14b Evapotraspirazione -II
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

14b Evapotraspirazione -II

on

  • 1,433 views

La continuazione di Evapotraspirazione I- Introduce il metodo combinato di PM e altre considerazioni.

La continuazione di Evapotraspirazione I- Introduce il metodo combinato di PM e altre considerazioni.

Statistics

Views

Total Views
1,433
Views on SlideShare
1,433
Embed Views
0

Actions

Likes
0
Downloads
136
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    14b Evapotraspirazione -II 14b Evapotraspirazione -II Presentation Transcript

    • L’evapotraspirazione - II P. Sutton, Tree, 1958 - Tate Modern Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Sommario Metodi di stima di ET alternativi al metodo basato sulla caratterizzazione del trasferimento turbolento visto sinora. 2Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Il bilancio di energia Rn = ET + H + G + PS Il bilancio di massa dS =P ET R RG RS dt 3Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione La Legge di Dalton (già vista!) La legge di Dalton, da sola non permette di determinare l’evapotraspirazione. In vontemporanea, infatti dovrebbero essere risolte le equazioni di conservazione dell’energia e del bilancio di massa: E = Ke Va (e (Ts ) e(Ta )) 4Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione ET L’evapotraspirazione deve soddisfare contemporaneamente le tre equazioni. La prima equazione la limita in accordo all’energia disponibile nell’ambiente. La seconda la limita in rapporto alla massa d’acqua presente nell’ambiente. La terza rappresenta ad un tempo la conservazione della quantità di moto (del vento) e la massimizzazione dell’entropia (che causa il miscelamento del vapore nell’aria). 5Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione ET • L’applicazione della legge di conservazione della massa si applica, nei modelli più semplici con funzioni modulanti, dipendenti dal contenuto d’acqua del suolo. • Richiede misure di velocità del vento, contenuto di vapore in superficie e nell’aria, quantità che normalemente non sono misurate. • Altrimenti le stesse quantità devono essere modellate. Ma questo è un’altra storia 6Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione ET: alla ricerca di soluzioni semplificate • Penman - Monteith (basata sul bilancio di energia) • Priestley-Taylor (basata sul bilancio di radiazione) • Thornthwaite (basata sulla temperatura) • Hamon, Malstrom (basata sulla temperatura e sulla tensione di vapore) 7Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione 8Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Penman - Monteith Il primo passaggio per ottenere l’equazione di Penman -Monteith è quella di approssimare l’umidità satura del suolo con l’umidità satura dell’aria, usando un espansione di Taylor nella temperatura q ⇥ (Ts ) = q ⇥ (Ta ) + (Ts Ta ) + O((Ts Ta )2 ) Da cui: 1 dq ET = (q (Ta ) + [ ]T =Ta (Ts Ta ) qa ) ra + rg dT 9Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Penman - Monteith 1 dq ET = (q (Ta ) + [ ]T =Ta (Ts Ta ) qa ) ra + rg dT La derivata dell’umidità specifica a saturazione è una relazione di Clausius-Clapeyron dq = dT p de 25083 17.3 T = = e T +273.3 dT (T + 273.3)2 mb ⇥ C 1 10Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Penman - Monteith 1 dq ET = (q (Ta ) + [ ]T =Ta (Ts Ta ) qa ) ra + rg dT Per eliminare l temperatura del suolo, a questo punto viene usata la legge di trasporto del calore sensibile, che ha una forma simile a quella di trasporto del calore latente: 1 H= cp (Ts Ta ) ra 11Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Penman - Monteith 1 dq ET = (q (Ta ) + [ ]T =Ta (Ts Ta ) qa ) ra + rg dT Per eliminare la temperatura del suolo, a questo punto viene usata la legge di trasporto del calore sensibile, che ha una forma simile a quella di trasporto del calore latente: 1 H= cp (Ts Ta ) ra H = Rn G ET 12Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Penman - Monteith 1 dq ET = (q (Ta ) + [ ]T =Ta (Ts Ta ) qa ) ra + rg dT 1 H= cp (Ts Ta ) ra Anzichè esprimere ET in funzione del calore latente si preferisce esprimerlo in funzione delle forzante radiativa, utilizzando il bilancio (stazionario dell’energia): H = Rn G ET 13Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Penman - Monteith Definiamo anche la costante psicrometrica: p cp ⇥⇤ E il deficit di umidità: qa ⇥ q (Ta ) qa 14Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Penman - Monteith Si ottiene: ⇥ 1 1 ET = ⌅ ⇥qa + ra (Rn G ⇤ ET) ra + rg ⇤⌅ Poi: ⇥ ra 1 1 ET(1 + )=⌅ ⇥qa + ra (Rn G) qa r a + rg ra + rg ⇤⌅ 15Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Penman - Monteith Infine: ⇤⇥ (Rn G) + ra qa ⇥ ET = rg (1 + + ra ) 16Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Penman - Monteith (Rn G) ⇤⇥ ra qa ⇥ ET = rg + rg (1 + + ra ) (1 + + ra ) 17Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Penman - Monteith (Rn G) ⇤⇥ ra qa ⇥ ET = rg + rg (1 + + ra ) (1 + + ra ) Questo termine dipende dalla disponibilità di energia. 17Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Penman - Monteith (Rn G) ⇤⇥ ra qa ⇥ ET = rg + rg (1 + + ra ) (1 + + ra ) Questo termine Questo termine dipende dalla dipende dal disponibilità di deficit di energia. saturazione 17Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Penman - Monteith: che cosa serve per usarla ? (Rn G) ⇤⇥ ra qa ⇥ ET = rg + rg (1 + + ra ) (1 + + ra ) la derivata della legge di Clausius Clapeiron: Nota se ` nota la temper- e atura dell’aria : nota dalle propriet` dell’acqua e se ` nota la pressione atmosferica a e qa : nota se sono note la temperatura dell’aria (per l’umidit` specifica a a saturazione) e l’umidit` dell’aria a 18Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Penman - Monteith: che cosa serve per usarla ? (Rn G) ⇤⇥ ra qa ⇥ ET = rg + rg (1 + + ra ) (1 + + ra ) ra la resistenza aerodinamica, nota se sono note la velocit` del vento e le a scabrezze equivalente delle superfici (funzione dell’altezza della vegetazione o degli edifici) rg la resistenza all’evaporazione indotta dai suoli: stimabile se ` conosciuto e il contenuto idrico del suolo rv la resistenza alla traspirazione opposta dalla vegetazione. Funzione, in prima approssimazione, del contenuto idrico del suolo o di pi` complesse for- u mulazioni legate alla fisiologia delle piante e della densit` dell’apparato foliare a 19Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Penman - Monteith: che cosa serve per usarla ? (Rn G) ⇤⇥ ra qa ⇥ ET = rg + rg (1 + + ra ) (1 + + ra ) Rn la radiazione netta sulla superficie, richiede calcoli astronomici, la val- utazione dell’ombreggiamento e dell’angolo di vista, la stima dell’attenuazione della radiazione extra-atmosferica da parte dell’atmosfera. G, il flusso di calore verso il centro della Terra, proporzionale ad Rn e spesso posto uguale a 0 su scala giornaliera. 20Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Penman - Monteith: che cosa serve per usarla ? (Rn G) ⇤⇥ ra qa ⇥ ET = rg + rg (1 + + ra ) (1 + + ra ) Allen et al. (1998), FAO Irrigation and drainage Paper pp. 300, è una rassegna molto puntuale di come ottenere una ragionevole stima di tutte le quantità citate, almeno nel caso di coltivazioni agricole. Si noti che, volendo valutare le quantità richieste, è necessario estendere spazialmente il valore delle misure, in genere ottenute per singoli punti. 21Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Penman - Monteith Se il suolo è ben irrigato o la vegetazione non offre alcuna resistenza alla traspirazione rc = rg = 0 e l’evapotraspirazione è potenziale. Risulta: (Rn G) ⇤⇥ ra qa ⇥ PET = + (1 + ) (1 + ) 22Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Penman - Monteith Il rapporto tra evaporazione potenziale ed evaporazione effettiva (efficienza della superficie evaporante o traspirante ) è allora ⇥E 1+ = = ⇥Ep 1+ + r ra 23Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Bowen ratio Il rapporto tra calore sensibile ecalore latente è chiamato rapporto di Bowen. La sua espressione è: Ts Ta B= es ea 24Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Penman - FAO semplificata E’ una formulazione semplificata dell’equazione di Penman che ha avuto grande diffusione. Contrariamente all’equazione di PM utilizza dati medi giornalieri. ⇤ ⌅ Doreenbos e Pruitt, 1977 ET = c Rn + Wf (qs q) + + u ⇥ 2 Wf = 0.27 1 + 100 25Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Priestley- Taylor (1972) E’ una formulazione semi-empirica che si può che trascura il deficit di umidità specifica, e le resistenze, aggiungendo però un fattore di proporzionalità nell’espressione: (Rn G) ⇥ ET = (1 + ) 26Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Priestley- Taylor (1972) (Rn G) ⇥ ET = (1 + ) Per la stima non richiede, evidentemente la stima dell’umidità specifica. Tuttavia introduce un parametro che, si suggerisce poter essere 1.2-1.3, ma che tuttavia diviene spessoun parametro di calibrazione quando è usato in modelli di bilancio idrologico 27Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Per il calcolo di ET Si possono usare anche le equazioni della massa e dell’energia 28Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Dal bilancio di energia 29Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Dal bilancio di energia ET = Rn H G PS 29Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Dal bilancio di energia ET = Rn H G PS Dal bilancio di massa 29Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Dal bilancio di energia ET = Rn H G PS Dal bilancio di massa dS ET = P R + RS + RG dt 29Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Dal bilancio di massa dS ET = P R + RS + RG dt 30Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Dal bilancio di massa dS ET = P R + RS + RG dt - E’ difficile da applicare per corpi idrici molto grandi 30Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Dal bilancio di massa dS ET = P R + RS + RG dt - E’ difficile da applicare per corpi idrici molto grandi - La sua affidabilità cresce all’aumentare dell’intervallo temporale di integrazione 30Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Per corpi idrici di dimensioni intermedie Watershed water balance method applied for large regions and long time periods. 31Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Per corpi idrici di dimensioni intermedie Watershed water balance method applied for large regions and long time periods. 31Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Per corpi idrici di dimensioni intermedie Watershed water balance method applied for large regions and long time periods. Measurement over a watershed can be used to estimate actual evaporation (ETa) over large areas. Ea = P - Q ± ΔG ± Δθ angles in groundwater (G) and soil water (θ) 31Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Per corpi idrici di dimensioni intermedie Watershed water balance method applied for large regions and long time periods. Measurement over a watershed can be used to estimate actual evaporation (ETa) over large areas. Ea = P - Q ± ΔG ± Δθ angles in groundwater (G) and soil water (θ) For long-term estimates with no changes in storage (G or θ) Ea = P - Q 31Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Dal bilancio di energia ET = Rn H G PS - Rimane difficile da applicare ma ha alcuni aspetti interessanti dS ET = P R + R S + R G + Aw dt - Probabilmente, in questo caso, è necessario aggiungere anche l’avvezione di energia 32Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Dal bilancio di energia Gay and Bernofer, 1991 (Fig 3-10) 33Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Andamento annuale dell’ ET Suoli a granulometria fine, con grande possibilità di immagazzinare umidità, estati moderatamente calde, inverni freddi, e precipitazione mensile costante durante l’anno 34Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Andamento annuale dell’ ET suoli grossolano, con limitata capacità di immagazzinamento, estate calde e secche, inverni freddi e umidi 35Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Andamento annuale dell’ ET In generale ET è almeno un terzo delle , ed è pari praticamente alle precipitazioni nei climi aridi (PET > P). In effetti la differenza P-PET può essere usata come un indicatore della aridità del clima. Nei Climi umidi AET < P ma è limitata praticamente solo dall’energia disponible piuttosto che dall’acqua disponibile 36Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Andamento annuale dell’ ET 37Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Andamento spaziale dell’ ETAfter Allen, 2007 Vegetazione e contenuto d’acqua sono variabili nello spazio Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Andamento spaziale dell’ ET Ma i termini del bilancio di energia possono essere rilevati da satellite e quindi, è possibile ottenere della mappe che stimano l’ evapotraspirazione su aree vaste, elaborando immagini nelle opportune bande spettrali. 39Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Annual Evapotranspiration by Water Source Type and by Common Land Unit FieldAfter Allen, 2007 Ground Water Mixed Water Surface WaterRiccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Stima dell’ andamento spaziale dell’ ET con il modello METRIC- Middle Rio Grande, New Mexico After Allen, 2007 41Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Stima dell’ andamento spaziale dell’ ET con il modello METRIC- Middle Rio Grande, New Mexico After Allen, 2007 42Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Stima dell’ andamento spaziale dell’ ET con il modello METRIC- Middle Rio Grande, New Mexico After Allen, 2007 43Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Andamento spaziale dell’ ET Con i sistemi di telerilevamento ad alta risluzione è praticamente possibile seguire l’andamento traspirativo di ogni singola pianta 44Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Banda Termica del Landsat 5 Landsat 5 -- Albacete, Spain, 07/15/2003 ET ratio before sharpening ET ratio after sharpening After Allen, 2007 45Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione More information at: www.kimberly.uidaho.edu/water/ (METRICtm) http://www.idwr.idaho.gov/gisdata/et.htm http://maps.idwr.idaho.gov/et/ 46Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Winter Spring 0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 W/m2 Summer Fall Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’evapotraspirazione- III P. Sutton, Tree, 1958 - Tate Modern Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Biomes Terrestri 49Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Cos’è un biome? • Un termine usato per descrivere l’organizzazione della vita?! • Una vasta regione di piante e animali specifici adattatisi ad un particolare clima e ambiente fisico • Non basato sulla geografia • Non sempre ha i confini ben delimitati 50Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Cos’è un’Ecotone? • E’ il confine tra due biomes 51Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Cosa determina un biome? 52Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Cosa determina un biome? • Clima a livello globale e regionale • Ambiente fisico • Substrati • Azione dell’uomo • Laghi artificiali, desertificazione 52Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione L’dentificazione di un biome richiede la conoscenza di............... 53Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione L’dentificazione di un biome richiede la conoscenza di............... • climate della regione  •  la posizione e la geografia di ciascun biome •  le speci di piane e animali presenti 53Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Effetti del climate sui Biomes 54Riccardo RigonMonday, May 21, 12
    • L’Evapotraspirazione Ma questa è un’altra storia G.Ulrici - Uomo dope aver lavorato alle slides , 2000 ? Grazie per l’attenzione e la pazienza 55Riccardo RigonMonday, May 21, 12