WP6Simulazione dell'evapotraspirazione in ambito urbano

Mini-lisimetri per la stima dei consumiidrici da tappeto erboso in ambito urbano: potenzialità e

limiti.

S. Parisi, L. Mariani, G. Cola, Dipartimento di Produzione Vegetale DI.PRO.VE. , Università degli Studi di Milano

PROGETTO RICLICRegional Impact of Climatic Change in Lombardy Water Resources: Modelling and applications (RICLIC-WARM)

I CAMBIAMENTI CLIMATICI E LE VARIAZIONI SPAZIALI E TEMPORALI DELLE RISORSE IDRICHE

NELLA REGIONE LOMBARDIA Università Milano-Bicocca, Milano 21 Novembre 2007

Evapotraspirazione: insieme della traspirazione delle piante e dell'evaporazione di superfici inanimate - concetto introdotto negli anni ‘30 del XX secolo ad opera di Thorntwaite e Penman.

Evapotraspirazione da coltura di riferimento (ET0) : E’ l’evapotraspirazione di una canopy compatta di Festuca pratensische ombreggi completamente il suolo, con altezza 0.12 m, albedo di 0.23, resistenza superficiale rl= 70 s/m, condizioni ottimali di rifornimento idrico, di nutrizione e fitosanitarie ed estensione infinita(in modo tale da evitare effetti avvettivi).

ET0 ETm

Evapotraspirazione massima (ETm):Evapotraspirazione di una qualunque coltura che disponga di un buon rifornimento idrico (acqua non limitante)

ETm= ET0 *kc

Definizioni

Per determinare ET0 esistono metodi di stima e metodi di misura

metodi di stima basate su proxy strumentali:•Evaporimetri•Atmometrimetodi di stima basati su modelli:•Equazioni di Penman-Monteith e Hargreaves-Samani.

metodi di misura diretta:•Sensori basati sulla misura delle caratteristiche elettriche (e fisiche in generale) del suolo in funzione del contenuto idrico: fra questi citiamo: TDR (Time Domain Reflectometry)•Scattering neutronico•Gessetti porosi•Idrometro di Bouyoucos•Lisimetro oggetto della presentazione.

Misura di ET0

Un lisimetro è un blocco di terreno inserito in un apposito contenitore e sul quale vengono effettuate misure ponderali e non solo…

Nei Lisimetri a pesata il campione è posto su un sistema di pesatura di tipo meccanico o elettronico.

I lisimetri impiegati per la stima dei consumi idrici di colture erbacee ed arboree presentano di norma dimensioni con volumi di terreno di 3 - 10 m3, con costi elevati in termini di installazione e gestione. Ad esempio nel testo Lysimeters (Aboukhaled, A. 1982) si dichiara che per ottenere una buona installazione lisimetrica il costo totale nel 1980 può superare i 50,000 $. Esistono inoltre i mini-lisimetri (dimensioni ridotte e prezzi contenuti con conseguente possibilità economica di replica delle misure)

IL LISIMETRO

North Appalachian Experimental Watershed - Coshocton, Ohio(8.1 m2 x 2.4 m di profondità)

Fonte: http://ars.usda.gov/Research/docs.htm?docid=10024

-Il gruppo WP6 si è occupato della progettazione, installazione di 2 impianti meteo dotati di mini-lisimetri e installati presso:•Azienda Cascina Baciocca, Cornaredo. •Polo L.I.T.A. , Segrate.

Obiettivi scientifici delle stazioni lisimetriche:Misura in ambito sub-urbano dell'evapotraspirazione da coltura diriferimento e delle variabili meteorologiche che la determinano. Creazionedi dataset utili per calibrare e validare modelli matematici di bilancio idricoed energetico.

E' stato predisposto un prototipo di mini-lisimetro con doti di:

•Flessibilità d’impiego•Facile riallocabilità•Costo contenuto•Attitudine all’uso operativo in stazioni meteo•Possibilità di giungere a misure quantitative dell’incertezza insita nella misura.

L’attività del WP6

20 m10 m

Pannello fotovoltaico

mini-lisimetro

Stazione meteo Atmometro

•Campo 20 X 20 m con copertura erbosa (Festuca pratrensis). •4 Minilismetri (superficie 1 mini-lisimetro: 0.25 m2 )•Distanza tra i mini-lisimetri: 10 m•Copertura: Festuca pratensis

24 Volt

4-20 mA dati

alimentazione

DAS

mini-lisimetro

pannello fotovoltaico

Schema elettrico delle celle di carico. Alimentazione a 24 Volt da pannello fotovoltaico. Trasmissione dati 4-20 mAverso il DAS della stazione meteorologica.

L’apparato sperimentale

convertitore 4-20 mA

pozzetto prefabbricato in cemento

passaggio cavi elettricialimentazione e trasmissione dati

vasca lisimetrica

cella di carico con piatto quadrato

fondo forato per drenaggio

Sistema di chiusura in maglia metallica

terreno70% torba30% sabbia

foro di troppo pieno

vaso in plastica

manto erboso

argilla espansa

IL MINI-LISIMETRO

Mini-lisimetro in fase di installazione

Il mini-lisimetro di Cornaredo e Segrate

Mini-lisimetro a regime

Mini-lisimetro esterno

Il sistema di pesatura

Convertitore – amplificatore di segnale

piatto

Cella di carico

L’impianto fotovoltaico

2 batterie in serie da 12 V x alimentazione celle

Pannelli fotovoltaici

La stazione meteorologica

Data Acquisition System

Stazione meteo ed atmometro

L’atmometro

L’atmometro

Inquadramento dell’area :Cornaredo e aree limitrofe

L’impianto meteo-lisimetrico di CornaredoEstate 2006

L’impianto meteo-lisimetrico di Cornaredo

L’impianto meteo-lisimetrico di Cornaredo

Lisimetro a regime fuori terrenoScavi impianto meteo-lisimetrico

L’impianto meteo-lisimetrico LITA Segrate

L’impianto meteo-lisimetrico LITA Segrate

variazione evapotraspirativa cella 1e piovosità25 e 26 Agosto 2006

0

1

2

3

4

5

6

7

8

08/2

5/06

00:0

0:00

.0

08/2

5/06

04:0

0:00

.0

08/2

5/06

08:0

0:00

.0

08/2

5/06

12:0

0:00

.0

08/2

5/06

16:0

0:00

.0

08/2

5/06

20:0

0:00

.0

08/2

6/06

00:0

0:00

.0

08/2

6/06

04:0

0:00

.0

08/2

6/06

08:0

0:00

.0

08/2

6/06

12:0

0:00

.0

08/2

6/06

16:0

0:00

.0

08/2

6/06

20:0

0:00

.0

08/2

7/06

00:0

0:00

.0

var p

eso

(Kg)

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

piog

gia

(mm

)

PIOGGIA Serie1

Le misure - Validazione

Le misure – Lettura dati

Le misure – Luglio ‘07

Andamento ET0 da misure Lisimetriche a Cornaredo - Luglio 2007

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

mm

Media: 8 mm/giorno

Totale ET0: 249 mm

ET0 mm

LITA Cornaredo

09.ott 2.14 1.80

10.ott 2.10 1.75

11.ott 1.84 1.87

12.ott 1.71 1.95

13.ott 2.04 1.87

14.ott 2.17 2.34

15.ott 1.74 2.00

16.ott 1.74 1.75

17.ott 1.31 1.41

18.ott 1.94 2.39

19.ott 1.67 2.12

20.ott 1.35 2.00

21.ott 1.58 1.95

22.ott 1.94 2.49

23.ott 2.00 2.24

tot 27.27 29.93

Media 1.81 1.99

dev.st 0.27 0.28

Le misure – Ottobre ‘07

Le misure – Lisimetro ed atmometro a confronto

Confronto ET0 da Lisimetro e Atmometro dal 5 al 23/7 a Cornaredo

0123456789

10

5.7.

07

6.7.

07

7.7.

07

8.7.

07

9.7.

07

10.7

.07

11.7

.07

12.7

.07

13.7

.07

14.7

.07

15.7

.07

16.7

.07

17.7

.07

18.7

.07

19.7

.07

20.7

.07

21.7

.07

22.7

.07

23.7

.07

mm

Lisimetro Atmometro

ET0 mm Lys Atm 05.lug 7.40 5.50 06.lug 6.51 6.00 07.lug 6.80 5.50 08.lug 6.28 4.75 09.lug 3.03 3.00 10.lug 6.95 5.00 12.lug 7.91 5.25 13.lug 7.91 5.50 14.lug 8.06 6.00 15.lug 8.21 6.25 16.lug 8.65 6.50 17.lug 8.80 6.50 18.lug 8.80 6.50 19.lug 8.58 6.50 20.lug 9.09 7.00 21.lug 7.99 6.00 22.lug 6.88 4.75 23.lug 7.69 5.00 totale 135.54 101.50 media 7.53 5.64 dev.st 1.40 0.94

Andamento RH e Vento a Cornaredo dal 9 all' 11/11

0102030405060708090

100

09 06:56

09 10:16

09 13:36

09 16:56

09 20:16

09 23:36

10 02:56

10 06:16

10 09:36

10 12:56

10 16:16

10 19:36

10 22:56

11 02:16

11 05:36

11 08:56

11 12:16

11 15:36

11 18:56

11 22:16

RH

%

012345678910

Win

d sp

eed

m/s

Wind speed m/s RH %

Andamento peso medio lisimetri Cornaredo dal 9 al 11/11

74.5

75

75.5

76

76.5

77

77.5

0907:00

0910:15

0913:30

0916:45

0920:00

0923:15

1002:30

1005:45

1009:00

1012:15

1015:30

1018:45

1022:00

1101:15

1104:30

1107:45

1111:00

1114:15

1117:30

1120:45

Lisi

met

ri K

g

Le misure – Il fohn 9 novembre ’07 Cornaredo

Andamento peso medio lisimetri e vel vento LITA Segrate dal 9 al 11/11

75.5

76

76.5

77

77.5

78

09 0

7:00

09 0

9:02

09 1

1:04

09 1

3:06

09 1

5:08

09 1

7:10

09 1

9:12

09 2

1:14

09 2

3:16

10 0

1:18

10 0

3:20

10 0

5:22

10 0

7:24

10 0

9:26

10 1

1:28

10 1

3:30

10 1

5:32

10 1

7:34

10 1

9:36

10 2

1:38

10 2

3:40

11 0

1:42

11 0

3:44

11 0

5:46

11 0

7:48

11 0

9:50

11 1

1:52

11 1

3:54

11 1

5:56

11 1

7:58

11 2

0:00

11 2

2:02

Lisi

met

ri Kg

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Win

d sp

eed

m/s

Wind speed Lisimetro

Le misure – Il fohn 9 novembre ’07 LITA Segrate

ET0 mm LITA Cornaredo

09.nov 2.63 3.51

10.nov 2.23 2.55

11.nov 1.81 1.89

Le misure – Il fohn 9 novembre ’07 ET0 Cornaredo e LITA