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Dr. F. Ventura DiSTA
Metodi di stima e Metodi di stima e
di misura delladi misura della
EvapotraspirazioneEvapotraspirazioneCorso di Agrometeorologia a.a. 2004 - 2005
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Evaporazione
Passaggio di stato dell’acqua da liquido a vapore
apporto continuo di acquaapporto continuo di energiagradiente di concentrazione di vapore tra
la superficie evaporante e l’atmosfera circostante
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Evapotraspirazione
Su una superficie vegetata:traspirazione dalla coltura + evaporazione dal terreno
sottostante
ETp = evapotraspirazione POTENZIALE
ETo = evapotraspirazione di RIFERIMENTO
ETe = evapotraspirazione EFFETTIVA
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Evapotraspirazione
Il trasporto di acqua nella pianta è molto importante perché è strettamente collegato al tasso di assimilazione della CO2. Infatti lo scambio di CO2 e H2O con l’atmosfera avviene attraverso le stesse aperture, gli STOMI, che sono governati dallo stato idrico della pianta.
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Stima dell’evapotraspirazioneStima dell’evapotraspirazione REALEREALEdi una colturadi una coltura ((ETETaa))
ETa = ETc × Ks
ETc = ETo × Kc
= ETo+
ETo x = ETc
Kc
ETo x = ETa
Kc x Ks
ETo
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Stima dell’evapotraspirazioneStima dell’evapotraspirazione REALEREALEdi una colturadi una coltura ((ETETaa))
= ETo+
ETo x = ETc
Kc
ETo x = ETa
Kc x Ks
ETo
ETc = ETo × Kc
ETa = ETc × Ks
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Stima dell’evapotraspirazioneStima dell’evapotraspirazione REALEREALEdi una colturadi una coltura ((ETETaa))
= ETo+
ETo x = ETc
Kc
ETo x = ETa
Kc x Ks
ETo
ETc = ETo × Kc
ETa = ETc × Ks
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Evapotraspirazione
ETp = quantità di acqua evapotraspirata nell’unità di tempo da una coltura uniforme e compatta che abbia piena disponibilità idrica
ETo = evapotraspirazione di una coltura di riferimento (festuca arundinacea, prato polifita) mantenuta tra 8 e 15 cm di altezza, che copra interamente il terreno, con ampia disponibilità idrica
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Evapotraspirazione di RiferimentoEvapotraspirazione di Riferimento
ETo - ET di riferimento per una coltura bassa che abbia approssimatamente una altezza di 0.12 m (simile ad un prato).
ASCE-EWRI Committee on Standardization of Reference Evapotranspiration
July 2002
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Molte equazioni di stima dell’ETo
Metodo T Urel VelVen
Elio-fania
Rad Epan Meteo
Blaney-Criddle
* + + + +
Radiaz. * + + * * +Evaporimetro + + * *
Thornthwaite *
Pristley-Taylor
* * * *
Hargreaves * +
Penman-Monteith
* * * * * +
* misurati , + stimati
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Formula di Blaney-Criddle
periodo minimo di previsione: 10 giorni (giornaliero)
ETo = c [p(0.46T+8)] mm d-1
dove:T= temp. media giornaliera (o del periodo) in °C p = % media giornaliera del totale annuale delle ore di
luce (da tabella) c = fattore correzione per umidita’, eliofania,
velocita’ del vento diurni (da tabella)
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RHmin <20% RHmin 20-50% RHmin >50%
n/N0.5
n/N0.7
n/N0.9
f=P(0.46t+8) f=P(0.46t+8) f=P(0.46t+8)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 2 4 6 8 100
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
Eto(V b)Eto(V m)Eto(V a)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
Eto(V b)Eto(V m)Eto(V a)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
Eto(V b)Eto(V m)Eto(V a)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
Eto(V b)Eto(V m)Eto(V a)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
Eto(V b)Eto(V m)Eto(V a)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
Eto(V b)Eto(V m)Eto(V a)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
Eto(V b)Eto(V m)Eto(V a)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
Eto(V b)Eto(V m)Eto(V a)
Fattore di correzione “c” per umidita’, eliofania, velocita’ del vento
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Metodo dell’evaporimetro di classe A
periodo minimo di previsione: 10 d
ETo = Kp Epan mm d-1
dove:Epan = quantita’ d’acqua evaporata
dall’evaporimetro mmd-1
Kp = coefficiente dell’evaporimetro
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Formula di Hargreaves
ETo = 0.0023 RA TD1/2 (T+17.8)
dove:RA= radiazione extraterrestre (MJ m-2 d-1)T= temperatura media dell’aria (°C)TD = differenza tra temperatura massima e minima
(medie) nel periodo (°C)
Il valore in mm d-1 si ottiene dividendo per λ corrispondente alla temperatura media
Periodo minimo previsione: 10d (giornaliero)
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Formula di Pristley-Taylor
ETo = α ∆ (∆+γ)-1 (Rn-G)dove:Rn= radiazione nettaG = flusso energia nel terreno∆ = (4098ea)(T+237.3)-2
ea= pressione vaporeT= temperatura ariaγ = 0.00163(P/λ)P = pressione barometrica
Periodo minimo previsione: 1d
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Equazione di Penman-MonteithPeriodo minimo previsione: 1 ora
1
))())((()(
++
∆
−∆
+−=
h
sw
sh
n
rrr
zezTer
CpGRE γ
ρ
λ
dove:Rn = radiazione netta (MJm-2h-1)G = flusso di calore nel terreno (MJm-2h-1)es = pressione di vapor saturo (kPa)γ = costante psicrometrica (kPa °C-1)∆ = Coeff. Ang. della curva es (kPa °C-1)
e = pressione di vapore attuale (kPa)T(z) = temp. (°C) all’altezza z (°C)rh = resistenza aerodinamica (s m-1)rs = resistenza stomatica (s m-1)rw = res. al trasferimento di vapore
(s m-1)
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Stima della radiazione
Qualora non si disponesse di misure dirette della radiazione solare la si può stimare mediante la formula:
MJ m-2 d-1
Ra = Rad. solare alla sommità dell’atmosfera (MJ m-2 d-1)
n/N = numero ore di sole diviso numero ore di luceas, bs = coefficienti empirici tipici di ciascuna zona
asss RNnbaR ⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛ +=
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ETEToo Equazione giornalieraEquazione giornaliera
ASCE-EWRI Committee on
Standardization of Reference
Evapotranspiration
2002
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Equazione diPENMAN MONTEITH
∆γ+
−∆ρ
+−=λ
1
))z(e))z(T(e(rCp)GRn(
Es
h
Tf
Rn
G
e(z), T(z)
es(Tf) ~ es(T(z)) + ∆ (Tf - T(z))
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0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1-Jan 29-Jan 26-Feb 26-Mar 23-Apr 21-May 18-Jun 16-Jul 13-Aug 10-Sep 8-Oct 5-Nov 3-Dec 31-De
ETo
(mm
d-1
)
EToHETo
ETo misurataETo misurata ee ETEToo mediamedia storicastorica
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ETEToo PM PM orariaoraria calcolata calcolata con con rrss=50 s m=50 s m--11
-100
0
100
200
300
400
500
600
700
-100 0 100 200 300 400 500 600 700
Lysimeter ET o (W m-2)
PM w
ith R
n-G
and
rc=5
0 s
m-1
(W m
-2) R n - G
r c = 50 s m-1
RMSE = 25 W m-2
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Confronto tra equazioni di stima dell’ETo
HS d = 1.03PD i
R 2 = 0.87
0
2
4
6
8
10
0 2 4 6 8 10ETo PD i (mm d-1)
ETo
HS
d (
mm
d-1
)
Confronto tra l’equazione di Hargreaves oraria ed una equazione standard (FAO’77)L’equazione da una stima in media molto vicina al “vero”, ma i dati sono molto dispersi.
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Stazione meteorologica per Stazione meteorologica per ETEToo
ETo = misura della richiesta evapotraspirativa dell’ambienteETo ≈ ET per un prato polifita di 0.12 m di altezza
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Misure di evapotraspirazione
E’ possibile effettuare misure DIRETTE della evapotraspirazione ETE effettiva di una coltura
Numerosi metodi, basati - sul bilancio energetico
- sul bilancio idrico
Misura dirette sono state utilizzate per gli studi sui Kc
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ET dal Rapporto di Bowen
E’ un metodo basato sui termini del bilancio energetico:λE + H = -(Rn + G) =>
β è detto “rapporto di Bowen”
E’ possibile ottenere il flusso di evapotraspirazione al di sopra di una superficie misurando T e ρa a due quote sopra la superficie
EGRn
EH
λλ+
−=+1
aa
p
V
H TTCKK
EH
ργ
ρλρ
βλ ∆
∆=
∆
∆==
βλ
++
−=1
GRnE
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ET tramite “eddy covariance”o covarianza turbolenta
Piccole parcelle d’aria in moto turbolento al di sopra della superficie della coltura trasportano con sé calore, quantità di moto e gas (vapor d’acqua e CO2). La densità media diflusso di una di queste quantitàin un certo tempo è il prodottotra la velocità verticale delvento e la densità dellaquantità stessa nell’aria. Questo flusso sarà non nullo solo se le fluttuazioni di velocità e densità sono correlate tra loro. Il segno dellacorrelazione specificherà se il flusso è da o verso la superficie.