15d neve

Misura della NeveLe

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Riccardo RigonWednesday, May 30, 12

2

•Altezza della neve

•Il suo equivalente in acqua

•La densità

•La temperatura

•La scabrezza

•L’albedo

•Varie proprietà elettromagnetiche

Che cosa si misura ?

Misura della Neve

R. Rigon

Wednesday, May 30, 12

3

L’altezza e l’equivalente in acqua

si misura, per esempio, con pluviometri riscaldati

Misura della Neve al suolo

R. Rasmussen et al.


4


con vari problemi


R. Rasmussen et al.


5


R. Rasmussen et al.


6

WXT temperature, humidity, and wind sensor (Vaisala)

Hotplate (Yankee)

Weighing Snowgauge (GEONOR)

L’altezza e l’equivalente in acquaun sistema completo

Precipitation Type sensor (Vaisala PWD-22)


R. Rasmussen et al.


7

Snow pillow

Per l’altezza c’è anche questo

www.experimental-hydrology.net/wiki/index.php?title=Snow_weight_-_snow_pillow


R. Rigon


http://www.experimental-hydrology.net/wiki/index.php?title=Snow_weight_-_snow_pillow

http://www.experimental-hydrology.net/wiki/index.php?title=Snow_weight_-_snow_pillow

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un sistema completo posto in opera


R. Rigon


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Sensore per la

misurazione

dell’altezza

L’altezza

Hotplate (Yankee)


R. Rasmussen et al.


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Ma naturalmente, la misura accurata rimane una sfida


R. Rasmussen et al.


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Con un (video) disdrometro si può pensare di misurare e contare i singoli

fiocchi di neve

Il Disdrometro restituisce

altezza e larghezza dei fiocchi

Il loro volume

La loro velocità terminale


R. Rasmussen et al.


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Questo è quello che si vede

•Area di misura: 10 x 10 cm

•Velocità di scansione: 51.3 Khz

•Risoluzione orizzontale: 0.15

mm

•Risoluzione verticale: 0.03 mm

per i fiocchi di neve; 0.1 per le

gocce di pioggia


R. Rasmussen et al.


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Il radar (in banda K) può restituire il profilo verticale

della neve (interprentando il segnale)

Misura della Neve con telerilevamento a terra

R. Rasmussen et al.


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Naturalmente sono ancora in uso i metodi tradizionaliEarly Field Work – still practiced today

in cui si scavano delle trincee

Misura della Neve a terra

M. Lenhing


15

Naturalmente sono ancora in uso i metodi tradizionali

Campagne di misura e monitoraggio 2004 - 2007

83

Capitolo 4

Al fine di quantificare tale valore è necessario determinare la distribuzione

dell’altezza della neve e la densità della stessa sull’intera superficie del ghiacciaio.

(Figura 4.2)

Figura 4.2: Misura della densità della neve in trincea e sondaggio della

profondità della stessa tramite sonda sul Ghiacciaio d’Agola, Gruppo di Brenta,

giugno 2004 (foto I. Noldin)

Nel periodo che va da metà maggio ad inizio giugno, e comunque prima che

inizino le perdite per fusione, si misura quindi lo spessore del manto nevoso su

una rete di punti che ricopra la superficie interessata dal ghiacciaio e la densità

della neve in una o più trincee, scavate in diversi punti e a quote diverse, in modo

da avere un quadro rappresentativo di tutto il ghiacciaio (Figura 4.3); noti spessore

del manto nevoso e densità di quest’ultimo è facilmente calcolabile l’equivalente

in acqua dello stesso, espresso in kg/m2 oppure in millimetri di colonna d’acqua.


R. Rigon


16


84

Capitolo 4

Figura 4.3: Rete dei punti di sondaggio della profondità del manto nevoso,

posizione delle trincee per misura della densità della neve e posizione delle paline

di ablazione sul Ghiacciaio del Careser (Carturan, 2004, modificato)

Il numero dei punti ove effettuare il sondaggio di profondità del manto varia a

seconda delle caratteristiche del ghiacciaio in osservazione; in ghiacciai con

superficie omogenea, assenza di valanghe e di re-distribuzione della neve da parte

del vento, e dallo scarso sviluppo altimetrico, può ritenersi sufficiente un limitato

numero di punti; possono rendersi necessari invece numerosi punti nel caso di

ghiacciai con superficie irregolare, intensa attività valanghiva o erosione ed

accumulo eolici oppure caratterizzati da elevati dislivelli altimetrici.

Dopo il massimo accumulo, si procede all’osservazione dello scioglimento del

manto nevoso prima e del ghiaccio poi, fintanto che, generalmente a settembre o

ad inizio ottobre, non subentra l’accumulo successivo. Riferimento per

quantificare l’entità dell’ablazione estiva sono le cosiddette paline ablatometriche

(Figura 4.4), disposte sulla superficie del ghiacciaio, numerate e contrassegnate,

vengono infisse con un’apposita trivella per una profondità nota.

Trincee

Sondaggi Paline

Km

Girovagando su tutto un ghiacciaio


R. Rigon


17


91

Capitolo 4

4.2.2 La densità neve misurata in trincea

Nelle stesse giornate durante le quali veniva effettuato il rilievo GPS della

profondità della neve, altre squadre effettuavano il lavoro di rilievo della densità

della stessa nelle trincee. (Figura 4.9 e 4.10)

Figura 4.9: Pesatura in trincea della neve e rilevamento della temperatura lungo

la verticale, Ghiacciaio del Mandron, massimo accumulo 2005 (foto J. Yebrin)

DATA 16/07/2004SQUADRAINTEGRANTIPOSTI RILEVATI 2

TRINCEA 1 (A Monte)Coordinate gps (UTM DATUM ED50)

N 5114746.64E 620182.24quota gps 2791

Spessore neve (m) 0.88

Profondità (m) Peso (g) Temperatura (°C)0.2 275 -0.20.4 275 -0.20.6 285 -0.20.8 265 -0.2

Sono stati misurati volumi di 0,5 litri lungo tutta la profondità per un'altezza di 20 cm

Primo Rilievo Ghiacciaio Mandrone

Seppi Roberto (CGT), Paoli Andrea (CGT)BUCA 2 (TRINCEE di valle)

Figura 4.10: Dati di campagna nel rilievo della densità della neve

Girovagando su tutto un ghiacciaio


R. Rigon


18


92

Capitolo 4

Distribuite lungo il ghiacciaio in punti ritenuti particolarmente rappresentativi

dello stesso ed a quote diverse (Figura 4.3), partendo dal bacino di accumulo per

arrivare fino alla fronte, le trincee permettono non solo di analizzare la densità

della coltre nevosa, ma anche di ricostruire uno storico delle precipitazioni

riconoscendo i diversi strati di neve e la metamorfosi da essa subita fino ad allora.

(Figura 4.11)

Figura 4.11: Densità dei vari strati di

neve lungo la verticale della trincea

scavata sul Ghiacciaio del Mandron a

quota 2985 m s.l.m., campagna di rilievo

del massimo accumulo 2005.

A fianco sezione di trincea. (foto R. Seppi)

Ril

evam

ento

del

la d

ensi

tàMisura della Neve a terra

R. Seppi


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Dimensione dei grani

Durezza

Densità

Profondità

Temperatura

Chimica

Stratigrafia


D. Cline


20

Temperatura con fibre ottiche

Taking Temperature with Light

• The glass density: Brillouin Scattering (eventually continuous pressure)

• The energetic state of electrons: Raman

Frequency

Retu

rn S

igna

l Int

ensi

tyFrequency of Incident Light(Rayleigh scattering)

Stokes Anti-Stokes

RamanAnti-stokes amplitudeshifts withtemperature

Raman

Brillouin Anti-Stokes frequencyshifts withtemperature

Brillouin

Brillouin scattering and Raman effect

Misura della Neve a terra (nuove tecnologie)

J. Selker


21


Utilizzando lo scattering di Brillouin si possono utilizzare fibre

• maggiori di 30 km

•con una precisione di 0.05 oC

Utilizzando l’effetto Raman si possono utilizzare fibre

•sino a 10 km

•con una precisione di 0.01 oC


J. Selker


22


Scott

Tyl

er, M

arc

Par

lan

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Hed

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Hu

wal

dMisura della Neve a terra (nuove tecnologie)

J. Selker


23



J. Selker


24

Misure remoteda aereo (raggi cosmici)

Misura della Neve con telerilevamento da aereo

D. Cline


25

Misure remoteda aereo



26

Formule per i raggi gamma


D. Cline


27

Un risultato


D. Cline


28http://www.utsa.edu/lrsg/SnowCover/SnowCover.htm

I satelliti che operano nel campo del visibile ,

dell'infrarosso e delle micro-onde forniscono un importante

sorgente di informazione sulla neve. Sono disponibili prodotti

satellitari in quasi-tempo reale, in questo campo, dalla metà

degli anni 1960.

Misure remoteda satellite

(Bitner et al, 2002)

Misura della Neve con telerilevamento da satellite

H. Xie

Hongjie Xie


http://www.utsa.edu/lrsg/SnowCover/SnowCover.htm

http://www.utsa.edu/lrsg/SnowCover/SnowCover.htm

http://www.utsa.edu/lrsg/Staff/Hongjie/hjhome.htm

http://www.utsa.edu/lrsg/Staff/Hongjie/hjhome.htm

29

I radiometri passivi nel campo delle microonde, come SMMR

(Scanning Multichannel Microwave Radiometer), SSM/I (Special

Sensor Microwave/Imager), and AMSR-E (Advanced Microwave

Scanning Radiometer-Earth Observing System), possono

penetrare la coltre nuvolosa e rilevare l'energia emessa dalla

neve e dal ghiaccio e dare informazioni sullo SWE e persino

sulla profondità della neve e perciò contribuire alla

determinazione del runoff.

Misure remoteradiometri passivi nel campo delle micro-onde

(Pulliainen2006; Wulder et al., 2007)


H. Xie


30

I sensori passivi nel campo delle micro-onde sono adatti al

monitoraggio dello snow-cover in quanto hanno uno swath ampio,

un passaggio frequente e si dispone di serie temporali

relativamente lunghe (Derksen et al., 2004). Ma la loro risoluzione

spaziale piuttosto modesta, (25 km per AMSR-E) rende in realtà

difficile la loro applicazione all'idrologia operativa. (Foster et al., 2003;

Dressler, et al. 2006; Pulliainen，2006).

Misure remoteradiometri passivi nel campo delle micro-onde


H. Xie


31

I sensori ottici come AVHRR (Advanced Very High Resolution

R a d i o m e t e r ) , M O D I S ( M o d e r a t e R e s o l u t i o n I m a g i n g

Spectraradiometer), SPOT e il Landsat sono stati sviluppati invece per

produrre immagini a (relativamente alta) risoluzione (Salonmonson &

Appel, 2004; Brown et al., 2007; Dozier&Painter, 2004). Ma, a causa delle

limitazioni inerenti ai sensori ottici, non possono vedere la superficie

terrestre quando sono presenti nuvole che sono il problema più

difficile da risolvere in questo campo (Klein & Barnett, 2003; Zhou et al., 2005;

Tekeli et al., 2005; Ault et al., 2006; Liang et al. 2008 a, b; Wang and Xie 2009).

Misure remoteda satellite, in campo ottico


H. Xie


32


AVHRR and GOES Imaging Channels


D. Cline


33



D. Cline


34

NOAA-15 1.6 Micron Channel


D. Cline


35



D. Cline


36



D. Cline


37

MODIS

(http://modis-snow-ice.gsfc.nasa.gov)


R. Rigon


http://modis-snow-ice.gsfc.nasa.gov

http://modis-snow-ice.gsfc.nasa.gov

38

La neve al suolo

Modis Snow, tiles 500 m, 21 Aprile 2002


R. Rigon


39

Guneriussen et al 2001 ha mostrato come sia possibile usare dati interferometrici

in banda C, usando dati ERS, per monitorare lo SWE da satellite.

Altri studi che hanno dimostrato la capacità del SAR di derivare proprietà

della neve secca, sono quelli di Koskinen, 2001 e Rott et al., 2004.

Interferometria

SARda satellite


R. Rigon


40

Misure remoteda SAR a terra

Shaf

fau

ser

et a

l., 2

00

8Misura della Neve con telerilevamento da terra

R. Rigon


41

Leh

nin

g e

t al

.

LIDAR

da terra

Misura della Neve con telerilevamento da terra

R. Rigon


42

Leh

nin

g e

t al

.Misura della Neve con telerilevamento da terra

R. Rigon


43

Mot

et a

l., 2

01

1Misura della Neve con telerilevamento da terra

R. Rigon


Grazie per l’attenzione

G.U

lric

i, 2

00

0 ?

44

Misure

R. Rigon


45

Symbol Name nickname UnitM⇥ mass of water in snow mws [M]P total precipitation tp [M L�2]Ta air temperature at KTs soil temperature st KT⇥ snow temperature st KU⇥ internal energy of snow ies [J]H⇥ upward convective heat flux at ground level in snow uchfgls [W L�2]⇥ downward energy flux at snow surface defss [W L�2]⇤E upward flux of water vapor as condensational heating⇥ ufwvch [W L�2]�H⇥ heating of snow hs [W]�H⇥f energy for snow fusion esf [W]⇤f entalphy of fusion of water efw [J M�1]�T coe⌅cient for energy flux into the ground cefig [W L�2 T�1]⇥ formerly known as latent heat

Legenda dei simboli

R. Rigon


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