La curva di BudykoIdrologia ed ecosistemi

Riccardo Rigon

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ovvero l’idrologia e la classificazione del clima da un

semplice bilancio di massa ed energia

Aft

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yko, C

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4

L’equazione di conservazione della massa d’acqua si può scrivere

Budyko

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Aft

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yko, C

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Lif

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4

stoccaggio di umidità del suolo

evapotranspiratione

Precipitazioni

Runoff

intervallo temporale

L’equazione di conservazione della massa d’acqua si può scrivere

Budyko

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4

Aft

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4 Inoltre:

Budyko

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4

Inoltre

Deflusso

Deflusso superficiale

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Ricarica degli acquiferi

Budyko

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Budyko

Inoltre scelse una scala temporale in modo da poter trascurare il

membro di sinistra dell’equazione. Egli verificò che i termini di flusso

sono assai variabilisu scala annuale e quindi scelse

Budyko esamino bacini con area

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per minimizzare gli effetti delle acque sotterranee, che assunse essere

trascurabili, e per eliminare effetti locali dal calcolo di ET

Budyko

Inoltre scelse una scala temporale in modo da poter trascurare il

membro di sinistra dell’equazione. Egli verificò che i termini di flusso

sono assai variabilisu scala annuale e quindi scelse

Budyko esamino bacini con area

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Dal bilancio di massa

Si deduce che il massimo di Evapotraspirazione si ottiene quando Q=0

e il primo membro si possa trascurare e dunque:

ET max = P

Budyko

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Considerando

quando l’energia è limitante, Il massimo possibile di ET si ha quando H=

0, il primo membro si può trascurare e quindi l’evapotraspirazione

uguaglia la radiazione. Allora, si ha in generale:

dove il pedice “max” sta ad indicare la massima evapotraspirazione possibile

Budyko

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Ovvero, quando il fattore limitante è l’energia:

e:

ovvero:

Budyko

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Introducendo allora l’indice di aridità (di Budyko):

Situazioni in cui

o

rappresentano ambienti “energy-limited” e, viceversa si hanno

situazione “water-limited”

� < 1

Budyko

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Modelli analitici semplici sono stati proposti nel corso del tempo per la

curva di Budyko

Zh

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. (2

00

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Budyko

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Evapotraspirazione media annua:

Informazioni di sintesi assegnata la curva di aridità

Zh

ang e

t al

. (2

00

1)

Budyko

Deflusso medio annuo

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Ecologia ed Idrologia

Budyko

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Grazie per l’attenzione

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Elenco dei simboli

Simboli

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Elenco dei simboli

Simboli

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17

•ALCAMO, J., Döll, P., HENRICHS, T., KASPAR, F., Lehner, B., RÖSCH, T., and SIEBERT, S. (2003).

Global estimates of water withdrawals and availability under current and future “business-as-

usual” conditions. Hydrological Sciences Journal, 48(3), 339–348. doi:10.1623/hysj.48.3.339.45278

•Aeschbach-Hertig, W., & Gleeson, T. (2012). Regional strategies for the accelerating global

problem of groundwater depletion. Nature Geoscience, 5(12), 853–861. doi:10.1038/ngeo1617

•Amante C. & Eakins B.W., ETOPO1 1 Arc-Minute Global Relief Model: Procedures, Data Sources

and Analysis. National Geophysical Data Center, NESDIS, NOAA, United States Department of

Commerce, Boulder, CO, August 2008. Available www.ngdc.noaa.gov/mgg/global/

etopo1sources.html

• Ball, P. - H2O, a biography of water, Phoenix ed., 1999

•Batjes N.H., ISRIC-WISE Harmonized Global Soil Profile Dataset (Ver. 3.1), Wageningen: ISRIC -

World Soil Information, 2008 (ISRIC Report 2008/02)

•Baumgartner A. & Reichel E., The World Water Balance. Elsevier, New York, 179 p., 1975

References

Friday, March 8, 13

R. Rigon

18

References

•Bertoldi, G., R. Rigon & T. M. Over, Impact of watershed geomorphic characteristics on the energy and

water budgets, Jour. of Hydromet., vol. 7, n. 3, p. 389–403, 2006.

•Budyko M.I., Evaporation under natural conditions, Gidrometeorizdat, Leningrad (1948) English translation

by IPST, Jerusalem .

•Budyko M.I., Climate and life, transl. and edit. by Miller, D. H., Academic Press, London, 1974

•Dingman S., Physical Hydrology, Macmillan Publishing Company, New York, 1994.

•Donohue RJ, Roderick M, McVicar TR. 2007. On the importance of including vegetation dynamics in

Budyko’s hydrological model. Hydrology and Earth System Sciences 11: 983–995.

•F. Serafin, Sull’analisi climatica del tirolo mediante modellazione geostatistica e ricerca dei parametri per la

descrizione di funzioni climatiche stagionali, tesi di laurea triennale, realtori R. Rigon e Matteo Dall’Amico,

2011

•Gentine, P., Troy, T. J., Lintner, B. J., & Findell, K. L. (2012). Scaling in Surface Hydrology: Progress and

Challenges. Journal of Contemporary Water Research and Education, 147, 28–40.

Friday, March 8, 13

R. Rigon

19

•Global Change in the Geosphere-Biosphere, NRC, 1986,

•Hijmans R.J., Condori B., Carillo R., Kropff M.J., A quantitative and constraint-specific method to assess the

potential impact of new agricultural technology: the case of frost resistant potato for the Altiplano (Peru and

Bolivia). Agricultural Systems, vol. 76, p. 895–911, 2005.

•Gentine, P., Troy, T. J., Lintner, B. J., & Findell, K. L. (2012). Scaling in Surface Hydrology: Progress and

Challenges. Journal of Contemporary Water Research and Education, 147, 28–40.

•"i mille fiumi" di Arrigo Boetti e Anna-marie Sauzeau-Boetti

•Lehner B. & Doll P., Development and validation of a global database of lakes, reservoirs and wetlands.

Journal of Hydrology Volume, vol. 296, p. 1-22, 2004

•Lin, B., Stackhouse P.V. Jr., Minnis P., Wielicki B.A., Hu Y., Sun W., Fan T.-F. &, Hinkelman L.M., Assessment of

global annual atmospheric energy balance from satellite observations, J. Geophys. Res., vol. 113, D16114, doi:

10.1029/2008JD009869, 2008

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R. Rigon

20

References

•Lenton, T. (1998). Gaia and natural selection. Nature, 394, 439-447.

• Mitchell, J.M., an overview of climate variability and its causal mechanisms, Quaternary Res., 6,

481-493

•Oki, T. (2006). Global Hydrological Cycles and World Water Resources. Science, 313(5790), 1068–1072.

doi:10.1126/science.1128845

•Oldekop E., About evapotranspiration in riverine basins (in Russian). Jurjev (Tartu), 1911

•Peixoto, J.P., and A. H., Oort, The Physics of Climate, AIP, 1992

•Peixoto J.P. & Kettani M.A., The control of the water cycle, Sci. American, vol. 228, p. 46-61, 1973

•Rabus B., Eineder M., Roth A. & Bamler R., The shuttle radar topography mission - a new class of digital

elevation models acquired by spaceborne radar, ISPRS Journal of Photogrammetry & Remote Sensing,

vol. 57, p. 241-262, 2003

•Rigon R., Bertoldi G. & T. M. Over, GEOtop: A distributed hydrological model with coupled water and

energy budgets, Jour. of Hydromet., vol. 7, n. 3, p. 371- 388, 2006.

Friday, March 8, 13

R. Rigon

21

References

•Shiklomanov I.A. & Sokolov A.A., Methodological basis of world water balance investigation and

computation. In: New Approaches in Water Balance Computations. IAHS Publ. no. 148, p. 77-90, 1983

•Shiklomanov, I. A. (2000). World water resources: a new appraisal and assessment for the 21st century;

1998, 1–40.

•Simoni S., F. Zanotti, G. Bertoldi & R. Rigon, Modelling the probability of occurrence of shallow

landslides and channelized debris flows using GEOtop-FS, Hydrol. Proc., vol. 22, n. 4, p. 532-545, 2007.

•Voisin, N., Wood, A. W., & LETTENMAIER, D. P. (2008). Evaluation of Precipitation Products for Global Hydrological Prediction. Journal of Hydrometeorology, 9(3), 388–407. doi:10.1175/2007JHM938.1

•Wallace J.M. & Hobbs P.V., Atmospheric Science An Introductory Survey. Academic Press. New York.

467pp., 1997

•Zhang L., Dawes W.R. & Walker G.R., Response of mean annual evapotranspiration to vegetation

changes at catchment scale, Water Resour. Res., vol. 37, p. 701–708, 2001.

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