Corso di Idraulica ed Idrologia Forestale - unirc.it · ingegneria civile e ambientale ... Corso di...

Corso di Idraulica Corso di Idraulica

ed Idrologia Forestale ed Idrologia Forestale

Docente: Prof. Santo Marcello Docente: Prof. Santo Marcello ZimboneZimbone

Collaboratori: Dott. Giuseppe Bombino Collaboratori: Dott. Giuseppe Bombino -- Ing. Demetrio Ing. Demetrio ZemaZema

Anno Accademico 2008Anno Accademico 2008--20092009

Lezione n. 14: Ciclo e bilancio idrologicoLezione n. 14: Ciclo e bilancio idrologico

Corso di Idraulica ed Idrologia Forestale Corso di Idraulica ed Idrologia Forestale -- Lezione 14Lezione 14

�� GeneralitGeneralitàà sulle scienze idrologichesulle scienze idrologiche

�� Il ciclo idrologicoIl ciclo idrologico

�� Il bilancio idrologicoIl bilancio idrologico

�� Il bilancio idrologico a scala di bacinoIl bilancio idrologico a scala di bacino

�� Il bilancio energetico della TerraIl bilancio energetico della Terra

�� La circolazione atmosfericaLa circolazione atmosferica

�� I regimi pluviometriciI regimi pluviometrici

�� GeneralitGeneralitàà sul clima italianosul clima italiano

�� I regimi pluviometrici in ItaliaI regimi pluviometrici in Italia

�� Bilancio idrico globale del territorio nazionaleBilancio idrico globale del territorio nazionale

IndiceIndice


SlidesSlides delle lezioni frontalidelle lezioni frontali

Greppi M.: Idrologia. Il ciclo dellGreppi M.: Idrologia. Il ciclo dell’’acqua e i suoi effetti, acqua e i suoi effetti,

Ed. Hoepli, Milano, 1999Ed. Hoepli, Milano, 1999

MoiselloMoisello U.: Idrologia tecnica, Ed. La Goliardica U.: Idrologia tecnica, Ed. La Goliardica

Pavese, Pavia, 1999Pavese, Pavia, 1999

Materiale didatticoMateriale didattico

LL’’idrologiaidrologia (dal greco: (dal greco: υδροςυδροςυδροςυδροςυδροςυδροςυδροςυδρος -- yydrosdros,, ““acquaacqua”” e e λογοςλογοςλογοςλογοςλογοςλογοςλογοςλογος --

logos, logos, ““studiostudio”” →→ υδρολογιαυδρολογιαυδρολογιαυδρολογιαυδρολογιαυδρολογιαυδρολογιαυδρολογια -- hydrologiahydrologia = "studio = "studio

delldell’’acqua") acqua") èè una scienza che studia:una scienza che studia:

�� il movimentoil movimento

�� la distribuzione la distribuzione

�� la qualitla qualitàà

delldell’’acqua sulla Terraacqua sulla Terra

Essa si indirizza specificamente verso:Essa si indirizza specificamente verso:

�� ll’’analisi del ciclo idrologicoanalisi del ciclo idrologico

�� la previsione ed il controllo delle pienela previsione ed il controllo delle piene

�� la gestione e lla gestione e l’’uso delle risorse idricheuso delle risorse idriche

GeneralitGeneralitàà sulle scienze idrologichesulle scienze idrologiche


Lo specialista in idrologia Lo specialista in idrologia èè ll’’idrologoidrologo, che opera in , che opera in

diversi campi:diversi campi:

�� scienza della Terra e dellscienza della Terra e dell’’ambienteambiente

�� geomorfologia geomorfologia

�� geografia fisicageografia fisica

�� ingegneria civile e ambientaleingegneria civile e ambientale



Allo specialista in idrologia si richiedono competenze in Allo specialista in idrologia si richiedono competenze in

tre campi specifici:tre campi specifici:

1.1. Gestione delle risorse idricheGestione delle risorse idriche: si devono definire i flussi : si devono definire i flussi

idrici di ingresso in un sistema di gestione delle risorse idrici di ingresso in un sistema di gestione delle risorse

idriche per diversi scenari (inclusi quelli relativi a idriche per diversi scenari (inclusi quelli relativi a

condizioni di magra) e simulare il comportamento del condizioni di magra) e simulare il comportamento del

sistema a fronte di diverse politiche di prelievo o di sistema a fronte di diverse politiche di prelievo o di

definizione dei vincoli ambientali (es.: a fronte di specifici definizione dei vincoli ambientali (es.: a fronte di specifici

valori di deflusso minimo vitale)valori di deflusso minimo vitale)

In tale ambito lIn tale ambito l’’idrologia fornisce indicazioni specifiche idrologia fornisce indicazioni specifiche

per la gestione e la pianificazione delle risorse idriche, per la gestione e la pianificazione delle risorse idriche,

dove la validitdove la validitàà di diverse opzioni di uso sono esaminate di diverse opzioni di uso sono esaminate

con valutazioni di tipo economico, tecnico, legale e con valutazioni di tipo economico, tecnico, legale e

politicopolitico



2. 2. Controllo delle acque superficiali e difesa del suoloControllo delle acque superficiali e difesa del suolo: :

�� controllo degli eventi idrologici estremi, controllo degli eventi idrologici estremi,

principalmente delle piene, nonchprincipalmente delle piene, nonchéé dei processi erosivi dei processi erosivi

e di trasporto di sedimenti che hanno luogo durante le e di trasporto di sedimenti che hanno luogo durante le

pienepiene

�� progettazione di interventi strutturali di controllo progettazione di interventi strutturali di controllo

(arginature, briglie, ecc.) e di sistemi di gestione (arginature, briglie, ecc.) e di sistemi di gestione

((perimetrazioneperimetrazione di aree inondabili, previsione di piene, di aree inondabili, previsione di piene,

ecc.)ecc.)



3. 3. Controllo della qualitControllo della qualitàà delle acquedelle acque: :

�� analisi dellanalisi dell’’inquinamento di origine concentrata e inquinamento di origine concentrata e

diffusadiffusa

�� prevenzione dei processi di diffusione di inquinanti o prevenzione dei processi di diffusione di inquinanti o

contaminanti nei diversi corpi idrici naturali (superficiali contaminanti nei diversi corpi idrici naturali (superficiali

e profondi)e profondi)

�� progettazione e gestione delle operazioni di bonificaprogettazione e gestione delle operazioni di bonifica



LL’’idrologiaidrologia e le l’’ingegneria delle risorse idriche ingegneria delle risorse idriche si si

relazionano con vari altri campi della conoscenza:relazionano con vari altri campi della conoscenza:

�� idrometeorologiaidrometeorologia

�� idrologia delle acque superficialiidrologia delle acque superficiali

�� idrogeologia (idrologia delle acque sotterranee)idrogeologia (idrologia delle acque sotterranee)

�� gestione dei bacini di drenaggiogestione dei bacini di drenaggio

�� qualitqualitàà delle acque,delle acque,

in cui lin cui l’’acqua ha un ruolo centraleacqua ha un ruolo centrale

Di solito lDi solito l’’oceanografiaoceanografia e la e la meteorologiameteorologia non sono non sono

considerate incluse nelle considerate incluse nelle scienze idrologichescienze idrologiche



I processi di gestione delle risorse idriche sono I processi di gestione delle risorse idriche sono

preceduti dallpreceduti dall’’analisi idrologica, analisi idrologica, che prevede lo studio di:che prevede lo studio di:

�� distribuzione spaziale e temporale delldistribuzione spaziale e temporale dell’’acquaacqua

�� circolazione dellcircolazione dell’’acqua nelle diverse fasi (solida, acqua nelle diverse fasi (solida,

liquida, vapore) e nei diversi ambientiliquida, vapore) e nei diversi ambienti

�� disponibilitdisponibilitàà idricaidrica

�� proprietproprietàà fisiche e chimiche dellfisiche e chimiche dell’’acqua e sue acqua e sue

interrelazioni con linterrelazioni con l’’ambiente, comprese quelle con gli ambiente, comprese quelle con gli

organismi viventiorganismi viventi



La capacitLa capacitàà di prevedere i fenomeni idrologici e quindi di di prevedere i fenomeni idrologici e quindi di

verificare tali previsioni con lverificare tali previsioni con l’’aiuto delle osservazioni aiuto delle osservazioni èè

resa complessa dal fatto che:resa complessa dal fatto che:

�� i processi sono innescati dalle precipitazioni, le cui i processi sono innescati dalle precipitazioni, le cui

caratteristiche sono aleatorie ed incertecaratteristiche sono aleatorie ed incerte

�� ll’’estensione spaziale e la variabilitestensione spaziale e la variabilitàà temporale dei temporale dei

processi sono tali da rendere estremamente difficili sia le processi sono tali da rendere estremamente difficili sia le

previsioni, sia le misureprevisioni, sia le misure



Il ciclo idrologicoIl ciclo idrologico

Il Il ciclo idrologico (o ciclo ciclo idrologico (o ciclo

dell'acqua)dell'acqua) rappresenta lrappresenta l’’insieme insieme

di tutti i fenomeni inerenti alle di tutti i fenomeni inerenti alle

acque nel loro naturale acque nel loro naturale

movimento sulla superficie movimento sulla superficie

terrestre, nellterrestre, nell’’atmosfera, sulle atmosfera, sulle

terre emerse e negli oceaniterre emerse e negli oceani


Il ciclo idrologicoIl ciclo idrologico

Schema del ciclo idrologico della TerraSchema del ciclo idrologico della Terra


Il bilancio idrologicoIl bilancio idrologico

Il ciclo idrologico può essere descritto in termini Il ciclo idrologico può essere descritto in termini

sistematici analizzando i sistematici analizzando i flussi in ingressoflussi in ingresso, quelli , quelli in in

uscitauscita, le , le trasformazionitrasformazioni e le varie e le varie forme di forme di

immagazzinamentoimmagazzinamento

Il bilancio può essere formulato con riferimento ad un Il bilancio può essere formulato con riferimento ad un

qualsiasi qualsiasi "volume di controllo"volume di controllo““,, ovvero un elemento ovvero un elemento

tridimensionale attraverso il quale si esplicano i flussi in tridimensionale attraverso il quale si esplicano i flussi in

ingresso ed uscitaingresso ed uscita


LL’’equazione generale che esprime il equazione generale che esprime il principio di principio di

conservazione della massaconservazione della massa, tramite il quale , tramite il quale èè possibile possibile

impostare un impostare un ““bilancio idrologicobilancio idrologico”” applicabile ad ogni applicabile ad ogni

volume di controllo, volume di controllo, èè la seguente:la seguente:

Essa sostiene cheEssa sostiene che "la variazione nel tempo della massa "la variazione nel tempo della massa

d'acqua (M) corrispondente alla fase assegnata d'acqua (M) corrispondente alla fase assegnata èè pari pari

alla differenza fra il flusso entrante (input, I) e quello alla differenza fra il flusso entrante (input, I) e quello

uscente (output, O)"uscente (output, O)"



L'unitL'unitàà territoriale piterritoriale piùù conveniente da assumere come conveniente da assumere come

volume di controllovolume di controllo per l'indagine idrologica per l'indagine idrologica èè quella del quella del

bacino idrograficobacino idrografico

Altrettanto importante Altrettanto importante èè ll’’identificazione del identificazione del periodo di periodo di

riferimentoriferimento nel quale effettuare il bilancio idrologico nel quale effettuare il bilancio idrologico

(scale temporali mensile, stagionale, annuale, (scale temporali mensile, stagionale, annuale,

pluriennale)pluriennale)

In ogni caso In ogni caso èè essenziale quando si effettua un bilancio essenziale quando si effettua un bilancio

idrologico fissare il idrologico fissare il volume di controllovolume di controllo ed il ed il periodo di periodo di

riferimentoriferimento




Il bilancio di massa può essere applicato a tre diversi Il bilancio di massa può essere applicato a tre diversi

volumi di controllo:volumi di controllo:

1) Volume di controllo relativo alle acque superficiali1) Volume di controllo relativo alle acque superficiali

2) Volume di controllo relativo alle acque sotterranee2) Volume di controllo relativo alle acque sotterranee

3) Volume di controllo complessivo 3) Volume di controllo complessivo


Schema a blocchi per il bilancio idrologico a scala di bacinoSchema a blocchi per il bilancio idrologico a scala di bacino

Il bilancio idrologico a scala di bacinoIl bilancio idrologico a scala di bacino



Nella figura i Nella figura i blocchiblocchi rappresentano rappresentano forme di forme di

immagazzinamento dellimmagazzinamento dell’’acquaacqua e le e le linee linee che li collegano che li collegano

rappresentano i singoli rappresentano i singoli processi che trasferiscono processi che trasferiscono

ll’’acqua da una forma di accumulo allacqua da una forma di accumulo all’’altraaltra

Complessivamente il Complessivamente il contorno tratteggiato blucontorno tratteggiato blu delimita la delimita la

parte del ciclo idrologico che rappresenta la parte del ciclo idrologico che rappresenta la

trasformazione afflussitrasformazione afflussi--deflussideflussi operata dal bacino operata dal bacino

idrografico, che in questo caso idrografico, che in questo caso èè il volume di controlloil volume di controllo


Applicando lApplicando l’’equazione generale che esprime il equazione generale che esprime il

principio di conservazione della massa principio di conservazione della massa al volume di al volume di

controllo che ha la controllo che ha la base coincidente con lo strato base coincidente con lo strato

impermeabileimpermeabile su cui poggiano gli acquiferi, il limite su cui poggiano gli acquiferi, il limite

superiore al di sopra della vegetazione ed un contorno superiore al di sopra della vegetazione ed un contorno

cilindrico che passa per lo spartiacque del bacino, cilindrico che passa per lo spartiacque del bacino,

possiamo scrivere la seguente relazione possiamo scrivere la seguente relazione per lper l’’unitunitàà di di

tempo consideratotempo considerato::

P + P + QQee = =

= = EEaa’’ + + EEaa’’’’ + + EEtt + + EEvv + T + Q + + T + Q + QQuu ++

+ + ∆∆VVvv + + ∆∆VVss++ ∆∆VVuu++ ∆∆VVaa++ ∆∆VVrr



�� P P èè la la precipitazione complessivaprecipitazione complessiva sul bacinosul bacino

�� QQee èè la la quantitquantitàà dd’’acqua entrata nel bacino per scorrimento acqua entrata nel bacino per scorrimento

sotterraneosotterraneo

�� EEaa’’ èè la la quantitquantitàà dd’’acqua evaporata dalla rete idrograficaacqua evaporata dalla rete idrografica o o

da altri specchi dda altri specchi d’’acqua acqua

�� EEaa’’’’ èè la la quantitquantitàà evaporata dal velo devaporata dal velo d’’acqua che copre la acqua che copre la

superficie del suolosuperficie del suolo durante e dopo la precipitazionedurante e dopo la precipitazione

�� EEtt èè la la quantitquantitàà dd’’acqua evaporata dallo strato areato del acqua evaporata dallo strato areato del

terrenoterreno

�� EEvv èè la la quantitquantitàà dd’’acqua evaporata dalla copertura vegetaleacqua evaporata dalla copertura vegetale

durante e dopo la precipitazionedurante e dopo la precipitazione

�� T T èè la la quantitquantitàà di acqua traspirata dalla vegetazionedi acqua traspirata dalla vegetazione

�� Q Q èè il il deflusso totaledeflusso totale alla sezione di chiusura del bacinoalla sezione di chiusura del bacino

�� QQuu èè la la quantitquantitàà dd’’acqua uscita dal bacino per scorrimento acqua uscita dal bacino per scorrimento

sotterraneosotterraneo



�� ∆∆VVvv èè ll’’incremento del volume dincremento del volume d’’acqua acqua

immagazzinato dalla vegetazioneimmagazzinato dalla vegetazione ipotizzato in gran ipotizzato in gran

parte dovuto al fenomeno di parte dovuto al fenomeno di intercezioneintercezione vegetale vegetale ““II””

�� ∆∆VVss èè ll’’incremento del volume dincremento del volume d’’acqua acqua

immagazzinato nelle depressioni superficialiimmagazzinato nelle depressioni superficiali

�� ∆∆VVuu èè ll’’incremento del volume dincremento del volume d’’acqua acqua

immagazzinato come umiditimmagazzinato come umiditàà nello strato del suolo nello strato del suolo

areatoareato

�� ∆∆VVaa èè ll’’incremento del volume dincremento del volume d’’acqua acqua

immagazzinato negli acquiferiimmagazzinato negli acquiferi

�� ∆∆VVrr èè ll’’incremento del volume dincremento del volume d’’acqua immagazzinato acqua immagazzinato

nella rete idrograficanella rete idrografica del bacinodel bacino



In particolare:In particolare:

�� i termini i termini P + P + QQee rappresentano il rappresentano il flusso entrante o flusso entrante o

inputinput

�� i termini i termini EEaa’’ + + EEaa’’’’ + + EEtt + + EEvv + T + Q + + T + Q + QQuu rappresentano rappresentano

il il flusso uscente o outputflusso uscente o output

�� i termini i termini ∆∆VVvv + + ∆∆VVss + + ∆∆vvu u + + ∆∆vva a + + ∆∆VVrr rappresentano la rappresentano la

variazione di massa dvariazione di massa d’’acqua allacqua all’’interno del volume di interno del volume di

controllo nel tempo consideratocontrollo nel tempo considerato

PiPiùù sinteticamente si può porre sinteticamente si può porre ll’’evapotraspirazione ETevapotraspirazione ET

pari alla pari alla somma dellsomma dell’’evaporazione e della traspirazione:evaporazione e della traspirazione:

ET = ET = EEaa’’ + + EEaa’’ + + EEtt + + EEvv + T+ T



Ugualmente, nellUgualmente, nell’’equazione di bilancio globale si può equazione di bilancio globale si può

condensare nella condensare nella variazione complessiva di volumevariazione complessiva di volume la la

somma dei termini corrispondenti nei cinque blocchi:somma dei termini corrispondenti nei cinque blocchi:

∆∆V = V = ∆∆VVvv + + ∆∆VVss++ ∆∆VVuu++ ∆∆VVaa++ ∆∆VVrr

Pertanto lPertanto l’’equazione di continuitequazione di continuitàà globale (bilancio globale (bilancio

idrologico di bacino) si può scrivere nella forma:idrologico di bacino) si può scrivere nella forma:

P + P + QQee = ET + Q + = ET + Q + QQuu + + ∆∆VV



Spesso si può assumere che le due quantitSpesso si può assumere che le due quantitàà QQee e e QQuu

siano siano trascurabili trascurabili o siano circa uguali tra loroo siano circa uguali tra loro

La forma piLa forma piùù sintetica dellsintetica dell’’equazione di continuitequazione di continuitàà

globale risulta pertanto:globale risulta pertanto:

P = ET + Q + P = ET + Q + ∆∆VV

LL’’equazione del bilancio idrologico ci dice che equazione del bilancio idrologico ci dice che la la

precipitazione precipitazione èè pari alla somma delle perdite per pari alla somma delle perdite per

evaprotraspirazioneevaprotraspirazione ET, del deflusso superficiale Q alla ET, del deflusso superficiale Q alla

sezione di chiusura e dellsezione di chiusura e dell’’incremento incremento ∆∆V del volume V del volume

dd’’acqua immagazzinato in varie forme allacqua immagazzinato in varie forme all’’interno del interno del

volume di controllo,volume di controllo, assunto come rappresentazione del assunto come rappresentazione del

bacino nel tempo di riferimento consideratobacino nel tempo di riferimento considerato



Le dimensioni utilizzate per la Le dimensioni utilizzate per la quantificazione dei flussi quantificazione dei flussi

idrici (portate)idrici (portate) sono:sono:

�� volume per unitvolume per unitàà di tempo (Ldi tempo (L3 3 TT--11) () (eses: m: m33 ss--11))

�� lunghezza per unitlunghezza per unitàà di tempodi tempo (quando ci si riferisce (quando ci si riferisce

allall’’unitunitàà di superficiedi superficie) (L T) (L T--11) () (eses: mm h: mm h--11))



Vale la pena porre lVale la pena porre l’’attenzione sul caso di estremo attenzione sul caso di estremo

interesse in cui il interesse in cui il volume di controllovolume di controllo considera solo lo considera solo lo

strato superficiale del terrenostrato superficiale del terreno

A meno della risalita capillare ritenuta trascurabile, A meno della risalita capillare ritenuta trascurabile,

ll’’unico unico flusso idrico entranteflusso idrico entrante nel volume di controllo nel volume di controllo èè

costituito dalla costituito dalla precipitazione Pprecipitazione P, depurata dell, depurata dell’’aliquota I aliquota I

trattenuta per effetto delltrattenuta per effetto dell’’intercezioneintercezione dalla copertura dalla copertura

vegetalevegetale



I I flussi uscentiflussi uscenti sono rappresentati: dalla componente sono rappresentati: dalla componente

superficiale delsuperficiale del deflusso superficiale Q, deflusso superficiale Q, dalldall’’infiltrazione infiltrazione

F F verso gli strati piverso gli strati piùù profondi del suolo e dal contributo profondi del suolo e dal contributo

allall’’evapotraspirazione ETevapotraspirazione ET

Il termine Il termine ∆∆VV coincide, in questo caso, con il solo coincide, in questo caso, con il solo ∆∆VVss, ,

ciocioèè al al volume di acqua immagazzinato nelle depressioni volume di acqua immagazzinato nelle depressioni

superficiali del terrenosuperficiali del terreno

LL’’equazione di bilancio pertanto diventa:equazione di bilancio pertanto diventa:

P = ET + P = ET + QQss + F + I + + F + I + ∆∆VVss



Nelle applicazioni pratiche la grandezza che piNelle applicazioni pratiche la grandezza che piùù spesso spesso èè

oggetto di investigazione oggetto di investigazione èè rappresentata dal termine Qrappresentata dal termine Q

(deflusso superficiale) (deflusso superficiale)

Per questo motivo tutti quei fenomeni per i quali il Per questo motivo tutti quei fenomeni per i quali il

deflusso superficiale alla sezione di chiusura risulta deflusso superficiale alla sezione di chiusura risulta

minore dellminore dell’’afflusso meteorico al bacino sono spesso afflusso meteorico al bacino sono spesso

indicati come indicati come ““perditeperdite””



Facendo riferimento alla perdite del bacino Facendo riferimento alla perdite del bacino èè possibile possibile

introdurre le definizioni di introdurre le definizioni di pioggia efficacepioggia efficace e e pioggia nettapioggia netta

La La pioggia efficacepioggia efficace èè la frazione di pioggia che riesce la frazione di pioggia che riesce

effettivamente a raggiungere il suolo effettivamente a raggiungere il suolo dopo la perdita per dopo la perdita per

intercezioneintercezione dovuta alla copertura vegetaledovuta alla copertura vegetale

La quantitLa quantitàà di pioggia efficace, di pioggia efficace, depurata delle altre depurata delle altre

perditeperdite, che effettivamente alimenta il deflusso , che effettivamente alimenta il deflusso

superficiale superficiale èè chiamata chiamata pioggia nettapioggia netta



LA CORREZIONE SI ELA CORREZIONE SI E’’

FERMATA QUIFERMATA QUI

Il bilancio energetico della TerraIl bilancio energetico della Terra

La comprensione delle caratteristiche climatiche e della La comprensione delle caratteristiche climatiche e della

distribuzione spaziale e temporale delle componenti del distribuzione spaziale e temporale delle componenti del

ciclo idrologico (es. precipitazione e deflusso) ciclo idrologico (es. precipitazione e deflusso)

richiedono lrichiedono l’’analisi della struttura del bilancio analisi della struttura del bilancio

energetico del sistema Terraenergetico del sistema Terra

La distribuzione della radiazione sulla superficie del La distribuzione della radiazione sulla superficie del

globo e sulla sua atmosfera induce degli squilibri di globo e sulla sua atmosfera induce degli squilibri di

energia termica che mettono in moto i processi energia termica che mettono in moto i processi

idrologici e meteorologici idrologici e meteorologici


Una superficie appena sopra lUna superficie appena sopra l’’atmosfera e orientata atmosfera e orientata

perpendicolarmente a un raggio di sole riceve una radiazione perpendicolarmente a un raggio di sole riceve una radiazione

solare di 1367 W/msolare di 1367 W/m22 (detta anche (detta anche ““costante solarecostante solare””); posta ); posta

questa pari a 100%, la figura mostra cosa accade mediamente questa pari a 100%, la figura mostra cosa accade mediamente

a tale flusso di energiaa tale flusso di energia

Il bilancio energetico della TerraIl bilancio energetico della Terra


La circolazione atmosfericaLa circolazione atmosferica

La eterogenea distribuzione La eterogenea distribuzione

della radiazione sulla della radiazione sulla

superficie terrestre dsuperficie terrestre dàà luogo luogo

ad un moto di circolazione ad un moto di circolazione

atmosferica (nella atmosferica (nella

troposfera), che nella sua troposfera), che nella sua

versione piversione piùù idealizzata idealizzata

(assenza di rotazione (assenza di rotazione

terrestre) assume la terrestre) assume la

struttura indicata in figurastruttura indicata in figura



LL’’energia energia èè trasportata, a trasportata, a

causa del gradiente di causa del gradiente di

temperatura, che dtemperatura, che dàà origine a origine a

sua volta a gradienti di sua volta a gradienti di

pressione, verso le zone pressione, verso le zone

polari come energia termica polari come energia termica

o come calore latente o come calore latente

(vapore)(vapore)



Ovviamente la distribuzione Ovviamente la distribuzione

risultante viene ad essere risultante viene ad essere

influenzata anche dalla influenzata anche dalla

dislocazione geografica di dislocazione geografica di

terre emerse ed oceani e terre emerse ed oceani e

dalla presenza dei rilievi dalla presenza dei rilievi

orograficiorografici

La struttura idealizzata La struttura idealizzata

presenta una fascia di bassa presenta una fascia di bassa

pressione localizzata presso pressione localizzata presso

ll’’Equatore ed una di alta Equatore ed una di alta

pressione presso il Polopressione presso il Polo



Nella troposfera la Nella troposfera la

temperatura delltemperatura dell’’aria aria

decresce con la quota:decresce con la quota:


LL’’energia del sole non riscalda energia del sole non riscalda

uniformemente la Terra (a causa uniformemente la Terra (a causa

delldell’’angolo fra raggi solari e angolo fra raggi solari e

superficie: lsuperficie: l’’aria piaria piùù calda calda

allall’’equatore sale e lequatore sale e l’’aria piaria piùù fredda fredda

ai poli scendeai poli scende

La forza di La forza di CoriolisCoriolis che, agendo sul che, agendo sul

moto dei fluidi che si muovono sulla moto dei fluidi che si muovono sulla

superficie del pianeta, determina superficie del pianeta, determina

moti di circolazione in senso orario moti di circolazione in senso orario

od antiorario a seconda che ci si od antiorario a seconda che ci si

trovi nelltrovi nell’’emisfero australe o emisfero australe o

borealeboreale


Cause del moto delle masse dCause del moto delle masse d’’ariaaria


Pertanto i fattori che determinano essenzialmente il Pertanto i fattori che determinano essenzialmente il

regime pluviometrico di un dato punto della superficie regime pluviometrico di un dato punto della superficie

terrestre sono:terrestre sono:

�� la la latitudinelatitudine (da cui dipende l(da cui dipende l’’irraggiamento solare)irraggiamento solare)

�� la la distanza dalla sorgente di umiditdistanza dalla sorgente di umiditàà (perciò le (perciò le

precipitazioni sono piprecipitazioni sono piùù abbondanti lungo le coste abbondanti lungo le coste

esposte ai venti carichi di umiditesposte ai venti carichi di umiditàà che non allche non all’’interno dei interno dei

continenti, dove le masse dcontinenti, dove le masse d’’aria arrivano piaria arrivano piùù asciutte asciutte

perchperchéé hanno perso una parte del loro contenuto hanno perso una parte del loro contenuto

dd’’acqua)acqua)

�� ll’’orografia orografia (la precipitazione generalmente aumenta (la precipitazione generalmente aumenta

con lcon l’’altitudine)altitudine)



Processi di raffreddamento e sollevamentoProcessi di raffreddamento e sollevamento

Le precipitazioni meteoriche sono causate dal Le precipitazioni meteoriche sono causate dal

sollevamento e dal successivo raffreddamento di masse sollevamento e dal successivo raffreddamento di masse

dd’’aria per:aria per:

�� convergenza orizzontale o nonconvergenza orizzontale o non--frontalefrontale →→ la la

convergenza orizzontale (tipica delle zone tropicali) in convergenza orizzontale (tipica delle zone tropicali) in

un punto di bassa pressione genera uno spostamento un punto di bassa pressione genera uno spostamento

verticale dellverticale dell’’aria, che può condurre a condensazione e aria, che può condurre a condensazione e

precipitazioneprecipitazione



�� sollevamento frontale o ciclonicosollevamento frontale o ciclonico →→ fronte caldo: la fronte caldo: la

massa dmassa d’’aria calda scivola su una massa di aria fredda;aria calda scivola su una massa di aria fredda;

→→ fronte freddo: la massa dfronte freddo: la massa d’’aria fredda si incunea al di aria fredda si incunea al di

sotto di una massa di aria calda: piogge prolungate ed sotto di una massa di aria calda: piogge prolungate ed

estese di modesta intensitestese di modesta intensitàà (fronte caldo) + piogge di (fronte caldo) + piogge di

mediomedio--brevebreve durata e forte intensitdurata e forte intensitàà (fronte freddo)(fronte freddo)



�� sollevamento orograficosollevamento orografico →→ la massa dla massa d’’aria in moto aria in moto èè

costretta a sollevarsi dallcostretta a sollevarsi dall’’ostacolo: elevata piovositostacolo: elevata piovositàà sul sul

versante esposto al vento dominante + ariditversante esposto al vento dominante + ariditàà relativa relativa

sul versante riparato dal vento dominantesul versante riparato dal vento dominante



�� sollevamento convettivosollevamento convettivo →→ una massa duna massa d’’aria si aria si

solleva localmente per riscaldamento differenziale: solleva localmente per riscaldamento differenziale:

nubifragio di breve durata e forte intensitnubifragio di breve durata e forte intensitàà (temporale)(temporale)




Sollevamento frontale o Sollevamento frontale o

ciclonicociclonico

Zone di circolazione Zone di circolazione

ciclonichecicloniche: i venti girano : i venti girano

intorno ad un polo di bassa intorno ad un polo di bassa

pressione in senso antiorario pressione in senso antiorario

nellnell’’emisfero borealeemisfero boreale

Zone di circolazione Zone di circolazione

anticiclonicheanticicloniche: i venti girano : i venti girano

intorno ad un polo di alta intorno ad un polo di alta

pressione in senso orario pressione in senso orario

nellnell’’emisfero borealeemisfero boreale



IsobaraIsobara: luogo dei punti dell: luogo dei punti dell’’atmosfera aventi lo stesso atmosfera aventi lo stesso

valore di pressionevalore di pressione

FronteFronte: superficie di separazione fra due masse d: superficie di separazione fra due masse d’’aria aria

provenienti da aree diverse e con temperature diverseprovenienti da aree diverse e con temperature diverse


I regimi pluviometrici I regimi pluviometrici


Climi caldi:Climi caldi:

Zona equatoriale: precipitazioni convettive, regimi Zona equatoriale: precipitazioni convettive, regimi

molto abbondanti (1500molto abbondanti (1500--3000 mm/y)3000 mm/y)

Zona subZona sub--equatoriale: precipitazioni molto variabili equatoriale: precipitazioni molto variabili

(200(200--3000 mm/y)3000 mm/y)

Zona tropicale: precipitazioni scarse (50Zona tropicale: precipitazioni scarse (50--150 mm/y)150 mm/y)



Climi temperati:Climi temperati:

Zona subZona sub--tropicale: inverni piovosi, estati secche tropicale: inverni piovosi, estati secche

(regime mediterraneo), viceversa nel regime (regime mediterraneo), viceversa nel regime sinicosinico

Zona delle medie latitudini: forti contrasti stagionali e Zona delle medie latitudini: forti contrasti stagionali e

geografici fra zone marittime, pigeografici fra zone marittime, piùù piovose ed a piovose ed a

distribuzione piovosa pidistribuzione piovosa piùù uniforme (regime oceanico) e uniforme (regime oceanico) e

zone continentali, meno piovose con precipitazioni zone continentali, meno piovose con precipitazioni

concentrate in estate (regime continentale)concentrate in estate (regime continentale)



Climi freddi:Climi freddi:

Zona subZona sub--artica: piogge abbondanti nelle zone costiere artica: piogge abbondanti nelle zone costiere

(a clima pi(a clima piùù mite) (250mite) (250--900 mm/y)900 mm/y)

Zona artica: precipitazioni scarse di carattere nevoso Zona artica: precipitazioni scarse di carattere nevoso

(150 mm/y)(150 mm/y)



GeneralitGeneralitàà sul clima italianosul clima italiano

A determinare il clima in Italia intervengono:A determinare il clima in Italia intervengono:

-- la posizione astronomica, compresa fra i 36 ed i 45la posizione astronomica, compresa fra i 36 ed i 45°° N N

di latitudine, sede di un fronte di convergenza da Nord e di latitudine, sede di un fronte di convergenza da Nord e

da Sud di masse dda Sud di masse d’’aria di contrastanti caratteristiche aria di contrastanti caratteristiche

termodinamichetermodinamiche

-- la posizione geografica, gravante sul lato occidentale la posizione geografica, gravante sul lato occidentale

della grande massa dei vecchi continenti, prossima della grande massa dei vecchi continenti, prossima

allall’’Oceano Atlantico ed allOceano Atlantico ed all’’Africa SettentrionaleAfrica Settentrionale

-- ll’’estensione della penisola, in direzione Nordestensione della penisola, in direzione Nord--Sud per Sud per

oltre 10oltre 10°°di latitudinedi latitudine


GeneralitGeneralitàà sul clima italianosul clima italiano

-- ll’’influenza del mare sul clima (almeno per la penisola), influenza del mare sul clima (almeno per la penisola),

per la forma lunga e stretta della penisola nel Mar per la forma lunga e stretta della penisola nel Mar

MediterraneoMediterraneo

-- la configurazione orografica, influente in particolare la configurazione orografica, influente in particolare

sul clima invernale, con la barriera dellsul clima invernale, con la barriera dell’’arco alpino a arco alpino a

protezione dai venti freddi provenienti dal I e IV protezione dai venti freddi provenienti dal I e IV

quadrante e con la dorsale appenninica a riparo del quadrante e con la dorsale appenninica a riparo del

versante tirrenico dai venti freddi di Nordversante tirrenico dai venti freddi di Nord--Est Est


I regimi pluviometrici in ItaliaI regimi pluviometrici in Italia


Caratteri distintivi:Caratteri distintivi:

�� diminuzione della precipitazione al diminuire della diminuzione della precipitazione al diminuire della

latitudinelatitudine

�� coerenza della sua distribuzione con le linee coerenza della sua distribuzione con le linee

fondamentali dellfondamentali dell’’orografiaorografia

�� influenza sulla sua distribuzione dellinfluenza sulla sua distribuzione dell’’orientamento dei orientamento dei

versanti rispetto alla direzione dei venti prevalentiversanti rispetto alla direzione dei venti prevalenti



Nei mesi invernali (dicembreNei mesi invernali (dicembre--febbraio) quando le febbraio) quando le

formazioni cicloniche investono tutta lformazioni cicloniche investono tutta l’’Italia, le piogge Italia, le piogge

risultano piuttosto uniformi sullrisultano piuttosto uniformi sull’’intera penisola, fatta intera penisola, fatta

eccezione per limitate aree delleccezione per limitate aree dell’’Appennino Centrale, in Appennino Centrale, in

Calabria (superiori a 500 mm) e sulla pianura pugliese Calabria (superiori a 500 mm) e sulla pianura pugliese

(inferiori a 200 mm)(inferiori a 200 mm)



Nei mesi estivi (giugnoNei mesi estivi (giugno--agosto) si nota una netta agosto) si nota una netta

diminuzione della piovositdiminuzione della piovositàà con il diminuire della con il diminuire della

latitudine; la precipitazione si concentra sulle regioni latitudine; la precipitazione si concentra sulle regioni

alpinealpine

Valori di precipitazione di poco superiori a 100 mm Valori di precipitazione di poco superiori a 100 mm

predominano su vaste aree dellpredominano su vaste aree dell’’Italia centrale e lungo la Italia centrale e lungo la

dorsale delldorsale dell’’AppenninoAppennino

Le precipitazioni si mantengono su valori generalmente Le precipitazioni si mantengono su valori generalmente

inferiori a i 100 mm sul resto del territorio peninsulare inferiori a i 100 mm sul resto del territorio peninsulare

ed ai 50 mm in Sicilia e Sardegnaed ai 50 mm in Sicilia e Sardegna



Bilancio idrico globale del territorio nazionaleBilancio idrico globale del territorio nazionale

Bilancio idrologico a scala nazionale

10 9

m3/anno

mm %

Afflusso meteorico medio annuo 300 990

Evaporazione e traspirazione 133 440 44

Deflussi superficiali 155 510 52

Deflussi profondi 12 40 4

Nota 1: la superficie dellNota 1: la superficie dell’’Italia Italia èè pari circa a 330.000 kmpari circa a 330.000 km22

Nota 2: lNota 2: l’’afflusso medio afflusso medio èè maggiore rispetto a quello medio maggiore rispetto a quello medio

europeo (646 mm/anno) ed anche rispetto a quello medio delle europeo (646 mm/anno) ed anche rispetto a quello medio delle

terre emerse (730 mm/anno)terre emerse (730 mm/anno)



Questi volumi idrici, che sono potenzialmente sufficienti Questi volumi idrici, che sono potenzialmente sufficienti

a soddisfare il fabbisogno complessivo nazionale, a soddisfare il fabbisogno complessivo nazionale,

stimato in poco oltre 50 10stimato in poco oltre 50 1099 mm33/anno, sono però soggetti /anno, sono però soggetti

a consistenti variazioni stagionali che ne determinano a consistenti variazioni stagionali che ne determinano

una una disuniformedisuniforme distribuzione nel tempo, in distribuzione nel tempo, in controfasecontrofase

con le necessitcon le necessitàà derivanti dai fabbisogniderivanti dai fabbisogni

Si verificano quindi maggiori disponibilitSi verificano quindi maggiori disponibilitàà nella stagione nella stagione

di minore domanda e minori disponibilitdi minore domanda e minori disponibilitàà in quella di in quella di

maggiore domandamaggiore domanda


Stagionalità dei deflussi dei corsi d’acqua italiani

Deflusso stagionale

(in % del deflusso annuo)

Regime di

deflusso dei

bacini inverno primavera estate autunno

Alpini 12 21 42 25

Appenniniciimpermeabili

46 33 5 16

Appenninicipermeabili

33 33 14 20

Insulari 57 29 3 11

del Po 21 28 24 27

I dati indicano una forte I dati indicano una forte stagionalitstagionalitàà dei deflussi, dei deflussi,

crescente al diminuire della latitudinecrescente al diminuire della latitudine

EE’’ quindi importante studiare i regimi fluvialiquindi importante studiare i regimi fluviali



Corso di Idraulica ed Idrologia Forestale - unirc.it · ingegneria civile e ambientale ... Corso di...

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