DICA Mancini 2015 · Marco Mancini, C. Corbari, G. Ravazzani, A Ceppi G. Ercolani, M. Feki A. di...

21
Marco Mancini, C. Corbari, G. Ravazzani, A Ceppi G. Ercolani, M. Feki A. di Trapani, I.Ben Charfi DICA Politecnico di Milano, [email protected] Remote sensing data and distributed hydrological models for water engineering DICA Lunch Seminars, 23 January 2015 S 0 S d S t S t L 0 L i E H 2 Bilancio idrologico: misure tradizionali ed innovative 100 m P E dt dS Q = - - Il nostro contributo

Transcript of DICA Mancini 2015 · Marco Mancini, C. Corbari, G. Ravazzani, A Ceppi G. Ercolani, M. Feki A. di...

Page 1: DICA Mancini 2015 · Marco Mancini, C. Corbari, G. Ravazzani, A Ceppi G. Ercolani, M. Feki A. di Trapani, I.Ben Charfi DICA Politecnico di Milano, marco.mancini@polimi.it Remote sensing

������������������� ����������

��������������� ����� �������� �� �������� ����������������� � � �������������������� �� ���� �

Marco Mancini, C. Corbari, G. Ravazzani, A Ceppi G. Ercolani, M. Feki A. di Trapani, I.Ben Charfi

DICA Politecnico di Milano, [email protected]

Remote sensing data and distributed hydrological models for water

engineering

DICA Lunch Seminars, 23 January 2015

S0

Sd St �St

L0

Li�

EH

���������������������������

������������������� ���������� 2

Bilancio idrologico: misure tradizionali ed innovative

100 m

P E dtdSQ = - -

Il nostro contributo

Page 2: DICA Mancini 2015 · Marco Mancini, C. Corbari, G. Ravazzani, A Ceppi G. Ercolani, M. Feki A. di Trapani, I.Ben Charfi DICA Politecnico di Milano, marco.mancini@polimi.it Remote sensing

������������������� ���������� 3

Remote sensing hydrological water balance: the analysis tools

Immagini satellitari

Modello idrologico distribuito

Misure al suolo

���������

���

MODIS

root zone

transmission zone

saturated zone

d

R ET

������������������� ����������

�������������������

Genova(Università)

Genova(Servizio Idrografico)

Ponte Carrega

S. Eusebio Prato

Viganego

Scoffera

Variabilità spazialedell'Altezza di Pioggia Massima Centennale

per Durate di 1 e 3 ore

Scoffera678

Viganego400

Prato89

S.Eusebio

240

P.Carrega

26Ge-Un

21Ge-S.I.

2

S.Ilario210

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

Distanza in direzione Ovest-Est. Km

Altezza di pioggia, mm

Durata trioraria

Durata oraria

Durata trioraria a S.Ilario

Durata oraria a S.Ilario

Tn

T wdadh 1)(

����!����"����#�����$�������$���$�����������#��������������$��$����������������

Variabilità spaziale di processi idrologici: serie storiche

Evento (7-8/09/10)

De Michele e Rosso R (Vapi)

Page 3: DICA Mancini 2015 · Marco Mancini, C. Corbari, G. Ravazzani, A Ceppi G. Ercolani, M. Feki A. di Trapani, I.Ben Charfi DICA Politecnico di Milano, marco.mancini@polimi.it Remote sensing

������������������� ����������

Anni: 1930-1980 Anni 1980 ad oggi

Qi+1j+1 = C

1Q

ij+1 +C

2Q

ij +C

3Q

i+1j

i(t)t

i(t)t

Q(t)

t

Q(t)

t

Q(t)

t

������������ ����������������� ��� �!������""�������� �� ������#����������� �������

i(t)�t�

i(t)�t� t�t�

Q(t)�Q(t)�Q(t)�

t�

Lumped Hydrologic Models�

Rainfall Field Soil Hydraulic Characteristics and Land UseStructure of River Network�

One Characteristic Response Time for�

Ponding time �Hillslope concentration time �Channel concentration time �

Space aggregation

Q(t) = A h(t −τ )i(t −τ )dτ0

t

Several Characteristic Response Times for �

Distributed Hydrologic Models�

�"���������$��$� !�

-�

Rainfall Field

Soil Hydraulic Characteristics and Land UseStructure of River Network�

Ponding time �Hillslope concentration time �Channel concentration time �

������������������� ����������

%���������������������� ��$!���� ����"�� &'� �

MODELLO AUTORE/I ANNO TOPMODEL Beven and Kirkby 1976 SHE Abbott 1986 BATS Dickinson 1986 SiB Sellers 1986 AGNPS Young 1989

FEST-EWB Mancini e Rosso, Ravazzani, Montaldo, Corbari, e altri

1990-2010

DHSVM Wigmosta 1994 TOPLATS Famiglietti and Wood 1994 VIC Liang, Lettenmaier, Wood, Burges 1994 THALES Grayson 1995 TOPKAPI Todini 1995 PREVAH Gurtz 1999 DRIFT La barbera, Roth, Giannoni, and Rudari 2000 WaSiM Schulla and Jasper 2001 ALADHYN Rulli and Menduni 2002 SEBS Su 2002 DIMOSOP Ranzi, Bacchi and Grossi 2003 tRIBS Ivanov and Bras 2004 WRROOM Biondi, Mendicino and Versace 2004 DREAM Manfreda, S, Fiorentino, Iacobellis 2005 GEOtop Rigon and Bertoldi 2006 MOBIDIC Castelli ed altri 2006

Page 4: DICA Mancini 2015 · Marco Mancini, C. Corbari, G. Ravazzani, A Ceppi G. Ercolani, M. Feki A. di Trapani, I.Ben Charfi DICA Politecnico di Milano, marco.mancini@polimi.it Remote sensing

������������������� ����������

������������� ��$� ���"������� $!()*�%�%��+��������

Full scheme of the rainfall-runoff distributed hydrological

model FEST-WB, physically based (Rabuffetti et al., 2008)

DEM Soil

parameters Vegetation parameters

Atmospheric forcing

Surface Runoff Drainage &

Water Table

Snow Model

Spatial interpolation: Thissen, IDW

River network definition

Soil Water balance

Routing: Muskingham – Cunge Dinamic equation

Outflow hydrograph

Routing: Linear reservoir

Remote sensing

“ogni scarrafone è bello a mamma soja”, Pino Daniele, 1991

scarrafone= creatura

�����������������%������&'�(��!���)���*�

root zone

transmission zone

saturated zone

������������������� ����������

0

20

40

60

80

100

120

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360durata [giorni]

Por

tata

med

ia g

iorn

alie

ra [m

3 /s]

Osservata

simulata con falda

simulata senza falda

��������$�������� �������"��""����$,�!%��� ��� ����������#������� ��� ���"�� �����- ��������- ���� ���������,���������

Q =kT⋅L ⋅WM

hwatertable

− hriver( )

Soncino

Capriolo

Montodine

Mozzanica

Ponte CeneLavello

Canonica

Spino

Lodi

SerioOglio

Adda

Soncino

Capriolo

Montodine

Mozzanica

Ponte CeneLavello

Canonica

Spino

Lodi

Soncino

Capriolo

Montodine

Mozzanica

Ponte CeneLavello

Canonica

Spino

Lodi

SerioOglio

Adda

+��(��$��������$���������������$���&)��,-)��.*�&��$�������������!����*�

/�01�2�3��45��1������ ������2�,�67�

/�01�2�8��45��1������ ������2�-487�

9�����#�������:����������%�����-����������

��$����#�����������%�����$���;����������

QNC

QEC

QSC

QWC

WC

QNC

QEC

QSC

QWC

WC

QSC

=2T

STC

TS+T

C

hSt − h

Ct( )

QEC

=2T

ETC

TE+T

C

hEt − h

Ct( )

QC=Q

NC+Q

EC+Q

SC+Q

WC+W

C

tC

tN

CN

CNNC hh

TTTTQ 2

QWC

=2T

WTC

TW+T

C

hWt − h

Ct( )

hCt+1 = h

Ct + 1

Sy

QC

Δs2Δt

+�����������������<�����

=�����������������������#���������

40

60

80

100

120

ata

med

ia g

iorn

alie

ra [m

3 /s]

+��&)��&)��&)��/�01���

Ravazzani, Rametta & Mancini Env Modelling and software 2010

P-Etp =1020 mm/anno

P-Etp=-945 mm/anno

,,����)�

6�>���)�

•   La definizione del bacino di pianura •   Il sostegno alle portate di magra

Page 5: DICA Mancini 2015 · Marco Mancini, C. Corbari, G. Ravazzani, A Ceppi G. Ercolani, M. Feki A. di Trapani, I.Ben Charfi DICA Politecnico di Milano, marco.mancini@polimi.it Remote sensing

������������������� ����������

?���!��������

?���������

%�������� � ��������,�"���$� .�/(�������+�������������������������� ��0

S0

Sd St �St

L0

Li �

EH

123����456789:� ��� ��,���� ���2

��������� ��� ������ ��$� ������$�����!���$� @$����������������!���������$�������������������� ����������"���������������

����������������������������;���� ��� �������� ����

����������� ���������������������������������� �!���"���#��"����$$�����%�&'(�&�

�� �� ��������������������� �� �����������������

������������������� ����������

Electromagnetic spectrum and hydrological parameters and variables

•  Surface albedo (Knap, 1999) •  Vegetation indices (Choudhury, 1987; Richter et 2009) •  Snow area coverage (Ranzi 1998, Corbari 2010 ) •  Radiation (Bish et al.,2005; Niemela et al.,2001) •  Air temperature(Seemann et al.,2003) •  photosynthetically active radiation (Running et al., 2000) •  clorophill (Abbott et al., 2002)

Passive radiometer

VISIBLE

•  LST (LAND SURFACE TEMPERATURE): (Sobrino 2007, Prata, Becker, Li, Menenti, Durso, La Loggia et al, Corbari 2010)

THERMAL INFRARED

•  Soil moisture: (Wagner (2007), Jackson(1990), Schmuggy ( 1994), Wood 1990, Mancini( 1999) •  Surface roughness •  soil water storage (Ramillien 2006) •  rainfall (Heinemann et al., 2008; Huffman et al., 2010, La Barbera, Rudari(2006) ) •  altimetry (Berry et al., 2003;Frappart et al., 2006 •  topography (space shuttle mission) •  landslides (interferometry, Rocca 2000)

MICROWAVE

Active radiom

eter

Page 6: DICA Mancini 2015 · Marco Mancini, C. Corbari, G. Ravazzani, A Ceppi G. Ercolani, M. Feki A. di Trapani, I.Ben Charfi DICA Politecnico di Milano, marco.mancini@polimi.it Remote sensing

������������������� ����������

Sensori satellitari: le missioni presenti e future delle agenzie spaziali e loro sinergie

Dal 1977 METEOSAT (2002 MSG2 con EUMETSAT)

AB+1�&A��(��@�C���$���$�0���$@-0�����B�����1D������*�)��8�

Dal 1991 (temperatura degli oceani e venti, ozono in atmosfera)

Lanciato nel 2002 (10 optical e radar strumenti) oceani, terra e atmosfera

E��$��"�$������������������"�$���;������-�)��8�

���%���$��(������������!��-�)��4�

0��������$���� ������-�)����

A�01�&���!��������������������(�����������$��������@*�F�,��������:��������������������������:(��F�$���)����SENTINELS

AQUA Lanciato nel 2002 (6 strumenti) oceani, terra e atmosfera (NASA)

LANDSAT Più satelliti dal 1972 per lo studio della terra (NASA)

JASON-2 Ocean surface topography mission – 2008 (NASA-Francia)

TERRA Lanciato nel 1999 (5 strumenti) oceani, terra e atmosfera (NASA/JAXA)

TRMM Misura delle precipitazioni (NASA/JAXA)

GRACE Campo di gravità terrestre (NASA/JAXA) - 2002

SWOT Idrologia – 2018 (NASA/JAXA)

FY-1 A, B, C, D

Lanciati dal 1988 per lo studio meteorologia (NRSCC)

������������������� ����������

�� ���������������! ������ ��"������� ��"������������2�

�� ����"����,��� �����<,�

/�����#��������#�����

64�G��

,3�G��

,��G��

,��G��

,��G��

,��G��

,��G��

,��G��

���G��

���$���������=��"��-�������������

Page 7: DICA Mancini 2015 · Marco Mancini, C. Corbari, G. Ravazzani, A Ceppi G. Ercolani, M. Feki A. di Trapani, I.Ben Charfi DICA Politecnico di Milano, marco.mancini@polimi.it Remote sensing

������������������� ����������

Spatial resolution

1 Km

150 m

1 Km

90 m

Satellite with sensors for LST and Evaporation measurements

ASTER MODIS

ENVISAT AATSR

METEOSAT SEVIRI

LANDSAT 1-ETM

5 Km

1972

SEVIRI

1972 2000 2002

ERS -1/2 ATSR

1995

LANDSAT 7-ETM+

TERRA

2010

SENTINELS

2014-2017

-

TTTT

LANDSAT 8

������������������� ����������

Remote sensing SAR for Soil moisture estimation, Why we started ?

-15

-10

-5

0

5

2.5 10 17.5 25 32.5 40

dielectric constant

(dB) p = vv

p = hh

dielectric constant

0��������������� ��!�����H���$����$����������$���������������������$���������������� ����������������:���$������ ��� @��������$��������

)������

��6�����

Page 8: DICA Mancini 2015 · Marco Mancini, C. Corbari, G. Ravazzani, A Ceppi G. Ercolani, M. Feki A. di Trapani, I.Ben Charfi DICA Politecnico di Milano, marco.mancini@polimi.it Remote sensing

������������������� ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� � ���������

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

a1-2

2/6

a2-2

2/6

b-22

/6

c-22

/6

a1-2

9/6

a2-2

9/6

b-29

/6

c-29

/6

a1-1

4/7

a2-1

4/7

b-14

/7

Sampled Fields

sampled 0-5

L band hh

P band vv

sampled 5-10

NASA - Mac_Europe �88���I�09/+�86� ����������!�����&CJB/1'+1*��

The past experience: SAR Soil moisture estimation in a hilly creek

Wood, Troch, Mancini, 1994 �=/1�0B9J�C91J���

������������������� ����������

-15

-10

-5

0

5

2.5 10 17.5 25 32.5 40

dielectric constant

(dB) p = vv

p = hh

���

=��

The past experience: SAR Soil moisture estimation on agricultural district

&���vol.32 (3) p. 653-661, 19969

Page 9: DICA Mancini 2015 · Marco Mancini, C. Corbari, G. Ravazzani, A Ceppi G. Ercolani, M. Feki A. di Trapani, I.Ben Charfi DICA Politecnico di Milano, marco.mancini@polimi.it Remote sensing

������������������� ����������

Irrigation

Drying

The past experience: EMSL scatterometric laboratory experiment for soil moisture estimation

Mancini, Hoeben and Troch, WRR, 1999Vol. 35 n° 6

Gaussian Roughness Surface with σ = 2.5 cm, L= 6.0 cm

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

20T

009i

21T

004i

21T

006i

21T

008i

21T

009d

21T

011d

21T

013d

measure code

TDR

3.5 GHz

5.5 GHz

9.0 GHz

polynomium (R2=0.96)

-14.0

-12.0

-10.0

-8.0

-6.0

-4.0

-2.0

0.0

2.0

4.0

2.50 4.50 6.50 8.50 10.50frequency (GHz)

(dB)

NVT20T009iNVT21T004iNVT21T006iNVT21T008iNVT21T009dNVT21T011dNVT21T013d

test

������������������� ������������������#����������$���H����������������8�

C�!!�����������������$���������

C���$��������������/��� ���������@����

A��(���������������������

����>?�/"���� ��!>�>?�����������4@''&9:������������ 4A�9

Page 10: DICA Mancini 2015 · Marco Mancini, C. Corbari, G. Ravazzani, A Ceppi G. Ercolani, M. Feki A. di Trapani, I.Ben Charfi DICA Politecnico di Milano, marco.mancini@polimi.it Remote sensing

������������������� ����������

1st Sept 2003 V/V 1st Sept 2003 H/H

Stima della scabrezza con doppia polarizatione

σVV0 = σ 0(...ε ,σ ,L)

σHH0 = σ 0(...ε ,σ ,L)

Integral Equation Model (Fung, 1992) σσ std of soil roughness, L correlation

lenght, ε dieletric constant

����>?�/"���� ��!>�>?��������4@''&9:������������ 4A�9

Detto M, Montaldo N., J. D. Albertson, M. Mancini, E G. Katul, WRR 2006

y = 0.6317x + 0.0559R2 = 0.5203

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5

gravimetrico [-]

rada

r [-]

=09�)�����������

������������������� ����������

5B�'B�'&!)�������C����� �����,� �4D'E5B�9

&'�'B�'&!)�������C��� �������"�����4��F@DGA9

Soil moisture maps from ASAR images

Page 11: DICA Mancini 2015 · Marco Mancini, C. Corbari, G. Ravazzani, A Ceppi G. Ercolani, M. Feki A. di Trapani, I.Ben Charfi DICA Politecnico di Milano, marco.mancini@polimi.it Remote sensing

������������������� ����������

Giacomelli, Mancini e Rosso, Phys Earth, 1995.

SAR The PAST Experience: flooded area identification from SAR

������������������� ����������

bare soil - Ta=13.4 °C - RH=0.47

-1000

-500

0

500

1000

1500

2000

-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50

LST (°C)

ba

lan

ce e

qu

atio

n

ft(RET ) = R

n(RET )−H(RET )− λET (RET )−G(RET ) = 0

)(RETmoistureSoil

�! �"�������#��$%��#�

Corbari et al (2011) HYP

R

P

I

DSub-flow

Z

R

P

I

DSub-flow

Z

���� ����;���� ��� �������;��H� ���� �$� ������#���� �����"�������

i

K�����!������� Ptot=R+ETeff+D+(�t+1-�t)*Z

1����@�!������� Rn −G −H − LE = dS

dtETeff = LE

ρCp

RET = T (Tcanopy

,Tsoil)dx dydz

V∫

J������������ ����"���� ��$,��#���� �����"�������4?��9�����$���������������������� ���

�������� �������@�!�����������:���

The present experience : land surface temperature for soil moisture retrieval

DRAGON 2 & 3 projects funded by ESA – NRSC China (2010-2016)

Page 12: DICA Mancini 2015 · Marco Mancini, C. Corbari, G. Ravazzani, A Ceppi G. Ercolani, M. Feki A. di Trapani, I.Ben Charfi DICA Politecnico di Milano, marco.mancini@polimi.it Remote sensing

������������������� ���������� 23

Le stazioni micrometeorologiche eddy covariance

ACCA- 31 Maggio 2012

STAZIONE EDDY

N

LANDRIANO (PV) [45°19’23’’N , 9°16’10’’E , elv. 88 m s.l.m.]

LIVRAGA (LO) [45°11’26’’N, 9°34’23’’E, elv. 60 m s.l.m.]

N

Radiometer

Thermo-Hygrometer

InfraRed Thermo Sensor

Gas analyser & Sonic

anemometer

Datalogger & Modem

Davis Weather Station

Raingauge

Batteries

50 m

50 m

3%%>?)*�%�%

������������������� ���������� 24

Principio di funzionamento di una stazione eddy covariance

Costant Flux Layer (Elliot 1958)

δzoD

= (0.75−0.03M)⋅ xzoD

⎝⎜⎞

⎠⎟

0.8

M = lnzoD

zoU

⎝⎜⎞

⎠⎟

Upwind surface roughness

Downwind surface roughness

H =Cp⋅w 'T '

LE = −K dq

dz

H = −K dTa

dz

LE=λvρ ⋅w 'q '

v

The Fick law June 2006, bare soil July 2006, soil with maize

The Fourier law

Data validation

Masseroni et al., 2012; Corbari et al., 2013 ����$�� ����� �!;;;2����2"����2���

Page 13: DICA Mancini 2015 · Marco Mancini, C. Corbari, G. Ravazzani, A Ceppi G. Ercolani, M. Feki A. di Trapani, I.Ben Charfi DICA Politecnico di Milano, marco.mancini@polimi.it Remote sensing

������������������� ����������

�� RMSE Net Radiation 0.96 38.3 (Wm-2) Latent Heat 0.75 34.8 (Wm-2)

Sensible Heat 0.71 29.6 (Wm-2) Ground Heat 0.78 22.5 (Wm-2)

SM 0.97 0.12 LST 0.95 1.2 (°C)

Model Validation at the eddy station: observed and simulated energy fluxes and soil moisture (Landriano, Italy 2010)

η = 1−X

oss,i−X

sim ,i( )2i=1

n

Xoss,i

−Xoss( )2

i=1

n

����������)���� "��!�*����&+#����,�����

RMSE =X

sim ,i−X

oss,i( )2i=1

n

∑n

⎜⎜⎜⎜

⎟⎟⎟⎟

12

(35

cm)

������������������� ����������

SM (-) LE (W/m-2) LST (°C)

LST and SM are inverse correlated

and with FEST-EWB this

relationship improves

LST (°C)

Validation at agricutural district scale (900 ha) (Barrax, Spain, Summer 2012)

25 July 9:30

�26)�3��28�3�

AHS airborne (5m) FEST_EWB (5m)

�� �� ����������&�'� ���� �� ������������()�

�26)��2.�.�

pixe

ls n

umbe

r

1000

2000

3000

4500

1000

2000

3000

4500

Page 14: DICA Mancini 2015 · Marco Mancini, C. Corbari, G. Ravazzani, A Ceppi G. Ercolani, M. Feki A. di Trapani, I.Ben Charfi DICA Politecnico di Milano, marco.mancini@polimi.it Remote sensing

������������������� ����������

������������ �����

,���� ����$����������� ������������� ���������:��������

>��

�I������������������$� � ����"�$��,���� �����!>��,������������� ������

D2�,���D2�4����&J='0=�*� D2�4�����

�����6�L���,!D2J�M+� �����6��)L���,!D2B�M+�

D2��������&�B90*�

M+�

�����6��4L���,!&2@�M+� �����4>�,L���,!@25�M+�

�����48�>L���,!D26�M+� �����48�.L���,!D2B�M+� �����6��4L���,!&25�M+� �����6)�>L���,!52D�M+�

�� �� ������������()�

�"�$���������� ��������J0�������>��� �������������$������!���:���4��������$ ������ � ��;�� ���"�� �

�������

>�����*3%����������������:������:��� �����������@������������ ��

A��$�!� �(��������� �������������$��������������:���J0�������>��������������

������������������� ����������

�I������������������$� � � ����K;����.�/���"�$��,���� �����!�>��L���>���MN

D2�,���D2�4����&J='0=�*� D2�4�����

�����.�L���,!5'8�K5�)�

D2��������&�B90*�

������������ �����

'M���D����

K��-)�

�����.�L���,!5'@�K5�)� �����>.L���,!672B�K5�)� �����>>L���,!75�K5�)�

,���� ����$����������� ������������� ���������:��������

�"�$���������� ��������J1�����������������$������!���:���4��������$ ������ � ��;�� ���"�� �

�������&!���$���$�����!�:��� ���������*�

>�����*3%����������������:������:��� �����������@������������ ��

��� ���,��������.������ ��4� ���� ���� ����.�/��9�

Page 15: DICA Mancini 2015 · Marco Mancini, C. Corbari, G. Ravazzani, A Ceppi G. Ercolani, M. Feki A. di Trapani, I.Ben Charfi DICA Politecnico di Milano, marco.mancini@polimi.it Remote sensing

������������������� ����������������������������� ���������

Validation at basin scale (Upper Po river basin, 2000-2003): land surface temperature, LE Fluxes and SOIL MOISTURE

Corbari & Mancini, 2014 (JHM)

������������������� ����������

Toce@Candoglia Tanaro@Farigliano

Validation at basin scale (Upper Po river basin, 2000-2003): discharge and volume at different cross sections

Bormida@Cassine

Relative error=0.08

Relative error=0.15

Relative error=0.1

Page 16: DICA Mancini 2015 · Marco Mancini, C. Corbari, G. Ravazzani, A Ceppi G. Ercolani, M. Feki A. di Trapani, I.Ben Charfi DICA Politecnico di Milano, marco.mancini@polimi.it Remote sensing

������������������� ����������

MODIS 250 m

SEVIRI 1000 m

MODIS 1000 m

SEVIRI 5000 m

W m-2

>��"��-������������ ����� ��� ����������,�"�����"���$� Muzza basin: LE at different spatial resolution: residual energy balance model

J0��������������

Corbari et al., 2015, JHydrology

��2�/�&�J0�*-�A&J0�*�F�N�&J0�*�� Downscaling (Kustas et al., 2003)

������������������� ����������

��##��!������J1����$�O���������:���������:����(���$�:������ ������$�$����

Page 17: DICA Mancini 2015 · Marco Mancini, C. Corbari, G. Ravazzani, A Ceppi G. Ercolani, M. Feki A. di Trapani, I.Ben Charfi DICA Politecnico di Milano, marco.mancini@polimi.it Remote sensing

������������������� ����������

*���?O�3� ��%�M�>��3���������P� ������,�� ��� 4A�� �94@���� Q@9

RF@&2JGASFD27�� RF@B2DGASF82B��

����*3%�K

5D1� �����@''&�5@!''

571����@''&�5@!''

����$��

C10�-1K����$������� �����������:�����"������ �$����������������

���?���*3����3

N���������������������$������ ����� � ����"�/���&���������B90������(���$���� �����$�������C10�-1K���������$�$*�

RF72'JASFB27��

RF827GASFD25�

������!�������$�O�������&��D��-!@-��D��*�

0���$��$�$�(��:�����������$�O�������

/�01�

4�)�M+� 6�)�M+� 6���M+�

9����(���������������!��:���&���������������$�$������

�B90���$�==�0/*��� �� ������������*"�

������������������� ����������

�����T�����?����,�����;������,��,����$�

9�0��������5�35@''&�F���5��5@''8999�0��������5��5@''7��99�0��������5��5@''8�F���5��5@''7

/�����:��������@������������%D���������(��������� �������

N@$������� ��$����4�����������������$��������@�AK��

�.)���@����@��(����������������@�

������:�����K �.��?��� ?����

N��

����)��4�����������)8����� �)��4�����)��8��%�����������8�����!���)��.�����)��8��%������������)�=������)����

)8-�4-)��4�

��?%�4&''/&''9

Page 18: DICA Mancini 2015 · Marco Mancini, C. Corbari, G. Ravazzani, A Ceppi G. Ercolani, M. Feki A. di Trapani, I.Ben Charfi DICA Politecnico di Milano, marco.mancini@polimi.it Remote sensing

������������������� ����������

������ �������������!�������)��4-)��8�

)��� ���Q�!������ ���� �;������,��!�������������� ��������������� �

�,-�,-)��3�

4�5��5)��3�

��?%�4&''/&''9 ��������4DQ/DQ9

����D5�����$���P����-����)�&��(���:���:������$�@��������$��������4,����*�1' 90=��&��(���:���:���4,�$�@��������$��������>����*�

J.-F. Cretaux et al., 2011, SOLS: A lake database to monitor in the Near Real Time water level and storage variations from remote sensing data, Advances in Space Research 47 (2011) 1497-1507

�>��?��,��!������������:�����

������������������� ����������

0������(���������%��:����������������������������D��������� @�

NOAA-AVHRR 10 February 2001

&�*   ��D����������%�$�����������(���$��&!*   �� ������������$���$�� �$���$���D�����&�*  �����:����������(�������Q������(�:���!���$�������:���

hB

Ic

Ic

Ic D

A

D

DD

D

xm,ym,zm

x0,y0,z0

hB

Ic

Ic

Ic D

A

D

DD

D

xm,ym,zm

x0,y0,z0

Sin= I

c+D + A

$���H�� ��<�����$�O����

(a) (b)

(c)

Classified snow coverage

Shadowed pixel

Corrected snow coverage

Forest

Snowmeters

(a) (b)

(c)

Classified snow coverage

Shadowed pixel

Corrected snow coverage

Forest

Snowmeters

1��(�:���!���$�������:�������������(������������(�$�������������������������������(����$�������!��:���+��+��!����A��/�(�##����P�����:��������$������������-������,��!��&��!�&���� .���.�/�%���$00���

Page 19: DICA Mancini 2015 · Marco Mancini, C. Corbari, G. Ravazzani, A Ceppi G. Ercolani, M. Feki A. di Trapani, I.Ben Charfi DICA Politecnico di Milano, marco.mancini@polimi.it Remote sensing

������������������� ���������� 37

From october 2004 to december 2008

Simulated FEST-EWB Observed

25.01.2005

17.05.2005

�� RMSE� MAE�NASH &

SUTCLIFFE�

���� = 0°C ���� = 0°C�

15.53� 12.36� 0.57�

���� = -1°C ���� = 0°C�

16.65� 13.20� 0.51�

���� = -1°C ���� = -1°C�

14.11� 10.84� 0.64����� = -1°C �

���� = -1°C�

14.11 10.84 0.64

Comparison between satellite and modelled snow cover area

������������������� ����������

precipitation

WARNING threshold

Centro Funzionale Regione Toscana

Utilizzo operativo delle SoPAI ed integrazione con modelli di previsione meteorologici

�9�9�����$�����9���������������

9$����������

�,���������$���(������������:����&��,�-�6)3>���)�

Page 20: DICA Mancini 2015 · Marco Mancini, C. Corbari, G. Ravazzani, A Ceppi G. Ercolani, M. Feki A. di Trapani, I.Ben Charfi DICA Politecnico di Milano, marco.mancini@polimi.it Remote sensing

������������������� ����������

Effetti di casse in serie sull’idrologia di piena .

)()()()( cccTcT dddiSdQ(Ravazzani, Gianoli, Meucci, Mancini, 2014, JHE, )

������������������� ���������� 40

0

50

100

150

200

16/0

9/20

10 1

2:00

17/0

9/20

10 0

0:00

17/0

9/20

10 1

2:00

18/0

9/20

10 0

0:00

18/0

9/20

10 1

2:00

19/0

9/20

10 0

0:00

19/0

9/20

10 1

2:00

20/0

9/20

10 0

0:00

20/0

9/20

10 1

2:00

21/0

9/20

10 0

0:00

21/0

9/20

10 1

2:00

22/0

9/20

10 0

0:00

days

Q [m

3 s-1]

�3�0�����!���)����������������������������43-6.� �!������� ������������<���

0�(����!�����

=������8,���)�

C��������/����!����@��4>�,7���!�������.����R�$��������

1����!����

0

50

100

150

200

18/09/2010 00:00

18/09/2010 12:00

19/09/2010 00:00

19/09/2010 12:00

20/09/2010 00:00

days

Cum

ulat

ed P

reci

pita

tion

[mm

]

Precipitation Discharge

Ensemble 25-75

Emean

E median

P observed

Q sim Fest-WB

alarm code

REAL TIME FLOOD FORECAST: SEVESO BASIN

+�����������������������PN���

Page 21: DICA Mancini 2015 · Marco Mancini, C. Corbari, G. Ravazzani, A Ceppi G. Ercolani, M. Feki A. di Trapani, I.Ben Charfi DICA Politecnico di Milano, marco.mancini@polimi.it Remote sensing

������������������� ����������

REAL TIME monitoring and forecasting of irrigation water demand

Soi

l moi

stur

e

Water stress NO stress Water surplus

������������������� ����������

�D���������������������� �����������8�-86-8>�S�����86-8>���0����86�1�0J�8>���

���T������1+86U���T����+'/��������=09�A����U)��)�/�$������8>��1' 90=���/BP1+��U)��)U)��,�=+?K=���/1A9�=++=�01AE9+9��/=AB'��

�����J��+����!���������������8.3��9/�9�+'/��=�������T�����8.>�

566@

������������$���������

>�����65

������������9�����������������A�����1����$���K����������'�������C����������A���(����+/06�+������������

+�B�J�J�=�����/�=���9�B�'�0�

?�,�� ��� ������������� �� ��������������!��>LU��*!

����������� ��:)������� ���=�9'90�/=�9 1�0�=CC���� KKK�C10���BJ9�9�9��

� TTTTT �