1

Dr. F. Ventura DiSTA

Metodi di stima e Metodi di stima e

di misura delladi misura della

EvapotraspirazioneEvapotraspirazioneCorso di Agrometeorologia a.a. 2004 - 2005

2

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

3

Evapotraspirazione

Su una superficie vegetata:traspirazione dalla coltura + evaporazione dal terreno

sottostante

ETp = evapotraspirazione POTENZIALE

ETo = evapotraspirazione di RIFERIMENTO

ETe = evapotraspirazione EFFETTIVA

4

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.

5

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

6

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

7

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

8

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

9

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

10

Parametri coinvolti nella stima della Evapotraspirazione

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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

12

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)

13

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

14

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)

16

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

17

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 ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ +=

19

ETEToo Equazione giornalieraEquazione giornaliera

ASCE-EWRI Committee on

Standardization of Reference

Evapotranspiration

2002

20

ETo Equazione ETo Equazione giornalieragiornaliera//orariaoraria

21

Equazione di Penman-Monteith

22

Equazione di Penman-Monteith

23

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))

24

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

25

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

26

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.

27

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

28

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

30

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.

31

Misure di evapotraspirazione

Misura diretta tramite calcolo del bilancio

energetico

32

Misure di evapotraspirazione

Misura diretta tramite lisimetri a pesata

33

Misure di evapotraspirazione

Misura diretta tramite lisimetri a drenaggio

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Misure di evapotraspirazione

Misura diretta tramite lisimetri a pesata

o a drenaggio

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