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EvapotraspirazioneEvapotraspirazione
2012/2013
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EvaporazioneEvaporazionePassaggio di stato dell’acqua da liquido a
vaporeCondizioni perché avvenga il fenomeno apporto continuo di acqua apporto continuo di energia gradiente di concentrazione di vapore tra la
superficie evaporante e l’atmosfera circostante
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EvapotraspirazioneEvapotraspirazioneIl trasporto di acqua nellapianta è molto importanteperché è strettamentecollegato al tasso diassimilazione della CO2. Infatti lo scambio di CO2 e H2O con l’atmosfera avvieneattraverso le stesse aperture, gli STOMI, la cui apertura èprevalentemente dipendentedallo stato idrico della pianta.
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Adattamento alle condizioni Adattamento alle condizioni ambientaliambientali
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STOMISTOMI• Presenti in tutti i vegetali• Sono il luogo di contatto/scambio tra pianta e atmosfera• Si APRONO/CHIUDONO al variare delle condizioni meteo
e dello stato idrico della pianta• Possono essere:
- sulla sola pagina inferiore della foglia:IPOSTOMATICHE
- su entrambe le pagine:AMFISTOMATICHE
• Dimensioni medie degli stomi: 10 - 50 m
adaxiale
abaxiale
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STOMISTOMI
Importanza del VPD
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Funzionamento degli stomiFunzionamento degli stomi• Aumento di potenziale idrico nelle cellule di guardia
aumento del turgore delle cellule apertura dello stoma
• Diminuzione del potenziale idrico delle cellule chiusura dello stoma
Lo scambio di acqua avviene con le cellule circostanti ed e´ correlato alle variazioni del potenziale osmotico (concentrazione di soluti nel succo cellulare)
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Variabili ambientali e Variabili ambientali e fisiologiche che influenzano fisiologiche che influenzano
ll’’apertura degli STOMIapertura degli STOMI• ciclo luce/buio• concentrazione CO2
• temperatura dell’aria• umidità dell’aria (vento/turbolenza)• stress idrico• età della foglia
Resistenza stomatica rsConducibilità stomatica cs
ss r
c 1
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Potenziali idrici attraverso Potenziali idrici attraverso terreno terreno –– pianta pianta -- atmosferaatmosfera
rw
UMRT ln
= potenziale idrico [J kg-1]R = costante dei gas = 8.31 [J mole-1 K-1]T = Temperatura [K]Mw = massa molecolare acqua = 0.018 [kg mole-1]Ur = umidità relativa [.]
t
x
f
a
1-35 kg J 2701021035.1998.0ln018.0
16.29331.8
tTerreno alla CIC:
Atmosfera Ur=45%: 1-5 kg J 000.10079.01035.145.0ln018.0
16.29331.8
a
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Potenziali idrici attraverso Potenziali idrici attraverso terreno terreno –– pianta pianta -- atmosferaatmosfera
rw
hMRT ln
t = potenziale idrico del terreno [J kg-1]
t = o +g +m
o = potenziale osmotico [J kg-1]g = potenziale gravitazionale [J kg-1]m = potenziale matriciale [J kg-1]
t ~ -500
x ~ -700
f ~ -2000
t ~ -100.000
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EvapotraspirazioneEvapotraspirazioneSu una superficie vegetata:traspirazione dalla coltura + evaporazione dal
terreno sottostante e dalla superficie bagnata delle foglie
ETp = evapotraspirazione POTENZIALE
ETo = evapotraspirazione di RIFERIMENTO
ETe = evapotraspirazione EFFETTIVA
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EvapotraspirazioneEvapotraspirazioneETp = quantità di acqua evapotraspirata
nell’unità di tempo per rispondere pienamente alla richiesta di vapore dell´atmosfera
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
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EvapotraspirazioneEvapotraspirazione didiRiferimentoRiferimento
ETo - ET di riferimento per unacoltura bassa che abbiaapprossimatamente una altezza di0.12 m (simile ad un prato).
ASCE Committee on Evapotranspiration in Irrigation and Hydrology - Gennaio 2000
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ParametriParametri coinvolticoinvolti nellanella stimastimadelladella EvapotraspirazioneEvapotraspirazione
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ETo = misura della richiesta evapotraspirativadell’ambiente
ETo ET per un prato polifita di 0.12 m di altezza
Stazione meteorologica per Stazione meteorologica per EToETo
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Equazione di Equazione di PenmanPenman--MonteithMonteith
1
))())((()(
h
sw
sh
n
rrr
zezTer
CpGRLE
dove: L e´il calore latente divaporizzazione, E l´evapotraspirazioneRn = radiazione netta (MJm-2h-1)G = flusso di calore nel terreno
(MJm-2h-1)es = pressione di vapor saturo (kPa) =costante psicrometrica (kPa°C-1)
Coeff. Ang. curva es (kPa °C-1)e = press. vapore attuale (kPa)T(z) = temp. (°C) all’altezza z (m)rh = resistenza stomatica (s m-1)rs = res. aerodinamica (s m-1)rw = res. al trasferimento di
vapore (s m-1)
Periodo minimo previsione: 1 ora
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Equazione di Equazione di PenmanPenman--MonteithMonteith
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Molte equazioni di stima dellMolte equazioni di stima dell’’EToETo
Metodo T Urel VelVen
Elio-fania
Rad Epan Meteo
Blaney-Criddle
* + + + +
Radiaz. * + + * * +Evaporimetro + + * *
Thornthwaite *
Pristley-Taylor
* * * *
Hargreaves * +
Penman-Monteith
* * * * * +
* misurati , + stimati
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Formula di Formula di BlaneyBlaney--CriddleCriddle
periodo minimo di previsione: 10 giorni (giornaliero)
ETo = c [p(0.46T+8)] mm d-1
dove:T = temperatura media giornaliera (o del periodo)
in °Cp = % media giornaliera del totale annuale delle ore
di luce (da tabella) c = correzione per umidità, eliofania,
velocità del vento diurni (ricavabile da nomogramma)
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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)
Correzione Correzione ““cc””per umidita’, eliofania, velocita’ del vento
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Metodo dellMetodo dell’’evaporimetro di evaporimetro di classe Aclasse A
periodo minimo di previsione: 10d
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 Formula di HargreavesHargreaves
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 max e min
(medie) nel periodo (°C)
Il valore in mm d-1 si ottiene dividendo per corrispondente alla temperatura media
Periodo minimo previsione: 10d (giornaliero)
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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-Dec
ETo
(mm
d-1
)
EToHETo
EToETo misuratamisurata e e EToETo media media storicastorica
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EToETo PM PM orariaoraria calcolatacalcolata con con rsrs=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
=50
s m
-1 (W
m-2
) R n - Gr c = 50 s m-1
RMSE = 25 W m-2
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Confronto tra equazioni di Confronto tra equazioni di stima dellstima dell’’EToETo
HSd = 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 Hargreavesoraria ed una equazione standard (FAO’77)L’equazione da una stima in media molto vicina al “vero”, ma i dati sono molto dispersi.
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E’ possibile effettuare misure DIRETTE della evapotraspirazione ET di una coltura
Numerosi metodi, basati - sul bilancio energetico
- sul bilancio idrico
Misura dirette sono state utilizzate per gli studi sui Kc
Misure di Misure di evapotraspirazioneevapotraspirazione
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ET dal Rapporto di ET dal Rapporto di BowenBowen
E’ un metodo basato sui termini del bilancio energetico:E + H = -(Rn + G) =>
EGRn
EH1
aa
p
V
H TTCKK
LEH
è detto “rapporto di Bowen”
1
GRnLE
E’ possibile ottenere il flusso di evapotraspirazione al di sopra di una superficie misurando T e a a due quote sopra la superficie
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Piccole parcelle d’aria in moto turbolento al di sopra della superficie della coltura trasportano con sé calore, quantitàdi 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 correlatetra loro. Il segno dellacorrelazione specificherà se il flusso è da o verso la superficie.
ET tramite ET tramite ““eddyeddy covariancecovariance””o o covarianzacovarianza turbolentaturbolenta
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Misure di Misure di evapotraspirazioneevapotraspirazione
Misura diretta tramite calcolo del bilancio energetico
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Misure di Misure di evapotraspirazioneevapotraspirazioneMisura diretta tramite
lisimetri a pesata o a drenaggio
![Page 31: 2012/2013 - Università di Bologna - AMS Campuscampus.unibo.it/90568/37/6_evapotraspirazione.pdf · Equazione di Penman-Monteith 1 ( ) ( ( ( )) ( )) h w s s h n r r r e T z e z r](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022114/5c68dfbe09d3f2e4258c08e7/html5/thumbnails/31.jpg)
ET ET + + HH + + G + G + MM = = RnRn
BilBil. Idrico. IdricoBilBil. . RadiativoRadiativoBilBil. Energetico. EnergeticoBilBil. Carbonio. CarbonioP =P =
+ R + R
++ D D
++WW
+ + SoilSoil respresp. .
++ C C storagestorage
= CO= CO22 fluxflux
RadRad. Lunga. Lunga
+ + RadRad. Corta. Corta
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