Agrometeorologia e modelli matematici

I PRINCIPALI PARAMETRI DI INTERESSE AGRONOMICO SONO:

• Temperatura (°C)
• Pioggia (mm)
• Radiazione solare (W/ m²)
• Evaporazione (mm)
• Umidità relativa atmosferica (%)
• Bagnatura fogliare (minuti/ore)
• Velocità del vento (m/s)
• Temperatura terreno (°C)

3.1 LA TEMPERATURA

La temperatura è la proprietà fisica intensiva, definibile per mezzo di una grandezza fisica, che indica lo stato termico di un sistema. La temperatura determina il verso del flusso di calore che si instaura fra due sistemi che interagiscono. Essa è la proprietà fisica che regola il trasferimento di energia termica da un sistema a un altro.

Quando due sistemi si trovano in equilibrio termico e non avviene nessun trasferimento di energia, si dice che sono alla stessa temperatura. Quando esiste una differenza di temperatura, il calore tenderà a muoversi dal sistema che viene detto a temperatura più alta verso il sistema che viene detto a temperatura più bassa.

sistema che diremo atemperatura più bassa, fino al raggiungimento dell'equilibrio termico. La temperatura non è una misura della quantità di energia termica o calore di un sistema, ma è aessa correlata. Su scala microscopica, nei casi più semplici, questo calore corrisponde al movimento casuale degli atomi e delle molecole del sistema. Quindi un incremento di temperatura corrisponde a un incremento del movimento degli atomi del sistema. Per questo, la temperatura viene anche definita come lo stato di agitazione molecolare del sistema.

Sono stati sviluppati molti metodi per la misurazione della temperatura. La maggior parte di questi si basano sulla misurazione di una delle proprietà fisiche di un dato materiale, che varia in funzione del variare della temperatura. Uno degli strumenti di misura più comunemente utilizzati per la misurazione della temperatura è il termometro a liquido. Esso consiste di un tubicino capillare di vetro.

riempito con mercurio o altro liquido. L'incremento di temperatura fa espandere il liquido e la temperatura può essere determinata misurando il volume del fluido all'equilibrio. Questi termometri possono essere calibrati, in modo che sia possibile leggere le temperature su una scala graduata. Esistono anche altre tipologie di termometri per la misura della temperatura, come ad esempio i termometri a gas che utilizzano come grandezza termometrica la pressione a volume costante di una massa gassosa, termometri elettrici a resistenza che misurano la resistenza elettrica di un conduttore che di solito cresce all'aumentare della temperatura, termometri a termocoppia, termometri bimetallici etc. Nell'ambito della meteorologia e in alcune discipline affini alla medicina viene definita la cosiddetta temperatura percepita, ossia la sensazione di "caldo" o di "freddo" che viene avvertita; essa è dovuta non solo alla temperatura effettiva, ma anche ad

altre condizioni ambientali. Peresempio l'umidità dell'aria può aumentare la sensazione di caldo, mentre il vento può aumentare la sensazione di freddo. In meteorologia la temperatura è la grandezza che misura lo stato termico dell'atmosfera.

In condizioni atmosferiche ottimali (cielo sereno e senza neanche una nube, mancanza di precipitazioni atmosferiche, calma di vento) si ha la massima escursione termica: si raggiunge durante il giorno la temperatura più alta per via dell'irraggiamento solare e durante la notte per la dispersione di calore: questo spiega perché, soprattutto nel tardo autunno e agli inizi della primavera, può formarsi la brina anche a temperature sopra gli 0 °C. Durante una giornata di sole il suolo è più caldo dell'atmosfera perché accumula più calore dell'atmosfera e ne restituisce di meno;

di notte invece, solitamente, è il contrario. Un suolo

Troppo caldo in caso di sole caldissimo e di aria fredda in quota può causare la formazione di grandine favorita dal trascinamento di aria secca. I fenomeni che causano la diminuzione della temperatura sono il temporale, il tornado, la grandine e la pioggia mista a neve. La pioggia in quanto tale può sia aumentare che diminuire la temperatura dell'atmosfera, a seconda di altre circostanze esterne.

Fattori determinanti la temperatura:

• Diversa inclinazione dei raggi solari, dovuta alla latitudine, alla stagione e all'ora del giorno. Alle alte latitudini i raggi solari arrivano con maggiore inclinazione rispetto alle basse latitudini, quindi una stessa quantità di radiazione solare attraversa uno strato maggiore di atmosfera e si distribuisce su una superficie più estesa;
• Pendenza del terreno, provoca modificazioni dell'angolo di incidenza dei raggi solari;
• Diverso calore specifico delle terre e delle acque, è basso per terreni e rocce.

che raggiungono presto elevate temperature e presto si raffreddano soprattutto durante la notte o in inverno; è elevato per le acque che si riscaldano lentamente e altrettanto lentamente si raffreddano. L'aria di conseguenza, presenta oscillazioni di temperatura stagionali e giornaliere;

Importanza della vegetazione, le piante assorbono calore per le loro funzioni vitali e emettono vapore acqueo; hanno quindi sensibile influenza sulla temperatura dell'aria.

Altitudine, la temperatura dell'aria diminuisce di 0,6 °C ogni 100 m di altezza. L'inversione termica legata all'aumento della temperatura con l'altezza è un fenomeno che avviene entro spessori limitati di aria, dovuto al rapido irraggiamento terrestre con cielo sereno e assenza di vento, nelle notti invernali, con intenso raffreddamento degli strati di aria più bassi.

Questo fenomeno può verificarsi anche per l'incontro di masse di aria a temperatura diversa dove

l'aria più fredda si incunea sotto quella più calda. Distribuzione della temperatura sulla terra La temperatura viene studiata sotto forma di media e di escursione: - Temperatura media giornaliera, calcolo della media aritmetica fra i valori registrati nelle 24 ore (ogni 3 ore a partire dalle 24.00); - Temperatura media mensile, si ottiene sommando le medie giornaliere e dividendo la somma per il numero dei giorni del mese in esame; - Temperatura media annua, si ricava dalle medie mensili; - Escursione termica giornaliera, differenza tra temperatura massima e minima registrate in un dato luogo nelle 24 ore; - Escursione termica annua, differenza algebrica tra la temperatura media del mese più caldo e quella del mese più freddo. La misurazione della temperatura è di fondamentale importanza nel campo della meteorologia e della climatologia. In campo meteorologico le applicazioni sono molte, la temperatura, infatti, interviene sulla crescita delle colture, nellopiante alle malattie, mentre il secondo influisce sulla traspirazione delle piante e sulla disponibilità di acqua nel suolo. Per quanto riguarda la programmazione delle lavorazioni in campo, la temperatura è un fattore chiave da considerare. Ad esempio, la semina delle colture deve essere effettuata in base alla temperatura del suolo, in modo da garantire una germinazione ottimale dei semi. La concimazione, invece, può essere programmata in base alla temperatura e alle esigenze nutrizionali delle piante durante le diverse fasi di sviluppo. La fienagione e la raccolta delle colture, invece, devono essere pianificate in base alla temperatura e all'umidità dell'aria, in modo da evitare perdite di qualità e di resa. In conclusione, la temperatura è un fattore fondamentale da considerare nella programmazione delle lavorazioni in campo, in quanto influisce sullo sviluppo dei vegetali, sulle funzioni vitali e sulle interazioni tra piante, fitofagi e fitopatie.

piante ospiti, il secondo influenza le piante e gli organismi animali loro ospiti.

L'equipaggiamento tipo di una stazione per la misura della temperatura dell'aria consiste in duetermometri a massima e a minima, oppure utilizza solo un termometro automatico registratore, chiamato termografo.

3.2 TEMPERATURA DEL SUOLO

La temperatura di un terreno è un elemento di grossa importanza per la sua genesi e per la vita di tutti gli organismi che compongono la pedofauna. Temperature al di sotto del punto di congelamento inibiscono pressoché ogni forma di attività biologica, oltre a cristallizzare la soluzione circolante e impedire quindi ogni tipo di traslocazione di elementi all'interno del profilo. Temperature positive ma comunque basse, sotto i 5 °C, permettono il movimento di acqua, ma rappresentano di fatto un ostacolo alla vita nel terreno: la germinazione di quasi tutti i semi è resa impossibile, così come lo sviluppo delle radici; uno strato

con temperatura minore di 5°C costituisce un vero e proprio impedimento fisico all'accrescimento vegetale, tanto quanto potrebbe esserlo uno strato indurito o uno strato con elevate concentrazioni saline. La temperatura del suolo influenza anche l'assorbimento di alcuni macroelementi. La temperatura di un suolo è legata alla temperatura della massa d'aria soprastante; possono tuttavia influire altri fattori, come ad esempio: - l'eventuale copertura nevosa, dato che la neve è un discreto isolante termico; in caso di presenza di spessi strati di neve si possono avere temperature positive anche in caso di forti gelate esterne; - quantità e distribuzione delle piogge e contenuto in acqua: ad esempio, piogge estive frequenti impediscono, oltre al disseccamento, forti riscaldamenti del terreno; l'acqua ha capacità termica diversa dagli altri componenti del terreno, si scalda e si raffredda lentamente; - la tipologia di copertura vegetale.che può provocare o meno ombreggiamento della superficie del terreno limitando l'esposizione ai raggi solari diretti; • il colore, dato che terreni scuri assorbono più calore di quelli chiari; • le lavorazioni agrarie; • la presenza di sostanza organica La misura della temperatura del terreno viene effetuata inserendo il sensore direttamente all'interno del terreno. 3.3 PRECIPITAZIONI In meteorologia con il termine precipitazioni si intendono tutti i fenomeni di trasferimento di acqua allo stato liquido o solido dall'atmosfera al suolo ovvero pioggia, neve, grandine, rugiada, brina ecc. rappresentando una fase del ciclo idrologico. Quando l'aria calda è umida riscaldata dalla radiazione solare sale verso l'alto, essa si raffredda fino a condensarsi e formare una nube, costituita da microscopiche goccioline d'acqua. Queste gocce, unendosi, diventando più grosse e pesanti, cadono a terra sotto forma di pioggia, neve.grandine. Per avere le precipitazioni occorre una massa d’aria ricca di vapore.