Agronomia e Agroclimatologia

AGROCLIMATOLOGIA

1. CLIMA ED ELEMENTI CLIMATICI

AGROCLIMATOLOGIA: Agrometeorologia è la branca della meteorologia

applicata all’agricoltura, integrando le conoscenze di tipo meteorologico

con quelle del sistema pianta-terreno (sistema atmosfera-pianta-terreno).

È la scienza che studia le interazioni dei fattori meteorologici ed

idrologici con l’ecosistema agricolo-forestale e con l’agricoltura intesa

nel suo senso più ampio, comprendendo cioè la zootecnia e la

selvicoltura.” (art 1. ASSOCIAZIONE ITALIANA DI AGROMETEOROLOGIA).

Il clima è definito come l’insieme dei fenomeni meteorologici di una

regione, ovvero il decorso caratteristico dei fenomeni meteorologici

nell’avvicendamento stagionale considerato nel lungo periodo.

In altre parole, l’insieme dei fenomeni meteorologici che, in una

determinata zona, compaiono più di frequente e più costantemente nel

normale succedersi degli anni e che pertanto esercitano una particolare

influenza sulle condizioni ambientali di quella determinata zona.

Si distinguono:

1. macroclima: si riferisce ad un territorio molto vasto, all’interno del

quale le variazioni degli elementi climatici vengono considerate come

media dei diversi microclimi che compongono il territorio stesso.

2. microclima: si riferisce ad una una ristretta, nella quale i valori

degli elementi climatici medi differiscono in modo caratteristico e

significativo da quelli delle zone circostanti a causa di

particolarità locali di uno o più fattori climatici, compresa la

presenza di un particolare tipo di vegetazione.

3. bioclima: cioè una zona in cui le caratteristiche climatiche sono

fortemente determinate dalla vegetazione.

I fattori climatici si dividono in:

1. Fattori climatici cosmici

1a. il movimento di rivoluzione e di rotazione della Terra, che

influenzano i cicli di insolazione (diurno e annuo).

1b. l’eccentricità dell’orbita terrestre

1c. l’angolo di incidenza dei raggi solari

2. Fattori climatici geografici

2a. la latitudine, cioè la distanza angolare di un punto

dall’Equatore, influisce sulle radiazioni in arrivo al terreno e

sulla temperatura.

2b. l’altitudine, cioè l’altezza di un punto rispetto al livello

del mare, influisce sulla temperatura (si riduce di 0,6°C ogni

100m) e sulla piovosità (a quote elevate si formano più facilmente

le nubi che daranno origine alle precipitazioni.

2c. l’esposizione influisce sulla temperatura nel nostro emisfero,

aree esposte a sud > periodo di insolazione rispetto a quelle

esposte a nord.

2d. la distanza dal mare, che influisce sulla temperatura e

sull’umidità; diversa capacità termica e permeabilità dei raggi

solari del terreno e dell’acqua. La terra si riscalda più del mare

durante il giorno e durante la stagione estiva, mentre si raffredda

di più durante la notte e la stagione invernale. Quindi >

escursioni termiche sulla terraferma che sul mare (superfici

idriche funzionano da volano termico). Inoltre, lungo le coste >

umidità per > evaporazione di acqua dal mare

2e. la presenza di correnti marine.

2f. la presenza di catene montuose, che interagisce con i venti e

favorisce la formazione di precipitazioni atmosferiche.

2g. la presenza di venti dominanti.

2h. le caratteristiche del terreno come tessitura, colore,

contenuto di sostanze organica.

2i. le caratteristiche della vegetazione.

2l. gli interventi antropici.

Gli elementi climatici, invece sono quei caratteri misurabili

dall’atmosfera, che consentono di definirne le caratteristiche e sono:

1. pressione atmosferica

2. radiazione solare

3. temperatura

4. vento

5. umidità atmosferica

6. precipitazioni atmosferiche

7. evapotraspirazione potenziale

ATMOSFERA TERRESTRE

E’ un involucro gassoso che circonda e protegge il globo ed è vincolato

dall’attrazione terrestre.

La troposfera (0-12 km): maggior densità dell’aria; temperatura che

diminuisce verticalmente in media di 6°C per chilometro. La temperatura

decresce con l’aumentare della quota, in quanto è il suolo la fonte

indiretta del calore solare, e raggiunge il suo minimo in prossimità

della stratosfera (circa -70°C). Ospita l'80% della massa d'aria ed il

99% del vapore acqueo contenuto nell’atmosfera terrestre. Tutti i

fenomeni atmosferici avvengono all’interno della troposfera, tuttavia le

turbolenze possono estendersi fino alla porzione inferiore della

stratosfera.

La stratosfera (12-50 km): costituisce una sorta di barriera alla

penetrazione dei moti verticali della troposfera; la temperatura

dell’aria rimane relativamente costante fino ad un’altitudine di 25

chilometri, quindi aumenta gradualmente fino a raggiungere il valore di

circa 0°C. La regolazione termica della stratosfera, visto che il vapore

acqueo presente è scarso, è gestita da uno strato di ozono (il 90%

dell’ozono presente in atmosfera si trova nella stratosfera) localizzato

ad un’altitudine compresa fra i 20 ed i 30 chilometri. L’ozono assorbe le

radiazioni ultraviolette convertendole in energia cinetica che provoca il

riscaldamento della stratosfera.

La mesosfera (50-80 km): la temperatura raggiunge il suo minimo (-83°C).

L’atmosfera si arricchisce di gas leggeri.

La termosfera (80-200 km): aumento della temperatura fino a 1.200°C

(assorbimento della intensa radiazione solare). La termosfera+porzione

esterna della mesosfera= ionosfera una zona in cui i gas sono allo stato

di ioni e quindi riflettono al suolo onde radio provenienti dalla Terra

(telecomunicazioni)

L’esosfera: zona di transizione tra l’atmosfera terrestre e lo spazio

interplanetario. La termosfera e l ’ esosfera insieme costituiscono l ’

alta atmosfera che contiene anche la magnetosfera. La magnetosfera

intercetta e devia le radiazioni ionizzanti altrimenti dannose per gli

esseri viventi.

Composizione troposfera: 78,1 % azoto (N2, 20,9 % ossigeno (O2),0,9%

argon (Ar), 0,03% anidride carbonica (CO2) tracce: elio, neon, ozono

Funzione Vapore Acqueo: termoregolazione, filtro nei confronti della

radiazione dannosa proveniente dallo spazio

indispensabile per ridurre escursioni termiche:

La quantità di vapore acqueo presente nell’atmosfera determina il grado

di umidità dell’aria RADIAZIONE SOLARE

Nell’agroecosistema la radiazione solare è l’elemento climatico più

importante in quanto indispensabile per la fotosintesi ed il

condizionamento della temperatura.

Infatti la radiazione luminosa viene trasformata in energia chimica con

la fotosintesi e in radiazione termica o calorifica determinando lo stato

termico o temperatura di un corpo.

1.La fonte principale di energia del pianeta terra è il sole;

2.La radiazione solare è pertanto la principale forma di energia per

tutti i

processi meteorologici, fisici e biologici del pianeta;

3.La radiazione solare è l’energia prodotta dalle radiazioni

termonucleari che

avvengono nel sole e che viene emessa con continuità nello spazio sotto-

forma di radiazione elettromagnetica

4.Questa si propaga nel vuoto a varie lunghezze d’onda fino a raggiungere

la terra

5.Considerando le dimensioni del pianeta e la distanza dal sole, non

tutta l’energia della radiazione solare raggiunge le soglie

dell’atmosfera → Bilancio della radiazione

La quantità di energia radiante che perviene sulla superficie terrestre

non è tutta quella che giunge all’esterno dell’atmosfera (radiazione

astronomica), ma alquanto minore;

L'atmosfera, infatti, filtra raggi solari provocando fenomeni di

riflessione diffusione e assorbimento dovuti alle nubi, ai gas e al

pulviscolo atmosferico;

Radiazione diffusa o indiretta: quota di radiazione che, cambiando angolo

di incidenza ad opera dei gas atmosferici, arriva comunque al suolo

perché verso esso indirizzata. Mentre una parte di essa (retrodiffusa) si

perde verso lo spazio. Su questa quota esercita notevole influenza la

presenza di nuvolosità;

Radiazione assorbita: parte della radiazione incidente che

nell’attraversamento dell’atmosfera ha incontrato un ostacolo qualsiasi e

ha ceduto parte o tutta l’energia che possedeva.

Radiazione incidente o diretta: attraversa invece l'atmosfera senza

alterazioni, arrivando direttamente sulla superficie terrestre;

Radiazione globale: somma della radiazione incidente e di quella quota di

radiazione diffusa che arriva al suolo.

Contro-radiazione atmosferica: quantità di radiazione che, una volta

riflessa o emessa dal terreno, colpisce le particelle componenti

l’atmosfera e viene nuovamente reirradiata con elevate lunghezze d’onda

verso il terreno. ECCESSI DI LUCE

Si riscontrano principalmente nel sud della nostra penisola e nelle

isole.

Si verificano nei giorni e nelle ore di massima insolazione.

Eccessi di luce (100.000 lux) sono sempre accompagnati da eccessi di

calore. Da considerare che la più elevata efficienza fotosintetica

nelle specie originarie di ambienti temperati è, in generale, ottenuta

con luce di bassa intensità· (10.000-20.000 lux, pari a 6,5-12,5 KJ m-2

min-1).

1.a una certa intensità di radiazione si verifica un arresto dell'aumento

della fotosintesi (saturazione luminosa) in quanto le reazioni

biochimiche secondarie non riescono a procedere di pari passo col

processo fotosintetico primario che viene a essere rallentato;

2.un flusso di radiazioni intenso dà luogo a fenomeni di fotoinibizione a

seguito della produzione di particolari sostanze, i chinoni, che,

assorbendo luce ultravioletta, danneggerebbero i tessuti fotosintetici;

3.l’eccesso di temperatura che accompagna l'eccesso di luce favorisce i

fenomeni catabolici di respirazione e soprattutto di fotorespirazione.

DIFETTI DI LUCE

Difetti di illuminazione possono verificarsi:

1.ad esempio nel caso di piantagioni troppo fitte, con conseguenze talora

vantaggiose talora sfavorevoli;

2.ingiallimento e caduta prematura delle foglie inferiori;

3.eziolatura: imbiancamento dei tessuti utile per certi ortaggi (sedani,

cardi, finocchi) si provoca

coprendo gli organi con il terreno (rincalzatura) o con la copertura con

film plastici scuri;

4.mancata ramificazione: è utile nel caso di colture da tiglio (fibra

ottenuta dallo stelo), come il lino,

la canapa, la juta, ecc.;

5.steli esili, allungati, poco lignificati: utili per le piante foraggere

che divengono più tenere e più

appetite dal bestiame; deleteri per i cereali in cui provocano

allettamento;

6.fertilità scarsa o nulla (rischio di sterilità): nelle colture da

granella. FOTOPERIODISMO

Molto spesso, l’uomo sfrutta a proprio vantaggio, soprattutto nella

floricoltura in serra, il meccanismo del fotoperiodismo, favorendo la

fioritura di specie longidiurne, anche in inverno (giorno corto),

semplicemente allungando la durata della luce con delle semplici lampade.

Oppure, permettendo a specie brevidiurne, come il crisantemo, di fiorire

anche in estate (giorno lungo), semplicemente accorciando la durata del

giorno oscurando le serre.

• Acclimatazione delle piante al di fuori del loro areale d’origine

• Se si è interessati agli organi vegetativi della pianta, può essere

utile: Coltivare in periodi con fotoperiodismo sfavorevole (patata,

tabacco, insalate, ravanello)

• Per sincronizzare la fioritura (crisantemo, aster, opuntia)

LA TEMPERATURA

La T dell’aria e del terreno dipendono dagli apporti energetici

derivanti dalla radiazione solare.

Si definisce la temperatura come espressione dello stato termico,

espresso come energia cinetica media delle singole molecole che

compongono il corpo.

Si definisce, invece, calore l’energia connessa all’attività

vibratoria degli atomi, espressa come quantità totale dell’energia

cinetica posseduta da tutte le sue molecole.

Il calore si trasmette dai corpi più caldi a quelli più freddi con

tre meccanismi:

Irraggiamento: emissione di radiazione senza che si abbia un

contatto diretto fra i corpi; la Terra riceve energia dal sole e

riemette energia radiante verso l’atmosfera.

Conduzione: trasferimento dell’energia attraverso un contatto

diretto fra le molecole dei corpi: dal più caldo al più freddo;

per contatto gli strati di aria più prossimi alla superficie

terrestre sono più caldi degli strati più alti dell’atmosfera

(gradiente termico).

Convezione: il calore viene trasferito mediante il movimento di

particelle aventi temperatura diversa: conduzione + movimento +

conduzione; è tipico delle sostanze liquide e gassose. La

propagazione del calore nell'atmosfera e nell'acqua avviene

principalmente per convezione, attraverso i movimenti delle masse

d'aria e delle molecole dell'acqua. Una massa fluida a temperatura

più alta è meno densa e più leggera rispetto ad una analoga massa

più fredda. Questo determina l’instaurarsi di moti convettivi

circolari. Es.: aria calda che sale verso l’alto sostituita da

aria fredda che scende.

Nel terreno si verificano contemporaneamente poiché:

l’irraggiamento fornisce calore agli strati più superficiali,

la conduzione è dovuta dal calore che si propaga in profondità e

la convezione in quanto si ha calore dovuto allo spostamento di

acqua e aria negli spazi vuoti del terreno.

Il calore specifico è il calore richiesto per innalzare di 1 °C la

temperatura dell’unità di massa di una sostanza. Esso può variare

in relazione alla temperatura della sostanza. Nei gas la quantità

di calore che occorre somministrare per innalzarne di un grado la

temperatura è diversa a seconda che il gas sia mantenuto a volume

costante o sia lasciato libero di espandersi a pressione costante

(legge dei gas). A parità di calore somministrato, parte

dell'energia viene spesa per la dilatazione del gas e la

temperatura aumenta di meno di quanto sarebbe aumentata se il gas

fosse rimasto a volume costante.

La capacità termica di un corpo è il prodotto della massa per il

calore specifico. TEMPERATURA DELL’ARIA

Il riscaldamento dell'aria avviene principalmente per convezione,

sfruttando il calore prima immagazzinato e poi cedutole dal

terreno.

La conducibilità dell’aria è infatti molto ridotta ed essendo

trasparente anche il suo riscaldamento per irraggiamento è molto

limitato.

La temperatura dell’aria, oltre alla contro-radiazione, dipende

dagli spostamenti delle masse d’aria, che agiscono come agenti di

trasporto dell’energia da una zona ad un’altra, contribuendo a

mantenere un equilibrio termico nel pianeta.

La temperatura dell’aria quindi segue, con un piccolo ritardo,

quella del terreno sottostante che a sua volta è data dalla

differenza tra la quantità di radiazione ricevuta (intensità e

durata) e quella riflessa e ri-emessa.

Durante la notte il terreno continua a perdere calore sotto forma

di radiazione ri-emessa (grande lunghezza d’onda) ed il calo di

temperatura raggiunge il suo minimo qualche minuto dopo il sorgere

del sole (quando la quantità di calore perduta uguaglia quella

acquistata per effetto della radiazione solare). Poi la

temperatura del terreno inizia a crescere fino a che le perdite

superano la radiazione assorbita e cioè dopo circa due ore dal

passaggio del sole sul meridiano.

La T dello strato d’aria aderente al suolo segue lo stesso

andamento con un minimo subito dopo il sorgere del sole ed un

massimo della temperatura fra le 14.00 e le 16.00. In realtà il

suo valore max dovrebbe verificarsi più tardi (attorno alle

17.00), ma la T dell’aria non dipende solo dalla radiazione. Il

forte riscaldamento del suolo determina un rimescolamento delle

masse d’aria tra gli strati più bassi e quelli sovrastanti che

porta l’aria calda verso l’alto e quella fresca verso il basso per

cui la T dell’aria comincia a diminuire molto prima che abbia

termine l’eccesso di radiazione (alle 17.00 appunto).

La temperatura dell'aria sopra un determinato luogo dipende da

tutti quei fattori che influenzano la quantità di radiazione

assorbita dal terreno:

1)Latitudine (inclinazione dei raggi che colpiscono la superficie

terrestre modificando la durata del periodo di illuminazione e

l’intensità del flusso radiante sull’unità di superficie)

2)Copertura del cielo (nuvolosità, ostacolando il passaggio dei

raggi solare, diminuisce la durata del periodo di illuminazione e

l’intensità del flusso radiante)

3)Altitudine (la temperatura dell'aria diminuisce con

l'altitudine. L'atmosfera infatti si riscalda principalmente dal

basso, per convezione, cioè cessione di calore da parte del suolo

precedentemente riscaldato dalla radiazione incidente -gradiente

termico verticale negativo -medio nell'atmosfera è pari a 0,56°C

per ogni 100 metri, la temperatura diminuisce di 1°C ogni 180 m )

4)Esposizione e pendenza del terreno (influiscono sull’angolo di

incidenza dei raggi solari modificando la quantità di radiazione

in arrivo. Pendice più calda a sud, seguita da ovest, est ed

infine nord. Ciò è particolarmente importante per le coltivazioni:

tra esposizione nord ed esposizione sud sono state registrate

differenze della T media annua di 2°C con punte di ben 10-15°C)

5)Caratteristiche del terreno: calore specifico ed albedo,

conducibilità termica (a loro volta correlata a SO, acqua, aria,

etc.)

6)Copertura vegetale: omb