VILLACIDRO 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 N° ann

rilevamento Media Gennaio 1,17 1,10 1,20 1,20 1,17 1,16 0,94 1,28 1,01 9 1,14 Febbraio 1,89 1,17 1,84 1,29 1,34 1,61 1,64 1,44 1,29 9 1,50 Marzo 2,02 1,61 2,28 2,05 2,14 2,11 1,99 2,03 2,16 9 2,04 Aprile 2,03 2,14 2,29 2,25 2,38 2,25 2,30 2,12 2,37 9 2,23 Maggio 2,75 2,43 2,68 2,38 2,46 2,65 2,53 2,47 2,59 9 2,55 Giugno 2,69 2,77 2,83 2,89 3,19 2,62 3,06 2,69 3,05 9 2,87 Luglio 2,83 3,09 2,88 3,14 3,05 2,97 2,98 2,75 2,98 9 2,96 Agosto 2,51 2,96 2,44 2,66 2,66 2,68 2,89 2,42 2,76 9 2,66 Settembre 2,17 2,21 2,09 2,10 2,26 2,27 2,21 2,08 2,00 9 2,16 Ottobre 1,81 1,72 1,40 1,77 1,90 1,67 1,79 1,75 1,65 9 1,72 Novembre 1,20 1,39 0,89 1,21 0,91 1,25 0,98 1,06 - 8 1,11 Dicembre 0,92 0,97 0,88 0,97 1,13 0,90 1,09 1,06 - 8 0,99

Tabella 11. Radiazione globale [Mj/m2], media del valore orario dalle ore 11:00 alle ore 12:00 UT

Iglesias Siliqua Villacidro

Gennaio 1,04 1,13 1,14 Febbraio 1,42 1,49 1,50 Marzo 2,00 1,94 2,04 Aprile 2,20 2,26 2,23 Maggio 2,51 2,51 2,55 Giugno 2,74 2,74 2,87 Luglio 2,81 2,85 2,96 Agosto 2,59 2,58 2,66 Settembre 2,12 2,14 2,16 Ottobre 1,63 1,73 1,72 Novembre 1,01 1,11 1,11 Dicembre 0,94 1,00 0,99 Media annuale 1,92 1,96 1,99

Tabella 12. Confronto tra le medie mensili di radiazione solare incidente al suolo [Mj/m2_]

L’analisi dei sopra riportati, ed in particolare della Tabella 12, consente di valutare le differenze nell’intensità della radiazione solare incidente tra i differenti periodi dell’anno e tra le differenti località in esame.

Il mese dell’anno più soleggiato risulta essere luglio, durante il quale mediamente l’intensità della radiazione solare nell’ora rilevata è quasi tripla rispetto a Dicembre. La località più soleggiata risulta essere Villacidro, mentre Iglesias è quella che riceve durante l’anno un quantitativo di radiazione solare inferiore. É possibile comunque affermare che le differenze tra le differenti località siano di entità trascurabile.

CALCOLO DELLA RADIAZIONE INCIDENTE AL SUOLO

Il calcolo dell’insolazione è un procedimento piuttosto lungo, e difficile è l’esatta rilevazione in campo di tutti i fattori che contribuiscono ad influenzare questo dato ecologico. In taluni casi può essere comunque interessante analizzare questo parametro, per esempio per alcuni endemismi rupicoli che vivono sempre con esposizioni ben definite o per valutare l’importanza che può avere per specie che a latitudini diverse mostrino comportamenti ecologici differenti. Il procedimento che viene di seguito descritto serve a valutare l’insolazione incidente in un punto ed in un momento della giornata precisi. Per valutare l’insolazione incidente su superfici vaste, come ad es. un intero versante di una montagna, è preferibile utilizzare sistemi informativi geografici, come ad esempio l’estensione “Solar analyst”.

Il parametro fondamentale da calcolare, per verificare quanto incidono esposizione ed inclinazione sul quantitativo di irraggiamento solare che giunge in un determinato luogo, è “i”. Una volta che si conosce questo valore lo si può utilizzare o per valutare la differenza, in termini percentuali dell’irraggiamento solare che giunge in un determinato luogo rispetto ad un altro posto alla medesima latitudine, ma in condizioni ecologiche differenti, o per fare un calcolo dell’insolazione reale che consenta di stimare i W/m2 di irraggiamento solare.

In alcune località influenzano maggiormente l’irraggiamento solare che giunge al suolo gli ostacoli che ombreggiano la stazione considerata che l’esposizione e l’inclinazione del versante. Per valutare l’importanza degli ostacoli bisogna misurare con un clinometro la loro altezza in gradi rispetto al suolo della località studiata, utilizzando il grafico riportato in Figura 23, effettuando misurazioni in tutte le direzioni (l’ideale è ogni 15°). Il dato dell’altezza dell’ostacolo può essere poi confrontato con l’altezza che raggiunge il sole nella stessa direzione nei diversi periodi dell’anno, così che si possa verificare se l’ostacolo è sufficientemente alto da schermare il sole in un determinato periodo dell’anno.

Figura 23. Grafico per la determinazione dell’ombreggio

MATERIALI E METODI

La metodologia sotto riportata è basata in parte su quella elaborata per ZÁNGHERI

(1942) dall’Osservatorio Astronomico di Bologna, della quale rappresenta una evoluzione resa possibile dagli strumenti di calcolo attualmente disponibili. Per le unità di misura ci si è attenuti alle indicazioni del Système International d’unités secondo quanto indicato in Beckmana et al. (1978).

Lo studio della radiazione solare incidente al suolo viene fatto in genere per aree geografiche di vasta dimensione e soprattutto per l’elaborazione di cartografia tematica. Negli ultimi anni vi sono stati progressi significativi nelle tecnologie di rilevamento da satellite della radiazione solare incidente al suolo (CHESSA et al.,

1993; BADESCU, 1997; MARION & GEORGE, 2001; PEREZ et al., 2002). Queste

procedure, idonee per ottenere carte tematiche o analizzare territori estesi, non sono applicabili su popolamenti di una specie rupicola come B. crassifolium, per i quali è necessario prendere in considerazione in maniera precisa la morfologia del sito e quindi lavorare su superfici ristrette, spesso inferiori al m2.

Calcolo di “i” (inclinazione dei raggi solari sulla superficie considerata) , Latitudine (ϕ) del luogo preso in considerazione

, Declinazione del sole il giorno considerato (δ), dalla tabella apposita. , Inclinazione del terreno (h).

, (t) = Tempo contato nel senso orario N E S O intorno a P a cominciare da N mezzanotte (NPSo).

, NZV= Azimut di V contato in senso orario dal N 0° a 360° ( ).

, Valore medio della declinazione solare: δ = 23,27 sen [360/365 (n + 284)] dove n è la numerazione ordinale dei giorni dell’anno.

, δ = valore medio giornaliero della declinazione solare , φ = latitudine

Per calcolare i

Sul piano orizzontale:

sen i = sen ϕ sen δ - cos ϕ cos δ cos t Su piani inclinati:

sen i = sen δ (sen ϕ cos h + cos ϕ sen h cos _{ϑ) + cos δ cos t (- cos ϕ cos h + sen ϕ sen h}

cos ϑ) + cos δ sen h sen ϑ sen t

dove (φ) è la latitudine del luogo preso in considerazione, (δ) la declinazione del sole il giorno considerato, (h) l’inclinazione del terreno, (t) il tempo contato nel senso N-E-S-O intorno al punto considerato, (θ) l’azimouth di V misurato in senso orario dal N° = 0° a 360°, (i) l’inclinazione dei raggi solari sulla superficie considerata.

La formula usata per il calcolo dell’insolazione è:

J = Jo sen i pf (z) – 1

Dove (Jo) è l’energia solare espressa in W/m2 che giunge al di fuori dell’atmosfera terrestre, (p) il coefficiente di trasmissione dell’atmosfera e f (z) una funzione della distanza zenitale z che esprime quante volte l’atmosfera dovrebbe essere attraversata verticalmente dai raggi solari per attenuarne l’energia, tanto quanto questa viene attenuata attraversando l’atmosfera una volta sola secondo la distanza zenitale z. “p” varia a seconda delle condizioni metereologiche. Il valore può arrivare a 0,80-0,90 per un cielo terso; un valore medio che si può utilizzare è 0,70 (PINNA,

1977), più vicino alle condizioni atmosferiche medie rispetto a quello che utilizzava Zángheri (0,83). Meglio ancora è ottenere un coefficiente più accurato utilizzando le rilevazioni dell’irraggiamento solare al suolo dei locali istituti metereologici e confrontandole con la costante solare.

La distanza zenitale z è:

z = 90 – altezza del sole su piano orizzontale, cioè lo scarto dallo zenith

f(z) = funzione di zeta = 1/cos z, a questo numero va poi tolto 1 per ottenere f(z)-1

Altro cambiamento rispetto al metodo di Zángheri è il calcolo di Jo con la seguente formula:

Jo = 1367 [1+0.033 cos 360 x n ](W/m2) 365

dove n è la numerazione ordinale dei giorni dell’anno. Questa consente di ottenere valori reali espressi in W/m2_{,mentre Zangheri, ponendo Jo= 1000, otteneva dei dati} che avevano un valore soltanto in relazione a dati ottenuti in aree geograficamente vicine. La modifica più rilevante è stata però l’introduzione del calcolo dell’ombreggio mediante rilevazione degli ostacoli, parametro che spesso incide in maniera preponderante sul quantitativo di radiazione solare incidente al suolo. Tale calcolo consente di ottenere dati che rispecchiano le condizione reali di un determinato luogo, ed è quindi applicabile allo studio della vegetazione rupicola e più in generale

di aree montane. La rilevazione degli ostacoli viene fatta in campo con un clinometro ogni 15° lungo il cerchio azimutale.

La radiazione solare incidente è infine pari a:

I = Jo sen i pf(z) – 1 Altro:

Per calcolare l’ora a cui sorge e tramonta il sole in un determinato giorno dell’anno si può utilizzare la seguente formula. Questa consente anche di sapere, effettuando il calcolo per il solstizio d’estate, quale sono gli “estremi” NW e NE del sole per la latitudine alla quale si stà effettuando lo studio, e di conseguenza, risparmiarsi le misurazioni degli ostacoli più a N di tale valore.

Valore dell’angolo orario del Sole all’alba ed al tramonto:

ω = + arccos [-tan δ tan φ] dove il segno positivo corrisponde all’alba ed il segno negativo al tramonto.

UN CASO DI STUDIO: RILEVAZIONE DELLA RADIAZIONE SOLARE INCIDENTE SU BELLIUM CRASSIFOLIUM MORIS

Vengono presentati i primi risultati relativi alla rilevazione della radiazione solare incidente su esemplari di un taxa endemico della provincia di Cagliari, Bellium

crassifolium Moris, del quale si conosce anche la varietà canescens Gennari. Questa

specie, dal comportamento casmofitico, predilige stazioni fresche con esposizione verso il quadrante Nord, nelle quali si rinviene in limitati popolamenti. Lo studio ha il duplice scopo di quantificare l’influenza di questo fattore ecologico su B. crassifolium e di testare la metodologia utilizzata al fine di evidenziarne le possibilità di utilzzo, di sviluppo ed i limiti. A proposito della radiazione solare incidente su B. crassifolium, Martinoli (1950) affermava: “Anche a nord e in posizione mai soleggiata si trova B.

crassifolium, questa anzi è la condizione ecologica ideale per la specie. Se le

condizioni di riparo e di esposizione al nord si presentano, la specie, anche se in povertà di abito, si trova a pochi metri dal mare come avviene a Calamosca. Si può dire quindi che B. crassifolium è specie rupestre sciafila. Molte volte ho notato che il confine della sua distribuzione a oriente e a occidente di una roccia coincide con la parte della roccia che è esposta al sole. Se questo durante l’estate arriva ad abbracciare tutta la roccia nella sua escursione diurna la specie in quella roccia è assente.”

Sono stati effettuati 26 rilievi su esemplari appartenenti a 16 delle 39 stazioni di B.

crassifolium conosciute, delle quali 26 citate in bibliografia (MORIS, 1837-1859;

GENNARI, 1866; CHIAPPINI & RIOLA, 1978) (Moris, 1837-1859; Arrigoni, 1979), e 13

individuate negli ultimi anni nell’ambito degli studi relativi al presente lavoro e per la tesi di laurea diFrancescaManconi.

Nei rilievi sono stati presi in considerazione la latitudine, l’inclinazione, l’esposizione del substrato e gli ostacoli.

I dati sono stati poi elaborati con un foglio di calcolo elettronico, ottenendo i valori di incidenza della radiazione solare al suolo ogni 20 minuti, per ogni giorno dell’anno. Analogamente, si è calcolata la radiazione solare incidente al suolo senza considerare gli ostacoli presenti e la radiazione solare incidente su di un piano orizzontale, alla medesima latitudine e senza ostacoli. Questo ha consentito di valutare l’influenza dell’esposizione, dell’inclinazione e degli ostacoli sul quantitativo

di radiazione solare incidente. Si è inoltre calcolata l’assolazione in ore per giorno, mese e anno.

Risultati

I risultati conseguiti sino ad ora oltre ad evidenziare la preferenza di B.

crassifolium per gli ambienti sciafili, permettono di quantificare il fattore ecologico

insolazione e di valutare il contributo che, per la sua determinazione, danno i parametri in esame. In particolare si segnala che in 3 delle stazioni rilevate, la radiazione solare diretta non arriva mai durante l’intero anno ed in altre 6 arriva in quantità trascurabile (meno del 5% di quanto giunge ad un piano orizzontale alla medesima latitudine e non schermato da ostacoli). Soltanto in 6 rilievi su 26 l’insolazione, rispetto a quella incidente sul piano orizzontale, supera il 50%. Considerando l’insieme delle stazioni esaminate, la media dell’insolazione che giunge effettivamente su B. crassifolium è del 26%; mentre, se si considera solo l’influenza dell’esposizione e dell’inclinazione, la media dell’insolazione rispetto al piano orizzontale è del 51%. Soltanto in 3 rilievi si raggiunge e supera l’80% della radiazione solare incidente su di un piano orizzontale e senza ostacoli.

In media, l’assolazione incide per il 26% sul piano inclinato e ombreggiato rispetto al piano orizzontale e per il 66% se non si considera l’effetto degli ostacoli. L’analisi dei dati evidenzia, come prevedibile, che le stazioni di B. crassifolium ricevono meno irraggiamento solare soprattutto nei mesi invernali, tanto che 17 stazioni su 26 non ricevono irraggiamento solare diretto per uno o più mesi dell’anno; questo numero scende a 7 su 26 se il calcolo viene effettuato senza considerare gli ostacoli.

Alla luce dei dati suesposti l’affermazione di Martinoli può essere parzialmente contestata. Effettivamente B. crassifolium ha, nella maggior parte dei casi, un comportamento sciafilo, ma alcune delle stazioni rilevate ricevono un quantitativo di radiazione solare diretta del tutto paragonabile a quella che riceverebbero se fossero su di un piano orizzontale, non schermato da ostacoli e alla medesima latitudine. Per di più è proprio nei mesi estivi, quelli di maggior stress idrico per le piante, che i quantitativi di irraggiamento solare ricevuto si avvicinano maggiormente a quelli incidenti sul piano. In base a questi primi risultati, sembra di poter affermare che B.

crassifolium è una specie che predilige gli ambienti sciafili, nei quali tra l’altro mostra

in genere l’habitus più rigoglioso, anche se in alcuni casi può colonizzare ambienti rupicoli ad elevata insolazione. E’ probabile che la spiegazione di questo fenomeno sia da ricercarsi nel concomitante influsso di altri fattori ecologici, quali la tipologia del suolo, il quantitativo di terra ed acqua (di qualsiasi origine) di cui l’esemplare può disporre e la litologia.

Per quel che riguarda un eventuale differente comportamento della varietà

canescens rispetto alla forma tipica, l’esiguo numero di rilievi realizzato sino ad ora

(rilievi II e III) non consentono di giungere a conclusioni supportabili statisticamente.

Limiti e potenzialità

La metodologia illustrata, applicata ad un numero consistente dei popolamenti conosciuti di una specie dalla distribuzione limitata, consente di identificare il range che ha il taxa rispetto al fattore ecologico dell’insolazione, senza la necessità di eseguire lunghe e dispendiose misurazioni strumentali sul campo.

L’alternativa all’utilizzo di una metodologia di tipo matematico come quella descritta sarebbe l’utilizzo di piranometri, costosi e soprattutto poco pratici a causa del tempo necessario per prendere i dati e, in molte località, non idonei per motivi logistici. Un altra alternativa, interessante in quanto permette di realizzare carte

tematiche a partire dai dati relativi alla radiazione solare, è quella di realizzare un rilievo topografico molto dettagliato e analizzare i dati relativi con software specifici come “Solar Analyst”.

É necessario evidenziare i limiti della metodologia descritta, che sono dovuti: • all’imprecisione delle misurazioni;

• al fatto che non viene considerata la radiazione solare diffusa e quella riflessa ma solo quella diretta;

• alla grande variabilità nelle condizioni di insolazione, che possono verificarsi anche all’interno dello stesso popolamento in dipendenza soprattutto degli ostacoli.

Sono interessanti, invece, i poteziali utilizzi dei dati che si ottengono mediante la metodologia descritta. In particolare i valori della radiazione solare possono essere integrati nelle formule utilizzate nella diagnosi bioclimatica di un sito per:

• Valutare l’influenza che ha il quantitativo di radiazione solare incidente al suolo sul microclima dell’area. Esistono già molte formule più o meno empiriche che per la stima dell’evapotraspirazione utilizzano tra i loro parametri la radiazione solare incidente (Doorenbos & Pruitt, 1977; Smith, 1991). Queste formule sono però state realizzate per la valutazione dell’evapotraspirazione nelle colture, quindi sarebbe sicuramente necessario apportare delle modifiche.

• Integrare il valore della radiazione solare nelle valutazioni dei parametri ecologici e bioclimatici, in linea con quanto proposto da GUARINO (2001).

Rilievi

P. Incl. ombr.% sul P. Orizz.

Piano. Incl.% sul P.Orizz. I 2,8 9,2 II 24,9 77,8 III 0,0 18,0 IV 0,0 4,0 V 4,2 39,9 VI 11,2 29,4 VII 8,6 41,2 VIII 21,9 27,1 IX 30,1 92,4 X 25,1 41,2 XI 57,6 68,4 XII 4,1 12,6 XIII 55,4 75,9 XIV 1,1 14,1 XV 14,5 76,9 XVI 8,5 17,0 XVII 97,6 101,1 XVIII 0,3 100,0 XIX 0,0 1,7 XX 30,8 73,3 XXI 1,8 30,8 XXII 16,2 57,7 XXIII 49,4 52,2 XXIV 79,9 82,1 XXV 96,9 96,9 XXVI 26,7 89,1 XXVII 1,1 22,4

MEDIA P.I.O.% RISP. a

P.O. MEDIA % P.I.RISP. a P.O.

24,8 49,3

Tabella 13. Media annuale dell’insolazione incidente sul Piano Inclinato Ombreggiato rispetto al P. Orizzontale e media annuale dell’insolazione incidente sul Piano Inclinato non ombreggiato rispetto al

0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0