La precipitazione

La precipitazione

•  1. Misura

•  2. Distribuzione nello spazio (afflusso)

•  3. Disponibilità di dati storici

•  4. Caratterizzazione del clima

1

Cause di sollevamento di masse di aria umida e formazione delle precipitazioni

2

Misura della precipitazione

3

Misura della Precipitazione Stato :

- Liquido

- Solido (neve)

- Solido (grandine)

Strumenti

Pluviometro nivometro

Remote sensing (Radar)

N.B.

•  La precipitazione avviene in forma liquida, solida e occulta (rugiada)

•  Sono necessari dati sia puntuali che areali, ma le misure sono solo puntuali ₄

5

Pluviografo

6

Pluviografo con misura digitale

Misura l’intensità di pioggia

Memorizza istanti di basculamento (ogni 0.2 mm)

Registrazione e trasmissione elettronica Tipping

bucket

PLUVIOMETRO CAE

• risoluzione di 0.2 mm di pioggia.

• vaschetta basculante con appoggio a coltello

• bocca di raccolta di 1000 cm quadrati

• contatto magnetico reed

• campo di misura: 0-300 mm/h

• temperatura di lavoro: 0-60 ° C

7

Dettaglio bascula - CAE

Pluviometro aperto per ispezione -> 8

Funzionamento bascula

9

Funzionamento bascula

10

Dati rilevati da pluviometro digitale

Dingman, 1994

Sottostima dovuta al vento

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 5 10 15 20 25

Windspeed (m/s)

Percentage of True Catch

pioggia neve

12

Sottostima dovuta al vento

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 5 10 15 20 25

Windspeed (m/s)

Percentage of True Catch

pioggia neve

13

Misure di neve

14

Pluviometro totalizzatore

Storage gauge

Misura l’altezza totale di pioggia Lettura manuale

Operativi come check sites

Pluviometro riscaldato

15

! Stazione di Eselbode (VDA)

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Misuratore A ULTRASUONI (Nivometro)

•  max escursione misurabile :15m

•  distanza minima dal livello da misurare:10 cm

•  precisione di misura :tipicamente 1 cm ±0.2%

della distanza nivometro-neve

• compensazione di temperatura incorporata

17

Equivalente in acqua della neve

18

19

20

Stazioni meteorologiche e nivometriche

21

22

Eventi Pluviometrici

23

Altezza di pioggia rilevata ogni 10 minuti

pluviogramma (o ietogramma)

25

Rapporti di evento

26

https://www.arpa.piemonte.gov.it/approfondimenti/temi-ambientali/idrologia-e-neve/neve-e-valanghe/relazioni-tecniche/analisi-eventi-meteorologici

Nubifragio a Torino

27

Elaborazione per determinare i massimi valori nel corso dell’evento

10^-1 10⁰ 10¹ 10² 10⁰

10¹ 10² 10³

Mediano

Minimo

T [anni]

durata [ore]

Piena 2000 – Stazioni Piemonte

Chi raccoglie e fornisce i dati?

•  (Ex) Servizio Idrografico Italiano

•  Centri Funzionali della Protezione Civile (es. ARPA Piemonte) o uffici regionali per il Servizio Idrografico

30

Rete Pluviometrica SIMN (dens. 1 / 80 km

)

http://www.cubist.polito.it/webgis

Servizio Idrografico Italiano

31

Dati storici (fino 1987)

32 http://www.isprambiente.gov.it/it/progetti/acque-interne-e-marino-costiere-1/progetto-annali

33

34

35

www.arpa.piemonte.it (sezione : servizi on line: )

Annali in Banca Dati Meteorologica

http://www.regione.piemonte.it/ambiente/aria/rilev/ariaday/annali/meteorologici

Dati recenti (dopo il 1987)

36

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

1926 1928 1930 1932 1934 1936 1938 1940 1942 1944 1946 1948 1950 1952 1954 1956 1958 1960 1962 1964 1966 1968 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986

Da2 SIMN 1926-1986 Massimi annui in 1 ora

Serie storiche Estremi pluviometrici

Archivio Storico Piemonte:

http://www.idrologia.polito.it/web2/open-data/cd_Dati_Regione_Piemonte/Precipitazioni_Temperature/

2. Distribuzione nello spazio

(afflusso meteorico)

•  La pioggia areale (afflusso) rappresenta il valore equivalente di precipitazione misurato come se ricoprisse uniformemente l’area di interesse.

•  Da calcolare mediante interpolazione spaziale

•  Diversi metodi

46 Bacino del Serchio

47 https://www.arpa.piemonte.it/rischinaturali/tematismi/meteo/osservazioni/radar/intensita-precipitazione.html?delta=0

Piogge areali (in tempo reale): misure Radar

Relazione Riflettività Radar-Pioggia Z = AR^B

Interpretazioni errate sotto certe condizioni (bright band) Uso combinato con dati da satellite

-Sorgente e ricevitore a microonde -Risoluzione a scala adatta ad applicazioni idrologiche (es.

previsioni meteo) -Calibrazione mediante dati misurati a terra

48

49

Bric della Croce (TO)

M.te Settepani (SV)

Sistema Radar Piemonte-Liguria

Il radar

Prodotti operativi

Massima eco

Stima di precipitazione

Il radar

50

Misura spaziale:

Migliore approssimazione

•  Metodi di determinazione della

distribuzione spaziale di P su base meteo- climatica

51

Area di Interesse: Il bacino idrografico

Sezione di chiusura

Da R. Rigon 52

Media Aritmetica

•  Metodo semplice, per prima approssimazione

P₁

P₂

P₃ P₁ = 10 mm

P₂ = 20 mm P₃ = 30 mm

•  Attendibile se le stazioni sono uniformemente distribuite

•  Più attendibile per valori medi che per valori estremi

∑

=

N i

Pi

P N

1

1

mm

P 20

3 30 20 10+ + =

=

53

Metodo dei poligoni di Thiessen

P₁

P₂

P₃ A₁

A₂

A₃

•  Ogni punto nel bacino riceve la stessa

precipitazione misurata nella stazione piu’ vicina

•  La pioggia misurata in una stazione può essere estesa ad ogni punto compreso entro la metà della distanza da qualunque altra stazione, in ogni direzione

•  Passi da compiere

•  Disegnare linee che uniscano stazioni adiacenti

•  Disegnare segmenti mediani perpendicolari alle linee create prima.

•  Estendi le linee create al passo 2 in entrambe le direzioni, a formare aree rappresentative

•  Calcola l’area approssimativamente coperta da 1 stazione

1.  Calcola l’area rappresentativa di una singola stazione

2.  Calcola la pioggia area le utilizzando la formula:

∑

=

N i

i iP A A

P

1

1

P₁ = 10 mm, A₁ = 12 Km² P₂ = 20 mm, A₂ = 15 Km² P₃ = 30 mm, A₃ = 20 km² mm

P 20.7

47

30 20 20 15 10

12× + × + × =

=

54

10 20 30 40 50

-20 -10 0 10 20 30

10 20 30 40 50

-20 -10 0 10 20 30

Anche le stazioni esterne all’area di interesse possono pesare nella stima del valore areale

I Poligoni di thiessen della rete pluviometrica piemontese

56

I poligoni possono essere costruiti Indipendentemente

dall’areale che interessa e dai valori

delle altezze di precipitazione

Metodo delle Isoiete

P₁

P₂

P₃ 10

20

30

•  Fasi:

–  Costruire le isoiete mediante interpolazione lineare

–  Calcolare l’area tra ogni coppia di isoiete adiacenti (A_i)

–  Dato il valor medio di precipitazione per ogni coppia di isoiete, calcolare la media areale tramite la formula:

∑=

=

M i

i ip A P

1

A₁=5 , p₁ = 5 A₂=18 , p₂ = 15

A₃=12 , p₃ = 25

A₄=12 , p₃ = 35

mm

P 21.6

47

35 12 25 12 15 18 5

5× + × + × + × =

=

∑

=

N i

i iP A A

P

1

1

57

Isoiete dell’evento 1935 (Torrente Orba)

58

Metodo delle distanze inverse pesate

(per la determinazione di p in un punto qualsiasi)

P₁=10

P₂= 20

P₃=30

•  Il valore stimato in un punto è

influenzato dalle stazioni piu’ vicine

•  La stima è inversamente

proporzionale alla distanza dai punti di misura attraverso la relazione

–  Dove (d_i) sono le le distanze tra il punto di interesse ed i punti di misura.

∑

∑

=

=

"

#

% $

&

' (( )

* ++ , -

= _N

i i

N

i i

i

d d P P

1 2

1 2

1 ˆ

d₁=25 d₂=15

d₃=10

mm

P 25.24

10 1 15

1 25

1 10

30 15

20 25

10 ˆ

2 2 2

2 2 2

= + +

+ +

=

p

( ) ( 1 2)²

2 2 1

12 x x y y

d = − + −

59