Corretto posizionamento di strumentazione meteorologica

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1 Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e Meccanica Corso di laurea in Ingegneria per l Ambiente e il Territorio Fisica dell Atmosfera e del Clima Corretto posizionamento di strumentazione meteorologica Lorenzo Giovannini

2 Posizionamento: le norme WMO Le norme WMO forniscono le indicazioni necessarie per il corretto posizionamento della strumentazione meteorologica. La scelta del sito di misura deve essere effettuata tenendo in considerazione in modo particolare: Scopi della misura Valutazione della scala spaziale alla quale deve essere rappresentativa

3 Posizionamento: le norme WMO Le norme WMO indicano 12 criteri per scegliere correttamente il posizionamento di una nuova stazione meteorologica: Tipo di stazione: come saranno utilizzati i dati racolti e quali saranno gli utilizzatori Disponibilitá del terreno Criteri economici: costo del terreno o del suo affitto, installazione della linea elettrica, accesso Energia elettrica Necessitá di manutenzione: la stazione non puó essere troppo remota, in modo che le operazioni di manutenzione possano essere svolte regolarmente Sicurezza e vandalismo Telecomunicazioni

4 Posizionamento: le norme WMO Permanenza del sito: importante soprattutto per le stazioni climatologche Vicinanza agli utenti Criteri amministrativi Criteri climatologici Rappresentativitá Morfologia dell area circostante Natura dell area circostante (tipo di suolo, di vegetazione, albedo, area urbana presente e futura, lontananza da fonti di umiditá) Assenza di ostacoli

5 Rappresentativitá Un osservazione meteorologica puó essere considerata rappresentativa di una certa area in funzione della sua applicazione. Ció significa ad esempio che un osservazione sinottica dovrebbe essere rappresentativa di un area di 100 km tutto intorno alla stazione di rilevamento. Per applicazioni a scala piú piccola o locali, l area deve avere dimensioni dell ordine dei 10 km.

6 Rappresentativitá In zone a topografia semplice é abbastanza semplice ottenere misure meteorologiche rappresentative delle aree circostanti la stazione In zone a topografia complessa o nelle aree urbane ottenere misure meteorologiche rappresentative diventa molto piú difficile Ad esempio, in zona alpina, una stazione situata in fondovalle é da considerarsi poco rappresentativa di fenomeni a larga scala, mentre é significativa per ció che avviene a scala locale. Una stazione posta in zona costiera potrebbe essere non rappresentativa delle condizioni meteorologiche presenti solo pochi chilometri verso l interno, a causa dell influenza di fenomeni locali (ad es. brezze).

7 Omogeneitá I dati delle stazioni i cui dati vengono utilizzati per considerazioni di tipo climatologico devono essere quanto piú possibile omogenei, cioé le variazioni devono essere dovute unicamente alle modificazioni del tempo meteorologico e/o del clima. Fattori che influenzano negativamente l omogeneitá di una serie storica: Cambiamento nelle condizioni al contorno Cambiamento degli strumenti di misura

8 Omogeneitá: cambio di strumentazione o di posizionamento Al fine di minimizzare gli effetti del cambio di strumentazione, le misure effettuate con il nuovo strumento dovrebbero essere confrontate con quelle effettuate con lo strumento vecchio per almeno un anno. La stessa procedura dovrebbe essere adottata quando avviene un cambio di posizionamento della stazione meteorologica. E inoltre importante documentare questi eventi nei metadati della stazione, cosí come eventuali cambiamenti che avvengono nelle vicinanze della strumentazione (ad es: crescita di alberi, costruzione di nuovi edifici...)

9 Metadati La posizione di una stazione deve essere conosciuta in dettaglio e registrata opportunamente in un database. Le coordinate di una stazione sono da considerarsi: La latitudine e la longitudine al primo piú vicino L altezza della stazione sopra il livello del mare, al metro piú vicino Per altezza di una stazione si intende l altezza rispetto al livello del medio mare del terreno sul quale é appoggiato il pluviometro, o nel caso in cui esso non sia presente del terreno sotto la capannina di protezione dei termometri. In assenza di entrambi gli strumenti, il riferimento é il livello medio del terreno circostante la stazione. Se la stazione effettua misure di pressione, allora l altezza sul medio mare rispetto alla quale é effettuata la misura deve sempre essere specificata. Per l importanza che ne deriva é richiesta una grande precisione nel riportare questi dati.

10 Manutenzione Il regolare controllo dei siti di osservazione e degli strumenti deve essere tale da evitare che la qualitá dei dati non si deteriori significativamente tra un ispezione e l altra. Tali controlli di qualitá includono la verifica regolare del taglio dell erba, la pulizia delle superfici esposte degli strumenti oltre che i normali controlli raccomandati dal costruttore per gli strumenti automatici. Una manutenzione accurata, come da prescrizione WMO, deve poter evidenziare tempestivamente eventuali difetti di funzionamento, in modo da evitare o ridurre al minimo l alterazione dei dati. A tal proposito si consiglia la registrazione su un apposito quaderno di stazione degli eventuali interventi di sistemazione e/o sostituzione. Tali metadati andranno messi a disposizione di coloro che richiederanno i dati a vario titolo.

11 Posizionamento: considerazioni generali Gli strumenti devono essere posizionati su una porzione di terreno pianeggiante, preferibilmente non piú piccola di 25 m x 25 m nel caso in cui ci siano numerosi strumenti, e non piú piccola di 10 m x 7 m se gli strumenti non sono molti. Il terreno deve essere coperto da erba tagliata corta o da una superficie rappresentativa della localitá Gli strumenti devono essere circondati da una recinzione per evitare che vengano danneggiati da persone non autorizzate. All interno di questo recinto una porzione di terreno 2 m x 2 m deve essere riservata per le misure di temperatura del suolo fino ad una profonditá di 20 cm.

12 Posizionamento: considerazioni generali Non devono essere presenti pendii molto ripidi nelle vicinanze, né il sito scelto deve essere in un avvallamento del terreno. Il sito deve essere distante da alberi, edifici, muri o altri ostacoli. ( ( profilatori.htm)

13 Misure di temperatura e umiditá dell aria Le misure di temperatura dell aria devono essere rappresentative delle condizioni circostanti la stazione per un area piú vasta possibile. Per questo motivo il termometro deve essere posto ad un altezza dal suolo compresa tra 1.2 m e 2 m. Infatti negli strati d aria piú vicini al terreno possono formarsi grandi gradienti termici. Il sito deve essere ben esposto al sole e al vento e non schermato da alberi, edifici o altri ostacoli. I requisiti per l esposizione dei sensori di umiditá sono simili a quelli necessari per gli strumenti per la misura della temperatura dell aria.

14 Misure di temperatura e umiditá dell aria

15 Misure di temperatura e umiditá dell aria

16 Misure di velocitá e direzione del vento La velocitá del vento aumenta considerevolmente con l altezza, particolarmente al di sopra di terreno non regolare. Per questo motivo un altezza standard di 10 m al di sopra del terreno é richiesta per le misure di velocitá del vento. In molti casi le misure di velocitá e direzione del vento vengono effettuate a 3 m dal suolo. Esistono formule correttive per riportare tali misure all altezza standard di 10 m. ( shade.html)

17 Misure di velocitá e direzione del vento L anemometro deve essere posizionato ad una distanza dall ostacolo piú vicino pari ad almeno dieci volte l altezza di quest ultimo. In pratica non é sempre possibile soddisfare questa richiesta. E comunque importante valutare attentamente le possibili perturbazioni al campo di moto indotte dagli ostacoli presenti nelle vicinanze dell anemometro.

18 Misure di precipitazione L ostacolo piú vicino al pluviometro deve essere ad una distanza pari ad almeno il doppio della sua altezza al di sopra della bocca del pluviometro. Sono da preferire siti almeno in parte schermati dal vento, per ridurre gli errori di misura dovuti all azione del vento sulla bocca del sensore. Quando ció non é possibile si possono utilizzare frangivento artificiali. Il pluviometro non deve essere installato su superfici dure come asfalto o cemento, per evitare l effetto splash dall esterno verso il sensore. (WMO 2008)

19 Misure di precipitazione (Strangeways 2003)

20 Misure di radiazione I radiometri vanno rivolti a Sud ad una quota tale da avere una visuale rappresentativa sia del cielo ma anche e soprattutto della superficie sottostante. E bene tenere presente che le caratteristiche di un sito generalmente cambiano nel tempo per esempio per la crescita di alberi o la costruzione di nuovi edifici nelle immediate vicinanze. Bisogna quindi valutare attentamente l influenza di questi fattori sulle misure effettuate.

21 Reti osservative Una Rete Osservativa é un insieme di punti di misura, non necessariamente identici tra loro per tipologia di dotazione strumentale, che fa capo ad un ente gestore che ne cura l installazione, la manutenzione e la gestione dei dati raccolti. La scelta della strumentazione dipende da diversi fattori: Scopo della rete (agrometeo, idrologico, meteo sinottico) Condizioni ambientali in cui opererá (ambiente montano, marino) Valutazione dei costi/benefici in funzione dell accuratezza, robustezza (e quindi frequenza di manutenzione) Facilitá di gestione e dalla possibile compatibilitá con strumentazione giá disponibile

22 Reti osservative La pianificazione delle installazioni é una fase particolarmente delicata, poiché bisogna occuparsi con particolare attenzione della distribuzione plano-altimetrica dei punti di misura in modo da essere rappresentativi di aree piú o meno vaste ed omogenee evitando di lasciare zone scoperte (nonostante le possibili difficoltá logistiche) Spesso, nella realizzazione di una rete osservativa, l acquisto e l installazione della strumentazione rappresentano la parte minore dell investimento (il costo di una stazione meteorologica completa di buona qualitá si aggira intorno ai euro, installazione esclusa). Molto piú onerosa puó risultare la messa a punto del sistema di telecontrollo e di archiviazione dei dati, nonché la pianificazione ed esecuzione delle operazioni di manutenzione ordinaria (in questo caso é il costo del personale ad incidere).

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