15d neve

Leonardo da Vinci - L’uomo Vitruviano, ca 1487
photo by Luc Viatour, www.lucnix.be

Wednesday, May 30, 12
Riccardo Rigon
Misura della Neve

Misura della Neve

Che cosa si misura ?

•Altezza della neve
•Il suo equivalente in acqua
•La densità
•La temperatura
•La scabrezza
•L’albedo
•Varie proprietà elettromagnetiche

2

R. Rigon

Misura della Neve al suolo

L’altezza e l’equivalente in acqua

si misura, per esempio, con pluviometri riscaldati

3

R. Rasmussen et al.


con vari problemi

4

R. Rasmussen et al.


5

R. Rasmussen et al.


un sistema completo
Precipitation Type
sensor (Vaisala PWD-22)

WXT
temperature,
humidity, and
wind sensor
(Vaisala)

Weighing Snowgauge
(GEONOR)
Hotplate
(Yankee)

6

R. Rasmussen et al.


Per l’altezza c’è anche questo
Snow pillow

www.experimental-hydrology.net/wiki/index.php?title=Snow_weight_-_snow_pillow 7

R. Rigon


un sistema completo posto in opera

8

R. Rigon


L’altezza

Sensore per la
misurazione
dell’altezza

Hotplate
(Yankee)

9

R. Rasmussen et al.


Ma naturalmente, la misura accurata
rimane una sfida

10

R. Rasmussen et al.


Con un (video) disdrometro si può
pensare di misurare e contare i singoli
fiocchi di neve

Il Disdrometro restituisce
altezza e larghezza dei fiocchi
Il loro volume
La loro velocità terminale 11

R. Rasmussen et al.


Questo è quello che si vede

•Area di misura: 10 x 10 cm
•Velocità di scansione: 51.3 Khz
•Risoluzione orizzontale: 0.15
mm
•Risoluzione verticale: 0.03 mm
per i fiocchi di neve; 0.1 per le
gocce di pioggia

12

R. Rasmussen et al.

Misura della Neve con telerilevamento a terra

Il radar (in banda K) può restituire il profilo verticale
della neve (interprentando il segnale)

13

R. Rasmussen et al.

Misura della Neve a terra

Naturalmente sono ancora in uso i metodi
tradizionali
Early Field Work – still practiced today

in cui si scavano delle trincee
14

M. Lenhing

Al fine di quantificare tale valore è necessario determinare la distribuzione
dell’altezza della neve e la densità della stessa sull’intera superficie del ghiacciaio.
Naturalmente sono ancora in uso i metodi
(Figura 4.2)

tradizionali

Figura 4.2: Misura della densità della neve in trincea e sondaggio della
profondità della stessa tramite sonda sul Ghiacciaio d’Agola, Gruppo di Brenta,
15
giugno 2004 (foto I. Noldin)
R. Rigon
Nel periodo che va da metà maggio ad inizio giugno, e comunque prima che


Girovagando su tutto un ghiacciaio
Capitolo 4 Campagne di misura e monitoraggio 2004 - 2007

Trincee
Sondaggi
Km
Paline

Figura 4.3: Rete dei punti di sondaggio della profondità del manto nevoso,
posizione delle trincee per misura della densità della neve e posizione delle paline
di ablazione sul Ghiacciaio del Careser (Carturan, 2004, modificato)
16
Il numero dei punti ove effettuare il sondaggio di profondità del manto varia a
R. Rigon seconda delle caratteristiche del ghiacciaio in osservazione; in ghiacciai con
Wednesday, May 30, 12 superficie omogenea, assenza di valanghe e di re-distribuzione della neve da parte

Misura della Neve 4.2.2 La
a terra densità neve misurata in trincea

Girovagando su le quali veniva effettuato il rilievo GPS della
Nelle stesse giornate durante tutto un ghiacciaio
profondità della neve, altre squadre effettuavano il lavoro di rilievo della densità
della stessa nelle trincee. (Figura 4.9 e 4.10)

Figura 4.9: Pesatura in trincea della neve e rilevamento della temperatura lungo
la verticale, Ghiacciaio del Mandron, massimo accumulo 2005 (foto J. Yebrin)

17
Primo Rilievo Ghiacciaio Mandrone
R. Rigon DATA 16/07/2004
SQUADRA BUCA 2 (TRINCEE di valle)


Rilevamento della densità

Figura 4.11: Densità dei vari strati di
neve lungo la verticale della trincea
scavata sul Ghiacciaio del Mandron a
quota 2985 m s.l.m., campagna di rilievo
del massimo accumulo 2005.
A fianco sezione di trincea. (foto R. Seppi)
18

R. Seppi
Distribuite lungo il ghiacciaio in punti ritenuti particolarmente rappresentativi


Dimensione dei grani Temperatura
Durezza Profondità
Stratigrafia

Densità

Chimica

19

D. Cline

Misura della Neve a terra (nuove tecnologie)

Taking Temperature with Light Temperatura
con fibre ottiche

Frequency of Incident Light
(Rayleigh scattering)

Stokes Anti-Stokes
Return Signal Intensity

Brillouin
Brillouin Anti-Stokes
frequency
shifts with
temperature Raman
Raman
Anti-stokes
amplitude
shifts with
temperature

Frequency

• The glass density: Brillouin effect
Brillouin scattering and Raman Scattering 20
(eventually continuous pressure)
J. Selker
• The energetic state of electrons: Raman


Temperatura
con fibre ottiche

Utilizzando lo scattering di Brillouin si possono utilizzare fibre
• maggiori di 30 km
•con una precisione di 0.05 oC

Utilizzando l’effetto Raman si possono utilizzare fibre
•sino a 10 km
•con una precisione di 0.01 oC

21

J. Selker


Temperatura
con fibre ottiche
Scott Tyler, Marc Parlange, Hedrick Huwald

22

J. Selker


Temperatura
con fibre ottiche

23

J. Selker

Misura della Neve con telerilevamento da aereo

Misure remote
da aereo (raggi cosmici)

24

D. Cline


Misure remote
da aereo

25



Formule per i raggi gamma

26

D. Cline


Un risultato

27

D. Cline

Misura della Neve con telerilevamento da satellite

Misure remote
da satellite

I satelliti che operano nel campo del visibile,
dell'infrarosso e delle micro-onde forniscono un importante
sorgente di informazione sulla neve. Sono disponibili prodotti
satellitari in quasi-tempo reale, in questo campo, dalla metà
degli anni 1960.
Hongjie Xie
(Bitner et al, 2002)

http://www.utsa.edu/lrsg/SnowCover/SnowCover.htm
28

H. Xie


Misure remote
radiometri passivi nel campo delle micro-onde

I radiometri passivi nel campo delle microonde, come SMMR
(Scanning Multichannel Microwave Radiometer), SSM/I (Special
Sensor Microwave/Imager), and AMSR-E (Advanced Microwave
Scanning Radiometer-Earth Observing System), possono
penetrare la coltre nuvolosa e rilevare l'energia emessa dalla
neve e dal ghiaccio e dare informazioni sullo SWE e persino
sulla profondità della neve e perciò contribuire alla
determinazione del runoff.

(Pulliainen2006; Wulder et al., 2007)

29

H. Xie


Misure remote
radiometri passivi nel campo delle micro-onde

I sensori passivi nel campo delle micro-onde sono adatti al
monitoraggio dello snow-cover in quanto hanno uno swath ampio,
un passaggio frequente e si dispone di serie temporali
relativamente lunghe (Derksen et al., 2004). Ma la loro risoluzione
spaziale piuttosto modesta, (25 km per AMSR-E) rende in realtà
difficile la loro applicazione all'idrologia operativa. (Foster et al., 2003;
Dressler, et al. 2006; Pulliainen，2006).

30

H. Xie


Misure remote
da satellite, in campo ottico

I sensori ottici come AVHRR (Advanced Very High Resolution
Radiometer), MODIS (Moderate Resolution Imaging
Spectraradiometer), SPOT e il Landsat sono stati sviluppati invece per
produrre immagini a (relativamente alta) risoluzione (Salonmonson &
Appel, 2004; Brown et al., 2007; Dozier&Painter, 2004).
Ma, a causa delle
limitazioni inerenti ai sensori ottici, non possono vedere la superficie
terrestre quando sono presenti nuvole che sono il problema più
difficile da risolvere in questo campo (Klein & Barnett, 2003; Zhou et al., 2005;

Tekeli et al., 2005; Ault et al., 2006; Liang et al. 2008 a, b; Wang and Xie 2009).

31

H. Xie


Misure remote
da satellite

AVHRR and GOES Imaging Channels 32

D. Cline


Misure remote
da satellite

33

D. Cline


NOAA-15 1.6 Micron Channel

34

D. Cline


Misure remote
da satellite

35

D. Cline


Misure remote
da satellite

36

D. Cline


MODIS
(http://modis-snow-ice.gsfc.nasa.gov)

37

R. Rigon


La neve al suolo

Modis Snow, tiles 500 m, 21 Aprile 2002 38

R. Rigon


Interferometria
SAR
da satellite

ha mostrato come sia possibile usare dati interferometrici
Guneriussen et al 2001

in banda C, usando dati ERS, per monitorare lo SWE da satellite.

Altri studi che hanno dimostrato la capacità del SAR di derivare proprietà
della neve secca, sono quelli di Koskinen, 2001 e Rott et al., 2004.

39

R. Rigon

Misura della Neve con telerilevamento da terra

Misure remote
da SAR a terra
Shaffauser et al., 2008

40

R. Rigon


LIDAR
da terra
Lehning et al.

41

R. Rigon

Lehning et al.

42

R. Rigon

Mot et al., 2011

43

R. Rigon

Misure

Grazie per l’attenzione

G.Ulrici, 2000 ?

44

R. Rigon

Legenda dei simboli

Symbol Name nickname Unit
M⇥ mass of water in snow mws [M]
P total precipitation tp [M L 2 ]
Ta air temperature at K
Ts soil temperature st K
T⇥ snow temperature st K
U⇥ internal energy of snow ies [J]
H⇥ upward convective heat flux at ground level in snow uchfgls [W L 2 ]
⇥ downward energy flux at snow surface defss [W L 2 ]
⇤E upward flux of water vapor as condensational heating⇥ ufwvch [W L 2 ]
H⇥ heating of snow hs [W]
H⇥f energy for snow fusion esf [W]
⇤f entalphy of fusion of water efw [J M 1 ]
T coe⌅cient for energy flux into the ground cefig [W L 2 T 1 ]
⇥
formerly known as latent heat

45

R. Rigon

Bibliografia
non certo completa

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