{"id":3753,"date":"2023-03-23T13:11:45","date_gmt":"2023-03-23T13:11:45","guid":{"rendered":"https:\/\/www.publiteconline.it\/controlloemisura\/?p=3753"},"modified":"2023-03-23T15:26:43","modified_gmt":"2023-03-23T15:26:43","slug":"un-nuovo-modo-per-misurare-lacqua","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.publiteconline.it\/controlloemisura\/un-nuovo-modo-per-misurare-lacqua\/","title":{"rendered":"Un nuovo modo per misurare l\u2019acqua"},"content":{"rendered":"\n

Grazie ai raggi cosmici e pi\u00f9 precisamente alla tecnologia CRNS, acronimo di \u201cCosmic Ray Neutron Sensing\u201d, Finapp<\/a> ha brevettato delle sonde di nuova generazione: possono misurare il contenuto d\u2019acqua su larga scala, in profondit\u00e0 e in real time.<\/h2>\n\n\n\n

Nata come spinoff dell\u2019Universit\u00e0 di Padova, Finapp \u00e8 un\u2019azienda che ha messo a frutto le conoscenze di fisica nucleare applicata (da cui il nome) nell\u2019ambito del monitoraggio ambientale. Finapp utilizza la tecnologia CRNS (\u201cCosmic Ray Neutron Sensing\u201d) per misurare, con un unico strumento, l\u2019umidit\u00e0 del suolo e la SWE (\u201cSnow Water Equivalent\u201d) su larga scala, ossia una decina d\u2019ettari, e in profondit\u00e0 cio\u00e8 circa 50 cm nel terreno e diversi metri nella neve.<\/p>\n\n\n\n

Come funziona la tecnologia CRNS<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

I raggi cosmici nascono nello spazio profondo, e a contatto con l\u2019atmosfera terrestre generano una cascata di particelle, tra cui i neutroni veloci. La particolarit\u00e0 di questi neutroni \u00e8 quella d\u2019interagire solo con le molecole d\u2019acqua, e pi\u00f9 precisamente con l\u2019idrogeno in esse contenuto. I neutroni veloci a contatto con l\u2019acqua presente nel terreno o nella neve vengono in parte assorbiti e in parte riflessi nuovamente in atmosfera, perdendo parte della loro energia e diventando cos\u00ec neutroni lenti. A un elevato conteggio di neutroni lenti corrisponde un basso contenuto d\u2019acqua e viceversa. Poich\u00e9 i neutroni veloci penetrano all\u2019interno del terreno per molti centimetri (per metri in caso di neve), il dato fornito \u00e8 rappresentativo in profondit\u00e0 e non solo superficialmente. Allo stesso modo, dal momento che i neutroni lenti sono distribuiti spazialmente e si disperdono su grandi distanze nell\u2019aria, \u00e8 possibile monitorare il contenuto d\u2019acqua su vaste aree, circa 5 ettari al livello del mare e in condizioni standard, superando i 20 ettari in alta quota (l\u2019aria pi\u00f9 rarefatta permette ai neutroni lenti di viaggiare pi\u00f9 a lungo). Il dato cos\u00ec ricavato va inteso come il dato medio, valido su tutta l\u2019area sopra descritta.<\/p>\n\n\n\n

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La sonda Finapp usa la tecnologia CRNS \nper misurare l\u2019umidit\u00e0 del suolo e la SWE.\n<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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In caso di neve, si pu\u00f2 misurare a una profondit\u00e0 di diversi metri.\n<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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La sonda Finapp \u00e8 normalmente installata a 2 metri sopra il suolo.\n<\/figcaption><\/figure>\n<\/figure>\n\n\n\n

Una sonda leggera e compatta<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Per quanto poco nota fuori dall\u2019ambito accademico, la tecnologia CRNS \u00e8 ampiamente validata dalla comunit\u00e0 scientifica, con le prime pubblicazioni risalenti a una quindicina di anni fa. L\u2019affidabilit\u00e0 di questa metodologia per la misura dell\u2019umidit\u00e0 del suolo \u00e8 riconosciuta dal WMO (World Meteorological Organization) che la elenca tra i metodi ufficialmente accettati, mentre la FAO le definisce la migliore attualmente disponibile per praticare la smart agricolture resiliente al cambiamento climatico.<\/p>\n\n\n\n

Finapp ha quindi utilizzato una tecnologia innovativa ma gi\u00e0 solida e validata, apportando migliorie, coperte da brevetto, all\u2019hardware in grado di leggere i neutroni cosmici. Il risultato \u00e8 una sonda leggera di 4 kg, compatta, capace di fornire valori di umidit\u00e0 del suolo e SWE validati in tempo reale, poich\u00e9 pu\u00f2 misurare sia i neutroni veloci sia quelli lenti con un unico strumento. Inoltre la sonda \u00e8 totalmente autonoma dal punto di vista energetico grazie alla scheda elettronica a basso consumo, alimentata da un pannello solare da 20 W e una batteria tampone da 7 Ah. Installata tipicamente 2 m sopra il suolo, non \u00e8 in contatto col terreno; non richiede calibrazioni iniziali e manutenzione, non avendo parti consumabili o in movimento.<\/p>\n\n\n\n

Misurare l\u2019umidit\u00e0 del terreno<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Il contenuto d\u2019acqua del terreno \u00e8 fondamentale per elaborare le strategie irrigue in campo agricolo, \u00e8 anche un indicatore di rischio incendi e offre informazioni di pre allertamento frane, e di pre localizzazione perdite nella distribuzione idrica. L\u2019umidit\u00e0 del terreno dipende strettamente dalla sua tessitura. Nella maggior parte dei casi, l\u2019eterogeneit\u00e0 della tessitura \u00e8 tale per cui il valore dell\u2019umidit\u00e0 del suolo pu\u00f2 variare anche a brevissima distanza. Per questo motivo \u00e8 essenziale avere un dato di umidit\u00e0 mediato su un\u2019area sufficientemente ampia da considerare l\u2019intero spettro dell\u2019eterogeneit\u00e0 del terreno.<\/p>\n\n\n\n

Altre tecnologie disponibili<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

A oggi, le tecnologie disponibili per misurare l\u2019umidit\u00e0 del suolo si orientavano verso approcci invasivi su scala puntuale, in molti casi sonde TDR (\u201cTime Domain Reflectometry\u201d) ad approcci di telerilevamento satellitare. Questa sonde possono ottenere misurazioni accurate ad alta risoluzione temporale. Tuttavia i dati che forniscono sono rappresentativi per un campione di terreno con un raggio di pochi centimetri. Servirebbero decine e decine di sonde puntuali per ottenere un dato veramente rappresentativo su scala pi\u00f9 ampia, ma comporterebbe alcuni svantaggi: costi di acquisto e manutenzione elevati; impossibilit\u00e0 di operare in campo dove sono installate le sonde; necessit\u00e0 di cento sonde puntuali per coprire l\u2019area coperta da una sonda a CRNS; difficolt\u00e0 nell\u2019individuare aree statisticamente significative per l\u2019installazione. La tecnologia di telerilevamento satellitare non \u00e8 invasiva, copre vaste aree, ma presenta altre limitazioni: non pu\u00f2 penetrare nel terreno, se non per un paio di cm; la frequenza di aggiornamento \u00e8 dell\u2019ordine di una settimana; la misurazione dell\u2019umidit\u00e0 del suolo \u00e8 disponibile solo su un terreno privo di alcun tipo di vegetazione, in quanto questa \u00e8 in grado di bloccare completamente le microonde provenienti dal satellite; il cielo nuvoloso o la presenza di serre impediscono la stima dell\u2019umidit\u00e0 del suolo. La tecnologia CRNS unita all\u2019hardware di Finapp fornisce dati di umidit\u00e0 del suolo nuovi, colmando il divario fra la misura puntuale e il satellite. Con una sola sonda vengono forniti dati su larga scala (ettari), dati in profondit\u00e0 (mediamente 50 cm) e dati in tempo reale e continui.<\/p>\n\n\n\n

Il contenuto d\u2019acqua nella neve<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Il contenuto d\u2019acqua intrappolato nella neve viene rilasciato nella stagione estiva, ed \u00e8 determinante per la gestione dei bacini idrici e per la produzione idroelettrica. In modo simile a quanto detto per l\u2019umidit\u00e0 del suolo, anche i valori di SWE (il contenuto d\u2019acqua nella neve) cambiano significativamente anche a brevi distanze, a causa dell\u2019eterogeneit\u00e0 del manto nevoso soggetto al trasporto eolico, alla pendenza e alla diversa esposizione dei pendii e altro ancora. Attualmente, il metodo pi\u00f9 diffuso per la misura della SWE consiste nell\u2019installazione di uno \u201csnow pillow\u201d, una \u201cbilancia\u201d posizionata sul terreno privo di neve che peser\u00e0 il manto nevoso sopra di essa. Questo approccio ha varie limitazioni: la misura \u00e8 rappresentativa di un\u2019area molto piccola; l\u2019installazione richiede un terreno pianeggiante, cosa non scontata in montagna; la misura \u00e8 affetta da errori significativi dovuti a fenomeni di ponte del manto nevoso; l\u2019interfaccia tra strumento e neve richiede spesso l\u2019uso di antigelo, non consentito nelle aree protette; lo strumento \u00e8 pesante e ingombrante. Anche in questo caso, con una sola sonda Finapp invece si ottengono: dati su larga scala (20 ettari circa); dati in profondit\u00e0 (limite di saturazione a 600 mm o oltre 2.000 mm equivalenti); dati in tempo reale e continui. Avendo sia una misura areale che locale, il metodo CRNS di Finapp pu\u00f2 fornire una stima affidabile della SWE in qualsiasi condizione.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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