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Usare i segnali dei satelliti per misurare quanta acqua è presente nella neve

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20.04.2021  |  Roman Oester  |  News SLF

 

Da oltre 80 anni l’SLF misura l’equivalente in acqua della neve (SWE). Questo valore indica quanta acqua è immagazzinata nella neve. Ora i ricercatori stanno testando un nuovo metodo di misura basato su speciali sensori per sistemi satellitari di navigazione.

 

In qualità di riserva d’acqua, la neve influisce sull’entità delle risorse idriche disponibili per l’agricoltura, la produzione di energia e il consumo umano. Il disgelo nevoso può giocare un ruolo importante nelle piene, come dopo l’inverno catastrofico del 1999: all’epoca si verificò una situazione di piena e ampie parti della Svizzera furono allagate. La neve esercita inoltre un effetto refrigerante sul clima perché riflette notevolmente l’irradiazione solare. Per questo motivo è importante conoscere quanta acqua è immagazzinata al suo interno, ossia il cosiddetto equivalente in acqua della neve (SWE = Snow Water Equivalent). Quest’ultimo è inoltre una delle numerose variabili climatiche del sistema mondiale di osservazione del clima (GCOS, v. scheda informativa).

Tuttavia, l’equivalente in acqua non è rilevante solo in riferimento al disgelo nevoso in primavera e al clima, ma anche per gli edifici: grazie ad esso è infatti possibile stabilire il peso della neve sui tetti, un valore che influisce sulle ordinanze locali in materia di costruzione: dalla sola altezza del manto nevoso non è infatti possibile risalire al peso della neve.

 

Misure automatiche più veloci e più economiche

Le misure tradizionali – cioè quelle manuali – sono complesse e non forniscono dati costanti, ma solo rappresentazioni istantanee. Per questo motivo, i ricercatori dell’SLF, dell’ETH di Zurigo, dell’Università Ludwig Maximilian di Monaco (LMU) e dell’Università delle risorse naturali e delle scienze della vita di Vienna (BOKU) stanno collaudando da alcuni anni un nuovo metodo per misurare l’equivalente in acqua in modo semplice ed economico con l’aiuto di sensori che usano i segnali trasmessi dai sistemi satellitari di navigazione (GNSS, v. scheda informativa). A tal fine, su ciascun sito sperimentale dell’SLF – presso il Weissfluhjoch sopra Davos, così come a Davos Laret, Klosters e Küblis – sono state installate due antenne GNSS: una sul terreno che d’inverno viene ricoperta di neve e l’altra su un palo che rimane priva di neve e funge da riferimento. Quando i segnali GNSS attraversano il manto nevoso, le loro caratteristiche cambiano: vengono attenuati e rallentati. Sulla base della differenza tra i segnali emessi al di sopra e al di sotto del manto nevoso, i ricercatori sono quindi in grado di misurare l’equivalente in acqua della neve. Dai valori misurati con una simile installazione è inoltre possibile determinare l’altezza del manto nevoso e il contenuto momentaneo in acqua liquida nel manto.

 

Misure comparative per verificare la precisione

Per convalidare i valori misurati, nei vari siti sperimentali vengono misurati diversi dati di riferimento. Sul Weissfluhjoch e a Davos Laret sono disponibili vari sensori automatici, mentre a Klosters e Küblis i ricercatori hanno installato sensori dell’altezza del manto nevoso e telecamere supplementari. Ovunque l’equivalente in acqua della neve è stato misurato anche con il metodo tradizionale: a tal fine è necessario scavare un profilo stratigrafico e prelevare un campione di neve che viene pesato. In questo modo è possibile calcolare il livello dell’acqua in millimetri che rimane una volta che la neve si è sciolta.

 

Risultati promettenti

I valori misurati vantano una buona corrispondenza con le misure comparative. Il metodo con i sensori GNSS ha quindi il potenziale di poter misurare in molti luoghi, in modo facile ed economico, i parametri nevosi in questione. I test svolti in molte località e altitudini da Küblis al Weissfluhjoch hanno tuttavia evidenziato che per l’impiego operativo sono ancora necessari alcuni miglioramenti. Uno di questi riguarda la disponibilità dei valori misurati: anche se i dati grezzi sono subito disponibili, questi devono essere sottoposti a complesse elaborazioni per poter essere valutati. Ciononostante, l’SLF considera questo metodo il futuro delle misure dell’equivalente in acqua e lo sta perfezionando con molto impegno.

Per il momento, tuttavia, i ricercatori dovranno ancora usare la pala da neve e misurare con il metodo tradizionale.

 

Cosa significa GCOS?

GCOS (Global Climate Observing System) è il sistema mondiale di osservazione del clima. In Svizzera viene coordinato da MeteoSvizzera e l’SLF è una delle istituzioni partner che fornisce i dati per l’equivalente in acqua della neve. Una parte delle misure pluriennali dell’equivalente in acqua dell’SLF e i relativi lavori di ricerca in questo campo vengono cofinanziati da GCOS Svizzera.

Cosa significa GNSS?

GNSS sta per Global Navigation Satellite System, ossia «sistema satellitare globale di navigazione» ed è un termine generico per l’uso di vari sistemi satellitari. Il più noto di questi è il sistema GPS (Global Positioning System) gestito dal governo degli Stati Uniti. Per valutare le misure dell’equivalente in acqua, i ricercatori hanno combinato i segnali GPS con quelli del sistema satellitare GALILEO (UE).

 

Questo articolo è stato pubblicato in una versione ridotta il 20 aprile 2021 sul giornale Davoser Zeitung.

 

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