Millimetri di pioggia

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Millimetri di pioggia

LITRI E LITRI D'ACQUA
Quando si sente "oggi sono caduti 20 mm di pioggia", ci si riferisce a un tempo determinato (24 ore?) e a una unità di superficie? E' dunque possibile, conoscendo la quantità di millimetri caduti in un giorno, calcolare il volume totale di pioggia caduto su una determinata superficie?

La pioggia (o la neve e grandine fuse) si misura in mm, ovvero lo spessore che l'acqua raggiungerebbe sul suolo se non potesse defluire. Ogni mm equivale ad un volume di 1 litro per metro quadrato, quindi è immediatamente possibile ricavare anche il volume d'acqua su una superficie di centinaia o migliaia di km quadrati, per esempio il bacino idrografico di un corso d'acqua, o più semplicemente un tetto o un parcheggio. Basta moltiplicare il valore in mm per i metri quadrati e si ottengono i litri (o metri cubi, per grandi aree). Per esempio, 20 mm caduti su un piazzale di 1000 m2, corrispondono a 20 litri x 1000 = 20000 litri (20 metri cubi d'acqua). Quanto all'intervallo di misura, di solito s'intende di 24 ore (pioggia giornaliera) dalle ore 00 alle 24, oppure dalle 08 di un giorno alle 08 del giorno successivo. In molti casi, soprattutto in presenza di temporali brevi ma intensi, si fornisce la misura in intervalli più brevi (mm per ora, o meno ancora).

Sempre più pioggie e tempeste s'abbattono sulle nostre capoccione, schizzano gocce sui vetri lustri delle nostre case, e allagano interi quartieri cittadini.
Di recente la Sicilia ne sta facendo le spese.

Tutta quest'acqua, se anche pare esagerata, non è necessariamente un male; doviziosamente raccolta, può essere utilizzata per innaffiare le piante, con almeno tre vantaggi:

Si aiutano le fogne cittadine, che spesso esplodono in caso di forti temporali;
Si aiuta la rete idrica, non utilizzando preziosa acqua potabile per le innaffiature;
Le piante, dicono, preferiscono l'acqua piovana, a quella degli acquedotti.

La pioggia raccolta va conservata in recipienti chiusi (perché non si trasformino in incubatrici per zanzare fameliche). Un tubo di troppopieno assicura che, quando il contenitore ha raggiunto il livello massimo, l'acqua in eccesso torni a fluire verso il terrazzo e poi le gronde... Si possono eventualmente collegare alcuni contenitori in serie (o in parallelo, è da studiare).
Un'altra delle soluzioni utili a ridurre e rallentare il pesante flusso d'acqua verso le fognature è la creazione di tetti verdi sui terrazzi.
Quanta acqua piove? Quanta acqua può essere raccolta? Quanta acqua deve essere agilmente smaltita dalle gronde (le canaline orizzontali) e dai pluviali (i tubi verticali)?
La quantità di pioggia si misura in millimetri al metro quadro: 1 mm di pioggia significa 1 litro di acqua per metro quadrato. Se, ad esempio, cadono 100 mm di pioggia, è come se fossero stati versati 100 litri di acqua per ogni metro quadrato; su un balcone, poniamo, di 5x2 metri si riverserebbero quasi 1000 litri di acqua, l'equivalente di una tonnellata circa!
Ora, è anche da tener conto dell'intensità di questa precipitazione: se 100 mm di pioggia cadono in 24 ore, il terrazzo praticamente non se ne accorge nemmeno.
Il problema è che, in estate soprattutto, si verificano eventi temporaleschi *molto* localizzati che scaricano enormi quantità di pioggia in poco tempo. E negli ultimi anni sembra che il clima si stia modificando, e fenomeni violenti sono sempre più probabili e frequenti. Un pesante nubifragio su Milano può facilmente scaricare oltre 100 mm di pioggia in un'ora.
Ipotizziamo di avere un terrazzo di 8x10 metri (80 metri quadrati); se un nubifragio scarica 100 millimetri di pioggia in un'ora, il sistema di gronde e pluviali dovrà smaltire 8000 litri d'acqua, equivalenti a circa 8 tonnellate; mica è uno scherzetto; vuol dire che si dovranno mediamente far confluire verso il sistema fognario circa 133.3 litri di pioggia al minuto, ossia circa 2.22 litri al secondo. E continuamente, per un'ora, senza intoppi. La cosa può divenire critica: le curve, gli imbocchi, i sifoni dei pluviali, rallentano molto il flusso teorico dell'acqua nei tubi; e basta una pioggia ancora più intensa o una terrazzo lievemente più grande per far salire vertiginosamente queste cifre.
Bisogna che gronde e pluviali siano *numerosi* e generosamente dimensionati perché un qualsiasi imprevisto o intoppo anche lieve (es. foglie morte in giro) rischia di generare allagamenti importanti. Abbiamo osservato che in molte case, anche di recente costruzione, il sistema di scarico gronde/pluviali è chiaramente sottodimensionato; e più volte abbiamo constatato la cosa vedendo traboccare le gronde in caso di violenti temporali.
Se raccogliessimo l'acqua in bidoni da 150 litri (bidone cilindrico alto 80 cm con diametro di 25 centimetri), quanti ne servirebbero, in uno scenario del genere, per contenere tutta l'acqua piovuta dal cielo? Beh, circa 53, ovviamente. Che è assurdo:
a) troppi bidoni in giro, che schifo;
b) troppo peso sulla struttura, che invece bisogna al più presto alleggerire;
c) troppa acqua inutile, mica dobbiamo innaffiare una foresta;
d) i pluviali ci sono, e si possono ancora adoperare (l'importante è non sovraccaricarli).

Altra ipotesi, allora, più interessante: quanta acqua ci potrebbe essere utile raccogliere?
Se pensiamo di dover innaffiare numerose piante sparse su un terrazzo di 80 metri quadri, piante che coprono complessivamente circa un terzo del terrazzo, possiamo calcolare, spannometricamente, di aver bisogno di almeno 130 litri d'acqua al dì (ma forse è meglio innaffiare di notte), ipotizzando di adoperare in media 5 litri d'acqua al metro quadro (qualcosa in meno per i prati, qualcosa in più per le siepi... somministrazione a goccia e a spruzzo - molto variabile, chiaramente). Che equivalgono a poco meno di 1 bidone al giorno; se vogliamo approfittare della pioggia per farci una scorta utile una settimanella, ci servono 7 bidoni.
Ora, la scorta d'acqua ce la siamo fatta, ma quanta pioggia lasceremo poi defluire indisturbata per le gronde? Circa 8000 litri meno il contenuto dei 7 bidoni, meno la quantità d'acqua che rimane intrappolata nella terra delle piante sul terrazzo, ovviamente, che noi stimiamo qui molto all'incirca equivalente a due volte l'acqua che di norma adoperiamo per innaffiare le piante quotidianamente. Quindi rimangono da smaltire per i pluviali, in un'ora, quasi 6700 litri, ossia 110 litri al minuto e circa 1.9 litri al secondo.
Tantissima acqua.
Morale della favola:

raccogliere acqua piovana è sensato;
sempre più i temporali assomigliano ad uragani e tempeste;
gronde e pluviali sono spesso sottodimensionati;
bisogna tenere pulite le vie di scarico (es. le griglie d'accesso ai pluviali);
l'acqua pesa, è umida, scivola, ma spesso se ne accumula tanta, più del previsto;
le piante sono utili a contenere un violento deflusso verso la rete fognaria;
la grandine è bella perché si scioglie lentamente; è brutta perché spacca tutto;
si potrebbe adoperare l'acqua per una centralina idroelettrica domestica?
si potrebbe adoperare la grandine per farsi una granita?
si potrebbe imbottigliare acqua piovana e rivenderla come minerale povera di sodio?
il vento, unito all'acqua, crea un miscuglio inquietante;
noi temiamo i forti temporali;
i sofisticoni separano giustamente la prima pioggia [sporca] dalla restante...
gli espertoni hanno sempre qualcosa da aggiungere...

Costruiamo assieme un precisissimo pluviometro.
Seguendo le semplici istruzioni riportate di seguito riuscirete a costruirvi spendendo solamente pochi euro (circa 5), un affidabile pluviometro. Per chi non lo sapesse, il pluviometro non è altro che lo strumento idoneo alla raccolta e alla registrazione delle precipitazioni piovose o nevose (dopo opportuna conversione) avvenute nelle 24 ore.
Vediamo ora come costruire questo semplice strumento....
NECESSARIO.
* Un recipiente perfettamente cilindrico, aperto da un solo lato, con una capacità di almeno 1 lt.
* Un cilindro graduato in plastica da 50 ml (lo potete acquistare per pochi euro presso un negozio di prodotti chimici.)
* In alternativa al cilindro, per chi non vuole spendere questi pochi euro, potete utilizzare un qualsiasi recipiente graduato di idonea capienza. Vanno bene quelli utilizzati per misurare il latte o il vino in cucina, l'importante è che la scala sia graduata in ml (millilitri) con una suddivisione di 5 in 5.
COME FARE.
Il pluviometro è già fatto....Come??? Si, il pluviometro altro non è che il recipiente cilindrico. Prima di posizionarlo all'esterno però dobbiamo dilettarci un pochetto con la matematica....
CALCOLO DEL FATTORE DI CONVERSIONE.
Per prima cosa occorre misurare con estrema precisione (al millimetro) il diametro del recipiente reperito allo scopo. Una volta misurato il diametro, occorre esprimere il dato in Cm e non in millimetri. Ad esempio prendiamo il valore di 15.9 Cm.
Ora occorre ricavare il raggio del cilindro ??? Semplice, diametro diviso 2. Nel nostro caso 15.9:2 = 7.95
Ora arriva il difficile... Bisogna calcolare la superficie del cilindro, avendo cura di esprimerla in Cm2 Per fare ciò, occorre moltiplicare per il quadrato il valore del raggio ottenuto in precedenza, e successivamente questo andrà moltiplicato per pi-greco (3.1415). Vediamo cosa otteniamo con il raggio precedentemente ottenuto... 7.952 X 3.1415 = 198.5506 Cm2
Arriviamo ora al calcolo del fattore pluviometrico vero e proprio. Questo si ottiene dividendo 10000 per il valore della superficie, ottenuto precedentemente. Quindi... 10000/198.5506 = 50.3649
Il valore appena ottenuto (50.3649) rappresenta il fattore di moltiplicazione per il quale andrà moltiplicato il volume di pioggia registrato nelle 24 ore.... Ma andiamo con calma... Il fattore di moltiplicazione registratelo su un pezzetto di carta, e custoditelo gelosamente, una volta ricavato non occorre ricalcolarlo, se non quando si cambia il recipiente di raccolta.
POSIZIONAMENTO DEL PLUVIOMETRO.
In questa pagina riportiamo solamente alcune regole per il posizionamento del pluviometro, non sono dunque le strette raccomandazione dell'OMM. Quelle le trovate nelle pagine precedenti.
Il pluviometro deve essere posizionato in un luogo aperto, privo di qualsiasi ostacolo, in modo che possa ricevere la pioggia anche quando questa proviene di stravento, come ad esempio durante un forte temporale.
Assicurate il pluviometro ad sostegno solido. L'ideale, per comodità, è infilare il nostro recipiente all'interno di un altro più grande (un po come succedeva per le Matrioska, le bamboline Russe), e solamente questa assicurarlo in maniera decisa o alla ringhiera o ad un palo. In questo modo sarà decisamente più semplice prelevare il recipiente e versare la pioggia caduta nel cilindro di misurazione.
Per calcolare esattamente la pioggia caduta nelle 24 ore, il pluviometro andrebbe azzerato (svuotato) alle ore 24 precise. E' ovvio che solo pochi pazzi scatenati (io ad esempio lo faccio) si alzano in piena notte, escono sotto la pioggia a svuotare il pluviometro, per fare una cosa più comoda, con però nulli effetti statistici si può impostare un ora del giorno entro la quale si svuota il pluviometro (ad esempio mezzogiorno). I dati ottenuti non forniranno la pluviometria giornaliera, ma solamente daranno idea, attraverso un valore numerico di quanta pioggia è caduta in 24 ore...
E ADESSO... PIOGGIA....
Finalmente, dopo tanti giorni di attesa, ecco la prima sospirata pioggia...Pioggia che ci consentirà di collaudare il nostro nuovo pluviometro. Aspettiamo con ansia le ore 24... Quando il nostro orologio atomico segna le 24.00 ci precipitiamo fuori e svuotiamo il recipiente di raccolta all'interno del nostro cilindro graduato. Torniamo in casa (per evitare di pigliarci qualche accidenti) e leggiamo il valore ottenuto, che sarà espresso in millilitri....
Supponiamo che in 24 ore abbiamo raccolto ben 50 ml di acqua (pardon, pioggia)...Vediamo di convertire questo dato nell'unità di misura ufficiale (mm/m2).
Il valore ottenuto, espresso in millilitri, va convertito in litri. Dunque i nostri 50 ml corrisponderanno a 0.05 lt.
Per semplicità, (questo potete segnarvelo assieme al valore del fattore di moltiplicazione) vi forniamo anche il fattore di divisione per trasformare i millilitri in litri. Essendo il millilitro la millesima parte del litro, occorre dividere per 1000 il valore in millilitri trovato. Dunque qualsiasi valore esca dalla nostra misurazione con il cilindro, questo andrà diviso per 1000.
Proseguiamo però con la nostra ipotetica rilevazione.
Dunque abbiamo ricavato che il quantitativo di pioggia caduto nel nostro pluviometro in litri è stato di 0.05 lt. Ora questo valore va moltiplicato per il fattore di moltiplicazione ottenuto in precedenza (50.3649) e conservato gelosamente nella cassaforte di famiglia. Ecco dunque il risultato... 0.05 X 50.3649 = 2.51 mm/m2).
Dunque la pluviometria registrata nelle 24 di quella giornata sarà stata di 2.51 mm/m2).
MA QUESTO "AGGEGGIO" NON E' PRECISO...
Direte voi.... Niente di più falso. Se tutte le operazioni di calcolo sono state eseguite correttamente e scrupolosamente al millimetro, se il pluviometro è posizionato secondo i criteri OMM, con questo sistema avrete ottenuto il pluviometro in assoluto più preciso. Noi di MeteoVerona abbiamo letteralmente buttato il pluviometro digitale che è fornito a corredo della nostra stazione. Nonostante questo costi quasi 200€ non è minimamente paragonabile come precisione a quello manuale appena illustrato. E' si più comodo, in quanto alle 24.00 effettua automaticamente il reset della pioggia e memorizza il dato sul computer in automatico....
Volete la controprova??? Se avete la voglia e il tempo prendete due recipienti diversi da adibire a pluviometro, anche solo per una volta. Fate la procedura sopra descritta due volte, sempre accuratamente, otterrete dunque due fattori di moltiplicazione... stando attenti a non scambiarli fate una prova posizionando i due pluviometri a pochi metri di distanza l'uno dall'altro....
Vedrete, i risultati saranno sorprendenti....

MATERIALE OCCORRENTE: 1 bottiglia di plastica trasparente e un cilindro graduato.
PROCEDIMENTO: tagliamo la parte superiore della bottiglia e la infiliamo rovesciata nella restante parte inferiore, come fosse un imbuto. Misuriamo esattamente il diametro dell’imboccatura dell’imbuto e ne calcoliamo l’area ( in mm2). Il tuo pluviometro è pronto: non ci resta che metterlo all’aperto in una giornata di pioggia.
Per calcolare la quantità di pioggia caduta in un giorno, misuriamo con un cilindro graduato il volume ( in mm3) di acqua che si è raccolto in 24 ore. Divideremo questo volume per l’area dell’imboccatura dell’imbuto e otterremo la quantità ( in mm ) di pioggia caduta.

IL PLUVIOMETRO

Lo studio della Meteorologia compie grandi progressi a partire dalla fine del '600 e per tutto il '700 con l'invenzione di nuovi strumenti come il barometro e il pluviometro. Quest'ultimo fu inventato da Robert Hooke ( 1635-1703), strumento per misurare la quantità di pioggia caduta. Qualsiasi recipiente cilindrico a fondo piatto può fungere da pluviometro: un'asticella graduata consentirà di misurare direttamente i millimetri di pioggia caduti in un intervallo fisso, di solito 24 ore con lettura tra le 6 e le 9 del mattino. L'apparecchio viene collocato all'aperto e misura la quantità giornaliera della pioggia, questa misura viene calcolata in litri per metro quadro. Poiché non si ha un imbuto con una superficie di un metro quadro dovrete fare dei calcoli : per prima cosa dovrete misurare la superficie del vostro imbuto e poi dovrete fare una proporzione. Ad esempio se avete raccolto 10 ml di pioggia e se il vostro imbuto ha un raggio di 18 cm la sua superficie sarà 18 x 18 x 3,14 = 1017,36 cm quadrati. Ora dovete riportare tutto ad 1 metro quadro ( = 10000 cm quadri ) con questa proporzione : 10 ml : 1017,36 cm quadri = x : 10000 cm quadri. Il valore di x ci dirà quanti ml di pioggia per metro quadro sono caduti in quella giornata.

La misurazione della pioggia caduta si può fare con facilità: il modo più semplice consiste nel procurarsi un contenitore largo e con le pareti verticali (es. una pentola), e poi, con un righello, misurare i mm di acqua accumulati.
Un altro metodo più elegante consiste nel preparare un contenitore cilindrico più piccolo di diametro e alto, graduato in mm e aperto all'estremità superiore, e inserirvi un normale imbuto circolare.
In questo caso, alla fine della precipitazione, per calcolare i mm di pioggia caduti, bisogna prima trovare il rapporto R tra la superficie della sommità dell'imbuto e quella della base del cilindro che raccoglie l'acqua (le superfici circolari si calcolano facilmente, basta moltiplicare il raggio per se stesso, e poi moltiplicare il risultato per 3,14...o per i pignoli, per il numero "pi greco".).
Facciamo un esempio pratico: se il mio cilindro ha un raggio di 3 cm e l'imbuto di 12cm, la superficie della base del cilindro sarà 3*3*3,14 = 28,26 centimetri quadrati, mentre la superficie di raccolta dell'imbuto sarà 12*12*3,14 = 489,6 centimetri quadrati.
489,6 diviso 28,26 fa 17,12, che è il nostro rapporto R.
Supponendo che, dopo un temporale, nel cilindro si misurino 247 mm di acqua, per calcolare i mm di pioggia caduti basta fare 247/17,12 = 14,4 mm (quanto cade, per esempio, in un temporale estivo di media intensità con una o due ore di pioggia).
Per avere valori accettabili, però, bisogna stare attenti a mettere il pluviometro nel posto giusto: l'ideale sarebbe all'aperto, lontano da edifici e alberi, e ad un'altezza sufficiente perché non vi entrino schizzi di acqua; per chi abita in città, il problema è più complesso; se il tetto del proprio edificio è più alto di quelli circostanti in un raggio di almeno qualche decina di metri, allora, può andar bene, ma bisogna scegliere con cura anche il punto del tetto in cui metterlo poiché, nei casi di tetti inclinati, si creano zone d'ombra che possono causare errori anche notevoli, specie quando la precipitazione è associata al vento, e quindi la pioggia cade inclinata. Le abitazioni che, anziché i tetti, hanno i terrazzi solari (per esempio, sulla Riviera Ligure), sono, da questo punto di vista, avvantaggiate.

Fonte: http://pondenora2.altervista.org/FILE_DA_SCARICARE/millimetri%20di%20pioggia.doc

Millimetri di pioggia