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Andrea Costantini

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Quanta neve c’è in Cansiglio? Per saperlo… aspettiamo il 2022! :)

Pubblicato il 16 Dicembre 2021

E’ online l’ultima stazione meteo prevista nel 2021: Agriturismo Le Code! Ecco come ci siamo arrivati…

Sabato 27 novembre 2021, ore 9.30; in Cansiglio la temperatura è attorno a +3°C ed il cielo è coperto; sappiamo che sono le ultime ore miti prima dell’arrivo delle precipitazioni e di un calo termico che avrebbe portato la prima neve dell’anno, assai attesa e ben prevista.

Non perdiamo tempo: una volta individuato un punto idoneo alle misure nell’area dell‘Agriturismo Le Code (ringraziamo ancora una volta la famiglia Veronese ed in particolare Andrea per la disponibilità ad ospitare le varie attrezzature e per la sempre generosa accoglienza), fissiamo nel terreno un robusto palo, al quale ancoriamo saldamente la nostra stazione auto-costruita ed auto-assemblata, dotata di sensori digitali per la misura di temperatura e umidità (posti in schermo solare passivo Davis) e, per un primo test-prototipo, di un sensore di livello ad ultrasuoni molto economico (HC-SR04 dal costo di pochi euro) che dovrebbe misurare la distanza tra esso e… la superficie della neve al suolo, al fine di ottenere, per differenza, l’altezza complessiva del manto nevoso rispetto allo “zero” prefissato. La sperimentazione si è basata sull'”experience” descritta da questo articolo (realizzato dall’Ing. Vaduva Ionut Lucian di Bucharest, Romania), ed adattata alla nostra necessità: https://www.geekstips.com/arduino-snow-depth-remote-sensing-with-ultrasonic-sensor/

I lavori procedono rapidi; Tobia (autore tra l’altro dello stampo in 3D dell’alloggiamento per il sensore ultrasonico) e Andrea aggrediscono l’hardware, mentre Mauro, che ha progettato e realizzato la scheda elettronica in grado di acquisire i segnali dei sensori e trasmetterli con il protocollo LoRaWAN al gateway posto all’Agriturismo (già in uso per la stazione professionale de I Bech), si occupa della configurazione dei vari parametri software ed esegue i test di trasmissione. Alle 11 la stazione è montata e funzionante, gli ultimi ritocchi ed ecco che i dati iniziano a fluire nella pagina di prova realizzata per l’occasione; in particolare, siamo interessati a vedere i dati forniti dal sensore ultrasonico che, posto a circa 122cm da terra, misura con ottima accuratezza e ripetibilità, dandoci subito grande soddisfazione e aspettative in vista dell’imminente nevicata.

Una volta completati tutti i settaggi e aver chiuso con forza viti, dadi e bulloni, controlliamo per l’ultima volta che i dati siano attendibili e, salutata la famiglia Veronese, torniamo alla mitezza della pianura e impostiamo il “count-down” in attesa della neve serale.
Verso le 21.30, con l’intensificazione delle precipitazioni e la diminuzione delle temperature, la pioggia iniziale si trasforma in neve ed in breve uno strato di qualche centimetro si deposita a terra; la stazione misura correttamente i parametri termo-igrometrici ma, appena la neve imbianca il suolo e la temperatura arriva attorno a -1°C, il segnale del sensore ultrasuoni inizia a manifestare delle irregolarità che di lì a poco lo portano a perdere completamente la misura. La notte passa senza alcun “segnale di vita” e così sarà fino a mercoledì 8 dicembre.


Da casa, pur restando fedeli all’approccio fisico-scientifico che ci caratterizza, le nostre ipotesi tendono ad esplorare tutto il campo delle possibilità: “è caduto un ramo sul sensore e lo ha trascinato al suolo” e “un cervo ha scambiato il palo per un albero dove strusciare il palco di corna” sono tra le meno ardite, ma solo la conferma visiva (dataci da Andrea Veronese in sito) che “è tutto in piedi” ha iniziato a instillarci il dubbio. Considerando che il sensore ultrasonico utilizzato è di importazione dai mercati esteri, costa pochissimo e si presenta piuttosto “grezzo”, la valutazione più attendibile è stata: si è congelato e l’umidità lo ha messo in corto circuito. Soluzione: predisporne un altro uguale, testarlo in freezer e isolarlo meglio del primo, con l’uso di una resina apposita.

Nel frattempo le condizioni meteo ripropongono svariati episodi nevosi che incrementano lo strato al suolo; il culmine si raggiunge tra mercoledì 8 e giovedì 9 dicembre quando un’intensa perturbazione porta circa 35-40cm di neve fresca, con temperature che dai circa -20°C si portano fino a poco sopra gli 0°C. Cosa accade alla stazione? Nessun segnale dal sensore ultrasonico durante la nevicata, fino alle 20.25 del giorno 8.

Da quel momento e fino alle 23.30 circa (durante questo intervallo la precipitazione è debolmente piovosa o assente), il sensore misura una distanza media di 84.5cm e da questo si deduce che lo spessore al suolo è di circa 38cm; tale dato è risultato coerente con la situazione del Cansiglio in quel momento (come riferimento si utilizza anche il bollettino Arpav https://www.arpa.veneto.it/upload_arabba/bollettino_neve/DolomitiNeveAlSuolo.pdf oltre che segnalazioni dirette). A seguire, un nuovo calo termico e nuova neve fresca con temperature sotto lo zero aggiungono ulteriori 10-15cm che non vengono rilevati, e fino all’intervento in campo di sabato 13 dicembre nessun valore sarà più misurato.


Quel giorno, in un sole splendido e in un’atmosfera cristallina con tutta la neve ancora aderente agli alberi ed alle superfici (grazie all’aria fredda ed all’inversione termica della Piana), siamo saliti con un nuovo sensore HC-SR04, testato in freezer da Mauro e quindi “blindato”.

Ebbene, dopo averlo sostituito con quello iniziale, i risultati sono stati i medesimi: assenza di segnale, anche ponendo il sensore a 15-20cm dalla superficie nevosa. “Inspiegabile!”
Mentre ci guardiamo perplessi e un pò sconfortati, ecco che una combinazione di fattori ci permette di intuire l’inizio della “fuoriuscita dal tunnel”: confrontando la testimonianza della famiglia Veronese sull’andamento meteo dell’8 dicembre (sopra menzionato, con il breve episodio di pioggia serale) e osservando la stratificazione del manto nevoso presso il sito di misura, è stato possibile constatare che il sensore è riuscito a misurare solo nel breve periodo in cui lo strato superficiale risultava bagnato dalla pioggia, garantendo pertanto un sufficiente “eco” alle onde acustiche sulle quali si basa il principio di funzionamento. Prima e dopo, la neve fredda e leggera veniva penetrata dalle onde che si disperdevano in tal modo senza generare il “ritorno”, e inficiando di fatto qualsiasi misura.

Zac!!! Come controprova, abbiamo posto sotto alla superficie di misura del sensore alcuni corpi solidi (pala da neve, lastra metallica, tavola di legno) e le misure sono subito ricominciate. Conclusione: il sensore misura, la scheda di acquisizione progettata da Mauro funziona benissimo, peccato che… la neve che stiamo misurando non è abbastanza compatta per le prestazioni (invero assai modeste) del nostro sensore-prototipo. In altre parole, abbiamo constatato che il sensore HC-SR04 non è adatto a tutte le tipologie di neve ma solo a quelle che presentano una sufficiente riflessione del segnale, ad esempio in condizioni di forte umidità superficiale o di croste ghiacciate.

A tal proposito, è interessante approfondire la materia a questo indirizzo: https://nsidc.org/cryosphere/snow/science/characteristics.html (Il National Snow and Ice Data Center – Colorado – US, afferma che “le caratteristiche e l’età della neve possono influenzare il modo in cui viaggiano le onde sonore, smorzandole in alcuni casi o esaltandole in altri. Ad esempio, le persone spesso notano come cambia il suono dopo una nevicata recente. Quando il terreno è coperto da uno spesso strato di neve fresca e soffice, le onde sonore vengono prontamente assorbite dalla superficie della neve, smorzando il suono. Tuttavia, il tempo e le condizioni meteorologiche possono modificare la superficie della neve. Se la superficie fonde e si ricongela, la neve diventa liscia e dura. Quindi la superficie aiuterà a riflettere le onde sonore. I suoni possono viaggiare più lontano in queste circostanze).
I nostri risultati sperimentali sono del tutto allineati a queste affermazioni e ci hanno quindi condotto a optare per l’implementazione di un sensore specifico che, sebbene sempre con tecnologia ad ultrasuoni, è di tipo professionale ed è progettato ed ottimizzato per la misura della neve nelle diverse situazioni. Nelle prossime settimane si procederà a nuovi test e, se non ci saranno imprevisti, entro la fine di gennaio sarà possibile attrezzare sia la stazione di Agriturismo Le Code che quella di Malga Filippon di due sensori altezza neve, inserendone poi il dato nella rete del progetto Cansiglio e completando in tal modo tutte le implementazioni previste.

I dati termo-igrometrici della stazione de Le Code sono stati inseriti anche nelle reti nazionali di Meteonetwork e Meteo4 così come tutte le altre installate nel progetto, al fine di favorire comparazione e diffusione libera e gratuita dei dati.

Cogliamo l’occasione per ringraziare tutte le persone che ci hanno sostenuto anche quest’anno nell’ultima raccolta fondi realizzata nelle settimane scorse, il periodo non è facile ma i contributi sono stati molto apprezzati e ci aiuteranno a mantenere quanto più possibili efficienti e funzionanti le apparecchiature in futuro, per dare continuità al progetto ed ai suoi scopi amatoriali, didattici ed informativi. Per chi volesse dare una mano, è sempre attivo il link Paypal dedicato: https://www.paypal.com/paypalme/progettocansiglio

A presto e appuntamento al prossimo anno con ulteriori aggiornamenti e Buone Feste a tutti!

Andrea

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