7.1.4. Il metodo Penman-Monteith

Monteith (1963, 1965) modifico' la formulazione originale di Penman introducendo due termini, la resistenza del manto vegetale (rc) e la resistenza aerodinamica (ra), che tengono conto della resistenza che il vapore acqueo incontra nel passare dalle cavita' stomatiche alla superficie fogliare e da questa all'atmosfera.
Penman, infatti, nel formulare la sua equazione, assunse che il flusso evapotraspirativo si originasse alla superficie esterna delle foglie piuttosto che all'interno delle cavita' stomatiche e che quindi non si avesse alcun meccanismo di controllo da parte delle piante alla diffusione del vapore acqueo. In altri termini, la relazione di Penman e' valida quando la coltura e' in condizioni di rifornimento idrico ottimale e non mette in atto quindi i meccanismi fisiologici che controllano la perdita di vapore acqueo.
Da questo punto di vista la formula di Penman-Monteith e' una rappresentazione piu' realistica del processo evapotraspirativo di una coltura. L'equazione di Penman-Monteith simula in sostanza il comportamento di qualsiasi tipo di coltura in qualunque condizione di rifornimento idrico, purche' siano noti i valori dei parametri di resistenza. Nella sua formulazione generale puo' essere cosi' espressa

   (7.4)

dove, oltre ai termini gia' noti:

ET_PENM flusso evapotraspirativo [mm d^-1 oppure mm h^-1]
ρ densita' media dell'aria [kg m^-3]
C_p calore specifico dell'aria a pressione costante [kJ kg^-1 C^-1]
r_a resistenza aerodinamica al flusso di vapore [s m^-1]
r_cresistenza del manto vegetale al flusso di vapore [s m^-1]

L'equazione di Penman-Monteith, ampiamente utilizzata negli anni recenti, e' considerata in generale la formula piu' accettabile per la stima dell'ETo e dell'ETo. (Sharma, 1985; Hatfield e Fuchs, 1990; Watts e Hancock, 1985; Perrier, 1982; Katerij e Perrier, 1983; Gash et al., 1989; Thompson et al., 1981; Allen, 1986; Allen et al., 1989; Jensen et al., 1990; Allen e Fisher, 1991).
La notevole mole di studi che ha testimoniato la validita' della Penman-Monteith nelle piu' diverse condizioni ambientali ha spinto il gruppo di esperti della FAO riunitosi a Roma nel 1990 (Smith, 1992) a raccomandare questa equazione quale metodo principale per la stima dell'ETo e per la determinazione dei coefficienti colturali.
E' importante ribadire che questo metodo e' stato selezionato in quanto

• stima con buona precisione l'ETo in diverse condizioni ambientali
• e' un modello analitico, basato su considerazioni fisiche,
• contiene esplicitamente sia i parametri fisiologici sia quelli aerodinamici che stanno alla base dei meccanismi di controllo del flusso evapotraspirativo.

Gli esperti della FAO, al fine di poter utilizzare l'equazione di Penman-Monteith quale standard nella stima dell'evapotraspirazione di riferimento, hanno stabilito le caratteristiche geometriche, morfologiche e fisiologiche della coltura di riferimento, definendo di conseguenza i valori da utilizzare per rc e ra.
Esplicitando tutte le costanti l'equazione assume, in ultima analisi, questa forma

   (7.5)

in cui

G coefficiente psicrometrico modificato, introdotto da Monteith per correggere il piccolo errore determinato dall'assumere la temperatura della vegetazione uguale a quella dell'aria
T temperatura media dell'aria [°C]

L'equazione di Penman-Monteith puo' essere applicata alla scala giornaliera e, con le opportune correzioni, a quella oraria.