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Perché l'umidità del suolo è così importante?
L'umidità del suolo è un parametro importante per rilevare e individuare tempestivamente la siccità. Già oggi viene misurata da alcuni Cantoni e istituti di ricerca. Tuttavia, le reti di misurazione esistenti sono strutturate in modo diverso, utilizzano sensori diversi e misurano a profondità diverse. La rete di misurazione nazionale consentirà di riunire queste misurazioni entro il 2027 e, se necessario, di completarle. In questo modo si otterrà una serie di dati il più possibile completa e uniforme per tutta la Svizzera.
I dati raccolti vengono trasmessi alla banca dati di MeteoSvizzera ogni 10 minuti. Questi costituiscono la base per la piattaforma nazionale sulla siccità lanciata a maggio. Sono coinvolti tre uffici federali: l'Ufficio federale dell'ambiente UFAM, l'Ufficio federale di meteorologia e climatologia MeteoSvizzera e l'Ufficio federale di topografia swisstopo. Ad essi è stato affidato il compito di creare un sistema di rilevamento precoce e di allerta per la siccità in Svizzera. La nuova rete di misurazione dell'umidità del suolo, attualmente in fase di realizzazione, ne è parte integrante. Il sistema ha lo scopo di informare tempestivamente le autorità, i settori quali l'agricoltura, la silvicoltura o l'energia e la popolazione sui pericoli legati alla siccità.
La rete nazionale di misurazione dell'umidità del suolo
Entro il 2027, almeno 20 stazioni distribuite su tutto il territorio svizzero costituiranno una rete nazionale di misurazione dell'umidità del suolo. L'Istituto federale di ricerca WSL e il Politecnico federale di Zurigo hanno già installato nuove stazioni in sei aree boschive e ne seguono la gestione. Parallelamente, sei stazioni sono state installate su prati e pascoli presso delle stazioni automatiche SwissMetNet di MeteoSvizzera. Entro la fine del 2027 dovrebbero aggiungersi almeno altre otto stazioni di questo tipo su terreni erbosi. La creazione della nuova rete di misurazione è coordinata da Simone Bircher di MeteoSvizzera, in qualità di responsabile del progetto.
Ecco come funziona l'installazione
L'installazione di una stazione per la misurazione dell'umidità del suolo avviene in più fasi. Innanzitutto i siti sono stati scelti con cura, assicurandosi che il terreno fosse il meno possibile disturbato e al tempo stesso rappresentativo per la regione. Questo requisito è stato garantito grazie a un campionamento preliminare del suolo effettuato in ciascun potenziale sito di misurazione. I campionamenti sono stati eseguiti dal Centro di competenza per il suolo.
Nel giorno dell'installazione dei sensori, viene dapprima scavato il profilo del suolo e realizzata l'infrastruttura di misurazione (conduttore per i cavi, pozzetto di controllo e basamento in calcestruzzo per il l'armadio contenente i componenti elettronici). L'alimentazione elettrica a 230 V e la messa a terra vengono portate dai collegamenti esistenti all'armadio nella stazione. La scheda elettronica predisposta, dotata di sistema IoT per la registrazione/trasmissione dei dati e dell'alimentazione elettrica, viene quindi installata nell'armadio. Il Centro di competenza per il suolo analizza inoltre gli strati del terreno nel profilo scavato, preleva campioni per le analisi di laboratorio e misura la velocità di infiltrazione dell'acqua. Questa caratterizzazione del suolo è fondamentale per interpretare correttamente i valori successivamente misurati, nonché per calibrare e convalidare i modelli.
Dopo la fase di caratterizzazione del suolo, si procede all'installazione dei sensori. A diverse profondità (da 5 cm a 1 m) vengono posizionati diversi tipi di strumenti. Ad ogni profondità si posizionano due strumenti dello stesso tipo, in modo da ottenere una ridondanza nella misura, che quindi risulta più affidabile. In questo modo si ottiene un quadro dettagliato del bilancio idrico del suolo.
I cavi dei sensori installati vengono dapprima fatti passare attraverso i tubi di protezione fino a un pozzetto di controllo. Da lì vengono poi condotti all'interno dell'armadio elettrico. Il pozzetto di controllo garantisce l'accessibilità futura ai cavi e facilita una disposizione ordinata della cablatura. Tutti gli strumenti vengono testati prima che il profilo scavato nel terreno venga riempito e compattato il più possibile fino a raggiungere la densità originaria. Una volta interrati, i sensori restano indisturbati nel terreno per circa 10 anni.
Dopo l'installazione dei sensori, il team IoT collega i cavi dei sensori agli appositi moduli IoT del sistema di acquisizione dei dati presenti nell'armadio elettrico. Per rendere il lavoro più efficiente, il collegamento dei sensori di umidità non avviene subito durante l'installazione sul campo, ma è programmano in un secondo momento. Una volta che tutto è installato e configurato correttamente, i dati raccolti dai datalogger vengono trasmessi, tramite modem e rete mobile, ai servizi cloud e quindi alla banca dati di MeteoSvizzera. Attualmente è in corso l'implementazione di un sistema automatico di controllo della qualità dei dati. In futuro, sulla base di queste misurazioni, verranno sviluppati ulteriori prodotti relativi all'umidità del suolo, che verranno resi pubblici tra il 2028 e il 2029 sulla piattaforma dedicata alla siccità e come Open Government Data, così da poter essere ampiamente utilizzati.