Welcome!

Benvenuti in queste pagine dedicate a scienza ed arte. Amelia Carolina Sparavigna

Thursday, April 21, 2011

Frost mitigation

Very interesting paper on raised fields and their physics (in English and Spanish).

Modelling nocturnal heat dynamics and frost mitigation in Andean raised field systemsJ.-P. Lhomme, J.-J. Vacher, Agricultural and Forest Meteorology 112 (2002) 179–193
The abstract is telling that the raised fields system is an old technique of soil and water management dating back to prehispanic time. Very common in the Lake Titicaca region, it essentially consists of a series of earth platforms on which crops are grown, surrounded by water canals connected to inlet and outlet ditches. A  widely recognised benefit of this is its contribution to frost mitigation during the growing season. The paper presents a physical process-based model is presented to explain the role played by the canals in the nocturnal heat dynamics and the cold mitigation process. The model shows that greater heat flux emanating from the canals and greater water condensation on the crop both contribute to the mitigation effect.

 La Mitigación de Heladas en Los Camellones del Altiplano andino, Bull. Inst. fr. études andines, 2003, 32 (2): 377-399, Jean-Paul  Lhomme,  Jean Joinville  Vacher
Abstract: "El sistema de camellones o “waru warus” es una antigua técnica agrícola de manejo del suelo y del agua. En los tiempos prehispánicos era muy frecuente en la región del lago Titicaca. Consiste esencialmente en una serie de plataformas de tierra rodeadas por canales de agua. Las plantas se cultivan sobre las plataformas y el nivel del agua en los canales puede controlarse a través de entradas y salidas de agua. Un beneficio importante y ampliamente reconocido de este sistema de manejo en el altiplano es su contribución a la mitigación de heladas nocturnas durante la campaña agrícola. Con el objetivo de cuantificar este fenómeno y describir los procesos físicos  responsables de la mitigación, se ha realizado  un experimento en la región del lago Titicaca sobre un sistema de camellones cultivado con papas comparándolo con una parcela “testigo”
en la “Pampa”. Se presentan resultados experimentales que evidencian por una parte, el valor elevado de la temperatura del agua con respecto a la del cultivo sobre las plataformas, y por otra, una temperatura de cultivo siempre mayor (1-2 grados) en los camellones que en la Pampa. Conjuntamente se presenta un modelo mecanístico adaptado de un esquema de transferencia bicapa de tipo “Shuttleworth-Wallace” (una capa de vegetación y un sustrato de agua). El modelo precisa el papel que juegan los canales en la dinámica del calor y por lo tanto en la variación de la temperatura del cultivo durante la noche. El efecto de mitigación se debe al flujo de calor que emana del agua y a menudo también a la condensación del vapor de agua sobre las hojas del cultivo. Utilizando el modelo de manera predictiva, se muestra que canales más anchos o
plataformas más estrechas tienen un impacto positivo sobre la temperatura mínima del cultivo alcanzada durante la noche. Aumentar la profundidad del agua mejora también la mitigación de heladas, pero a la inversa, un canal más profundo (con el mismo nivel de agua) tiene un impacto negativo. Aumentar el índice de área foliar (LAI) o la altura del cultivo tiene un efecto positivo sobre la mitigación de heladas (el beneficio marginal, sin embargo, es muy pequeño cuando el índice foliar supera el valor 1). Mayor velocidad de viento o mayor humedad relativa incrementa también el efecto de mitigación de heladas."
http://www.ifeanet.org/publicaciones/boletines/32(2)/377.pdf