Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Título: | Desarrollo y validación de un modelo dinámico-estocástico de transferencia radiactiva a través de un canopeo vegetal : caraterzación de la variabilidad de la radiación incidente en órganos de un cultivo de girasol |
| Título alternativo: | Development and validation of a radiative transfer dynamical-stochastic model in a plant cover : characterization of the incident radiation variability on organs of a sunflower crop |
| Autor: | Covi, Mauro |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Publicación en la Web: | 2024-04-19 |
| Fecha de defensa: | 2023-03-31 |
| Fecha en portada: | febrero 2023 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos |
| Departamento Docente: | Departamento de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos |
| Director: | Gassmann, María Isabel; Aguirrezábal, Luis Adolfo Nazareno |
| Consejero: | Penalba, Olga Clorinda |
| Jurado: | Galligani, Vito S.; Alonso Suárez, Rodrigo Martín; Serio, Leonardo Ariel |
| Idioma: | Español |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7334_Covi |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n7334_Covi.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n7334_Covi |
| Ubicación: | ATM 007334 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Covi, Mauro. (2023). Desarrollo y validación de un modelo dinámico-estocástico de transferencia radiactiva a través de un canopeo vegetal : caraterzación de la variabilidad de la radiación incidente en órganos de un cultivo de girasol. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7334_Covi |
Resumen:
La intensidad, distribución direccional y espectral de la radiación solar en un canopeo influye en procesos como la fotosíntesis, la temperatura de los órganos, la conductancia estomática y la evaporación y transpiración. La temperatura y mojado superficial de diferentes órganos en un canopeo de girasol afectan diversos procesos cruciales de las plantas. En el capítulo de girasol, la temperatura es un determinante mayor del rendimiento y calidad de sus frutos, mientras que la duración del mojado está asociada a la sanidad del cultivo. La radiación incidente observada entre capítulos de un canopeo es variable aún bajo las mismas condiciones ambientales, por lo que es posible que también presente dispersión su temperatura. Las aproximaciones aplicadas hasta el presente abordan los dos extremos posibles de la representación de la variabilidad de la radiación incidente en los capítulos: (a) una representación simple de la irradiancia media sobre los capítulos en un canopeo, o (b) la representación individual de la radiación incidente en cada uno de los múltiples capítulos presentes en un volumen del canopeo. El primer conjunto de modelos no simula la variabilidad dentro del cultivo, mientras que el segundo implica una alta complejidad en su representación y resolución numérica. Estudios previos tampoco contemplan una arquitectura dinámica del canopeo a lo largo del ciclo de cultivo. Los objetivos de este trabajo fueron desarrollar y validar un modelo dinámico de transferencia radiativa a través de un canopeo de girasol destinado a estimar la radiación incidente en distintos órganos, caracterizar su variabilidad, y aplicarlo a la representación de la variabilidad de la temperatura y la duración del mojado del capítulo. En esta tesis se desarrolló un esquema completo de los componentes del balance radiativo aplicando un modelo dinámico unidimensional plano-paralelo de transferencia radiativa. Se incluyó una representación estocástica de la incertidumbre asociada a la aleatoriedad de situaciones soleado - sombreado al que pueden verse sometidos los órganos vegetales, que serán denominados estados. Para ello, se representó detalladamente la arquitectura del cultivo, y su evolución a través de su desarrollo. El modelo fue validado con resultados satisfactorios a partir de datos experimentales obtenidos a campo, a escala de canopeo y de órgano. Las mediciones a escala de órgano constituyen las primeras series continuas que han permitido caracterizar la radiación incidente en capítulos, que contemplaron condiciones cambiantes de su orientación y posición dentro del canopeo. Se observó un desvío estándar entre sensores del mismo orden de magnitud que el desvío estándar entre capítulos soleados y sombreados simulado por el modelo. El desvío estándar entre estados, para la radiación solar incidente, representó aproximadamente un 15% de la radiación media. Se aplicó el modelo validado para simular la variabilidad de la radiación entre capítulos, y el impacto de la misma en la temperatura y duración del mojado. En conclusión, está tesis avanza en el conocimiento, brindando herramientas para evaluar eventos extremos para la producción, su prevalencia dentro de un cultivo, así como el riesgo asociado a los mismos.
Abstract:
Solar radiation intensity and directional and spectral distribution in a vegetation cover influence processes such as photosynthesis, organ temperature, stomatal conductance, evaporation, and transpiration. Organ temperatures and surface wetness in a sunflower canopy affect crucial plant processes. The temperature of a sunflower capitulum plays an important role in determining the seed yield and quality, while the wetness duration is associated with crop health. The incident radiation observed on the capitula inside a canopy varies even for the same environmental conditions, making it possible to observe dispersion in the capitulum's temperature. Currently applied approaches address the two possible extremes of representing the variability of incident radiation on capitula: (a) a simple representation of the mean irradiance of the capitula in a canopy, or (b) the individual representation of the incident radiation in each of the multiple capitula present in a canopy volume. The first set of models cannot simulate the variability within the crop, while the second involves a high complexity in its representation and numerical resolution. Previous studies also did not consider the variability in the canopy architecture throughout the crop cycle. This work aimed to develop and validate a radiative transfer dynamic model through a sunflower canopy to estimate the incident radiation in organs, characterize its variability, and apply it for the representation of the capitulum temperature variability and the wetness duration. In this thesis, a complete scheme of the radiative balance components was developed by applying a one-dimensional plane-parallel dynamic model for radiative transfer. A stochastic representation of the uncertainty associated with the randomness of sun and shade situations to which plant organs may be subjected was included. For this purpose, the crop architecture evolution through its development cycle was represented in detail. The model was validated with satisfactory results from experimental data obtained in the field, at the canopy and organ scale. Organ-scale radiation measurements are to date the first continuous series that allowed to characterize the incident radiation on the capitulum, taking into account its changing orientation and position within the canopy. Measurements' standard deviation between sensors was of the same order of magnitude as the standard deviation of the simulated capitulum under sun/shade conditions. The incident solar radiation standard deviation between different capitulum states represented approximately 15% of the mean solar radiation. After validation, the model was applied to simulate the variability of radiation balance between capitula, and its impact on temperature and wetness duration. This thesis advances knowledge, providing tools to evaluate extreme events for sunflower production, their prevalence within the crop, as well as the risk associated with them.
Citación:
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Covi, Mauro. (2023). Desarrollo y validación de un modelo dinámico-estocástico de transferencia radiactiva a través de un canopeo vegetal : caraterzación de la variabilidad de la radiación incidente en órganos de un cultivo de girasol. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7334_Covi
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Covi, Mauro. "Desarrollo y validación de un modelo dinámico-estocástico de transferencia radiactiva a través de un canopeo vegetal : caraterzación de la variabilidad de la radiación incidente en órganos de un cultivo de girasol". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2023.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7334_Covi
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