Ministero dell'agricoltura,
della sovranità alimentare e delle foreste

I modelli fenologici permettono di stimare l'evoluzione del ciclo di sviluppo delle colture utilizzando le informazioni meteorologiche -in genere molto diffuse sul territorio- per integrare le informazioni fenologiche spesso troppo discontinue nel tempo e nello spazio o addirittura inesistenti.
I risultati dei modelli fenologici contribuiscono alla corretta soluzione di problemi operativi come la stima delle rese, l'impostazione di interventi di irrigazione, di concimazione, di lotta integrata, ecc..
L'origine dei modelli matematici di simulazione fenologica risale alla prima metà del '700, quando lo scienziato francese René-Antoine Ferchault de- Réaumur, nel 1735 (cinque anni dopo aver ideato la scala termometrica che porta il suo nome) sommò le temperature giornaliere misurate a Parigi per simulare i tempi di maturazione della vite. Il concetto di "somma termica" formulato da Réaumur è ancora oggi ampiamente diffuso e utilizzato nella simulazione della fenologia delle piante.
 
Con il tempo sono stati sviluppati modelli matematici sempre più sofisticati, che invece di essere basati su formule empiriche, cercano di descrivere i complessi meccanismi della fisiologia delle piante.
Nella pratica comune, comunque, a causa della difficoltà di gestione operativa e su larga scala di questi modelli (legata anche alla scarsa disponibilità dei numerosi dati di input necessari),  i modelli di uso più frequente sono ancora basati su formule empiriche che mettono in relazione in vario modo lo sviluppo delle piante con la temperatura dell'aria, che è la grandezza meteorologica di maggiore influenza sui ritmi di sviluppo di tutti gli organismi che, come le piante, non sono in grado di regolare autonomamente la propria temperatura.
Misurare l'ammontare del calore accumulato dalle piante nel tempo dà quindi importanti indicazioni sul ritmo di sviluppo fenologico, una volta determinato in via sperimentale il fabbisogno necessario per il raggiungimento delle diverse fasi di sviluppo.
Il fabbisogno termico delle piante soddisfatto giornalmente si può calcolare in vario modo a partire dalla temperatura giornaliera.
La maggior parte dei modelli utilizzano fondamentalmente il classico metodo del calcolo dei "gradi giorno" o "somme termiche" (in inglese Growing Degree Days - GDD), che si basa sul valore di temperatura media registrato nel giorno,  a cui va sottratta la soglia minima, cioè la temperatura al di sotto della quale la specie in esame non si sviluppa.

Uno degli obiettivi dell'attività fenologica del progetto Agroscenari, finanziato dal MiPAAF, è la realizzazione in ambito SIAN di un ambiente di analisi e previsione fenologica multi-modello per la produzione operativa di carte fenologiche nazionali di supporto alle decisioni agronomiche.
Per questo motivo, sono stati aggiunti ai modelli fenologici utilizzati dal progetto AGRIT per la stima delle rese -utilizzati sin dagli anni '90 e poi confluiti all'interno del SIAN- nuovi modelli, sviluppati, calibrati e validati nell'ambito del progetto IPHEN (Italian Phenological Network). Tutti i modelli operativi nel SIAN, con i quali si elaborano le carte fenologiche nazionali, utilizzano come input i valori di temperatura stimati su una griglia di 10 km di lato.

I modelli AGRIT, basati sul calcolo dei GDD, si riferiscono alle seguenti colture:
mais precoce e tardivo, girasole, soia, barbabietola da zucchero, orzo, frumento duro e frumento tenero. I modelli AGRIT sono basati sul calcolo dei gradi giorno (GDD).

I modelli IPHEN, basati sul calcolo delle ore normali di caldo (NHH), sono sviluppati per specie di interesse agricolo e allergologico:
vite (con due varietà: Cabernet-Sauvignon e Chardonnay), olivo, sambuco, cipresso e robinia.
I modelli IPHEN stimano le risorse termiche accumulate dalla pianta non sulla base della temperatura giornaliera ma partendo dalle temperature orarie, calcolando così le cosiddette "ore normali di caldo" (Normal Heat Hours - NHH). Utilizzare le temperature orarie permette di attenuare le limitazioni tipiche del calcolo dei gradi giorno: i GDD, infatti, presuppongono una risposta lineare della pianta alla temperatura e perciò sovrastimano il contributo allo sviluppo delle temperature che superano la temperatura ottimale; le NHH di contro, considerano più efficaci le ore trascorse dalla pianta a temperature prossime a quella ottimale per lo sviluppo, meno efficaci le ore passate a temperature vicine alle soglie minime e massime di sviluppo e nullo il contributo delle temperature più basse della soglia minima e più alte di quella massima.