Come si fa una previsione meteo?

1. Come si fa una previsione meteo? I passi illustrati per chi non ha mai sentito parlare di fohn, indice cape o temperatura delle nubi Slide a cura di : Stazione Meteo Licata Claudio Ortega meteo@claudioortega.it www.claudioortega.it

2. Analisi sinottica (I) • Il primo passo consiste nel valutare la situazione meteorologica in atto cioè la dinamica della circolazione atmosferica su vasta scala. Questo permette di individuare la posizione delle figure bariche principali al suolo (cicloni, anticicloni etc. ) e le correnti. Ricordando………

3. Legge di Buy Ballot Nell’emisfero Nord: • il vento viaggia in verso antiorario attorno alle zone di bassa pressione. • il vento viaggia in verso orario attorno alle zone di alta pressione.

4. Esempio di analisi sinottica Nella mappa sono stati evidenziati i centri di bassa pressione (L), alta pressione(H) e le correnti rispettando la legge appena vista. In particolare in questa mappa sono evidenziate le isoterme (in nero), cioè linee che uniscono punti a uguale temperatura e le isoipse (in bianco) : linee che uniscono punti a uguale pressione a quella quota

5. Tipi di mappe (I) • Principalmente le mappe meteo riportano le grandezze (temperatura ,pressione, etc .) a determinati livelli che corrispondono ad altitudini. Infatti, sappiamo che la pressione diminuisce più o meno regolarmente man mano che ci si alza . In media, l'altitudine di una superficie isobara (ad esempio 500hPa) resta costante (si parla d'atmosfera standard). 1013hPa=Livello del mare850hPa=1460m700hPa=3000m500hPa=5500m300hPa=9200mOltre, si entra nella stratosfera che non è importante dal punto di vista dei fenomeni meteo che si collocano tra il suolo e la tropopausa

6. Tipi di mappe (II) • Quindi con le mappe a vari livelli è possibile capire se ci sono variazioni rispetto alle quote standard. • Per valutare le variazioni si è introdotto un parametro noto come GEOPOTENZIALE. Per Geopotenziale si intende la quota alla quale la pressione atmosferica raggiunge questo valore. Ad esempio, in media, l'altitudine della superficie di 500hPa è di 5500m. Quest'altitudine può variare al variare della pressione atmosferica al livello del mare. Quindi, le carte viste, sono di facile interpretazione: le zone con valori di pressione elevata sono comparabili agli anticicloni (H) visti in una carta di pressione al livello del mare, mentre le zone di bassa pressione (L) sono comparabili alle depressioni in una carta di pressione al suolo.

7. Tipi di mappe : esempi (III) Mappa al suolo Mappa a 500 hPa Mappa a 300 hPa

8. Modelli Meteo • I modelli numerici di previsione meteorologica sono modelli matematici dell'atmosfera che utilizzano le condizioni meteorologiche momentanee come input delle equazioni per la previsione meteorologica in momenti successivi. • Ci sono due tipi principali di modelli: quelli globali e quelli locali ad alta risoluzione (LAM).

9. Modelli Meteo Globali • I modelli globali principali sono: GFS (centro meteo americano), ECMWF (centro meteo europeo), UKMO (inglese), GME (tedesco), GEM (canadese), JMA (giapponese), NOGAPS (americano), SEMBAC (americano), WMC (russo). Questi modelli si differenziano per vari parametri, quali la risoluzione orizzontale, l'orografia, i livelli verticali e i parametri messi a disposizione pubblicamente.

10. Modelli Meteo Locali LAM • Sono modelli a scala limitata, con risoluzione orizzontale ed orografica molto piu' dettagliata rispetto ad un modello globale, e quindi assai piu' adatti alle previsioni per le ore o i giorni successivi fino a 3 o 4 giorni. • Vi e' da dire che i LAM sono inizializzati sul run di analisi di un modello globale, cioe' prendono i dati di inizio e del contorno da un modello globale e successivamente elaborano la previsione secondo la propria fisica.

11. Principali output dei modelli • Temperatura • Umidità relativa • Pressione • Vento • Nuvolosità • Precipitazione • Etc….. Alcune sono grandezze derivate : ad esempio la precipitazione si ottiene utlizzando le mappe di umidità relativa

12. Problemi dei modelli Le osservazioni sono imperfette approssimata rappresentazione della realtà approssimazioni dei metodi numerici Le condizioni iniziali sono imperfette atmosfera sistema dinamico caotico Gli errori crescono in ampiezza La scala spaziale degli errori cresce

13. Il paradosso della farfalladi Edward Lorenz • se oggi una farfalla sbatte le ali a Pechino, domani si scatena un uragano nei Caraibi. • Con ciò si vuol dare l’idea della complessità  di un sistema come quello atmosferico, il cui comportamento, pur essendo retto da equazioni matematiche esatte, esibisce un’strema instabilità, che lo rende ultrasensibile alle più minute variazioni, e dunque essenzialmente imprevedibile a medio e a lungo termine. 

14. Previsioni Ensemble • introduzione criteri statistici/probabilistici • diverse previsioni che partono da diverse condizioni iniziali tutte compatibili con l’incertezza associata all’analisi • Una volta ottenuta l'analisi possono comunque esistere altre condizioni iniziali, differenti di poco, ma egualmente plausibili entro il margine di incertezza con cui è definita l'analisi stessa • Di conseguenza si può fare una previsione deterministica che parte dall'analisi ottenuta e che potenzialmente dovrebbe essere la migliore previsione.

15. Previsioni Ensemble (II) • Il fatto di considerare più stati iniziali simili, ma diversi, permette di tenere conto dell'incertezza da cui parte la previsione, cioè l'approssimazione con cui conosciamo lo stato attuale dell'atmosfera. In rosso la media trentennale , in grigio la previsione ensemble

16. Altri strumenti : il satellite Tipicamente i sensori posti a bordo dei satelliti meteorologici sono radiometri ovvero strumenti che misurano la radianza spettrale emessa dall'atmosfera. Le bande spettrali di acquisizione sono tipicamente il la banda del visibile e la banda dell'infrarosso ovvero bande dove si riesce a captare la radiazione riflessa o emessa dalle nubi o sistemi nuvolosi.

17. Altri strumenti : il radar meteo Rilevano il moto delle goccioline di pioggia o cristalli di neve e permettono di determinare l'intensità della precipitazione

18. Altri strumenti : temperatura e top delle nubi Con queste informazioni è possibile non solo prevedere una copertura nuvolosa ma anche avere un'idea significativa se questa copertura è importante e se può portare precipitazioni.

19. Altri strumenti : radiosondaggi I radiosondaggi sono osservazioni di alcune variabili o parametri meteorologiche prelevate attraverso una strumentazione di misura agganciata ad un pallone sonda che viene rilasciato in atmosfera. Il radiosondaggio analizza principalmente il profilo verticale dell'atmosfera, cioè il cambiamento di alcuni valori quali la temperatura e la pressione al variare della quota.

20. Altri strumenti : indici di stabilità Sono mappe che permettono di individuare le zone con instabilità atmosfericacioè condizionifavorevoli allo sviluppo di nuvolosità convettiva, cumuli e cumulonembi, che possono dare luogo a rovesci e temporali, più o meno diffusi.

21. Altri strumenti : indice NAO L'indice NAO (North Atlantic Oscillation) e' dato dalla differenza di pressione tra la depressione d'Islanda e l'Anticiclone delle Azzorre che si registra in Oceano Atlantico. Stabilito un valore medio di riferimento, vengono misurati gli scarti che si verificano nell'arco di un anno rispetto ad esso. Generalmente, in presenza di indice NAO positivo nella stagione estiva si verifica l'espansione verso l'Europa dell'Anticiclone subtropicale africano che genera onde di calore. Nella stagione invernale, invece, l'indice positivo e' responsabile di ciclogenesi sull'Europa sud-occidentale e nell'area meridionale del bacino del Mediterraneo per richiamo di aria polare o subpolare.

22. Una buona previsione … • Come si capisce , una buona previsione è ottenuta considerando tutti questi fattori e diversi tipi di carte e tenendo conto dei possibili errori introdotti dai modelli. • Ad esempio se la città di Licata è posta all’interno di una griglia che comprende anche Agrigento la quota media considerata sarà maggiore rispetto alla quota s.l.m alla quale si trova realmente . Questo significa che verrà introdotto un errore nella previsione della temperatura a 2m o di altri parametri. • Ovviamente è impossibile fare tutti i calcoli a mano …. Ma la supervisione manuale delle carte automatizzate permette di ottenere una previsione di qualità migliore rispetto a una previsione completamente automatizzata. • Ecco perché a volte diversi siti (di cui no facciamo nome) che propongono previsioni automatizzate sbagliano!!!! • Sicuramente vanno bene per avere una idea di massima del trend per i prossimi giorni ma per avere previsioni dettagliate per una singola città diffidate dalle previsioni automatizzate.

23. Flusso di previsione di SMLicata Per la previsione a 3gg vengono seguiti questi passi: ANALISI SINOTTICA (mappe a 850hpa, 500 hpa,,300 hpa subase GFS) , carte meteo fax Consultazione modello locale LAM Italia WRF Consultazione modello locale LAM Sicilia Con inizializzazione modello globale GFS Consultazione modello locale LAM Sicilia Con inizializzazione modello globale ECMWF Temperatura a 2m, umidità , vento a 10m, nuvolosità, precipitazioni Temperatura a 2m, umidità , vento a 10m, nuvolosità, precipitazioni Mappa prevista da satellite Sovrapposizione campi e valutazione manuale

24. Flusso di previsione di SMLicata (II) Consultazione bollettino mare METEOMAR e previsione AM vento e mare 72h Consultazione modello vento e mare LAMMA Vento direzione e intensità, altezza e periodo onda Sovrapposizione campi e valutazione manuale Produzione bollettino

25. Previsione ondate di calore SMLicata (I) Consulazione modello locale LAM SICILIA Temperatura e umidità relativa Calcolo dell’HEAT INDEX L’Indice di Calore, “Heat Index” (HI), è un indice basato su un'equazione empirica che permette di stimare il disagio fisiologico dovuto alla esposizione a condizioni meteorologiche caratterizzate da alte temperature ed elevati livelli di umidità dell’aria. Tale indice è valido solo per temperature uguali o superiori a 27°C ed umidità relativa uguale o maggiore al 40%. È, quindi, adatto per valutare il disagio termico durante la stagione calda, cioè quando il calore e la radiazione solare possono rappresentare un serio problema.

26. Previsione ondate di calore SMLicata (II) Consulazione indice NAO e previsioni ENSEMBLE Consulazione modello locale LAM WRF Calcolo dell’indice THOM "Discomfort Index" E’ considerato uno dei migliori indici di stima della temperatura effettiva. Quest'ultima è definita come "un indice arbitrario" che combina in un singolo valore l'effetto di temperatura, umidità e movimento dell'aria sulla sensazione di caldo o di freddo percepita dal corpo umano. La temperatura effettiva tiene conto della temperatura di bulbo umido e della temperatura di bulbo asciutto di posti ombreggiati e protetti dal vento. L'Indice è adatto per descrivere le condizioni di disagio fisiologico dovute al caldo-umido ed è valido in un intervallo termico compreso tra 21°C e 47° C.

27. Previsione incendi SMLicata (I) Consulazione bollettini protezione civile SICILIA Consulazione modello locale LAM WRF Calcolo del FIRE INDEX Valutazione del rischio

28. Ulteriori approfondimenti • Sul web è possibile trovare un numero elevato di siti web dedicati a questi argomenti. • Con le attuali tecnologie e con la disponibilità di dati in tempo reale è possibile implementare in maniera molto semplice una sala operativa meteo utilizzando i prodotti disponibili online. • Qui (http://www.claudioortega.it/meteo24h.html) puoi trovare un software , da me realizzato, per visualizzare le mappe disponibili on line. • Per ulteriori info contattami alla mail meteo@claudioortega.it …. Cerco di rispondere a tutti nel limite delle mie conoscenze…