meteo e sistema di previsione.pps

DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
SISTEMI DI MONITORAGGIO
CESVOT
“PRONTI A TUTTO”
Daniele Sforzi
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Meteo e Clima
• La CLIMATOLOGIA è la scienza che si occupa
delle "condizioni atmosferiche medie" (clima)
• La METEREOLOGIA studia i fenomeni fisici
responsabili del tempo atmosferico.
Essa si basa sull'osservazione, sulla misurazione e
sulla previsione dei fenomeni atmosferici e delle
variabili misurabili ad essi legati come ad esempio la
temperatura dell'aria, l’umidità atmosferica, la
pressione atmosferica, la radiazione solare e la
velocità e direzione del vento
Circolazione globale e teleconnessioni
• L’atmosfera è un sistema caotico
• L’atmosfera è governata da equazioni differenziali (moto dei
fluidi) che possono essere risolte analiticamente soltanto
conoscendo le CONDIZIONI AL CONTORNO e le
CONDIZIONI INIZIALI
• La combinazione di queste due osservazioni comporta un
risultato importante:
– In atmosfera condizioni iniziali leggermente diverse
possono portare a risultati anche molto diversi tra loro
• Piccole variazioni nelle condizioni iniziali producono grandi
variazioni nel comportamento a lungo termine di un sistema
(atmosfera)
Circolazione globale e teleconnessioni
• Lorenz (1963) fu il primo ad analizzare
questo effetto che ribattezzò “Effetto
Farfalla”
• La prima cosa da chiedersi ma per quale
attività ci serve la previsione meteo?
-
Attività quotidiana
Ricerca scomparsi
Incendio indrustriale
Attività su neve
Incendio boschivo
Servizio di piena
Agricoltura
Turismo
Edilizia
Attività sportiva
Proverbi
- Quando l'isola mette il cappello ,piombinesi preparate l'ombrello!!
- Cielo rosso di sera bel tempo si spera
- Cielo a pecorelle acqua a catinelle
- Quando il monte Morello mette il cappello, fiorentino prepara l'ombrello
- Rannuvola sulla brina, acqua o neve domattina
- Rosso di sera bel tempo si spera, rosso di mattina la pioggia s'avvicina
- Nevica bene se dalla Corsica viene!.
- Se nevica avanti il ceppo sette volte sul tetto
- Neve marzolina dalla sera alla mattina
- Se il Serra ha il cappello,pontederese prendi l'ombrello
- Gennaio asciutto,grano dappertutto
- Sotto la neve pane, sotto la pioggia fame
- La tramontana la pioggia tiene lontana
- Se rannuvola sulla brina avanti buio fa una pisciantina
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Stazione Meteo
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Il Sistema meteo in Toscana
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
IL SISTEMA METEO IN TOSCANA
Soggetti:
- Consorzio LaMMA
- Servizio Idrologico regionale
- ARSIA
Centro Funzionale
Regione Toscana
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Intensità pioggia
Terminologia
Termine
Valore mm/h
Deboli
0 – 3 mm
Moderate
3 – 15 mm
Intense
15 – 40 mm
Estreme
> 40 mm
Tipologia precipitazioni
DIFFUSE: precipitazioni, di ogni tipo, che si verificano su gran parte del territorio oggetto della
previsione pur non avendo continuità spaziale (precipitazioni comunque a "macchia di
leopardo"). Generalmente sono interrmittenti e di breve durata, ma frequenti.
ESTESE: precipitazioni, di ogni tipo, che si verificano su gran parte del territorio con continuità
spaziale.
SPARSE: precipitazioni, di ogni tipo, che si verificano su una porzione limitata del territorio
oggetto della previsione e che non sono uniformemente distribuite su di esso.
PERSISTENTI: precipitazioni, di ogni tipo, caratterizzata dalla lunga durata
TEMPORALESCHE: precipitazioni associate a fenomeni temporaleschi. Generalmente sono di
limitata estensione spaziale e di breve durata (generalmente inferiore a 30 minuti),
caratterizzati da tuoni, fulmini, venti turbolenti, grandine, correnti ascensionali e discendenti.
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Vento: tabella Beaufort
Terminologia
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Terminologia
Nuvolosità
COPERTO: copertura nuvolosa del cielo pari a 8 ottavi. Ovvero cielo totalmente coperto.
MOLTO NUVOLOSO: copertura nuvolosa del cielo pari a 6 o 7 ottavi. Ovvero cielo quasi
totalmente coperto da nubi. Tuttavia esistono limitati spazi di sereno.
NUVOLOSO: copertura nuvolosa di 3, 5 ottavi. Ovvero cielo coperto da nuvolosità per circa
metà superficie.
POCO NUVOLOSO: copertura nuvolosa del cielo di 1 o 2 ottavi. Ovvero cielo quasi interamente
sgombro di nubi.
SERENO: copertura nuvolosa del cielo di 0 ottavi. Ovvero cielo totalmente o quasi sgombro da
nubi.
NUBI ALTE: termine per indicare nubi con base al d sopra dei 6000 metri di quota.
NUBI BASSE: termine per indicare nubi con base al di sotto dei 2000 metri di quota.
NUBI MEDIE: termine per indicare nubi con base al di sotto dei 2000 metri di quota.
NUBI STRATIFICATE: nubi con limitato sviluppo verticale associate al più a precipitazioni di
debole intensità.
NUVOLOSITA' TERMOCONVETTIVA: nubi cumuliformi che si sviluppano nelle ore più calde
lungo i rilievi associate anche a precipitazioni a prevalente carattere temporalesco. Tale
nuvolosità si dissolve nel corso del tardo pomeriggio-sera.
FOSCHIA: riduzione della visibilità a causa di particelle (vapor d'acqua, pulviscolo,..) disperse
nell'aria sufficientemente numerose da conferirgli aspetto opalescente. Visibilità comunque sopra
i 1000 metri.
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
I bollettini in Toscana
Bollettino meteo (emissione ore 10 )
Bollettino di vigilanza (emissione ore 11 ).
Vengono indicati la tipologia dei fenomeni meteorologici
(pioggia, neve, ghiaccio, vento, mare) che si prevede possano
superare una determinata soglia di intensità
Bollettino di criticità (emissione ore 13 )
VALUTAZIONE EFFETTI AL SUOLO
Vengono indicati il riepilogo dei livelli di criticità ordinaria,
moderata, elevata per le diverse tipologie di rischio
Terminologia
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
VALUTAZIONE
EFFETTI
(25 aree idro)
PREVISIONE
METEO
(6 aree meteo)
LIVELLI DI
ALLERTAMENTO DEL
SISTEMA DI PROTEZIONE
CIVILE
NORMALITÀ
NO
Ore 9:30
a criticità ordinaria
x domani
NO
Bollettino Meteo
Bollettino Criticità
VIGILANZA
SI
a criticità moderata o
elevata
x oggi
STATO DI ALLERTA 1
(Aree indicate)
( TELEFONO+WEB+FAX )
(WEB)
SI
a criticità ordinaria
a criticità moderata o
elevata
VIGILANZA
STATO DI ALLERTA 2
(Aree indicate)
( TELEFONO+WEB+FAX )
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
A.I.O.
Aree Idrologiche Omogenee o Aree di Allerta
Principali bacini e sottobacini, omogenei dal
punto di vista della risposta idrologica
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Allerta Meteo
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Gli strumenti
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Gli strumenti
Modelli previsionali:
- WRF ECMWF risoluzione 7 km
- WRF GFS risoluzione 12 km
- WRF GFS risoluzione 4 km
- WRF NMM risoluzione 12 Km
- WW3 risoluzione 3 km
- MOBIDIC
Previsioni atmosfera
Previsioni mare
Previsioni idrologiche
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
STRUMENTI DI MONITORAGGIO
Strumenti di monitoraggio:
- Stazioni di monitoraggio al suolo
- Meteosat
- Radar
- Fulminazioni
- Immagini web cam
- Forum meteo
349 pluviometri
187 termometri
100 anemometri
154 igrometri
5 barometri
124 idrometri
45 freatimetri
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
349 pluviometri
187 termometri
100 anemometri
154 igrometri
5 barometri
124 idrometri
45 freatimetri
Stazioni di monitoraggio
Modelli Globali
A partire dalla situazione attuale a livello globale effettuano la
previsione di parametri meteorologici per l’intero globo
Modello globale
Dati satellitari
Pressione al livello del mare
e geopotenziale 500 hPa
Dati da reti di
rilevamento
globale:
- stazioni meteo
- boe
- palloni sonda
Precipitazioni previste
Modelli a scala locale
I Modelli Globali elaborano previsioni sull’intero globo, ma poco
dettagliate (a bassa risoluzione)
Per ottenere previsioni più dettagliate si
impiegano i modelli ad area limitata (WRF), che
grazie alle informazioni dei modelli globali
forniscono previsioni ad alta risoluzione
Elaborazioni modello globale
Modello RAMS
Elaborazioni modello RAMS
12 km
LaMMA
GFS 00-06-12-18 UTC Run - 50 km res.
ECMWF 00-12 UTC Run - 25 km res.
4 km
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Modelli
Osservazione da Satellite
Forniscono
informazioni su:
-presenza e tipo
di nuvolosità;
-temperatura
superficiale del
mare;
-presenza di
vapor acqueo;
- ecc.
esuperficiale
tipo
di acqueo
nuvolosità
Temperatura
Presenza di
vapor
del mare
Il Meteosat
Il sensore SEVIRI (Spanning Enhanced Visible Infrared Imager) a bordo
del Meteosat di Seconda Generazione, opera su 12 bande spettrali e
permette di inviare a terra 12 diverse immagini del nostro pianeta ogni
quarto d’ora. 11 di queste immagini hanno una risoluzione spaziale di 3
km, mentre quella corrispondente al canale 12 (HRV, High Resolution
Visible) ha una risoluzione di 1 Km.
Il canale 12 (HRV)
La caratteristica di questa banda è l’alta risoluzione spaziale: 1 Km contro i
3 Km (all’equatore) delle altre bande.
E’ utile per lo studio delle strutture a piccola scala come le celle
temporalesche e più in generale di tutti i fenomeni convettivi.
Questa banda copre le lunghezze
d’onda tra 0.5 e 0.9 micron,
quindi è più larga della banda 1
e della 2 messe insieme.
Immagine composite RGB
Composizione RGB dei canali 3 (Red) 2 (Green) e 1 (Blue) per identificare
le nubi di ghiaccio e quelle di acqua e distinguere le superfici aride da quelle
con vegetazione.
Immagine composite RGB
Composizione delle differenza tra i canali 4 (IR 3.9), 9 (IR 10.8), 10 (IR
12.0). Vengono messe in evidenza la nebbia notturna e le nubi basse,
altrimenti non visibili con i singoli canali IR.
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Immagine composite RGB
Composizione delle differenza tra canali: RGB 05-06, 04-09, 03-01.
Si individuano molto bene i temporali intensi quando sono in
formazione (giallo).
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Meteosat
Il canale 10 (IR 10.8)
L’utilizzo di questa banda è principalmente legato alla possibilità di
ricavare la temperatura della sommità delle nubi.
Le nubi convettive intense con elevato sviluppo verticale hanno
temperature inferiori a -30°C.
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Carta della fulminazione
27/02/2006
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
RADAR
RAdio Detection And Racing --> individuazione tramite
onde radio e misura della distanza
Principio di funzionamento: un onda elettromagnetica
viene trasmessa in atmosfera, se incontra un bersaglio
viene riflessa
Distanza: conoscendo la velocità a cui viaggia l’onda, dal
tempo impiegato a percorrere il doppio tragitto radar bersaglio posso conoscere la distanza
Segnale: il segnale ricevuto dal radar è proporzionale alla
riflettività data dalla concentrazione di acqua
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
In Toscana sono attivi 2 piccoli
radar, Roveta (FI) e
Radicondoli (SI).
Sono meno potenti dei
normali radar meteo (portata
100-150 km) e non forniscono
un dato quantitativo, ma solo
qualitativo.
Alcuni esempi
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Meteogrammi
WRF
Meteogrammi
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Spaghetti
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Nowcasting
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
NOWCASTING
- Modelli previsionali
- Strumenti di monitoraggio
NOWCASTING
PASSI LOGICI DEL NOWCASTING
1)
2)
3)
4)
Capire la situazione in atto
Valutare l’evoluzione
Ricontrollare che tutte le informazioni siano coerenti
Formulare il “BOLLETTINO” DI NOWCASTING
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Umidità
L’umidità relativa rappresenta il contenuto in percentuale di vapore d’acqua in atmosfera.
L’ aria, a seconda della temperatura, può contenere in
sospensione una diversa quantità di acqua (aria
assolutamente secca non esiste in natura); a 10 °C l’aria
può contenere fino a 9 g di acqua per metro cubo, a 20 °C
fino a 17 g, a 30 °C fino a 30 g, e così via. Quando l’aria
porta in sospensione la massima quantità di acqua che
può contenere in relazione alla temperatura, si dice che è
satura; in queste condizioni, il minimo abbassamento di
temperatura provoca la condensazione di parte dell’ acqua
contenuta, quindi si formano le nubi e le precipitazioni.
Umidità assoluta: quantità di vapore acqueo contenuta in
un m3 d’aria
Saturazione: limite all’umidità assoluta. Oltre tale limite il
vapore acqueo condensa. Tale limite è tanto maggiore
quanto più è alta la temperatura
Umidità relativa: rapporto tra umidità assoluta e
saturazione
Mappe di Dewpoint
Dewpoint: è il punto di rugiada, cioè la temperatura alla quale una
miscela (nel nostro caso aria ed acqua) diventa satura.
E’ un valore molto importante e molto utile
Se ALTO ( >15, >20 estremo) POSSIBILITA’ DI FORTI TEMPORALI
Se BASSO ( <0, <-10 estremo)
POSSIBILITA’ DI INASPETTATI CALI DELLA TEMPERATURA
TD > 0
TD < 0
RUGIADA se ho poca inversione
NEBBIA se l’inversione ha uno spessore di 100-200 metri
BRINA o GHIACCIO
7 agosto – via di ripoli - ore 14:40
90 mm / 45 minuti - 115 mm / giorno
Dewpoint 17
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Pluviometria
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Pluviometro
Pluviometria
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Alcuni esempi
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Monitoraggio idraulico
…il monitoraggio idraulico è utile solo su bacini idrografici che hanno un
tempo di corrivazione superiore alle 2 ore…
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Monitoraggio idraulico
Sistema Marte
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Monitoraggio idraulico
Sistema Centro Funzionale
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Monitoraggio idraulico
Sistema Centro Funzionale
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Monitoraggio idraulico
Sezione Idrometrica
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Monitoraggio idraulico
MOBIDIC è un sistema
modellistico sperimentale
per il calcolo dei bilanci
idrici superficiali e
sotterranei e le previsioni
di piena.
ATTENZIONE: l'algoritmo di bilancio idrologico attualmente in uso per le previsioni idrologiche
non contempla i fenomeni di scioglimento della neve e dell'influenza della marea alla foce
DIPARTIMENTO II
LAVORI PUBBLICI
Nevicate
Il fenomeno meteo più difficile da prevedere
Tipologia di nevicate
Nevicate da inversione termica
Arrivo di aria umida e mite che scorre al di sopra di un
cuscinetto di aria fredda presente nei bassi strati (pianure,
fondovalle), lasciato da precedenti irruzioni di aria fredda.
Nevicate da avvezione
Arrivo di correnti fredde e umide che rimescolano
l’atmosfera. Alla massa d’aria preesistente se ne sostituirà
una caratterizzata da una temperatura inferiore
Nevicate da inversione termica
Inversione: è uno strato di aria dove la
temperatura sale con l’aumento della quota.
Salendo in quota normalmente l'aria si
raffredda di circa 0,7°C ogni 100 m almeno nei
primi 5-6.000 m. Se per ragioni diverse ad un
certo punto essa presenta temperatura
maggiore ecco che si forma un‘inversione. Qui
l'aria cessa di salire e si stratifica intorno a
questa zona.
Fattori per una buona inversione:
• Assenza di nuvole (forte irraggiamento notturno)
• Vento nullo o debole (sotto 5 km/h)
• Bassi Dewpoint
• Basse temperature a 850 hPa (anche +3° C)
• Lunga fase notturna
Nevicate da inversione termica
Zone più soggette in Toscana a nevicate da
inversione:
• Lunigiana
• Garfagnana
• Mugello
• Casentino
• Val Tiberina
• Val di Chiana
In misura minore:
• Valdarno medio e superiore
• Piana Prato-Pistoia-Lucca
• Fondovalle del Chianti
Nevicate da inversione termica
Per la Toscana, esposta ai venti
caldi meridionali, il momento a
maggior rischio è quello della
mattina, nel caso la maggior
parte della notte sia trascorsa
con cielo sgombro da nubi e
vento debole, così da rendere
efficiente il raffreddamento
radiativo.
Importante in questi casi è la
valutazione della nuvolosità
notturna e della velocità di
ingresso del sistema perturbato
in arrivo.
La quota della neve
Zero termico – Si utilizza quello
calcolato dal modello meteorologico
oppure si calcola a partire dalla
temperatura a 850 hPa.
Mediamente la temperatura scende
di 0,7° C. ogni 100 m di quota
Stima dello strato di fusione
• Ambiente stabile: 200-300 metri al
di sotto dello zero termico.
• Ambiente instabile: fino a 400-500
metri nel caso si prevedano rovesci
più o meno intensi
Cumulati di neve
Precipitazione prevista dal modello
Si incrementa in caso di ambiente instabile (presenza di rovesci)
o per il fenomeno dello “stau” nei versanti interessati
Accumulo di neve
Si assume un rapporto 1:10 pioggia/neve, cioè 1 mm di pioggia =
1 cm di neve.
Il rapporto può diminuire in caso di neve asciutta e aumentare in
presenza di neve bagnata.
Si tiene quindi conto della temperatura prevista effettuando
sottrazioni nel caso di neve con temperature superiori a 0°C e
incrementando i cumulati in caso di temperature decisamente al
di sotto dello zero.
Vento
Vento
VENTO > 15 km/h
nodi
RAFFICA MAX
VENTO SOPRA 8 nodi
50
20
45
18
40
16
35
14
30
12
25
10
208
156
104
52
0
VENTO MEDIO
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40
minuti
Vento
Statistica Peretola
Numero di occorrenze mensili
16
14
NE
SO
TEMPORALE
12
10
8
6
4
2
0
gen
feb
mar
apr
mag
giu
lug
Mese
ago
set
ott
nov
dic
<- 1 °C ogni 100 metri
0.5 °C ogni 100 metri ->
Stau e Fohn
STAU: versante
sopravento
L’aria è costretta ad alzarsi,
si raffredda, condensa e dà
luogo a precipitazioni.
FOHN: versante sottovento
L’aria ridiscende, si riscalda
per compressione e,
avendo scaricato l’umidità
in eccesso, risulta più
secca.
Vento
L’orografia influenza le dinamiche dei venti e crea le
turbolenze (rotori)
Zona di maggior intensità
Vento
Passo ampio ( > 1 km)
3 km
Zona di maggior intensità
All’uscita del passo
Vento
Passo stretto ( < 1 km)
Anche zone urbane
100 m
Zona di maggior intensità
Nella strettoia
Effetto Venturi
Vento
D
Vento
Zone di maggior intensità
In montagna
FLUSSO DA SUD-EST
INSTABILE
Vento
Zone di maggior intensità
In pianura
FLUSSO DA EST
STABILE
Vento
Zone di maggior intensità
In pianura
FLUSSO DA NORD-EST
STABILE
Vento
Zone di maggior intensità
In pianura
FLUSSO DA NORD
Stabile
Vento
Zone di maggior intensità
In montagna
Zone di maggior intensità
In pianura
FLUSSO DA NORD-OVEST
Sia stabile che instabile
Vento
Zona di maggior intensità
In montagna
Zone di maggior intensità
In pianura
FLUSSO DA OVEST SUD-OVEST
Flusso instabile : salta le montagne
Vento
Venti locali
Sono brezze che si formano
per la differenza di
temperatura tra due zone
Oggi pioggia, e doman secca
Accidenti a chi ce l'azzecca....
Bollettino di Vigilanza
Soglie
Soglie
Bollettino di Criticità