Analisi Spaghetti 500 hPa, 12-16 marzo 2011

Oggi studieremo quella che dovrebbe essere la prima mappa da analizzare nel caso di previsioni di più giorni: la mappa di ensemble, o come viene chiamata in gergo “spaghetti plot”. Essa si basa sulla visualizzazione contemporanea di più risultati possibili secondo il modello, inizializzato con diverse (ma molto simili) condizioni iniziali, in maniera tale da capire quanto l’atmosfera si renda predicibile nel tempo. In poche parole, un tentativo di modellizzare “l’effetto farfalla” e renderlo in qualche modo quantitativo e qualitativo.

Dunque, qual è la situazione meteorologica attuale?

Come già anticipato, il modello visualizza contemporaneamente per ogni istante il diverso output inizializzato con diverse condizioni iniziali, per la precisione l’iter viene effettuato venti volte. A volte viene effettuato un ensemble incrociato tra diversi modelli per migliorare le prestazioni. In linea di principio se l’output finale di ogni isoipsa di ogni run è simile a quello degli altri allora l’atmosfera è abbastanza predicibile, cioè qualsiasi evento esterno perturbi l’atmosfera che non sia previsto (o prevedibile) – e ogni giorno ce ne sono moltissimi, anzi in continuazione – l’atmosfera presenterà un comportamento abbastanza chiaro e unico. Al contrario, se i diversi output sono totalmente differenti allora la soluzione finale è divergente, cioè ogni isoipsa individua una previsione diversa e quindi non siamo più sicuri di quale sia quella giusta.

Prendiamo in esame la prima figura, la quale rappresenta l’ensemble fino a 10 giorni dopo l’emissione (i questo caso fino al 21 marzo 2011 essendo stata pubblicata l’12 marzo) dell’altezza di geopotenziale a 500 hPa. Vengono prese in esame tre isoipse: 5760 mt, 5520 mt, 5160 mt. In sostanza bisogna capire se per ogni isoipsa i vari run compongono degli “spaghetti” uniti e questo è ritenuto un buon segno. Al contrario se non si è in grado di identificare per una data regione a scala sinottica il comportamento di ogni isoipsa allora bisogna fermarsi e fissare così per quel giorno il limite di predicibilità. Il nome “spaghetti plot” viene dato per l’analogia tra la confusione dettata dai diversi comportamenti delle isoipse nei run e il noto piatto di pasta italiano.

Come è noto, la precisione nelle previsioni e quindi nei modelli matematici per la meteorologia diminuisce man mano che ci si allontana dall’istante iniziale. Questo limite va dai 3 giorni (a seconda però di cosa si intenda per precisione e quindi della scala spaziale relativa) a 7 giorni. Perchè questo limite non è fisso? Si può dimostrare che questo dipende dalle condizioni meteorologiche presenti all’istante iniziale: condizioni anticicloniche rendono la matrice degli errori tendenzialmente stabile (cioè gli autovalori sono quelli di un minimo di funzione), al contrario le condizioni cicloniche sono molto instabili e quindi possono far cambiare le previsioni da un momento all’altro.

Da un punto di vista fisico è ben comprensibile: se siamo in una situazione di forte blocco anticiclonico non è difficile capire l’evoluzione futura, anzi i meteorologi ci “prendono” molto bene quando effettuano previsioni a lungo termine e fuori è bel tempo. Una perturbazione dettata da condizioni cicloniche, invece, effettua molti processi non facilmente prevedibili (le piogge che evaporano per dirne una) anzi parametrizzati, quindi ogni volta le condizioni iniziali nuove diventano fondamentali.

Senza perderci ancora in dettagli teorici, analizziamo la nostra mappa. Essa si divide in nove blocchi ed è reperibile sul sito di Wetterzentrale.de alla voce “ENS” (Ensemble). Ogni blocco rappresenta la previsione per un dato giorno, partendo dalla prima (il giorno dopo l’emissione) in alto a sinistra, proseguendo nel senso di lettura verso destra, fino all’ultimo giorno (il nono dopo l’emissione) in basso a destra.

Notiamo che il primo giorno (domani, 13 marzo) presenta le diverse isoipse per ogni altezza tendenzialmente quasi coincidenti. Di conseguenza ci aspettiamo che le configurazioni bariche in quota seguino proprio quell’andamento: una grande saccatura tra Atlantico e penisola iberica, un nucleo di alta pressione in pieno Atlantico a ovest e un promontorio anticiclonico a est sull’Europa orientale. Volendo entrare nei dettagli potremmo farlo benissimo analizzando le diverse mappe a disposizione dai modelli LAM (temperature assolute e potenziali, venti, correnti a getto, ecc).
Secondo blocco, 14 marzo. Notiamo che le linee per ogni isoipsa tendono a diventare leggermente più distanziate (ce ne accorgiamo perchè ogni gruppo di linee ora ricopre un territorio più largo), ergo la predicibilità inizia a scendere. Nonostante ciò rimangono ancora ben individuabili le configurazioni bariche: quella che era una saccatura adesso tende a chiudersi, cioè le alte pressioni a ovest e a est tendono a spingere l’aria da entrambe le direzioni, bloccando in qualche modo le correnti settentrionali e quindi l’energia che tiene in “vita” la saccatura. Per quanto riguarda l’isoipsa del vortice polare non è molto differente da quella del giorno precedente, tuttavia troviamo una maggiore ondulazione sulla Groenlandia, segno di una saccatura in movimento.

Terzo blocco, 15 marzo. La predicibilità rispetto al giorno precedente è ancora diminuita, sebbene di poco, ma rispetto al primo giorno di previsione è nettamente crollata: sia chiaro, a livello sinottico vi è ancora un relativamente piccolo margine di errore e riusciamo infatti a distinguere le varie configurazioni bariche, ma se scendiamo di scala e andiamo a mesoscala non possiamo dire granchè: basti guardare quanto spazio può ricoprire una stessa isoipsa in varie zone, cioè qualcosa come 100-200 km; una differenza di 200 km può essere fondamentale per il posizionamento di un fronte. A questo punto non ci rimane che una previsione sinottica molto generale. La saccatura europea si sta per chiudere, il cut off è in atto sulla penisola iberica; contestualmente in Italia i geopotenziali si stanno alzando (l’isoipsa più alta, cioè a latitudini inferiori, è visibilmente più a nord rispetto al giorno precedente) e questo può essere interpretato come un rialzo delle temperature e l’anticipo di un fronte caldo, vista la presenza del cut off in formazione sulla penisola iberica. La zona depressionaria sulla Groenlandia, intanto, si sta estendendo sempre più a sud (ma potrebbe essere un riflesso del fatto che le isoipse si stanno allargando, cioè ci sono diverse interpretazioni della reale altezza di geopotenziale) mentre sulla Russia spunta una vistosa saccatura, forse da associare alla spinta anticiclonica proveniente dal centro del Mediterraneo.

Quarto blocco, 16 marzo. Diventa ora evidente quanto lo stato di “caos” sia abbastanza apprezzabile. Sebbene le varie saccature siano individuabili con un determinato margine di errore, nella zona che va dalla Gran Bretagna attraversando la penisola iberica fino all’Italia vi è un ammasso di linee che ci rende totalmente insicuri nella previsione: il cut off si è realizzato o è ancora connesso alla “depressione madre”? Quindi è ancora sulla penisola iberica o si sta spostando verso l’Italia? Difficile dirlo così su due piedi e inoltre questi sono due dettagli molto rilevanti, dato che da essi dipendono lo stato meteorologico dei giorni a seguire (e dello stesso 16 marzo). Quindi da qui le probabilità di sbagliare diventano “fifty fifty”, anzi volendo essere pignoli anche molto minori perché non sappiamo di possibili sconvolgimenti meteorologici del 15 o 14 marzo (sebbene come abbiamo visto potenzialmente difficili da vedere). Possiamo fissare qui per questo caso particolare il limite di predicibilità a 4 giorni. In sostanza non sapremmo dire granchè neanche a livello sinottico per i giorni successivi al 16 marzo e potremmo incorrere in errori di previsione molto grossi.
Non possiamo dire proprio nulla del 17 o del 18 marzo? Ci sono due modi di affrontare questo discorso: diretto e per estrapolazione.

Nel caso diretto esaminiamo l’ensemble del 17 o del 18 marzo senza guardare le precedenti e diamo un giudizio “assoluto” sulla predicibilità della mappa, cioè in un modo quantitativo e/o qualitativo (a discrezione del previsore, a seconda anche della propria esperienza) si giudica lo stato caotico o quasi caotico. Nella maggior parte dei casi, adottando questa tecnica, si cercherà di individuare solamente le configurazioni più probabili.

Nel caso per estrapolazione si giunge a elaborare una previsione basandosi sul possibile comportamento della configurazione barica più nascosta (come nel nostro caso la goccia fredda sull’Europa occidentale) basandoci sul movimento delle altre configurazioni nei giorni precedenti; in questo caso l’esperienza è un fattore predominante e vi è bisogno di una forte base di fisica dell’atmosfera per elaborare un verdetto finale (nel caso si abbia a disposizione esclusivamente questa mappa).


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Facciamo una prova e prendiamo la mappa d’ensemble per il 17 marzo 2011.

Caso diretto: non sapendo cosa sia avvenuto nei giorni precedenti, diremmo che sulla Groenlandia vi è una zona ciclonica, ma non sappiamo se la saccatura ha un asse direzionato verso il pieno Atlantico o verso l’Europa; stesso discorso per la vasta zona ciclonica sull’Atlantico; riusciamo a distinguere una zona di alta pressione sul Mediterraneo orientale e sulla Russia, accompagnata da una saccatura (ma non sappiamo dove inizia e dove finisce con precisione); infine il cut off sull’Italia ha limite orientale al sud oppure al centro nord? Bella domanda… Tuttavia possiamo solo dire che è atteso un peggioramento della situazione meteorologica sull’Italia (e non è poco) e oltre questo non possiamo dire null’altro per quanto detto nell’introduzione teorica sulle previsioni durante le fasi di maltempo. Altre osservazioni: sull’Atlantico vi sono isoipse che tendono ad approfondire molto la saccatura in due direzioni diverse e questo è un dettaglio fondamentale per quanto riguarda la previsione sia per questo giorno sia per il 18 marzo. Come vediamo arriviamo subito a capire che questo giorno è un probabile limite temporale di predicibilità (probabile perchè non avendo visto quelle precedenti non abbiamo la certezza).

Caso per estrapolazione: abbiamo visto l’approfondirsi della depressione sulla Groenlandia, con direzione meriodionale preferenziale, quindi possiamo “ipotizzare” che questa spinta funga da catalizzatore per il richiamo di aria calda da sud e quindi le correnti in quota potrebbero veramente fare sì che il 16 vi sia un cut off; quest’ultimo potrebbe a questo punto essere spinto verso est o addirittura essere inglobato nella saccatura in arrivo, perché quest’ultima dovrà sicuramente arrivare a est visto che manca una struttura anticiclonica che blocchi il suo passaggio. Quindi possiamo fare l’ipotesi (da confermare magari nel run successivo) del possibile passaggio del cut off o depressione in generale tra il 16 e il 17 (la notte bianca per molte città in vista del 150° anniversario dell’Unità d’Italia), con fronte caldo e precipitazioni intense sul versante Tirrenico, ligure e regioni del nord.

Tutto il ragionamento fatto fin qui è estendibile alle mappe di ensemble delle temperature a 850 hPa, che vedremo nelle prossime puntate.

NB: avrete notato che queste analisi sono molto prolisse. A dire la verità sono delle vere e proprie “lezioni” su come analizzare le mappe e trovo molto didattico farlo sulle ultime mappe disponibili sul web, in modo tale da avere un raffronto diretto con quello che accade fuori dalla finestra. In sostanza leggendo questi articoli si avrà un resoconto dettagliato sia di come leggere le mappe sia … del tempo che farà!


Articolo di Giancarlo Modugno


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