Carta della pressione al suolo e precipitazioni – 16 marzo 2011

Oggi renderemo chiaro il concetto di risoluzione attraverso l’analisi delle precipitazioni previste nelle sei ore precedenti alle ore 12 Z del 16 marzo 2011; vedremo anche perché è difficile prevedere la quantità di precipitazioni in una data zona.

Bisogna innanzitutto fare un’introduzione. Le mappe relative agli accumuli di pioggia (o meglio alla quantità di acqua che può precipitare) sono tra le più delicate da trattare: i fenomeni precipitativi non sono estremamente chiari ai fisici dell’atmosfera e di conseguenza vengono in qualche modo parametrizzati. Di conseguenza non è raro ritrovarsi in situazioni in cui il modello fallisca completamente in tutti i sensi, cioè prevedendo pioggia invece di cielo sereno oppure sottostimando o sovrastimando di molto la quantità di pioggia. Inoltre, non sarà altrettanto raro il fatto di osservare run successivi con proiezioni diverse.
A ogni modo è sempre un buon metodo confrontare più modelli nel tempo e avere un’idea generale del fenomeno e di come stia evolvendo, a seguito però dell’obbligata analisi di tutte le altre variabili meteorologiche. In sostanza, la mappa degli accumuli dovrebbe essere l’ultima a essere analizzata (se proprio necessaria).

Detto ciò, prendiamo come esempio la previsione del 16 marzo 2011 del modello GFS e del WRF, sovrapponendo gli accumuli alla pressione al suolo (quando è possibile dal sito produttore delle mappe). Nei prossimi giorni, inoltre, cercheremo di capire quanto il modello abbia dato risultati soddisfacenti. Questo esercizio potrebbe essere svolto per più occasioni, stagioni e zone; i risultati potrebbero essere utilizzati per le successive analisi: sapendo se il modello sovrastima o sottostima gli accumuli a una certa distanza temporale su una data zona è un buon punto di inizio per il miglioramento di una previsione meteorologica.


GFS, risoluzione bassa. Per quale motivo la mappa appena riportata non è tanto affidabile per quanto riguarda la previsione degli accumuli? Avendo una bassa risoluzione quel che viene a mancare è la precisione e il dettaglio. Sappiamo bene, dall’esperienza comune, che può benissimo piovere in una città X e nella città Y a 10-20 km di distanza può esserci appena cielo nuvoloso. Ora, se sulla mappa notiamo la presenza di accumuli (per esempio 10 mm) e per esempio la risoluzione è di 10 km x 10 km allora vuol dire che 10 mm saranno caduti tutti su un quadrato di 100 km quadrati. Ma questo significa che possono essere caduti omogeneamente, tutti sui quattro vertici oppure anche su un solo vertice del quadrato. In definitiva, facendo una previsione su Terni (per esempio) abbiamo una buona probabilità di errare. Tuttavia, volendo fare una previsione sui dintorni di Terni, abbracciando magari tutta l’Umbria, avremmo una buona probabilità di prenderci, in quanto la scala considerata è da ritenersi accettabile a seguito dell’analisi su questa mappa.

Possiamo utilizzare la mappa degli accumuli, quindi, per avere una sorta di indicazione sulle possibili zone che possono essere interessate dai fenomeni precipitativi.

L’analisi di base di questa mappa è molto intuitiva: le zone colorate indicano la possibilità di accumuli; la scala graduata a destra associa a ogni colore una certa quantità di acqua. Colori tendenti al verde indicano precipitazioni scarse; colori tendenti al blu scuro indicano piogge mediamente intense; colori tendenti a valori di fondo scala (viola) indicano situazioni critiche e piogge molto intense se non nubifragi; le linee tratteggiate indicano possibilità di nubi di origine convettivo. Dettaglio importante: ogni mappa degli accumuli indica l’arco temporale entro il quale si inizia a contare gli accumuli, ovvero se la mappa è realizzata alle ore 12 Z e restituisce “6 h” allora vuol dire che gli accumuli sono quelli caduti nelle 6 ore precedenti alle 12 Z.
Soffermiamoci sull’Italia e cerchiamo di individuare le zone più interessanti. Notiamo che al sud e sulle isole le precipitazioni sono sparse e poco intense. Al centro e al nord situazione inversa: innanzitutto notiamo che vi è grande omogeneità sul valore di 5 mm; in secondo luogo è visibile la presenza di ben tre nuclei di forti precipitazioni, rispettivamente su Lazio, nord ovest e nord est. Si arriva a superare abbondantemente i 20 mm in questi ultimi casi quindi è necessario zoommare per avere maggiori dettagli. Inoltre, volendo essere più precisi, vi è maggiore convezione dal centro in giù.


prec6h.png

GFS Zoom Italia (risoluzione 0.5°). Già con un primo zoom (dello stesso modello!) riusciamo a essere capaci di apprezzare maggiori dettagli.

Primo: al sud e sulle isole maggiori ora vi sono ampi spazi liberi da precipitazioni e alcuni degli accumuli più importanti si ritrovano in particolare sulla costa; tuttavia si superano raramente i 6 mm di accumulo. Non possiamo essere molto precisi sul tipo di precipitazione in quanto dovremmo utilizzare anche altre mappe (pressione al suolo, 850 e 500 hPa, theta-pe, zero termico, ecc) tuttavia la quantità di pioggia prevista fa pensare a nubi stratificate e basse, tipiche di un fronte caldo (già previsto nello scorso articolo).

Secondo: sempre com’è tipico in un fronte caldo intenso, accade che sul versante Tirrenico laziale le precipitazioni si presentino molto intense. Quelli che sembravano circa 30 mm nella mappa globale adesso sembrano circa 40 mm e si concentrano proprio sul Lazio, interessando marginalmente anche Campania, Abruzzo e Marche; probabilmente siamo in presenza di nubi cumuliformi formatesi per forte convezione.. Sempre al centro, dove vi era prima una zona omogenea con 5 mm di accumuli e nubi convettive (su Toscana ed Emilia) ora vi è una maggiore quantità di accumuli (tra i 6 e i 15 mm) mentre sulla zona senza nubi convettive vi è soltanto un range di 1-4 mm, quindi in generale la quantità totale è simile a quella previsdta dal modello a scala globale ma è diversamente distribuita.

Terzo: al nord non vi sono sostanziali differenze. Anche qui si vedono gli effetti di correnti di origine meridionali (Mediterraneo), molto umide e che spesso si ricaricano anche passando dall’Adriatico (per questo motivo abbiamo precipitazioni anche in Piemonte che in teoria dovrebbe essere protetto dall’appennino ligure).


MSLP-6hPrec48_d01.png

WRF Zoom Italia (risoluzione 12 km). Cambiamo modello e analizziamo la situazione per la stessa data (e orario; obbligatorio controllare questi dettagli), sottolineando le differenze con il GFS e accoppiando l’informazione della pressione al suolo.

Sud. Nonostante gli accumuli previsti siano limitati la situazione è interessante: avevamo visto nel GFS la presenza di un “buco” nelle zone interne e ora grazie alla pressione al suolo siamo in grado di capirne il motivo, nonchè possiamo visualizzare e  aggiungere ulteriori informazioni. Le correnti sono di origine meridionale e pertanto andranno completamente a sbattere contro i rilievi che si affacciano sul Tirreno, dando luogo a nuvolosità certamente stratificata (fronte caldo) ma localmente cumuliforme (convettiva, in questo caso i cosiddetti “embedded” nei messaggi aeronautici): infatti, possiamo notare sulla Calabria settentrionale e centrale dei piccoli nuclei di precipitazioni più elevati rispetto alle zone circostanti. Cosa accade nella zona interna? Dato che siamo in presenza di un fronte caldo (aria tendenzialmente stabile e nubi stratificate) e di orografia locale, potremmo ipotizzare la presenza di onde di Lee che non portano piogge (controlleremo dal satellite questa possibilità); tuttavia, una locale presenza di energia e umidità in superficie sulla Puglia possono poi portare a possibili precipitazioni proprio man mano che ci si avvicina alla costa. Questa è la prima ipotesi. Un’altra ipotesi (plausibile) è che l’orografia non sia modellizzata adeguatamente. Quindi in quelle zone potrebbe verificarsi anche il contrario.
Notare la quasi totale “pulizia” su Sicilia e Sardegna.
Centro. Confermiamo quanto visto nel GFS e miglioriamo la previsione: il grosso nucleo precipitativo sul Lazio sembra sbattere sull’Appennino non permettendo l’arrivo sulla costa adriatica abruzzese con la stessa intensità; possiamo notare che abbiamo ancora una volta una diversa valutazione quantitativa per questa zona (circa 25-30 mm). Certamente tra 30 e 40 mm non avremmo difficoltà a classificare il tipo di precipitazione (intensa) però su determinate zone può esistere un limite di “sostenibilità” delle piogge e per questo i centri di monitoraggio sono molto interessati a essere precisi. Possiamo notare anche una “striscia” di precipitazioni sul Tirreno nella stessa direzione del forte nucleo laziale, indice della direzionalità delle correnti e della possibilità che la massa d’aria si sia caricata di molta umidità proprio sul mare.
Nord. Dei due nuclei con grandi precipitazioni rimane soltanto quello piemontese. A nord est le piogge rimangono comunque più alte rispetto alla media (del nord) e sula Lombardia le precipitazioni sembrano omogenee. Questo potrebbe essere causato dall’impatto delle correnti d’aria umida sulle alpi occidentali e quindi con l’effetto stau si avrebbe un accumulo importante di precipitazioni: infatti, si noti che al di là delle Alpi le precipitazioni sono nulle.
WRF Zoom NORD e SUD ITALIA (risoluzione 4 km). Penso che a questo punto avremo maggiore sicurezza sull’interpretazione delle mappe degli accumuli: basta aumentare la risoluzione e il gioco è fatto! Bene, adesso vedremo, finendo l’esempio, che questa certezza svanirà molto presto, confermando il fatto che si sta parlando di mappe molto “delicate”.


MSLP-6hPrec48_d02-nord.png


MSLP-6hPrec48_d02-sud.png

Molto rapidamente elenchiamo soltanto le principali differenze. Al nord la zona di “impatto” con maggiori precipitazioni sembra essersi assottigliata ed è riapparso il massimo al nord est, insieme a un nuovo nucleo sulla Lombardia. Al sud confermiamo il grosso nucleo sul basso Lazio e notiamo quanto sia più “grave” la situazione sulla Campagnia; inoltre le zone di “ombra” pluviometrica prima citate ricominciano a sparire, quasi come per il modello a scala globale… Ahinoi, i dubbi ora sono decisamente… esistenziali! Ma come: non abbiamo compreso che se aumenta la risoluzione il dettaglio aumenta? E con una risoluzione maggiore l’orografia locale non dovrebbe essere modellizzata meglio?

Possiamo continuare a porci molte altre domande (legittime). Tuttavia bisogna fermarsi un attimo e cercare piuttosto di elencare le varie ipotesi fisiche da tenere in considerazione.

Essenzialmente all’inizio ci siamo… fidati del fatto che le mappe siano buone, ovvero che statisticamente l’output del modello sia molto buono ovunque. Invece abbiamo detto che ci sono parametrizzazioni e quindi il processo fisico nella sua totalità non viene riprodotto fedelmente. Bisogna considerare il limite e il livello di predicibilità nel giorno in cui si effettua la previsione: sebbene si sappia che esista il limite di predicibilità di 3 giorni, tuttavia la precisione in una data zona (sempre più piccola fino ad arrivare a scala locale) diminuisce ancora più velocemente quindi quel che è previsto per 2 giorni dopo potrebbe cambiare improvvisamente nel run successivo o il giorno dopo (soprattutto per le mappe degli accumuli!).

Quindi occorrerebbe fare una statistica seria, analizzare l’affidabilità zona per zona, modello per modello, periodo per periodo, nonchè analizzare più mappe meteorologiche possibili. Un motivo in più per credere nel fatto che vi è bisogno di forti e solidi studi della materia e che improvvisarsi meteorologi oggi è sicuramente usuale ma molto avventato.
Giusto per finire in bellezza (!) non abbiamo ancora considerato un altro dettaglio (come se non bastassero le difficoltà affrontate). Le mappe degli accumuli solitamente sono relative alle 6 ore precedenti. Molti siti aggiungono però anche gli accumuli delle 3 ore precedenti o addirittura dell’ora precedente e fanno bene: sapere che nelle 6 ore precedenti possano piovere 30 mm non ci è di molto aiuto in quanto sareste in grado di dire che il tutto cadda in maniera uniforme (rate di 5mm/h, indice di  intensità), quasi uniforme con qualche intervallo (esempio nelle prime due ore e nelle ultime due, quindi rate di 7,5 mm/h quando piove) oppure in appena mezzora come per i temporali (rate di 60 mm/h)? Nell’ultimo caso un rate di 60 o magari di 200 mm/h è capace di creare notevolissimi disagi! Quindi andiamoci molto cauti.

Ironia della sorte, la domanda più frequente è “piove si o no?” Quindi se è il “bel tempo” lo stato meteorologico da prevedere non abbiamo grossi problemi, ma già nel secondo caso, ovvero “maltempo”, notiamo che le difficoltà crescono esponenzialmente.

Nei prossimi giorni vedremo come i nuovi run vedranno la perturbazione il 16 marzo e allo stesso tempo controlleremo anche la quantità di accumuli che realmente cadrà al suolo.


Articolo di Giancarlo Modugno

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