Il radar meteorologico nelle previsioni di now-casting

Insieme alle previsione a lungo termine e a breve termine, vengono definite anche le previsioni di nowcasting, ossia delle previsioni a brevissimo termine (dell’ordine di sei ore). All’interno di questo tipo di previsione è possibile prevedere fenomeni temporaleschi con ragionevole precisione, o comunque quei fenomeni che risultano essere troppo piccoli per essere individuati da un modello-fisico matematico.

I principali strumenti che contribuiscono al now-casting sono i satelliti e i radar. I primi sono in grado di osservare il movimento di grandi sistemi nuvolosi nelle successive 6-9 ore con una risoluzione spaziale di  50 – 100 km. I radar, invece, sono in grado di visualizzare lo spostamento delle idrometeore (pioggia, neve, ghiaccio) nelle successive 2-3 ore con una precisione spaziale di circa 1 km e nei radar più sofisticati arrivare a 100 metri.

Weather radar in Norman, Oklahoma

Esattamente l’acronimo RADAR significa  “Radio Detecting And  Randing” (radio rilevazione e misuratore di distanze), ossia esplorazione e individuazione della posizione di un bersaglio mediante onde elettromagnetiche. Il loro principale vantaggio è quello di acquisire i dati in 3 dimensioni relative ad aeree molto estese, monitorando un volume fino a 200 km di distanze e 10 km di altezza dal suolo in pochi minuti.

Il radar emette un impulso elettrico, la cui lunghezza d’onda si aggira nel campo delle microonde, che viene focalizzato da un’antenna e immesso nell’atmosfera. Il campo delle microonde (3-10 cm) viene scelto in quanto attraverso di esso è possibile distinguere gli oggetti che hanno la dimensione del centimetro ossia pioggia, grandine o neve. Il radar è perciò in grado di individuare le eventuali precipitazioni in atto, ossia tutto ciò che si verifica al di sotto della base delle nubi. L’ammasso nuvolo si può invece, come detto prima, individuare attraverso le immagini fornite dai satelliti. Le idrometeore, una volta colpite dall’impulso, diffondono tale energia nell’ambiante circostante; parte di questa energia viene retro diffusa e re-inviata all’antenna e trasmessa a un apparato ricevitore. Attraverso l’analisi del segnale ricevuto si ottengono diverse informazioni riguardo il tipo di idrometeora individuata e la sua posizione:

  • La distanza rispetto all’antenna radar
  • La sua dimensioni
  • La sua velocità di spostamento rispetto al radar

La riflettività (energia che viene riflessa) è tanto più elevata tanto più grande sono il diametro e la concentrazione delle idrometeore, e quindi le precipitazioni risultano essere più intense nelle aeree in cui la riflettività risulta essere più forte.

L’antenna di cui è dotato  il radar ruota sia nel piano orizzontale che nel piano verticale esplorando un notevole volume di atmosfera  . I parametri geometrici principali che permettono al radar di individuare il bersaglio sono:

  • l’azimut: ossia l’angolo che si va a formare tra il fascio radar e il nord geografico
  • l’angolo di elevazione: l’angolo formato tra il piano tangente alla superficie terrestre e il fascio radar
  • distanza del bersaglio dal radar: che viene stimata dal tempo impiegato dall’onda elettromagnetica a ritornare all’antenna.

L’informazione che viene rinviata al ricevitore è elaborata da un computer, attraverso delle relazioni fisico-sperimentali, che provvede a convertire i valori di riflettività direttamente in valori di precipitazione che vengono rappresentati sulle mappe attraverso dei colori differenti a seconda della loro intensità. Questo ci permette di meglio identificare se si tratta di pioggia o grandine: le gocce di pioggia hanno una riflettività maggiore (circa 9 volte) rispetto ai fiocchi di neve, perciò a parità di condizioni risultano essere molto più intense le precipitazioni piovose rispetto a quelle neve. Gli echi più brillanti risultano appartenere alla grandine questo perché le dimensioni dei chicchi risultano essere maggiori e perciò la riflettività più elevata.

immagine radar fonte www.arpa.veneto.it

In ambito meteorologico, per la maggior parte, è utilizzato il radar Doppler in grado di rilevare non solo l’intensità delle precipitazioni nel luogo in cui è in atto la precipitazione, ma anche l’intensità e la direzione del vento in quel luogo. Sfruttando quindi l’effetto doppler questo tipo di radar è in grado di stimare le diverse velocità con cui le singole particelle si avvicinano o allontanano dall’antenna.

L’utilizzo del radar meteorologico comporta sia dei vantaggi che degli svantaggi. Tra i vantaggi principali riconosciamo sicuramente quello di osservare in tempo reale e con un’elevata risoluzione spaziale e temporale le precipitazioni in atto. Inoltre si hanno numerosi benefici rispetto alle stazioni pluviometriche dislocate sul territorio in quanto si ha una visione simultanea della realtà su un territorio molto vasto  e una determinazione dell’intensità di precipitazione su elementi di griglia di piccole dimensioni . Altri vantaggi riscontrati sono un’elevata frequenza temporale nelle osservazioni (circa 5 minuti), una stima dell’andamento delle precipitazioni lungo la verticale, e la possibilità di seguire lo spostamento e l’evoluzione dei fenomeni.

Gli svantaggi del radar sono dovuti invece, per lo più a particolari tecnici come la calibrazione dello stesso o l’attenuazione del segnale dovuta alla presenza di gas in atmosfera; ma si possono verificare errori causati dalla mancanza di omogeneità dei bersagli, evaporazione e gradienti del tasso di precipitazione.

A cura di Noemi Visicchio

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