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In un articolo del 13 settembre 2017, vi abbiamo raccontato quanto sia importante una buona stima dello stato iniziale dell’atmosfera per una corretta previsione meteorologica, e quanto essa possa essere migliorata grazie alla tecnica dell’assimilazione di dati convenzionali (ad es. dati da stazioni a terra o in quota) e non (dati satellitari o radar). Qui presentiamo un esempio concreto di applicazione, che fa intuire come una previsione meteorologica di alta qualità possa fornire un contributo irrinunciabile di supporto alle decisioni per i servizi di Protezione Civile.

Nell’ambito della stessa tematica, si colloca una recente pubblicazione sulla rivista Hydrology and Earth System Sciences (HESS), che vede come primo autore Ida Maiello, afferente CETEMPS e assegnista presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione Elettronica e Telecomunicazioni (DIET) della Sapienza Università di Roma. Lo studio, dal titolo “Impact of multiple radar reflectivity data assimilation on the numerical simulation of a flash flood event during the HyMeX campaign“, affronta l’analisi di un evento di precipitazione intensa che ha interessato il sito osservativo del Centro Italia (CI in Figura 1) durante la campagna di misure svoltasi dal 5 settembre al 5 novembre 2012, nell’ambito del progetto internazionale HyMeX (Hydrological cycle in the Mediterranean Experiment). Durante la campagna, è stato allestito presso il CETEMPS – Dipartimento di Fisica, Università degli Studi dell’Aquila, un centro per la previsione meteo-idrologica (VOC – Centro Osservativo Virtuale) che ha fatto da referente per i tre siti di misura italiani (CI, NEI e LT in Figura 1) ed ha coordinato a livello nazionale, in collaborazione con i colleghi francesi, spagnoli e tedeschi, le attività di misura da terra e da aereo.

Figura 1. Aree target (TA) nel bacino del Mediterraneo e siti idro-meteorologici.
Liguria–Toscana (LT), Nord Est Italia (NEI) e Centro Italia (CI) sono le tre aree target situate nel territorio italiano.

Tra gli eventi estremi verificatisi durante il periodo osservativo, nove hanno riguardato l’Italia e tra questi è stato scelto quello del 14 settembre 2012, considerata la sua scarsa predicibilità per quanto riguarda localizzazione e quantità di precipitazioni che hanno provocato danni ad edifici, infrastrutture e strade, in particolar modo nelle regioni di Lazio ed Abruzzo, .

I dati di riflettività di tre radar meteorologici Doppler in banda C (Tabella 1), operativi durante l’evento, sono stati assimilati utilizzando la tecnica variazionale 3D-Var per migliorare l’inizializzazione del modello numerico WRF ad alta risoluzione. Inoltre, i tradizionali indici statistici, come bias e accuratezza, calcolati usando i dati pluviometrici della piattaforma DEWETRA come benchmark, sono stati interpretati analizzando la loro incertezza attraverso il metodo del bootstrap confidence intervals.

Tabella 1. Tabella riassuntiva delle caratteristiche dei tre radar Doppler in banda C.

Al fine di valutare l’impatto dell’assimilazione sono state effettuate diverse simulazioni a differenti risoluzioni orizzontali dei domini del modello (Figura 2), tenendo conto anche dell’effetto prodotto dall’assimilazione dei dati di riflettività di più radar, con e senza osservazioni convenzionali a terra ed in quota.

Figura 2. Configurazione dei domini del modello WRF usato per condurre le simulazioni: D01 dominio Europa a 12 km di risoluzione orizzontale; D02 dominio Italia a 3km di risoluzione orizzontale. I punti rossi indicano la posizione dei tre radar Doppler in banda C (SPC, San Pietro Capofiume, MM, Monte Midia, POL, Polar55C).

Le conclusioni più importanti a cui si è giunti alla fine di questo studio sono le seguenti:

  • buoni risultati sono stati mostrati da quelle simulazioni dove l’assimilazione dati è stata eseguita su entrambi i domini a 12 e 3km;
  • l’impatto più importante ottenuto assimilando diverse tipologie di dati è dato dall’esperimento dove è stata assimilata la riflettività di tutti e tre i radar contemporaneamente, insieme anche ai dati delle stazioni superficiali ed in quota;
  • l’assimilazione del radar di Monte Midia è quella che dà risultati più ottimistici vista la sua posizione privilegiata rispetto all’evento preso in esame.

A conferma e consolidamento dei suddetti risultati occorrerà senz’altro analizzare un numero maggiore di eventi meteorologici estremi, nonché approfondire lo studio della meteorologia della regione e delle prestazioni del sistema di assimilazione dati, ma gli incoraggianti risultati ottenuti fanno ben sperare che un siffatto modello di previsione numerica possa fare da supporto decisionale a servizi di protezione civile.

(Immagine di testa: il Centro Osservativo Virtuale (VOC) allestito presso il CETEMPS in occasione della campagna HyMeX)

Autore dell’articolo: Ida Maiello.

Riferimenti:

Maiello, I., Gentile, S., Ferretti, R., Baldini, L., Roberto, N., Picciotti, E., Alberoni, P. P., and Marzano, F. S.: Impact of multiple radar reflectivity data assimilation on the numerical simulation of a flash flood event during the HyMeX campaign, Hydrol. Earth Syst. Sci., 21, 5459-5476, https://doi.org/10.5194/hess-21-5459-2017, 2017.