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Da Marzo 2021 è attivo il nuovo modello di previsione del moto ondoso del CETEMPS. Questo modello risponde alla necessità di conoscere in anticipo lo stato del mare di circa 3 giorni e dunque di poter programmare le attività professionali (ma anche ludiche) sulla base di un complesso sistema di previsione che tiene conto non solo del vento, principale forzante delle onde marine, ma anche della circolazione marina che è influenzata, ed influenza, il moto ondoso.

Le previsioni sono accessibili nell’apposita nuova sezione nella pagine Previsione: http://cetemps.aquila.infn.it/previsione/.

A partire da Novembre il CETEMPS ha completato l’implementazione della catena operativa di uno dei primi modelli numerici accoppiati onda-corrente marina, sul bacino del Mediterraneo. Questa applicazione numerica nasce con lo scopo di effettuare previsioni del moto ondoso fino a 3 giorni (da Settembre verrà esteso sino a 5 giorni) con frequenza oraria e ad alta risoluzione. Questo sistema di previsione utilizza il modello numerico SWAN (Simulating Waves In Nearshore) per simulre l’evoluzione del moto ondoso.

SWAN è un modello numerico spettrale, ovvero esprime le equazioni in termini di somma di onde. In questo caso non si tratta di onde di mare ma di rappresentazione delle variabili nello spazio della frequenza. In pratica è un diverso approccio numerico rispetto ai modelli alle differenze finite, agli elementi ed ai volumi finiti. Questa tipologia di modelli può essere incondizionatamente stabile, ovvero non risente della velocità dei fenomeni all’interno della griglia di calcolo, non ha problemi di stabilità e non è soggetto al fenomeno dell’aliasing. Di contro si interessa generalmente poco del risultato che fornisce e della sua “bontà”. Per questo sono richieste particolari attenzioni in fase di configurazione fisico-numerica. Inoltre a differenza di ciò che si può pensare un modello d’onda marina spettrale non fornisce come risultato il valore dell’altezza della singola onda, per il quale ci vorrebbe una risoluzione estremamente elevata (dell’ordine dei decimetri se non dei centimetri).

Nell’applicazione presso il CETEMPS, il modello SWAN è eseguito su una griglia di calcolo avente una risoluzione di 5 km che copre tutto il bacino del Mediterraneo. Esso è forzato dal modello operazionale ICON (Icosahedral NonhIdrostatic model) a 7 km di risoluzione (DWD) ed è accoppiato bi-direzionalmente con il modello marino ROMS (Regional Ocean Modeling System), anch’esso a 5 km di risoluzione orizzontale, discretizzato su 50 livelli verticali. La batimetria è fondamentale nei fenomeni di propagazione del moto ondoso da largo a costa. In questa applicazione utilizziamo la batimetria ad alta risoluzione del dataset GEBCO 200 a 15 arcsec di risoluzione (circa 360 m). I cicli del modello seguono quelli della forzante del modello meteorologico e corrispondono ad un’inizializzazione alle 00UTC e 12 UTC, con la forzante a frequenza oraria. Il riavvio del modello è basato sulla previsione del giorno precedente, cosi da avere consistenza energetica con la realtà simulata, e non ripartire ogni giorno da “fermo”, cosa che causerebbe un continuo riavvio di tutte le frequenza di onde che ci mettono anche giorni a generarsi, come le onde da “swell”, o in generale il mare “completamente sviluppato”.

Le variabili visualizzate sono l’altezza significativa dell’onda (Hs) il periodo e la lunghezza del moto ondoso. Inoltre viene fornito anche il campo di vento che genera il moto ondoso, cosi da fornire un quadro sufficientemente completo delle condizioni meteo-marine. In questa applicazione, il modello di moto ondoso si interfaccia ogni 600 secondi con il modello di circolazione marina. In questo modo la corrente marina influenza la propagazione del moto ondoso ed a sua volta i fenomeni di “breaking” generano un ulteriore input energetico nella colonna d’acqua. Questo continuo feedback onda-corrente è molto importante anche lungo la fascia costiera dove sia l’onda che la corrente dei primi strati di mare iniziano a risentire dell’effetto del fondo e dei sedimenti sospesi. Entro la fine del 2021 saranno disponibili anche i dati di circolazione marina, temperatura e salinità del mare a varie profondità e il sistema previsionale verrà esteso a 5 giorni di previsione.

Autore dell’articolo: Antonio Ricchi

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