Mario Marcello Miglietta*, Agata Moscatello*, Richard Rotunno**

Transcript

1 Lavoro pervenuto in redazione il 13/06/2008 Analisi di un mesociclone tropicale sulla Puglia Mario Marcello Miglietta*, Agata Moscatello*, Richard Rotunno** Sommario - La presenza di un vortice a mesoscala, formatosi sul mare Mediterraneo, è documentata nell Italia sud-orientale il 26 settembre Mappe radar, immagini da satellite e osservazioni da stazioni di superficie rivelano che il vortice ha caratteristiche simili a quelle dei cicloni tropicali. Simulazioni con il modello WRF (Weather Research and Forecasting model) sono realizzate per analizzare l evento. I risultati mostrano che il modello è in grado di simulare correttamente il transito del minimo sulla Puglia. Vengono inoltre individuati i meccanismi responsabili dello sviluppo e mantenimento del vortice. Summary - The presence of a subsynoptic-scale vortex, formed over the Mediterranean Sea, is documented in south-eastern Italy on 26 September Radar maps, Meteosat Second Generation satellite images and surface stations reveal that the vortex had features similar to those of tropical cyclones. Numerical simulations using the WRF (Weather Research and Forecasting model) are performed to better analyse the event. The model is able to realistically simulate the transit of the vortex over the Apulia region. A brief analysis of the mechanisms responsible for the development and the maintenance of the cyclone is also performed. RIVISTA DI METEOROLOGIA AERONAUTICA - N 4/

2 Figura 1. Analisi ECMWF delle 00 UTC (in alto) e delle 12 UTC (in basso) del 26 settembre 2006: a sinistra, pressione al suolo (colori) e temperatura a 850 hpa (linee bianche); a destra, geopotenziale (colori) e temperatura (linee bianche) a 500 hpa. Introduzione Negli ultimi 20 anni, da quando cioè la disponibilità di osservazioni satellitari è più ampia e fruibile da un maggior numero di utenti, sono occasionalmente documentati nel Mediterraneo vortici di piccola scala con caratteristiche simili a quelle dei cicloni tropicali, ma intensità e dimensioni decisamente inferiori. Tali sistemi sono noti con il nome di MEDICANES (MEDIterranean HurriCANES, uragani del Mediterraneo). Questi vortici hanno effettivamente numerosi elementi in comune con le strutture a larga scala che si formano nei caldi oceani tropicali (Reale and Atlas, 2000; Lagouvardos et al., 1999): sono individuabili dalle immagini satellitari e radar per la presenza di una spirale di nubi quasi simmetrica che ruota attorno ad un area centrale, ben delineata e persistente, analoga all'occhio dei cicloni tropicali, priva di nuvolosità e con nucleo caldo negli strati mediobassi della troposfera. Come per i cicloni tropicali, il minimo di pressione, associato spesso ad una goccia fredda in quota, si sviluppa in corrispondenza di aria calda negli strati più bassi a contatto con il mare (Rasmussen et al., 1992), in virtù degli scambi di calore sensibile e latente che forniscono l energia necessaria per il suo sviluppo. Tali sistemi possono generare venti intensi, superiori a 100 km/h, nonché violente ed abbondanti piogge. Sebbene diversi siano i casi documentati nel passato, la diagnosi di questo tipo di ciclone è spesso poco accurata a causa della scarsa disponibilità di dati osservati sul mare, dove tali strutture trascorrono la maggior parte della loro vita. Tuttavia negli ultimi anni l utilizzo di simulazioni numeriche ad alta risoluzione ha consentito di migliorare notevolmente l analisi di questi sistemi, di rappresentarne l evoluzione anche in aree prive di dati e di comprendere i meccanismi responsabili della loro genesi e del successivo sviluppo. Questo studio analizza un ciclone a piccola scala che attraversa la Puglia il 26 Settembre 2006: nella stazione sinottica di Galatina si è registrato un massimo di velocità del vento pari a 140 km/h (misure amatoriali hanno rilevato massimi nella penisola salentina vicini ai 180km/h), mentre un minimo di pressione pari a 986 hpa è stato osservato nella stessa area: questo valore è stato il più basso registrato durante eventi simili nell area del Mediterraneo (Fita et al., 2007). La disponibilità di una fitta rete di osservazioni, provenienti da diverse stazioni di superficie, e di dati radar ha consentito di riprodurre l evoluzione del ciclone sulla terraferma in modo dettagliato. L obiettivo del presente articolo è quello di fornire pertanto una descrizione minuziosa di questo evento e indicare brevemente i principali risultati delle simulazioni numeriche realizzate per analizzarlo. 23 RIVISTA DI METEOROLOGIA AERONAUTICA - N 4/2008

3 Figura 2. Andamento barografico registrato in alcune stazioni di proprietà della SMA (Servizi per la Meteorologia e l Ambiente) il 26 settembre 2006 (in senso antiorario a partire dal basso a sinistra: Nardò, Torchiarolo, Carovigno, Bitonto, Vico del Gargano). Analisi sinottica e osservazioni In fig. 1 sono mostrate le analisi dell ECMWF (European Center for Medium range Weather Forecasting) delle 00 UTC e delle 12 UTC del 26 settembre Sono rappresentate la pressione a livello del mare, la temperatura a 850 hpa, il geopotenziale e la temperatura a 500 hpa. Alle 00 UTC, l analisi al suolo mostra un minimo barico di circa 1004 hpa sul Tirreno centrale, mentre sullo Ionio è presente un minimo secondario di 1006 hpa circa. Il campo termico evidenzia una lingua di aria calda che si insinua sulle regioni ioniche. A 500hPa, una profonda circolazione ciclonica interessa il Mediterraneo centrale, con un minimo barico localizzato sul Tirreno centrale, in corrispondenza del minimo al suolo, e un cuore freddo di -16 C. Nelle ore successive l analisi a larga scala mostra l approfondimento del minimo sullo Ionio, che ruota intorno alla depressione sul Tirreno; alle 06 UTC (non evidente) il minimo, di circa 1000 hpa, è localizzato sul Golfo di Taranto e successivamente attraversa il Salento per dirigersi poi verso la parte settentrionale della Puglia. Le mappe di analisi delle 12 UTC mostrano la presenza di un minimo di circa 996 hpa sul versante adriatico della Puglia, in prossimità del centro della regione. Nel frattempo il minimo in quota si sposta verso est ed è ora quasi sovrapposto al minimo al suolo. Data la scarsa risoluzione spaziale delle analisi a larga scala nel seguito vengono analizzati i dati di pressione provenienti da una rete di 33 stazioni di osservazione distribuite sul territorio pugliese (Moscatello et al., 2008a). L evoluzione temporale della pressione al suolo in cinque di queste stazioni è illustrata in fig. 2. Si può notare come il valore RIVISTA DI METEOROLOGIA AERONAUTICA - N 4/

4 Figura 3. Mappe di riflettività in dbz (elevazione 4.75 ) generate dal radar di Maglie (proprietà SMA) alle ore 09.03, 09.23, UTC del 26 settembre Il radar è posizionato al centro delle circonferenze, spaziate di 30 km l una dall altra. minimo di pressione, di circa 986 hpa, si registri in prossimità di Nardò, sul versante ionico della penisola salentina, attorno alle 09 UTC. La figura evidenzia una rilevante e anomala diminuzione di pressione di circa 13 hpa/1h. Nella stazione di Torchiarolo, a sudest di Brindisi, il minimo è ancora profondo, di circa 988 hpa, e viene registrato con circa mezz ora di ritardo. Il fatto che il minimo di pressione, osservato nelle altre stazioni del Salento, risulti meno profondo suggerisce che la traiettoria del ciclone sia presumibilmente in prossimità delle due stazioni di Nardò e Torchiarolo. Lo spostamento del minimo di pressione in questa fase viene illustrato anche attraverso le mappe di riflettività prodotte da un radar posizionato a Maglie, al centro della penisola salentina (fig. 3). Tali mappe evidenziano delle bande circolari di precipitazione attorno a un area a riflettività nulla, presumibilmente in corrispondenza dell occhio del ciclone, e confermano che il movimento seguito dal minimo è da sud verso nord. Infatti, intorno alle 08 UTC alcune bande circolari di pioggia si approssimano alla costa ionica del Salento (non mostrato); alle 09 UTC tali bande raggiungono il centro della penisola (fig. 3a), evidenziando la presenza dell occhio del ciclone in prossimità della stazione di Nardò; successivamente, il minimo si sposta ulteriormente verso nord e si avvicina alla costa adriatica (fig. 3b e 3c), transitando in prossimità della stazione di Torchiarolo. I dati radar e le stazioni di misura concordano nel mostrare che circa mm di pioggia vengono registrati, infatti, durante il transito del minimo di pressione nella parte meridionale della penisola salentina, mentre precipitazioni più intense si registrano nella parte più settentrionale, con un massimo di 120 mm in sei ore registrato nella stazione di Crispiano, a nord di Taranto. Nelle ore successive, il ciclone risulta localizzato sul mare Adriatico e si muove da sud-est verso nord-ovest. In questa fase, l evoluzione del sistema è evidenziata dalle mappe di riflettività del radar di Bari Palese (fig. 4) e dalle immagini del Meteosat Second Generation (fig. 5). Intorno alle 11 UTC del 26 settembre (fig. 4a), vaste aree di precipitazione sono presenti nella parte settentrionale del Salento e sul mare Adriatico, con massimi di riflettività in prossimità della costa. Appare evidente la presenza di un eco sul mare, in corrispondenza della posizione del ciclone, circa 80 km a est-sudest dal radar di Bari Palese. Nelle ore successive il minimo attraversa l Adriatico meridionale ruotando in senso antiorario approssimativamente lungo una circonferenza di 100 km di raggio centrata nella posizione del radar, da est-sud-est verso nord-nordovest rispetto a Bari Palese. Inizialmente il vortice tende progressivamente ad allontanarsi dalla costa, come mostrato dall andamento barico registrato nelle stazioni di Carovigno e Bitonto (fig. 2) e dall immagine satellitare (fig. 5), che individua chiaramente la posizione dell occhio e la struttura a spirale delle nubi circa 100 km a est del Gargano attorno alle UTC. Nel tardo pomeriggio (fig. 4b), l occhio del ciclone si approssima alla 25 RIVISTA DI METEOROLOGIA AERONAUTICA - N 4 /2008

5 Figura 4. Mappe di riflettività del radar di Bari Palese (proprietà Aerotech) del 26 settembre 2006 alle UTC (a, sinistra) e alle UTC (b, destra). I valori di riflettività sono mediati su 16 differenti livelli verticali. Il radar è posizionato al centro delle circonferenze, spaziate di 50 km l una dall altra. costa settentrionale della Puglia ed entra sulla terraferma in corrispondenza del Gargano. Qui il sistema è ancora piuttosto intenso, come dimostra il brusco calo di pressione registrato nella stazione di Vico del Gargano, dove la pressione a livello del mare decresce da 998hPa a 988hPa in due ore, raggiungendo il valore minimo intorno alle 17 UTC (fig. 2). Nelle ore successive il minimo si muove nell entroterra, in direzione ovest-sud-ovest, dove si indebolisce progressivamente per poi scomparire in tarda serata. Analisi numerica Presso l Istituto di Scienze dell Atmosfera e del Clima del Consiglio Nazionale delle Ricerche (ISAC-CNR) sono stati sviluppati (modelli BOLAM e MOLOCH) o implementati (modello WRF; Skamarock et al., 2005) diversi modelli di previsione meteorologica ad area limitata. Tali strumenti modellistici sono stati utilizzati per Figura 5. Particolare sulla Puglia dell immagine del Meteosat Second Generation (Canale 12) alle UTC, 26 settembre Figura 6. Pressione a livello del mare e precipitazione accumulata in tre ore previste dal modello WRF sulla griglia interna (quattro km di risoluzione) alle 06 UTC del 26 settembre RIVISTA DI METEOROLOGIA AERONAUTICA - N 4/

6 Figura 7. Traiettoria del ciclone prevista dal modello WRF dalle 00 UTC del 25 settembre 2006 alle 18 UTC del giorno dopo. I triangoli denotano la posizione del minimo di pressione prevista dal modello ogni tre ore e i numeri ne indicano il valore. simulare il piccolo ciclone e analizzarne i meccanismi responsabili della genesi, sviluppo e mantenimento come mostrato in fig. 6. La simulazione è stata effettuata in modalità operativa su due griglie, di cui quella esterna (16 km di risoluzione) copre l Italia mentre quella interna copre lo Ionio e il basso Adriatico con una risoluzione di quattro km, in configurazione two-way nesting. Come condizioni iniziali e al contorno sono stati utilizzati rispettivamente i campi di analisi e previsione (corsa delle 12 UTC del 25 settembre 2006) del GFS (Global Forecasting System) con risoluzione di 0.5. E evidente la presenza di un profondo minimo di pressione di 992 hpa, con un intenso gradiente barico di circa 10 hpa/40km, che si approssima al Salento da sud alle 06 UTC. Successivamente il modello riproduce lo spostamento del minimo sul mare Adriatico e dunque sul Gargano. Durante questa fase la previsione rappresenta pertanto piuttosto correttamente l intensità e la traiettoria del minimo (che è comunque spostata di circa 50 km verso ovest rispetto alle osservazioni), mentre la tempistica è anticipata di circa 2-3 ore. Ulteriori simulazioni numeriche con inizio alle 00 UTC del 24 settembre e su dominio esterno più esteso, che copre il Mediterraneo centro-occidentale, consentono di ricostruire l intero ciclo di vita del vortice, la cui traiettoria completa è mostrata in fig. 7. Si descrive qui di seguito un breve riassunto dei principali risultati emersi mentre per una descrizione dettagliata si rimanda a Moscatello et al. (2008b) e Miglietta et al. (2008). Il ciclone si forma per ciclogenesi orografica sottovento alla catena dell Atlante il 24 settembre 2006 alle 12 UTC circa. Una volta formatosi, il vortice a mesoscala si muove verso est, transitando lungo il canale di Sicilia, dove si assiste a una sensibile contrazione e intensificazione del vortice originario, in seguito all interazione con l intensa attività convettiva che si sviluppa lungo un fronte freddo in movimento verso est. In questa fase sono inoltre importanti i flussi di calore e umidità dalla superficie del mare (la temperatura in questo tratto di mare era superiore a 24 C) per la destabilizzazione dell ambiente in prossimità del vortice. In seguito il minimo si sposta sul mar Ionio, dove si intensifica ulteriormente come conseguenza dell interazione del vortice con l attività convettiva sviluppatasi nell area circostante a seguito di una ciclogenesi a piccola scala che si verifica sottovento ai rilievi della Calabria. E in questa fase che il sistema inizia a manifestare le caratteristiche tipiche delle tempeste tropicali, con il calore latente rilasciato dal processo di condensazione che consente al sistema di auto-alimentarsi e di mantenersi durante il successivo transito sul mare Adriatico. Una transizione come questa, da disturbo extratropicale in ciclone tropicale, è frequente nelle aree tropicali dell Atlantico (McTaggart-Cowan et al., 2007) ed è oggetto di studi correnti (Davis e Bosart, 2004). Infine il piccolo vortice rientra sulla terraferma, dove si indebolisce progressivamente per poi scomparire nella tarda serata del 26 settembre. Conclusioni Questo breve articolo documenta la presenza di un vortice a mesoscala sul Mediterraneo. Il ciclone appare nel mattino del 26 settembre 2006 sul mar Ionio e successivamente si sposta verso nord, interessando la Puglia. In letteratura il transito di un MEDICANE sulla terraferma è piuttosto inusuale. Il fatto che l area interessata dal ciclone sia coperta da due radar e una rete di stazioni ad alta risoluzione consente una più dettagliata descrizione dell evento. Le osservazioni mostrano che questo vortice possiede le caratteristiche tipiche dei cicloni tropicali: la forma a spirale attorno all occhio, la rapida e profonda caduta di pressione al livello del mare e i forti venti superficiali. L analisi a larga scala evidenzia che il minimo si sviluppa in corrispondenza di un minimo in quota associato a un anomalia termica fredda: tale caratteristica appare usuale nei MEDICANE (Emanuel, 2005). L analisi più dettagliata dell evento è resa possibile da un investigazione numerica, che consente di individuare i meccanismi responsabili dello sviluppo e del mantenimento del ciclone. 27 RIVISTA DI METEOROLOGIA AERONAUTICA - N 4/2008

7 Ringraziamenti Si ringrazia il dr. Vincenzo Levizzani (ISAC-CNR) per aver fornito l immagine satellitare in figura 4; la SMA-S.p.A. e il Progetto MURST-EME Centro Sperimentale di Nowcasting nella Regione Puglia per i dati utilizzati per generare le figura 2 e per figura 3; l Aerotech S.r.l. per figura 4. To contact: m.miglietta@isac.cnr.it agata@le.isac.cnr.it rotunno@ucar.edu * Istituto di Scienze dell Atmosfera e del Clima - Consiglio Nazionale delle Ricerche, Lecce. ** National Center for Atmospheric Research, Boulder, Colorado, USA. Bibliografia Davis, C., L. F. Bosart, 2004, The TT problem. Forecasting the Tropical Transition of Cyclones. Bull. Amer. Meteor. Soc., 85, Emanuel K., 2005, Genesis and maintenance of Mediterranean hurricanes. Adv. Geosci. 2: Fita, L., R. Romero, A. Luque, K. Emanuel, C. Ramis, 2007, Analysis of the environment of seven Mediterranean tropical-like storms using an axisymmetric, nonhydrostatic, cloud resolving Model. Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 7, Lagouvardos K., Kotroni V., Nickovic S., Jovic D., Kallos G., 1999, Observations and model simulations of a winter subsynoptic vortex over the Central Mediterranean. Meteorological Applications 6: McTaggart-Cowan, R., L. F. Bosart, J.R. Gyakum, E.H. Atallah, 2007, Hurricane Katrina (2005). Part I: Complex life cycle of an intense tropical cyclone. Mon. Wea. Rev., 135, M.M. Miglietta, S. Davolio, A. Moscatello, F. Pacifico and R. Rotunno, The role of surface fluxes in the development of a tropical-like cyclone in southern Italy, Advances in Science and Research, 2, 35-39, 2008; A. Moscatello, M.M. Miglietta, R. Rotunno, 2008a, Observational analysis of a Mediterranean hurricane over southeastern Italy. Weather, in stampa. A. Moscatello, M.M. Miglietta and R. Rotunno, 2008b, Numerical analysis of a Mediterranean hurricane over southeastern Italy, Monthly Weather Review, in stampa. Rasmussen E., Pedersen T.B., Pedersen L.T., Turner J. 1992, Polar lows and arctic instability lows in the Bear Island region. Tellus 44A: Reale O., Atlas R., 2001, Tropical Cyclone-Like Vortices in the Extratropics: Observational Evidence and Synoptic Analysis. Weather and Forecasting 16: Skamarock, W.C., J.B. Klemp, J. Dudhia, D.O. Gill, D.M. Barker, W. Wang and J.G. Powers, 2005, A description of the Advanced Research WRF Version 2. NCAR Tech. Note 468 STR, 88 pp. RIVISTA DI METEOROLOGIA AERONAUTICA - N 4 /