2. Sandro CARNIEL, CNR-ISMAR FISR VECTOR Project: a survey on the CNR-ISMAR modelling activity

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1 Progetto V.E.C.T.O.R. - Workshop conclusivo: La convergenza dei risultati LINEA 1 CLICOST Effetti dei cambiamenti CLImatici sul clima meteo-marino al largo delle coste italiane e sulla dinamica fisica di sistemi COSTieri con riferimento alle condizioni al confine con il mare aperto, alle condizioni al confine con le terre emerse, ai processi di piattaforma, agli eventi episodici (eventi estremi). 1. Mauro SCLAVO, CNR - ISMAR Statistical analysis and extreme distributions of significant wave height in the Mediterranean basin and along the Italian coasts 2. Sandro CARNIEL, CNR-ISMAR FISR VECTOR Project: a survey on the CNR-ISMAR modelling activity 3. Dino VIEZZOLI, INOGS Impact of the sea level rise on vulnerable spots of coastal erosion and on the longshore currents forced by surface waves in the northeastern Adratic Sea 201 Roma, CNR Sede Centrale, ottobre 2010

2 Progetto V.E.C.T.O.R. - Workshop conclusivo: La convergenza dei risultati Analisi statistica e distribuzione degli eventi estremi nel Mediterraneo e lungo le coste italiane Mauro SCLAVO 1, Sandro CARNIEL 1, Gianni MARTUCCI 2, Piero LIONELLO 3 1- CNR ISMAR; 2 - National University of Ireland, Galway; 3 - Univ. del Salento e CMCC Roma, ottobre 2010

3 Sommario Simulazioni numeriche a scala mediterranea ( ) Estensione, per i mari italiani, del data base al Coste italiane: valori estremi Coste italiane: linee di tendenza L Adriatico e le variazioni a medio periodo L Adriatico ed i cambiamenti climatici (2 casi di studio)

4 Simulazioni numeriche a scala mediterranea: quale forzante e quale modello? Valutazione di eventi estremi di SWH (Significant Wave Hight), dai dati prodotti da WAM e WW3, forzati da campi di vento (ERA40 e HIPOCAS), relativamente alla seconda metà del XX secolo e confronto con dati satellitari ( ). I tre valori massimi mensili di SWH (m) estratti dalle serie di dati satellitari (rosso) ed i corrispondenti massimi dei dati prodotti da modello per ognuna delle quattro configurazioni modello-forzante utilizzate: WAM-ERA40 (nero), WW3-ERA40 (fucsia), WAM-HIPOCAS (verde) e WW3-HIPOCAS (blu).

5 Simulazioni numeriche a scala mediterranea: i valori estremi Risultato [m] dell analisi GEV (GEneralized extreme Value distribution) per diversi periodi di ritorno (2, 10, 50 e 100 anni) applicata alle tre tempeste massime relative ai dati da satellite (rosso) ed ai corrispondenti massimi dei dati prodotti da modello per ognuna delle quattro configurazioni modello-forzante utilizzate: WAM-ERA40 (nero), WW3-ERA40 (fucsia), WAM-HIPOCAS (verde) e WW3-HIPOCAS (blu). Per la valutazione della SWH media mensile e dei valori estremi la scelta del modello, a parità di risoluzione, risulta irrilevante rispetto a quella dei campi di vento. Aumentando la risoluzione del modello meteorologico la sottostima della SWH diminuisce.

6 EOF: analisi delle componenti principali EOF 1 51% expl. var. Obiettivo: identificare le strutture spaziali che descrivono la varianza del campo di altezza significativa. EOF 2 22% expl. var. La prima componente evidenzia i venti di Mistral mentre la seconda il Libeccio e lo Scirocco.

7 Simulazioni numeriche a scala mediterranea: correlazioni con il N.A.O. DJFM Correlation NAO-SWH = DJFM Correlation NAO-EOF1 = Correlation NAO EOF2 = 0.67

8 Estensione alla scala Adriatica Le tre tempeste massime mensili di SWH (m) selezionate per ognuna delle regioni dell Adriatico considerate: Nord (nero), Centro (rosso) e Sud (blu) Adriatico. Le linee continue rappresentano i dati dal modello WW3, quelle tratteggiate i dati satellitari. Risoluzione modello onde = 0.25.

9 Serie temporale di oltre 40 anni 1958 ERA ISMAR VALIDAZIONE DATI DA SATELLITE: confronto dati da boe vs. dati da satellite 2 CALIBRAZIONE DATI DEL MODELLO: confronto modello vs. satellite 3 ESTRAZIONE SERIE TEMPORALI NEI PUNTI DI INTERESSE da lug a giu CONFRONTO DATI TARATI CON DATI MISURATI: validazione del procedimento 5 STATISTICA DEL CLIMA: calcolo di statistiche uni e bi-variate 6 ESTENSIONE DELLE SERIE A 40 ANNI: dai dati dell ERA 40 (da U.O. CONISMA)

10 Coste italiane: i valori estremi 5,7 m Costa Toscana 6,6 m 4,7 m Delta del Po Calabria Ionica

11 Coste italiane: le linee di tendenza (a) (b) (c) (d) Per il periodo l analisi dimostra l esistenza di un trend negativo nella media annuale e invernale delle altezze d onda.

12 L Adriatico e le variazioni di medio periodo H s value and direction in H s value and direction in (45.0 N,13.0 E) 4217 data-points with SWH > 0.5 m data-points with SWH < 0.5 m 3302 data-points with SWH > 0.5 m data-points with SWH < 0.5 m Obiettivo: investigare le variazioni a scala decadale sulla numerosità ed intensità degli eventi ondosi, anche in relazione alla direzione di provenienza. H s value and direction in H s value and direction in (i)dagli anni 70 si osserva una progressiva diminuzione degli eventi di Scirocco (ii)tendenza meno evidente per il settore di Bora 2748 data-points with SWH > 0.5 m data-points with SWH < 0.5 m 3051 data-points with SWH > 0.5 m data-points with SWH < 0.5 m

13 L Adriatico e la Bora Per il periodo l analisi condotta per i punti adriatici mostra: (i) l esistenza di un trend negativo nella media annuale e invernale delle altezze d onda (ii) l esistenza di un punto di inversione, che compare alla fine degli anni 80, sia nelle occorrenze che nelle medie annuali delle altezze d onda per il settore di bora nel nord Adriatico

14 L Adriatico ed i cambiamenti climatici Esperimenti numerici in Adriatico forzati con output metereologici interpolati (vento, copertura nuvolosa, radiazione solare, pressione, temperatura e umidità relativa) ricavati da un modello a scala regionale Regional nell ambito del progetto SINTA (SImulations of climate change in the mediterranean Area), una cooperazione tra CMCC-INGV-Università di Belgrado. Due intervalli temporali : and ; Scenario A1b IPCC Obiettivo: verificare la fattibilità di una procedura di downscaling in un bacino a scala regionale, consentendo di risolvere strutture che generalmente non sono incluse quando si utilizzano modelli climatici globali, per trarre indicazioni sugli impatti indotti dai cambiamenti climatici sulla climatologia delle onde e sulla circolazione del bacino ad una scala più risolta.

15 L Adriatico ed i cambiamenti climatici GLOBAL SINTEX-G LIMITED AREA atmosphere: ECHAM 4 ;19 levels ; 1.12 x1.12 res. ocean: OPA ; 1 x1 res. in the Mediterranean atmosphere: ETA ;32 levels ; 0.25 x0.25 res. 3 m ocean: POM ; 0.25 x0.25 res. 6 h 6 m Condizioni iniziali: 1961= MODB; 2071= SINTEX-G

16 L Adriatico ed i cambiamenti climatici: come cambia la vulnerabilità costiera Su una serie di punti a costa, si è proceduto all estrazione ed all analisi delle serie temporali ogni 6 ore per il periodo e (43200 eventi nel XX ed altrettanti nel XXI secolo). Sono stati esaminate le serie relative ad altezza significativa, periodo e direzione. Venezia Foglia Obiettivo: verificare se le variazioni riscontrabili a scala di bacino trovino corrispondenza a costa, ove le forzanti usate potrebbero non essere le più adatte alle scale spaziali in gioco. Particolare attenzione è stata dedicata alla stima delle variazioni dell energia del moto ondoso incidente la costa, fortemente correlata alla Workshop conclusivo VECTOR Roma, vulnerabilità ottobre del litorale. 2010

17 Caso di studio 1: il litorale Veneziano Yearly Max. Wave Energy: XXI vs XX Over Threshold: XXI vs XX Over 1.5 m 25 d/y in XX Over 1.5 m 21 d/y in XXI Extreme Waves: XXI vs XX

18 Caso di studio 2: la foce del fiume Foglia Yearly Max. Wave Energy: XXI vs XX Over Threshold: XXI vs XX Over 1.5 m 28 d/y in XX Over 1.5 m 21 d/y in XXI Extreme Waves: XXI vs XX 6.00 m 5.83 m Per il XXI secolo, apprezzabile diminuzione dell energia massima incidente il litorale. La stessa tendenza è confermata dalle curve di persistenza di SWH soprasoglia e dalla statistica degli estremi.

19 Conclusioni Simulazioni numeriche a scala mediterranea ( ) Prevalenza della forzante sul modello Correlazione positiva tra NAO e Libeccio e Scirocco Estensione, per i mari italiani, del data base al Elaborazione di serie temporali multidecadali Coste italiane: valori estremi Ricostruzione dei valori estremi su 31 punti significativi Coste italiane: linee di tendenza Diminuzione della SWH media nel periodo L Adriatico e le variazioni a medio periodo Aumento, da fine anni 80, di numerosità ed intensità di eventi di Bora L Adriatico ed i cambiamenti climatici (2 casi di studio) Per il XXI secolo, apprezzabile diminuzione energia massima incidente, della persistenza soprasoglia e dei valori estremi

20 La convergenza dei risultati Linea 1 CLICOST: 11 pubblicazioni su riviste con I.F. 28 comunicazioni a convegni Workshop Final Workshop conclusivo VECTOR Rome, Roma, October ottobre

21 Grazie per l attenzione mauro.sclavo@ismar.cnr.it

22 Caso di studio 2: la foce del fiume Foglia. mean SWH max SWH Roma, ottobre 2010