Come nasce una previsione meteorologica

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1 Come nasce una previsione meteorologica andrea piazza 22 ottobre 2007

2 Alcuni approcci alla previsione del tempo: La luna (calendari e almanacchi!) Quando le cipolle fanno ridere : le previsioni stagionali! I dolori articolari (umidità!) Comportamento degli animali (api, mosche, gatti etc.) Compensazione (es. estate calda, inverno freddo) Persistenza (domani uguale ad oggi) 66% Climatico (il tempo medio degli ultimi anni in questo periodo) 70% Scientifico (modelli fisico matematici) 95%

3 Metodi di previsione scientifici Climatico e Persistenza (settoni) Una previsione ha senso se è migliore dei metodi precedenti. Previsione di pioggia con affidabilità del 95% nel deserto è peggiore di una previsione climatologica, perché questa ha una probabilità superiore.

4 Classificazione previsioni Nowcasting (brevissimo e breve termine) 0-12 ore: radar, satellite, stazioni meteo, rilev. fulmini, finestra, modelli atmosferici, esperienza, conoscenza... Medio termine: (10) giorni: modelli matematici atmosferici Mensili: giorni: modelli matematici accoppiati atmosfera oceani Stagionali: giorni: modelli matematici accoppiati atmosfera oceani Climatiche: anni: modelli matematici accoppiati atmosfera oceani

5 Polari e geostazionari Polari: per osservare le aree polari. Geostazionari: per osservare con elevata frequenza una faccia della terra

6 Il satellite geostazionario meteosat 9 (MSG) Meteosat 1-7: 3 canali Meteosat 8, 9: 11 canali + 1 ad alta risoluzione (HRV) Possibilità di composizione RGB

7 Satelliti meteorologici

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14 Rete di 118 stazioni Satellite MET 8 Radar Nowcasting Sembra facile Fulmini Web-cam e osservazione diretta

15 Radar meteorologico Radar di Monte Macaion (1880 m) Il sistema funziona in banda C e permette il monitoraggio dei campi di precipitazione fino a 120 km dal radar, in modalità Doppler (consente anche di stimare la velocità del vento se associato a precipitazioni)

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18 L atmosfera è complicata Un po di fisica

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21 Rete di rilevamento di stazioni a terra e in mare (SYNOP + SHIP)

22 Rete di rilevamento per radiosondaggi (TEMP)

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24 MODELLI NUMERICI DI PREVISIONE A CIRCOLAZIONE GENERALE (GCM) ECMWF: European Centre of Medium- Range Weather Forecast AD AREA LIMITATA (LAM) LAMI: Limited Area Model Italy RISOLUZIONE: 25 km (91 livelli vert.) RISOLUZIONE: 7 km (40 livelli vert.) A causa della non-linearità del sistema atmosferico le previsioni hanno significato: 5-10 giorni per il GCM 1-3 giorni per il LAM

25 Miglioramento risoluzione spaziale ECMWF T213 T106 T63 T319 T511

26 LAMI (Limited( Area Model Italy)

27 I dati da satellite migliorano soprattutto l emisfero sud!

28 L informazione meteorologica non ha valore finché non è utilizzata dall utente finale nel processo decisionale!

29 Nevicata 11 marzo 2004 Prevista correttamente già 2 giorni prima Previsione aggiornata alla sera del 10 peggiore del mattino (capita) Sottostimata intensità specie a Sud. Previsti correttamente effetti: decisione di invio messaggio informativo per gestione strade, ed attesa giorno successivo per valanghe. Disagi causati da mezzi pesanti senza catene.

30 Domenica di Pasqua 11/4/2004 Previsioni con troppo anticipo e poco incerte troppa confidenza nei modelli perché consistenti. (troppo dettaglio a lungo termine) Condizioni di instabilità di difficile previsione, poca considerazione climatico.

31 Fare previsioni è sempre difficile, specialmente per quanto riguarda il futuro. (Niels Bohr)

32 L incertezza 1. Il sistema atmosferico si trova in uno stato ben predicibile ma i fenomeni possibili sono di difficile previsione, perché si esprimono con elevato dettaglio territoriale 2. Il sistema atmosferico si trova in uno stato difficilmente predicibile. 3. Combinazioni dei due casi precedenti.

33 EPS: Ensemble Prediction System

34 Vantaggio dagli EPS: valutazione della confidenza della previsione 26 giugno giugno ECMWF ensemble forecast - Air temperature Date: 26/06/1995 London Lat: 51.5 Long: 0 Control Analysis Ensemble ECMWF ensemble forecast - Air temperature Date: 26/06/1994 London Lat: 51.5 Long: 0 Control Analysis Ensemble 10 8 UK UK Forecast day Forecast day Previsioni coerenti (dispersione piccola): l atmosfera è più predicibile Previsioni divergenti (dispersione larga): l atmosfera è poco predicibile

35 In Olanda si fa!

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37 La probabilità è potente ma molto difficile!!! Io ho 2 figli a casa. Uno è maschio. Qual è la probabilità che l altro sia femmina (con la prob. di nascita di M o F identica)? Risposta: 66.7% Se avessi detto il primogenito è maschio? Risposta: 50%

38 Come si comunica l incertezza Bollettino meteorologico sintetico Emesso mercoledì 12 maggio 2004 primo aggiornamento entro le ore 6.45 secondo aggiornamento entro le ore Oggi nubi irregolari in aumento dal pomeriggio quando saranno possibili deboli rovesci. Giovedì ancora nubi e qualche rovescio o temporale, migliora in serata. Venerdì soleggiato al mattino, nubi e qualche rovescio al pomeriggio. In prevalenza soleggiato per il fine settimana. Osservate: manca (per non appesantire) previsione temperature, vento, visibilità, quota neve etc.

39 B O LLETTIN O M E T EO R O LO G IC O S P E R IM EN T A LE G IO R N A LIER O P E R LA P R O T E Z IO N E C IV ILE E M E S S O m arted ì, 1 6 o tto bre EN TR O LE O R E 14 E volu zio n e : sulle regioni alpine perm ane l'influsso della circolazione anticiclonica. P R E C IP IT A Z IO N I S U P E R IO R I a 4 0 m m / 2 4 h F E N O M E N O m a r m e r g io v en sab R O V E S C I O T E M P O R A L I S U P E R IO R I a 2 0 m m / h V E N T O FO R T E IN V A L LE (S u p. a 1 0 m / s) V E N T O FO R T E IN Q U O T A (S u p. a 1 0 m / s) N E V IC A T E S U P. a 1 0 c m / 2 4 h 0 dai - m Q U O T A P R E V IS T A D E L LO Z E R O T E R M IC O dai - m 0 dai - m 0 dai - m 0 dai - m m m m m m LEG E N D A D E I S IM B O LI 0 Probabilità bassissim a (inf. 1 % ) 1 Probabilità bassa (tra 1 e 30 % ) 2 Probabilità m edia (tra 30 e 70 % ) 3 Probabilità alta (sup. a 70 % ) P ro ssim o b o lle ttin o : m ercoledì, 17 ottobre 2001

40 La previsione sempre giusta Domani nuvolosità variabile ed irregolare, localmente intensa e persistente. Possibili precipitazioni sparse, localmente abbondanti, nevose fino a m e localmente a quote inferiori. Temperature senza variazioni di rilievo. Venti deboli o moderati variabili con temporanei rinforzi. Unico neo: non serve a nessuno!

41 Previsione meteo Fax WEB Tel

42 La realtà è che nella meteorologia appena si esce dall ovvio si entra nell assurdamente complesso. (GIOVANNI BADINO, 1995)

43 CONTESTO NAZIONALE Direttiva Emanata dal Presidente del Consiglio dei Ministri ORGANIZZAZIONE A RETE Centri funzionali locali e nazionale per il rischio idrogeologico e idraulico. FUNZIONI PRIORITARIE Accentramento di tutti i dati utili sia in tempo reale che differito. Previsioni meteo ed emissione di bollettini. Elaborazioni mediante modelli e simulazioni. Valutazione di criticità degli eventi previsti e diramazione di appositi avvisi. Condivisione di dati e informazioni fra tutti i centri funzionali

44 CONTESTO PROVINCIALE 1 dicembre 2004: Convenzione Stato-Provincia Lo Stato riconosce piena autonomia alla Provincia in qualità di centro funzionale di protezione civile e partecipa alle spese di gestione La provincia assicura vigilanza meteo h24, gestione delle reti, emissione di bollettini e avvisi e condivisione dei dati con gli altri centri funzionali (regionali e nazionale) 1 gennaio 2005: attivazione del Centro Funzionale Provinciale Il Dipartimento Protezione civile svolge l attività di centro funzionale supportato da Meteotrentino e coordinando i vari servizi tecnici provinciali interessati 13 maggio 2005: approvazione del Sistema di Allerta Provinciale Con deliberazione n. 972 la Giunta provinciale emana il testo definitivo per le procedure di previsione, di valutazione di criticità e di allerta della protezione civile

45 SISTEMA DI ALLERTA PROVINCIALE Approvato dalla Giunta provinciale (del. n 972 dd. 13/05/2005) (SAP) Si articola in 3 fasi 1) Previsione 2) Valutazione 3) Allertamento

46 Previsione cronologia dei principali bollettini e avvisi meteorologici bollettino sintetico bollettino probabilistico AVVISO METEO bollettino meteorologico MESSAGGIO MIRATO: per la segnalazione di previsioni meritevoli di attenzione in assenza dei presupposti di un avviso meteo (diffusione limitata)

47 6:45 Bollettino sintetico 10:00 Previsioni per Prot. Civile 10:30 Eventuali richieste di emissione avviso per particolari criticità dai servizi 11:00 11:00 11:15 Invio FAX e pubb.web avviso Meteo Invio SMS si Telf. Verifica VVF Cond. Meteo avverse no Ev.messaggio mirato 12:00 Ricezione comunicazioni criticità dai dirigenti servizi 12:05 Provincia Autonoma Dipartimento Protezione Civile e Tutela del Territorio Telefonata dirigente generale se almeno 1 criticità si no Emissione bollettini ordinari

48 12.30 si Dirigente Gen. Convoca riunione Eventuali comunicazioni di criticità dai servizi Riunione e valutazione criticità e emissione avviso allerta Invio avvisi allerta In rosso le comunicazioni con CF ROMA In condizioni particolari può essere emesso un avviso meteo a qualunque ora e data comunicazione ai VV.F e al Dirigente Generale che adotterà i provvedimenti del caso. Provincia Autonoma Dipartimento Protezione Civile e Tutela del Territorio

49 Bolletino probabilstico (entro le 10.00) Emesso quotidianamente, fornisce indicazioni sulla probabilità di accadimento dei principali eventi meteorolgici

50 emissione dell avviso meteo per superamento soglie limite prestabilite per concomitanza di eventi particolari su proposta dei servizi operativi

51 Avviso meteo (entro le 11.00) (Avviso di condizioni meteo avverse) Emesso solo in previsione di eventi potenzialmente dannosi, fornisce indicazioni sulle caratteristiche e sull itensità degli eventi Dipartimento Protezione Civile e Tutela del Territorio Ufficio Previsioni e Organizzazione Via Vannetti, Trento Tel Fax meteotrentino@provincia.tn.it Meteorologo reperibile: 0461/ DATA:26/01/2006 ORE: Sistema di Allerta Provinciale AVVISO METEO Oggetto: nevicate diffuse, anche a bassa quota e localmente abbondanti. Situazione meteorologica Tipo di fenomeni Durata prevista Zone interessate Osservazioni DESCRIZIONE EVENTO n. protocollo AM01/ 06 Un freddo vortice depressionario interesserà l'italia settentrionale nei prossimi giorni determinando nevicate diffuse anche a bassa quota. Nevicate diffuse anche nei fondovalle, localmente persistenti ed abbondanti soprattutto sui settori meridionali della Provincia. Dalla tarda mattinata di oggi, giovedì, alla mattinata di sabato. Tutto il territorio provinciale, specie i settori meridionali. La fase più intensa è attesa tra il pomeriggio sera di oggi, giovedì 26 e la mattinata di domani venerdì 27. INTENSITA PREVISTA Piogge abbondanti - Forti temporali o rovesci - Nevicate abbondanti Nevicate sotto 500 m cm in 24 ore cm in 24 ore Venti forti - Temperature a Trento - (circa 300 destinatari) Prossimo aggiornamento previsto: AP/MP solo in caso di significative variazioni della situazione IL DIRETTORE Dott. Alberto Trenti Il presente avviso è inviato a tutti i soggetti interessati secondo quanto disposto dal Sistema di Allerta Provinciale approvato dalla Giunta provinciale con propria deliberazione n 972 del 13/05/2005; l elenco dei destinatari e dei relativi recapiti è depositato agli atti. Lo stesso è inoltre pubblicato sul sito internet e sulla pagina 541 del televideo di RAI3.

52 Il previsore trasmette l avviso meteo mediante fax + sms

53 Altri destinatari avviso meteo Pubblicazione web

54 Contatti telefonici diretti da parte del previsore telefono Per accertare la ricezione dell avviso fine fase di previsione

55 Fase di Valutazione ENTRO LE ENTRO LE i referenti dei SERVIZI PROVINCIALI COMPETENTI contattano telefonicamente il previsore per valutare le possibili conseguenze degli eventi previsti sul territorio, sulle strutture e sulle infrastrutture CONFERENZA CONGIUNTA Indetta dal dirigente generale del Dipartimento protezione civile, per iniziativa diretta o su richiesta dei Referenti dei servizi Vi partecipano i servizi provinciali competenti ed eventuali altri soggetti interessati Supporta il dirigente generale nella valutazione di criticità degli eventi (ordinaria, moderata o elevata) e nella conseguente decisione di emettere l avviso di allerta con cui prende avvio la fase di allertamento fine fase di valutazione

56 Fase di Allertamento ENTRO LE Il Dirigente generale del Dipartimento Protezione Civile (sentiti il Presidente e l Assessore competente della Provincia) emette l AVVISO DI ALLERTA destinatari ORDINARIA Reperibilità rinforzata in tutti i settori operativi interessati MODERATA ELEVATA Reperibilità generalizzata e controllo di efficienza dei mezzi operativi Apertura sala operativa e dislocazione operatori e mezzi sul territorio

57 quando la criticità degli eventi si riduce al sotto del livello ordinario; Il Dirigente generale del Dipartimento Protezione Civile dispone la cessazione della fase di allertamento mediante apposito Avviso di cessata allerta tale avviso è quindi emanato indipendentemente dalla prosecuzione degli eventuali interventi di protezione civile attivati nei territori interessati ed è trasmesso via fax agli stessi destinatari dell avviso di allerta. fine fase di allertamento

58 gli operatori del centralino 115 Trasmettono l avviso di allerta mediante fax tutti i destinatari dell avviso meteo Dirigenti generali della Provincia Centralino per l emergenza sanitaria (118) Associazioni di volontariato convenzionate con la Provincia Responsabile dell Agenzia provinciale per la Protezione dell Ambiente Gestori delle reti di distribuzione dell energia elettrica Gestori delle reti telefoniche via cavo Gestori delle reti di distribuzione gas Gestori di acquedotti potabili (diversi dai Comuni) Gestori di reti fognarie (diversi dai Comuni)

59 I temporali: pioggia intensa grandine fulmini raffiche

60 Non ripararsi vicino ai torrenti Non ripararsi vicino a un pendio ripido che potrebbe franare Non vicino a vette o creste Posizione accucciata, piedi uniti e mani sulle orecchie.

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67 raggi ultravioletti: condizioni pericolosa con foehn

68 pelle chiara - pelle scura

69 Temperatura e vento: wind chill Wind chill: fresco freddo estremamente freddo >1400 la pelle esposta gela Wind chill= (33-T)*((10,45* v)-v) T=temperatura in C v= velocità del vento in m/s

70 Visibilità: nebbia, neve alzata dal vento, buio (notte o molto nuvoloso)

71 Mutamenti climatici: Mitigazione e adattamento Andrea Piazza meteotrentino

72 Es.: Distribuzione delle precipitazioni Futuro Piu eventi siccitosi σ B2 Estati piu secche µ B2 µ ref Presente σ ref Piu eventi alluvionali

73 ?? Cos è l IPCC?? IPCC = International Panel on Climate Change Fondato nel 1988 World Meteorological Organization (WMO) e dall United Nations Environment Programme (UNEP) Fondato per capire i cambiamenti climatici ed il ruolo umano negli stessi. Non fa ricerca ma analizza le ricerche e propone metodi di azione. Ultimo rapporto presentato alla stampa il 3 febbraio 2007.

74 IPCC 2007 Le concentrazioni globali di anidride carbonica, metano e ossido di azoto sono aumentate marcatamente a causa delle attivita umane dal 1750 a oggi e sono di gran lunga superiori ai valori pre-industriali determinati da carotaggi di ghiaccio che coprono molte migliaia di anni. Gli aumenti di anidride carbonica sono dovuti per la maggior parte ai combustibili fossili e all uso del territorio (land-use), mentre quelli di metano e ossido di azoto sono dovuti per la maggior parte alle attivita agricole.

75 IPCC 2007 Il riscaldamento del clima e inequivocabile, come comprovato dall aumento aumento della temperatura media globale dell atmosfera e degli oceani, dallo scioglimento di neve e ghiacci e dall aumento aumento del livello globale medio del mare.

76 ?? Cos è il CLIMA?? Insieme delle condizioni atmosferiche medie ed estreme (temperatura, umidità, pressione, venti, precipitazioni) che caratterizzano una regione geografica per lunghi periodi di tempo, determinandone la flora e la fauna, influenzando anche le attività economiche, le abitudini e la cultura delle popolazioni che vi abitano.

77 Come si misura il clima? Temperatura, precipitazione, frequenza degli eventi estremi, etc

78 Come si misura il clima? Temperatura,, precipitazione, frequenza degli eventi estremi, etc

79 Un autunno e inizio inverno anomali anche in Trentino

80 : Periodo di riferimento per il calcolo della media: 12,3 C

81 Esempi di ghiacciai alpini Pizzo Bernina, 1978 Monviso 1987 Pizzo Bernina, 2003 Monviso 1989

82 Il caso dell estate estate 2003 in Europa By NASA/GSFC ORBIMAGE Images from satellite show that Europe during August 2003 was cloud free The haze over the western part is likely a combination of dust, air pollution and smoke from wild fires, resulting from heat and lack of rain By R. Stockli and R.Simmons, NASA Differences in daily time ts collected in JJA 2001 and JJA 2003 by MODIS on NASA s Terra satellite.

83 Anomalie di temperatura durante l estate del 2003 in Europa Schär et al. (2004)

84 Variazione della temperatura superficiale globale negli ultimi 145 anni

85 Aumento della temperatura globale Warmest 12 years: 1998,2005,2003,2002,2004,2006, 2001,1997,1995,1999,1990,2000 Period Rate ± ±0.018 Years /decade

86 Il clima cambia su una vasta gamma di scale spaziali che interagiscono fra di loro Globale Continentale Regionale

87 Scala regionale: Variazione di temperatura per il periodo

88 Variazioni della concentrazione di gas serra in atmosfera CO2 CO2 concentration at Mauna Loa (Hawaii) CH4 N2O

89 The human influence on global climate All forcings (Since IPCC 2001) Natural forcings

90 Distribuzione delle precipitazioni nell area Mediterranea Futuro Piu eventi siccitosi σ B2 Estati piu secche µ B2 µ ref Presente σ ref Piu eventi alluvionali

91 Catastrofismo o nichilismo? Le previsioni climatiche sono affette da una notevole incertezza ed alcuni scienziati (ecosciettici) non concordano con le conclusioni dell IPCC ma sono sempre meno. Sulle Alpi effetti tutto sommato limitati: sciogliemento dei ghiacciai, aumento della temperatura e della frequenza degli eventi estremi. Nulla in confronto a quello che è previsto accadere in altre zone del mondo a seguito dell aumento del livello dei mari come ad esempio in Bangladesh

92 Cosa fa la Giunta Provinciale? Costituiti 6 gruppi di lavoro: 1. Clima 2. Acqua 3. Turismo 4. Energia 5. Ambiente 6. Informazione

93 Cosa fa la Giunta Provinciale? Entro fine 2007 elaborazione di un documento programmatico per supportare i decisori nelle scelte con implicazioni socio economiche dei prossimi decenni. Dal 2008 valutazione dei mutamenti climatici a sud delle Alpi, incentivazione della riduzione di emissioni di gas serra mitigazione, interventi di adattamento alle variazioni climatiche.

94 Dati climatici Periodo: Stazioni: 119 precipitazioni 40 temperature Disponibilità dati giornalieri rete SIMN TEMPERATURE PRECIPITAZIONI In ogni anno sono stati usati i dati di una stazione solo se vi sono almeno 11 mesi di dati disponibili. Soglia pioggia 1 mm C. Ronchi ARPA Piemonte

95 Trend di precipitazioni Precipitazione media annua standardizzata Non risultano trend significativi Intensità di precipitazione media annua Percentuale di giorni secchi in un anno C. Ronchi ARPA Piemonte

96 Segnali di siccità in Piemonte nth SPI ( ) Dati Dati ARPA ARPA Piemonte Piemonte Standardized Precipitation Index a 24 mesi per il Piemonte Percentuale di territorio regionale in condizioni di siccità per almeno 3 mesi SICCITA MODERATA: media MODERATA SEVERA Dati ARPA Piemonte SICCITA SEVERA: media 52-07

97 Trend di Temperature T max [ C/yr] T min [ C/yr] ANNO DJF MAM JJA SON C. Ronchi ARPA Piemonte

98 Conclusioni TEMPERATURA aumento di circa 1 C negli ultimi 50 anni, in particolare in inverno (massime +1.8 C) e in estate (massime +1.1 C, minime +0.6 C) Andamento in accordo con le analisi a scala EUROPEA (ERA40) per l Italia nordoccidentale periodicità significative in primavera (7.3 e 2.2 anni), estate (3.9,3,2.4 anni) ed autunno (2.4 anni) PRECIPITAZIONI nessuna tendenza SIGNIFICATIVA in generale; aumento del massimo periodo secco, in particolare in inverno ed autunno; deboli segnali di siccità più frequente: dal 1952, 4 dei 10 anni più siccitosi appartengono all ultima decade periodicità significative in primavera (3 anni), estate (3.9 e 2.4 anni) ed autunno (17 anni) indebolimento del regime di variabilità NORD-SUD della pioggia TELECONNESSIONI inverno: NAO e EAB/EB influiscono su precipitazioni e temperature estate: SCAND e EB influiscono su precipitazioni e temperature autunno: SCAND influisce su precipitazioni C. Ronchi ARPA Piemonte