Il Sistema Idro-Meteo-Mare e le reti di monitoraggio marino dell APAT

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1 Il Sistema Idro-Meteo-Mare e le reti di monitoraggio marino dell APAT C. Accadia*, G. Arena**, A. Barbano, N. Bencienga**, M. Casaioli*, A. Colagrossi*, S. Corsini, R. Inghilesi, S. Mariani*, G. Monacelli, G. Nardone**, A. Rizzo* *APAT- Dipartimento Ttela delle acqe interne e marine Serizio Raccolta e Gestione Dati **APAT- Dipartimento Ttela delle acqe interne e marine Serizio Mareografico APAT- Dipartimento Ttela delle acqe interne e marine Serizio Difesa delle Coste APAT- Dipartimento Ttela delle acqe interne e marine Serizio Idrologico e delle acqe interne SESSIONE Telerileamento e Reti di Monitoraggio Ambientale TEMA Meteorologia e Clima Abstract The Hydrology Department of the Agency for the Protection of the Enironment and the Technical Serices (APAT) is inoled in seeral important hydrological fields, in particlar the knowledge and the preseration of the water resorces, the analyses of the hydrologic cycle, the knowledge of the marine dynamics, the defence of the coasts from erosion. The actiities in the maritime area, as inherited from the former Department of the National Technical Serices, refer basically to two areas, the marine, tidal and meteorological obserational networks and the nmerical forecast on the Mediterranean scale of the sea state and precipitation by means of a chain of ery high resoltion models. The two areas hae conerged in the direction of an integrated system, the models making se of the obserations in the erification and post-processing schemes and the nmerical otpts being necessary to extend the pnctal obserations to areas not coered by instrments, and to short-rang forecasts of intense rainfalls, marine and tidal eents. Sommario Il Dipartimento Acqe Interne e Marine dell Agenzia per la Protezione dell Ambiente e per i Serizi Tecnici (APAT) accomna tra le se attribzioni dierse risorse conoscitie nel campo dell idrologia e del settore marino costiero. Tra le competenze istitzionali ereditate dal Serizio Idrografico e Mareografico Nazionale (SIMN) c è lo stdio della dinamica del mare negli aspetti compresi tra i lenti fenomeni mareali fino alle tempeste. Qesta fnzione è solta s de diersi piani, il primo consiste nell osserazione pntale ed in tempo reale delle condizioni marine e meteorologiche slle coste italiane, il secondo è relatio alla preisione nmerica, s scala mediterranea, dell eolzione dei fenomeni considerati.

2 I de elementi costitiscono la base di n ero sistema integrato di monitoraggio, nel qale le osserazioni sono sate nelle operazioni di erifica e postprocessamento dei modelli nmerici, mentre i dati di forecast sono impiegati per estendere le informazioni pntali fornite dagli strmenti stessi. 1 Il Dipartimento Ttela delle acqe interne e marine dell APAT Il Dipartimento Ttela delle acqe interne e marine dell APAT, nell ambito delle competenze e dei fini istitzionali attribiti all APAT ai sensi dell art. 2 del DPR n. 207 del giorno 8 agosto 2002, solge le attiità tecnico-scientifiche per assicrare la ttela, il risanamento, la frizione e la gestione del patrimonio idrico, nonché i compiti a spporto dello Stato per le fnzioni di rilieo nazionale preiste dalla normatia. Cra la raccolta e gestione dei dati in raccordo con le altre strttre nazionali e periferiche e i raccordi con gli organismi internazionali di settore. I compiti e attiità nel campo marittimo del Dipartimento consistono in: - collaborazione con le altre Unità dell APAT nella raccolta sistematica, anche informatizzata, dell integrale pbblicazione dei dati slla sitazione ambientale e di ttela del territorio che interessa le acqe marine, anche attraerso la realizzazione del sistema informatio e di monitoraggio; - elaborazione di dati e di informazioni di interesse ambientale che rigardano le acqe marine, diffsione dei dati sllo stato delle acqe marine, elaborazione, erifica e promozione di programmi di dilgazione e formazione in materia di ttela e frizione delle acqe marine; - analisi della congrità e dell efficacia tecnica delle disposizioni normatie in materia di ttela delle acqe; - controllo dei fattori fisici, chimici e biologici per la caratterizzazione qalitatia delle acqe; - standardizzazione dei criteri, metodi e strmenti di raccolta, elaborazione e consltazione dei dati relatii all attiità conoscitia e di gestione e mantenzione delle reti di monitoraggio; - descrizione dei fenomeni climatici e idrologici in rapporto alle necessità della difesa del solo ed tilizzazione delle risorse idriche; - descrizione, di concerto con le altre Unità dell Agenzia, dei fenomeni marittimi in rapporto alle necessità della difesa del solo ed alle proposte di tilizzazione delle risorse idriche; - rileamento, alidazione, archiiazione e pbblicazione delle grandezze relatie al clima marittimo, allo stato dei litorali e delle lagne ed ai lielli marini; - promozione della ricerca di base e applicata slle acqe marine in relazione ai fenomeni di inqinamento, alle condizioni generali e di rischio e alle forme di ttela. Tali attiità e compiti nel campo marittimo sono solti, dai segenti Serizi: Serizio Ttela delle Risorse Serizio Mareografico

3 Serizio per la Lagna di Venezia Serizio Difesa delle coste 1.1 Il Serizio Mareografico Le attiità fondamentali del Serizio Mareografico sono qelle di: a) realizzare, gestire e mantenere le reti di rileamento Mareografico e Ondametrico per il monitoraggio delle caratteristiche fisiche dei mari italiani; b) raccogliere, alidare, elaborare e pbblicare i dati raccolti; il Serizio partecipa infine allo silppo di ricerche nei settori di competenza con Uniersità ed Istitti nazionali ed internazionali al fine di dare indirizzi e linee gida nel rileamento e nello stdio della dinamica e della meteorologia marittima; il serizio partecipa in segito allo silppo. 1.2 La Rete Ondametrica Nazionale Fig. 1.1: La Rete Ondametrica Nazionale al La Rete Ondametrica Nazionale è attia dal lglio La RON originaria era composta da otto boe direzionali di tipo pitch-roll, dislocate al largo di La Spezia, Alghero, Ortona, Ponza, Monopoli, Crotone, Catania e Mazara. Ogni boa, ancorata s fondali dell ordine di 100 metri, sege il moimento della sperficie dell acqa e permette di determinare l altezza e la direzione delle onde. Gli strmenti sono dotati di n sistema di localizzazione che tilizza il satellite ARGOS per il controllo contino della posizione.

4 Fig. 1.2: Boa tipo Pitch-roll. Nel 1999 sono state agginte alla rete preesistente nel 1998 le lteriori boe a traslazione di Cetraro ed Ancona ed è stata sostitita con na lteriore boa a traslazione la boa pitch-roll di Catania. La Rete Ondametrica Nazionale era qindi configrata s dieci stazioni di misra, di ci sette costitite da na boa direzionale Datawell-Waec di tipo pitch-roll e tre costitite da na boa direzionale Datawell-Waerider di tipo a traslazione. Le stazioni sono completate da n centro di ricezione ed elaborazione a terra dei dati iniati ia radio dalla boa. La boa Datawell-Waec sege il moimento della sperficie del mare e mediante il sensore Hippy 120 ne misra l eleazione e le inclinazioni riferite ad na piattaforma inerziale, contenta all interno del sensore, che indiida il piano di riferimento orizzontale. Per le boe Waec l eleazione è ottenta dalla doppia integrazione dell accelerazione erticale misrata da n accelerometro montato slla piattaforma. Le inclinazioni sono ottente dalla misra del seno degli angoli formati tra gli assi x e y del sistema di riferimento solidale con la boa ed il piano di riferimento orizzontale. Un sistema di bssole misra le componenti del campo magnetico lngo gli assi del sistema di riferimento solidale con la boa: Hx, Hy, Hz. Da tali componenti del campo magnetico e dalle sddette inclinazioni si ricaano: il alore assolto e l inclinazione del campo magnetico terrestre, l orientamento della boa e le de pendenze locali della sperficie dell acqa nelle de direzioni nord-sd ed est-oest, che consentono di definire la direzione di propagazione delle onde. La boa Datawell-Waerider misra il moto ondoso mediante il sensore Hippy 40. Una bssola inerziale misra le componenti del campo magnetico Hx e Hy lngo gli assi x e y del sistema di riferimento solidale con la boa, e la direzione dell asse z, perpendicolare a x e y. In tal modo la Fig. 1.3: Boa tipo waerider a traslazione. posizione della boa rispetto al sistema fisso di coordinate nord, oest e erticale è completamente determinato. L eleazione è ottenta dalla doppia

5 integrazione dell accelerazione erticale misrata da n accelerometro montato s na piattaforma stabilizzata. Dalle accelerazioni misrate per mezzo di altri de accelerometri lngo le direzioni x e y solidali con il riferimento mobile della boa engono calcolate le accelerazioni lngo gli assi fissi orizzontali nord ed oest. Le tre accelerazioni sono poi sottoposte a doppia integrazione fino ad ottenere i corrispondenti spostamenti e opportnamente filtrate. I alori misrati: eleazione, inclinazioni, Hx, Hy, Hz per le boe tipo pitch-roll ed eleazione e spostamenti in direzione nord e oest per le boe a traslazione, sono trasmessi, ia radio, in contino dalla boa e engono riceti nella stazione a terra. Il riceitore fornisce i segnali riceti dalla boa in n formato codificato e n apposito compter li decodifica, esege il controllo slla qalità dei dati e li pre-elabora. I dati engono acqisiti normalmente per periodi di 30 minti ogni tre ore e con interalli inferiori nel caso di mareggiate particolarmente significatie. Dalle tre serie temporali di eleazione, pendenza nord-sd e pendenza est-oest per le boe Datawell- Waec e di eleazione, spostamento nord e spostamento oest per le boe Datawell- Waerider, engono ottenti: 1. i segenti parametri sintetici: Hs (metri) altezza d onda significatia spettrale; Tp (secondi) periodo di picco; Tm (secondi) periodo medio; Dm (gradi N) direzione media di propagazione; 2. i segenti parametri spettrali per banda di freqenza : densità di energia direzione media di propagazione dispersione direzionale (spread) asimmetria (skewness) krtosis. Nei casi di mareggiate particolarmente significatie, con alori di Hs speriori a 3.0 m per Ancona, Pescara, Monopoli, Crotone e Catania, 4.5 m per La Spezia, Ponza, Cetraro e Mazara del Vallo e 5.0 m per Alghero, l acqisizione dei dati aiene atomaticamente in contino e i dati sono prodotti ogni mezz ora. Nella stazione a terra, al riceitore sono collegati de calcolatori mediante i qali si acqisiscono i dati grezzi trasmessi dalla boa e i dati elaborati, e si trasmettono sintesi dei dati al Centro di controllo e gestione della rete presso la Direzione del Serizio Idrografico e Mareografico Nazionale. All inizio del 2002 sono iniziate le attiità di potenziamento della RON olte alla realizzazione di n sistema affidabile di Fig.1.4: Boa tipo triaxys. monitoraggio e diffsione dei dati in tempo

6 reale. Dal pnto di ista dei parametri osserati non ci saranno ariazioni rispetto alle grandezze misrate dal 1989, tranne per l agginta delle elaborazioni nel dominio del tempo (analisi zero-crossing). Minori differenze sono in gran parte dote alla migliore affidabilità dei dati consegente all incremento delle capacità di elaborazione del processore slla boa, all so di sensori allo stato solido e all amento della freqenza di campionamento dei sensori. Gran parte delle modifiche della rete è stata orientata a migliorare l efficienza generale del sistema, dotando le boe di dispositii di data-logging per recperare i dati non trasmessi a terra, potenziando sensibilmente i centri locali di ricezione con elaboratori di tipo indstriale Master/Slae in connessione mltidrop e telecontrollati, dotando il centro di controllo di n efficiente file system mediante n clster ad alta disponibilità completamente ridondato e dotando il sistema di warning per i disormeggi di n sistema atomatico di posizionamento GPS con trasmissione satellitare della posizione ia Inmarsat D+. Il nmero delle stazioni è stato infine portato a 14, aggingendo 4 noe boe posizionate a Capo Linaro (Ciitaecchia, Tirreno Centrale), Capo Gallo (Palermo, Sicilia), Pnta della Maestra (alto Adratico) e Capo Comino (Sardegna Orientale). La diffsione dei dati aiene principalmente ia Internet, Teleideo RAI e Global Telecommnication System. Gli ondametri direzionali impiegati nella RON dal terzo trimestre 2002 sono ttti TRIAXYS, fabbricati dalla ditta canadese Axys Technologies Inc. modificati per rispondere alle particolari esigenze della RON. La rete sarà comnqe in grado di poter gestire ttte le differenti tipologie di ondametro impiegate correntemente in Italia. Il fnzionamento ininterrotto della rete ormai di circa qindici anni, con n rendimento complessio speriore al 90% in termini di dati archiiati, permette di aere a disposizione na gran qantità di dati alidi per elaborazioni scientifiche ed ingegneristiche. Presso il Serizio Mareografico dell APAT, è operatio il Centro di Elaborazione e Archiiazione Dati, che solge il serizio di sperisione dello stato della rete, acqisizione di dati sintetici in tempo reale, archiiazione ed elaborazione dei dati storici. Tali attiità consistono in particolare nella erifica contina della completa fnzionalità dei dispositii; nell acqisizione di dati sintetici in tempo reale; nell archiiazione, elaborazione e distribzione dei dati. Il Serizio Mareografico cra direttamente l elaborazione e prodzione dei Bollettini delle Rileazioni Ondametriche. In qeste pbblicazioni trimestrali engono riportati: - il fnzionamento dei sistemi di rileamento; - i tablati dei dati elaborati: altezza significatia, periodo di picco e direzione media; - le elaborazioni grafiche delle serie temporali delle altezze significatie; - le elaborazioni grafiche delle analisi spettrali (qando le altezze significatie hanno alori speriori alla soglia prefissata per ogni stazione). Al Bollettino iene allegato n floppy disk contenente i dati in formato ASCII relatii al trimestre considerato. Dalla fine del 1997 engono fornite, s richiesta, dati anche in tempo reale ed elaborazioni statistiche e climatologiche per ttto il periodo disponibile.

7 2.1 Il sistema Idro-Meteo-Mare (POSEIDON) Il Sistema Idro-Meteo-Mare (SIMM) è stato è stato realizzato per la preisione nmerica dei fenomeni idrologici, meteorologici e marini. Il modlo principale è composto da na serie di modelli in cascata, finalizzato da na parte alla preisione delle condizioni meteorologiche al solo, con particolare attenzione alle precipitazioni ed al ento (QBOLAM), dall altra alle condizioni del mare s ttto il Mediterraneo (WAe Model, WAM), per il Mare Adriatico (Princeton Ocean Model, POM) ed infine all eolzione dei fenomeni mareali all interno della Lagna di Venezia, con particolare riferimento al fenomeno delle acqe alte (Finite Elements Model, FEM). Il sistema e stato implementato, realizzato e testato in collaborazione con l ENEA- CLIM, Grppo di Dinamica dell Atmosfera e dell Oceano. Il modello ad area limitata QBOLAM (Qadrics BOlogna Limited Area Model) è la ersione parallela s macchina QUADRICS (128 processori) del modello BOLAM (Bologna Limited Area model), silppato presso l Istitto di Scienze dell Atmosfera e dell Oceano, Consiglio Nazionale delle Ricerche (ISAO-CNR), ora Istitto di Scienze dell Atmosfera e del Clima (ISAC), sezione di Bologna. Il dominio d integrazione permette di fornire le preisioni meteorologiche sll intero Mare Mediterraneo, con n passo di griglia di circa 10 km. Il sistema iene qi presentato, sccessiamente iene discsso no stdio preliminare di erifica deterministica e statistica delle preisioni fornite dal modello WAM, tilizzando le osserazioni proenienti dalle stazioni della RON. 2.2 Strttra del Sistema POSEIDON-SIMM Il sistema preisionale POSEIDON (Preisional Operational System for the mediterranean basin and the Defence of the lagoon of VeNice) è la base del Sistema Idro-Meteo-Mare per la preisione a bree termine dello stato del Mar Mediterraneo e dell acqa alta a Venezia. Il sistema è composto da n modello meteorologico ad area limitata riscritto per piattaforme parallele tipo Qadrics (Bartoloni et al., 1993), n codice per la simlazione del moto ondoso, n codice shallow-water per la simlazione della circolazione e dell eleazione del Mar Adriatico ed n codice agli elementi finiti per la preisione del liello dell acqa nella lagna. Il sistema, in fase operatia, prodrrà 48 ore di preisione meteo-marina con risolzione di circa 10 km s ttto il bacino Mediterraneo; la preisione dell eleazione del bacino Ionio- Adriatico arà na risolzione crescente arriando sino a circa 5 km alle bocche della lagna di Venezia e n dettaglio ancora maggiore al so interno. 2.3 Flsso del Sistema Per n immediata comprensione della strttra dell intero sistema preisionale si riporta in figra 2.1 lo schema logico con ci i ari elementi operano in cascata.

8 ECMWF Initial data PRE-PROC. H.R. QBOLAM Bondary data NESTING Initial data V.H.R. QBOLAM Bondary data sea srface wind POST-PROC. m.s.l. pressre Wind Fig.2.1: Diagramma di flsso del sistema. Gli elementi rappresentati con ellissi costitiscono i modelli atmosferici (colore giallo) e oceanici (colore rosa) che compongono il sistema. Con rettangoli di colore erde si sono indicati qei codici necessari al pre e post processamento dei dati per i ari modelli. Le frecce rappresentano i dati che engono scambiati tra gli elementi del sistema. Sea WAM POM VL-FEM stress eleation 2.4 I Modelli Il sistema preisionale è composto da na serie di modelli nmerici di tipo atmosferico ed oceanico, esegiti in seqenza. In qesto paragrafo iene riportata na bree descrizione dei ari modelli tilizzati dal sistema preisionale. Per maggiori dettagli relatii ai modelli si rimanda alla bibliografia citata.

9 2.4.1 Il Modello Meteorologico Il modello meteorologico ad area limitata tilizzato nel sistema, denominato QBOLAM (Nicastro and Valentinotti, 1998) è la ersione parallela per spercalcolatori Qadrics del modello BOLAM (BOlogna Limited Area Model, Bzzi et al., 1994) silppato dal CNR-FISBAT di Bologna. QBOLAM è n modello tridimensionale esplicito, che integra le eqazioni di conserazione della massa, del momento e dell energia. Le ariabili prognostiche sono le componenti longitdinale e latitdinale della elocità del ento, la temperatra potenziale, l midità specifica e la pressione sperficiale. Il grigliato orizzontale, di tipo staggered, è qello C di Arakawa (1966) (Fig. 2.2) mentre in erticale è stato impiegato il grigliato di Lorentz (1960). t, q t, q t, q t, q i+1, j-1 i+1, j i+1, j+1 i+1, j+2 t, q t, q t, q t, q? LAT / 2 i, j-1 i, j i, j+1 i, j+2 t, q t, q t, q t, q? LAT / 2 i-1, j-1 i-1, j i-1, j+1 i-1, j+2? LON / 2? LON / 2 Fig.2.2: Grigliato C di Arakawa. Lo schema nmerico tilizzato nel modello per l aezione orizzontale e erticale delle ariabili prognostiche tridimensionali è denominato FBAS (Forward-Backward Adection Scheme, Malgzzi et al., 1999). Secondo qesto schema, le ariabili sono aggiornate prima nei pnti pari del grigliato (fase forward), poi s qelli dispari (fase backward) sando i alori appena calcolati nella fase precedente. In qesto modo è possibile tilizzare n time step più lngo rispetto a qello massimo consentito da altri schemi espliciti (es. leapfrog) e minimizzare la qantità di memoria per immagazzinare le ariabili prognostiche. Al fine di ridrre la crescita delle onde graitazionali, alle ariabili prognostiche tridimensionali è applicato n operatore iperdiffsio del 4 ordine e alla diergenza del momento n operatore diffsio del 2 ordine. Nel modello è presente n ciclo di adjstment (Gadd, 1978) caratterizzato da no schema nmerico forward-backward (Mesinger, 1976, 1977) con time step

10 ridotto per i termini delle eqazioni primitie che descriono i modi graitazionali eloci. La fisica del modello QBOLAM inclde la diffsione erticale (Lois, 1982), il bilanciamento al solo dell energia e della qantità d acqa, na parametrizzazione semplificata per la radiazione (Page, 1986, Rti et al., 1997), no schema di Ko modificato per la conezione dei cmli (Ko, 1974) e na parametrizzazione per la precipitazione a larga scala. Il rilassamento delle condizioni al contorno iene effettato applicando lo schema di Daies (1976), modificato da Lehmann (1993), a ttte le ariabili prognostiche. All interno del sistema il modello meteorologico iene esegito a de differenti risolzioni spaziali. Con la sigla HR-QBOLAM (High Resoltion QBOLAM) si è indicata la configrazione ad alta risolzione (circa 30 km di passo di griglia orizzontale) e con la sigla VHR-QBOLAM (Very High Resoltion QBOLAM) si è indicata la configrazione ad altissima risolzione (circa 10 km di passo di griglia orizzontale). Il grigliato del modello VHR-QBOLAM copre l intero bacino del Mar Mediterraneo ed è innestato nel grigliato di HR-QBOLAM nella maniera indicata in figra 2.3. Fig.2.3: Domini comptazionali del modello meteorologico per le de risolzioni spaziali Il Modello Spettrale per il Mediterraneo La preisione dell ampiezza, della freqenza e della direzione delle onde del Mar Mediterraneo è ottenta attraerso il modello WAM (Wae Model, The WAMDI grop, 1988). Tale modello descrie l eolzione dello spettro delle onde del mare risolendo le eqazioni del trasporto dell energia. Lo spettro delle onde è modificato localmente da na fnzione sorgente che rappresenta l energia di inpt dota al ento, la ridistribzione dell energia dota alle interazioni non lineari e la dissipazione dell energia dota alla rottra delle onde e agli attriti sl fondo. Nella configrazione standard lo spettro delle onde è discretizzato con 12 direzioni e con 21

11 freqenze che ariano da 0.06 Hz a 0.42 Hz. La propagazione dell energia e l integrazione della fnzione sorgente sono trattate nmericamente con tecniche differenti. Il termine aettio è integrato sando no schema pwind del primo ordine. La fnzione sorgente è integrata con no schema implicito che permette l so di n time step più lngo rispetto a qello sato per lo schema esplicito e dell ordine del tempo di risposta delle onde lnghe Il Modello di Circolazione per l Adriatico La circolazione nel Mar Adriatico è simlata tilizzando il modello oceanico POM (Princeton Ocean Model, Blmberg and Mellor, 1987). Sebbene POM sia n modello tridimensionale, nel sistema il modello iene tilizzato in approssimazione barotropica in ci le ariabili prognostiche sono l eleazione della sperficie libera e la elocità orizzontale mediata erticalmente. Gli schemi nmerici tilizzati sono espliciti sia per l aezione (leapfrog con filtro di Asselin) sia per la diffsione delle ariabili prognostiche. La condizione al contorno, oero alla sperficie libera, è data dallo stress sperficiale doto al ento tenendo conto della rgosità del mare Il Modello di Circolazione per la Lagna di Venezia Fig. 2.4: Mesh agli elementi finiti per la Lagna di Venezia. Il modello per la lagna di Venezia (Umgiesser et al., 1988), in segito denominato VL-FEM, integra le eqazioni di conserazione della massa e del momento orizzontale (approssimazione shallow-water) nelle incognite altezza e elocità dell acqa. Il modello sa n metodo agli elementi finiti per l integrazione spaziale e n metodo semi-implicito alle differenze finite per l integrazione temporale. Il antaggio di sare n modello agli elementi finiti è la possibilità di ariare la dimensione e la forma degli elementi in maniera tale da poter meglio adattarsi alla complessa morfologia della lagna di Venezia (Fig. 2.4). Il modello richiede, ad ogni time step, l altezza dell acqa alle bocche di porto e lo stress slla sperficie libera della lagna.

12 3. Preisioni dello stato del mare Applicazioni del sistema POSEIDON Il sistema è stato attiato in configrazione prototipale dal gigno 1999, è entrato in fase operatia nel Una delle principali applicazioni del sistema nel campo marino è stata la ricostrzione degli eenti estremi occorsi lngo le coste italiane. 3.1 L eento di Natale 1999 L eento principale, che ha colpito con iolenza le coste italiane meridionali tirreniche, è aento il dicembre 1999, ed è noto come l eento di Natale 1999 (The Christmas Eent). Si osserano nelle figre 3.1, 3.2, 3.3 la dimensione e alcni tra gli effetti proocati dall eento (Le foto sono state gentilmente messe a disposizione dal Prof. L. Franco). Fig 3.1: Immagine NOAA. Fig. 3.2: Il mare presso Cetraro poche ore dopo la mareggiata.

13 Fig. 3.3: Danni proocati dalla mareggiata lngo il litorale in Calabria. L analisi dell eento che emerge dal confronto tra preisioni a 24 ore del WAM POSEIDON ed osserazioni raccolte dalle boe RON drante l eolzione temporale della mareggiata, come indicato nelle figre 3.4 e 3.5, mostra che l eento è stato preisto correttamente nel so insieme, con na bona precisione sl mare Tirreno centrale e meridionale, doe più intenso è stato il manifestarsi dell eento, meno preciso nello silppo delle condizioni al largo della Sardegna, in corrispondenza della stazione di Alghero. Fig. 3.4: Confronto WAM- RON: i nmeri in caratteri più grandi in prossimità delle boe sono alori osserati, il contor rappresenta le preisioni del modello alle 18 del 28 dicembre 1999.

14 La preisione del alore di picco del WAM (contor) è in ottimo accordo col alore registrato slla boa di Cetraro (nmero grande in prossimità della posizione della boa). Fig. 3.5: Come la Fig. 3.4 per le 21 del 28 dicembre Ricostrzione di eenti Un altra applicazione del modello WAM è la stima delle condizioni del mare in mancanza di osserazioni dirette delle boe, nell eento segente lo strmento di La Spezia ha ato problemi di trasmissione dei dati drante il picco della mareggiata. I dati del WAM sono stati impiegati per stimare l andamento della mareggiata occorsa slle coste ligri l 8 Noembre Fig. 3.6: stato del mare preisto dal WAM- SIMM per le 21 dell

15 Fig. 3.7: Confronto tra le serie temporali preiste dal modello nmerico e i dati osserati.- Si noti la mancanza di osserazioni nella fase di silppo della mareggiata 3.3 Verifiche preliminari sll affidabilità del sistema ai fini delle attiità operatie di forecast Sono attalmente in corso i confronti tra le stime del modello WAM e le osserazioni nel primo triennio di attiità ( ). Tali analisi sono necessarie per altare le capacità preisionali del modello, in relazione alle possibili tipologie di eenti occorsi in qesto primo periodo di attiità. Sono rappresentati in figra Fig.3.8: Scatter diagram WAM- POSEIDON e osserazioni RON presso la boa di Alghero. Fig.3.9: Scatter diagram WAM- POSEIDON e osserazioni RON presso la boa di Crotone.

16 Fig.3.10: scatter diagram WAM- POSEIDON e osserazioni RON presso la boa di La Spezia. Fig.3.11: scatter diagram WAM- POSEIDON e osserazioni RON presso la boa di Mazara. I confronti mostrano che, pr in assenza di post-processamento dei dati, il sistema POSEIDON possiede n bona capacità predittia nelle dierse aree considerate. Si ossera oltrettto che i confronti sono stati effettati sll insieme dei dati di altezza significatia triorari, e che qindi l eolzione temporale delle mareggiate più rapide (9-12 ore) pò essere stata risolta in modo insoddisfacente dal modello. Le capacità predittie del modello possono inoltre essere altate slla base del confronto diretto delle serie temporali osserate e preiste a 12 ore, drante tre episodi presso le boe di La Spezia (Fig. 3.12), Crotone (Fig. 3.13) e Ponza (Fig. 3.14). Fig. 3.12: confronto osserazioni-wam presso la boa di La Spezia. Mareggiata occorsa dal 18 al 31 dicembre 2001 Un fattore da considerare nell analisi è la crescente inflenza della batimetria in prossimità della costa in relazione agli eenti più intensi. In tali casi i confronti delle

17 preisioni del modello con le osserazioni delle boe possono mostrare significatie discordanze dote al fatto che il modello non è adatto alla riprodzione delle condizioni di propagazione tipo shallow water. Le preisioni al largo potrebbero essere inece maggiormente rispondenti a qanto osserato. Fig. 3.13: confronto osserazioni-wam presso la boa di Crotone. Mareggiata occorsa dal 10 al 25 gennaio La seconda parte dell episodio non e ancora stata ricostrita con il WAM. Fig. 3.14: Confronto osserazioni-wam presso la boa di Ponza. Mareggiata occorsa dal 13 al 31 dicembre Si nota na sottostima del modello nella riprodzione dei alori di picco Al momento le attiità di silppo del sistema preedono il completamento della fase generale di diagnostica e post-processing dei dati dei modelli WAM, POM, e FEM ai fini delle preisioni dello stato del mare e dei lielli di marea nella lagna di Venezia.

18 Bibliografia Arakawa, A., 1966: Comptational design for long term nmerical integration of eqations of flid motion: Two dimensional incompressible flow. Part I. J. Compt. Phys., 1, Batini G, G. Arena, S. Corsini, P. Fiorletti, F. Gidcci, M. Rsso, Attiità del Serizio Idrografico e Mareografico Nazionale in campo marittimo, XXV Conegno di Idralica e Costrzioni Idraliche - Torino Arena G., S. Corsini, F. Gidcci, Actiities of the National Hydrographic and Oceanographic Serice in the maritime field, PIANC Bllettin, Arena G., S. Corsini, R. Inghilesi, The Latest Deelopments of the National Wae Monitoring System, International Conference: Monitoring and control of marine and harbor strctres, Genoa Arena G., S. Corsini, L. Franco, The Italian Wae Measrement Boy Network: 12 years management experience WAVES 01 San Francisco, sept 2001 Arseni A., Corsini S., Franco L., Inghilesi R., Analisi della tempesta del dicembre 1999 nei mari occidentali italiani, AIPCN Giornate Italiane di Ingegneria Costiera, Reggio Calabria, 2000 Bartoloni, A., et al., 1993: The software of the APE100 processor. International Jornal of Modern Physics C, 4(5), Bartoloni, A., et al., 1993: A hardware implementation of the APE100 architectre. International Jornal of Modern Physics C, 4(5), Benassai E., S. Corsini, F. Gidcci, G. Paolella, Maritime connection to airports:the Messina Strait sea-air integrated transport system, PIANC Congress, The Hage, Blmberg, A.F., and G.L. Mellor, 1987: A description of a 3-dimensional coastal ocean circlation model. In 3-dim coastal ocean Models. Coastal and Estarine Science, N.S. Heaps ed., AGU, 4, Bzzi, A., M. Fantini, P. Malgzzi and F. Nerozzi, 1994: Validation of a limited area model in cases of Mediterranean cyclogenesis: srface fields and precipitation scores. Meteorol. Atmos. Phys., 53, Daies, H.C., 1976: A lateral bondary formlation for mltileel prediction model. QJRMS, 102, Corsini S., Misre ed analisi dei parametri meteomarini per la progettazione, l eseczione e la gestione delle opere marittime, Consiglio Speriore dei Laori Pbblici e AIPCN-PIANC: Ciclo di seminari slle opere portali e di difesa delle coste, Roma Corsini S., F. Gidcci, R. Inghilesi, Statistical Extreme Wae Analysis of the Italian Sea Wae Measring Network Data in the Period Proceedings of the tenth International Offshore and polar Engineering Conference, Seattle, USA, May 2000 Corsini S., Il sistema di rileamento marino Atti del Seminario: Attiità di integrazione ANPA-Dipartimento per i Serizi Tecnici Nazionali in materia di sistemi conoscitii, Roma 2000 Gadd, A.J., 1978: A split explicit integration scheme for nmerical weather prediction. QJRMS, 104, ,.

19 Inghilesi R., S. Corsini, F. Gidcci, A. Arseni, Statistical Analysis of Extreme Waes on the Italian Coasts in the period Bollettino Naz. Di Geofisica, ol. 41, Lehmann, R., 1993: On the choice of relaxation coefficients for Daies lateral bondaries scheme for regional weather prediction models. Meteorol. Atmos. Phys., 52, Lorentz, E.N., 1960: Energy and nmerical weather prediction. Tells, 12, Malgzzi, P., and N. Tartaglione, 1999: An economical second order adection scheme for nmerical weather prediction, Q.J.R. Meteorol. Soc., 125, Mesinger, F., 1977: Forward-backward scheme and its se in a LAM. Atmos. Phys., 50, Mesinger, F., and A. Arakawa, 1976: Nmerical methods sed in atmospheric models. GARP Pblication Series, WMO, 1(17) Nicastro, S., and Valentinotti, F., 1998: Parallel implementation of a meteorological model on a SIMD architectre. Lectre Notes in Compter Science, Sloot-Bbak- Hertzberger (Eds.), Springer, 1401, R. Piscopia, R. Inghilesi, A. Panizzo, S. Corsini, L. Franco, Analysis of 12-year wae measrements by the Italian Wae Network ICCE Conference Cardiff (UK) The WAMDI grop, 1988: The WAM model - A third generation ocean waes prediction model. J. Phys. Ocean., 18, Umgiesser, G., J. Sndermann, and E. Rnca, 1988: A semi-implicit finite element model for the Lagoon of Venice. Proceedings of an International Conference on Compter Modelling in Ocean Engineering, Venice Sept.