Le previsioni meteorologiche in MAPVIC

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1 Le previsioni meteorologiche in MAPVIC Dott. Elenio Avolio * * CRATI S.c.r.l. - Università della Calabria, Rende - (CS) crati@crati.it - e.avolio@crati.it

2 WP1: Le previsioni meteorologiche Obbiettivo: previsioni per i successivi 6 giorni sulla piana di Lamezia Terme a 100 m di risoluzione spaziale. Archivio simulazioni: 24 mesi (1 Gennaio Dicembre 2011) Le previsioni rappresentano il punto di partenza di tutte le elaborazioni in MAPVIC È stato utilizzato il modello a mesoscala C-RAMS (Calabria Regional Atmospheric Modeling System) Sommario: 1 Inizializzazione C-RAMS 2 Previsioni meteorologiche a 2.5 km sulla Calabria (corsa 1) 3 Previsioni meteorologiche a 250 m sulla Piana di Lamezia Terme (corsa 2) 3.1 Inserimento mappa di uso del suolo a 250 m 4 Previsioni meteorologiche a 100 m sulla Piana di Lamezia Terme 4.1 Considerazioni su tempi di calcolo e test preliminari 4.2 Raggiungimento di 100 m di risoluzione spaziale mediante interpolazione bilineare 5 Produzione automatica Bollettino Meteorologico (WP6)

3 1 - Inizializzazione C-RAMS NOAA/NCEP GFS model National Oceanic and Atmospheric Administration/National Centers for Environmental Prediction - Global Forecast System I modelli a mesoscala necessitano di condizioni iniziali e al contorno. Tali condizioni sono gli output di altri modelli atmosferici, definiti a grande scala (GCM Global Circulation Model). Al CRATI/CNR-ISAC vengono quotidianamente archiviati gli output del GFS. Campi in superficie

4 1 - Inizializzazione C-RAMS NOAA/NCEP GFS model Campi a 1500 m circa Campi a 5500 m circa

5 - Corsa operativa dal 01/01/ Condizioni iniziali e al contorno GFS - 3 griglie innestate ( two-way interaction) - Risoluzioni: 30 km, 7.5 km, 2.5 km - 30 livelli verticali fino a 16 km circa - Output per i successivi 6 giorni - Archivio di 24 mesi. 2 - Previsioni meteorologiche a 2.5 km sulla Calabria C-RAMS (Calabria Regional Atmospheric Modeling System) Il modello meteorologico alla risoluzione orizzontale massima di 2.5 km, servirà per il downscaling statistico verso l altissima risoluzione sulla Piana di Lamezia Terme

6 C-RAMS (risoluzione max. 2.5 km) 2 - Previsioni meteorologiche a 2.5 km sulla Calabria Esempio di mappa a 30 km Esempio di mappa a 7.5 km

7 C-RAMS (risoluzione max. 2.5 km) 2 - Previsioni meteorologiche a 2.5 km sulla Calabria Esempi di mappe a 2.5 km

8 3 - Previsioni meteorologiche a 250 m sulla Piana di Lamezia Terme C-RAMS (risoluzione 250 m) - Corsa operativa dal 01/11/2010 (dal 01/01/2010 al 31/10/2010 le corse sono state recuperate per compattare il database) - Condizioni iniziali e al contorno fornite dal C-RAMS a 2.5 km di risoluzione (innesto one-way ) - Unica griglia di 16*14 km circa - Risoluzione 250 m - 28 livelli verticali fino a 12 km circa - Output per i successivi 6 giorni (*) - Archivio di 24 mesi. Topografia e dominio di integrazione (*) Le previsioni si estendono per sei giorni ma il tempo necessario al loro calcolo rende di fatto utili i risultati per i cinque giorni successivi alla data di inizio simulazione

9 3 - Previsioni meteorologiche a 250 m sulla Piana di Lamezia Terme Esempi di mappe a 250 m Temperatura a 2 m ( C) e umidità specifica (gr/kg) (si noti presenza del mare con valori di umidità maggiori) Campo di vento in superficie (m/s) (si noti la diminuzione del vento nel passaggio dal mare alla terra a causa del maggior attrito per le masse d aria)

10 3.1 - Inserimento mappa di uso del suolo a 250 m Nella configurazione del modello C-RAMS per la Piana di Lamezia Terme è stato considerato con particolare attenzione l uso del suolo, per una migliore previsione dei parametri superficiali necessaria per l agrometeorologia quantitativa e di precisione - Le classi di vegetazione scelte sono: agricoltura mista al disotto di 100 m di quota (# 15), agricoltura e macchia mediterranea tra i 100 ed i 400 m di quota (# 12), boschi misti al disopra dei 400 m (# 14) - Sono stati inseriti nel modello gli abitati di Acconia e di Curinga (1 km 2 ), la zona industriale di Lamezia Terme (area 1 di 250 m x 250 m e area 2 di 250 m x 750 m ) e l aeroporto di Lamezia Terme (250 m x 250 m) Uso del suolo classi di vegetazione

11 La catena operativa consta di due modelli eseguiti in cascata: 1)il modello a 2.5 km di risoluzione max. su tutta la Calabria 2)il modello a 250 m di risoluzione sulla Piana di Lamezia Terme 4 - Previsioni meteorologiche a 100 m sulla Piana di Lamezia Terme Considerazioni su tempi di calcolo e test preliminari Risorse hardware: -Cluster formato da 7 calcolatori bi-processore quad-core (Intel Xeon 8/16 GB di RAM). -In MAPVIC sono stati costantemente utilizzati 6 nodi del cluster. La corsa 2.5 km impiega 12 ore di tempo macchina (6 nodi del cluster). A valle della corsa a 2.5 km di risoluzione viene eseguita la corsa a 250 m sulla Piana di Lamezia Terme. Questo modello riceve come dati di input e come condizioni al contorno dinamiche i dati della corsa a 2.5 km (innesto ad una via). La corsa 250 m impiega 12 ore di tempo macchina (6 nodi del cluster). A causa del tempo macchina necessario i giorni utili previsti sono 5. Il passaggio alla risoluzione finale di 100 m avviene a valle della corsa 250 m. Per raggiungere lo scopo sono stati compiuti test specifici finalizzati alla scelta della migliore configurazione

12 4.1 - Considerazioni su tempi di calcolo e test preliminari Sono stati eseguiti dei test di simulazioni a risoluzione di 500 m e 100 m sulla Piana di Lamezia Terme La corsa 500 m impiega 6 ore di tempo macchina (6 nodi del cluster) (si presta bene all operatività, ma la risoluzione è lontana dai 100 m previsti) La corsa 100 m impiega 120 ore di tempo macchina (6 nodi del cluster) (*) (non èpossibile l utilizzo in configurazione operativa) L interpolazione geostatica è fattibile sul campo a 500 m, ma fornisce performance migliori se adottata sul campo a 250 m (scelta finale in MAPVIC) (*) A ogni raddoppio di risoluzione e a parità di estensione del dominio, il tempo di simulazione aumenterebbe di un fattore otto

13 4.1 - Considerazioni su tempi di calcolo e test preliminari Confronto risoluzioni 100 m, 250 m e 500 m sulla Piana di Lamezia Terme. Corsa 100 m Corsa 250 m Corsa 500 m - I dettagli della corsa 100 m sono sicuramente maggiori delle altre configurazioni, ma non è possibile l esecuzione operativa - La scelta definitiva è di utilizzare la corsa 250 m operativamente e passare alla risoluzione di 100 m mediante interpolazione geostatica

14 4.2 - Raggiungimento di 100 m di risoluzione spaziale mediante interpolazione bilineare L interpolazione bilineare è compiuta a partire dalla corsa 250m ed è utilizzato un DEM a 100 m Per la temperatura e l umidità relativa è inserito l algoritmo di correzione con la quota (gradiente termico).

15 Sintesi SIMULAZIONI sintesi Periodo archiviato: 1 Gennaio Dicembre 2011 (24 mesi) -Modello 2.5 km attivo da gennaio Modello 250 m attivo da novembre Nel periodo da 1 gennaio a 31 ottobre 2010, il modello a 250 m è stato ri-eseguito (recupero simulazioni) -Procedura di downscaling da 250 m a 100 m (interpolazione geostatica bilineare), utilizzata per le analisi meteorologiche -Tutti gli output sono stati archiviati su disco esterno. Real-time disponibile su: -Tutte le simulazioni sono ad oggi operative per maggiore visibilità del progetto. -Oltre alle statistiche descritte nelle relazioni tecniche, ulteriori studi sono stati compiuti e sono oggetto di pubblicazioni scientifiche

16 5 Produzione automatica Bollettino Meteorologico (WP6) Produzione automatica Bollettino Meteorologico (WP6) Compiuto a partire dal modello RAMS a 2.5 km. In seguito è applicata interpolazione bilineare su DEM a 1 km (per via dell estensione spaziale regionale) Nord Calabria: Oggi previsto cielo velato, senza fenomeni attesi. Il vento si prevede moderato e mediamente diretto da E. Temperature minime e massime previste in diminuzione Centro Calabria: Oggi previsto cielo velato, senza fenomeni attesi. Il vento si prevede moderato e mediamente diretto da O. Temperature minime e massime previste in diminuzione Sud Calabria: Oggi previsto cielo velato, senza fenomeni attesi. Il vento si prevede moderato e mediamente diretto da O. Temperature: minime previste in diminuzione e massime senza variazioni di rilievo Calabria Tirrenica: Oggi previsto cielo velato, senza fenomeni attesi. Il vento si preannuncia moderato e mediamente diretto da O. Temperature minime e massime previste in diminuzione Calabria Ionica: Oggi previsto cielo sereno, senza fenomeni attesi. Il vento si prevede moderato e mediamente diretto da O. Temperature minime e massime previste in diminuzione Text generated: Mon Jul 25 09:41: