Palermo 19 Settembre

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1 Nel corso della esposizione vengono presentati i risultati principali dello studio climatologico fatto dall ISAC/CNR per l aeroporto di Palermo. Vengono inoltre illustrati alcuni risultati preliminari riguardanti gli studi climatologici attualmente in corso per gli altri aeroporti. Da questi studi emergono le singolarità e le peculiarità, per quanto riguarda la problematica del Wind Shear (WS), nei diversi aeroporti in relazione alla latitudine, alla climatologia, alle circolazioni locali, e alla orografia dell area in cui ogni sedime aeroportuale è collocato. In particolare per Catania e Napoli verrà messo in evidenza il ruolo delle brezze, per Reggio Calabria il ruolo inatteso delle maree sulla circolazione atmosferica, per Genova l effetto di canalizzazione delle masse d aria ad opera dell orografia. Palermo 19 Settembre

2 I dati disponibili per Palermo comprendevano: - Le misure meteo aeroportuali registrate in tre punti all interno del sedime aeroportuale, nelle vicinanze delle testate-pista per un arco di tempo di circa 11 anni ( ). Questi dati hanno costituito il punto di partenza per lo studio, e la base per determinare le caratteristiche della circolazione derivante dalle forzanti locali: brezze, venti catabatici, etc. - I reports dei piloti (circa 2500) relativi al periodo Questi sono risultati fondamentali per individuare le cause meteorologiche principali del fenomeno nell aeroporto di Palermo. Infatti le sole misure in prossimità della superficie in molti casi non sono sufficienti per definire se in quota (e più precisamente lungo il sentiero di avvicinamento ed atterraggio dell aeromobile) si verificano episodi di WS. Le informazioni contenute nei report dei piloti insieme alle misure meteo aeroportuali sono state utilizzate per analizzare le condizioni meteorologiche associate agli episodi di WS intenso e dedurre così le condizioni di fondo ed i fenomeni che sono più frequentemente all origine degli episodi segnalati nell aeroporto di Palermo. - I dati della rete anemometrica. Questi dati sono stati utilizzati per determinare i valori della divergenza e della componente verticale della vorticità in prossimità della superficie nel sedime aeroportuale, in concomitanza degli episodi di WS intenso segnalati dai piloti e di valutarne la correlazione. - Per alcuni giorni in cui erano segnalati diversi casi di WS intenso lo studio è stato approfondito mediante simulazione numerica della circolazione, con un modello meteorologico alla mesoscala. Palermo 19 Settembre

3 La mappa dell Area in cui è sito il sedime aeroportuale mette in evidenza la complessità dell orografia. Nell immagine dall alto dell aeroporto sono indicati in rosso i punti di misura della strumentazione meteorologica aeroportuale. Nell immagine stilizzata i punti in nero indicano le stazioni di misura della rete anemometrica. Palermo 19 Settembre

4 I dati meteorologici aeroportuali comprendono la misura del vento (intensità e direzione), e della temperatura nei tre punti di misura con una periodicità di 5 minuti. Completano il set di dati, le misure di umidità relativa e di pressione. I dati relativi ad ogni punto di misura sono contraddistinti da un diverso colore. Tutti i dati sono stati graficati in modo da rendere più semplice la validazione degli stessi e mettere in evidenza eventuali incongruenze. Palermo 19 Settembre

5 Per il vento, sono state utilizzate anche forme di rappresentazione vettoriale che rendono maggiormente evidente la variabilità del vento in funzione della posizione e/o la variabilità temporale. In particolare il grafico in alto riporta ad intervalli di 5 minuti il vento in ogni punto di misura. La direzione di provenienza del vento è indicata dal verso della freccia (verso il basso, da Nord); la lunghezza è proporzionale alla intensità (se idealmente si ruota il vettore indirizzandolo verso il basso, sulle ordinate si rileva quantitativamente l intesità del vento). La variabilità nel sedime aeroportuale si evidenzia nella direzione e intensità diversa del vettore in funzione del punto di misura. La variabilità temporale si evidenzia maggiormente nel grafico in basso, ove è riportato la differenza vettoriale tra il valore medio del vento misurato nel periodo considerato e la misura in ogni istante. Palermo 19 Settembre

6 La circolazione nei bassi strati atmosferici di un determinato sito risulta dalla interazione, in genere non lineare, tra la circolazione a scala sinottica e quella prodotta dalle forzanti locali, usualmente i gradienti orizzontali di temperatura, orografia, etc. Un modo per mettere in evidenza le caratteristiche di questa circolazione consiste nell analisi statistica della circolazione su periodi relativamente lunghi. In questo caso la periodicità dovuta all alternanza giorno-notte, e la ripetitività dell evento, permettono alle componenti della circolazione locale, di emergere. Nella figura i dati di vento nel mese di agosto per il periodo sono stati organizzati nell arco delle ventiquattro ore. L intensità del colore è proporzionale al numero di volte in cui in un certo momento del giorno il vento si presenta con quei valori. Risulta evidente come l intensità aumenti nella parte centrale del giorno con l intensificarsi della circolazione di brezza: i valori, specie quelli del secondo sensore, superano anche i 15 nodi. Altrettanto evidente risulta l alternanza giorno-notte della circolazione, (prevalentemente di brezza), caratterizzata dal cambiamento della direzione di provenienza. Palermo 19 Settembre

7 La visualizzazione della statistica in funzione del mese evidenzia le caratteristiche stagionali della circolazione locale, ovviamente più evidente nei mesi estivi ma comunque presente anche nei mesi invernali. Palermo 19 Settembre

8 Per caratterizzare separatamente le due componenti della circolazione locale (diurnanotturna), è stato utilizzato il solo periodo estivo: sono stati considerati i dati nell intervallo per la componente diurna ed i dati relativi all intervallo 0-5 per la componente notturna. Si può osservare come, pur essendo i sensori relativamente vicini tra loro, i regimi di vento cui sono sottoposti sono significativamente diversi specie per quanto riguarda il sensore più ad est. In questo le direzioni di provenienza prevalenti sono da E-NE con intensità tipiche dell ordine di 8 nodi mentre negli altri punti di misura la distribuzione è maggiormente piccata intorno a Nord con intensità dell ordine di nodi. Anche la circolazione notturna, di intensità inferiore, appare diversa nel primo punto di misura rispetto agli altri due. Palermo 19 Settembre

9 Dopo avere caratterizzato dal punto di vista climatologico le circolazioni locali, i casi di WS presenti nei Reports sono stati correlati alle condizioni meteorologiche ed in particolare alle misure di vento nel sedime aeroportuale. Nei due esempi riportati si può osservare come le misure fatte nello strato superficiale all interno dell aeroporto in presenza di debole WS (indicati con 0) non sono significativamente diverse da quelle fatte mentre veniva segnalato un episodio intenso di WS (indicato dalla freccia). Palermo 19 Settembre

10 Dopo avere verificato come la misura fatta a terra non si può considerare indicativa della presenza di episodi di WS lungo i sentieri di decollo ed atterraggio, valutiamo, da una analisi statistica, quali sono le condizioni meteorologiche in cui gli episodi di WS si verificano con maggiore probabilità. Nella parte centrale vi è la distribuzione climatologica dei venti ( ) misurati in aeroporto, presentata sia sotto forma di istogrammi della velocità e direzione, sia sotto forma di curve di livello. Nelle parti superiore ed inferiore sono riportate le distribuzioni dei venti, misurati in aeroporto, in concomitanza della segnalazione di eventi di WS nei METAR (sopra) e nei reports (sotto). Si può osservare come la gran parte degli eventi si verifichi per venti di intensità superiore a 10 nodi, e per direzioni di provenienza dal settore SE-SO. Da queste considerazioni si può dedurre che la gran parte degli eventi sono da associare alla interazione tra circolazione a grande scala ed orografia. Palermo 19 Settembre

11 Sulla base delle misure meteo aeroportuali e dei reports dei piloti si può escludere tra i fattori più importanti nella produzione di eventi di WS, le circolazioni locali. Sono invece prevalenti gli eventi di WS prodotti dall interazione tra circolazione a grande scala ed orografia. Palermo 19 Settembre

12 Dopo avere controllato la consistenza delle misure della rete anemometrica con le misure meteo aeroportuali, i campi del vento (nelle due componenti) sono stati calcolati mediante interpolazione su un reticolo regolare: Sono stati quindi calcolati i parametri divergenza e rotore (componente verticale): Sul piano della rete anemometrica Sul piano della rete anemometrica Sul piano della rete anemometrica Palermo 19 Settembre

13 Insieme alla mappa con l orografia in evidenza, per un giorno in cui sono segnalati diversi episodi di WS viene riportata l evoluzione temporale della divergenza misurata dalla rete anemometrica. In questa evoluzione si osserva che quando ci si avvicina (temporalmente) ai momenti in cui vi sono segnalazioni di WS intenso, la divergenza misurata generalmente aumenta. La corrispondenza, però, non è rigorosa, e la variabilità spazio-temporale della divergenza è alta. Inoltre va considerato che questa grandezza viene misurata nell aeroporto, mentre l aereo che risente degli episodi di WS percorre un sentiero aereo da cui vede nella direzione di provenienza del vento una orografia molto variabile. Alla variabilità dell orografia, corrisponde una variabilità dei risultati dell interazione tra vento ed orografia: turbolenza, onde, WS, venti di caduta etc. Quindi le misure nello strato superficiale dell aeroporto non possono essere considerate, in genere, rappresentative di quanto si verifica negli strati superiori e lungo i sentieri di avvicinamento, anche se possono essere utilizzate genericamente come indice di un aumento o diminuzione della fenomenologia associata alla interazione orografia-circolazione atmosferica. Palermo 19 Settembre

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15 Tra i giorni in cui gli episodi segnalati di WS sono stati più frequenti, sono stati individuati tre rappresentativi delle tipologie più frequenti di condizioni meteorologiche di fondo in cui gli eventi si verificano. Per questi casi è stata studiata l evoluzione della circolazione nell area di interesse, con particolare attenzione agli effetti dell interazione circolazione-orografia. Palermo 19 Settembre

16 Il modello impiegato per le simulazioni è il RAMS (Regional Atmospheric Modeling System), versione 4.3, sviluppato presso la Colorado State University. Il RAMS rappresenta uno dei modelli meteorologici più versatili e si rivela particolarmente utile agli scopi del progetto. Infatti: - consente l utilizzo di un complesso sistema di griglie annidate, che permette di poter modellare simultaneamente ed interattivamente moti atmosferici su diverse scale spazio-temporali. La tecnica del nesting fornisce, infatti, un comodo compromesso tra la necessità di ricoprire un dominio abbastanza ampio, per poter simulare fenomeni a scala sinottica, e quella di ottenere una risoluzione sufficientemente alta per rappresentare adeguatamente fenomeni a scala più piccola, dell ordine di qualche km, come circolazioni di brezza e fenomeni convettivi; - dispone di una vasta gamma di opzioni di parametrizzazione per la diffusione turbolenta, per i processi radiativi, per i processi umidi, per i flussi di calore latente e sensibile, per gli effetti di cinematica del terreno, a supporto del set di equazioni della fluidodinamica che devono essere risolte numericamente. Gran parte delle opzioni di parametrizzazione di cui dispone lo rendono particolarmente adatto alla simulazione di fenomeni di scala dell ordine di qualche km, tra i quali i vortici nel boundary layer prodotti dall interazione del vento con orografia complessa (come quella dell area in questione). Il modello è stato implementato su un dominio circostante l aeroporto di Punta Raisi e contiene tutti i principali rilievi in grado di influenzare il vento localmente. Palermo 19 Settembre