RainGis. Il software di visualizzazione interattiva dell accumulata integrata radar + pluviometri in tempo reale

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1 Radarmeteo s.r.l. con unico Socio Tel. e Fax: (+39) info@radarmeteo.com pec@pec.radarmeteo.com Via IV Novembre, Due Carrare (PD), Italia P.IVA/CF: Numero REA: PD Capitale Sociale: ,00 I.V. RainGis Il software di visualizzazione interattiva dell accumulata integrata radar + pluviometri in tempo reale DESCRIZIONE TECNICA MANUALE DEL SERVIZIO Pagina 1

2 Sommario 1. INTRODUZIONE ELABORAZIONE DEI DATI CALCOLO DELLA PRECIPITAZIONE ACCUMULATA DAI SOLI DATI RADAR ACQUISIZIONE DEI DATI DI PRECIPITAZIONE DELLA RETE PLUVIOMETRICA PRESENTE SUL TERRITORIO CORREZIONE DELLA STIMA RADAR CON I DATI PLUVIOMETRICI PRODUZIONE DEGLI OUTPUT DI PRECIPITAZIONE ACCUMULATA VISUALIZZAZIONE DEI DATI VISUALIZZAZIONE DELL ULTIMA ELABORAZIONE VISUALIZZAZIONE DELLE ELABORAZIONI DI ARCHIVIO ACCESSO REQUISITI MINIMI DI SISTEMA CONTATTI E ASSISTENZA Pagina 2

3 1. INTRODUZIONE Negli ultimi anni, a seguito del cambiamento climatico, è stato osservato un aumento di fenomeni piovosi intensi e localizzati, nello spazio e nel tempo, i quali apportando accumuli precipitativi rilevanti sono in grado di causare notevoli criticità sul territorio. Risulta quindi fondamentale avere a disposizione informazioni accurate e complete, in tempo reale, degli accumuli di precipitazione avvenuti sul territorio per poter mettere in atto strategie mirate alla mitigazione di eventuali criticità. Il nuovo approccio, sviluppato nel software RainGis, mira quindi all utilizzo integrato di tutti i dati delle reti pluviometriche e radar meteorologiche presenti sul territorio nazionale, il tutto accompagnato da una visualizzazione interattiva dei dati su un sistema cartografico GIS. La raccolta dei dati avviene grazie ad un cluster composto da numerosi server, dislocati in tutta Italia, che operano contemporaneamente al fine di garantire un elevata affidabilità e disponibilità dei dati. Il calcolo della precipitazione accumulata si basa quindi su due fondamentali tipologie di dati: i dati radar meteorologici presenti sul nord Italia che rappresentano la migliore rappresentazione areale delle precipitazioni in atto. Ciò consente di ottenere una copertura completa sul nord Italia che va ad includere anche tutto il Trentino-Alto Adige, parte dell alta Toscana e tutta l Emilia-Romagna (Fig. 1) grazie all utilizzo dei seguenti radar: Bric della Croce (TO), Settepani (SV), Linate (MI), Monte Macaion (TN), Valeggio sul Mincio (VR), Teolo (PD), Concordia Sagittaria (VE), Fossalon (UD), Pasja Ravan (SLO), Lisca (SLO), Gattatico (RE), San Pietro Capofiume (BO), Livorno (LI), Castiglione della Pescaia (GR); i dati pluviometrici di tutte le stazioni meteorologiche ufficiali (cioè afferenti ad Enti ed Organizzazioni governative) e a norma (cioè installate da Associazioni ed Organizzazioni non governative) del nord Italia che sono raccolti all interno del primo database nazionale coordinato creato nell ambito dello sviluppo del prodotto GisMeteotrigger (Fig. 2). Un altro aspetto fondamentale consiste nella visualizzazione interattiva dei dati che vengono georeferenziati e sovrapposti ad una cartina geografica nella quale, grazie anche ai numerosi riferimenti topografici, si riescono a collocare con precisione e chiarezza gli accumuli di precipitazione sul territorio d interesse. RainGis è ora disponibile e consente di visualizzare: le mappe di precipitazione accumulata in tempo reale, utili nelle fasi operative, con la visualizzazione di diversi intervalli temporali (1h, 3h, 6h, 12, 24h); le mappe di archivio di precipitazione accumulata, utili nella gestione degli eventi ex-post con la visualizzazione di diversi intervalli temporali (1h, 3h, 6h, 12, 24h); le aree interessate da precipitazione, in modo semplice e veloce, le quali possono essere ulteriormente identificate con layer personalizzabili; le stazioni utilizzate nel calcolo della precipitazione accumulata con la possibilità di visualizzare i dati delle stesse per le ultime 24h. Pagina 3

4 Figura 1. Copertura operativa del mosaico radar utilizzato per la generazione delle mappe di precipitazione accumulata. Figura 2. Stazioni facenti parte del nuovo database nazionale delle reti di stazioni meteorologiche implementato da Radarmeteo. Pagina 4

5 2. ELABORAZIONE DEI DATI 2.1. CALCOLO DELLA PRECIPITAZIONE ACCUMULATA DAI SOLI DATI RADAR Ogni 10 minuti vengono raccolti i dati delle reti radar meteorologiche i quali sono processati per eliminare echi non appartenenti a precipitazione (clutter). Successivamente viene elaborato il mosaico di tutti i radar utilizzati dal quale si ottiene un immagine complessiva delle precipitazioni in atto su tutte le aree entro i range di operatività dei radar. Infine, la riflettività (dbz) viene convertita in intensità di precipitazione (mm/h) mediante la formulazione di Marshall and Palmer. In questo modo si ottiene la precipitazione accumulata nei 10 minuti: la somma di scansioni successive consente la stima degli accumuli negli intervalli temporali desiderati (1, 3, 6 ore ecc.). Raccolta dati dati radar Elaborazione mosaico Calcolo precipitazione istantanea Calcolo precipitazione accumulata nell'intervallo di interesse Figura 3. Schema rappresentativo del processo di calcolo della precipitazione accumulata da radar meteorologico ACQUISIZIONE DEI DATI DI PRECIPITAZIONE DELLA RETE PLUVIOMETRICA PRESENTE SUL TERRITORIO Vengono raccolti i dati rilevati delle stazioni pluviometriche disponibili sul territorio nazionale tramite una complessa infrastruttura informatica: tutte le stazioni presenti sul territorio nazionale vengono suddivise in cluster sui quali operano contemporaneamente almeno due server per la raccolta dati ed il successivo accentramento nel database nazionale (Fig. 4). Grazie a questo sofisticato sistema di raccolta e di elaborazione, composto da server ridondanti, si ottiene un elevata affidabilità del servizio. Utilizzando quindi i dati raccolti viene calcolato l accumulo, sui diversi intervalli, il quale viene poi utilizzato per la taratura dei dati di precipitazione stimata da radar meteorologico. Pagina 5

6 Figura 4. Esempio di funzionamento del sistema cluster di raccolta dati CORREZIONE DELLA STIMA RADAR CON I DATI PLUVIOMETRICI I dati raccolti precedentemente vengono quindi analizzati da algoritmi standard, riportati nella letteratura scientifica, che consentono di tarare il campo di precipitazione ricavato dal radar con le misure puntuali effettuate dai pluviometri. Questo procedimento si rende necessario in quanto entrambi gli strumenti utilizzati presentano dei vantaggi e degli svantaggi (Fig. 5): il radar meteorologico consente di ottenere un elevata rappresentatività spaziale, cioè riesce a rappresentare con elevata copertura e dettaglio tutto il territorio, ma è caratterizzato da un accuratezza della misura inferiore a quella del pluviometro a causa di numerosi fattori; Pagina 6

7 il pluviometro è invece caratterizzato da una limitata rappresentatività spaziale, in quanto la misura non è areale ma puntuale, alla quale però si contrappone un elevata accuratezza della misura. Questo procedimento (Fig. 6), chiamato merging, consente quindi di sfruttare a pieno le potenzialità dei dati radar che sono caratterizzati da una copertura areale, utilizzando successivamente i dati puntuali per ottenere una stima di accumulo più accurata. Figura 5. Confronto delle principali caratteristiche dei radar meteorologici e dei pluviometri. Radar Pluviometr i Merging Precipitazione accumulata Figura 6. Diagramma di flusso del merging tra i dati radar e i dati pluviometrici. Pagina 7

8 2.4. PRODUZIONE DEGLI OUTPUT DI PRECIPITAZIONE ACCUMULATA A seguito dell elaborazione, a cadenza oraria, si producono i seguenti output per l utente finale: tempo reale: mappa di precipitazione accumulata sul nord Italia a partire dalle 24 precedenti all elaborazione fino all ora attuale su diversi intervalli temporali (1h, 3h, 6h, 12h e 24h); archivio giornaliero: mappa di precipitazione accumulata sul nord Italia a partire dalle 24 precedenti all elaborazione fino all ora attuale su diversi intervalli temporali (1h, 3h, 6h, 12h e 24h). Su richiesta, il software è inoltre in grado di fornire i dati numerici di precipitazione accumulata, predisposti su formato dati standard (CSV, XML, NETCDF, GRIB, ecc.) per la visualizzazione su propri sistemi GIS o per l inizializzazione di modelli idrogeologici e/o idraulici. Le modalità di fornitura saranno accordate in funzione delle richieste specifiche. 3. VISUALIZZAZIONE DEI DATI La visualizzazione avviene su di una mappa interattiva del territorio che consente all utente di interagire e visualizzare in dettaglio i dati georeferenziati (Fig. 7 e 8). Il display di visualizzazione è composto dalle seguenti sezioni: 1) Menu di selezione dell ultima mappa di precipitazione o delle mappe di archivio. 2) Mappa del territorio con sovrapposte le mappe di precipitazione accumulata. 3) Titolo della pagina con indicazioni dell ultimo aggiornamento (orario in UTC). 4) Pannello di selezione degli intervalli di precipitazione 5) Pannello di selezione dei layer. 6) Legenda colorata relativa ai quantitativi in mm visualizzati sulla mappa. Indipendentemente dalla visualizzazione dell ultima mappa o delle mappe di archivio è possibile utilizzare: il menu di selezione dei diversi intervalli temporali (Fig. 10) per visualizzare la precipitazione accumulata nelle ultime 1h, 3h, 6h, 12h, 24h rispetto all ora indicata dall indicatore di aggiornamento (Fig. 9); è possibile visualizzare solo un intervallo alla volta; il menu di selezione dei layer (Fig. 10) consente invece di attivare o disattivare, cliccando sulla corrispondente spunta con il tasto sinistro del mouse, la visualizzazione dei diversi layer disponibili; è possibile visualizzare più di un layer contemporaneamente. Tra i layer disponibili è inoltre possibile visualizzare tutte le stazioni meteorologiche utilizzate per l elaborazione (Fig. 11): esse compaiono come dei puntini rossi sui quali è possibile cliccare (con il tasto sinistro del mouse) per ottenere le seguenti informazioni di dettaglio: Nome Stazione; Radarmeteo ID; Coordinate (latitudine, longitudine). Sul box è inoltre presente un link ( Visualizzare i dati delle ultime 24h ) dal quale, su una nuova pagina, si può consultare il grafico delle precipitazioni delle ultime 24h, rilevate dalla stazione, per analizzare in dettaglio l andamento della precipitazione oraria e cumulata totale (Fig. 12). Pagina 8

9 Figura 7. Visualizzazione del prodotto nella piattaforma SMMeSD. Figura 8. Visualizzazione di dettaglio dell immagine. Figura 9. Indicatore di aggiornamento della mappa con orario in UTC. Pagina 9

10 Figura 10. In alto menu di selezione degli intervalli di precipitazione; in basso menu di selezione dei layer. Figura 11. Esempio di visualizzazione delle stazioni utilizzate (pallini rossi) e del popup di dettaglio con i dati stazione ed il link per la visualizzazione del grafico delle ultime 24 ore. Pagina 10

11 Figura 12. Grafico di precipitazione delle ultime 24h con visualizzazione della precipitazione oraria e della cumulata totale (mm). Il grafico di dettaglio della stazione è interattivo e consente all utente di: abilitare o disabilitare la visualizzazione della variabile cliccando con il tasto sinistro del mouse sulla variabile (Fig. 13). Figura 13. Esempio di disabilitazione nella visualizzazione della precipitazione oraria. visualizzare le informazioni di dettaglio delle variabili graficate (Fig. 14) scorrendo il puntatore sull area del grafico. Pagina 11

12 Figura 14. Esempio di visualizzazione delle informazioni di dettaglio. stampare o scaricare in locale il grafico visualizzato (Fig. 15) cliccando sul tasto in alto a destra. Figura 15. Opzioni per lo scaricamento in locale del grafico visualizzato. Pagina 12

13 3.1. VISUALIZZAZIONE DELL ULTIMA ELABORAZIONE Il software consente di visualizzare di default le ultime mappe di precipitazione elaborate dal sistema per i ogni intervallo temporale di interesse (1h, 3h, 6h, 12h, 24h); il riferimento dell orario è riportato nell indicatore di aggiornamento. Questa tipologia di prodotto si aggiorna ogni ora, per visualizzare l ultima mappa è necessario aggiornare la pagina cliccando nuovamente sulla voce Ultima mappa sul menu di sinistra VISUALIZZAZIONE DELLE ELABORAZIONI DI ARCHIVIO Oltre alla visualizzazione dell ultima mappa è possibile consultare i dati di archivio utilizzando l apposito selezionatore nel menu di sinistra del display (Fig. 16): esso consente di selezionare la data (giorno, mese e anno) e l ora (in UTC) dell elaborazione di interesse. Ad esempio se si seleziona si caricherà l elaborazione del 19 novembre 2016 alle ore 06:00 UTC dalla quale si potranno visualizzare le precipitazioni delle ultime 24h, 12h, 6h, 3h, 1h. Figura 16. Selezionatore della data e ora delle mappe di archivio. L archivio è attualmente disponibile a partire da inizio dicembre 2016 ma è possibile richiedere, direttamente a Radarmeteo, mappe relative a periodi antecedenti. Pagina 13

14 4. ACCESSO L accesso al prodotto avviene tramite il login alla piattaforma SMMeSD Versione Desktop. Il prodotto è quindi raggiungibile cliccando sulla voce RainGis presente nel menu grigio in alto. 5. REQUISITI MINIMI DI SISTEMA L applicazione non richiede dei requisiti minimi di sistema per i componenti hardware in quanto viene visualizzato tramite browser installato sul proprio sistema operativo. Lato software, la piattaforma è compatibile ed è stata testata sui seguenti browser: Internet Explorer dalla versione 9 alle più recenti; Firefox dalla versione 47 alle più recenti. 6. CONTATTI E ASSISTENZA Per segnalare qualsiasi problema o per richiedere assistenza, è possibile contattare Radarmeteo attraverso i seguenti canali di comunicazione: assistenza@radarmeteo.com (preferibile), Telefono: Pagina 14