L estate del 2007: meteorologia e qualità delle previsioni S. Tibaldi, C. Cacciamani, G. Pirretti, F. Scotto, ARPA E-R 1
Schema della presentazione Un po di meteorologia sinottica Anomalie di temperatura e precipitazioni: l estate 2007 Il disagio bioclimatico La qualità delle previsioni quantitative del disagio? 2
MSL MAGGIO 3
MSL GIUGNO 4
MSL LUGLIO 5
MSL AGOSTO 6
Andamento Temperatura Massima giornaliera città emiliane estate 2007 Bologna Ferrara Modena Parma Reggio Nell'Emilia Piacenza 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14/05/2007 29/05/2007 13/06/2007 28/06/2007 13/07/2007 28/07/2007 12/08/2007 27/08/2007 11/09/2007 7
Andamento Temperatura Massima giornaliera osservata in Romagna Bologna Cesena Forli Ravenna Rimini 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14/05/2007 29/05/2007 13/06/2007 28/06/2007 13/07/2007 28/07/2007 12/08/2007 27/08/2007 11/09/2007 8
40 Tmax at Milano-Linate 16080: solid purple/2003, dash/climate (1961-1990) 35 30 C 25 6-8 C costantemente al di sopra della media 20 15 THU TUE SUN FRI WED MON SAT THU TUE SUN FRI WED MON SAT THU TUE SUN FRI WED MON SAT THU TUE SUN FRI WED MON SAT THU TUE SUN 17 22 27 2 7 12 17 22 27 1 6 11 16 21 26 1 6 11 16 21 26 31 5 10 15 20 25 30 4 9 14 APR MAY JUN JUL 2003 AUG SEP 9
Anomalia climatica stagionale delle medie mensili delle temperature massime giornaliere ( C) Stazione di Bologna - Borgo Panigale. Dalla primavera 1991 all'estate 2007 6,0 Primavera Estate Autunno Inverno 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007-1,0-2,0 10
Anomalia Temperatura media 2m. Anno 2007 Estate (JJA) 2007: Analisi operative ECMWF --- clima 61-90 da ERA40 Elaborazione ARPA-SIM (cortesia Federico Grazzini) 11
Anomalia delle Temperature massime estate 2007 Giu-Lug-Ago 2007 rispetto a CLINO (61-90) Fonte: Servizio Meteorologico Aeronautica Militare 12
Distribuzione disomogenea delle anomalie sull Italia. Anomalie positive, con valore medio su tutta la penisola intorno a +1.5 C rispetto al CliNo6190. Anomalie negative limitate ad una deviazione standard della distribuzione di temperatura massima, sono riferibili ad aree non troppo estese, di dimensioni sub-regionali. Il riscaldamento è più evidente sul medio versante adriatico e sulla parte ionica della Basilicata e sulla Sicilia orientale e meridionale, dove si sono registrate temperature massime anche di 5 C al di sopra della media del periodo. Fonte: AERONAUTICA MILITARE Centro Nazionale di Meteorologia e Climatologia SERVIZIO DI CLIMATOLOGIA 13
Distribuzione delle anomalie disomogenea sul territorio nazionale. I valori oscillano tra -1.5 C e +5.5 C circa, con una media spaziale prossima a +2 C, in riferimento al CliNo 1961-90. Il maggiore riscaldamento è stato registrato nel medio-basso Adriatico e su parte della costiera ionica di Puglia e Basilicata. Valori di anomalia un po più bassi si sono invece avuti sulla parte continentale del Nord Italia, fatta eccezione per la fascia di territorio al di sotto dell arco alpino, dove si sono registrate temperature leggermente al di sotto della media del periodo. Fonte: AERONAUTICA MILITARE Centro Nazionale di Meteorologia e Climatologia - SERVIZIO DI CLIMATOLOGIA 14
Divisione marcata tra la parte centro-settentrionale, con valori di TMAX vicine alla media del periodo o un po al di sotto di essa, e nella sua parte meridionale, dove invece è stata di qualche grado sopra la media climatologica. I valori delle anomalie rispetto al CliNo 1961-90 hanno oscillato tra -1.5 C e 4.5 C, corrispondenti rispettivamente a -1 e +3 deviazioni standard delle temperature massime medie per il mese di Agosto. Fonte: AERONAUTICA MILITARE Centro Nazionale di Meteorologia e Climatologia SERVIZIO DI CLIMATOLOGIA 15
Il disagio bioclimatico 16
Come si può definire il disagio bioclimatico (disagio che poi si traduce in conseguenze sanitarie)? Indice di Thom (combinazione di Tmed e RH, comportamento simile alla temperatura apparente) Disagio assente: Thom < 24 Debole disagio: Thom = 24 Disagio: Thom = 25 Elevato Disagio: Thom > 25 17
L indice di Thom e gli altri indici 40 35 Indice di Thom Temperatura apparente y = 1,2346x - 4,3643 R 2 = 0,95 30 25 Thom estivo: 20-28 20 y = 0,6633x + 6,0214 R 2 = 0,96 15 10 5 5 10 15 20 25 30 35 Temperatura ( C) 18
Quanto disagio in Emilia-Romagna nell estate del 2007? Estate 2007: dal 15 Maggio al 16 Settembre (125 giorni). In generale si sono riscontrati circa gli stessi casi di almeno Debole Disagio nelle aree urbane dei capoluoghi (fanno eccezione Rimini e Piacenza). Nelle aree di pianura si sono riscontrati meno casi; quasi nulli tra collina e montagna. città N giorni di almeno N giorni di almeno Debole Disagio Disagio Bologna 30 14 Parma 29 16 Modena 25 14 Reggio Emilia 31 17 Ferrara 34 19 Piacenza 21 2 Forlì 25 11 Ravenna 29 16 Rimini 21 7 pianura N giorni di almeno N giorni di almeno Debole Disagio Disagio Bologna 18 3 Parma 15 1 Modena 16 0 Reggio Emilia 13 0 Ferrara 26 10 Piacenza 5 0 Forlì 6 0 Ravenna 16 4 Rimini 14 2 19
Andamento Thom medio giornaliero città emiliane PC_CAP PR_CAP RE_CAP MO_CAP BO_CAP unità Thom 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 Debole Disagio Disagio Forte Disagio debole Disagio Disagio Forte Disagio 1/6 8/6 15/6 22/6 29/6 6/7 13/7 20/7 27/7 3/8 10/8 17/8 24/8 giorni 20
unità Thom 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 Andamento Thom medio giornaliero città romagnole RA_CAP FC_CAP RN_CAP BO_CAP Disagio Forte Disagio 1/6 8/6 15/6 22/6 29/6 6/7 13/7 20/7 27/7 3/8 10/8 17/8 24/8 giorni 21
Unità Thom Andamento Thom medio giornaliero Estate 2007 aree della Provincia di Bologna Debole Disagio Disagio Forte Disagio 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 1/6 8/6 15/6 22/6 29/6 6/7 13/7 20/7 27/7 3/8 10/8 17/8 24/8 31/8 giorni Bologna città Pianura collina montagna 22
La qualità delle previsioni della temperatura e del disagio 23
TEMP Cosmo-ME vs Cosmo-I7 MAM run 00 DMO 3 2,5 2 1,5 Scores 1 0,5 0 000 003 006 009 012 015 018 021 024 027 030 033 036 039 042 045 048-0,5-1 Step ME - CM MAE -CM ME - CI7 MAE -CI7 24
BIAS previsione Temp BOLOGNA confronto DMO (COSMOI7) vs DMO + Kalman Filter Estate 2006 BIAS COSMO-LM SUM 06 stazione di Bologna 3 2.5 2 1.5 1 kalman bias dmo bias 0.5 0-0.5 md min D MD+1 max md+1 min D+2 MD+2 max md+2 min MD+3 max D+2 min = temperatura minima max = temperatura massima D = giorno di emissione 25 Elaborazioni: ARPA-SIM
MAE previsione Temp BOLOGNA confronto DMO (COSMOI7) vs DMO + Kalman Filter Estate 2006 MAE COSMO -LM SUM 06 stazione di Bologna 3 2.5 2 1.5 kalman cosmo-lm dmo cosmo-lm 1 0.5 0 min D max min D+2 max min max D+2 md MD+1 md+1 MD+2 md+2 MD+3 min = temperatura minima max = temperatura massima 26 Elaborazioni: ARPA-SIM
La verifica delle previsioni del disagio Errori Previsione Estate 2007 Area urbana di Bologna 1,8 1,6 1,4 Unità Thom 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 RMSE MAE BIAS 0 D D -1 D-2 D-3 D-4 scadenze 27
La verifica delle previsioni del disagio Errori Previsione Estate 2007 pianura di Bologna 2,5 2 Unità Thom 1,5 1 0,5 RMSE MAE BIAS 0-0,5 D D -1 D-2 D-3 D-4 scadenze 28
Per il valore soglia (indice di Thom >= 24) di almeno debole disagio si sono ottenuti i seguenti risultati per quanto riguarda l area urbana di Bologna In percentuale sul totale di 125 giorni di previsione (15 Maggio-16 Settembre): Disagi previsti correttamente Falsi allarmi Mancati allarmi Corretta previsione di non disagio Previsione stesso giorno Previsione giorno D-1 Previsione giorno D-2 68,80% 19,20% 68,00% 19,20% 70,40% 17,60% 7,20% 4,80% 8,00% 4,80% 5,60% 6,40% D D-1 D-2 In numero di casi : A B 24 9 24 10 22 7 C D 6 86 6 85 8 88 29
Per il valore soglia (indice di Thom >= 25) di almeno disagio si sono ottenuti i seguenti risultati per quanto riguarda l area urbana di Bologna Disagi previsti correttamente Falsi allarmi Mancati allarmi Corretta previsione di non disagio Previsione stesso giorno 84,80% 8,80% 4,00% 85,60% 2,40% Previsione giorno D-1 8,00% 3,20% 3,20% 84,80% Previsione giorno D-2 5,60% 4,00% 5,60% D D-1 D-2 A B 11 5 10 4 7 5 C D 3 106 4 107 7 106 30
Per il valore soglia (indice di Thom = 25) di disagio si sono ottenuti i seguenti risultati per quanto riguarda l area urbana di Bologna Disagi previsti correttamente Falsi allarmi Mancati allarmi Corretta previsione di non disagio Previsione stesso giorno 7,20% 84,80% 4,00% 4,00% 87,20% Previsione giorno D-1 6,40% 1,60% 4,80% Previsione giorno D-2 87,20% 4,80% 1,60% 6,40% D D-1 D-2 A B 9 5 8 2 6 2 C D 5 106 6 106 8 109 31
Pod e Far area di pianura e area urbana di Bologna Thom medio >=24 pianura POD FAR area urbana 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 D D-1 D-2 D-3 D-4 D-5 D D-1 D-2 D-3 D-4 D-5 scadenze di previsione 32
Confronto tra previsione soggettiva e previsione automatica area urbana Bologna. Si può notare in quanti casi il sistema automatico (DMO) abbia sovrastimato il valore dell Indice. errori BO Cap 2007 (15 Maggio-16 Settembre) unità Thom 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0-0,5 D D -1 D-2 D-3 D-4 D-5 scadenze Bias soggettivo Mae soggettivo Rmse soggettivo BIAS MAE RMSE 33
Conclusioni? Estate 2007 leggermente sopra media rispetto a 61-90, in media rispetto al trentennio corrente Previsioni del disagio bioclimatico soddisfacenti: numero tollerabile di falsi allarmi, pochi mancati allarmi. Pochi errori e raramente (quasi mai) superiori ad una classe su quattro (1 Thom) DMO non facilmente utilizzabile: occorre un intervento aposteriori (misto statistico, da noi Kalman Filter, e umano) 34
Grazie per l attenzione 35
Confronto tra previsione soggettiva e previsione automatica area urbana Bologna SOGG >= 24 D D-1 D-2 D-3 D-4 D-5 Falsi allarmi 9 10 7 4 7 10 Mancati allarmi 6 6 8 11 13 13 Disagi previsti correttamente 24 24 22 19 17 17 Non disagi previsti correttamente 86 85 88 91 88 85 OGG >= 24 D D-1 D-2 D-3 D-4 D-5 Falsi allarmi 33 24 19 16 22 23 Mancati allarmi 3 5 8 12 14 15 Disagi previsti correttamente 27 25 22 18 16 15 Non disagi previsti correttamente 62 71 76 79 73 72 Si può notare in quanti casi il sistema automatico abbia sovrastimato il valore dell Indice. unità Thom 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 errori BO Cap 2007 (15 Maggio-16 Settembre) Bias soggettivo Mae soggettivo Rmse soggettivo BIAS MAE RMSE 0-0,5 D D -1 D-2 D-3 D-4 D-5 scadenze 36
Estate 2007: anomalia Tmax (fonte: CNR-ISAC) 37
Anomalia precipitazione estate 2007: deviazione (%) dal clima Fonte: CNR-ISAC 38
Dati Previsioni Disagio Bioclimatico Modena area urbana Errori Previsione Estate 2007 Area urbana di MODENA 1,8 1,6 1,4 1,2 Unità Thom 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 RMSE MAE BIAS -0,2 D D -1 D-2 D-3 D-4 scadenze D D-1 D-2 D-3 D-4 BIAS 0,272 0,256 0,176 0,088-0,04 MAE 0,896 1,008 1,024 1,032 1,128 RMSE 1,232883 1,362351 1,374045 1,388524 1,55692 39
Dati Previsioni Disagio Bioclimatico Modena area urbana Per il valore soglia (Indice di Thom >=24) di almeno debole disagio si sono avuti i seguenti score in percentuale: Disagi previsti correttamente Falsi allarmi Mancati allarmi Corretta previsione di non disagio Previsione stesso giorno Previsione giorno D-1 Previsione giorno D-2 72,80% 19,20% 69,36% 17,48% 72,00% 16,00% 7,20% 0,80% 9,16% 4,00% 8,00% 4,00% in numero : D D-1 D-2 D-3 D-4 D-5 Falsi allarmi 9 11 10 7 9 10 Mancati allarmi 1 4 5 9 11 9 Disagi previsti correttamente 24 21 20 16 14 16 Non disagi previsti correttamente 91 89 90 93 91 90 40
Dati Previsioni Disagio Bioclimatico Modena area urbana Per il valore soglia (Indice di Thom >=25) di disagio si sono avuti i seguenti score in percentuale: Disagi previsti correttamente Falsi allarmi Mancati allarmi Corretta previsione di non disagio Previsione stesso giorno 84,80% 8,00% 4,00% 85,60% 3,20% Previsione giorno D-1 8,00% 3,20% 3,20% 84,80% Previsione giorno D-2 5,60% 4,00% 5,60% in numero : D D-1 D-2 D-3 D-4 D-5 Falsi allarmi 5 4 5 1 2 2 Mancati allarmi 4 4 7 8 5 8 Disagi previsti correttamente 10 10 7 6 9 6 Non disagi previsti correttamente 106 107 106 110 109 109 41
Dati Previsioni Disagio Bioclimatico Modena pianura Errori Previsione Estate 2007 Pianura di MODENA 2,5 2 Unità Thom 1,5 1 0,5 RMSE MAE BIAS 0-0,5 D D -1 D-2 D-3 D-4 scadenze D D-1 D-2 D-3 D-4 BIAS 0,072-0,048-0,096-0,096-0,152 MAE 0,744 0,928 0,96 1,088 1,176 RMSE 1,023719 1,245793 1,186592 1,469694 1,587451 42
Dati Previsioni Disagio Bioclimatico Modena pianura Per il valore soglia (Indice di Thom >=24) di almeno debole disagio si sono avuti i seguenti score in percentuale: Disagi previsti correttamente Falsi allarmi Mancati allarmi Corretta previsione di non disagio Previsione stesso giorno 9,60% 3,20% 3,20% Previsione giorno D-1 8,00% 4,00% 4,80% Previsione giorno D-2 5,60% 2,40% 7,20% 84,00% 83,20% 84,80% ed in numero: D D-1 D-2 D-3 D-4 D-5 Falsi allarmi 4 5 3 3 5 8 Mancati allarmi 4 6 9 6 8 8 Disagi previsti correttamente 12 10 7 10 8 8 Non disagi previsti correttamente 105 104 106 106 104 101 43
Dati Previsioni Disagio Bioclimatico Modena Nella figura seguente sono riportati i confronti tra aree in termini di POD e FAR. Thom medio >=24 Pianura Area Urbana POD FAR 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 D D-1 D-2 D-3 D-4 D-5 D D-1 D-2 D-3 D-4 D-5 scadenze di previsione Figura :Probability Of Detection e False Alarm Rate confronto tra area di pianura e Urbana di Modena 44
GEO MAGGIO 45
GEO GIUGNO 46
GEO LUGLIO 47
GEO AGOSTO 48
Confronto tra COSMO-ME ME e COSMO-I7: T2m : DJF TEMP Cosmo-ME vs Cosmo-I7 DJF run 00 3 2,5 2 1,5 1 Scores 0,5 0-0,5 000 003 006 009 012 015 018 021 024 027 030 033 036 039 042 045 048-1 -1,5-2 Step ME - CM MAE -CM ME - CI7 MAE -CI7 49
Dati Previsioni Sogg Disagio Bioclimatico E-R estate 2007 Errori Previsione Estate 2007 Area urbana di Bologna 1,8 1,6 1,4 Unità Thom 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 RMSE MAE BIAS 0 D D -1 D-2 D-3 D-4 scadenze D D-1 D-2 D-3 D-4 BIAS 0,30 0,32 0,30 0,10 0,04 MAE 0,81 0,91 0,97 1,16 1,24 RMSE 1,13 1,21 1,26 1,49 1,63 50