Gli strumenti operativi del Consorzio LAMMA a supporto della

Gli strumenti operativi del Consorzio
LAMMA a supporto della Protezione
Civile & Esempio su il recente caso di
Aulla 2011
Valerio Capecchi - Consorzio LaMMA
Giornata di Formazione in Protezione Civile
“Centro Intercomunale del Chianti Storico”
5 Aprile 2013
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
LaMMA
Consorzio:
• Regione Toscana (67%)
• CNR (33%)
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
LaMMA: sedi
• Sesto Fiorentino (Fi): meteorologia, climatologia,
sistemi informativi geografici (GIS) e geologia
(modellistica di dispersione degli inquinanti in atmosfera,
negli studi anemologici a fini eolici, nella modellistica
marina ed oceanografica, nel controllo degli inquinanti e
dello stato di salute del mare, nel monitoraggio della
vegetazione)
• Livorno: meteorologia marina e la modellistica al servizio
del trasporto marittimo e delle attivitá produttive costiere
• Grosseto: studio dell’erosione dei suoli e delle risorse
idriche
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
Come nasce una previsione: cenni storici
• A sufficiently accurate knowledge of the state of the
atmosphere at the initial time. (Today’s weather)
• A sufficiently accurate knowledge of the laws according to
which one state of the atmosphere develops from another.
(Tomorrow’s weather)
Vilhelm Bjerknes (1904)
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
Come nasce una previsione: cenni storici
OSSERVAZIONE
• A sufficiently accurate knowledge of the state of the
atmosphere at the initial time. (Today’s weather)
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
Come nasce una previsione: osservazioni
Stazioni/navi
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
Come nasce una previsione: osservazioni
Boe
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
Come nasce una previsione: osservazioni
Aerei
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
Come nasce una previsione: osservazioni
Satelliti stazionari
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
Come nasce una previsione: osservazioni
Satelliti polari
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
Come nasce una previsione
Modello del sistema Terra
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
Come nasce una previsione
Cluster di calcolo (Lug 2001)
Presso il LaMMA é stato configurato a tale scopo un cluster di
45 PC con doppio processore AMD Athlon
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
Come nasce una previsione
Cluster di calcolo (Feb 2013)
Circa 5000 di volte piú veloce (legge di Moore)
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
Come nasce una previsione: cenni storici
PREVISIONE
• A sufficiently accurate knowledge of the laws according to
which one state of the atmosphere develops from another.
(Tomorrow’s weather)
−~2 ∂ 2
∂2
∂2
∂ψ
=
+
+
ψ + V ψ.
i~
∂t
2m ∂x 2 ∂y 2 ∂z 2
ZZZ
|ψ(r, 0)|2 dx dy dz = 1.
R3
ETCETC. . . . . .
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
Aulla 25 Ottobre 2011
Focus sull’alluvione
Lunigiana/5 Terre del 25
Ottobre 2011
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
Aulla 25 Ottobre 2011
Stazione di Brugnato Vara (Dati: ARPA Liguria)
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
Aulla 25 Ottobre 2011
Stazione di Pontremoli (Dati CFR Toscana)
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
Aulla 25 Ottobre 2011
L’evento:
• MCS (Sistema Convettivo a Mesoscala) a
• saccatura atlantica
• corrente a getto
• situazione “di blocco” a est
• mare caldo (17.8◦ C da satellite)
• flusso di aria calda e umida nei bassi strati
Un MCS é una struttura temporalesca indipendente con estensione
regionale e con un proprio ciclo evolutivo. Un MCS rigenerante é
rilevabile dalle immagini satellitari e radar dalla caratteristica forma a
“V”. Il vertice della “V”, stazionario per alcune ore, é la zona in cui le
nubi raggiungono la tropopausa e talvolta la oltrepassano, é sede dei moti
verticali piú elevati e delle precipitazioni piú intense. In tali sistemi le
quantitá di precipitazioni che si possono accumulare in poche ore sono
rilevanti e dell’ordine dei 200-400 mm in 3-8 ore.
a
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
Previsione meteo
Orizzonte temporale:
• brevissimo termine (3/6 ore - nowcasting)
• breve termine (12/72 ore)
• medio termine (3<giorni<7)
• medio/lungo termine (oltre i 7 giorni)
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
Previsione meteo
Orizzonte temporale:
• brevissimo termine (3/6 ore - nowcasting)
• breve termine (12/72 ore)
• medio termine (3<giorni<7)
• medio/lungo termine (oltre i 7 giorni)
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
Previsione meteo a 12/72 ore
Domande: Sono previsti transiti di perturbazioni nei prossimi
giorni? Che tipo di fenomeno é previsto (pioggia stratiforme,
rovesci, fronte caldo/freddo/occluso, temporali estivi)? In
quali zone dell’area d’interesse?
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
Previsione meteo a 12/72 ore
Domande: Sono previsti transiti di perturbazioni nei prossimi
giorni? Che tipo di fenomeno é previsto (pioggia stratiforme,
rovesci, fronte caldo/freddo/occluso, temporali estivi)? In
quali zone dell’area d’interesse?
Gli strumenti per la previsione a 12/72 ore:
• modellistica numerica a scala continentale/globale (IFS
ECMWF, GFS, UKMO, NOGAPS, ARPEGE, etc. . . )
• modellistica numerica a scala regionale (WRF, RAMS,
LAMI, COSMO, MOLOCH, ALADIN, etc. . . )
• analisi sinottiche (MeteoAlarm, Estofex, SatRep, etc. . . )
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
25/10/2011: Modello globale ECMWF 0.12 res
Precipitazione prevista il 25 Ott (τ = +72 ore)
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
25/10/2011: Modello regionale WRF ≃ 9 km res
Precipitazione prevista il 25 Ott (τ = +72 ore)
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
25/10/2011: Modello regionale WRF ≃ 3 km res
Precipitazione prevista il 25 Ott (τ = +48 ore) in 6 ore
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
Nowcasting
Domande: Continua a piovere? Fino a quando? Con che
intensitá?
Gli strumenti per il nowcasting:
• radar
• satellite
• fulminazioni
• stazioni
• webcam
• forum meteo (neve)
• modellistica numerica
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
Radar
• Attualmente 2 radar + 1 in fase di calibrazione
• In fase di test radar su Pizzorne del Dipartimento
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
25/10/2011: radar Dipartimento Protezione Civile
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
Satellite
MSG - Meteosat Second Generation
• 12 bande spettrali
• dati ogni 15 mins
• risoluzione ≃ 4 km (HRV 1 km)
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
MSG - Meteosat Second Generation
• intrusione di aria secca stratosferica (WV)
• altezza delle nubi (tmp top, IR 10.8 µm)
• immagini composite RGB: attivitá convettiva, nebbia,
nubi basse, etc. . .
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
25/10/2011: MSG, Infrarosso
celle temporalesche, overshooting top
Ore 10:00 UTC
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
Fulminazioni
Rete SIRF/CESI
• precipitazioni intense
• 16 sensori sul suolo italiano
• solo fulminazioni nube/suolo
Rete Blitzortung
• rete amatoriale free!
• risultati soddisfacenti
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
25/10/2011: fulminazioni
Ore 10:00 UTC
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
Nowcasting: stazioni
≃375 pluviometri
Capecchi et al (2012) confronto tra attivitá temporalesca
estiva e dimensione frattale del set di stazioni → adeguato fino
a precipitazioni ≃ 80 mm/24 hr
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
25/10/2011: precipitazione
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
25/10/2011: modellistica numerica high res
LaMMA sviluppa e adatta modello regionale per il territorio
toscano (catena operativa) ad alta risoluzione 3 km
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
25/10/2011: modellistica numerica high res
WRF-ARW 3 km (τ = +12/24 hr)
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
Gli strumenti operativi del Consorzio LAMMA a
supporto della Protezione Civile
Prodotti giornalieri
• bollettino meteo (entro le 9:30, τ = +72 hr)
• vigilanza meteorologica (entro le 11:00, τ = +72 hr)
• criticitá ordinaria (entro le 11:00, τ = +36 hr)
• avviso meteo (entro le 12:00, τ = +36 hr)
• monitoraggio meteorologico (ogni 3/6 ore)
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
25/10/2011: bollettino meteo
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
25/10/2011: vigilanza meteorologica
descrizione dei fenomeni meteo previsti con indicazione dei
cumulati (soglie) sulle aree meteo (ABCDEF)
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
25/10/2011: vigilanza meteorologica
Soglie pluviometriche Regione Toscana (altri?)
• poco abbondante 20-60 mm in 24 hr
• abbondante 60-100 mm in 24 hr
• molto abbondante (> 100 mm) in 24 hr
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
25/10/2011: vigilanza meteorologica
Soglie pluviometriche Regione Toscana (altri?)
• poco abbondante 20-60 mm in 24 hr
• abbondante 60-100 mm in 24 hr
• molto abbondante (> 100 mm) in 24 hr
Problema lessicale
• ‘poco abbondante’ → cioé piove poco. . . NO!
• ‘criticitá ordinaria’ (livello 1/3) → cioé non succede
niente. . . NO!
• ‘criticitá moderata’ (livello 2/3) → cioé modesta . . . NO!
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
25/10/2011: avviso meteo
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
25/10/2011: monitoraggio ore 18:00
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA
Implementazioni future e domande
• condivisione dati (Radar- prg Resmar) “regionali”
(nowcasting)
• assimilazione ⇈ nella modellistica regionale (≃ RUC)
• domanda: quale futuro per la modellistica regionale?
(ECMWF: 10 km 2015, 5 km 2020)
• disponibilitá piú rapida del modello ECMWF corse 00 &
12 UTC
• catena previsionale ⇄ protezione civile ⇄ comuni ⇄
popolazione
• uniformitá nella definizione delle soglie per allerta meteo
• meteo collaborativo (Metwit)
Consorzio LaMMA
Le previsioni meteorologiche: strumenti operativi del LaMMA