Il servizio di previsione del mare fornito dal Servizio Meteorologico dell’Aeronautica Militare,CNMCA e dall'Istituto di Scienze Marine, ISMAR, del CNR
La stagione invernale 2007/2008 ha segnato un sostanziale incremento di tempeste nel Mediterraneo. Nel settore occidentale, in seguito all’azione del Mistral, sono stati superati ripetutamente i 7 e persino 8 metri di altezza d’onda (con singole onde superiori ai 15 e 16 metri). Altezze di 7 metri sono state raggiunte anche nel Ligure e, ripetutamente, nello Ionio. Nel Mediterraneo orientale violente tempeste hanno colpito il delta del Nilo.
La previsione di questi eventi estremi è di fondamentale importanza per la sicurezza di naviganti e diportisti. Nell’utilizzo continuo del tempo libero e nelle attività commerciali la previsione del tempo e delle onde e’ ormai considerata un’informazione essenziale per una corretta pianificazione delle attività da svolgere in mare. Considerata la geografia del mar Mediterraneo, tale informazione deve essere fornita col maggior dettaglio possibile, con conveniente anticipo ed elevata affidabilità.
Il Servizio Meteorologico dell’Aeronautica Militare, con il suo Centro Nazionale di Meteorologia e Climatologia Aeronautica CNMCA, e’ l’organo nazionale ufficiale di riferimento per le previsioni meteorologiche. Come avviene nella maggior parte dei Servizi Meteorologici Nazionali europei, per le previsioni a medio termine ed a scala globale viene utilizzata la produzione numerica elaborata dal Centro Meteorologico Europeo per la Previsione a Medio temine (ECMWF; in Inghilterra). L’ECMWF, costituito da tutti i paesi del continente, fornisce a scala globale le migliori previsioni numeriche attualmente disponibili.
Tuttavia un modello globale, per ragioni di tempo di calcolo, non puo' essere impiegato ad alta risoluzione, e non puo' quindi descrivere in modo accurato i fenomeni locali. Data l'importanza dei dettagli specie in mari interni come il Mediterraneo, circondato per larga parte da una rilevante orografia, e' preferibile usare un modello a scala locale. Questa soluzione, per esempio per l'Italia, consiste allora nel focalizzare l'attenzione sulla zona di interesse potendo così operare con un dettaglio maggiore.
Il CNMCA ha messo a punto e reso operativo ad alta risoluzione il modello numerico di previsione dello stato dell'atmosfera COSMO-ME che copre l'intero bacino mediterraneo. La formulazione generale di COSMO-ME è sviluppata nell’ambito del consorzio internazionale COSMO costituito dai Servizi Meteorologici Nazionali di Germania, Grecia, Italia, Polonia, Romania e Svizzera (www.cosmo-model.org), Considera tutti i processi fisici e dinamici rilevanti che guidano l’evoluzione dell’atmosfera. Le equazioni di tale modello vengono risolte numericamente su calcolatori estremamente potenti in tempo utile per un’effettiva previsione. COSMO-ME è integrato a partire da condizioni iniziali interpolate dal sistema avanzato di assimilazione dati del CNMCA (Bonavita e Torrisi, 2005) ed innestato nel modello globale dell’ECMWF. Esso fornisce previsioni fino a 72 ore su una griglia con risoluzione orizzontale di 7 km e 40 livelli verticali.
Per il calcolo dello stato del mare, cioè l’altezza delle onde, l’informazione più rilevante è il vento che soffia sulla superficie marina. Il concetto fondamentale alla base dei modelli cosidetti spettrali e' che, conformemente all'immagine intuitiva del mare, questo risulta dalla sovrapposizione di onde di altezza, lunghezza e direzione diverse – si pensi ad un mare da vento sovrapposto ad un mare lungo da altra direzione. Lo spettro e' appunto l'insieme dell' energia associata alle singole componenti, ognuna specificata come frequenza (cioe' periodo, e quindi lunghezza) e direzione. La somma E di tutte queste energie e' collegata all' altezza significativa, cosiddetta perche' corrispondente alla stima visiva dell' altezza d'onda che facciamo osservando una mareggiata.
Anche l’evoluzione del mare e’ guidata da una serie di processi (per esempio, generazione da parte del vento, dissipazione di energia (creste bianche), rifrazione e frangimento sotto costa, scambi di energia fra le diverse onde) che sono descritti da una serie di equazioni che costituiscono appunto il modello del moto ondoso. Nella versione usata per le presenti previsioni sono considerate 25 frequenze e 24 direzioni, uniformemente distribuite sui 360o. Le 25 frequenze vanno da 0.05 a 0.5 Hz, coprendo cosi' le lunghezze d'onda da 6 a 600 metri.
Analogamente al modello meteorologico, nel caso delle onde l’informazione viene fornita su un insieme di punti, cioè ai nodi di una griglia che descrive appunto il bacino di interesse, la geometria delle coste e la sua batimetria.
L’Istituto di Scienze Marine, ISMAR, del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) e’ uno degli istituti di riferimento mondiale a questo riguardo. ISMAR ha partecipato allo sviluppo del modello WAM (Komen et al., 1994), un prodotto collettivo dei migliori specialisti mondiali, ed ha implementato questo modello presso vari centri nazionali. WAM e’ il più avanzato modello esistente per questi scopi, usato presso la maggior parte dei centri meteo-oceanografici operativi nel mondo.
Sulla base di un accordo fra Servizio Meteorologico dell’Aeronautica e Istituto di Scienze Marine, ISMAR, il modello WAM e’ stato implementato presso il CNMCA all’interno del sistema denominato Nettuno, ed e’ attualmente operativo con la maggior risoluzione, 0.05 gradi, attualmente disponibile sul Mediterraneo. Questa risoluzione, 5,5 x 4 km, rispettivamente in latitudine e longitudine, permette di descrivere bene non solo la situazione in mare aperto, ma anche quelle costiere di maggior interesse per i diportisti ed i servizi portuali e costieri. Il modello fornisce con continuità una completa descrizione dello stato del mare, formalmente lo spettro del moto ondoso, su tutti i punti di griglia. Per gli scopi pratici e la trasmissione al pubblico l’informazione prodotta da Nettuno viene riassunta in mappe triorarie che forniscono l’altezza, il periodo medio e la direzione media dell’onda nonché il vento su tutto il bacino per le prossime 72 ore.
Il complesso delle previsioni viene aggiornato ogni 24 ore ed e’ disponibile al pubblico ai siti web
CNMCA: www.meteoam.it
ISMAR: www.ismar.cnr.it
L’uso di due avanzatissimi modelli, meteorologico e di onde, permette di ottenere risultati estremamente accurati. Le prove effettuate ed i controlli fatti confrontando i risultati con le misure ottenute da boe e satelliti indicano un errore medio nella stima dell’altezza d’onda inferiore a 10 cm.(Figura 2 – confronto con dati del satellite Jason). Questo rende la previsione più che sufficiente per tutti gli scopi pratici.
Bibliografia
Bonavita M., and L. Torrisi, 2005: Impact of a Variational Objective Analysis Scheme on a Regional Area Numerical Model: The Italian Air Force Weather Service Experience; Meteorology and Atmospheric Physics, Vol.88, No.1-2
Komen, G.J., L. Cavaleri, M. Donelan, K. Hasselmann, S. Hasselmann, and P.A.E.M. Janssen, 1994. Dynamics and Modelling of Ocean Waves, Cambridge University Press, Cambridge, 532.
Notizie più dettagliate possono ottenersi presso il CNMCA ed ISMAR.
Le persone di riferimento per ISMAR sono:
Luciana Bertotti, Luigi Cavaleri
ISMAR
Castello 1364/A
30122 Venezia
tel 041 – 2404 759 – 2404 746
e-mail luciana.bertotti@ismar.cnr.it
Per il CNMCA contattare:
Figura 1- Dominio di integrazione del modello COSMO-ME del CNMCA
Figura 2 - Confronto fra i dati di altezza d'onda ottenuti con il modello WAM a le corrispondenti misure del satellite JASON. I colori corrispondono alla numerosita' delle misure (vedi tabella). La tabella a destra in basso fornisce la statistica del confronto. BIAS e' la differenza media fra modello e le misure. Altezze in metri. L'area considerata e' il Mediterraneo. Il periodo va da Novembre 2006 a Gennaio 2007