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Guida ai Modelli: come interpretare i modelli matematici
Autore: andrea75
Data: Mer 18 Mag, 2011 11:28
Categoria: Articoli di meteorologia
Tipo:
Valutazioni 10/10, 4 voto(i): [Valuta articolo]
Titolo Articolo: Guida ai Modelli: come interpretare i modelli matematici
Descrizione: Una raccolta di nozioni per leggere e capire le carte meteo più diffuse nel web
Contenuti:



3 - CARTE A RISOLUZIONE VERTICALE
CARTE A RISOLUZIONE VERTICALE

Nella prima parte di questo documento abbiamo potuto vedere le carte cosiddette "classiche", cioè risultante dalla risoluzione orizzontale dei parametri meteorologici fondamentali. Questo tipo di carte è più comune, ed il probabilmente più facile da utilizzare (sebbene, sia soltanto una questione di abitudine).
Tuttavia, occorre ricordare che la meteorologia è una scienza che si interessa ai fenomeni atmosferici che si svolgono attorno alla Terra, tra il suolo e (circa) 12km di quota. Si comprende allora che le carte classiche ci offrono solamente una visione molto incompleta delle condizioni meteorologiche globali.
È per questo che un buon previsore, dopo avere osservato attentamente le risoluzioni orizzontali, per raffinare la sua previsione, ricorrerà ad un tipo di carta che soltanto recentemente è stata resa disponibile gratuitamente sul web: i modelli a risoluzione verticale. Questi, permettono al meteorologo di percepire lo stato dell'atmosfera non solo in 2, ma in 3 dimensioni. In questo modo, non viene trascurato alcun dettaglio, e si hanno così a disposizione tutti i parametri per mettere a punto uan buona previsione.
In questa seconda parte dunque, descriveremo brevemente i parametri attualmente disponibili su questi tagli verticali, ed il metodo da adottare per interpretarli. Vale a dire:

  1. Temperatura, vento e livello della tropopausa
  2. Velocità verticale e divergenza del vento
  3. Umidità relativa, temperatura potenziale e tempo previsto al suolo
  4. Temperatura potenziale equivalente, masse nuvolose
  5. Avvezione di temperatura, avvezione di vorticità, velocità verticale


Un indirizzo internet dove poter trovare questo tipo di carte gratuitamente è il seguente:
http://www2.wetter3.de/vertikal.html

Prendiamo come modello una carta tipica che deriva da una risoluzione orizzontale (pressione = constante = 700hPa ~ 3000m), e che presenta i seguenti parametri: la quota della superficie di 700hPa (isoipse in nero); l'umidità lungo questa superficie (aree colorate), i piccoli cerchi rossi e verdi rappresentano le zone potenzialmente piovose. Il raggio del cerchio è proporzionale all'intensità delle precipitazioni. Quando è rosso, indica precipitazioni liquide di tipo convettivo (pioggia a carattere temporalesco); nel caso contrario, queste precipitazioni sono di tipo stratiforme. Infine, le crocette segnalano che le precipitazioni cadono al suolo sotto forma solida: si tratta allora di neve o graupeln, e non di pioggia.
Piccola nota: le linee bianche rappresentano le isobare al livello del mare (0m).

Attorno alla carta, in basso e a destra, potrete notare dei piccoli pulsantini. Le cifre riportate sono la latitudine, espressa in gradi, (40°N, 50°N, 65°N), e la longitudine (10°W, 5°E, 20°E). Questi pulsantini ci permetteranno di scegliere il livello verticale che le interessa (basterà cliccarci sopra).

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In conclusione, per capirci, mentre le carte viste prima hanno la quota o la pressione come costante, le carte a risoluzione verticale hanno come costante la longitudine o la latitudine.
Purtroppo, al momento, per l'Italia gli unici paralleli di riferimento sono il 40° per il Nord Italia ed il 45° per il Sud. In alternativa, per altre zone, si possono prendere come riferimento i meridiani che vanno dall'8° al 15°.


Temperatura, vento e livello della tropopausa

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In questa carta, come in quelle che seguiranno, abbiamo la longitudine in funzione della quota (o meglio della pressione). Per conoscere la corrispondenza media, non dovrete far altro che guardare la tabellina che abbiamo inserito nella pagina precedente.
I parametri presenti in questa prima carta sono:

1) La temperatura in °C (aree colorate): È molto utile per conoscere ad esempio la quota dell'isoterma a 0°C, e provare a valutare il limite pioggia-neve, ma ovviamente esistono anche altre applicazioni che si riferiscono a questo parametro.

2) Il vento orizzontale (segmenti neri): Ideale, vicino alla tropopausa, per collocare e conoscere l'intensità del jet-stream, ma anche, vicino al suolo, quando si tratta di prevedere un eventuale passaggio di una corrente a getto nei bassi strati, che possono causare anche notevoli danni in occasione di un temporale (si osservano quando il vento è molto forte a livello del suolo, mentre diminuisce alzandosi in quota).

3) Le linee bianche quasi-orizzontali rappresentano le quote: 1440, 3000, 5520, 7120 e 9120m. Non sono di grande interesse, se non per prendere in considerazione il fatto che essendo quasi perpendicolari all'asse delle ordinate, si può dimostrare che è possibile stabilire una stretta relazione tra pressione e quota.

4) Infine, la linea grigia, messa in evidenza con la freccia, mostra la quota della tropopausa. Si può così facilmente vedere ciò che si diceva pocanzi, ovvero che si tratta di una superficie semirigida, con possibili cedimenti, sinonimi di dinamismo in quota. Qui, la rottura mostrata dalla freccia non è molto importante (non scende al di sotto dei 250hPa), ma può talvolta accadere che scenda fino a 400hPa! Immaginate dell'aria stratosferica scendere fino a 7000m di quota, ed il dinamismo che crea al suo passaggio!

Velocità verticale e divergenza del vento

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In questa carta, abbiamo a nostra disposizione 3 parametri:

1) La velocità verticale: ricordiamoci innanzitutto questo concetto: una velocità verticale negativa corrisponde ad aria che sale di quota (ascendenza), mentre una velocità verticale positiva corrisponde ad aria che scende (subsidenza). Nella carta qui sopra, abbiamo messo in evidenza con 2 frecce rosse l'influenza del cedimento della tropopausa (quella vista precedentemente) sui movimenti verticali. Di fronte alla rottura (tra il 10° e il 15° meridiano di longitudine Est), il dinamismo da essa generato, costringe l'aria a salire (area giallo/arancio). Al contrario, l'aria scende dalla parte posteriore del cedimento (tra 5° e 10° Est). Ricordando ciò che è stato detto in precedenza, si può allora comprendere come uno sganciamento di questo tipo fornisce l'energia necessaria per far nascere celle temporalesche nelle zone frontali, mentre nella parte posteriore, i movimenti ascendanti sono inibiti, impedendo l'evoluzione di sistemi convettivi particolarmente intensi.

2) La divergenza del vento orizzontale: questo parametro è mostrato dalle linee grigie. Quando sono continue, l'aria ha tendenza a divergere, mentre quando sono tratteggiate, l'aria ha tendenza a convergere. A causa della legge di conservazione della massa citata in precedenza, velocità verticale e divergenza orizzontale sono bene collegate tra di loro, in modo da avere:

  • Nei bassi strati:
    Divergenza = instaurazione di una corrente di subsidenza
    Convergenza = instaurazione di una corrente ascendente

  • Al livello della tropopausa:
    Divergenza = instaurazione di una corrente ascendente
    Convergenza = instaurazione di una corrente di subsidenza


Se ne deduce che una linea di convergenza al suolo, associata ad una corrente divergente in quota, è un'ottima condizione per la formazione di un temporale (sempre che ci siano buoni indici di instabilità) o in ogni caso buona per poter individuare zone dove si presenterà moderata nuvolosità, e buone probabilità di pioggia.

2) In questa carta è ben evidenziata anche la quota della tropopausa, ma ne abbiamo già parlato e non ci ritorneremo sopra.

Umidità relativa, temperatura potenziale e tempo previsto al suolo

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Una carta molto pratica, che ci propone nuovamente 3 parametri principali:

1) L'umidità relativa: Le aree colorate grigie delimitano le zone dove l'umidità è più elevata, ovvero dove si avrà un'alta probabilità di avere un buon numero di nubi; mentre le aree blu mostrano le zone del cielo più soleggiate. Può essere molto utile utilizzare questa carta per collocare in modo efficace le nubi basse, o anche i cirri, che non sono di solito individuabili in una semplice carta orizzontale a 700hPa. Si possono utilizzare queste informazioni combinandole con con le velocità verticali o con la quota della tropopausa per prevedere le zone in cui si avranno precipitazioni...

2) Tenendo conto dell'attendibilità comunque limitata, ci si potrà divertire a vedere se il modello si fa la vostra stessa idea sulla previsione, dando un'occhiata ai simboli in alto della carta, che rappresentano il tempo previsto al suolo, in funzione della longitudine. La simbologia, è la stessa descritta nel capitolo precedente.

3) Le linee nere collegano tra di loro i punti di temperatura potenziale equivalente e vengono definite isoentropiche. E' interessante notare che queste linee mettono abbastanza bene in evidenza la stabilità statica dello strato atmosferico su tutto il suo spessore. Così, le zone dove le linee sono molto ravvicinate verticalmente indicano una forte stabilità statica a questo livello; mentre le zone dove le linee sono bene intervallate tra di loro (sempre in senso verticale), indicano un'aria potenzialmente instabile. Osserverete infine che le isoentropiche sono molto molto vicine le une alle altre al livello della tropopausa. Nulla più di normale, poiché la temperatura remontre molto leggermente a partire da questo livello, ed è per questo che i movimenti sono bloccati a questa altitudine.

Analizzando questa carta, si possono individuare due fenomeni molto caratteristici, cioè un'infiltrazione d'aria stratosferica tra 0° e 10°E di longitudine (lingua d'aria molto secca). Quest'infiltrazione è il risultato del cedimento della tropopausa che abbiamo visto in precedenza. Si potrà anche notare una zona di forte stabilità statica e d'umidità in a 5°W di longitude. Tuttavia, alla quota di 700hPa, l'umidità non è così importante e ve lo diciamo di nuovo: non cadete nella trappola delle carte a 700hPa, perché non rivelano tutto! Occorre basarsi su molti altri parametri per prevdere dove e come si potranno avere piogge e temporali.

immagine21

Premesso che dedicheremo un articolo a parte sull'interpretazione dei radiosondaggi, proviamo intanto a dare un'infarinata su questo tipo di carta e per collegarla a quella precedente. In questo radiosondaggio (riferito in questo caso a Brest) preso nello stesso giorno della carta qui sopra, si osserva bene l'umidità nei bassi strati (curva blu e rossa non distinte), superata da un'inversione di temperatura tra 900 e 800hPa, che conferma la forte stabilità statica che era stata prevista da GFS, e che blocca tutta l'umidità sotto di essa.

Temperatura potenziale equivalente e masse nuvolose

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Questa penultima carta è molto interessante per 2 nuovi parametri che andremo ad analizzare:

1) La temperatura potenziale equivalente (ThétaE): Questa temperatura ha di particolare che permette (fattore molto interessante) di delimitare in modo relativamente preciso la posizione di un fronte. Infatti, come con la temperatura pseudo-adiabatica potenziale di bulbo bagnato (parametro molto simile), un fronte, su questo tipo di carta è tracciato con un forte gradiente orizzontale di ThétaE. Al contrario, le zone di debole variazione orizzontale di questo dato caratterizzano una massa d'aria ben omogenea al seguito, il passo della zona di gradiente di ThétaE ci permette di determinare se si tratta di un fronte caldo o freddo. Qui, il gradiente è spostato verso Est man mano che l'altitudine aumenta, e siamo in presenza di un flusso da Ovest: ciò ci permette di dire che siamo in presenza di un fronte caldo.
Oltre a ciò, essa è importante per la misurazione dell'instabilità dell'aria.
Vi è instabilità potenziale quando una particella d'aria, se sollevata fino al livello di saturazione, diventa instabile. Il modo più facile per diagnosticare la presenza di instabilità potenziale, si ottiene esaminando la theta-E dell'aria. Se theta-E decresce con l'altezza, l'aria è potenzialmente instabile. Conseguentemente, in presenza di un sufficiente sollevamento, la convezione potrebbe svilupparsi.
Si ha instabilità condizionale quando una particella d'aria, se sollevatasi sufficientemente, diventa più calda dell'ambiente in cui si viene a trovare. Le mappe theta-E possono anche essere usate per una stima approssimativa dell'instabilità condizionale. A 500 hPa, la temperatura equivalente potenziale dell'aria è solo leggermente influenzata dalla quantità di umidità. Perciò è possibile diagnosticare instabilità condizionale se la theta-E al suolo è superiore di un po' più che qualche grado rispetto alla theta-E a 500 hPa. In prima battuta, si può affermare che maggiore è la differenza fra suolo e 500 hPa, maggiore sarà l'instabilità.

2) Le linee bianche e grigie rappresentano la ripartizione verticale delle masse nuvolose. Le linee grigie corrispondono a nubi di tipo convettivo (possibilità di temporali), e le linee bianche delimitano le nubi di tipo stratiforme.

In questa carta, come in altree viste prima, è visualizzata anche la quota della tropopausa. A proposito di quest'ultima, le stesse valutazioni fatte ora, ma ancora più affidabili, si possono fare confrontando la theta-E al suolo e la temperatura potenziale della tropopausa (tropopause potential temperature, tropopause theta). Laddove la theta-E al suolo è più calda della theta della tropopausa, vi sarà instabilità condizionale in tutta la colonna d'aria.

Avvezione di temperatura

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Per finire, passiamo ad un'ultima carta, che ci fornisce due nuovi ulteriori parametri:

1) L'avvezione orizzontale di vorticità assoluta: è rappresentata da linee grigie continue (avvezione positiva) o tratteggiate (avvezione negativa). Abbiamo osservato nella prima parte del documento che questo parametro meteorologico molto astratto caratterizza le variazioni di rotazione di una particella su se stessa nel tempo. Si nota anche dalla carta che nelle zone con elevata avvezione di vorticità si avrà notevole dinamicità nell'atmosfera. Tale dinamicità sarà amplificata in presenza di cedimenti della tropopausa.

2) Le aree colorate danno un'indicazione sulle variazioni di temperatura nel tempo. Questo parametro può essere utilizzato per completare, insieme ai parametri visti finora, una previsione sullo sviluppo di possibili temporali. Infatti, un'avvezione d'aria calda nei bassi strati può facilmente alimentare grandi movimenti convettivi dal momento che è accompagnata da una moderata anomalia nella tropopausa.

In questa carta è rappresentata anche la velocità verticale (frecce bianche e nere), come pure l'altitudine della tropopausa.

CONCLUSIONE

Per fornire una previsione realistica, sia che essa venga fatta per semplice passione o a livello più professionale, occorre assolutamente armarsi:

- di molti parametri meteorologici, che andranno comparati, riadattati e associati tra di loro. Tentare ad esempio di prevedere un temporale facendo riferimento solamente ai parametri di LI e CAPE non è mai buona cosa.

- della propria esperienza, del feeling che si possiede con la propria zona, che vi permetteranno di prendere una decisione chiara e precisa, di avere una propria opininione sulla situazione, ecc.

- di molti modelli diversi, soprattutto se si ha a che fare con una proiezione a lungo termine, o se la situazione è particolarmente di difficile interpretazione.

E' importante individuare per prima cosa il tipo di carta da esaminare. Si comincia con una carta a risoluzione orizzontale su scala Europea, quindi ci si concentra sulla zona o sul fenomeno meteorologico che ci interessa particolarmente, e a quel punto approfondire mediante i modelli a risoluzione verticale ed i radiosondaggi. Si otterà a quel punto quasi una visione a tre dimensioni del fenomeno meteorologico da prevedere. Ed è quest'approccio rigoroso al fenomeno in questione che fa la differenza.

In conclusione, vi lasciamo sperando di aver fatto una cosa gradita, sia a coloro che stanno avvicinandosi solo ora a questa magnifica scienza, sia a quelli che già masticano un po' la materia ma che vogliono semplicemente approfondire certi temi o lo studio di qualche particolare carta finora poco conosciuta.
Ci riserviamo di approfondire meglio alcuni aspetti che qui abbiamo solo citato, e vale a dire l'analisi della situazione al suolo, lo studio dei fenomeni temporaleschi, l'interpretazione dei radiosondaggi, la lettura degli spaghi, ecc.
Questo voleva essere solo l'antipasto, di una raccolta di documenti, che si spera faciliteranno l'uso dei tanti strumenti che oramai Internet mette a disposizione di ogni appassionato.
Fatene buon uso, e BUONA PREVISIONE!
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