CESVOT “PRONTI A TUTTO” SISTEMI DI MONITORAGGIO Daniele Sforzi DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI SISTEMI DI MONITORAGGIO   CESVOT “PRONTI A TUTTO” Daniele Sforzi

Meteo e Clima DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI La CLIMATOLOGIA è la scienza che si occupa delle "condizioni atmosferiche medie" (clima) La METEREOLOGIA studia i fenomeni fisici responsabili del tempo atmosferico. Essa si basa sull'osservazione, sulla misurazione e sulla previsione dei fenomeni atmosferici e delle variabili misurabili ad essi legati come ad esempio la temperatura dell'aria, l’umidità atmosferica, la pressione atmosferica, la radiazione solare e la velocità e direzione del vento

Circolazione globale e teleconnessioni L’atmosfera è un sistema caotico L’atmosfera è governata da equazioni differenziali (moto dei fluidi) che possono essere risolte analiticamente soltanto conoscendo le CONDIZIONI AL CONTORNO e le CONDIZIONI INIZIALI La combinazione di queste due osservazioni comporta un risultato importante: In atmosfera condizioni iniziali leggermente diverse possono portare a risultati anche molto diversi tra loro Piccole variazioni nelle condizioni iniziali producono grandi variazioni nel comportamento a lungo termine di un sistema (atmosfera)

Circolazione globale e teleconnessioni Lorenz (1963) fu il primo ad analizzare questo effetto che ribattezzò “Effetto Farfalla”

La prima cosa da chiedersi ma per quale attività ci serve la previsione meteo? Attività quotidiana Ricerca scomparsi Incendio indrustriale Attività su neve Incendio boschivo Servizio di piena Agricoltura Turismo Edilizia Attività sportiva

Proverbi - Quando l'isola mette il cappello ,piombinesi preparate l'ombrello!! - Cielo rosso di sera bel tempo si spera - Cielo a pecorelle acqua a catinelle - Quando il monte Morello mette il cappello, fiorentino prepara l'ombrello - Rannuvola sulla brina, acqua o neve domattina - Rosso di sera bel tempo si spera, rosso di mattina la pioggia s'avvicina - Nevica bene se dalla Corsica viene!. - Se nevica avanti il ceppo sette volte sul tetto - Neve marzolina dalla sera alla mattina - Se il Serra ha il cappello,pontederese prendi l'ombrello - Gennaio asciutto,grano dappertutto - Sotto la neve pane, sotto la pioggia fame La tramontana la pioggia tiene lontana - Se rannuvola sulla brina avanti buio fa una pisciantina

Stazione Meteo DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI

Il Sistema meteo in Toscana DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI Il Sistema meteo in Toscana

IL SISTEMA METEO IN TOSCANA DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI Soggetti: Consorzio LaMMA Servizio Idrologico regionale ARSIA Centro Funzionale Regione Toscana 611 - 2006

Terminologia Intensità pioggia Tipologia precipitazioni Termine DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI Intensità pioggia Termine Valore mm/h Deboli 0 – 3 mm Moderate 3 – 15 mm Intense 15 – 40 mm Estreme > 40 mm Tipologia precipitazioni DIFFUSE: precipitazioni, di ogni tipo, che si verificano su gran parte del territorio oggetto della previsione pur non avendo continuità spaziale (precipitazioni comunque a "macchia di leopardo"). Generalmente sono interrmittenti e di breve durata, ma frequenti. ESTESE: precipitazioni, di ogni tipo, che si verificano su gran parte del territorio con continuità spaziale. SPARSE: precipitazioni, di ogni tipo, che si verificano su una porzione limitata del territorio oggetto della previsione e che non sono uniformemente distribuite su di esso. PERSISTENTI: precipitazioni, di ogni tipo, caratterizzata dalla lunga durata TEMPORALESCHE: precipitazioni associate a fenomeni temporaleschi. Generalmente sono di limitata estensione spaziale e di breve durata (generalmente inferiore a 30 minuti), caratterizzati da tuoni, fulmini, venti turbolenti, grandine, correnti ascensionali e discendenti.

Terminologia DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI Vento: tabella Beaufort

Terminologia Nuvolosità DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI Nuvolosità COPERTO: copertura nuvolosa del cielo pari a 8 ottavi. Ovvero cielo totalmente coperto. MOLTO NUVOLOSO: copertura nuvolosa del cielo pari a 6 o 7 ottavi. Ovvero cielo quasi totalmente coperto da nubi. Tuttavia esistono limitati spazi di sereno. NUVOLOSO: copertura nuvolosa di 3, 5 ottavi. Ovvero cielo coperto da nuvolosità per circa metà superficie. POCO NUVOLOSO: copertura nuvolosa del cielo di 1 o 2 ottavi. Ovvero cielo quasi interamente sgombro di nubi. SERENO: copertura nuvolosa del cielo di 0 ottavi. Ovvero cielo totalmente o quasi sgombro da nubi. NUBI ALTE: termine per indicare nubi con base al d sopra dei 6000 metri di quota. NUBI BASSE: termine per indicare nubi con base al di sotto dei 2000 metri di quota. NUBI MEDIE: termine per indicare nubi con base al di sotto dei 2000 metri di quota. NUBI STRATIFICATE: nubi con limitato sviluppo verticale associate al più a precipitazioni di debole intensità. NUVOLOSITA' TERMOCONVETTIVA: nubi cumuliformi che si sviluppano nelle ore più calde lungo i rilievi associate anche a precipitazioni a prevalente carattere temporalesco. Tale nuvolosità si dissolve nel corso del tardo pomeriggio-sera. FOSCHIA: riduzione della visibilità a causa di particelle (vapor d'acqua, pulviscolo,..) disperse nell'aria sufficientemente numerose da conferirgli aspetto opalescente. Visibilità comunque sopra i 1000 metri.

I bollettini in Toscana DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI Bollettino meteo (emissione ore 10 ) Bollettino di vigilanza (emissione ore 11 ). Vengono indicati la tipologia dei fenomeni meteorologici (pioggia, neve, ghiaccio, vento, mare) che si prevede possano superare una determinata soglia di intensità Bollettino di criticità (emissione ore 13 ) VALUTAZIONE EFFETTI AL SUOLO Vengono indicati il riepilogo dei livelli di criticità ordinaria, moderata, elevata per le diverse tipologie di rischio

LIVELLI DI ALLERTAMENTO DEL SISTEMA DI PROTEZIONE CIVILE Terminologia DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI Bollettino Meteo Bollettino Criticità (WEB) x oggi Ore 9:30 PREVISIONE METEO (6 aree meteo) SI a criticità ordinaria a criticità moderata o elevata STATO DI ALLERTA 2 (Aree indicate) ( TELEFONO+WEB+FAX ) VIGILANZA x domani NO STATO DI ALLERTA 1 NORMALITÀ VALUTAZIONE EFFETTI (25 aree idro) LIVELLI DI ALLERTAMENTO DEL SISTEMA DI PROTEZIONE CIVILE

Aree Idrologiche Omogenee o Aree di Allerta A.I.O. DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI Aree Idrologiche Omogenee o Aree di Allerta Principali bacini e sottobacini, omogenei dal punto di vista della risposta idrologica

Allerta Meteo DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI

DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI Gli strumenti

Gli strumenti Modelli previsionali: WRF ECMWF risoluzione 7 km DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI Modelli previsionali: WRF ECMWF risoluzione 7 km WRF GFS risoluzione 12 km WRF GFS risoluzione 4 km WRF NMM risoluzione 12 Km WW3 risoluzione 3 km MOBIDIC Previsioni atmosfera Previsioni mare Previsioni idrologiche

STRUMENTI DI MONITORAGGIO DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI Strumenti di monitoraggio: Stazioni di monitoraggio al suolo Meteosat Radar Fulminazioni Immagini web cam Forum meteo 349 pluviometri 187 termometri 100 anemometri 154 igrometri 5 barometri 124 idrometri 45 freatimetri

Stazioni di monitoraggio DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI 349 pluviometri 187 termometri 100 anemometri 154 igrometri 5 barometri 124 idrometri 45 freatimetri

Pressione al livello del mare e geopotenziale 500 hPa Modelli Globali A partire dalla situazione attuale a livello globale effettuano la previsione di parametri meteorologici per l’intero globo Precipitazioni previste Pressione al livello del mare e geopotenziale 500 hPa Modello globale Dati satellitari Dati da reti di rilevamento globale: - stazioni meteo - boe - palloni sonda

Modelli a scala locale I Modelli Globali elaborano previsioni sull’intero globo, ma poco dettagliate (a bassa risoluzione) Per ottenere previsioni più dettagliate si impiegano i modelli ad area limitata (WRF), che grazie alle informazioni dei modelli globali forniscono previsioni ad alta risoluzione 12 km Elaborazioni modello RAMS 4 km Elaborazioni modello globale LaMMA Modello RAMS GFS 00-06-12-18 UTC Run - 50 km res. ECMWF 00-12 UTC Run - 25 km res.

Modelli DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI

Osservazione da Satellite Forniscono informazioni su: -presenza e tipo di nuvolosità; -temperatura superficiale del mare; -presenza di vapor acqueo; - ecc. Temperatura superficiale del mare Presenza di vapor acqueo Presenza e tipo di nuvolosità

Il Meteosat Il sensore SEVIRI (Spanning Enhanced Visible Infrared Imager) a bordo del Meteosat di Seconda Generazione, opera su 12 bande spettrali e permette di inviare a terra 12 diverse immagini del nostro pianeta ogni quarto d’ora. 11 di queste immagini hanno una risoluzione spaziale di 3 km, mentre quella corrispondente al canale 12 (HRV, High Resolution Visible) ha una risoluzione di 1 Km.

Il canale 12 (HRV) La caratteristica di questa banda è l’alta risoluzione spaziale: 1 Km contro i 3 Km (all’equatore) delle altre bande. E’ utile per lo studio delle strutture a piccola scala come le celle temporalesche e più in generale di tutti i fenomeni convettivi. Questa banda copre le lunghezze d’onda tra 0.5 e 0.9 micron, quindi è più larga della banda 1 e della 2 messe insieme.

Immagine composite RGB Composizione RGB dei canali 3 (Red) 2 (Green) e 1 (Blue) per identificare le nubi di ghiaccio e quelle di acqua e distinguere le superfici aride da quelle con vegetazione.

Immagine composite RGB Composizione delle differenza tra i canali 4 (IR 3.9), 9 (IR 10.8), 10 (IR 12.0). Vengono messe in evidenza la nebbia notturna e le nubi basse, altrimenti non visibili con i singoli canali IR.

Immagine composite RGB DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI Composizione delle differenza tra canali: RGB 05-06, 04-09, 03-01. Si individuano molto bene i temporali intensi quando sono in formazione (giallo).

Meteosat Il canale 10 (IR 10.8) DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI Il canale 10 (IR 10.8) L’utilizzo di questa banda è principalmente legato alla possibilità di ricavare la temperatura della sommità delle nubi. Le nubi convettive intense con elevato sviluppo verticale hanno temperature inferiori a -30°C.

Carta della fulminazione DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI 27/02/2006

RADAR DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI RAdio Detection And Racing --> individuazione tramite onde radio e misura della distanza Principio di funzionamento: un onda elettromagnetica viene trasmessa in atmosfera, se incontra un bersaglio viene riflessa Distanza: conoscendo la velocità a cui viaggia l’onda, dal tempo impiegato a percorrere il doppio tragitto radar - bersaglio posso conoscere la distanza Segnale: il segnale ricevuto dal radar è proporzionale alla riflettività data dalla concentrazione di acqua

Alcuni esempi DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI In Toscana sono attivi 2 piccoli radar, Roveta (FI) e Radicondoli (SI). Sono meno potenti dei normali radar meteo (portata 100-150 km) e non forniscono un dato quantitativo, ma solo qualitativo.

Meteogrammi DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI Meteogrammi WRF

Spaghetti DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI

DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI Nowcasting

NOWCASTING NOWCASTING PASSI LOGICI DEL NOWCASTING Modelli previsionali DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI Modelli previsionali Strumenti di monitoraggio NOWCASTING PASSI LOGICI DEL NOWCASTING Capire la situazione in atto Valutare l’evoluzione Ricontrollare che tutte le informazioni siano coerenti Formulare il “BOLLETTINO” DI NOWCASTING

Umidità DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI L’umidità relativa rappresenta il contenuto in percentuale di vapore d’acqua in atmosfera. L’ aria, a seconda della temperatura, può contenere in sospensione una diversa quantità di acqua (aria assolutamente secca non esiste in natura); a 10 °C l’aria può contenere fino a 9 g di acqua per metro cubo, a 20 °C fino a 17 g, a 30 °C fino a 30 g, e così via. Quando l’aria porta in sospensione la massima quantità di acqua che può contenere in relazione alla temperatura, si dice che è satura; in queste condizioni, il minimo abbassamento di temperatura provoca la condensazione di parte dell’ acqua contenuta, quindi si formano le nubi e le precipitazioni. Umidità assoluta: quantità di vapore acqueo contenuta in un m3 d’aria Saturazione: limite all’umidità assoluta. Oltre tale limite il vapore acqueo condensa. Tale limite è tanto maggiore quanto più è alta la temperatura Umidità relativa: rapporto tra umidità assoluta e saturazione

Mappe di Dewpoint TD > 0 RUGIADA se ho poca inversione Dewpoint: è il punto di rugiada, cioè la temperatura alla quale una miscela (nel nostro caso aria ed acqua) diventa satura. E’ un valore molto importante e molto utile Se ALTO ( >15, >20 estremo) POSSIBILITA’ DI FORTI TEMPORALI Se BASSO ( <0, <-10 estremo) POSSIBILITA’ DI INASPETTATI CALI DELLA TEMPERATURA TD > 0 RUGIADA se ho poca inversione NEBBIA se l’inversione ha uno spessore di 100-200 metri TD < 0 BRINA o GHIACCIO

7 agosto – via di ripoli - ore 14:40 90 mm / 45 minuti - 115 mm / giorno Dewpoint 17

Pluviometria DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI

Pluviometro DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI Pluviometria

Alcuni esempi DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI

Monitoraggio idraulico DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI …il monitoraggio idraulico è utile solo su bacini idrografici che hanno un tempo di corrivazione superiore alle 2 ore…

Monitoraggio idraulico DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI Sistema Marte

Monitoraggio idraulico DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI Sistema Centro Funzionale

Monitoraggio idraulico DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI Sistema Centro Funzionale

Monitoraggio idraulico DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI Sezione Idrometrica

Monitoraggio idraulico DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI MOBIDIC  è un sistema modellistico sperimentale per il calcolo dei bilanci idrici superficiali e sotterranei e le previsioni di piena. ATTENZIONE: l'algoritmo di bilancio idrologico attualmente in uso per le previsioni idrologiche non contempla i fenomeni di scioglimento della neve e dell'influenza della marea alla foce

Nevicate Il fenomeno meteo più difficile da prevedere DIPARTIMENTO II LAVORI PUBBLICI Il fenomeno meteo più difficile da prevedere

Tipologia di nevicate Nevicate da inversione termica Arrivo di aria umida e mite che scorre al di sopra di un cuscinetto di aria fredda presente nei bassi strati (pianure, fondovalle), lasciato da precedenti irruzioni di aria fredda. Nevicate da avvezione Arrivo di correnti fredde e umide che rimescolano l’atmosfera. Alla massa d’aria preesistente se ne sostituirà una caratterizzata da una temperatura inferiore Il 28 dicembre inizio a nevicare con 7°

Nevicate da inversione termica Inversione: è uno strato di aria dove la temperatura sale con l’aumento della quota. Salendo in quota normalmente l'aria si raffredda di circa 0,7°C ogni 100 m almeno nei primi 5-6.000 m. Se per ragioni diverse ad un certo punto essa presenta temperatura maggiore ecco che si forma un‘inversione. Qui l'aria cessa di salire e si stratifica intorno a questa zona. Fattori per una buona inversione: Assenza di nuvole (forte irraggiamento notturno) Vento nullo o debole (sotto 5 km/h) Bassi Dewpoint Basse temperature a 850 hPa (anche +3° C) Lunga fase notturna

Nevicate da inversione termica Zone più soggette in Toscana a nevicate da inversione: Lunigiana Garfagnana Mugello Casentino Val Tiberina Val di Chiana In misura minore: Valdarno medio e superiore Piana Prato-Pistoia-Lucca Fondovalle del Chianti

Nevicate da inversione termica Per la Toscana, esposta ai venti caldi meridionali, il momento a maggior rischio è quello della mattina, nel caso la maggior parte della notte sia trascorsa con cielo sgombro da nubi e vento debole, così da rendere efficiente il raffreddamento radiativo. Importante in questi casi è la valutazione della nuvolosità notturna e della velocità di ingresso del sistema perturbato in arrivo.

La quota della neve Zero termico – Si utilizza quello calcolato dal modello meteorologico oppure si calcola a partire dalla temperatura a 850 hPa. Mediamente la temperatura scende di 0,7° C. ogni 100 m di quota Stima dello strato di fusione Ambiente stabile: 200-300 metri al di sotto dello zero termico. Ambiente instabile: fino a 400-500 metri nel caso si prevedano rovesci più o meno intensi

Cumulati di neve Precipitazione prevista dal modello Si incrementa in caso di ambiente instabile (presenza di rovesci) o per il fenomeno dello “stau” nei versanti interessati Accumulo di neve Si assume un rapporto 1:10 pioggia/neve, cioè 1 mm di pioggia = 1 cm di neve. Il rapporto può diminuire in caso di neve asciutta e aumentare in presenza di neve bagnata. Si tiene quindi conto della temperatura prevista effettuando sottrazioni nel caso di neve con temperature superiori a 0°C e incrementando i cumulati in caso di temperature decisamente al di sotto dello zero.

Vento

Vento RAFFICA MAX VENTO MEDIO VENTO > 15 km/h 50 45 40 35 30 25 20 10 5 30 35 40 45 50 VENTO MEDIO

Vento Statistica Peretola

Stau e Fohn STAU: versante sopravento 0.5 °C ogni 100 metri -> <- 1 °C ogni 100 metri STAU: versante sopravento L’aria è costretta ad alzarsi, si raffredda, condensa e dà luogo a precipitazioni. FOHN: versante sottovento L’aria ridiscende, si riscalda per compressione e, avendo scaricato l’umidità in eccesso, risulta più secca. Come già detto in merito all'inversione termica, l'aria riscaldata dal suolo tende a salire di quota in quanto più leggera. Ma accade anche che forti venti spingano l'aria ai piedi di una catena montuosa: trovando l'ostacolo l'aria sale di quota, sempre con la spinta del vento. Ora, se l'aria interessata è molto secca, non si avranno formazioni di nubi; per contro si registrerà un forte abbassamento della temperatura in quota. Viceversa, in presenza di aria umida, si ha la formazione di nubi e di piogge consistenti. Ma vediamo nel dettaglio cosa succede. Abbiamo detto che l'aria sale di quota sotto la spinta del vento: è un moto forzato e veloce che causa una rapida condensazione dell'umidità per effetto della repentina diminuzione della temperatura. Quindi, nel versante esposto al vento, si avranno delle precipitazioni di carattere intenso anche se non violente (effetto stau). A questo punto, l'aria che supera la sommità del monte, è praticamente priva del suo originario contenuto di umidità; ma si tratta di aria fredda che tende a precipitare verso valle. Perdendo quota tende a riscaldarsi: in pratica si comprime a causa della pressione atmosferica, aumenta la sua temperatura ma non è soggetta a scambi di energia termica con l'ambiente circostante. Il fenomeno si chiama "riscaldamento adiabatico": come se ci fosse una bolla di sapone nella quale aumenta la temperatura al suo interno ma non all'esterno della stessa. A valle arriva quindi una massa di aria calda che genera l'effetto foehn. Questo fenomeno è riconoscibile quando si notano delle masse nuvolose addossate ai rilievi montuosi ma che non superano il versante

Vento L’orografia influenza le dinamiche dei venti e crea le turbolenze (rotori) Zona di maggior intensità

Zona di maggior intensità Vento Passo ampio ( > 1 km) 3 km Zona di maggior intensità All’uscita del passo

Passo stretto ( < 1 km) Zona di maggior intensità Vento Passo stretto ( < 1 km) Anche zone urbane 100 m Effetto Venturi Zona di maggior intensità Nella strettoia

Vento D

Zone di maggior intensità Vento FLUSSO DA SUD-EST INSTABILE Zone di maggior intensità In montagna

Zone di maggior intensità Vento FLUSSO DA EST STABILE Zone di maggior intensità In pianura

Zone di maggior intensità Vento FLUSSO DA NORD-EST STABILE Zone di maggior intensità In pianura

Zone di maggior intensità Vento FLUSSO DA NORD Stabile Zone di maggior intensità In pianura

Zone di maggior intensità FLUSSO DA NORD-OVEST Sia stabile che instabile Zone di maggior intensità In montagna In pianura Vento

Zona di maggior intensità Zone di maggior intensità Vento Zona di maggior intensità In montagna Zone di maggior intensità In pianura FLUSSO DA OVEST SUD-OVEST Flusso instabile : salta le montagne

Vento Venti locali Sono brezze che si formano per la differenza di temperatura tra due zone

Oggi pioggia, e doman secca Accidenti a chi ce l'azzecca....

Bollettino di Vigilanza

Soglie

Soglie

Bollettino di Criticità