Incontro di METEOROLOGIA Licei PUJATI SACILE, 15.1.2016.

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1 Incontro di METEOROLOGIA Licei PUJATI SACILE,

2 CONFERENZE NUBI TEMPORALESCHE - Alberto Gobbi
METEOROLOGIA - Col.Marcello Cerasuolo NUBI TEMPORALESCHE - Alberto Gobbi STORMCHASING TriVeneto - Giorgio Pavan SACILE 15 Gen 2016

3 Col. Marcello CERASUOLO
Meteorologia: dalle origini al web. Introduzione alla interpretazione dei prodotti disponibili in rete.

4 Meteorologia: dalle origini al web.
Introduzione alla interpretazione dei prodotti disponibili in rete. Dall’inizio all’esperimento di Richardson Le previsioni numeriche I satelliti meteorologici Le Previsioni del tempo. Scale spazio-temporali Previsioni Deterministiche, Probabilistiche, Reti Neuronali Carte e prodotti: alcuni esempi più consultati Grandezze fisiche e significato

5 CENNI STORICI ANTICHITA’ Riti propiziatori, Cicli stagionali (es Nilo) sugli Astri (Cina 3000 a.C.) e tradizioni orali ( argille Mesopotamia a.C.). Navigazione periodi sicuri (Fenici, Esiodo, Scandinavi, Arabi) venti periodici (monsone indiano, ~ 1000 a.C.) Età CLASSICA Crescono interesse e conoscenza (Ippocrate) Aristotele (~ 400 a.C. Meteorologica, studio di ciò che sta sospeso in alto) vero inizio dell’approccio scientifico su venti, nebbie, temperature, vicende del tempo. Fino al 1600 è l’unico tentativo organico. Plinio il Vecchio (~50 d.C. Historia Naturalis) previsione del tempo fondata sui principi dell’astrologia. Più tardi si cerca di legare la previsione del tempo e il ciclo delle stagioni non agli astri ma al movimento della Terra intorno al Sole. MEDIOEVO L’inglese William MERLE, scrive un trattato sulla previsione del tempo e cura la prima registrazione sistematica di dati meteorologici (7 anni ) I viaggi di Colombo, V.da Gama, Magellano aumentano la conoscenza della distribuzione geografica dei venti e delle correnti marine. Inizia la redazione di almanacchi (B.Franklin ne redasse uno per 25 anni dal 1732) STRUMENTI Leonardo dà l’avvio al vero approccio scientifico abbandonando le superstizioni medievali. Galileo formula la teoria della rivoluzione della Terra attorno al Sole che consentirà ogni ulteriore sviluppo(~1600) . Inventa il Termometro. Negli stessi anni Torricelli inventa il Barometro.

6 (CENNI STORICI cont.) RETI e Nel 1653 il Granduca di Toscana costituisce la prima rete di osservazioni COOPERAZIONE meteorologiche. In Europa vi sono molte iniziative simili e nascono INTER.LE numerose associazioni che hanno interesse per la meteorologia: a Londra la Royal Society, in Germania la Società Meteorologica Palatina, In Italia l’Accademia del Cimento. Nell ’800 nascono molteplici collaborazioni e scambi di dati,che aumentano dopo l’avvento del telegrafo (1843). La necessità di istituzionalizzarle e di renderle più efficaci per prevedere eventi calamitosi viene data da un episodio durante la Guerra di Crimea (1854) L’Amm. Le Verrier indagando sull’affondamento di diverse navi della flotta anglo- francese per una violenta tempesta sul Mar Nero, dichiara che l’evento si sarebbe potuto prevedere evitando la sciagura, se vi fosse stato uno scambio di informazioni con i luoghi dove 2 giorni prima la tempesta si era manifestata. LA SCUOLA La pietra miliare nella storia della meteorologia a scala internazionale spetta alla Di BERGEN norvegese di Bergen. Agli inizi del’900 il fisico Wihlem BJERKNES, sotto la guida del padre, il matematico Carl Anton approfondisce gli studi di Dinamica dei fluidi e Termodinamica e pone le basi della Scuola di Meteorologia di Bergen. I suoi contributi decisivi sono le “equazioni primitive” per lo sviluppo di modelli climatici e l e teorie sui Vortici e Onde in Atmosfera.Nel 1920 Jakob BJERKNES,figlio di Wilhelm, fonda la SCUOLA di BERGEN. Formula la teoria del Fronte Polare che si arricchirà con il contributo dei collaboratori ROSSBY (Onde planetarie), Ekman (vento) e Bergeron (Nubi). La teoria frontale si affinerà infine con la formulazione e classificazione delle Masse d’Aria.

7 LE PREVISIONI NUMERICHE
Le “previsioni numeriche” hanno iniziato ad essere usate nella pratica dei Servizi Meteo dal Rispetto alle “equazioni primitive” usate da Richardson, oggi si fa maggior uso della termodinamica e di grandezze come la “divergenza” e la “vorticità”. Le previsioni prodotte non possono essere esatte per 2 cause: le equazioni usate sono “non lineari” cioè in pratica non risolvibili esattamente, perciò si usano semplificazioni che introducono consapevolmente errori. per “inizializzare” lo stato iniziale dell’atmosfera in modo completo in ogni punto dello spazio (ciò è impossibile) Ciononostante oggi si è raggiunto un livello di affidabilità elevato Circa 95% A scala sinottica a 36/48 ore; decade a ~ 90% per tempi inferiori, fino a ~ 80% fino a 7 giorni, per tempi fino a gg la previsione è solo indicativa La risoluzione dei modelli varia da km (global Mod) a ~ 15 km (lam)

8 Modelli numerici meteorologici
(Cont. Previsioni numeriche) Modelli numerici meteorologici GFS, Global Forecast System modello americano a scala sinottica (WRF-ARW) ECMWF, European Center for Medium Range Wx Fcst modello europeo a scala sinottica UKMO, United Kingdom Met. Office modello del Regno Unito a scala sinottica GEM, modello canadese a scala sinottica BOLAM, modello ad area limitata (LAM) DALAM, modello ad area limitata (LAM)

9 WEB METEO LINKs METEONETWORK http://www.meteonetwork.it/models/
METEOGIORNALE meteogiuliacci SAT METEO AM WETTERZENTRALE GFS 9 PANEL ECMWF 9 PANEL VENEZIA diagr. VERONA ensamble Vento LAM – ITALIA wind&zone=italia&click=li-0 ALADIN SLOVENIA ANALISI AL SUOLO SATELLITE RADAR TEOLO CENTRO MAREE

10 SCALE Spazio/Temporali

11 PREVISIONI METEOROLOGICHE
DETERMINISTICHE (MAX 21 gg)‏ STOCASTICHE ‏ RETI NEURONALI

12 modelli deterministici
i fenomeni naturali possono essere considerati in una logica basata sul presupposto che ogni evento sia ricollegabile ad una causa che lo provoca. Sulla base di questo principio, formalizzato inizialmente da Laplace ( ), molti scienziati ritennero che, una volta noto lo stato iniziale di un sistema e le forze agenti su di esso, fosse possibile individuare con precisione pressoché assoluta l'evolversi del sistema applicando le leggi della meccanica newtoniana. modelli stocastici dal greco στοχαστικός «congetturale»), nel calcolo delle probabilità lo stesso di casuale e aleatorio. Nel linguaggio scientifico, si dice di procedimento, teoria, modello atti a descrivere e studiare situazioni che variano in base a leggi probabilistiche e non deterministiche. I modelli stocastici tengono in considerazione le variazioni (causali e non) delle variabili di input, e quindi forniscono risultati in termini di "probabilità“.

13 PREVISIONI DETERMINISTICHE SITUAZIONE PREVISTA SUPERFICIE + 96 ore

14 PREVISIONI DETERMINISTICHE
Previsioni dello Stato del Mare e del Vento a 10 m (Fcst T+72 h)

15 PREVISIONI STOCASTICHE

16 PREVISIONI STOCASTICHE

17 RETI NEURONALI « Può il battito delle ali di una farfalla in Brasile scatenare un tornado in Texas? » (Lorenz all'American Association for the Advancement of Sciences, 1979) Edward Norton Lorenz (West Hartford, 23 maggio 1917 – Cambridge, 16 aprile 2008) è stato un matematico e meteorologo statunitense noto per essere stato il pioniere della teoria del caos. Ha scoperto gli “attrattori strani”(*) e ha coniato il neologismo effetto farfalla. Lorenz costruì un modello matematico dell'aria che si muove nell'atmosfera terrestre. Con tale modello Lorenz iniziò a studiare le precipitazioni e si rese conto che non sempre i cambiamenti climatici erano prevedibili. Minime variazioni dei parametri iniziali del modello a dodici equazioni di Lorenz producevano enormi variazioni nelle precipitazioni. La dipendenza così marcata con i parametri iniziali prese il nome di effetto farfalla. (*) In matematica, un attrattore è un insieme verso il quale evolve un sistema dinamico dopo un tempo sufficientemente lungo. Un attrattore può essere un punto, una curva, o un insieme dotato di struttura frattale. Si vedano oltre, p.es., gli Ensemble detti comunemente “spaghetti”.

18 RETI NEURONALI W T P INPUT HIDDEN OUTPUT STATO FINALE Ur APPRENDIMENTO
STATO INIZIALE

19 wetterzentrale.de – GFS NCEP T 850 + Precip. cumulata 6hr

20 meteonetwork – VENTO 300 hPa

21 meteonetwork – SLP + Geopot 500 hPa

22 wetterzentrale.de – Previsione al suolo con fronti

23 meteonetwork – Temp + Geopot 850 hPa

24 sat24.com - EUROPA IR

25 sat24.com - EUROPA VIS

26 sat24.com - ITALIA VIS

27 Siti – Modelli - Carte

28 meteonetwork – HDiv + Vento 300 hPa

29 meteogiornale.it – GFS Europa VVEL + Vento + Geopot 700hPa

30 meteogiornale.it – GFS Italia VVEL + Vento + Geopot 700hPa

31 meteogiornale.it – GFS Italia SLP + Geopot 500hPa

32 La RETE OSSERVATIVA Standard WMO - 1 Stazione Oss. al suolo ogni 150 km - 1 Stazione Oss. in quota ogni 300 km - navi, boe, aerei, Sat ( 3 geost. + 5 polari ) - Radar meteo STAZIONI in esercizio - Stazioni Oss. al suolo (~ 2008) - Stazioni Oss. in quota - Navi commerciali - Boe marine - Aeroplani di linea - Satelliti 6 Geost. 5 Polari - Radar meteo

33 METEOSAT MSG E' in orbita Meteosat 10, il satellite europeo di nuova generazione destinato a migliorare la qualità del monitoraggio e delle previsioni meteorologiche dei principali enti europei. Si tratta del terzo componente di questa famiglia, lanciato nei primi giorni di Luglio 2015, sotto l’attento controllo del Centro Esoc di Darmstadt in Germania, è stato posizionato in orbita geostazionaria a circa chilometri, a longitudine 0°. Questa posizione garantirà al satellite di ruotare alla stessa velocità della Terra e di osservare sempre la stessa area. Sviluppato dall'Agenzia Spaziale Europea (Esa) e realizzato da un gruppo di aziende europee guidate dalla Thales Alenia Space, il satellite MSG-3 (rinominato Meteosat-10 una volta in orbita), di forma cilindrica (diametro di 3,2 metri e altezza di 2,4 metri), è stato progettato per una vita operativa di sette anni. Dotato di 12 canali di acquisizione immagini, invierà fotografie della Terra ad alta risoluzione a intervalli di 5 e 15 minuti. Opererà su 12 bande, dal visibile all’infrarosso, con risoluzioni spaziali da 1 km per le immagini al visibile e di 3 km per quelle all'infrarosso. Ruota intorno al proprio asse (SPIN) alla velocità di 100 giri al minuto.

34 GOOGLE - Manuale di Meteorologia –
M.Guliacci, A.Guliacci, P.Corazzon – Alpha Test

35 grazie per l’attenzione
Col. Marcello CERASUOLO