Circolazione atmosferica sull’Italia: analisi dell’autunno 2020

Se una grande quantità di dati prodotti dai modelli numerici di previsione meteorologica viene data in pasto ad una rete neurale artificiale opportunamente addestrata, è possibile identificare e classificare le principali configurazioni della circolazione atmosferica presenti su una determinata area. Fatto ciò, le applicazioni sono più di una.

Il centro meteorologico MeteoExpert, ad esempio, ha ricostruito, e continua ad aggiornare, la sequenza giornaliera dei dodici tipi di circolazione atmosferica (TC) identificati sull’Europa centrale e sull’area mediterranea dal 2005 in poi, con il duplice obiettivo di studiare frequenza di occorrenza, trend e anomalie dei TC, e al contempo di valutare l’abilità di diversi modelli a prevederli. A questo scopo è stato creato un Indice di Qualità (IQ) della previsione basato sulla misura della “distanza” (e quindi della “diversità”) tra TC osservato e TC previsto, “distanza” che permette anche di valutare l’entità dell’errore di previsione (errore lieve, errore moderato o errore severo).

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Vediamo cosa è accaduto nell’autunno appena concluso

La distribuzione nel corso dell’autunno 2020 di ciascuno dei dodici tipi di circolazione (TC) identificati giornalmente dalla rete neurale artificiale, il nome a loro assegnato in base alla caratteristica circolatoria prevalente, e il numero di giorni di presenza di ciascuno, sono riportati nella figura 1.

Fig. 1 – Sequenza temporale dei TC (grafico) e numero di giorni di occorrenza (tabella) nell’autunno 2020

Con due settimane complessive di presenza, TC9 Anticiclone di blocco è stato il più frequente tipo di circolazione atmosferica della stagione, anche se totalmente assente nel mese di ottobre.

In settembre, con la consueta tendenza alla persistenza (sei giorni consecutivi) e associato al rarissimo TC5 Depressione Ionio, è stato il protagonista dell’intensa e anomala ondata di calore che ha colpito gran parte dell’Italia, e dello sviluppo di un ciclone mediterraneo (TCL – Tropical Like Cyclone) sul Mar Ionio intorno al giorno 18.

Fig.2 – Pressione sul livello del mare associata a TC9 Anticiclone di blocco (a sinistra, A = alta, B = bassa)

Immagine dal satellite il giorno 18 settembre 2020. Sat24.com Eumetsat, Met Office.

In novembre, benché presenza molto più frammentata, TC9 Anticiclone di blocco ha compartecipato, insieme a configurazioni a forte componente anticiclonica come TC10 Anticiclone Afroiberico, TC11 Anticiclone Nordafricano e TC12 Depressione Iberica (per un totale di ben ventitre giorni!), al prolungato periodo di tempo stabile e caldo che ha caratterizzato gran parte di questo mese.

TC3 Depressione Padana e TC2 Depressione Egeo, associati all’afflusso sull’Italia di aria fredda atlantica (TC2 da più alte latitudini rispetto a TC3), sono stati particolarmente frequenti nella prima metà della stagione, responsabili dell’improvviso crollo delle temperature di fine settembre, e delle ripetute irruzioni di aria fredda a metà ottobre, culminate il 12 del mese, con l’arrivo anche di TC1 Maestrale, assente da quasi tre mesi (vedi figura 3).

Fig.3 –Geopotenziale a 700 hPa associato a TC1 Maestrale (a sinistra, A = alta pressione, B = bassa pressione)

Immagine del satellite del giorno 12 ottobre 2020. Sat24.com Eumetsat/Met Office

A TC8 Scirocco, a volte seguito da TC4 Depressione Ligure, sono associate temperature relativamente elevate e frequenti episodi di maltempo al Centronord, anche estremo sulle regioni settentrionali, come in occasione dei nubifragi fra Lombardia e Veneto del 22 settembre e degli episodi alluvionali soprattutto in Piemonte nei primi giorni di ottobre. Con vento forte e luna piena TC8 Scirocco può portare acqua alta a Venezia, come sarebbe avvenuto il 3 ottobre se non fosse stato impiegato il MOSE per la prima volta (figura 4).

Fig.4 – Pressione sul livello del mare associata a TC8 Scirocco (a sinistra, A = alta, B = bassa)

Mose in azione. Foto: Comune di Venezia

Come evidenziato dalla figura 5, l’autunno non ha mostrato anomalie rilevanti in termini di frequenza dei pattern di circolazione atmosferica, al contrario di quanto rilevato in primavera con TC9 Anticiclone di blocco, presente per ben due settimane in più rispetto alla media (non mostrato). Come in inverno e in estate, si sono evidenziati solo un leggero eccesso di TC3 Depressione Padana ed un altrettanto lieve difetto di TC1 Maestrale, in linea con il trend degli ultimi anni.

Fig. 5 – Anomalia del numero di giorni di presenza di ciascun TC nell’autunno 2020, rispetto alle stagioni autunnali del periodo 2005-2019.

Come hanno previsto l’evoluzione del tempo i modelli di previsione meteorologica?

Analizziamo la performance del modello ad area limitata WRF (Weather Research and Forecasting model, USA), del modello globale europeo ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) e del modello globale GFS (Global Forecast System, National Centers for Environmental Prediction, USA).

Come mostrato dalla figura 6, tutti e tre i modelli hanno commesso prevalentemente errori di lieve entità. Solo con le previsioni dal quarto giorno in poi si sono verificati errori moderati in numero apprezzabile. Relativamente rari gli errori severi, presenti però già nelle previsioni per domani. Per tutti i modelli, solo al sesto giorno di previsione il numero di giorni con previsione di TC corretta è stato decisamente inferiore rispetto al numero di casi con previsione errata.

Fig. 6 – Frequenza percentuale di errori di previsione del tipo di circolazione (TC) di lieve (azzurro), moderata (giallo) ed elevata (rosso) severità commessi dai tre modelli nell’autunno 2020, da + 24 ore di previsione (oggi) a +168 ore di previsione (6° giorno).

La figura 7 permette di visualizzare la qualità complessiva della previsione elaborata dai tre modelli analizzati. Si evidenzia l’ottima performance di tutti i modelli fino alla previsione per dopodomani (+72 ore di previsione), poi un netto peggioramento dei due modelli americani, GFS e WRF, dal 3° giorno al 5° giorno.

Fig. 7 – Performance dei modelli ECMWF, GFS e WRF da +24 ore (oggi) a +168 ore (6° giorno) di previsione per l’autunno 2017.

Quali tipi di circolazione sono stati previsti meglio, e quali peggio?

Come mostrato dalla figura 8, tutti i modelli, specie GFS, hanno avuto notevole difficoltà a prevedere lo sviluppo del raro TC5 Depressione Ionio (osservato solo l’11 e 12 settembre), non solo nel più lungo termine, ma anche con un anticipo di pochi giorni (previsioni per oggi-dopodomani).

Appare inoltre evidente la migliore abilità di ECMWF a prevedere per il più lungo termine (dal 3° giorno in poi) tipi di circolazione “importanti”, cioè associati a maltempo diffuso e a volte estremo, come TC8 Scirocco e TC4 Depressione Ligure, ma anche una configurazione, TC9 Anticiclone di blocco, che oltre ad essere la più frequente e persistente a livello annuale, è potenzialmente associata ad eventi eccezionali al Sud e sulle regioni del Medio Adriatico, come la formazione del TLC a metà settembre, o il gelo e le nevicate lungo le coste durante l’inverno.

Fig.8 – Performance dei modelli ECMWF (rosso), GFS (blu) e WRF (verde) con la previsioni a breve termine (da oggi a dopodomani, grafico in alto) e con le previsioni a più lungo termine (dal 3° al 6° giorno).

Che sorprese ci riserverà l’inverno 2020/2021? TC9 Anticiclone di blocco si rivelerà ancora il protagonista principale, visto che l’inverno è la “sua” stagione? o seguirà il trend degli ultimi anni, lasciando il passo, insieme a TC1 Maestrale, al sempre più presente TC11 Anticiclone Nordafricano? TC8 Scirocco e TC4 Depressione Ligure, perturbata e insistente presenza nei primi giorni di dicembre, lasceranno presto il posto a TC più tipici dell’inverno? Lo scopriremo presto.

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