La circolazione atmosferica sull’Italia nell’inverno 2023/24, tra “maltempo anticiclonico” e tre tempeste in sei giorni

Sembrava solo un inverno piuttosto tranquillo ed eccezionalmente caldo, segnato da prolungati periodi di tempo stabile, temperature quasi primaverili, nebbie persistenti e inquinamento alle stelle in Valpadana, invece si è concluso con tre tempeste in sei giorni, rivelando in un colpo solo anche la sua faccia più violenta.

Il ciclone Emil sull’Italia

Per dipingere il ritratto dell’inverno più caldo di sempre dal punto di vista della circolazione atmosferica, ci siamo affidati all’intelligenza artificiale e alla tecnica del “Weather Typing”: grazie alla capacità di apprendere, riconoscere e classificare di una rete neurale artificiale denominata SOM (Self Organizing Map), abbiamo identificato sull’Italia dodici pattern della circolazione atmosferica, ricostruito la loro serie storica alle 12 UTC, e analizzato frequenze, anomalie e trend stagionali di ciascuno di essi.

La figura 1 mostra la configurazione della pressione a livello del mare e del geopotenziale a 500 hPa dei dodici pattern della circolazione atmosferica, che chiamiamo “Tipi di Circolazione“ (TC), identificati dalla rete neurale per il dominio geografico centrato sull’Italia. La distribuzione dei TC all’interno delle due “mappe” è frutto di complesse elaborazioni della rete neurale che, a partire da TC1, ha posizionato i TC tanto più vicini fra loro quanto più fra loro simili.

Fig. 1 – Configurazioni della pressione al livello del mare (sinistra) e del geopotenziale a 500 hPa (destra) dei dodici Tipi di Circolazione (TC) identificati dalla rete neurale. I dati sono standardizzati. I colori dal verde al viola rappresentano i valori positivi (“alta pressione”), i colori dal bianco al blu i valori negativi (“bassa pressione”). Crediti Meteo Expert – IconaClima

In base alla caratteristica circolatoria prevalente, a ciascuno dei dodici TC è stato assegnato un nome, riportato nel testo e nelle figure che seguiranno.

La circolazione atmosferica invernale negli ultimi 22 anni

Nell’ultimo ventennio, TC9-Anticiclone di blocco è stato il tipo di circolazione dominante durante l’inverno (figura 2). Si tratta del TC più persistente, che vede una vasta area di alta pressione, estesa su gran parte dell’Europa occidentale e centrale, isolare dal flusso occidentale, e “bloccare” per diversi giorni consecutivi, una depressione con minimo tra Mar Ionio ed Egeo. Questo Tipo di Circolazione è associato all’irruzione dai Balcani di aria fredda continentale ed è potenzialmente responsabile di condizioni avverse e nevicate fino a bassa quota sulle regioni del Medio Adriatico e al Sud. Nel corso degli ultimi ventidue anni, la presenza invernale di TC9 ha mostrato una forte variabilità, con anni caratterizzati da frequenza molto elevata, alternati ad uno o due anni con frequenza molto più bassa, come nel caso dell’inverno appena concluso.

Altre configurazioni invernali relativamente frequenti sono TC11-Anticiclone Nordafricano e TC1-Maestrale, quest’ultimo associato all’irruzione nel Mediterraneo di aria fredda proveniente dal Nord Atlantico e, a volte, ad intensi venti di Föhn in Piemonte e Lombardia.

Fig.2 – Numero medio di giorni di presenza invernale dei dodici Tipi di Circolazione (grafico a sinistra) e numero di giorni di presenza di TC9-Anticiclone di blocco negli ultimi ventidue anni (grafico a destra ). Crediti Meteo Expert – IconaClima

TC11-Anticiclone Nordafricano è il secondo Tipo di Circolazione più frequente durante la stagione invernale. Associato alla risalita verso il Mediterraneo di aria calda e umida di origine subtropicale, non solo favorisce condizioni di tempo stabile e soleggiato in tutto il nostro Paese, ma anche temperature oltre la norma e, in estate, intense e prolungate ondate di caldo e afa. Questo Tipo di Circolazione è stato il protagonista dell’intero 2023, e la sua frequenza record ha contribuito ampiamente ad accentuare il trend positivo dell’ultimo ventennio, statisticamente significativo su base annuale. TC11-Anticiclone Nordafricano è frequentemente accompagnato da configurazioni di matrice simile, come TC10-Anticiclone AfroIberico e da TC6-Anticiclone AfroAtlantico. Tuttavia, l’origine di quest’ultimo può essere duplice: spesso si tratta di un anticiclone con radici nelle basse latitudini africane ed esteso fino al Mediterraneo centro-occidentale, molto più raramente coincide con l’estensione verso il Mediterraneo e l’Italia dell’Anticiclone delle Azzorre. Come vedremo, questa configurazione sta acquisendo sempre più importanza durante l’inverno.

L’inverno meteorologico 2023/24: l’Anticiclone di blocco lascia il posto a configurazioni di matrice subtropicale

La tabella 1 mostra il numero di giorni di presenza dei dodici Tipi di Circolazione nell’inverno meteorologico 2023/24.
Pare subito evidente la presenza relativamente contenuta del re dell’inverno, il “freddo” TC9-Anticiclone di blocco, e del “freddo” TC1-Maestrale, spinti in disparte da tutte le configurazioni anticicloniche di matrice africana, soprattutto da TC6-Anticiclone AfroAtlantico che, con oltre due settimane di presenza, quest’anno ha superato il record di presenza invernale del 2020.

Tab. 1 – Numero di giorni di presenza dei dodici Tipi di Circolazione nell’inverno meteorologico 2023/24 (1 dicembre 2023 – 29 febbraio 2024). Crediti Meteo Expert – IconaClima

Il calcolo delle anomalie, cioè della differenza tra la frequenza dei dodici TC nell’inverno 2023/24 e la media della loro frequenza stagionale nel periodo di riferimento 2002/03-2023/24, permette di fotografare con buon dettaglio la stagione appena conclusa, valutando come e di quanto si è discostata da una condizione di stagione “normale” dal punto di vista della circolazione atmosferica (figura 3).
Spiccano dunque l’anomalia positiva di TC6-Anticiclone AfroAtlantico (+ 9 giorni, pari a 138 % di giorni in più rispetto al periodo di riferimento) e l’anomalia negativa di TC9-Anticiclone di blocco (-7 giorni, pari al 41 % di giorni in meno) e di TC1-Maestrale (-6 giorni, il 58 % in meno). In continuità con tutto il 2023, la frequenza di TC8-Scirocco è risultata in difetto anche con il nuovo anno, seppur solo di 2 giorni: il 30 % in meno rispetto alla media di riferimento.

Fig. 3 – Anomalie della frequenza dei dodici Tipi di Circolazione (TC) nell’inverno meteorologico 2023/24 rispetto alla media del periodo 2002/03-2023/24. Crediti Meteo Expert – IconaClima.

TC8-Scirocco è di solito più frequente nelle stagioni intermedie e, come TC4-Depressione Ligure, è potenzialmente il TC più piovoso per l’Italia, a volte associato a condizioni meteorologiche critiche, come accaduto quest’anno a fine inverno. Dal 23 al 29 febbraio l’Italia è stata infatti colpita da ben tre tempeste, Louis, Dorothea ed Emil, tutte associate alla presenza di un vortice ciclonico tra Mar Ligure e Basso Tirreno e classificate dalla rete neurale come TC8-Scirocco o TC4-Depressione Ligure (figura 4). E’ stato il periodo più perturbato dell’intera stagione, sia in termini di intensità del vento, sia di intensità della pioggia, soprattutto al Nord e in Toscana, e di quantità di neve sulle Alpi.

Fig. 4 – Tipo di Circolazione (TC) alle 12 UTC, temperatura media e precipitazione osservati giornalmente dal primo dicembre 2023 al 29 febbraio 2024. I valori di temperatura e precipitazione sono ricavati dai dati della rete MeteoNetwork, integrati, per le precipitazioni, da stime satellitari. In giallo sono evidenziati i TC associati alle tempeste classificate e denominate da EUMETNET (https://www.eumetnet.eu/) nell’ambito del progetto europeo “Storm Naming” (https://www.iconaclima.it/italia/alexis-bettina-ciro-nomi-tempeste-europa-storm-naming/). Crediti Meteo Expert – IconaClima.

Anche se diverse altre perturbazioni, meno intense, sono transitate sull’Italia, e non sono mancate le irruzioni di masse d’aria di origine artica o polare (TC1, TC2, TC5 e TC9), di questo inverno probabilmente ricorderemo soprattutto i periodi di tempo stabile. In particolare, non dimenticheremo l’interminabile “maltempo anticiclonico” che ha assediato il Paese negli ultimi giorni di gennaio e in febbraio, a lungo accompagnato da temperature primaverili, o quasi, e da un pesante coperchio di nebbia e di smog in Pianura Padana.

Il mix di nebbia e smog che ricopre la Valpadana, ripreso da Sentinel-3 il 29 gennaio 2024. Crediti Copernicus

TC6-Anticiclone AfroAtlantico è stato una presenza costante nel corso di tutta la stagione, soprattutto nella prima parte, ma anche durante la fase anticiclonica più lunga dell’inverno, a cavallo tra gennaio e febbraio. La frequenza record di quest’anno, di poco superiore a quella del 2012/13 e del 2019/20, ha contribuito ad accentuare e a rendere significativo il trend, positivo, dal 2002/03 (figura 5), in contrasto con la tendenza opposta dei “freddi” TC1-Maestrale e TC9-Anticiclone di blocco, altrettanto accentuata, ma non significativa.

Fig.5 – Numero di giorni di presenza invernale e tendenza lineare di TC6-Anticiclone AfroAtlantico negli ultimi ventidue anni (stagioni 2002/03 – 2023/24). Crediti Meteo Expert – IconaClima

La previsione dei Tipi di Circolazione: il modello europeo è più abile del modello americano a prevedere con una settimana di anticipo le irruzioni di aria artica e polare

Per valutare e confrontare la performance dei modelli di previsione meteorologica nel breve e medio termine, con l’ausilio della rete neurale abbiamo quantificato la “similarità” tra i dodici pattern della circolazione atmosferica. La qualità della previsione può essere così espressa in termini di somiglianza tra TC osservato e TC previsto: il 100 % sarà dunque raggiunto quando il TC previsto e il TC osservato coincidono, quindi quando la previsione è corretta.
La figura 6 mostra la qualità media della previsione elaborata dal modello europeo ECMWF e dall’americano GFS per le 12 UTC dei sette giorni (+168 ore) successivi al giorno di inizio della previsione. Come quasi sempre accade, i due modelli hanno formulato previsioni di pari qualità per il breve termine, mentre oltre le 48 ore di previsione ECMWF ha guadagnato sempre più terreno nei confronti di GFS.

Fig. 6 – Qualità media della previsione della circolazione atmosferica elaborata dal modello di previsione meteorologica europeo (ECMWF) e da quello americano (GFS) durante l’inverno meteorologico 2023/24, da +24 a +168 ore (una settimana) di previsione. Crediti Meteo Expert – IconaClima

L’accuratezza delle previsioni di ECMWF nel più lungo termine è risultata particolarmente elevata con gran parte delle irruzioni di masse d’aria di origine artica e polare (TC1, TC2 e TC5), in particolare con TC1-Maestrale, perfettamente previsto in tutte e quattro le occasioni in cui si è presentato alle 12 UTC (figura 7). Non solo: anche la permanenza sul nostro territorio di quasi tutte le figure anticicloniche di matrice subtropicale è stata prevista con una maggiore accuratezza da parte del modello europeo. Tuttavia, GFS è riuscito a cogliere con pari abilità TC4-Depressione Ligure e TC8-Scirocco, come abbiamo visto i due TC associati alle situazioni più critiche.

Fig. 7 – Qualità della previsione di ciascun Tipo di Circolazione a 168 ore (una settimana) per il modello europeo ECMWF (rosso) e per il modello americano GFS (blu). Crediti Meteo Expert – IconaClima

La figura 8 mostra la qualità giornaliera della previsione a +168 ore (una settimana) dei due modelli. Può sorprendere la buona performance di entrambi per l’ultima, estrema, settimana della stagione, soprattutto se confrontata con la più scarsa qualità associata a situazioni relativamente più tranquille, come il transito sull’Italia della perturbazione di fine anno o del ritorno dell’alta pressione dopo il passaggio della perturbazione di Carnevale, il 9 e 10 febbraio. La maggiore efficacia delle previsioni di ECMWF per il più lungo termine è emersa soprattutto nel mese di gennaio, in occasione di condizioni tipicamente invernali, caratterizzate da diverse irruzioni d’aria artica e polare, seguite, a fine mese, dal rapido consolidamento della circolazione anticiclonica di matrice nordafricana.

Fig. 8 – Qualità giornaliera della previsione del Tipo di Circolazione a 168 ore (una settimana), elaborata dal modello europeo ECMWF (rosso) e dal modello americano GFS (blu). Crediti Meteo Expert – IconaClima

Cosa dobbiamo aspettarci dalla primavera 2024? Per ora, in continuità con la turbolenta fine dell’inverno, è partita in modo estremamente perturbato, con all’attivo già due tempeste sull’Italia, Emil e Monica. Tornerà a farsi largo TC9-Anticiclone di blocco, di solito importante presenza nella prima parte della stagione? O prevarrà TC11-Anticiclone Nordafricano, come nella primavera del 2023? Lo scopriremo con il prossimo report.

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