Cosa ricorderemo del 2023? La circolazione atmosferica sull’Italia tra Anticiclone Nordafricano record, Scirocco al minimo storico e 19 tempeste

Del 2023 ricorderemo sicuramente il caldo record, con valori estivi anche fuori stagione, e l’elevatissimo numero di eventi estremi, tra supercelle, tornado, grandine gigantesca, alluvioni e diciannove tempeste, di cui una, Ciaran, di portata storica per l’Europa occidentale.

Come è andata dal punto di vista della circolazione atmosferica? Quali sono state le anomalie rispetto al ventennio precedente? Quale modello di previsione meteorologica ha previsto meglio la dinamica di questo tormentato anno?
Per scoprirlo, ci siamo affidati all’intelligenza artificiale e alla tecnica del “Weather Typing”: sfruttando la capacità di apprendere, riconoscere e classificare di una rete neurale artificiale denominata SOM (Self Organizing Map), abbiamo identificato dodici pattern della circolazione atmosferica, ricostruito la loro sequenza temporale giornaliera a partire dal 2002 e analizzato frequenze, anomalie e trend.

Immagine ripresa da Sentinel3 il 3 novembre 2023: dopo l’impatto della tempesta Ciaran, si avvicina al Continente la tempesta Domingos. Crediti Copernicus.

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 operate dalla 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 frequenza dei Tipi di Circolazione nel ventennio 2003-2022

Presente mediamente per oltre 7 settimane in un anno, nell’ultimo ventennio TC9-Anticiclone di blocco è stato il tipo di circolazione più frequente (figura 2), concentrato soprattutto durante il semestre freddo, ma a volte protagonista della circolazione atmosferica anche in piena estate, come accaduto nel 2003 e nel 2022. Si tratta del TC più persistente, che vede una vasta area di alta pressione, estesa su gran parte dell’Europa occidentale e centrale, isolare e “bloccare” per diversi giorni consecutivi una depressione centrata tra Mar Ionio ed Egeo, contribuendo ad alimentare e mantenere condizioni di instabilità sulle nostre regioni del Medio Adriatico e al Sud. Con 40 giorni di presenza, TC1-Maestrale è stato il secondo tipo di circolazione mediamente più frequente, associato all’irruzione di masse d’aria di origine nord-atlantica nel Mediterraneo, a volte sotto forma di venti burrascosi e Föhn tra Piemonte e Lombardia.

Fig.2 – Numero medio annuo di giorni di presenza di ciascun Tipo di Circolazione (TC) nel ventennio 2003-2022. Crediti Meteo Expert – IconaClima

Malgrado il declino statisticamente significativo, TC3-Depressione Padana è risultato il TC mediamente più frequente durante l’estate. È associato allo scorrimento sull’Europa centrale di aria fresca proveniente dal Medio Atlantico che, lambendo le Alpi e scatenando fenomeni temporaleschi anche violenti sul Nord Italia, interrompe, almeno su questa parte della Penisola, la calura e il tempo stabile associati ai diversi TC anticiclonici, tra cui il bollente TC11-Anticiclone Nordafricano, la configurazione anticiclonica più frequente durante tutto l’anno, dopo TC9-Anticiclone di blocco.

TC4-Depressione Ligure e TC8-Scirocco, spesso il primo evoluzione del secondo e frequenti nelle stagioni intermedie, sono i tipi di circolazione più piovosi, a volte responsabili di forte maltempo ed alluvioni al Nord.

2023 vs 2022: due anni da record a confronto

La tabella 1 riporta la frequenza di ciascun Tipo di Circolazione negli ultimi due anni (1 dicembre – 30 novembre). TC9-Anticiclone di blocco è stato il pattern dominante del 2022, raggiungendo, con ben 76 giorni di presenza, il record del ventennio fino ad allora appartenuto al 2003.
Nel 2023, TC9 ha passato il testimone a TC11-Anticiclone Nordafricano che, con due settimane in più di presenza rispetto all’anno precedente, ha raggiunto il record assoluto di frequenza. Il piovoso TC8-Scirocco, al contrario, nel 2023 ha raggiunto il suo minimo storico.
TC2, TC3 e TC4 sono stati piuttosto frequenti nel 2023 e, come vedremo, tra i principali responsabili dei numerosi fenomeni estremi occorsi durante tutto l’anno.

Tab. 1 – Frequenza di ciascun Tipo di Circolazione nel 2022 (1 dicembre 2021 – 30 novembre 2022) e nel 2023 (1 dicembre 2022 – 30 novembre 2023). Crediti Meteo Expert – IconaClima

Il calcolo della differenza tra le frequenze dei dodici TC nel 2022 e nel 2023 e la media delle frequenze nel ventennio 2003-2022 permette di quantificare e confrontare le anomalie dei due anni in esame (figura 3).

Del 2023 spiccano la notevole anomalia positiva di TC11-Anticiclone Nordafricano (+23 giorni, pari al 64% di giorni in più rispetto alla media di riferimento) e, come nel 2022, l’anomalia negativa di TC8-Scirocco (-18 giorni, pari al 58% di giorni in meno) e di TC1-Maestrale (-11 giorni, il 27% in meno).
Ben evidente, anche se molto contenuta, l’anomalia positiva di TC2- Depressione Egeo e TC3-Depressione Padana, riconducibile alla loro elevata frequenza durante l’estate, in controtendenza e in netto contrasto con il difetto del 2022 e della maggior parte delle stagioni estive del decennio precedente.

Fig. 3 – Anomalie della frequenza dei dodici Tipi di Circolazione (TC) nel 2022 (1 dicembre 2021 – 30 novembre 2022) e nel 2023 (1 dicembre 2022 – 30 novembre 2023), rispetto alla media del ventennio 2003-2022. Crediti Meteo Expert – IconaClima.

TC3-Depressione Padana, in particolare, è stato l’innesco dei numerosi eventi estremi che hanno colpito le nostre regioni settentrionali nel mese di luglio e nei primi giorni di agosto (figura 4), dai temporali al Nordest accompagnati da grandine di dimensioni eccezionali, alle supercelle in Lombardia e in Veneto, fino alla tempesta Petar del 4 e 5 agosto.
Petar è stata solo una delle diciannove intense tempeste che hanno colpito l’Italia nel 2023, ben sette in più rispetto ai dodici mesi precedenti. La maggior parte si è sviluppata in seno a TC4-Depressione Ligure, come il TLC (Tropical Like Cyclone) Juliette del 28 febbraio e la storica tempesta Ciaran del 2 novembre, oppure a TC1-Maestrale, come il TLC Hannelore del 21 gennaio o la tempesta Bettina del 25 novembre, motore della prima irruzione di aria artica sull’Italia della stagione. Seppur in un minor numero di casi, anche TC9-Anticiclone di blocco ha ospitato tempeste, ad esempio il TLC Helios del 9 febbraio e il ciclone Daniel del 5 settembre, quest’ultimo responsabile di gravi danni e purtroppo molte vittime in Grecia e in Libia.

Fig. 4 – Sequenza giornaliera dei dodici tipi di circolazione, della temperatura media e della precipitazione osservati dal primo dicembre 2022 al 30 novembre 2023. I valori di temperatura e precipitazione sono ottenuti elaborando dati grigliati ad alta risoluzione spaziale (4 km) e temporale (1 ora) derivati dai rilievi della rete di stazioni italiane MeteoNetwork, integrati, per le precipitazioni, da stime satellitari. In rosso sono evidenziati i TC associati alle tempeste classificate e denominate da EUMETNET (Network of European Meteorological Services) nell’ambito del progetto europeo “Storm Naming”. Crediti Meteo Expert – IconaClima

Il grande assente degli ultimi due anni è stato TC8-Scirocco, dunque il tipo di circolazione più piovoso e, soprattutto nel semestre freddo, potenzialmente in grado di portare forte maltempo in tante regioni, come avvenuto il 20 ottobre con la tempesta Aline. Tipico delle stagioni intermedie, quest’anno TC8 è apparso una sola volta in primavera, quattro volte in autunno, poco di più in inverno: il record negativo dal 2003.

Con la sua configurazione a “campana” ed asse inclinato sudovest-nordest, TC11-Anticiclone Nordafricano, il re del 2023, è stato eccezionalmente frequente e persistente non solo durante l’estate, in occasione delle più intense ondate di calore in tutto il Paese, ma anche nelle altre stagioni, in particolare nella prima parte dell’inverno e in primavera. La sua frequenza record ha contribuito in modo importante ad accentuare il trend positivo dell’ultimo ventennio, statisticamente significativo su base annuale (figura 5).

Fig.5 – Numero di giorni di presenza e tendenza lineare di TC11-Anticiclone Nordafricano dal 2003 al 2023. Crediti Meteo Expert – IconaClima

La performance dei modelli di previsione meteorologica

Quale modello di previsione meteorologica è riuscito a prevedere con maggiore accuratezza l’avvicendarsi dei vari pattern della circolazione atmosferica nel breve e medio termine?
Per rispondere a questa domanda abbiamo quantificato la similarità fra TC, calcolando con un apposito algoritmo la loro distanza all’interno della mappa creata da SOM. È stato così possibile esprimere il grado di qualità della previsione in termini di scostamento dalla distanza massima possibile. La qualità della previsione pari a 100% è così raggiunta quando la distanza fra il TC previsto e il TC osservato è uguale a zero, cioè quando la previsione è corretta.

La figura 6 mostra la qualità media della previsione elaborata da cinque modelli globali e da MIX, il prodotto d’ensemble da essi derivato, per le 12 UTC dei 4-7 giorni successivi. Nel breve termine, il modello europeo ECMWF e MIX hanno formulato previsioni leggermente più accurate rispetto a quelle degli altri modelli, soprattutto del canadese GEM.
L’ensemble MIX è risultato particolarmente efficace al quarto giorno di previsione (+96 ore). Le previsioni per il più lungo termine sono sempre state il punto di forza di ECMWF, molto spesso più abile di GFS, il suo storico “collega” americano, a cogliere correttamente il pattern della circolazione atmosferica anche con una settima di anticipo (+168 ore di previsione).

Fig. 6 – Qualità complessiva della previsione della circolazione atmosferica formulata da cinque modelli globali e il loro ensemble MIX, per tutte le validità orarie disponibili (da +24 ore a +168 ore di previsione), nell’anno dicembre 2022-novembre 2023. Crediti Meteo Expert – IconaClima

L’accuratezza delle previsioni di ECMWF nel medio termine è risultata più elevata di quella di GFS, con quasi i tre quarti delle configurazioni (figura 7), in particolare con il frequente e persistente TC9-Anticiclone di blocco, con la maggior parte delle figure anticicloniche di matrice africana, con il raro e perturbato TC7-Correnti occidentali, con le irruzioni nel Mediterraneo di masse d’aria provenienti dal nord Atlantico (TC1 e TC2) e con lo sviluppo di una saccatura sul Mediterraneo occidentale e relativa attivazione di venti di Libeccio sui nostri mari (TC12). Tuttavia, GFS è riuscito a prevedere con pari o superiore abilità alcuni dei tipi di circolazione più dinamici e spesso associati a situazioni critiche, come TC3-Depressione Padana, TC4-Depressione Ligure e TC8-Scirocco.

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

Cosa dobbiamo aspettarci dal 2024?

L’inverno è partito con un assetto in linea con quanto emerso nel 2023: per ora completamente privo di TC8-Scirocco, ricco di configurazioni anticicloniche di origine nordafricana o atlantica, relativamente povero di TC9-Anticiclone di blocco, il TC di solito dominante durante la stagione fredda. Tuttavia, dopo Ciro, attiva sul nostro territorio tra il 30 novembre e l’1 dicembre 2023, l’Italia non è stata più raggiunta da tempeste. Per fortuna.

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