Dalla misura alla previsione del modello

L'assimilazione dei dati è la base per l'elaborazione delle previsioni dei modelli. Viene dunque inizialmente considerato e valutato (tramite misure e osservazioni) lo stato attuale dell'atmosfera, di cui fanno pure parte le masse d'aria in prossimità del suolo. Le osservazioni in tempo reale vengono combinate con i dati dei run precedenti dei modelli per fornire la migliore stima possibile dello stato attuale dell'atmosfera. Questa stima rappresenta lo stato iniziale per la previsione. Una previsione modellistica può essere affidabile solo se lo stato iniziale è determinato nel modo più accurato possibile. Errori significativi nella stima comportano previsioni imprecise. L'assimilazione dei dati genera uno stato iniziale sulla griglia del modello, che viene utilizzato per inizializzare il modello di previsione e calcolare una previsione basata su di esso.

Il ciclo di assimilazione dei dati

A MeteoSvizzera il ciclo di assimilazione dei dati viene eseguito ogni ora. Ciò significa che ogni ora il modello calcola una previsione dello stato iniziale dell'atmosfera. I calcoli del modello vengono corretti con l'aiuto delle osservazioni provenienti dalla rete SwissMetNet, dalle stazioni partner, dai radiosondaggi, dai profilatori del vento, dai Lidar e cielometri nonché dalle misurazioni effettuate dagli aerei. Le correzioni dovrebbero contribuire a ottenere la migliore stima possibile dello stato dell'atmosfera. Da questo nuovo stato viene ora calcolata una nuova previsione oraria, che viene poi nuovamente corretta, e così via.

Con quali strumenti MeteoSvizzera effettua l'assimilazione dei dati?

Principalmente con il sistema KENDA (Kilometer Scale Ensemble Data Assimilation). Il sistema comprende le previsioni nel ciclo di assimilazione dei dati, la fornitura delle osservazioni e il processo di assimilazione vero e proprio con il LETKF. Il Local Ensemble Transform Kalman Filter, abbreviato LETKF, pondera le osservazioni e gli stati del modello con le rispettive incertezze, al fine di generare la migliore stima possibile dello stato atmosferico attuale. Inoltre, il LETKF fornisce una serie di analisi leggermente divergenti che rappresentano l'incertezza della stima dello stato.

A che scopo vengono calcolate le incertezze?

L'incertezza è rappresentata da condizioni di partenza leggermente diverse, con KENDA che calcola 40 condizioni iniziali. Le previsioni dei modelli ICON vengono quindi inizializzate con queste condizioni di partenza leggermene diverse fra loro. ICON-CH1-EPS (con una maglia orizzontale di 1 km) calcola ogni tre ore l'andamento del tempo per un periodo fino a 33 ore. ICON-CH2-EPS (con una maglia orizzontale di 2,1 km) calcola quattro volte al giorno una previsione per un periodo di cinque giorni. L'incertezza stimata da KENDA viene quindi integrata in entrambi i modelli ICON.

Oltre alle realizzazioni stimate da KENDA, le previsioni ricevono condizioni al contorno leggermente diverse. Le condizioni al contorno, ovvero le informazioni meteorologiche rilevanti al di fuori dell'area del modello, vengono fornite ai due sistemi di ensemble dal sistema di ensemble globale Integrated Forecasting System (IFS), il modello numerico globale di previsione meteorologica del Centro europeo per le previsioni meteorologiche a medio termine (ECMWF).

Tutto ciò porta a previsioni leggermente diverse in ogni realizzazione di ICON-CH1-EPS e ICON-CH2-EPS. Infatti, nonostante i numerosi progressi compiuti nella comprensione dei processi fisico-chimici nell'atmosfera e nella risoluzione spaziale dei modelli previsionali, le previsioni meteorologiche sono ancora soggette a incertezze. MeteoSvizzera quantifica proprio queste incertezze e calcola diversi scenari per integrare la probabilità delle previsioni nelle previsioni stesse.

Ulteriori informazioni

• Dalla misura alla previsione: Parte 1: La misura della temperatura
• Dalla misura alla previsione: Parte 2: La verifica delle misure

• L’assimilazione dei dati per i modelli d’insieme