Il contributo di MeteoSvizzera – l’analisi scientifica delle previsioni stagionali
La qualità delle previsioni stagionali è limitata e varia sensibilmente nello spazio, nel tempo (sia per quel che riguarda l’orizzonte di previsione che il periodo di validità della previsione), a dipendenza delle grandezze considerate (ad es. precipitazioni o temperatura) e del sistema di previsione. Inoltre la qualità delle previsioni stagionali è ulteriormente ridotta da errori sistematici, che devono essere corretti per rendere utilizzabili le previsioni. Nel quadro di un’analisi approfondita delle ”previsioni a posteriore” sul periodo 1993-2014 con i sistemi di previsione messi a disposizione dal C3S – ovvero i modelli stagionali del Centro europeo per le previsioni meteorologiche a medio termine (ECMWF), di Météo France e del UK Met Office –sono state sviluppate delle raccomandazioni su come correggere questi errori. Le previsioni stagionali sono comunicate in due forme diverse: a) previsioni d’insieme, ossia previsioni probabilistiche di valori assoluti (ad es. la probabilità che la temperatura superi i 18 °C) e b) previsioni probabilistiche multicategoria, ovvero le probabilità che la previsione sia superiore o inferiore a una climatologia di riferimento (ad es. più caldo o più freddo rispetto alla norma). Per ottenere ciò le attuali previsioni sono confrontate con un archivio di previsioni passate al fine di ottenere le probabilità per ogni categoria.
Per le tre grandezze prese in considerazione nell’ambito del progetto QA4Seas – la temperatura superficiale, la temperatura della superficie marina e le precipitazioni – la correzione dell’errore sistematico consente di migliorare sensibilmente la qualità delle previsioni. La differenza tra i vari metodi di correzione degli errori sistematici testati è risultata molto esigua. In generale i metodi di correzione più semplici sono risultati più efficaci rispetto ai metodi più complessi. Ciò è presumibilmente dovuto principalmente al breve periodo preso in considerazione per i test (1993-2014). Con un’ulteriore combinazione di diversi modelli in un multimodello, la qualità delle previsioni può essere ulteriormente migliorata solo lievemente, ma in modo comunque significativo. Nella colonna a sinistra dell’immagine riportata più sotto è raffigurato, in alto, un esempio di una previsione stagionale multimodello per il fenomeno di El Niño, che si manifesta con anomalie positive della temperatura nel Pacifico tropicale, nella seconda immagine dall’alto la qualità delle previsioni del modello stagionale dell’ECMWF prima di qualsiasi correzione e, in terza immagine, dopo una correzione dell’errore sistematico e da ultimo, in basso, la qualità della previsione di una combinazione di tre modelli di previsione presenti nella banca dati CDS.
In base a quanto emerge da questa analisi scientifica, abbiamo consigliato di trattare in modo diverso le previsioni d’insieme e le previsioni probabilistiche multicategoria. Mentre per le previsioni d’insieme una correzione dell’errore sistematico è imperativa, per le previsioni probabilistiche multicategoria è possibile rinunciare alla stessa in quanto queste sono corrette indirettamente calcolando la probabilità di ricadere in una specifica categoria rispetto alla climatologia di riferimento. Inoltre, a causa delle differenze tra i due prodotti di previsione, devono inoltre essere adottati approcci diversi per la combinazione in multimodelli. Le previsioni probabilistiche multicategoria possono essere combinate direttamente calcolando le medie (ponderate) delle probabilità di previsione fornite dai singoli modelli. Le previsioni d’insieme con multimodelli possono invece essere elaborate semplicemente raggruppando le unità dell’insieme dei diversi modelli oppure con metodi più complessi basandosi sull’integrazione delle diverse distribuzioni. I grafici sul lato destro dell’immagine illustrano la probabilità multicategoria dell’esempio utilizzato in precedenza per le previsioni d’insieme.
Le analisi effettuate nel quadro del progetto QA4Seas hanno messo in evidenza la qualità, come pure i punti di forza e i punti deboli dei modelli di previsione stagionale e dei multimodelli basati su di essi. Sulla base dell’insieme stagionale dell’ECMWF, MeteoSvizzera mette a disposizione del pubblico previsioni probabilistiche multicategoria della temperatura riferite alla Svizzera occidentale, nord-orientale e al Sud delle Alpi. I risultati del progetto QA4Seas confermano l’approccio scelto da MeteoSvizzera. In alternativa si potrebbe adottare un approccio basato su una previsione multimodello per calcolare le probabilità multicategoria. Al di là di questa modifica è improbabile che le previsioni stagionali possano essere migliorate in modo rilevante con approcci più complicati.