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Climatologia della grandine

In Svizzera le grandinate sono un fenomeno frequente che ogni anno causa danni devastanti per milioni di franchi. La distribuzione spaziale della grandine mostra forti differenze a livello regionale. Attraverso la rete di radar meteorologici svizzeri, MeteoSvizzera osserva e analizza la frequenza degli eventi di grandine sul territorio e le dimensioni dei chicchi caduti. Le carte climatologiche mostrano, per il periodo di misurazione dal 2002 a oggi, il numero di giorni di grandine e la dimensione dei chicchi a livello mensile e annuale con un’elevata risoluzione spaziale. Si calcolano inoltre le medie a lungo termine e i valori di ritorno statistici relativi a specifiche dimensioni dei chicchi per diversi periodi di ritorno. La climatologia della grandine è stata realizzata a misura di utente nell’ambito di un partenariato pubblico-privato e rappresenta una base di riferimento standard a livello nazionale per la valutazione del rischio di grandine.

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I danni per milioni di franchi che si registrano anno dopo anno a edifici, automobili e colture agricole mettono chiaramente in evidenza l’impatto delle grandinate di forte intensità. Per poter stimare in maniera affidabile il pericolo di grandine, occorrono principalmente metodi di misura ad alta risoluzione spazio-temporale e lunghe serie di dati. I radar meteorologici di MeteoSvizzera sono uno strumento utile in tal senso, dal momento che forniscono i dati ad alta risoluzione necessari per l’analisi climatologica della frequenza della grandine in Svizzera.

La gamma di prodotti offre, da un lato, le nuove mappe climatiche che indicano la media dei giorni di grandine e informazioni sulle dimensioni dei chicchi all’anno o al mese e, dall’altro, le mappe dei periodi di ritorno per specifiche dimensioni dei chicchi. Per la realizzazione di queste ultime è stato sviluppato un metodo di ricampionamento statistico orientato alle applicazioni (HailStoRe). In base agli eventi grandinigeni osservati si generano, in maniera probabilistica, eventi di grandine non osservati ma climatologicamente plausibili, al fine di stimare al meglio la probabilità di accadimento.

Questo servizio climatico è stato realizzato alla luce delle conoscenze e delle esigenze dei vari partecipanti al progetto provenienti dal mondo edile e assicurativo, dal settore della protezione della popolazione, dall’agricoltura e dalla selvicoltura, con l’intento di mettere a disposizione informazioni climatiche facilmente fruibili a misura di utente. La climatologia svizzera della grandine è una tematica prioritaria del National Centre for Climate Services (NCCS).

Climatologia della grandine

Carte mensili e annuali

La frequenza della grandine e la dimensione dei chicchi di grandine sono descritte con i parametri numero di giorni con grandine e grandezza dei chicchi di grandine. Essi indicano il numero di giorni con grandine per i mesi del semestre estivo, da aprile a settembre, e il totale dei giorni di grandine registrati nell’arco dei sei mesi.

I giorni con grandine vengono calcolati mediante l’algoritmo radar POH: se la probabilità di grandine in un dato giorno e della durata di almeno 5 minuti, ossia per la durata di una misurazione radar, supera un valore limite dell’80%, quel giorno viene considerato un giorno con grandine. Il confronto con i dati dei sinistri ha dimostrato che la soglia dell’80% è un buon indicatore dell’estensione spaziale della grandine e della possibilità che si verifichino danni da grandine (Nisi et al. 2016). Se si calcolano i giorni con grandine per un territorio più ampio, ad esempio per tutta la Svizzera, in genere si considera una soglia in chilometri quadrati (ad es. 100 km2). Se la grandine ha interessato almeno l’area definita, quel giorno viene contato come giorno con grandine.

Le informazioni relative alla dimensione dei chicchi di grandine vengono calcolate sulla base dell’algoritmo radar MESHS. Esse mostrano, a livello mensile e annuale, la dimensione massima dei chicchi di grandine stimata dal radar per chilometro quadrato (1 km2).

Tutte le carte mensili e annuali vengono calcolate per i mesi della stagione convettiva e aggiornate di mese in mese. Le carte annuali vengono aggiornate al termine della stagione convettiva.

Carte dei valori medi sul lungo periodo

Per i parametri dimensione dei chicchi di grandine e numero di giorni con grandine si calcolano a livello nazionale le medie annuali e mensili su lungo periodo per km2. Le carte mostrano quanti giorni con grandine si verificano in media all’anno e con quale frequenza sono attese grandinate con chicchi di dimensioni specifiche, ad esempio con un diametro di almeno 2 cm o 4 cm.

La frequenza dei giorni con grandine mostra in Svizzera una distribuzione spaziale particolare. Soprattutto in alcune zone del Ticino meridionale, dell’Emmental, dell’Entlebuch e della regione del Napf, così come lungo il Giura, la grandine si presenta con maggiore frequenza. Nelle regioni alpine, invece, le grandinate sono più rare, con segnali di grandine spesso rilevati solo sporadicamente lungo l’intera serie di misurazioni. Lievemente maggiore è la frequenza dei giorni di grandine nella parte settentrionale dei Grigioni, dove in passato è stato registrato un giorno con grandine ogni due o tre anni.

A causa della rarità della grandine, la media delle dimensione dei chicchi di grandine su vari anni non è un’indice significativo. Come climatologia è fornito invece il numero di giorni con dimensioni massime della grandine di almeno 2 cm o 4 cm. Questi permettono una caratterizzazione migliore della frequenza della grandine di date dimensioni.

Le statistiche tengono conto di tutti i dati disponibili sulla grandine ottenuti con i radar meteorologici a partire dal 2002. Le medie a lungo termine possono essere selezionate per l’intero arco temporale (dal 2002 a oggi) oppure per il periodo di attività dell’ultima generazione dei radar meteorologici (dal 2013 a oggi). Negli anni dal 2002 al 2012, che si basano su una generazione di radar più vecchia, vi sono singole regioni in cui l’incertezza dei dati è maggiore. In alcuni casi quest’incertezza è visibile come forme ondulari o raggi intorno alla stazione radar di La Dôle. Con la tecnologia di ultima generazione, queste incertezze sono state eliminate quasi del tutto.

Andamento temporale dei giorni con grandine

Sebbene in alcune località la grandine sia un fenomeno raro, se si considera l’intero territorio nazionale i giorni con grandine sono piuttosto frequenti. Dall’inizio delle misurazioni nel 2002, in ogni semestre estivo si registrano in media 33 giorni di grandine (+/- 9 giorni) durante i quali in Svizzera un’area di almeno 100 km2 è interessata da questo fenomeno.

Il periodo in cui in Svizzera si verifica il maggior numero di giorni con grandine è il semestre estivo, che comprende i mesi da aprile a settembre. Nel resto dell’anno la frequenza è inferiore. Queste differenze mensili seguono un andamento annuale che raggiunge il picco di giorni con grandine nei mesi estivi di giugno, luglio e agosto. In media, nel periodo dal 2002 al 2020, in luglio si sono registrati in Svizzera circa 10 giorni di grandine.

L’andamento temporale del numero di giorni con grandine all’anno mette in luce la presenza di forti variazioni tra un anno e l’altro. Se gli anni 2003, 2008, 2009 e 2017/2018 hanno registrato una frequenza di fenomeni grandinigeni superiore alla media, nel 2010 e nel 2014 i radar meteorologici hanno rilevato pochissima grandine.

Evento grandinigeno: per evento grandinigeno s’intende a titolo generale il verificarsi di grandine nell’arco delle 24 ore comprese tra le 06 UTC e le 06 UTC del giorno successivo. Il periodo tiene conto del fatto che nelle prime ore del mattino l’attività grandinigena è al minimo, consentendo di separare al meglio eventuali grandinate indipendenti.
Zona di grandine: per zona di grandine s’intende la traiettoria e il raggio d’azione di una singola cella temporalesca rilevata dall’algoritmo di tracking temporalesco di MeteoSvizzera.
Giorno con grandine: per giorno con grandine in un dato luogo o pixel radar s’intende un giorno in cui è stato superato il valore limite di probabilità di grandine POH ≥ 80%. Per l’analisi su regioni più estese si applica un valore limite relativo alla superficie minima dei pixel radar considerati. Per l’intero territorio nazionale è stato definito un valore limite di 100 km2.
Dimensione dei chicchi di grandine: la dimensione dei chicchi di grandine si riferisce al diametro di un chicco di grandine. Nella migliore delle ipotesi si misura con un righello, ma spesso le dimensioni vengono stabilite mediante oggetti di riferimento, come una moneta. Per determinare la dimensione dei chicchi mediante le misure radar si utilizzano algoritmi di calcolo (cfr. MESHS).
MESHS: MESHS sta per «Maximum Expected Severe Hail Size» e indica la dimensione massima dei chicchi di grandine attesa all’interno di un pixel radar di 1 km2 (Treloar 1998 e Joe et al. 2004).
POH: POH sta per «Probability of Hail» e indica la probabilità di grandine attesa al suolo. Il valore è riferito a un pixel radar dalle dimensioni di 1 km2 (Waldvogel et al. 1979 e Foote et al. 2005).
LEHA: LEHA sta per «Largest Expected Hail on a reference Area» e indica la dimensione massima del chicco di grandine attesa su un’area di riferimento più piccola del chilometro quadrato considerato per la MESHS. LEHA è derivato statisticamente dalla dimensione della grandine MESHS. La dimensione massima attesa con MESHS, è attesa su una o poche superfici di riferimento LEHA all’interno del chilometro quadrato del MESHS. Tuttavia, la probabilità che ciò avvenga è molto piccola. Sulla maggior parte delle piccole superfici di riferimento sono attese le dimensioni LEHA.
Footprint: per footprint s’intende la distribuzione spaziale ad alta risoluzione delle dimensioni dei chicchi MESHS nel corso di una singola grandinata.
Serie stocastica di eventi: una serie stocastica di eventi si basa su una riproduzione statistica di eventi. L’obiettivo di tale serie è mappare il possibile pericolo anche laddove, a causa della brevità delle serie di dati, non sono ancora stati osservati eventi, che tuttavia sono plausibili dal punto di vista meteorologico-climatologico. In questo modo si può effettuare, ad esempio, una stima dei possibili danni che la grandine potrebbe causare su base casuale.

  • Bloemendaal N., Haigh I. D., de Moel H., Muis S., Haarsma R. J., J. C. J. H. Aerts (2020). Generation of a global synthetic tropical cyclone hazard dataset using STORM,  Scientific Data, 7, 40
  • Foote G.A., Krauss T.W. and V. Makitov (2005).  Hail metrics using convectional Radar, Proceedings of the 16th Conference on Planned and Inadvertent Weather Modification, San Diego, CA, USA
  • Joe P., Burgess D., Potts R., Keenan T., Stumpf G., Treloar A.B.A. (2004). The S2K severe weather detection algorithms and their performance, Weather Forecast., 19, pp. 43-63
  • Nisi L., Martius O., Hering A., Kunz M., Germann U. (2016). Spatial and temporal distribution of hailstorms in the Alpine region: a long-term, high resolution, radar-based analysis
    Q. J. R. Meteorol. Soc., 142, pp. 1590-1604
  • Schwierz, C., Köllner-Heck, P., Zenklusen Mutter, E., Bresch, D. N., Vidale, P.-L., Wild, M., Schär, C. (2010). Modelling European winter wind storm losses in current and future climate, Clim. Change, 101, pp. 485-514, 748
  • Treloar A.B.A. (1998). Vertically integrated radar reflectivity as an indicator of hail size in the greater Sydney region of Australia, Proceedings of the 19th Conference on Severe Local Storms, Minneapolis, MN, USA, pp. 48-51
  • Waldvogel A., Federer B., P. Grimm (1979). Criteria for the detection of hail cells, J. Appl. Meteorol., 18, pp. 1521-1525