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ICE-GENESIS, misure di neve nelle nuvole

18 febbraio 2021, 2 Commenti

Nell'ambito del progetto ICE-GENESIS, nella seconda metà di gennaio nel Giura ha avuto luogo una campagna di misure aeree e terrestri volte a studiare il ghiaccio e le precipitazioni nevose nelle nuvole. MeteoSvizzera ha contribuito fornendo le previsioni delle condizioni meteorologiche di interesse. In questo blog scopriamo l'obiettivo di questo progetto, i cui risultati saranno presentati in un blog futuro.

Obiettivi della campagna ICE-GENESIS

L'obiettivo del progetto ICE GENESIS, finanziato dal programma di ricerca e innovazione Horizon 2020 dell'Unione Europea con l'accordo N°824310, è quello di simulare meglio i fenomeni di ghiaccio sugli aerei. Maggiori informazioni sono disponibili in inglese su https://www.ice-genesis.eu/. Nell'ambito di questo progetto, è stata organizzata una campagna di misurazione per studiare la neve utilizzando misure aeree e terrestri a La Chaux-de-Fonds, dove sono stati installati vari strumenti a terra, tra cui radar meteorologici.

La figura qui sotto mostra il radar Doppler del Laboratorio di Telerilevamento ambientale dell'EPFL (LTE). Questo strumento permette di misurare non solo l'intensità delle precipitazioni, ma anche la velocità di caduta relativa delle idrometeore (gocce di pioggia o fiocchi di neve) così come la loro forma approssimativa (piuttosto sferica o piuttosto allungata). Grazie alla collaborazione di ricerca esistente ormai da diversi anni tra LTE e MeteoSvizzera, ci è stato chiesto di fornire previsioni durante la campagna ICE-GENESIS.

Visione ingrandita: Fig. 1: Radar MXPol del laboratorio di telerilevamento ambientale dell’EPFL al Mont Cornu. Foto: Alexis Berne.
Fig. 1: Radar MXPol del laboratorio di telerilevamento ambientale dell’EPFL al Mont Cornu. Foto: Alexis Berne.

Sono stati effettuati voli con un aereo speciale, l'ATR 42 SAFIRE, per misurare le proprietà microfisiche della neve all'interno delle nuvole stesse. Il confronto delle misure in situ dall'aereo con le misure radar da terra dovrebbe arricchire le conoscenze scientifiche sui fenomeni di neve e di ghiaccio associati alle precipitazioni molto utili per l’aeronautica.

Visione ingrandita: Fig. 2: Aereo ATR42 SAFIRE (Service des Avions Français Instrumentés pour la Recherche en Environnement), equipaggiato per la ricerca scientifica. Fonte: SAFIRE.
Fig. 2: Aereo ATR42 SAFIRE (Service des Avions Français Instrumentés pour la Recherche en Environnement), equipaggiato per la ricerca scientifica. Fonte: SAFIRE.
(C) SAFIRE

Traiettoria dei voli fra Digione e Les Eplatures

Per misurare la neve in situ mediante i sensori aerei, sono stati effettuati specifici voli tra Digione, il campo d'aviazione dove l'aereo è decollato, e la zona di campionamento intorno a Les Eplatures.

Visione ingrandita: Fig. 3: traiettoria del volo fra Digione e la zona di campionamento attorno a Les Eplatures. Fonte: MeteoSvizzera.
Fig. 3: traiettoria del volo fra Digione e la zona di campionamento attorno a Les Eplatures. Fonte: MeteoSvizzera.

Collaborazione con MeteoSvizzera e Meteo-France

Al fine di pianificare al meglio il programma di volo e le altitudini alle quali effettuare le misure nella nuvola, si sono rese necessarie speciali previsioni meteorologiche. Per preparare queste previsioni, è stata stabilita una collaborazione informale con Météo-France (partner ufficiale del progetto) e MeteoSvizzera. I meteorologi hanno così presentato agli scienziati e ai piloti briefing quotidiani per identificare le aree con il miglior potenziale per le misurazioni. Scopriamo in questo blog le previsioni che sono state fatte per la pianificazione dei primi voli scientifici di questa campagna.

Un primo volo venerdì 22 gennaio

Venerdì 22 gennaio, grazie al passaggio di un fronte freddo nel pomeriggio, la pioggia ha gradualmente lasciato il posto alla neve a bassa quota a cominciare da nord-ovest. L'animazione radar qui sotto mostra l'arrivo di precipitazioni da sud-ovest sul Giura a partire da mezzogiorno.

Previsione del limite delle nevicate

Di particolare interesse per gli scienziati è la questione di come l'altitudine del limite delle nevicate cambia durante il passaggio del fronte. Una domanda a cui non è mai facile dare una risposta precisa, come spiega questo nostro recente blog sui fattori che determinano il limite pioggia-neve. Confrontando i modelli a maglia fine di Météo-France (AROME) e MétéoSuisse (COSMO-1E), è stato stimato che la neve avrebbe raggiunto il suolo a Les Eplatures (aeroporto di La Chaux-de-Fonds a 1027 m) tra le 16 e le 17.30 ora locale di venerdì 22 gennaio. Forse un po' prima in caso di condizioni isotermiche o un po' più tardi se l'aria fredda avesse faticato ad attraversare i rilievi occidentali del Giura.

Nell'animazione qui sopra del modello COSMO-1E, possiamo vedere che il limite pioggia-neve diminuisce progressivamente da 1200 m intorno alle 14UTC (15 ora locale) a 1000 m intorno al 15UTC (16 ora locale), cioè fino a livello dell'aerodromo di Les Eplatures, che si trova a 1027 m di altitudine. Questa situazione era favorevele a raccogliere misure di neve, e di conseguenza un lungo volo (da 3 a 4 ore) è stato programmato per il pomeriggio di venerdì 22 gennaio.

Visione ingrandita: Fig. 6: Sezione verticale parallela alla pista dell’aerodromo di Les Eplatures simulata dal modello COSMO-1E alle 16UTC, cioè alle 17h ora locale del 22 gennaio. L'umidità relativa (%) è rappresentata con i colori verde e arancione, le isoterme con le righe tratteggiate, il rischio di formazione di ghiaccio con cerchi verdi (ghiacciamento leggero) e gialli (ghiacciamento moderato). Fonte: MeteoSvizzera.
Fig. 6: Sezione verticale parallela alla pista dell’aerodromo di Les Eplatures simulata dal modello COSMO-1E alle 16UTC, cioè alle 17h ora locale del 22 gennaio. L'umidità relativa (%) è rappresentata con i colori verde e arancione, le isoterme con le righe tratteggiate, il rischio di formazione di ghiaccio con cerchi verdi (ghiacciamento leggero) e gialli (ghiacciamento moderato). Fonte: MeteoSvizzera.

L'ATR 42 SAFIRE è decollato dall'aeroporto di Digione alle 14:42 ora locale di venerdì 22 gennaio. I meteorologi di MeteoSvizzera coinvolti in questa campagna, in stretta collaborazione con Météo-France, hanno effettuato un monitoraggio in tempo reale delle precipitazioni rimanendo in contatto diretto con l'equipaggio durante il volo, per fornire informazioni meteorologiche utili a perfezionare la traiettoria dell'aereo.

Il velivolo ha compiuto dei viaggi di andata e ritorno lungo la sezione di cui sopra. L'umidità relativa molto alta mostra la densa copertura nuvolosa che si estendeva dal suolo fino al flight-level FL140 (14000 piedi sopra la superficie isobarica 1013.25 hPa). Poiché l'aereo volava tra FL50 e FL110, era in mezzo alle nuvole con temperature comprese tra 1°C e -10°C, quindi la precipitazione misurata è stata principalmente neve. Di conseguenza, il rischio di formazione di ghiaccio nell'area in cui l'aereo stava volando era moderato (cerchi gialli).

Come menzionato, i risultati di questo progetto verranno illustrati in un blog futuro. Si ringraziano tutti partner del progetto ICE-GENESIS e l’aeroporto di Les Eplatures per il sostegno logistico e la possibilità di installare gli strumenti.

Commenti (2)

  1. Chiara, 19.02.2021, 00:36

    "Fatti non fummo a viver come bruti ma per seguir virtute e conoscenza". E sia!

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    Rispondere a Chiara

    * Campi obbligatori

    Grazie per il contributo. Ciascun contributo viene controllato dalla redazione prima di essere attivato. La procedura può richiedere del tempo.

    Grazie per la comprensione

    Purtroppo il contributo fornitoci non ha potuto essere trasmesso. Si prega di riprovare più tardi.

    Grazie per la comprensione

  2. Dario, 18.02.2021, 23:13

    Complimenti!

    Risposte

    Rispondere a Dario

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