Ambito dei contenuti

COALITION-2

Inizio del progetto 01.12.2014
Temi Tempo
Sistemi di rilevamento e previsione
Regione Svizzera
Stato Progetti attuali

Lo scopo del sistema operativo COALITION-2 è quello di supportare l'emissione di allerte in caso di condizioni meteorologiche avverse. Per aumentare il tempo utile delle allerte (anticipo), è importante monitorare lo sviluppo precoce dei temporali. COALITION-2 è stata progettato appositamente per questo scopo. COALITION-2 utilizza le misure dello strumento SEVIRI a bordo del satellite geostazionario "Meteosat Second Generation" (MSG). COALITION-2, grazie ai dati sulla copertura nuvolosa fornita dai strumenti satellitari, è in grado di rilevare i segnali dei temporali prima che si verifichino le precipitazioni. Tra i segnali che indicano lo sviluppo di temporali troviamo il rapido sviluppo verticale delle nuvole (cumuli) e il processo di solidificazione (ghiacciamento) delle idrometeore presenti nella sommità dei cumuli in sviluppo.

COALITION-2: Context and Scale Oriented Thunderstorm Satellite Predictors Development Versione 2

Durante la stagione estiva, nella regione alpina si verificano regolarmente forti temporali. Essisono spesso accompagnati da grandine, piogge abbondanti e raffiche di vento tempestose. Inoltre, i fulmini e le inondazioni possono causare gravi danni alle proprietà e alle infrastrutture e portare a situazioni dove la vita delle persone può essere in pericolo. I modelli numerici per la meteorologia forniscono buone previsioni su scala regionale e globale, ma hanno difficoltà a prevedere l'ora esatta e il luogo dei temporali. Pertanto, i metodi di nowcasting vengono utilizzati per ovviare questo problema. Questi sistemi utilizzano le osservazioni più recenti con un ciclo di rinnovamento molto alto per estrapolare in modo intelligente l’evoluzione nel futuro imminente (dalle prossime decine di minuti fino a qualche ora) l’evoluzione dei fenomeni atmosferici. A differenza della prima versione di COALITION, la seconda versione si basa esclusivamente sulle osservazioni satellitari. Pertanto, è possibile rilevare i primi segni di temporali prima dell'inizio delle precipitazioni. Come metodo indipendente COALITION-2, oltre che a fungere da backup in caso di mancanza di osservazioni dei radar meteorologici,  può essere applicato anche nelle regioni al di fuori del raggio d'azione del radar.

Obiettivi e set di dati di input

L'obiettivo di COALITION-2 è quello di rilevare, tracciare e prevedere la posizione e l'intensificazione delle nuvole convettive attive in modo accurato, continuo e robusto utilizzando i dati satellitari. COALITION-2 utilizza i canali infrarossi dello strumento MSG/SEVIRI, la velocità e la direzione del vento (come previsto dal modello meteorologico COSMO-CH) e alcuni prodotti del software SAF nowcasting, come l'altitudine e la pressione delle nuvole:

  • MSG SEVIRI 3.9 µm Canale (Rapid Scan Service ogni 5 min)
  • MSG SEVIRI 6.2 µm Canale (Rapid Scan Service ogni 5 min)
  • MSG SEVIRI 7.3 µm Canale (Rapid Scan Service ogni 5 min)
  • MSG SEVIRI 8.7 µm Canale (Rapid Scan Service ogni 5 min)
  • MSG SEVIRI 9.7 µm Canale (Rapid Scan Service ogni 5 min)
  • MSG SEVIRI 10.8 µm Canale (Rapid Scan Service ogni 5 min)
  • MSG SEVIRI 12.0 µm Canale (Rapid Scan Service ogni 5 min)
  • MSG SEVIRI 13.4 µm Canale (Rapid Scan Service ogni 5 min)
  • Vento di COSMO (u,v) a 800, 500, 300 hPa (previsione COSMO oraria)
  • Nowcasting SAF altezza della sommità delle nuvole (Rapid Scan Service ogni 5 min)
  • Nowcasting SAF pressione della sommità delle nuvole (Rapid Scan Service ogni 5 min)
  • Nowcasting SAF tipo di nuvola [Opzionale] (Rapid Scan Service ogni 5 min)

Metodologia

Lo strumento SEVIRI a bordo del satellite geostazionario Meteosat Second Generation fornisce dati sulla copertura nuvolosa (ma non può osservare le precipitazioni). Pertanto COALITION-2 registra i cambiamenti nelle proprietà delle nuvole e identifica in particolar modo quelle che mostrano un intenso sviluppo dei temporali. L'algoritmo osserva come le nubi diventano più spesse (aumento dello spessore ottico della nube), come le gocce congelano nella parte superiore (processo di solidificazione) della nube e come il limite superiore delle nubi sale verso quote più elevate (come misura della forza della corrente ascensionale). Durante il giorno viene eseguito un ulteriore test per rilevare la presenza di piccoli cristalli di ghiaccio (che sono un'indicazione di una forte corrente ascensionale). La persistenza delle correnti ascensionali vengono estrapolate dall’andamento delle temperature del top della nuvola e dal suo albedo.  Questo andamento è calcolato tenendo conto dello spostamento delle cellule temporalesche. Per questo motivo nell’algoritmo è introdotta una correzione per il movimento dei temporali, utilizzando i campi di vento COSMO come vettori di movimento. La seguente tabella mostra i test utilizzati per il rilevamento dei temporali.

Visione ingrandita: Figura 1: La tabella mostra i parametri dei cinque test per il rilevamento di nubi otticamente spesse, i tre test per il rilevamento della formazione di ghiaccio nella parte superiore della nube, i sette test per il rilevamento di correnti ascensionali e l'unico test per il rilevamento di piccoli cristalli di ghiaccio.
Figura 1: La tabella mostra i parametri dei cinque test per il rilevamento di nubi otticamente spesse, i tre test per il rilevamento della formazione di ghiaccio nella parte superiore della nube, i sette test per il rilevamento di correnti ascensionali e l'unico test per il rilevamento di piccoli cristalli di ghiaccio.

Se un numero sufficiente di test per l’identificazione le correnti ascensionali e la formazione di ghiaccio sulla parte superiore della nube sono positivi, la tempesta viene classificata come "temporale in sviluppo". Se un numero sufficiente di test positivi per la profondità della nube e per la formazione di ghiaccio sulla sommità della nube sono positivi, il temporale viene classificato come "temporale allo stazio maturo”.

Descrizione del prodotto

Con le informazioni sullo spessore ottico della nube, il processo di ghiacciamento e la corrente ascensionale, viene generata un'immagine a falsi colori. Processi convettivi allo stazio iniziale vengono mostrati in verde. Non appena inizia un processo di ghiacciamento nella sommità delle nuvole, il colore diventa giallo; i temporali completamente sviluppati vengono visualizzati in rosso. Durante il giorno il test con i dati del canale 3,9 µm viene utilizzato per individuare le regioni più attive dei temporali, che vengono visualizzate in viola (durante la notte questo test non è disponibile, quindi tutto il cumulunembo del temporale viene indicato in rosso, senza distinzione della zona più attiva). La Figura 2 e la Figura 3 mostrano esempi del prodotto COALITION-2 per la Svizzera e l'Europa.

Visione ingrandita: Figura 3: Esempio di prodotto di COALITION-2 per l'Europa il 2 agosto 2018 alle 15:15 UTC COALITION-2 rileva temporali attivi in diverse regioni d'Europa. Durante il giorno un ulteriore test che utilizza il canale 3.9 µm è utilizzato per localizzare le regioni temporalesche più attive (in viola sulla figura).. Queste regioni hanno una buona corrispondenza spazio-temporale con l’attività elettrica ovvero i fulmini (vedi immagine sotto a sinistra).
Figura 3: Esempio di prodotto di COALITION-2 per l'Europa il 2 agosto 2018 alle 15:15 UTC COALITION-2 rileva temporali attivi in diverse regioni d'Europa. Durante il giorno un ulteriore test che utilizza il canale 3.9 µm è utilizzato per localizzare le regioni temporalesche più attive (in viola sulla figura).. Queste regioni hanno una buona corrispondenza spazio-temporale con l’attività elettrica ovvero i fulmini (vedi immagine sotto a sinistra).

 
COALITION-2 viene aggiornato ogni 5 minuti. La versione svizzera ha una risoluzione spaziale di 1 km x 1 km e la versione europea una risoluzione di 3 km x 5 km. Ci sono piccole differenze nella generazione di prodotti per le diverse regioni. Nella versione svizzera si tiene conto del movimento delle nuvole, che migliora la qualità del prodotto, mentre nella versione europea questo viene trascurato.

COALITION-2 è particolarmente utile per identificare le differenti fasi dei temporali, in particolar modo gli stadi iniziali. Non appena il temporale si sviluppa completamente, le incudini dei temporali ricoprono tipicamente la regione di sottovento, oscurandola da un punto di vista satellitare. In queste regioni solitamente sono previsti i pericoli più forti. In caso di temporali allo stadio maturo (completamente sviluppati) si raccomanda quindi di utilizzare il prodotto COALITION-2 in modo complementare alle informazioni indicate dal prodotto radar Thunderstorm Radar Tracking (TRT).

Per ulteriori informazioni si prega di contattare Ulrich Hamann o Lorenzo Clementi.

Ulteriori informazioni

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