ICON-CH1-EPS e ICON-CH2-EPS: previsioni probabilistiche per la regione alpina
I sistemi di previsione ICON-CH1-EPS e ICON-CH2-EPS, basati sul modello ICON, calcolano lo sviluppo futuro dello stato dell'atmosfera per un dominio che ricopre l’intera regione alpina, con la Svizzera al centro.
Rispetto al modello numerico globale IFS gestito dal Centro europeo per le previsioni meteorologiche a medio termine CEPMMT (ECMWF), che ha una distanza fra due punti di griglia di circa 9 km, i modelli ICON-CH1-EPS e ICON-CH2-EPS sono caratterizzati da una maggiore risoluzione spaziale: 1 km per ICON-CH1-EPS e 2 km per ICON-CH2-EPS. Considerando la complessa e dettagliata orografia della Svizzera, ciò è indispensabile per poter calcolare previsioni probabilistiche più affidabili, in particolare per eventi quali le tempeste di vento o le situazioni con precipitazioni intense.
Per poter calcolare i modelli ICON-CH1-EPS e ICON-Ch2-EPS che si estendono su un dominio regionale, è necessario fornire loro delle condizioni al contorno, ovvero le condizioni meteorologiche presenti attorno al dominio del modello. Esse sono fornite dal modello numerico d’insieme IFS ENS del Centro europeo per le previsioni meteorologiche a medio termine CEPMMT (ECMWF). Inoltre è indispensabile fornire ai due modelli le condizioni iniziali, le cosiddette “analisi”, dalle quali iniziare ad effettuare i calcoli della previsione del modello. Queste condizioni iniziali vengono determinate partendo dai dati misurati dalle stazioni o dai sistemi di rilevamento, tramite un raffinato processo chiamato "assimilazione dei dati".
L’abbreviazione EPS (Ensemble Prediction System) nel nome dei modelli indica che essi sono calcolati come ensemble. Questo significa che vengono create diverse versioni di una previsione meteorologica. Ognuna di esse descrive un possibile stato futuro dell’atmosfera e aiuta a stimare meglio l’evoluzione meteorologica più probabile come pure la probabilità di determinati eventi atmosferici (vedi anche esempi di prodotti di previsione probabilistica).
Perché si utilizzano degli insiemi di previsioni numeriche?
Piccole imprecisioni nelle misure dello stato dell’atmosfera in atto ad un determinato istante possono avere un grande impatto nel calcolo delle previsioni del tempo.
Le informazioni provenienti dal modello globale IFS ENS del CEPMMT (ECMWF) (utilizzate come condizioni al contorno per i modelli ICON-CH1-EPS e ICON-CH2-EPS) sono soggette a imprecisioni che possono condurre a incertezze nella previsione calcolata sull’arco alpino.
Gli algoritmi che costituiscono il modello non sono perfetti (ad esempio perché semplificano determinati processi presenti nell’atmosfera) e anche ciò può portare ad incertezze nelle previsioni calcolate.
L’obiettivo delle previsioni probabilistiche è quello di descrivere nel modo migliore possibile le possibili forme d’incertezza. Per raggiungere tale scopo si modificano, in modo consapevole, le condizioni iniziali e quelle al contorno. A ciò si aggiungono anche variazioni casuali del modello stesso. Per ogni modifica effettuata si calcola una nuova simulazione. Si ottiene in questo modo un insieme di previsioni numeriche, tutte ugualmente probabili. Sulla base di questo insieme è ora possibile calcolare ad esempio la probabilità che un evento meteorologico si verifichi: si contano infatti quanti membri dell’insieme prevedono lo sviluppo dell’evento, rispetto al numero totale dei membri. La dispersione fra i vari membri dell’insieme fornisce un’indicazione sull’affidabilità della previsione e sulla prevedibilità della situazione meteorologica. Se tutti i membri mostrano scenari differenti, allora l’affidabilità è bassa. Se per contro essi convergono verso uno scenario, allora l’affidabilità aumenta.
Specifiche
Il modello di previsione d'insieme ad alta risoluzione ICON-CH1-EPS con 11 membri (simulazioni) è calcolato otto volte al giorno su una griglia la cui distanza fra due punti di griglia è di 1.1 km. Ogni 3 ore (00, 03, ... 21 UTC) la previsione del tempo viene ricalcolata per un orizzonte temporale che si estende fino a 33 ore. La corsa del modello che inizia alle 03 UTC si estende fino a 45 ore, affinché la previsione copra l'intero giorno successivo. Il dominio del modello ICON-CH1-EPS copre l'intero arco alpino, con la Svizzera al centro del dominio. Verticalmente ICON-CH1-EPS ha 80 livelli che raggiungono una quota di 22 km. Nel punto più alto, la quota orografica del modello raggiunge i 4'440 m sul livello del mare. Per ogni punto della 22'710'080 griglia la previsione è calcolata con passi temporali di 10 secondi.
Il modello di previsione d'insieme ICON-CH2-EPS, è composto da 21 membri (simulazioni) e si estende su un orizzonte temporale di 120 ore (8 giorni). Esso è calcolato quattro volte al giorno (00, 06, 12 e 18 UTC) su una griglia di punti distanti di 2.2 km tra loro. Il dominio del modello copre anch’esso l'intero arco alpino. In verticale ICON-CH2-EPS calcola su 80 livelli fino ad una quota di 22 km. La previsione per i 22'710'080 punti della griglia è calcolata con passi temporali di 20 secondi.