Esercitazione lettura output modelli

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Esercitazione lettura output modelli

MSc. Mattia Marchio mattia.marchio@unitn.it

Università degli studi di Trento

Corso di Laurea in Ingegneria per l’Ambiente e il Territorio

Fondamenti

di Meteorologia e Climatologia

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Introduzione

2 software user-friendly ed open source

 XyGrib

 Panoply

Servono a visualizzare gli output dei modelli meteorologici, solitamente forniti in due diversi formati:

 GRIB: Gridded Binary o General Regularly-distributed Information in Binary form.

File binario contenente diverse matrici che rappresentano le variabili meteorologiche a diverse quote.

 NetCDF: altro tipo di formato binario molto usato per salvare campi di variabili

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Obbiettivi

Descrizione situazione a scala sinottica (Atlantico + Europa) e mesoscala (locale) comprendente:

 Individuazione di sistemi di alta e bassa pressione (analisi campi di pressione)

 Caratterizzazione del vento a diverse quote

 Analisi della temperatura

 Individuazione dei fronti

 Analisi di profili verticali (pseudo-sondaggi) in punti selezionati

 Individuazione di aree con potenziale convettivo (analisi degli indici CAPE e CIN) La relazione finale prevede le stesse analisi effettuate su giornate diverse.

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Scale dei moti atmosferici

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Altezza di Geopotenziale

https://atoc.colorado.edu/~cassano/

atoc3050/lecture_notes/chapter10.pdf

E’ la quota a cui trovo una certa pressione. Ad esempio, l’altezza di geopotenziale a 500 hPa è l’insieme delle quote a cui trovo la superficie isobarica di 500 hPa.

Dall’equilibrio idrostatico:

Da cui:

→ Questa quota varia in base allo stato dell’atmosfera, in particola- re, in base alla sua temperatura

dove H=RT_v/g

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Jet stream

Fasce caratterizzate da vento molto forte in quota (limite troposfera) che soffia da ovest verso est.

 Al confine tra masse d’aria con importante gradiente termico

 190-400 km/h

 Responsabili della formazioni di cicloni extra-tropicali

 Trasportano le perturbazioni Weather for Aircrews, Air Force Handbook (AFH) 11-203, Volume 1, 1 March 1997, Department of the Air Force

https://climate.ncsu.edu/edu/JetStream, origininally from NOAA

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Jet stream – oscillazioni ed impatto sull’aviazione

https://earth.nullschool.net/

https://www.flightradar24.com

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Take-home message 1

“Dove sono presenti importanti gradienti di altezza di geopotenziale (e quindi dove ci sono importanti gradienti di temperatura) si ha un’interfaccia tra masse d’aria a temperatura diversa. In queste zone vediamo chiara la presenza del jet stream”

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Equilibrio geostrofico in quota

Per moti a scala sinottica, fuori dallo strato limite planetario ed alle medie latitudini, I termini dominanti dell’equazione del moto sono il gradiente di pressione e la forza di Coriolis

→ Equilibrio geostrofico: il vento è parallelo alle isobare e si ha una circolazione oraria intorno ai centri di alta pressione (H) e antioraria attorno a

quelli di bassa pressione (L)

Wallace and Hobbs (2006)

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Situazione vicino al suolo

Verso il suolo entrano in gioco altri termini rappresentanti forze di resistenza

→ Si ha convergenza nei centri di bassa pressione (L) e divergenza nei centri di alta pressione (H)

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Evoluzione e caratteristiche dei fronti

The Atmosphere, 8th edition, Lutgens and Tarbuck, 8th edition, 2001 http://www.ux1.eiu.edu/~cfjps/1400/

fronts.html

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Take-home message 2

Fronte caldo e fronte freddo fanno parte dello stesso sistema di bassa pressione e viaggiano assieme ad esso.

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Analisi di profili verticali: SkewT-LogP diagram

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Analisi di profili verticali

Plottiamo sul grafico i profili di temperatura e temperatura di rugiada

http://wx4cast.blogspot.com/

2011/10/how-to-read-skew-t-log- p.html

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Convezione in atmosfera

3 “ingredienti” necessari per lo sviluppo di eventi convettivi (Johns and Doswell 1992):

 Presenza di vapore alle basse quote

 Instabilità

 Sollevamento (iniziazione)

Parlando di (in)stabilità a lezione avete visto due quote chiave che la particella in ascesa incontra:

 LCL: livello di condensazione per sollevamento, oltre il quale la particella d’aria sale seguendo una curva adiabatica a saturazione

 LFC: livello di convezione libera, oltre il quale la particella è più calda dell’ambiente circostante e continua a salire liberamente

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Equilibrio geostrofico vicino al suolo

Seguiamo il moto ascendente di una particella d’aria

http://wx4cast.blogspot.com/2011/10/

how-to-read-skew-t-log-p.html

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CAPE – Energia potenziale convettiva

Più è alta la differenza di temperatura fra la particella che sale e l’atmosfera circostante, maggiore sarà l’energia (dovuta a forza di galleggiamento) disponibile per sviluppare convezione

→ CAPE [J kg^-1]: è un indice dell’instabilità potenziale dell’atmosfera

Legato alla velocità della corrente ascensionale in una nube convettiva (updraft) W_max = (2*CAPE)^1/2

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CIN – inibizione alla convezione

Per rilasciare l’energia potenziale convettiva devo raggiungere l’LFC

→ CIN [J kg^-1]: indica quanta energia devo fornire per far raggiungere il livello di convezione libera ad una particella superficiale

→ problema dell’iniziazione della convezione, possibili meccanismi:

 Forzanti orografiche

 Riscaldamento del suolo (per radiazione)

 Convergenza umidità a bassi livelli (diminuisco quota LCL)