CAPITOLO II Caratteristiche Meteo Marine del paraggio

CAPITOLO II

Caratteristiche Meteo Marine del paraggio

2.1 Elaborazione dei dati per la determinazione del clima ondoso

Per la determinazione del clima ondoso di largo sono stati utilizzati i dati derivanti dalle misurazioni dirette di altezze d’onda significative, periodo di picco, periodo medio e direzione di provenienza registrati dalla boa ondametrica posta a Crotone.

Fig. 2.1 Riprogrammazione della boa

triaxis tramite porta ad infrarossi.

Fig. 2.2 Esploso di una boa ondametrica

triaxis

Tale stazione fa parte della Rete Ondametrica Nazionale (RON) gestita dal servizio Idrografico e Mareografico della Presidenza del Consiglio dei Ministri. Attiva dal Luglio 1989 la RON originariamente era composta da 8 boe direzionali di tipo pitch-roll1; è stata ampliata portando il numero delle boe inizialmente a 10 (nel 1999) e poi a 14 unità tra il 2001 ed il 2003, modificando la strumentazione e passando alla nuova tecnologia triaxis.

1 _{Insieme allo “Yaw”, il “Pitch” ed il “Roll” costituiscono una rappresentazione degli angoli di Eulero} corrispondenti alle rotazioni attorno ai tre assi x,y,z. I termini hanno il significato, rispettivamente, di “imbardata”, “beccheggio” e “rollio”.

N° 14 boe accelerometriche

acquisizione dati semiorari in

tempo reale

Fig. 2.3 Potenziamento della RON: 2001-2003

Nuovi siti:

Chioggia

Civitavecchia

Siniscola

Palermo

Potenziamento

stazioni locali

di ricezione e Centro di

Controllo di Roma

Introduzione di servizi

real-time (dal 2002)

Ciascun ondametro è costituito da due parti accoppiate tramite un flangia, fissata con bulloni ed una chiusura a vite stagna. La parte superiore, trasparente, è realizzata con un rivoluzionario materiale, il Cyrolon ZX antisfondamento e antiproiettile, capace di superare i severi test ISO 6603-2. L'impiego di un'architettura senza appendici esterne diminuisce enormemente la probabilità di rotture accidentali o dolose degli elementi radianti, aumentando di conseguenza la disponibilità complessiva del sistema. La boa, ancorata al fondali, segue il profilo della superficie dell'acqua permettendo di determinare la direzione delle onde (mediante inclinometri) e l'altezza (integrando due volte i dati accelerometrici provenienti da un sensore sull'asse "Z"). Le boe sono dotate di un sistema di localizzazione utilizzante il sistema satellitare ARGOS per il controllo della posizione tramite triangolazione.

La boa di Crotone, di cui mi sono servito per lo studio meteo marino, è posta alle coordinate geografiche 39° 0.14’ N e 17°13.2’ E, in un fondale di 80 metri e quindi in acque alte. Le registrazioni, effettuate durante tutto l’arco della giornata, avevano in un primo tempo cadenza trioraria. Dal 2002 sono disponibili rilevazioni ogni 30 minuti. Il settore di traversia principale dell’ondametro è compreso tra le direzioni 310° N (Punta Alice) e 190° N (Capo Rizzuto). Il settore di traversia

secondario risulta schermato dalla costa calabrese e pertanto lo strumento non registra altezze d’onda rilevanti. I dati forniti dalla boa, risultano, quindi, idonei alla determinazione del clima ondoso di largo del paraggio rossanese.

Sono stati valutati inizialmente il numero e la frequenza degli eventi meteomarini, classificati per direzione di provenienza e per classi di altezza d’onda. I valori sono stati elaborati e riassunti nella tabella 2.3. Nelle tabelle 2.1 e 2.2 si sono volute evidenziare le persistenze e le frequenze degli eventi meteomarini, suddividendoli per classi di altezze d’onda e per classi di direzioni di provenienza tutte, però, appartenenti al settore di traversia.

Tab. 2.2 Eventi meteomarini per classi di altezze d’onda e direzione di provenienza

Hs (m) Dm (°N) < 0.25 < 0.50 < 1.00 < 1.50 < 2.00 < 2.50 < 3.00 < 3.50 < 4.00 < 4.50 < 5.00 SSSS 345/0 1631 1783 2049 1191 554 188 63 87 30 1 6 7583 0/15 1637 2831 3152 1204 383 63 20 18 5 8 11 9332 15/30 998 2499 2823 839 181 52 13 8 2 7415 30/45 414 818 981 274 76 40 12 9 2 2626 45/60 280 418 377 170 89 36 12 6 2 1390 60/75 281 348 334 140 80 22 11 8 2 1226 75/90 263 345 328 150 64 34 7 5 1196 S S S S 5504 9042 10044 3968 1427 435 138 141 43 9 17

Tab. 2.3 Frequenza delle mareggiate nel settore di traversia2

Hs (m) Dm (°N) < 0.25 < 0.50 < 1.00 < 1.50 < 2.00 < 2.50 < 3.00 < 3.50 < 4.00 < 4.50 < 5.00 SSSS 345/0 0,053 0,058 0,067 0,039 0,018 0,006 0,002 0,003 0,001 0,000 0,000 0,2465 0/15 0,053 0,092 0,102 0,039 0,012 0,002 0,001 0,001 0,000 0,000 0,000 0,3033 15/30 0,032 0,081 0,092 0,027 0,006 0,002 0,000 0,000 0,000 0,241 30/45 0,014 0,027 0,032 0,009 0,003 0,001 0,000 0,000 0,000 0,0853 45/60 0,009 0,014 0,012 0,006 0,003 0,001 0,000 0,000 0,000 0,0452 60/75 0,009 0,011 0,011 0,005 0,003 0,001 0,000 0,000 0,000 0,0398 75/90 0,009 0,011 0,011 0,005 0,002 0,001 0,000 0,000 0,0389 S S S S 0,179 0,294 0,326 0,129 0,046 0,014 0,005 0,005 0,001 0,000 0,001 2

In questa tabella viene descritta la frequenza delle mareggiate relativamente ai soli eventi ondosi appartenenti al settore di traversia stesso che, nel periodo d’osservazione, sono state in numero di 30.768; quando non verrà specificato la frequenza sarà calcolata relativamente alla totalità delle mareggiate registrate dall’ondametro.

Dall’esame delle tabelle si evince che le massime frequenze degli eventi

ondosi si verificano in corrispondenza del settore Nord-Nord Est (direzioni comprese nel settore 0-30 °N). Viceversa, risultano più modeste le frequenze relative alle direzioni che vanno da 30 °N a 60 °N.

Un’ulteriore considerazione è che le altezze d’onda più persistenti risultano quelle comprese nell’intervallo 0.50-1.00 mt, mentre i valori massimi delle altezze d’onda, compresi nell’intervallo 4.50-5.00 mt, sono relative alle direzioni comprese tra 345 °N e 15 °N.

Fig. 2.4 Diagramma di frequenza per classi di altezze d’onda significative

N

Settore di traversia geografico 330 °N - 80 °N

S

E

W

Stazione di

Crotone dal 14 Luglio 1989 al 24 Luglio 2006

Rilevamenti: 103800

Calme 17128 (16.5% del totale) Mancanti 13500 (13% del totale)

Settore 330°N: Settore 345°N: 4.39% Settore 0°N: Settore 15°N: Settore 30°N: Settore 45°N: Settore 60°N: Settore 75°N: 1.44% 0.81% 0.15% 5.26% 1.68% 0.35% 0.007% 7.34% 1.53% 0.10% 0.02% 6.09% 0.98% 0.07% 0.00% 2.13% 0.34% 0.06% 1.04% 0.25% 0.05% 0.93% 0.21% 0.04% 0.90% 0.21% 0.04% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0

In fig. 2.4 viene rappresentato il diagramma riassuntivo delle tabelle finora commentate. E’ da riportare un’importante convenzione delle boe ondametriche. Al contrario dei venti, che prendono la denominazione dalla direzione di provenienza, il mare prende denominazione dalla direzione verso cui è diretto. Quindi gli angoli caratterizzanti vento e mare aventi la stessa direzione di provenienza, differiscono di 180°. Per avere una visione più immediata e disporre le direzioni all’interno del settore di traversia, in fig. 2 sono state riportate le direzioni ruotate di 180° ottenendo quindi la stessa convenzione dei venti (es: i mari dominanti che la boa fornisce sono quelli diretti verso la direzione 180 °N ma in tabella sono stati indicati con una direzione pari a 0 °N).

Dall’esame dei dati ondametrici si evincono, inoltre, le direzioni appartenenti ai mari regnanti (quelle da cui il mare proviene più frequentemente) ed a quelli dominanti:

• Mari Regnanti: provenienti da 0 °N • Mari Dominanti: provenienti da 330 °N

2.2 Previsione degli eventi estremi con il modello di Gumbel

Allo scopo di determinare i valori di Hs3 relativi agli eventi estremi è stata

effettuata un’elaborazione probabilistica dei dati a disposizione utilizzando la legge di distribuzione di Gumbel che, come noto, si presta bene all’interpretazione di tali eventi.

Occorre suddividere il settore di traversia in settori parziali all’interno dei quali possono giungere mareggiate aventi caratteristiche molto prossime. Tali settori avranno caratteristiche omogenee di fetch e vento; nel nostro caso, essendo in possesso dei dati mareografici, la scelta dei settori parziali sarà effettuata in base alle caratteristiche delle onde stesse:

• Settore I: 330 °N – 0 °N • Settore II: 0 °N – 30 °N • Settore III: 30 °N – 60 °N • Settore IV: 60 °N – 80 °N

3 _{Con il pedice s si indica l’altezza d’onda significativa, quella, cioè, il cui valore coincide con la} media del 33% delle altezze delle onde più alte registrate dall’ondametro.

Tramite l’elaborazione delle serie dei massimi annuali di altezze d’onda significative, per ciascuna delle direzioni di largo appartenenti ai settori parziali, si determinano i valori delle Hs (TR).

La distribuzione di Gumbel segue una legge esponenziale del tipo:

y

e

e

y P( )=

−

in cui P(y) rappresenta la probabilità di non superamento dell’evento ed y è una variabile ridotta. Il tempo di ritorno è legato alla probabilità di non superamento dalla seguente relazione:

R

T y

P( )=1− 1

Della serie dei massimi annuali si calcolano il valore medio (M), lo scarto quadratico medio (o deviazione standard s) ed infine la norma (o valore dominante N) dei campioni di popolazioni appartenenti ai settori parziali di cui si è detto:

1 1 2 ) ( − ∑ = − = n n i M vi

σ

N Norma o Valore Dominante )) 1 1 ln( ln( R T

y=− − − Variabile ridotta della distribuzione

α y N

HS = + Altezza d’onda estrema in funzione del tempo di ritorno

Fissando un tempo di ritorno di 100 anni è possibile, quindi, prevedere quale sarà l’evento estremo che potrà verificarsi5. Nella tabella 2.5 è riportata la serie dei massimi valori annuali (espressi in mt) mentre in tabella 2.6 si sono evidenziati i passaggi attraverso i quali, per ciascun sotto settore, è stato calcolato un valore dell’onda relativa ad un tempo di ritorno di 100 anni.

4 _{Nella formula n rappresenta il periodo d’osservazione espresso in anni, v}

i un evento appartenente alla serie dei massimi valori annuali.

5

Ovviamente sarebbe sufficiente modificare il valore della variabile ridotta y in funzione di un tempo di ritorno diverso per ottenere il corrispondente valore dell’altezza d’onda.

Tab. 2.5 Serie dei massimi valori annuali all’interno dei sotto settori scelti Anni Sotto settori 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 1 - 330/0 °N 2,8 3,9 4,8 4,5 3,3 3,7 4,8 3,8 3,4 2,7 3,5 3,5 4,3 3,8 3,6 4,7 3,9 4,1 2 - 0/30 °N 2,6 2,1 2 2,6 3,1 2,1 2 2,2 1,8 1,7 3,3 3,3 3,4 2,9 3,3 1,9 2,9 2,8 3 - 30/60 °N 1,8 1,6 1,2 1,4 1,5 1,2 1,1 1,6 1,4 1,4 1,8 2,1 2,9 2,4 2,2 1,2 2,4 2,2 4 - 60/80 °N 1,1 1,5 1,3 1,9 2,1 2 2 1,4 1 1,1 2,3 1 1,1 1,6 1,1 1 1,2 1,5

Tab. 2.6 Calcolo di Hs100 con il modello previsionale di Gumbel Sotto settori °N Media (M) SQM (ssss) Norma (N) 1/aa aa (0,7797*ssss) y (Tr=100) (-ln(-ln(1-1/Tr) Hs(100) 1 - 330/0 °N 3,839 0,618 3,561 0,481 4,600 5,776 2 - 0/30 °N 2,556 0,587 2,291 0,458 4,600 4,398 3 - 30/60 °N 1,744 0,515 1,513 0,401 4,600 3,359 4 - 60/80 °N 1,456 0,431 1,261 0,336 4,600 2,809

2.3 Determinazione dei Fetch geografici ed efficaci

Le direzioni dei mari dominanti non coincidono necessariamente con quelle dei venti dominanti, perché la forza del mare dipende sia dalla direzione e dalla durata del vento ma anche dallo spazio di mare libero su cui il vento può insistere generando moto ondoso.

Si definisce fetch secondo una data direzione la lunghezza di mare libero da ostacoli sul quale il vento insiste cedendogli energia.

Queste lunghezze si associano ad ogni direzione interna al settore di traversia che è stato suddiviso in porzioni omogenee relativamente alle caratteristiche delle onde e alle lunghezze di fetch.

Per comprendere le caratteristiche degli eventi finora descritti occorre fornire alcune informazione sulla formazione e propagazione delle onde in acque alte. Il vento insiste, in generale, su una parte del fetch denominata “area di generazione” in cui si formano le onde. Quando queste, muovendosi, escono da tale area per entrare in un’altra non battuta da vento, subiscono un’attenuazione: si registra la diminuzione dell’altezza d’onda e l’aumento del periodo fino a giungere, in prossimità della costa, in acque basse.

In genere, durante un evento anemometrico, la direzione del vento oscilla all’interno di un settore di ampiezza dell’ordine dei 30°, da cui deriva la scelta fatta per i quattro settori parziali di cui si è detto in 2.2.

In realtà i fetch geografici non tengono conto della effettiva porzione di mare interessata dall’evento anemometrico che genera l’agitazione ondosa. Da studi effettuati su fotografie di treni d’onda si è notato che onde di notevole altezza si propagano non solo nella direzione del vento, ma anche in direzioni prossime a questa. E’ ragionevole pensare che il vento ceda il massimo di energia nella direzione secondo cui spira e che, all’interno di un cuneo di 90°, ne ceda sempre meno nelle direzioni che si allontanano dalla bisettrice del cuneo che rappresenta la direzione stessa del vento. In genere si fa l’ipotesi che il peso della cessione di energia dal vento al mare secondo una certa direzione sia pari al coseno dell’angolo che tale direzione forma con quella del vento. In pratica la media pesata delle lunghezze di fetch va fatta assumendo come pesi i valori dei

cos(

α

)

) cos( i X

Xi= ⋅ α secondo la direzione del vento. Tenendo conto dei pesi si può allora scrivere la lunghezza di fetch efficace o effettivo Xeff6:

∑ ∑ ⋅ = = = 19 1 19 1 ) cos( ) cos( i i i i i X Xeff α α

in cui va posto: Xi=X⋅cos(αi)

In definitiva abbiamo: ∑ ∑ = = ⋅ = 19 1 19 1 ) cos( )) cos( ( 2 i i i i X Xeff α α

E’ da notare che, per quanto detto, appare evidente che anche venti di terra possono generare moto ondoso, purché la direzione di provenienza di tali venti formi con il limite di traversia geografico un angolo minore o al limite uguale a 45°. Quindi il settore di traversia effettivo (inteso come settore comprendente tutte le direzioni di

6 _{Nella sommatoria compare come range di variazione per il parametro “i” il termine 19. Questo} valore deriva dall’aver suddiviso il cuneo di 90° in settori da 5° ciascuno, ottenendo proprio 19 settori.

vento che possono generare moto ondoso) risulterà più ampio del settore di traversia geografico.

Nelle tabella 2.7 viene riportato un esempio di calcolo del fetch efficace per alcune direzioni. Nella tabella 2.8, invece, sono stati riassunti i fetch geografici ed efficaci relativi al settore di traversia con le località corrispondenti.

Tab. 2.8 Riassuntivo del Fetch Efficace per ogni direzioni del settore di traversia Direzione di provenienza (°N) Fetch Geografico (Km) Fetch Efficace (Km) Località corrispondente 250 0 1 Rossano (Cs) 255 0 2 Rossano (Cs) 260 0 3 Rossano (Cs) 265 0 4 Rossano (Cs) 270 0 5 Rossano (Cs) 275 3 6 Rossano (Cs) 280 5 7 Rossano (Cs) 285 7 9 Corigliano (Cs) 290 9 10 Corigliano (Cs) 295 14 12 Corigliano (Cs) 300 15 14 Corigliano (Cs) 305 16 15 Corigliano (Cs) 310 17 18 Corigliano (Cs) 315 18 21 Corigliano (Cs) 320 27 24 Corigliano (Cs) 325 29 28 Corigliano (Cs) 330 31 32 Villapiana (Cs) 335 33 37 Villapiana (Cs) 340 35 43 Trebisacce (Cs) 345 37 48 Trebisacce (Cs) 350 40 54 Capo Spulico (Cs) 355 44 59 Montegiordano (Cs) 0 66 65 Rocca Imperiale (Cs) 5 75 71 Policoro (Pz) 10 95 76 Metaponto 15 116 84 Castellaneta (Ta) 20 125 90 Palagiano (Ta) 25 126 95 Taranto 30 118 101 Taranto 35 119 107 Maruggio (Ta) 40 122 108 Maruggio (Ta) 45 126 107 Campomarino (Ta) 50 140 105 Avetrana (Ta)

55 150 102 Porto Cesareo (Le)

60 147 97 Copertino (Le)

65 151 91 Nardò (Le)

70 143 84 Gallipoli (Le)

75 148 77 Torre S. Giovanni (Le)

80 162 70 Leuca (Le) 85 10 62 Capo Trionto (Cs) 90 2 54 Toscano Nubrica (Cs) 95 0 46 Rossano (Cs) 100 0 38 Rossano (Cs) 105 0 30 Rossano (Cs) 110 0 23 Rossano (Cs) 115 0 17 Rossano (Cs) 120 0 11 Rossano (Cs) 125 0 6 Rossano (Cs)

Fig. 2.5 Settore di traversia e lunghezze di fetch efficaci del litorale rossanese

Lo studio condotto porta a rappresentare la situazione come in fig. 2.5: tra parentesi sono indicati i fetch efficaci con le relative direzioni, confrontati con i fetch geografici. Si nota, inoltre, il settore di traversia efficace, più ampio di quello geografico. Infatti il settore di traversia geografico si rappresenta su carte nautiche costiere con scala relativamente piccola (da 1:100.000 fino a 1:2.250.000), salvo poi controllare su scala più grande e più dettagliata (1:20.000) se le onde che si generano secondo una certa direzione, escluse in un primo momento, sono influenti o meno. Inoltre, per i motivi di cui si è già detto nella descrizione dei fetch efficaci, competono alla formazione delle onde anche altre direzioni (che differiscono di

±