Inside the forecast

Come si lavora a EMCWF per produrre una previsione meteo e cosa cambierà con il data centre di Bologna? Lo abbiamo chiesto a Umberto Modigliani, vice-direttore del Dipartimento Forecast

Dott. Modigliani, come avviene una previsione meteo?

Ogni giorno riceviamo in totale circa 600 milioni di osservazioni da tutto il mondo. La gran parte di questi dati provengono da satelliti in orbita sia geostazionaria che polare, ma anche dalle stazioni meteorologiche presenti sulla terra e sul mare, nonché da misurazioni effettuate da aerei, boe, radiosonde e radar. Circa duecento milioni sono inutilizzabili perché non considerate valide qualitativamente, mentre le restanti vengono elaborate tramite un processo chiamato di data assimilation che porta alla creazione delle condizioni iniziali, ovvero una fotografia dello stato dell’atmosfera al tempo zero. Possiamo di sicuro affermare che le condizioni iniziali sono una parte di strategica importanza per poter iniziare al meglio il processo previsionale. Queste analisi sono utilizzate come input iniziale per eseguire, tramite potentissimi super computer, il nostro modello numerico di previsione meteorologica e ci permettono di attribuire dei valori ad ogni punto della griglia con la quale il modello suddivide l’atmosfera.

In particolare le previsioni fino a 15 giorni vengono fatte due volte al giorno, quelle fino a 42 giorni due volte alla settimana e infine le più estese, fino a 7, o addirittura dieci mesi, vengono prodotte una volta al mese, anche se si tratta di previsioni di tipo diverso, che ci permettono ad esempio di sapere se ci sarà o meno un’anomalia di temperatura o di precipitazione. Nonostante i grandi progressi nel produrre le migliori analisi possibili e per la natura caotica delle previsioni meteorologiche, permangono delle incertezze intrinseche che ci hanno portato nel tempo a produrre un “insieme di previsioni”, infatti oggi si parla di sistema di previsione Ensemble, che descrive la gamma di possibili scenari e la loro probabilità di accadimento.

Cosa sono esattamente le previsioni Ensemble?

Partiamo dalla fotografia al tempo zero e generiamo altre 50 fotografie leggermente differenti, che si ottengono applicando delle leggere perturbazioni studiate con dei sofisticatissimi meccanismi. Questo ci permette di avere in tutto 51 scenari (il primo di riferimento e gli altri 50 leggermente perturbati) da cui partiamo per fare le nostre previsioni. Otteniamo dunque un insieme di possibili risultati e a questo punto ci possiamo chiedere ad esempio: quante di queste 51 previsioni mi dicono che la temperatura sarà maggiore di 10 gradi? In questo modo posso avvicinarmi il più possibile ad una previsione più accurata

Come vengono utilizzate dagli Stati membri le vostre previsioni?

A livello nazionale i nostri dati vengono utilizzati da modelli ad area limitata che hanno una griglia più fine con un’estensione temporale fino a 3-5 giorni, mentre per un’estensione a lungo termine vengono utilizzate le nostre previsioni.

Con il trasferimento del data centre a Bologna cosa cambierà in termini di rete e operatività quotidiana?

Saremo collegati a 100 Gbps alla rete GARR, ridondati su due PoP diversi in modo da garantire sempre la continuità del funzionamento. Dal punto di vista dell’operatività quotidiana sarà tutto come prima e alcuni nostri scienziati e analisti lavoreranno a Bologna per garantire sempre che tutto possa funzionare al meglio.

Per quanto riguarda i requisiti di rete, in ECMWF diamo la massima priorità alla velocità e affidabilità della rete perché riceviamo quotidianamente da tutto il mondo milioni di dati che si traducono in varie decine di Terabyte da processare più volte al giorno per produrre le nostre previsioni. Allo stesso tempo diffondiamo in real time a chi ce ne fa richiesta quantità di dati dell’ordine di 20-30 Terabyte al giorno e questo adesso avverrà dal data centre di Bologna.

Quali sono i vostri prossimi obiettivi strategici?

Stiamo lavorando ad un pionieristico sistema di assimilazione dei dati accoppiati per tenere conto nelle nostre previsioni delle complesse interazioni tra atmosfera, oceano, ghiaccio marino e terreno, nonché aerosol e ozono. La risoluzione delle previsioni di insieme globali verrà aumentata di oltre 3 volte, con dimensioni di griglia che passeranno da 18 km a 5 km.

Per fare un esempio concreto, possiamo dire che le nostre prime previsioni avevano una risoluzione di 200 km, ovvero la distanza equivalente tra il Tirreno e l’Adriatico, quindi una previsione di un’inondazione, ad esempio, era pressoché impossibile da gestire mentre oggi siamo in una situazione totalmente differente che ci permette di essere molto più dettagliati e in grado di prevedere sempre con maggiore accuratezza, in modo da fronteggiare meglio tutti quegli eventi che possono mettere a serio rischio il nostro territorio e le vite dei suoi abitanti.

Italian Connections @ Copernicus

La partecipazione italiana all’ambizioso programma di osservazione satellitare della Terra lanciato da UE ed ESA

La partecipazione italiana all’ambizioso programma di osservazione satellitare della Terra lanciato da UE ed ESA

ENEA: proiezioni climatiche per l’agroalimentare

Il progetto MED-GOLD, coordinato dall’ENEA prende dati satellitari da Copernicus, generando proiezioni climatiche a lungo termine (stagionali) per supporto alle decisioni delle aziende agroalimentari del mediterraneo. Tramite la rete GARR i dati sono raccolti, rielaborati in proiezioni climatiche e mandati ad enti di ricerca (CNR), spinoff accademiche e società commerciali di vario genere. Il progetto sta lavorando per la creazione di un servizio stabile con un workflow continuo di dati.

med-gold.eu

CNR-IMAA: polveri, fumi, nebbie per Copernicus

Il CNR-IMAA è l’attore principale nonché coordinatore di un contratto con il CAMS (Copernicus Atmospheric Monitoring System, implementato da ECMWF) attualmente in fase di firma. Infatti in virtù del ruolo fondamentale ricoperto dal CNR-IMAA nel processamento e fornitura dei profili verticali di aerosol dell’Infrastruttura di ricerca ACTRIS (Aerosol, Clouds and Trace gases Research Infrastructure), il CNRIMAA si occuperà di realizzare un progetto pilota per la fornitura di profili verticali di aerosol ovvero piccole particelle disperse nell’aria sotto forma di particelle solide o liquide come particelle prodotte dai processi di combustione, polveri desertiche, ceneri vulcaniche o aerosol marino, facendo seguito alla richiesta degli stessi da parte del CAMS. Il progetto pilota prevede la partecipazione di altri 8 tra istituti di ricerca e università europee, un impegno di 19 mesi e un budget complessivo di 400mila euro.

atmosphere.copernicus.eu

JRC di Ispra per la protezione civile e le emergenze

Il progetto JRC BDA (Big Data Analytics) della Joint Research Centre della Commissione Europea si occupa di elaborare ed aggiungere nuovi strati di informazione alle immagini raccolte dai satelliti delle missioni Sentinel nell’ambito del programma Copernicus. Le immagini così elaborate vengono utilizzate per scopi di protezione civile e gestione delle emergenze. Per fare in modo che esse siano acquisite e ridistribuite in tempo reale tra diversi servizi della Commissione Europea e con gli Stati membri, la rete deve rispondere a requisiti elevatissimi. In particolare il JRC di Ispra si è dotato all’inizio del 2019 di un doppio anello di fibra ottica 100 Gbps–ready lungo complessivamente 250 Km con apparati trasmissivi “carrier class” operati direttamente da GARR.

ec.europa.eu/jrc