dipartimento ii lavori pubblici sistemi di monitoraggio daniele sforzi cesvot pronti a tutto

DIPARTIMENTO IIDIPARTIMENTO IILAVORI PUBBLICILAVORI PUBBLICI

SISTEMI DI MONITORAGGIOSISTEMI DI MONITORAGGIO

Daniele Sforzi

CESVOTCESVOT““PRONTI A TUTTO”PRONTI A TUTTO”

DIPARTIMENTO IIDIPARTIMENTO IILAVORI PUBBLICILAVORI PUBBLICI Meteo e ClimaMeteo e Clima

• La CLIMATOLOGIA è la scienza che si occupa delle "condizioni atmosferiche medie" (clima)

• La METEREOLOGIA studia i fenomeni fisici responsabili del tempo atmosferico. Essa si basa sull'osservazione, sulla misurazione e sulla previsione dei fenomeni atmosferici e delle variabili misurabili ad essi legati come ad esempio la temperatura dell'aria, l’umidità atmosferica, la pressione atmosferica, la radiazione solare e la velocità e direzione del vento

Circolazione globale e teleconnessioniCircolazione globale e teleconnessioni

• L’atmosfera è un sistema caotico• L’atmosfera è governata da equazioni differenziali (moto dei

fluidi) che possono essere risolte analiticamente soltanto conoscendo le CONDIZIONI AL CONTORNO e le CONDIZIONI INIZIALI

• La combinazione di queste due osservazioni comporta un risultato importante:– In atmosfera condizioni iniziali leggermente diverse

possono portare a risultati anche molto diversi tra loro

• Piccole variazioni nelle condizioni iniziali producono grandi variazioni nel comportamento a lungo termine di un sistema (atmosfera)

Circolazione globale e teleconnessioniCircolazione globale e teleconnessioni

• Lorenz (1963) fu il primo ad analizzare questo effetto che ribattezzò “Effetto Farfalla”

• La prima cosa da chiedersi ma per quale attività ci serve la previsione meteo?

- Attività quotidiana- Ricerca scomparsi- Incendio indrustriale- Attività su neve- Incendio boschivo- Servizio di piena- Agricoltura- Turismo- Edilizia- Attività sportiva

ProverbiProverbi

- Quando l'isola mette il cappello ,piombinesi preparate l'ombrello!!- Cielo rosso di sera bel tempo si spera- Cielo a pecorelle acqua a catinelle- Quando il monte Morello mette il cappello, fiorentino prepara l'ombrello- Rannuvola sulla brina, acqua o neve domattina - Rosso di sera bel tempo si spera, rosso di mattina la pioggia s'avvicina- Nevica bene se dalla Corsica viene!.- Se nevica avanti il ceppo sette volte sul tetto - Neve marzolina dalla sera alla mattina- Se il Serra ha il cappello,pontederese prendi l'ombrello - Gennaio asciutto,grano dappertutto - Sotto la neve pane, sotto la pioggia fame- La tramontana la pioggia tiene lontana- Se rannuvola sulla brina avanti buio fa una pisciantina

DIPARTIMENTO IIDIPARTIMENTO IILAVORI PUBBLICILAVORI PUBBLICI Stazione MeteoStazione Meteo


Il Il Sistema meteo in Toscana meteo in Toscana


IL SISTEMA METEO IN TOSCANA

Soggetti:Soggetti:

- Consorzio Consorzio LaMMALaMMA- Servizio Idrologico regionaleServizio Idrologico regionale- ARSIAARSIA

Centro Funzionale Centro Funzionale Regione ToscanaRegione Toscana

DIPARTIMENTO IIDIPARTIMENTO IILAVORI PUBBLICILAVORI PUBBLICI TerminologiaTerminologia

Intensità pioggia Termine Valore mm/h

Deboli 0 – 3 mm

Moderate 3 – 15 mm

Intense 15 – 40 mm

Estreme > 40 mm

Tipologia precipitazioniDIFFUSE: precipitazioni, di ogni tipo, che si verificano su gran parte del territorio oggetto della previsione pur non avendo continuità spaziale (precipitazioni comunque a "macchia di leopardo"). Generalmente sono interrmittenti e di breve durata, ma frequenti. ESTESE: precipitazioni, di ogni tipo, che si verificano su gran parte del territorio con continuità spaziale. SPARSE: precipitazioni, di ogni tipo, che si verificano su una porzione limitata del territorio oggetto della previsione e che non sono uniformemente distribuite su di esso.PERSISTENTI: precipitazioni, di ogni tipo, caratterizzata dalla lunga durata TEMPORALESCHE: precipitazioni associate a fenomeni temporaleschi. Generalmente sono di limitata estensione spaziale e di breve durata (generalmente inferiore a 30 minuti), caratterizzati da tuoni, fulmini, venti turbolenti, grandine, correnti ascensionali e discendenti.


Vento: tabella Beaufort


NuvolositàCOPERTO: copertura nuvolosa del cielo pari a 8 ottavi. Ovvero cielo totalmente coperto. MOLTO NUVOLOSO: copertura nuvolosa del cielo pari a 6 o 7 ottavi. Ovvero cielo quasi totalmente coperto da nubi. Tuttavia esistono limitati spazi di sereno. NUVOLOSO: copertura nuvolosa di 3, 5 ottavi. Ovvero cielo coperto da nuvolosità per circa metà superficie. POCO NUVOLOSO: copertura nuvolosa del cielo di 1 o 2 ottavi. Ovvero cielo quasi interamente sgombro di nubi. SERENO: copertura nuvolosa del cielo di 0 ottavi. Ovvero cielo totalmente o quasi sgombro da nubi. NUBI ALTE: termine per indicare nubi con base al d sopra dei 6000 metri di quota. NUBI BASSE: termine per indicare nubi con base al di sotto dei 2000 metri di quota. NUBI MEDIE: termine per indicare nubi con base al di sotto dei 2000 metri di quota. NUBI STRATIFICATE: nubi con limitato sviluppo verticale associate al più a precipitazioni di debole intensità. NUVOLOSITA' TERMOCONVETTIVA: nubi cumuliformi che si sviluppano nelle ore più calde lungo i rilievi associate anche a precipitazioni a prevalente carattere temporalesco. Tale nuvolosità si dissolve nel corso del tardo pomeriggio-sera. FOSCHIA: riduzione della visibilità a causa di particelle (vapor d'acqua, pulviscolo,..) disperse nell'aria sufficientemente numerose da conferirgli aspetto opalescente. Visibilità comunque sopra i 1000 metri.

DIPARTIMENTO IIDIPARTIMENTO IILAVORI PUBBLICILAVORI PUBBLICI I bollettini in ToscanaI bollettini in Toscana

Bollettino meteo (emissione ore 10 )

Bollettino di vigilanza (emissione ore 11 ). Vengono indicati la tipologia dei fenomeni meteorologici (pioggia, neve, ghiaccio, vento, mare) che si prevede possano superare una determinata soglia di intensità

Bollettino di criticità (emissione ore 13 ) VALUTAZIONE EFFETTI AL SUOLOVengono indicati il riepilogo dei livelli di criticità ordinaria, moderata, elevata per le diverse tipologie di rischio


Bollettino Meteo Bollettino Criticità

Bollettino Meteo Bollettino Criticità

(WEB)

x oggi

Ore 9:30

PREVISIONE METEO

(6 aree meteo)

SI

a criticità ordinaria

a criticità moderata o elevata

STATO DI ALLERTA 2(Aree indicate)

( TELEFONO+WEB+FAX )

VIGILANZA

x domani

NO

a criticità ordinaria

a criticità moderata o elevata

STATO DI ALLERTA 1(Aree indicate)

( TELEFONO+WEB+FAX )

VIGILANZA

NO

NORMALITÀ

SI

VALUTAZIONE EFFETTI

(25 aree idro)

LIVELLI DI ALLERTAMENTO DEL

SISTEMA DI PROTEZIONE CIVILE

DIPARTIMENTO IIDIPARTIMENTO IILAVORI PUBBLICILAVORI PUBBLICI A.I.O.A.I.O.

Aree Idrologiche Omogenee o Aree di Allerta

Principali bacini e sottobacini, omogenei dal punto di vista della risposta idrologica

DIPARTIMENTO IIDIPARTIMENTO IILAVORI PUBBLICILAVORI PUBBLICI Allerta MeteoAllerta Meteo


Gli strumentiGli strumenti


Gli strumenti

Modelli previsionali:Modelli previsionali:

- WRF ECMWF risoluzione 7 km WRF ECMWF risoluzione 7 km - WRF GFS risoluzione 12 km WRF GFS risoluzione 12 km - WRF GFS risoluzione 4 kmWRF GFS risoluzione 4 km- WRF NMM risoluzione 12 KmWRF NMM risoluzione 12 Km

- WW3 risoluzione 3 kmWW3 risoluzione 3 km

- MOBIDIC MOBIDIC

Previsioni atmosferaPrevisioni atmosfera

Previsioni marePrevisioni mare

Previsioni idrologichePrevisioni idrologiche


STRUMENTI DI MONITORAGGIO

Strumenti di monitoraggio:

- Stazioni di monitoraggio al suolo- Meteosat- Radar - Fulminazioni- Immagini web cam- Forum meteo

349 pluviometri

187 termometri

100 anemometri

154 igrometri

5 barometri

124 idrometri

45 freatimetri

DIPARTIMENTO IIDIPARTIMENTO IILAVORI PUBBLICILAVORI PUBBLICI Stazioni di monitoraggioStazioni di monitoraggio

349 pluviometri

187 termometri

100 anemometri

154 igrometri

5 barometri

124 idrometri

45 freatimetri

Dati da reti di rilevamento globale:- stazioni meteo- boe- palloni sonda

Dati satellitari

A partire dalla situazione attuale a livello globale effettuano la previsione di parametri meteorologici per l’intero globo

Precipitazioni previste

Pressione al livello del mare e geopotenziale 500 hPa

Modello globale

Modelli GlobaliModelli Globali

I Modelli Globali elaborano previsioni sull’intero globo, ma poco dettagliate (a bassa risoluzione)

Per ottenere previsioni più dettagliate si impiegano i modelli ad area limitata (WRF), che grazie alle informazioni dei modelli globali forniscono previsioni ad alta risoluzione

Elaborazioni modello globale

LaMMA

Modello RAMS12 km

Elaborazioni modello RAMS

4 km

GFS 00-06-12-18 UTC Run - 50 km res.

ECMWF 00-12 UTC Run - 25 km res.

Modelli a scala localeModelli a scala locale

DIPARTIMENTO IIDIPARTIMENTO IILAVORI PUBBLICILAVORI PUBBLICI ModelliModelli

Presenza e tipo di nuvolosità

Forniscono informazioni su:-presenza e tipo di nuvolosità;-temperatura superficiale del mare;-presenza di vapor acqueo;- ecc.

Presenza di vapor acqueo Temperatura superficiale del mare

Osservazione da SatelliteOsservazione da Satellite

Il MeteosatIl Meteosat

Il sensore SEVIRI (Spanning Enhanced Visible Infrared Imager) a bordo del Meteosat di Seconda Generazione, opera su 12 bande spettrali e permette di inviare a terra 12 diverse immagini del nostro pianeta ogni quarto d’ora. 11 di queste immagini hanno una risoluzione spaziale di 3 km, mentre quella corrispondente al canale 12 (HRV, High Resolution Visible) ha una risoluzione di 1 Km.

Il canale 12 (HRV)

La caratteristica di questa banda è l’alta risoluzione spaziale: 1 Km contro i 3 Km (all’equatore) delle altre bande.E’ utile per lo studio delle strutture a piccola scala come le celle temporalesche e più in generale di tutti i fenomeni convettivi.Questa banda copre le lunghezzed’onda tra 0.5 e 0.9 micron, quindi è più larga della banda 1 e della 2 messe insieme.

Composizione RGB dei canali 3 (Red) 2 (Green) e 1 (Blue) per identificare le nubi di ghiaccio e quelle di acqua e distinguere le superfici aride da quelle con vegetazione.

Immagine composite RGBImmagine composite RGB

Composizione delle differenza tra i canali 4 (IR 3.9), 9 (IR 10.8), 10 (IR 12.0). Vengono messe in evidenza la nebbia notturna e le nubi basse, altrimenti non visibili con i singoli canali IR.



Composizione delle differenza tra canali: RGB 05-06, 04-09, 03-01. Si individuano molto bene i temporali intensi quando sono in formazione (giallo).



Il canale 10 (IR 10.8)

L’utilizzo di questa banda è principalmente legato alla possibilità di ricavare la temperatura della sommità delle nubi.Le nubi convettive intense con elevato sviluppo verticale hanno temperature inferiori a -30°C.

MeteosatMeteosat

DIPARTIMENTO IIDIPARTIMENTO IILAVORI PUBBLICILAVORI PUBBLICI Carta della fulminazioneCarta della fulminazione

27/02/2006

DIPARTIMENTO IIDIPARTIMENTO IILAVORI PUBBLICILAVORI PUBBLICI RADARRADAR

RAdio Detection And Racing --> individuazione tramite onde radio e misura della distanza

Principio di funzionamento: un onda elettromagnetica viene trasmessa in atmosfera, se incontra un bersaglio viene riflessa

Distanza: conoscendo la velocità a cui viaggia l’onda, dal tempo impiegato a percorrere il doppio tragitto radar - bersaglio posso conoscere la distanza

Segnale: il segnale ricevuto dal radar è proporzionale alla riflettività data dalla concentrazione di acqua

DIPARTIMENTO IIDIPARTIMENTO IILAVORI PUBBLICILAVORI PUBBLICI Alcuni esempiAlcuni esempi

In Toscana sono attivi 2 piccoli radar, Roveta (FI) e Radicondoli (SI).Sono meno potenti dei normali radar meteo (portata 100-150 km) e non forniscono un dato quantitativo, ma solo qualitativo.

DIPARTIMENTO IIDIPARTIMENTO IILAVORI PUBBLICILAVORI PUBBLICI MeteogrammiMeteogrammi

Meteogrammi WRF

DIPARTIMENTO IIDIPARTIMENTO IILAVORI PUBBLICILAVORI PUBBLICI SpaghettiSpaghetti


NowcastingNowcasting

DIPARTIMENTO IIDIPARTIMENTO IILAVORI PUBBLICILAVORI PUBBLICI NOWCASTINGNOWCASTING

NOWCASTING- Modelli previsionaliModelli previsionali

- Strumenti di monitoraggioStrumenti di monitoraggio

PASSI LOGICI DEL NOWCASTING

1) Capire la situazione in atto2) Valutare l’evoluzione3) Ricontrollare che tutte le informazioni siano coerenti4) Formulare il “BOLLETTINO” DI NOWCASTING

DIPARTIMENTO IIDIPARTIMENTO IILAVORI PUBBLICILAVORI PUBBLICI UmiditàUmidità

L’ aria, a seconda della temperatura, può contenere in sospensione una diversa quantità di acqua (aria assolutamente secca non esiste in natura); a 10 °C l’aria può contenere fino a 9 g di acqua per metro cubo, a 20 °C fino a 17 g, a 30 °C fino a 30 g, e così via. Quando l’aria porta in sospensione la massima quantità di acqua che può contenere in relazione alla temperatura, si dice che è satura; in queste condizioni, il minimo abbassamento di temperatura provoca la condensazione di parte dell’ acqua contenuta, quindi si formano le nubi e le precipitazioni.Umidità assoluta: quantità di vapore acqueo contenuta in un m3 d’ariaSaturazione: limite all’umidità assoluta. Oltre tale limite il vapore acqueo condensa. Tale limite è tanto maggiore quanto più è alta la temperaturaUmidità relativa: rapporto tra umidità assoluta e saturazione

L’umidità relativa rappresenta il contenuto in percentuale di vapore d’acqua in atmosfera.

Se ALTO ( >15, >20 estremo) POSSIBILITA’ DI FORTI TEMPORALI

Se BASSO ( <0, <-10 estremo) POSSIBILITA’ DI INASPETTATI CALI DELLA TEMPERATURA

Dewpoint: è il punto di rugiada, cioè la temperatura alla quale una miscela (nel nostro caso aria ed acqua) diventa satura. E’ un valore molto importante e molto utile

TD > 0 RUGIADA se ho poca inversione NEBBIA se l’inversione ha uno spessore di 100-200 metri

TD < 0 BRINA o GHIACCIO

Mappe di DewpointMappe di Dewpoint

7 agosto – via di ripoli - ore 14:4090 mm / 45 minuti - 115 mm / giornoDewpoint 17

DIPARTIMENTO IIDIPARTIMENTO IILAVORI PUBBLICILAVORI PUBBLICI PluviometriaPluviometria

DIPARTIMENTO IIDIPARTIMENTO IILAVORI PUBBLICILAVORI PUBBLICI PluviometroPluviometro

Pluviometria

DIPARTIMENTO IIDIPARTIMENTO IILAVORI PUBBLICILAVORI PUBBLICI Alcuni esempiAlcuni esempi

DIPARTIMENTO IIDIPARTIMENTO IILAVORI PUBBLICILAVORI PUBBLICI Monitoraggio idraulicoMonitoraggio idraulico

…il monitoraggio idraulico è utile solo su bacini idrografici che hanno un tempo di corrivazione superiore alle 2 ore…


Sistema MarteSistema Marte


Sistema Centro FunzionaleSistema Centro Funzionale

DIPARTIMENTO IIDIPARTIMENTO IILAVORI PUBBLICILAVORI PUBBLICI Monitoraggio idraulico

Sistema Centro FunzionaleSistema Centro Funzionale

DIPARTIMENTO IIDIPARTIMENTO IILAVORI PUBBLICILAVORI PUBBLICI Monitoraggio idraulico

Sezione IdrometricaSezione Idrometrica


MOBIDIC è un sistema modellistico sperimentale per il calcolo dei bilanci idrici superficiali e sotterranei e le previsioni di piena.

ATTENZIONE: l'algoritmo di bilancio idrologico attualmente in uso per le previsioni idrologiche non contempla i fenomeni di scioglimento della neve e dell'influenza della marea alla foce

Monitoraggio idraulico

DIPARTIMENTO IIDIPARTIMENTO IILAVORI PUBBLICILAVORI PUBBLICI NevicateNevicate

Il fenomeno meteo più difficile da prevedere

Nevicate da inversione termicaArrivo di aria umida e mite che scorre al di sopra di un cuscinetto di aria fredda presente nei bassi strati (pianure, fondovalle), lasciato da precedenti irruzioni di aria fredda.

Nevicate da avvezioneArrivo di correnti fredde e umide che rimescolano l’atmosfera. Alla massa d’aria preesistente se ne sostituirà una caratterizzata da una temperatura inferiore

Tipologia di nevicateTipologia di nevicate

Inversione: è uno strato di aria dove la temperatura sale con l’aumento della quota.Salendo in quota normalmente l'aria si raffredda di circa 0,7°C ogni 100 m almeno nei primi 5-6.000 m. Se per ragioni diverse ad un certo punto essa presenta temperatura maggiore ecco che si forma un‘inversione. Qui l'aria cessa di salire e si stratifica intorno a questa zona.

Nevicate da inversione termicaNevicate da inversione termica

Fattori per una buona inversione: • Assenza di nuvole (forte irraggiamento notturno) • Vento nullo o debole (sotto 5 km/h)• Bassi Dewpoint • Basse temperature a 850 hPa (anche +3° C)• Lunga fase notturna


Zone più soggette in Toscana a nevicate da inversione:• Lunigiana• Garfagnana• Mugello• Casentino• Val Tiberina• Val di Chiana

In misura minore: • Valdarno medio e superiore• Piana Prato-Pistoia-Lucca• Fondovalle del Chianti

Per la Toscana, esposta ai venti caldi meridionali, il momento a maggior rischio è quello della mattina, nel caso la maggior parte della notte sia trascorsa con cielo sgombro da nubi e vento debole, così da rendere efficiente il raffreddamento radiativo. Importante in questi casi è la valutazione della nuvolosità notturna e della velocità di ingresso del sistema perturbato in arrivo.


Zero termico – Si utilizza quello calcolato dal modello meteorologico oppure si calcola a partire dalla temperatura a 850 hPa. Mediamente la temperatura scende di 0,7° C. ogni 100 m di quota

Stima dello strato di fusione• Ambiente stabile: 200-300 metri al di sotto dello zero termico.• Ambiente instabile: fino a 400-500 metri nel caso si prevedano rovesci più o meno intensi

La quota della neveLa quota della neve

Cumulati di neveCumulati di neve

Precipitazione prevista dal modelloSi incrementa in caso di ambiente instabile (presenza di rovesci) o per il fenomeno dello “stau” nei versanti interessati

Accumulo di neve Si assume un rapporto 1:10 pioggia/neve, cioè 1 mm di pioggia = 1 cm di neve.Il rapporto può diminuire in caso di neve asciutta e aumentare in presenza di neve bagnata.

Si tiene quindi conto della temperatura prevista effettuando sottrazioni nel caso di neve con temperature superiori a 0°C e incrementando i cumulati in caso di temperature decisamente al di sotto dello zero.

VentoVento

VENTO SOPRA 8 nodi

02468

101214161820

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

minuti

no

di

25

20

15105

303540

4550

RAFFICA MAX

VENTO MEDIO

VENTO > 15 km/h

VentoVento

Numero di occorrenze mensili

0

2

4

6

8

10

12

14

16

gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic

Mese

NESOTEMPORALE

Statistica Peretola

VentoVento

Stau e FohnStau e Fohn

STAU: versante sopravento L’aria è costretta ad alzarsi, si raffredda, condensa e dà luogo a precipitazioni.

FOHN: versante sottovento L’aria ridiscende, si riscalda per compressione e, avendo scaricato l’umidità in eccesso, risulta più secca.

0.5

°C

og

ni 100 m

etr

i ->

<-

1 °

C o

gn

i 100 m

etr

i

L’orografia influenza le dinamiche dei venti e crea le turbolenze (rotori)

Zona di maggior intensità

VentoVento

Passo ampio ( > 1 km)

3 km

Zona di maggior intensitàAll’uscita del passo

VentoVento

Passo stretto ( < 1 km)Anche zone urbane

100 m

Zona di maggior intensitàNella strettoia

Effetto Venturi

VentoVento

D

VentoVento

FLUSSO DA SUD-ESTINSTABILE

Zone di maggior intensitàIn montagna

VentoVento

FLUSSO DA ESTSTABILE

Zone di maggior intensitàIn pianura

VentoVento

FLUSSO DA NORD-EST

STABILE


VentoVento

FLUSSO DA NORD

Stabile


VentoVento

FLUSSO DA NORD-OVEST

Sia stabile che instabile

Zone di maggior intensitàIn montagna


VentoVento

FLUSSO DA OVEST SUD-OVEST

Flusso instabile : salta le montagne

Zona di maggior intensitàIn montagna


VentoVento

Venti localiSono brezze che si formano per la differenza di temperatura tra due zone

VentoVento

Oggi pioggia, e doman secca Oggi pioggia, e doman secca Accidenti a chi ce l'azzecca....Accidenti a chi ce l'azzecca....

Bollettino di VigilanzaBollettino di Vigilanza

SoglieSoglie

Bollettino di CriticitàBollettino di Criticità

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