17 January 2021

Introduzione ai modelli fisico-matematici: le mappe secondarie

L’avvento di Internet ha reso accessibili al grande pubblico della rete tutti quei prodotti che fino ad alcuni anni orsono erano esclusivo appannaggio del personale previsore facente capo in particolare all’Aeronatuica Militare o di di ambienti accademici. La diffusione dei prodotti modellistici sulla rete ha permesso non solo l’ampliamento del ventaglio di fruitori, anche amatoriali, della meteorologia, ma ha dato una spinta senz’altro positiva a questa scienza, rendendola accessibile ai più, pur nella sua immutata multiforme complessità.

Se il modello numero uno per eccellenza, quello che dispone delle migliori risorse di calcolo e di griglia, ossia l’ECMWF, elaborato presso il centro di calcolo europeo di Reading in Inghilterra, mette a disposizione del grande pubblico solo pochi e limitati prodotti, quello americano GFS, appena meno performante dell’ECMWF, ma pur sempre uno dei migliori modelli al mondo, ha il merito di divulgare a costo zero una gran quantità di parametri. Anche altri centri di calcolo rendono pubbliche le loro elaborazioni, ma la loro consultazione risulta più che altro significativa in modo particolare se affiancata a quelle di ECMWF e GFS.

Di seguito abbiamo riassunto senza la presunzione dell’esaustività alcuni prodotti modellistici indispensabili al personale previsore dei vari centri meteorologici per comprendere la circolazione generale in atto e per portare a compimento una prognosi prognostica di livello professionale. Si noti che la suddivisione per quota è dettata solo e soltanto dalla più agevole comprensione e memorizzazzione degli elementi rispettivamente più significativi, ma non può prescindere dall’analisi sovrapposta delle carte ai vari livelli isobarici, tali da dare una visione tridimensionale del fluido atmosfera. Per questo motivo per ogni tipo di carta abbiamo allegato la corrispondente analisi in tempo reale prelevata dal centro di calcolo GFS che ne dà libera divulgazione.

Le mappe secondarie

Vorticità a 500hPa e umidità a 700hPa
Geopotenziale e velocità verticali a 700hPa
Mappa della pressione al livello del mare

 

Mappe della vorticità a 500hPa e dell’umidità a 700hPa

500e-700hPa

La mappa risulta molto utile nell’individuazione dei corpi nuvolosi poichè unisce l’umidità relativa alla quota di circa 3000 metri, ossia laddove in atmosfera, soprattutto in caso di transito frontale si ha il maggior segnale di nuvolosità, e la vorticità, ossia la componente legata al moto rotatorio di una particella d’aria.

Le aree barocline, quelle dove vanno a strutturarsi i corpi nuvolosi di importanza primaria, vengono ben individuate da questo tipo di mappa poichè si trovano in condizioni di vorticità positiva, ovvero di tipo ciclonico, e alta umidità relativa. Per quale motivo? Occorre considerare che la vorticità si sposta in seno alle correnti in quota, esattamente come fa un mulinello nella corrente di un fiume. Si avranno allora delle zone dove la vorticità ciclonica aumenterà (avvezione di vorticità positiva) e altre dove diminuirà (avvezione di vorticità negativa).

L’avvezione di vorticità è strettamente legata alle velocità verticali secondo un processo matematicamente noto e dimostrato come “Equazione dell’Omega”. Da tale equazione si ricava dunque che l’avvezione di vorticità positiva dispone l’atmosfera a moti verticali ascendenti e quella negativa (anticiclonica) a moti verticali discendenti. Risulta pertanto chiara l’utilità di questo parametro in unione con l’umidità relativa a 700hPa, poichè sarà proprio là dove l’umidità sarà più elevata che la vorticità ciclonica con i suoi moti ascendenti produrrà i corpi nuvolosi organizzati, quelli che poi in gergo chiamiamoperturbazioni.

 

Mappe del geopotenziale e delle velocità verticali a 700hPa

velocita-verticali

Nel paragrafo precedente abbiamo menzionato l’importanza della vorticità e dell’avvezione di vorticità, unitamente all’umidità a 700hPa. Questa mappa è l’output diretto che scaturisce dall’Equazione dell’Omega e rappresenta i moti verticali alla quota di 700hPa. Tale quota è stata scelta a riferimento poichè, come abbiamo detto nel paragrafo precedente, rappresenta un settore atmosferico cruciale nella costruzione dei corpi nuvolosi.

La mappa rappresenta la distribuzione dei moti verticali a 700hPa, circa 3000 metri di quota: quelli ascendenti sono evidenziali con una scala di colori che va dal giallo al viola (là si formeranno le strutture nuvolose più organizzate), quelli discendenti con colori che vanno dal verde al blu (là si avranno invece gli spazi di sereno più ampi). Sulla mappa è rappresentata anche la topografia alla medesima altitudine, la quale in buona sostanza ci indica la direzione di traslazione di questi moti verticali (e quindi dei corpi nuvolosi ad essi associati) che avverrà lungo le isoipse, ossia lungo le linee che congiungono i punti a uguale altezza geopotenziale e che indicano quindi la direzione del vento (geostrofico) a quella quota.

Mappe della pressione al livello del mare

bracka

E la tipica e super inflazionata “carta del tempo“. Ci mostra la dislocazione dei centri di alta e bassa pressione in prossimità del suolo, i venti, la presenza di eventuali minimi dovuti ad azione orografica, nonchè le figure pressorie di origine termica dal caratteristico andamento stagionale. Vi sono anche disegnate le tracce dei fronti al livello del mare, ma anche le Comma.

Lo strumento risulta utile nell’individuazione delle masse d’aria e dei rispettivi spostamenti, anche se la mappa di geopotenziale e temperatura a 850hPa risulta maggiormente votata a tale funzione. Un altro limite a questo tipi di mappe deriva dal fatto che l’andamento della pressione al livello del mare è la somma dei processi fisici che avvengono alle quote superiori e pertanto la sua consultazione deve essere strettamente associata alla visione delle mappe riferite agli altri piani isobarici.

Per la descrizione delle mappe primarie vi invitiamo a consultare questo approfondimento.

Luca Angelini

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