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Studio di celle temporalesche osservate da radar e valutazione di parametri significativi associati all'evoluzione a breve termine

Informazioni tesi

  Autore: Riccardo Poglio
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2005-06
  Università: Università degli Studi di Torino
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Fisica
  Relatore: Claudio Cassardo
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 197

Il lavoro di tesi si compone di tre parti principali. La prima riguarda uno studio teorico delle tecniche di telerilevamento attivo e passivo utilizzate nel campo delle previsioni meteorologiche a breve termine (capitoli 1-4). Vengono descritti, in questo ambito, il funzionamento del radar meteorologico e del satellite meteorologico MSG 1 (Meteosat di Seconda Generazione) o Meteosat 8, primo della nuova generazione di satelliti Meteosat, che a partire dal 14 Giugno 2006 ha definitivamente sostituito il Meteosat 7. Nella seconda parte vengono esposti i principi teorici che stanno alla base della microfisica delle nubi, dalla formazione delle goccioline di cui queste sono composte all’innesco dei processi di precipitazione (capitolo 5). La terza parte del lavoro ha come oggetto lo studio di alcune celle temporalesche formatesi nell’area padano-alpina e osservate dai sistemi radar di ARPA Piemonte, con il fine di approfondire la conoscenza dei processi dinamici e microfisici responsabili dello sviluppo e dell’evoluzione delle celle (capitoli 6-8). In particolare le celle analizzate sono tre: le prime due, denominate “Cella 1” e “Cella 2” si sono sviluppate nella giornata del 2 Agosto 2005, mentre la terza, denominata “Cella 3”, nella giornata del 7 Luglio 2005.
Nell’ambito di questa terza parte del lavoro di tesi, ho analizzato le relazioni tra i valori assunti dalle variabili polarimetriche radar, riflettività (Z, proporzionale alla potenza ricevuta dal radar), e riflettività differenziale (ZDR, indicativa della forma delle idrometeore), all’interno delle celle convettive e i principali processi microfisici e dinamici attivi in esse. Ho cercato poi di definire metodologie di analisi che consentissero una descrizione il più possibile dettagliata ed oggettiva degli eventi temporaleschi e che potessero essere applicate in modo automatico non solo ai casi presi in esame in questo lavoro, ma anche a casi futuri. L’analisi condotta sulle celle temporalesche in questa tesi è, infatti, rivolta ad approfondire la conoscenza dei fenomeni temporaleschi attivi nell’area esaminata, gettare le basi per una futura classificazione di tali eventi sulla base di parametri valutabili in modo oggettivo e incrementare, alla luce delle conoscenze acquisite, le capacità prognostiche a breve termine (su tempi dell’ordine di poche decine di minuti).
Infine, l’utilizzo del canale 9 (IR10.8) del satellite geostazionario europeo MSG 1 (Meteosat Second Generation), o Meteosat 8, ha permesso una stima accurata del top delle celle, oggetto del mio studio.
L’intero lavoro di elaborazione, analisi e rappresentazione grafica dei dati radar, che ha costituito una parte consistente del lavoro di tesi, è stato eseguito utilizzando il software con licenza pubblica “R” (R Development Core Team; 2004).

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­ VII ­  INTRODUZIONE  I  temporali,  generati  da  un’intensa  attività  convettiva,  sono  spesso  accompagnati  da precipitazioni,  fulmini,  forti  raffiche  di  vento  e  grandine,  causando  calamità  e  ingenti perdite  economiche,  specialmente  su  aree densamente  popolate. Un  efficiente  sistema di previsioni a breve termine e un tempestivo rilevamento delle celle convettive, in termini di localizzazione,  intensità  ed  evoluzione,  possono  ridurre  l’impatto  di  queste  strutture  temporalesche.  Nell’ambito  del  monitoraggio  ambientale  e  della  prevenzione  dei  rischi naturali, l’uso combinato di dati radar e immagini satellitari può incrementare l’accuratezza e  la  tempestività  delle  previsioni meteorologiche  a  breve  e  brevissimo  tempo  (in  inglese “nowcasting” ). Da  un  lato  i  satelliti  geostazionari,  mediante  una  visuale  “dall’alto”  che permette il monitoraggio di superfici di vaste dimensioni e ad un’osservazione continua nel tempo,  sono  in grado di  fornire utili  informazioni  sulle prime  fasi dell’attività convettiva che precede lo sviluppo delle celle temporalesche. Dall’altra, i radar meteorologici da terra permettono  osservazioni  dettagliate  delle  celle  convettive  “dal  basso”  con  un’alta risoluzione spaziale (circa 1 km) e temporale (tipicamente ogni 5 – 10 minuti), fornendo, in tal modo, informazioni sulla  loro struttura tridimensionale e sulle dinamiche attive al  loro interno.  Proprio  per  queste  finalità,  Arpa  Piemonte  impiega  due  radar  meteorologici  in grado di fornire un’accurata copertura sull’Italia nord­occidentale: i dati di questi due radar vengono  integrati  con  immagini  satellitari  acquisite  dal  satellite Meteosat  8,  primo della nuova  generazione  di  satelliti  Meteosat,  che  a  partire  dal  14  giugno  2006  ha definitivamente sostituito il Meteosat 7. I  dati  acquisiti  da  questi  dispositivi,  in  occasione  di  alcuni  eventi  temporaleschi,  sono oggetto  di  studio  in  questa  tesi.  Il  lavoro  di  tesi,  svolto  presso  l’area  Previsione  e Monitoraggio  Ambientale  di  Arpa  Piemonte,  si  è  suddiviso  in  due  parti.  La  prima  ha riguardato  uno  studio  teorico  delle  tecniche di  telerilevamento  attivo  e  passivo  utilizzate nel campo delle previsioni a  breve e brevissimo  termine. La seconda parte del  lavoro ha avuto  come  oggetto  lo  studio  di  alcune  celle  temporalesche  formatesi  nell’area  padano­ alpina  occidentale,  con  il  fine  di  approfondire  la  conoscenza  dei  processi  dinamici  e microfisici responsabili dello sviluppo e dell’evoluzione delle celle. Nell’ambito di questa analisi, ho proceduto,  in un primo momento, ad uno studio delle principali caratteristiche delle  celle  rilevate  e  della  loro  evoluzione,  focalizzando  l’attenzione  sulle  relazioni  tra  i valori  delle  variabili  misurate  dai  radar  all’interno  dei  temporali  e  i  processi  dinamici  e microfisici attivi in essi. Come secondo passo, ho cercato di definire metodologie di analisi che  consentissero  una  descrizione  il  più  possibile  dettagliata  ed  oggettiva  degli  eventi temporaleschi e che potessero essere applicate in modo automatico non solo ai casi presi in esame in questo lavoro, ma anche a casi futuri. L’analisi condotta sulle celle temporalesche in questa tesi è, infatti, rivolta a: a) approfondire le conoscenze sui fenomeni temporaleschi attivi  nell’area  esaminata;  b)  gettare  le  basi  per  una  futura  classificazione  di  tali  eventi sulla  base  di  parametri  valutabili  in  modo  oggettivo;  c)  incrementare,  alla  luce  delle conoscenze  acquisite,  le  capacità  prognostiche  a  breve  termine  (su  tempi  dell’ordine  di poche decine di minuti) sull’evoluzione degli eventi di natura temporalesca. L’intero  lavoro  di  elaborazione,  analisi  e  rappresentazione  grafica  dei  dati  radar,  che  ha costituito  una  parte  consistente  del  lavoro  mio  di  tesi,  è  stato  eseguito  utilizzando  il software con licenza pubblica “R” (R Development Core Team; 2004).

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Parole chiave

celle temporalesche
coalescenza
fisica delle nubi
meteorologia
meteosat
microfisica delle nubi
nubi
nucleazione
pioggia
radar meteorologico
telerilevamento
variabili radar

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