|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
||||||||
 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
<< |
Ricerca 2.7 PROGETTO FINALIZZATO CAMBIAMENTI CLIMATICI E AGRICOLTURA "CLIMAGRI" SOTTOPROGETTO
2 - Agricoltura italiana e cambiamenti climatici Definizione
di sistemi di "downscaling" di modelli globali di previsione
stagionale per l'utilizzo a valle di modelli agrometeorologici a scala
nazionale. Responsabile della ricerca : Dott. Carlo Cacciamani - Agenzia Regionale Prevenzione e Ambiente (Bologna) 1.
FINALITA' DELLA RICERCA Il
mondo dell'agricoltura esprime da sempre una domanda molto sostenuta di
previsioni meteorologiche a medio-lungo termine, ritenute essenziali per
la corretta programmazione delle coltivazioni, per l'esecuzione degli
interventi tecnici in campo, per la migliore gestione commerciale dei
prodotti e delle scorte di derrate. Conoscere
con anticipo i caratteri qualitativi delle distribuzioni di precipitazione
e temperatura al suolo dei 3 - 4 mesi futuri, con il relativo grado di
affidabilità, permetterebbe dunque una stima dei rischi climatici per le
colture, una migliore pianificazione delle specie da coltivare o delle
cultivar idonee alla stagione, dell'eventuale fabbisogno d'acqua irrigua,
della durata dei cicli produttivi e dei livelli di resa potenziale
conseguibili nelle diverse aree geografiche italiane. Inoltre, la
disponibilità di prodotti previsionali a lungo termine scalati sul
territorio nazionale consentirà l'impiego, con un grado di affidabilità
misurabile, di modelli specificamente agrometeorologici basati sulle
previsioni stagionali stesse, il che potrà aumentarne l'efficacia in
termini di applicazione mirata al mondo agricolo, anche in vista della
salvaguardia dei redditi agricoli e dell'ambiente. Lo
sviluppo di previsioni meteorologiche stagionali sperimentali per
l'agricoltura a livello nazionale, utilizzando le uscite dei modelli
numerici globali (GCM) accoppiati atmosfera-oceano, costituisce una
novità assoluta per l'Italia e apre prospettive interessanti in ambito
agrometeorologico ai fini della programmazione dell'attività agricola.
Le previsioni stagionali, infatti, possono produrre al momento indicazioni
su quanto la piovosità e la temperatura al suolo si discosteranno dalle
medie stagionali ed in quali aree avverranno tali variazioni. In
Italia al momento, pur essendo accessibili agli operatori dell'agricoltura
diverse fonti di informazione e previsione agrometeorologica tra cui p.e.
il Bollettino Agrometeorologico Nazionale prodotto da Ucea-Mipaf e quello
regionale per l'Emilia-Romagna prodotto da Arpa-Smr, non sono disponibili
informazioni per il mondo agricolo basate specificamente sulle previsioni
stagionali. I
principali interrogativi da sciogliere nel corso del progetto sono: 1.
Quanto sono idonei gli attuali strumenti di previsione stagionale
(Modelli Numerici Globali a SST prescritta e i più attuali Modelli
accoppiati Atmosfera-Oceano) nel prevedere grandezze meteorologiche al
suolo di possibile interesse per l'agricoltura ? 2.
In che condizioni si hanno
le migliori "perfomances" ? 3.
Quali sono i limiti di uso delle
previsioni stagionali dei parametri al suolo ? 4.
Quali filtri spazio-temporali occorre applicare ai dati previsti a
tale scadenze lunghe per avere un livello almeno minimale di predicibilità
? 2.
DESCRIZIONE DELLA
RICERCA ARTICOLATA NEI TRE ANNI Obiettivo
generale:
Inizialmente,
almeno per il primo anno della ricerca, verrà utilizzato il data set di
previsioni stagionali PROVOST (Provost:
Prediction of climate variations on seasonal to interannual timescales,
Palmer et al., 2000) realizzate dal Centro Meteorologico Europeo di
Reading (ECMWF) all'interno dell'omonimo progetto di ricerca
finanziato dalla EU ed al quale hanno partecipato 11 partner europei. Le
previsioni stagionali fornite da ECMWF all'interno del progetto Provost
(il data set è disponibile su CD-ROM realizzato da ECMWF, Becker, 1998)
contengono "ensemble" di simulazioni di lunghezza 4 mesi aventi
temperatura superficiale del mare osservata (SST prescritta) nel periodo
1979-1993 (si veda appendice).
In
un secondo momento verranno anche analizzati, ove disponibili, le
simulazioni stagionali di modelli accoppiati atmosfera-oceano,
eventualmente disponibili o da altri progetti europei a cui aderisce ECMWF
(es. DEMETER), o da altri partner del progetto CLIMAGRI (ad esempio i
prodotti di seasonal forecast messi a disposizione da ING, vedasi scheda
del dott. Navarra), o infine utilizzando i prodotti di Seasonal Forecast
attualmente operativi ad ECMWF. In tale ultima eventualità sarà
necessario attivare una collaborazione con ECMWF per stabilire le modalità
di utilizzo dei prodotti del Seasonal Forecast del Centro. Una discussione
in tal senso è già iniziata (presi contatti con la Dott.ssa Ferranti
dell'Operational Department di ECMWF) e verrà approfondita durante il
corso del progetto. L'intero
progetto verrà sviluppato in due Fasi separate. La fase 1 verrà
sviluppata il primo anno del progetto mentre la fase 2 nei rimanenti due
anni. Primo
anno: Fase 1 Studio
della qualita' delle previsioni stagionali direttamente prodotte dai
modelli di circolazione generale dell'atmosfera (GCM); La
Fase 1 prevede lo studio della qualità delle previsioni stagionali di
Provost così come esse sono prodotte (Direct Model Output, DMO), senza
applicare alcun post-processing o downscaling di tipo statistico alle
stesse. Tale studio, che può sembrare di semplice attuazione, non è mai
però stato realizzato nel nostro paese e quindi risulta essere di estremo
interesse, oltre che propedeutico ad ogni tipo di post-elaborazione
successiva. Secondo
e terzo anno : Fase 2 Definizione
di un insieme di variabili, previste dai GCM, che siano utili predittori
internamente a schemi di downscaling di tipo dinamico-statistico; La
Fase 2 consiste nella definizione di una tecnica di downscaling di tipo
statistico che permetta di migliorare le previsioni dirette di Provost. Si
pensa di realizzare tale metodologia avendo preventivamente: 1.
"stratificato" i dati osservati per "tipi di tempo al
suolo"; 2.
definito in corrispondenza (up-scaling), dei "Pattern di Circolazione
Atmosferica, ACP" che determinano l'occorrenza di tali regimi. Se
tali regimi di weather osservati sono "solidi" e permettono di
definire degli ACPs sufficientemente differenziabili gli uni dagli altri,
sarà allora possibile (procedura opposta alla precedente): 3.
classificare i campi in quota previsti dalle simulazioni stagionali
di Provost (o di altre catene modellistiche eventualmente disponibili)
internamente (o no) a tali ACPs "osservati"; 4.
eseguire dei "composite" dei parametri al suolo e
valutare "a posteriori" se la frequenza di occorrenza di tali
"composite" è simile a quella di occorrenza dei regimi di tempo
osservati. Infine,
una volta definiti gli ACPs (2) a partire dai regimi di tempo al suolo
(1), sarà possibile ipotizzare uno o più metodi quantitativi di
downscaling, basati ad esempio su regressioni multiple del tipo step-wise
o similari, che permettano di definire oggettivamente delle previsioni
stagionali dei parametri al suolo "down-scaled" e quindi più
rispondenti alle grandezze osservate. Tali
grandezze al suolo prodotte dal downscaling saranno messe a confronto con
le previsioni numeriche delle simulaizoni di Provost (DMO) per valutare
l'impatto dello schema di adattamento statistico utilizzato. 3.
OBIETTIVO DETTAGLIATO DEL PRIMO ANNO Fase
1: Studio della qualita' delle previsioni stagionali direttamente
prodotte dai modelli di circolazione generale dell'atmosfera (GCM). 1.Costruzione del data set dei dati osservati nel periodo di 15 anni
di Provost-ECMWF. 2.Valutazione della qualità delle simulazioni del data set Provost
nel prevedere i parametri al suolo di T2m e Prec24 sul territorio
nazionale (analisi dei Direct Model Output, DMO); (parametri mediati
mensilmente o stagionalmente sull'intero periodo 1979-1993). Questo step
sarà svolto mediante la definizione di indici oggettivi statistici di
qualità (es: bias scores, threat scores ecc, tabelle di contingenza); 3.Analisi comparativa della qualità delle simulazioni in relazione
all'occorrenza di anomalie climatiche (es: el Nino). 4.
BIBLIOGRAFIA ESSENZIALE L'intero
volume n. 126 di Luglio 2000 di Quarterly Journal of the Royal
Meteorological Society (parte B) è dedicato alla discussione dei
risultati di Provost e alla problematica del Seasonal Forecast. Brankovic
C. e T. N. Palmer, 2000: Seasonal skill and predictability of ECMWF
PROVOST ensembles. Q. J. Roy. Met. Soc., 126, 203; Brankovic,
C., and T.N.Palmer, 1997: Atmospheric seasonal predictability and
estimates of ensemble size. Mon. Weather Rev., 125, 859-874; Becker,
B.D. 1998: ECMWF seasonal ensemble simulations on CD-ROM. WMO
Bull., 47, 276-280 APPENDICE: DATI
UTILIZZATI NEL PROGETTO I
dati necessari per la validazione delle previsioni stagionali: A)
Osservazioni e/o analisi oggettive: *
Osservazioni giornaliere dei parametri di T2m (Tmax, Tmin, Tmed) e
Precipitazione accumulata sulle 24 ore (Prec24) sull'intero territorio
nazionale (Fonte: UCEA). Periodo di disponibilità dei dati: (almeno dal
1979 --->oggi); A tali dati si potranno unire, limitatamente alla
regione Emilia Romagna, dati giornalieri degli stessi parametri a densità
maggiore (dati idrografico); *
Analisi giornaliere di T2m e Prec24 su un reticolato regolare di
punti che coprono il territorio nazionale (fonte: UCEA). Periodo: (almeno
dal 1979 ---->oggi); *
Analisi giornaliere di Prec24 sul Nord Italia ad elevatissima
risoluzione spaziale (0.2*0.2 gradi). Fonte: ETH (disponibili ad ARPA-SMR,
periodo 1971-1993); *
Analisi giornaliere a scala europea di ECMWF (ERA-15) ottenute dal
data set della Rianalisi di ECMWF. Periodo 1979-1993. (disponibili su
CD-rom ad ARPA-SMR ad una risoluzione leggermente degradata, altrimenti
prelevabili da ECMWF), Risoluzione 2.5*2.5 gradi; *
Analisi giornaliere della rianalisi NCEP. Periodo 1960-1999,
risoluzione 2.5*2.5.(disponibili già ad ARPA-SMR) Dati
di previsione di AOGCM: *
Simulazioni di AOGCM numeriche di ensemble realizzate nell'ambito
del progetto UE PROVOST;
Caratteristica del data set di Provost: Ensemble di 9
simulazioni per ogni stagione per l'intero periodo di 15 anni della
Rianalisi ECMWF (ERA- 15). Simulazioni
Numeriche di AOGCM sviluppati da gruppi di ricerca italiani (modello
accoppiato atmosfera-oceano sviluppato
presso l'Istituto Nazionale di Geofisica, Dott. Antonio Navarra) *
Simulazioni stagionali operative del modello accoppiato
atmosfera-oceano presso ECMWF (occorre definire un agreement con ECMWF)
DOCUMENTI * Le previsioni stagionali - Workshop 7-8 Marzo 2002* Scheda informativa sull'attività al 30/04/2003
|
>> |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
