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Le nubi basse: una vera sfida per previsori e modelli meteorologici.   Inserito il› 10/10/2012 21.54.52

Nella stagione autunnale ed invernale la pianura padana è spesso sede della formazione di estesi banchi nuvolosi al di sotto dei 2000 metri di quota. Generalmente a questo tipo di nubi si fa riferimento con il termine “nubi basse”. Il processo che porta alla loro formazione è nella maggior parte dei casi legato al raffreddamento della massa d’aria, che può essere isobarico o adiabatico.

Nel caso della formazione di nubi basse in seguito all’afflusso di aria dai quadranti orientali, la formazione è generalmente legata al raffreddamento isobarico: l’irraggiamento dello strato d’aria umido verso strati d’aria superiori (più secchi) determina il raggiungimento della saturazione e, di conseguenza, della formazione di nubi in seguito a condensazione del vapore acqueo.

In presenza di ventilazione orientale nei bassi strati, in pianura padana tende giungere una massa d’aria più umida di quella preesistente (questo nella maggior parte dei casi, ci sono poi da considerare le dovute eccezioni), a causa dell’umidificazione a cui essa va incontro scorrendo al di sopra dell’alto mar Adriatico. Ne consegue che la maggior quantità di vapore acqueo (a parità di temperatura) comporta maggiori probabilità del raggiungimento della condensazione, in quanto è necessario un raffreddamento isobarico minore rispetto a condizioni nelle quali la massa d’aria non è altrettanto umida. La porzione della massa d’aria che irraggia maggiormente verso l’alto è quella immediatamente a contatto con la massa d’aria sovrastante, più secca. E’ quindi in corrispondenza di tale quota che si raggiunge la condensazione e di conseguenza la genesi di strati nuvolosi.

Questo fenomeno è ben visibile osservando i radiosondaggi. Prendiamo come esempio la dinamica che va dalle 12z del 9 Ottobre 2012 alle 12z del giorno successivo. 



Radiosondaggio di Milano-Linate - 9 Ottobre 2012 - Ore 12z. Fonte: http://weather.uwyo.edu/upperair/europe.html

Alle ore 12z del 9 Ottobre si nota come lo strato che registra i maggiori tassi di umidità relativa è quello compreso tra i 750 e i 1200 metri circa. Osserviamo anche i valori di Mixing Ratio (g/kg) presenti nei bassi strati, tra il suolo e i 1200 metri: sono compresi tra 7.86 e 8.43. Il valore del Mixing Ratio (MIXR) indica l’effettiva quantità di vapore presente nella massa d’aria.

Ora passiamo ad osservare la dinamica dei venti nelle ore successive, confrontandole con il radiosondaggio delle 00z del 10 Ottobre.


Direzione ed intensità dei venti al suolo per le ore 00z del 10 Ottobre 2012. Fonte: http://www.lamma.rete.toscana.it


Alle ore 00z si nota come al livello del suolo sia già iniziato un afflusso di aria da Est, giunto fino alla Lombardia occidentale. Andiamo ad osservare il radiosondaggio…


Radiosondaggio di Milano-Linate - 10 Ottobre 2012 - Ore 00z. Fonte: http://weather.uwyo.edu/upperair/europe.html

Per prima cosa osserviamo i valori di MIXR: rispetto a 12 ore prima sono tutti in aumento, soprattutto in prossimità del suolo. A 100 m si è passati da 8.43 a 10.23 g/kg, a 750 m da 8.17 a 9.61 g/kg, a 1450 m da 6.56 a 8.37 g/kg. E’ quindi in atto una progressiva umidificazione della massa d’aria nei bassi strati. Nello stesso tempo, inoltre, è in atto un processo di raffreddamento della massa d’aria stessa; attorno ai 1400 m di quota il raffreddamento porta un aumento dell'umidità relativa tale da raggiungere la saturazione. In corrispondenza di questa quota, quindi, si ha la genesi dell’inversione termica, evidenziata dai valori di temperatura che a 1500 metri sono di circa 3°C superiori che a 1400 metri, con l’RH che passa dal 95-100% al 50-70%. Il fenomeno è ben visibile anche osservando la versione grafica del radiosondaggio:


Radiosondaggio di Milano-Linate - 10 Ottobre 2012 - Ore 00z. Fonte: http://weather.uwyo.edu/upperair/europe.html


Il grafico mostra il tipico caso di una inversione termica collegata alla formazione di nubi basse: appena al di sotto della quota corrispondente all’inversione, si registra la sovrapposizione tra la curva di stato e quella di dew point, stando ad indicare la condensazione in nubi del vapore acqueo. Non sempre un’inversione termica sta a significare la presenza di uno strato nuvoloso sottostante: è quindi molto importante capire se e per quanto tempo si possa raggiungere ad una determinata quota la saturazione della massa d’aria, per poi prevedere se si possano o meno generare nubi.


Immagine satellitare nel canale visibile. Si nota molto bene l'estesa coltre di nubi basse che interessa la pianura padana. Fonte: www.sat24.com


Passiamo ora ad osservare la situazione delle 12z del 10 Ottobre:






(In alto) Direzione ed intensità dei venti al suolo per le ore 9z del 10 Ottobre 2012. (In basso) Venti ed umidità relativa alla superficie isobarica di 925hPa, ore 9z del 10 Ottobre. Fonte: http://www.lamma.rete.toscana.it


Durante la mattinata è proseguito l’afflusso da Est nei bassi strati, fenomeno che si è esteso anche in corrispondenza della superficie isobarica di 925hPa (circa 750/800 metri).


Radiosondaggio di Milano-Linate - 10 Ottobre 2012 - Ore 12z. Fonte: http://weather.uwyo.edu/upperair/europe.html

Tre cose si possono notare:

1)      La quantità effettiva di vapore acqueo contenuta nella massa d’aria nei bassi strati è in calo.

2)      E’ invece molto accentuato il raffreddamento della massa d’aria stessa in corrispondenza del suo limite superiore; raffreddamento che si mantiene tale da garantire valori di RH prossimi a saturazione. Ed infatti anche alle ore 12z sulla pianura lombarda occidentale il cielo si presenta coperto da strati nuvolosi.

3)      Di conseguenza è ancora ben visibile l’inversione termica sovrastante la quota soggetta a formazione di nubi.


Radiosondaggio di Milano-Linate - 10 Ottobre 2012 - Ore 12z. Fonte: http://weather.uwyo.edu/upperair/europe.html


Tutta la dinamica fin qui analizzata è, spesso e volentieri, estremamente difficile da decifrare per i modelli matematici a nostra disposizione sul web. A seconda dei casi, ci sono alcuni modelli che riescono a “prevedere” la nuvolosità nei bassi strati, altri invece no. Andiamo ad osservare come si sono comportati nel caso in questione.














Previsione della nuvolosità per le ore 6z del 10 Ottobre 2012. Fonti: http://www.lamma.rete.toscana.it - http://www.wetterzentrale.de - http://www.arpal.gov.it - http://www.isac.cnr.it


Ecco una tabella riassuntiva.

 Modello Nubi basse: previste?
 WRF-ARW GFS – 12 km NO
 WRF-ARW ECMWF – 9 km NO
 WRF-ARW ECMWF – 3 km NO
 Moloch – ISAC - ECMWF SI
 Moloch ISAC - GFS NO
 WRF Wetterzentrale - GFS SI

La tabella evidenzia come 4 modelli su 6 non abbiano previsto la formazione delle estese nubi basse che hanno interessato la Pianura Padana, mentre i 2 rimanenti le abbiano previste. Ora, considerando che il modello prevede nuvolosità ad una certa quota quando – alla stessa quota – prevede un’umidità relativa prossima a saturazione, possiamo andare a vedere (laddove è disponibile) quale fosse l’output modellistico dei valori di RH alle quote di 850 hPa, che come abbiamo visto è la quota corrispondente alla saturazione della massa d’aria nei bassi strati.







Venti ed umidità relativa alla superficie isobarica di 850hPa, per le ore 9z del 10 Ottobre 2012. Fonte: http://www.lamma.rete.toscana.it


I tre modelli presi in considerazione non hanno previsto correttamente i valori di RH a 850hPa. Detto questo, è auspicabile che essi potessero “vedere” l’inversione termica posta a quote inferiori: quindi andiamo anche a vedere la stessa previsione, ma alla quota di 925hPa :






Venti ed umidità relativa alla superficie isobarica di 925hPa, per le ore 9z del 10 Ottobre 2012. Fonte: http://www.lamma.rete.toscana.it


Si nota come il modello su base ECMWF (soprattutto quello con un passo di griglia inferiore) abbia correttamente visto un aumento igrometrico a tale quota. L’output del modello è elaborato in modo tale che se esso prevede RH totale a 925hPa o 850hPa, in corrispondenza di quel luogo prevede la formazione di nuvolosità.




Venti ed umidità relativa (in alto) e nuvolosità prevista (in basso) alla superficie isobarica di 925hPa, per le ore 9z del 10 Ottobre 2012. Fonte: http://www.lamma.rete.toscana.it

Non prevedendo RH totale sulla pianura padana nè a 925hPa nè a 850hPa, ne consegue che non ha previsto la nuvolosità che poi si è effettivamente sviluppata. Se da un lato l'output è corretto per la superficie isobarica di 925hPa (come abbiamo visto dal radiosondaggio la quota di formazione delle nubi è più in alto!) non si può dire altrettanto per la quota di 850hPa.

Insomma, come abbiamo visto le difficoltà legate alla previsione delle nubi basse sono molte. I modelli matematici a nostra disposizione fanno molta fatica ad individuare e prevedere la loro formazione. Alcuni ci riescono, altri no. E non è detto che i modelli che in questo caso hanno restituito un output corretto lo siano anche la volta successiva, tutt’altro!

Di conseguenza si complica anche la previsione meteorologica da elaborare da parte del previsore. Per questo motivo diventa fondamentale integrare l’osservazione degli output modellistici con la dinamica prevista in termini di ventilazione, tenendo in considerazione il periodo dell’anno e le condizioni termo igrometriche di partenza; queste ultime sia al suolo (osservando i dati delle varie reti di stazioni meteorologiche), sia in quota (osservando i radiosondaggi a disposizione). Per ultimo, ma non per questo meno importante, è il fattore “esperienza”: tenere quindi presente come si è presentato il tempo in passato in presenza di dinamiche simili, cercando di ricordare come si sono comportati in quei determinati frangenti le varie tipologie di modelli di previsione.

Non è tutto: è di fondamentale importanza cercare di capire quanto sarà spesso lo strato di inversione, e di conseguenza come si comporterà lo strato nuvoloso col passare delle ore. Durerà tutto il giorno? Nel pomeriggio ci saranno schiarite?

La “trappola” offerta dalle nubi basse è che possono rendere una giornata decisamente grigia e quindi, fondamentalmente, di brutto tempo quando in realtà la configurazione generale è caratterizzata da alta pressione (il che farebbe presupporre tempo soleggiato). Spesso, infatti, al di sopra del tappeto di nubi basse il cielo è sereno e il sole splende.

Concludendo, si può quindi affermare che la dinamica di formazione delle nubi basse sia un aspetto molto complicato da individuare per i modelli, e da valutare per il previsore. E’ una continua “sfida” che, giorno dopo giorno, non fa che permettere un miglioramento delle conoscenze del proprio territorio in rapporto a determinate dinamiche meteorologiche, ponendo le basi per previsioni via via migliori in futuro.


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