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Inverno 21-22, anticiclone di blocco quasi record tra le cause della siccità al Nord

I tipi di circolazione osservati sull'Italia durante l'ultima stagione invernale

L’Anticiclone di blocco (TC9), il grande assente dell’inverno 2020/21, quest’anno torna ad essere, con frequenza e persistenza quasi da record, il tipo di circolazione atmosferica protagonista dell’intera stagione 2021/2022, e tra i principali responsabili della siccità al Nord. Solo tre giorni di presenza per i tipi di circolazione più piovosi, mentre l’Anticiclone Nordafricano (TC11) è sempre più frequente.

Clima, per l’Italia l’inverno 2021-2022 è il 6° più siccitoso degli ultimi 63 anni

Lo studio della circolazione atmosferica e la valutazione dell’abilità dei modelli di previsione meteorologica a riprodurne la variabilità possono essere effettuati mediante il metodo del “weather typing”, cioè classificando le situazioni atmosferiche in un numero finito di pattern, che possiamo chiamare “Tipi di Circolazione”.

Come? Con l’ausilio di una tecnica di machine learning, cioè con uno strumento capace di riconoscere e classificare le configurazioni della circolazione, dopo una fase di apprendimento che prevede l’analisi di  lunghe serie storiche di dati di osservazione dello stato dell’atmosfera.

Noi utilizziamo la tecnica SOM (Self Organizing Map): un tipo di rete neurale artificiale ad apprendimento non supervisionato,  molto efficiente nell’elaborazione di grandi quantità di dati.

Per l’Europa centro-meridionale e l’Italia abbiamo così identificato dodici Tipi di Circolazione (TC). La figura 1 mostra la configurazione della pressione al livello del mare associata a ciascuno di essi, in base alla quale è stato assegnato un nome, come riportato nella tabella 1.

Fig. 1 – Configurazione della pressione al livello del mare di ciascun Tipo di Circolazione (TC) identificato da SOM. I dati sono standardizzati. I colori dal verde al rosso rappresentano valori positivi (“alta pressione”), i colori dal bianco al blu i valori negativi (“bassa pressione”). Crediti Meteo Expert – IconaClima

La figura 2 permette di “fare conoscenza” con i dodici TC: mostra la copertura nuvolosa osservata in occasione di ciascuno di essi, in un giorno qualsiasi dell’anno, e la distribuzione delle precipitazioni giornaliere (mm/g) nel 2020.

TC9 – Anticiclone di blocco, il Tipo di Circolazione più frequente e persistente e tipico del semestre freddo, è associato all’irruzione nel Mediterraneo di aria fredda dai Balcani, tempo stabile sul Nord Italia e precipitazioni sulle regioni meridionali, anche nevose fino a bassa quota durante l’inverno.

TC1 – Maestrale è invece associato all’irruzione di aria di origine Nord-Atlantica, spesso sotto forma di venti burrascosi con direttrice nord-ovest – sud-est, il Maestrale appunto, e venti di caduta (Foehn o Favonio), a volte violenti e rafficosi, in Piemonte e Lombardia.

TC3 – Depressione Padana è associato al transito di una perturbazione medio-atlantica. È molto frequente nella tarda primavera e in estate, ed è spesso responsabile di eventi convettivi molto intensi al Nordest, specie sulle Alpi e sul Triveneto.

Fig. 2 – Copertura nuvolosa osservata in occasione di ciascun Tipo di Circolazione (Crediti Sat24.com/Eumetsat/Met Office) e precipitazioni giornaliere nel 2020 (mm/g, dati derivati da integrazione di stime satellitari con rilievi di reti di stazioni, Crediti Meteo Expert – IconaClima).

TC8 – Scirocco e TC4 – Depressione Ligure, i più piovosi, possono essere responsabili, soprattutto in autunno inoltrato, di forte maltempo sulle nostre regioni centro-settentrionali; TC8 – Scirocco può contribuire al fenomeno dell’acqua alta a Venezia.

TC6 – Anticiclone delle Azzorre, TC10 – Anticiclone Afro-iberico e TC11 – Anticiclone Nordafricano sono tutti associati a cielo sereno ovunque, TC11 responsabile delle più intense ondate di calore in tutto il nostro Paese.

Inverno 2021/22: tipi di circolazione osservati

La tabella 1 mostra il numero di giorni di presenza di ciascun Tipo di Circolazione (TC) identificato da SOM per l’inverno meteorologico (dicembre-febbraio) 2021/2022. In netta controtendenza rispetto al trend dal 2005, TC9 – Anticiclone di blocco, quasi assente nel piovoso inverno 2020/2021, con ben quattro settimane di presenza ha sfiorato il record invernale degli ultimi diciassette anni, raggiunto nel 2006 con 29 giorni di presenza.

Tab. 1 – Nome dei dodici Tipi di Circolazione (TC) identificati da SOM per il dominio geografico 35°- 52°N, 3°W – 24°E (Europa centro-meridionale) e numero di giorni di presenza di ciascuno di essi dal primo dicembre 2021 al 28 febbraio 2022. Crediti Meteo Expert – IconaClima

TC9 – Anticiclone di blocco è stato particolarmente persistente in dicembre e gennaio (figura 3), avvicinandosi, all’inizio della stagione, al record di 12 giorni consecutivi di presenza raggiunto nel febbraio 2008. Questo tipo di circolazione, unitamente a TC11 – Anticiclone Nordafricano e TC10 -Anticiclone Afroiberico, gli altri protagonisti della circolazione atmosferica della stagione invernale da poco conclusa, in totale presenti per più della metà dei giorni, ha ampiamente contribuito al deficit pluviometrico che ha colpito ampie porzioni dell’Italia, soprattutto le regioni settentrionali, in particolare il Nordovest, e la Sardegna.

Fig. 3 – Serie temporale dei tipi di circolazione (TC) giornalieri osservati nel corso dell’inverno 2021/22. Crediti Meteo Expert – IconaClima

Sono al contrario risultati quasi assenti i Tipi di Circolazione più piovosi (soprattutto per il Centronord), TC7 – Correnti occidentali, TC8 – Scirocco e TC4 – Depressione Ligure, e anche TC12 – Depressione Iberica, che spesso li precede portando qualche pioggia al Nordovest. La figura 4 mostra le anomalie del numero di giorni di presenza di ciascun TC nell’inverno 2021/2022 rispetto alla media dell’intero periodo analizzato ed evidenzia una situazione assai diversa da quella dell’inverno precedente: l’eccesso dei principali pattern anticiclonici, soprattutto di TC9 – Anticiclone di blocco, e il difetto dei tre Tipi di Circolazione associati allo sviluppo di una depressione sul Mediterraneo occidentale.

Fig. 4 – Anomalia del numero di giorni di presenza di ciascun Tipo di Circolazione (TC) nell’inverno 2021/22 rispetto alle media delle stagioni invernali dal 2005 al 2022. Crediti Meteo Expert – IconaClima

L’analisi del trend invernale dei dodici TC permette di evidenziare il netto incremento negli ultimi diciotto anni del numero di giorni di presenza di TC11 – Anticiclone Nordafricano e il decremento di tipi di circolazione perturbati, soprattutto quelli caratterizzati dall’irruzione nel Mediterraneo di aria artica o polare, associati a precipitazioni distribuite prevalentemente sulle nostre regioni meridionali:  TC1 – Maestrale e, in minor misura anche per l’elevatissima frequenza dell’inverno 2021/22, TC9 – Anticiclone di blocco (figura 5).

Fig. 5 – Linee di tendenza dal 2005 al 2022 del numero di giorni di presenza di alcuni Tipi di Circolazione (TC) nella stagione invernale. Crediti Meteo Expert – IconaClima

Queste tendenze sono congruenti con il declino invernale delle precipitazioni nel Sud Italia, ben evidenziato dalle elaborazioni effettuate da Simone Abelli, che vedono, per il periodo 2005-2022, una riduzione di oltre il 40 %  in poco meno di un ventennio (figura 6), parallelamente ad un aumento della temperatura media di quasi 1 °C (non mostrato).

Fig. 6 – Tendenza lineare dal 2005 al 2022 delle anomalie di precipitazione al Sud e nelle isole maggiori. Dati synop e MeteoNetwork. Elaborazioni di Simone Abelli. Crediti Meteo Expert – IconaClima

Secondo studi recenti 1, lo sviluppo di una anomalia anticiclonica sul Mediterraneo durante l’inverno, conseguenza dell’azione combinata di cambiamenti nella dinamica della circolazione su larga scala nell’alta troposfera e della riduzione del gradiente di temperatura tra terra e mare, è riconosciuto come il fattore chiave del declino, già in atto e previsto dai modelli per i prossimi decenni, delle precipitazioni invernali nell’area Mediterranea al di sotto di 40 gradi di latitudine,  condizione che rende il Mare Nostrum un hot spot del cambiamento climatico.

Inverno 2021/22: performance dei modelli globali di previsione meteorologica

Per poter valutare l’abilità di sei modelli globali a prevedere la circolazione atmosferica dei sette giorni successivi, con un opportuno algoritmo abbiamo misurato la distanza tra i dodici TC che la rete neurale ha distribuito nel suo spazio, posizionandoli tanto più vicini fra loro quanto più sono fra loro simili. Per ogni giorno di previsione è così possibile quantificare con una buona approssimazione la “similarità” tra il TC previsto e il TC osservato e quindi calcolare un indice di qualità ed effettuare una verifica oggettiva. La tabella 2 riporta l’elenco dei modelli sottoposti a verifica.  MIX è il multi-model ensemble creato da Meteo Expert utilizzando i dati degli altri cinque modelli globali della lista.

Tab. 2 – Modelli globali di previsione meteorologica operativi al Centro Meteo Expert, sottoposti a verifica su base stagionale. MIX è il multi-model ensemble creato da Meteo Expert elaborando i dati di previsione prodotti dagli altri cinque modelli.

La figura 7 riporta l’indice di qualità della previsione del tipo di circolazione da “oggi” (+24 ore di previsione) fino al terzo giorno (+96 ore di previsione) per tutti i modelli globali operativi presso il nostro Centro, e fino al sesto giorno (+168 ore di previsione) solo per alcuni di essi. Come accade ormai da un anno, cioè dall’inverno 2020/21, ECMWF  è risultato uno dei modelli meno abili nelle prime settantadue ore di previsione, cioè fino alle previsioni per “dopodomani”, ed è riuscito faticosamente (e solo parzialmente) a riguadagnare qualità con le previsioni a più lungo termine, cioè quando solitamente il modello europeo riesce ad esprimere al meglio le sue potenzialità e a fornire le previsioni più accurate.

Fig. 7 – Qualità complessiva della previsione della circolazione atmosferica per l’inverno 2021/22, per tutti i modelli analizzati e per tutte le validità orarie disponibili (da +24 ore a +168 ore di previsione). L’indice di qualità è attenuto mediante la misura dell’entità delle distanze (“similarita”) tra le configurazioni osservate e quelle previste, ed è espressione di quanto la previsione del modello si allontana dalla condizione di errore massimo possibile. Crediti Meteo Expert – IconaClima

La primavera (meteorologica) da poco iniziata vedrà come protagonista della circolazione atmosferica il freddo TC1- Maestrale, come accaduto l’anno scorso? Sarebbe in linea con il trend dal 2005.

TC4 – Depressione Ligure e TC8 – Scirocco, tipici delle stagioni intermedie, riusciranno a farsi largo e a portare finalmente piogge al Nord? Lo scopriremo con il  prossimo report! 

1 A. Tuel and E. A. B. Eltahir, 2020. Why Is the Mediterranean a Climate Change Hot Spot? Journal of Climate, Vol 33, 5829 – 5843

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Laura Bertolani

Laureata in Scienze Naturali, nel 1997 è entrata a far parte del team di meteorologi di Meteo Expert. Fino al 2012, all’attività operativa ha affiancato attività di ricerca, occupandosi dell’analisi della performance dei modelli di previsione. Attualmente si dedica a quest’ultima attività, ampliata implementando un metodo di valutazione dell’abilità dei modelli a prevedere dodici configurazioni della circolazione atmosferica sull’Italia, identificate per mezzo di una rete neurale artificiale.

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