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Siccità eccezionale: Primavera 2022 segnata da un anticiclone record. Avremo un’altra Estate 2003?

L’anticiclone di blocco, ancora dominante nel mese di marzo, e l’anticiclone Nordafricano, protagonista della precoce ondata di caldo di maggio, hanno chiuso la porta alle perturbazioni e alla speranza, in vista dell’estate, di riuscire a colmare almeno in parte il deficit pluviometrico, gravissimo al Nordovest.

Siccità eccezionale, l’effetto dell’anticiclone record della Primavera 2022

Dopo un inverno segnato dalla presenza quasi record di TC9-Anticiclone di blocco, uno dei  principali Tipi di Circolazione (TC) responsabili del deficit pluviometrico che ha colpito duramente soprattutto il Nordovest dell’Italia, quali tipi di circolazione atmosferica hanno caratterizzato la primavera meteorologica da poco conclusa? Quali sono state le anomalie stagionali, e quale il trend nell’ultimo ventennio? Come hanno previsto i modelli di previsione meteorologica l’avvicendarsi dei Tipi di Circolazione nel breve e medio termine?

Per rispondere a tutte queste domande ci siamo affidati ad una tecnica di machine learning:  uno strumento capace di riconoscere e classificare le configurazioni della circolazione atmosferica, dopo una fase di apprendimento che prevede l’analisi di  lunghe serie storiche di dati grigliati di osservazione derivati da simulazioni modellistiche.

Tipi di Circolazione: dati e metodi

Per identificare i dodici principali tipi di circolazione attivi sull’Europa ed il Mediterraneo centrale abbiamo utilizzato SOM (Self Organizing Map o mappa di Kohonen), una rete neurale artificiale ampiamente impiegata nell’ambito delle scienze dell’atmosfera, addestrata con un decennio di dati giornalieri di diverse variabili meteorologiche, come pressione a livello del mare, geopotenziale, umidità specifica e temperatura a diversi livelli verticali di pressione.

La figura 1 mostra la configurazione della pressione a livello del mare dei dodici TC classificati da SOM –  in base alla quale sono stati assegnati i nomi riportati nella  tabella 1 –  e la loro posizione nella mappa 2D creata dalla rete neurale: la proiezione sul piano della distribuzione dei TC creati da SOM nello spazio, posizionandoli, a partire da TC1,  tanto più vicini fra loro quanto più con caratteristiche simili.

Fig. 1 – Configurazione della pressione a 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 1  sopra riportata consente di visualizzare  la distribuzione dei TC nella mappa SOM, ma non le loro distanze, calcolate dalla rete neurale con un apposito algoritmo, e riprodotte graficamente  mediante una “distortion surface”, che per semplicità non mostriamo.

TC1 – Maestrale e TC2 – Depressione Egeo sono i tipi di circolazione più vicini fra loro nella distortion surface, quindi i più simili, e gli unici, insieme al “vicino”  TC5 – Depressione Ionio, a poter innescare venti di Foehn lungo il versante meridionale delle Alpi, come è capitato spesso nel febbraio 2022.  

TC8 – Scirocco  e TC9 – Anticiclone di blocco al contrario si trovano alla massima distanza possibile  e sono pertanto i due tipi di circolazione più diversi.

TC9 – Anticiclone di blocco,  associato all’irruzione dai Balcani di aria artica continentale, è tipico della stagione invernale ed è il TC più frequente e persistente. Come evidenziato dalle figure 2 e 3, che mostrano rispettivamente la copertura nuvolosa associata a ciascun TC durante un giorno qualsiasi della primavera 2022 e le precipitazioni medie giornaliere (mm/g) della stagione in esame,  TC9 – Anticiclone di blocco  è associato a tempo stabile su tutto il Norditalia, nubi e  precipitazioni sulle regioni del Medio Adriatico e al Sud,  talvolta nevose fino ai litorali nei periodi più freddi dell’anno.

TC8 – Scirocco è  tra i tipi di circolazione più piovosi, insieme al “vicino” TC4 – Depressione Ligure, spesso sua naturale evoluzione. Soprattutto in autunno inoltrato, TC8 – Scirocco può essere responsabile di forte maltempo al Centronord e contribuire al fenomeno dell’acqua alta a Venezia.

Fig. 2 – Copertura nuvolosa osservata durante la primavera 2022 in occasione di ciascun Tipo di Circolazione (Crediti Sat24.com/Eumetsat/MetOffice).

TC3 – Depressione Padana è molto frequente nella tarda primavera e durante tutta l’estate ed è spesso associato ad eventi convettivi estremi al Nordest, specie sulle Alpi e sul Triveneto.

TC6 – Anticiclone delle Azzorre, TC10 – Anticiclone Afroiberico e TC11 – Anticiclone Nordafricano non hanno bisogno di presentazione: sono tutti associati a cielo sereno ovunque. TC10 e TC11, di matrice nordafricana,  sono i protagonisti delle più intense ondate di calore in tutto il nostro Paese.

Fig.3 – Precipitazioni medie giornaliere (mm/g) della primavera 2022, ripartite per Tipo di Circolazione (dati derivati da stime satellitari e rilievi di stazioni meteo). Crediti Meteo Expert – IconaClima.

Primavera 2022, tipi di circolazione osservati

La tabella 1 mostra il numero di giorni di presenza di ciascun Tipo di Circolazione (TC) durante la primavera meteorologica (marzo-maggio) 2022. Come nella stagione precedente, spicca TC9 – Anticiclone di blocco, che con più di tre settimane di presenza ha sfiorato il record stagionale dell’ultimo ventennio, posizionandosi al terzo posto, dopo i 28 giorni della primavera 2011 e i 27 giorni del 2020.

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 marzo al 31 maggio2022. Crediti Meteo Expert – IconaClima

In perfetta continuità con l’inverno, TC9 – Anticiclone di blocco ha dominato con notevole persistenza anche la circolazione atmosferica di marzo (figura 4),  mantenendo le temperature al di sotto della norma per gran parte del mese, e aggravando il deficit pluviometrico al Centro-Nord. Solo a fine mese, con la prima comparsa di TC8- Scirocco e TC4-Depressione Ligure, si è interrotta definitivamente la fase di blocco, le piogge hanno finalmente raggiunto anche le  regioni centro-settentrionali, e si è aperto il sipario sulla primavera. E’ iniziata così una fase caratterizzata dall’alternanza di tipi di circolazione associati all’irruzione nel Mediterraneo  di aria di origine atlantica, artica o polare (TC1-Maestrale, TC2 Depressione Egeo e TC3 – Depressione Padana), con precipitazioni concentrate soprattutto al Nordest, e tipi di circolazione associati a risalita di masse d’aria calda e umida di origine subtropicale (prevalentemente TC8-Scirocco), che tra il 21 e il 24 di aprile hanno portato discreti quantitativi di pioggia soprattutto sulle regioni centrali e nordorientali.

Fig. 4 – Sequenza dei tipi di circolazione (TC) giornalieri osservati nella primavera 2022. Crediti Meteo Expert – IconaClima

Il 7 maggio, TC5 – Depressione Ionica, simile a TC9-Anticiclone di blocco, ma in grado di innescare venti di caduta caldi e secchi lungo il versante meridionale delle Alpi, ha aperto una lunga fase di tempo stabile su gran parte del Paese, durante la quale si sono avvicendati, senza alcuna interruzione per più di due settimane, tutti i  tipi di circolazione a prevalente componente anticiclonica, soprattutto quelli di origine africana come TC11 – Anticiclone Nordafricano e TC10 – Anticiclone Afroiberico, che hanno chiuso la porta alle perturbazioni e alle preziose piogge sul Centronord dell’Italia.  Si è così originata la prima e precoce ondata di caldo del 2022, ed è sfumata la speranza, in vista dell’estate, di riuscire a colmare almeno in parte il deficit pluviometrico, gravissimo al Nordovest.

La figura 5 mostra le anomalie del numero di giorni di presenza di ciascun TC nella primavera 2022 rispetto alla media stagionale dal 2005, ed evidenzia il difetto dei tre tipi di circolazione  associati all’irruzione nel Mediterraneo di aria fresca di origine atlantica e l’eccesso di quasi tutti i TC anticiclonici, soprattutto TC9 – Anticiclone di blocco. Ciò è in linea con il trend dell’ultimo ventennio, che vede questo tipo di circolazione, tipicamente invernale, in netto aumento nella stagione primaverile (non mostrato).

Fig. 5 – Anomalia del numero di giorni di presenza di ciascun Tipo di Circolazione (TC) nella primavera 2022, rispetto alle media delle stagioni primaverili dal 2005 al 2022. Crediti Meteo Expert – IconaClima

Non stupisce dunque la figura 6, che mostra come in primavera non sia mai stato raggiunto dal 2005 un numero così elevato di giorni con TC a prevalente componente anticiclonica e tempo stabile su gran parte del nostro Paese: quest’anno sono stati in totale cinquantanove (quasi i due terzi dei giorni primaverili), uno in più rispetto al record del 2011, due in più rispetto al 2020.

Fig. 6 – Numero totale di giorni primaverili con circolazione prevalentemente anticiclonica e tempo stabile (blu) e con circolazione prevalentemente ciclonica e tempo instabile (verde) su gran parte dell’Italia dal 2005. Crediti Meteo Expert – IconaClima

Primavera 2022, tipi di circolazione previsti: performance dei modelli globali di previsione meteorologica

La tabella 2 riporta l’elenco dei modelli globali di previsione meteorologica sottoposti a verifica.  MIX è il multi-model ensemble creato da Meteo Expert elaborando 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.

Come abbiamo visto nella sezione introduttiva, più i TC sono vicini fra loro nella mappa 2D creata da SOM (distortion surface), più sono fra loro simili. La figura 7 riporta, per ciascun giorno della stagione, le distanze (d) nella mappa SOM tra il TC osservato e il TC previsto dal modello europeo nei precedenti sette giorni; sono omesse le distanze = 0, cioè le previsioni corrette, vengono quindi riportati solo gli errori, tanto più gravi, quanto più è elevata la distanza fra TCosservato e TCprevisto . Notiamo quanto gli errori più frequenti siano quelli lievi e come gli errori severi, piuttosto rari,  siano stati commessi solo con le previsioni a più lungo termine, dal quarto giorno (+ 120 ore) di previsione in poi, e in occasione di repentini e importanti cambiamenti della circolazione atmosferica, a chiusura o apertura di periodi relativamente lunghi con circolazione  “stabile”, come avvenuto alla fine di marzo, a chiusura della fase di blocco, e all’inizio di maggio, all’avvio della lunga fase anticiclonica responsabile della precoce e intensa ondata di calore.

Fig.7 – Distanze (d) giornaliere sulla mappa SOM tra TCosservato e TCprevisto dal modello ECMWF, per tutte le validità orarie (fino al sesto giorno, +168 ore di previsione), per la primavera 2022. Più la distanza tra TCosservato e TCprevisto è elevata, più i TC sono diversi e l’errore di previsione grande. Crediti Meteo Expert – IconaClima

Per valutare oggettivamente e confrontare l’abilità dei sei modelli nel prevedere l’evoluzione della circolazione atmosferica durante la primavera 2022, abbiamo costruito l’indice di qualità riportato nella figura 8, che si basa sempre sul calcolo delle distanze tra TC nella mappa SOM ed è espressione di quanto la previsione del modello si allontana dalla condizione di errore massimo possibile.

Risulta piuttosto evidente l’ottima performance di GEM, il modello canadese, fino a poco più di un anno fa meno competitivo dei modelli più abili, GFS ed ECMWF, il primo particolarmente efficace nel breve termine, il secondo nel medio termine. Con la primavera 2022, GEM si è collocato allo stesso livello del modello europeo, addirittura al di sopra nel brevissimo termine (+24 ore, previsioni per “oggi”) e nel più lungo termine (da +144 ore, dal quinto giorno di previsione). Il modello tedesco ICON ha incontrato invece più difficoltà rispetto agli altri modelli, mentre MIX ha iniziato a mostrare le sue potenzialità al terzo giorno di previsione (+96 ore).

Fig. 8 – Qualità complessiva della previsione della circolazione atmosferica per la primavera, 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

 

Quali tipi di circolazione sono stati previsti meglio nel più lungo termine? Come di consueto,  il modello europeo ( e questa volta anche quello canadese)  è stato particolarmente accurato nella previsione dei due pattern più dissimili:  TC9 – Anticiclone di blocco e TC8 – Scirocco. Il modello americano, GFS,  è invece riuscito a prevedere straordinariamente bene solo TC12 – Depressione Iberica (figura 9).

Fig. 9 – Qualità della previsione di ciascun tipo di circolazione per il modello ECMWF (linea rossa), il modello GFS (linea blu) e il modello GEM (linea gialla), per le previsioni dal quarto al sesto giorno (da +120 a +168 ore di previsione).

Estate 2022 come quella del 2003?

L’ombra della storica estate 2003, con le sue interminabili e roventi ondate di calore, sembra allungarsi verso l’estate 2022, preceduta, come allora, da una gravissima siccità e da un mese di maggio straordinariamente caldo. In linea con il trend dell’ultimo ventennio, i TC anticiclonici, specie quelli di origine africana, si faranno ancora più largo a spese di TC3 – Depressione Padana, TC perturbato estivo in netto declino? Lo scopriremo con il prossimo report!

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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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