Le situazioni estreme del nuovo clima fanno ormai parte della nostra “normalità” e quasi non ci sorprendono più. Così, dopo un inverno straordinariamente caldo che si è chiuso con tre tempeste in sei giorni, ecco arrivare una primavera con forte e precoce siccità al Sud, specie in Sicilia, piogge eccezionali al Nord, nevicate anomale sulle Alpi e uno sbalzo termico impressionante a metà stagione (figura 1), il tutto condito con polvere desertica dal Sahara, che a più riprese ha raggiunto l’area mediterranea e non solo.

Come è andata dal punto di vista della circolazione atmosferica? Per analizzare anche questo aspetto della primavera del 2024, come di consueto ci siamo affidati all’intelligenza artificiale e alla tecnica del “Weather Typing”: grazie alla capacità di apprendere, riconoscere e classificare di una rete neurale artificiale denominata SOM (Self Organizing Map), abbiamo identificato sull’Italia dodici pattern della circolazione atmosferica, ricostruito la loro serie storica alle 12 UTC, e analizzato frequenze, anomalie e trend stagionali di ciascuno di essi.

La figura 2 mostra la configurazione della pressione a livello del mare e del geopotenziale a 500 hPa dei dodici pattern della circolazione atmosferica, che chiamiamo “Tipi di Circolazione“ (TC), identificati e classificati dalla rete neurale per il dominio geografico centrato sull’Italia.
La distribuzione dei TC all’interno delle due “mappe” non è casuale, ma è frutto di complesse elaborazioni della rete neurale che, a partire da TC1, ha posizionato i TC tanto più vicini fra loro quanto più fra loro simili.

In base alla caratteristica circolatoria prevalente, a ciascuno dei dodici TC è stato assegnato un nome, riportato nel testo e nelle figure che seguiranno.

La circolazione atmosferica della primavera dal 2003 al 2024

Negli ultimi ventidue anni, TC9-Anticiclone di blocco è stato il tipo di circolazione dominante in primavera (figura 3), prevalentemente nella prima parte della stagione, in continuità con l’inverno. Si tratta del TC più persistente, che vede una vasta area di alta pressione, estesa su gran parte dell’Europa occidentale e centrale, isolare dal flusso occidentale, e “bloccare” per diversi giorni consecutivi, una depressione con minimo tra Mar Ionio ed Egeo. Questo Tipo di Circolazione è potenzialmente responsabile di tempo perturbato soprattutto sulle regioni del Medio Adriatico e al Sud. In primavera, come in inverno, la presenza di TC9 negli ultimi ventidue anni ha mostrato una forte variabilità, con anni caratterizzati da frequenza molto elevata, alternati ad alcuni anni con frequenza molto più bassa. Curiosamente, dal 2003 al 2014, agli anni con frequenza molto elevata (2003, 2007, 2011) si sono sempre alternati tre anni con frequenza decisamente inferiore, mentre nell’ultimo decennio i picchi di TC9 sono diventati più frequenti, regolarmente intervallati  da non più di due anni caratterizzati da scarsa presenza primaverile, come nel 2024. Per questo motivo, il trend primaverile dal 2003 al 2024 di TC9 è positivo, seppur statisticamente non significativo.

Altre configurazioni relativamente frequenti in primavera sono TC1-Maestrale, associato all’irruzione nel Mediterraneo di aria fredda proveniente dal Nord Atlantico, TC4-Depressione Ligure e TC8-Scirocco, i tipi di circolazione più piovosi, potenzialmente responsabili di forte maltempo ed alluvioni al Nord.

La pazza primavera del 2024, tra piogge eccezionali e siccità, caldo estivo e freddo invernale

La tabella 1 mostra il numero di giorni di presenza alle 12 UTC dei dodici Tipi di Circolazione nella primavera meteorologica (1 marzo – 31 maggio) 2024.

Come già riscontrato nella stagione invernale, risulta evidente l’assai scarsa frequenza di TC9-Anticiclone di blocco, risorsa importante di pioggia per il Sud e la Sicilia, spinto in disparte da configurazioni molto diverse fra loro, ma tutte associate a tempo perturbato prevalentemente al Nord: TC8-Scirocco e TC3-Depressione Padana, quest’ultimo associato allo scorrimento sulle nostre regioni settentrionali di aria fresca proveniente dal Medio Atlantico e a volte responsabile dello sviluppo di fenomeni molto intensi sulle Alpi e al Nordest.

Il calcolo delle anomalie, cioè della differenza tra la frequenza dei dodici TC nella primavera 2024 e la media della loro frequenza stagionale nel periodo di riferimento 2003-2024, permette di mettere a fuoco le caratteristiche della stagione analizzata, valutando come e di quanto si è discostata da una condizione di “normalità” dal punto di vista della circolazione atmosferica (figura 4). Spiccano dunque l’anomalia negativa di TC9-Anticiclone  di blocco (-8 giorni), leggermente più profonda di quella invernale, con il 58% di giorni in meno rispetto al periodo di riferimento, e le anomalie positive di TC8-Scirocco (+ 5 giorni, il 43% in più rispetto alla media), TC12-Depressione Iberica (+4 giorni, il 50% in più) e TC3-Depressione Padana (+4 giorni, il 44% in più), molto frequente nella stagione estiva, seppur in declino statisticamente significativo.

Sebbene TC1-Maestrale sia risultato nel complesso meno frequente del solito (-3 giorni, il 24 % in meno rispetto alla media), sicuramente i suoi effetti saranno ricordati a lungo, tanto da permettergli di essere considerato uno dei protagonisti della circolazione atmosferica della primavera 2024.  Associato ad un’imponente irruzione di aria artica nel Mediterraneo e al successivo persistente afflusso di aria fredda sull’Italia (figura 5), dopo una intensa e prolungata ondata di calore culminata il 14 aprile con temperature a tratti estive, TC1-Maestrale in pochi giorni ha riportato l’inverno al Nord, con uno sbalzo termico anche di 20 gradi in alcune zone, tra cui la città di Milano.

La finestra fredda, aperta il 16 aprile da TC3-Depressione Padana con la tempesta Gori, si è chiusa dopo dieci giorni, complice il caldo e piovoso TC8-Scirocco, tra i principali TC responsabili delle insistenti e abbondanti piogge al Nord nel mese di maggio. TC8 si è inoltre manifestato con particolare forza in occasione della tempesta Fedra e della tempesta Monica, rispettivamente il 3 e il 10 marzo, è si è più volte reso responsabile del trasporto verso l’Italia di ingenti quantità di polvere del Sahara, in particolare durante le intense “sciroccate” di fine marzo (figura 6).

I notevoli contrasti termici legati al frequente alternarsi del caldo e umido TC8-Scirocco e del fresco TC3-Depressione Padana hanno spesso favorito lo sviluppo di fenomeni intensi, come le eccezionali nevicate sulle Alpi nella prima settimana di marzo e le forti grandinate di fine stagione al Nord, tra cui quella particolarmente intensa che il 24 maggio ha imbiancato Torino.

Iniziata con il ciclone Emil (TC4-Depressione Ligure), la tormentata primavera meteorologica del 2024 non poteva che chiudere il sipario con una tempesta: Radha, associata a TC3-Depressione Padana, il Re in declino dell’estate.

La qualità della previsione dei Tipi di Circolazione: modello europeo vs modello americano

Per valutare e confrontare la performance dei modelli di previsione meteorologica nel breve e medio termine, con l’ausilio della rete neurale abbiamo quantificato la “similarità” tra i dodici pattern della circolazione atmosferica. La qualità della previsione può essere così espressa in termini di somiglianza tra TC osservato e TC previsto: il 100% sarà dunque raggiunto quando il TC previsto e  il TC osservato coincidono, quindi quando la previsione è corretta.

La figura 7 mostra la qualità media della previsione elaborata dal modello europeo ECMWF e dall’americano GFS per le 12 UTC dei sette giorni (+168 ore) successivi all’ora di inizio della previsione. GFS ha prodotto previsioni leggermente migliori nel più lungo termine, mentre è stato superato da ECMWF nel breve termine. Quasi sempre accade il contrario, essendo il modello europeo solitamente più accurato di quello americano oltre i 4 giorni di previsione.

Le previsioni di ECMWF per il giorno successivo sono state  perfette durante tutta la stagione, tranne  in occasione dello sviluppo della profonda saccatura sul Mediterraneo occidentale dalla quale ha preso vita la tempesta Monica (figura 8). GFS ha incontrato difficoltà anche in altre situazioni, soprattutto con i drastici e repentini cambiamenti della circolazione atmosferica, come in occasione dell’irruzione di aria artica di metà aprile e il successivo temporaneo ripristino dell’alta pressione su gran parte delle nostre regioni.

In continuità con la primavera, l’estate è partita all’insegna del tempo perturbato e dell’instabilità al Nord, lasciando per ora scarsa possibilità alle figure anticicloniche di estendersi e consolidarsi su tutta l’Italia. TC11-Anticiclone Nordafricano riuscirà a farsi largo e a raggiungere la frequenza e la persistenza record dell’estate 2023? TC3-Depressione Padana tornerà alla frequenza estiva di dieci anni fa come inaspettatamente accaduto nel 2023? Lo scopriremo con il prossimo report.

Sembrava solo un inverno piuttosto tranquillo ed eccezionalmente caldo, segnato da prolungati periodi di tempo stabile, temperature quasi primaverili, nebbie persistenti e inquinamento alle stelle in Valpadana, invece si è concluso con tre tempeste in sei giorni, rivelando in un colpo solo anche la sua faccia più violenta.

Per dipingere il ritratto dell’inverno più caldo di sempre dal punto di vista della circolazione atmosferica, ci siamo affidati all’intelligenza artificiale e alla tecnica del “Weather Typing”: grazie alla capacità di apprendere, riconoscere e classificare di una rete neurale artificiale denominata SOM (Self Organizing Map), abbiamo identificato sull’Italia dodici pattern della circolazione atmosferica, ricostruito la loro serie storica alle 12 UTC, e analizzato frequenze, anomalie e trend stagionali di ciascuno di essi.

La figura 1 mostra la configurazione della pressione a livello del mare e del geopotenziale a 500 hPa dei dodici pattern della circolazione atmosferica, che chiamiamo “Tipi di Circolazione“ (TC), identificati dalla rete neurale per il dominio geografico centrato sull’Italia. La distribuzione dei TC all’interno delle due “mappe” è frutto di complesse elaborazioni della rete neurale che, a partire da TC1, ha posizionato i TC tanto più vicini fra loro quanto più fra loro simili.

In base alla caratteristica circolatoria prevalente, a ciascuno dei dodici TC è stato assegnato un nome, riportato nel testo e nelle figure che seguiranno.

La circolazione atmosferica invernale negli ultimi 22 anni

Nell’ultimo ventennio, TC9-Anticiclone di blocco è stato il tipo di circolazione dominante durante l’inverno (figura 2). Si tratta del TC più persistente, che vede una vasta area di alta pressione, estesa su gran parte dell’Europa occidentale e centrale, isolare dal flusso occidentale, e “bloccare” per diversi giorni consecutivi, una depressione con minimo tra Mar Ionio ed Egeo. Questo Tipo di Circolazione è associato all’irruzione dai Balcani di aria fredda continentale ed è potenzialmente responsabile di condizioni avverse e nevicate fino a bassa quota sulle regioni del Medio Adriatico e al Sud. Nel corso degli ultimi ventidue anni, la presenza invernale di TC9 ha mostrato una forte variabilità, con anni caratterizzati da frequenza molto elevata, alternati ad uno o due anni con frequenza molto più bassa, come nel caso dell’inverno appena concluso.

Altre configurazioni invernali relativamente frequenti sono TC11-Anticiclone Nordafricano e TC1-Maestrale, quest’ultimo associato all’irruzione nel Mediterraneo di aria fredda proveniente dal Nord Atlantico e, a volte, ad intensi venti di Föhn in Piemonte e Lombardia.

TC11-Anticiclone Nordafricano è il secondo Tipo di Circolazione più frequente durante la stagione invernale. Associato alla risalita verso il Mediterraneo di aria calda e umida di origine subtropicale, non solo favorisce condizioni di tempo stabile e soleggiato in tutto il nostro Paese, ma anche temperature oltre la norma e, in estate, intense e prolungate ondate di caldo e afa. Questo Tipo di Circolazione è stato il protagonista dell’intero 2023, e la sua frequenza record ha contribuito ampiamente ad accentuare il trend positivo dell’ultimo ventennio, statisticamente significativo su base annuale. TC11-Anticiclone Nordafricano è frequentemente accompagnato da configurazioni di matrice simile, come TC10-Anticiclone AfroIberico e da TC6-Anticiclone AfroAtlantico. Tuttavia, l’origine di quest’ultimo può essere duplice: spesso si tratta di un anticiclone con radici nelle basse latitudini africane ed esteso fino al Mediterraneo centro-occidentale, molto più raramente coincide con l’estensione verso il Mediterraneo e l’Italia dell’Anticiclone delle Azzorre. Come vedremo, questa configurazione sta acquisendo sempre più importanza durante l’inverno.

L’inverno meteorologico 2023/24: l’Anticiclone di blocco lascia il posto a configurazioni di matrice subtropicale

La tabella 1 mostra il numero di giorni di presenza dei dodici Tipi di Circolazione nell’inverno meteorologico 2023/24.
Pare subito evidente la presenza relativamente contenuta del re dell’inverno, il “freddo” TC9-Anticiclone di blocco, e del “freddo” TC1-Maestrale, spinti in disparte da tutte le configurazioni anticicloniche di matrice africana, soprattutto da TC6-Anticiclone AfroAtlantico che, con oltre due settimane di presenza, quest’anno ha superato il record di presenza invernale del 2020.

Il calcolo delle anomalie, cioè della differenza tra la frequenza dei dodici TC nell’inverno 2023/24 e la media della loro frequenza stagionale nel periodo di riferimento 2002/03-2023/24, permette di fotografare con buon dettaglio la stagione appena conclusa, valutando come e di quanto si è discostata da una condizione di stagione “normale” dal punto di vista della circolazione atmosferica (figura 3).
Spiccano dunque l’anomalia positiva di TC6-Anticiclone AfroAtlantico (+ 9 giorni, pari a 138 % di giorni in più rispetto al periodo di riferimento) e l’anomalia negativa di TC9-Anticiclone di blocco (-7 giorni, pari al 41 % di giorni in meno) e di TC1-Maestrale (-6 giorni, il 58 % in meno). In continuità con tutto il 2023, la frequenza di TC8-Scirocco è risultata in difetto anche con il nuovo anno, seppur solo di 2 giorni: il 30 % in meno rispetto alla media di riferimento.

TC8-Scirocco è di solito più frequente nelle stagioni intermedie e, come TC4-Depressione Ligure, è potenzialmente il TC più piovoso per l’Italia, a volte associato a condizioni meteorologiche critiche, come accaduto quest’anno a fine inverno. Dal 23 al 29 febbraio l’Italia è stata infatti colpita da ben tre tempeste, Louis, Dorothea ed Emil, tutte associate alla presenza di un vortice ciclonico tra Mar Ligure e Basso Tirreno e classificate dalla rete neurale come TC8-Scirocco o TC4-Depressione Ligure (figura 4). E’ stato il periodo più perturbato dell’intera stagione, sia in termini di intensità del vento, sia di intensità della pioggia, soprattutto al Nord e in Toscana, e di quantità di neve sulle Alpi.

Anche se diverse altre perturbazioni, meno intense, sono transitate sull’Italia, e non sono mancate le irruzioni di masse d’aria di origine artica o polare (TC1, TC2, TC5 e TC9), di questo inverno probabilmente ricorderemo soprattutto i periodi di tempo stabile. In particolare, non dimenticheremo l’interminabile “maltempo anticiclonico” che ha assediato il Paese negli ultimi giorni di gennaio e in febbraio, a lungo accompagnato da temperature primaverili, o quasi, e da un pesante coperchio di nebbia e di smog in Pianura Padana.

TC6-Anticiclone AfroAtlantico è stato una presenza costante nel corso di tutta la stagione, soprattutto nella prima parte, ma anche durante la fase anticiclonica più lunga dell’inverno, a cavallo tra gennaio e febbraio. La frequenza record di quest’anno, di poco superiore a quella del 2012/13 e del 2019/20, ha contribuito ad accentuare e a rendere significativo il trend, positivo, dal 2002/03 (figura 5), in contrasto con la tendenza opposta dei “freddi” TC1-Maestrale e TC9-Anticiclone di blocco, altrettanto accentuata, ma non significativa.

La previsione dei Tipi di Circolazione: il modello europeo è più abile del modello americano a prevedere con una settimana di anticipo le irruzioni di aria artica e polare

Per valutare e confrontare la performance dei modelli di previsione meteorologica nel breve e medio termine, con l’ausilio della rete neurale abbiamo quantificato la “similarità” tra i dodici pattern della circolazione atmosferica. La qualità della previsione può essere così espressa in termini di somiglianza tra TC osservato e TC previsto: il 100 % sarà dunque raggiunto quando il TC previsto e il TC osservato coincidono, quindi quando la previsione è corretta.
La figura 6 mostra la qualità media della previsione elaborata dal modello europeo ECMWF e dall’americano GFS per le 12 UTC dei sette giorni (+168 ore) successivi al giorno di inizio della previsione. Come quasi sempre accade, i due modelli hanno formulato previsioni di pari qualità per il breve termine, mentre oltre le 48 ore di previsione ECMWF ha guadagnato sempre più terreno nei confronti di GFS.

L’accuratezza delle previsioni di ECMWF nel più lungo termine è risultata particolarmente elevata con gran parte delle irruzioni di masse d’aria di origine artica e polare (TC1, TC2 e TC5), in particolare con TC1-Maestrale, perfettamente previsto in tutte e quattro le occasioni in cui si è presentato alle 12 UTC (figura 7). Non solo: anche la permanenza sul nostro territorio di quasi tutte le figure anticicloniche di matrice subtropicale è stata prevista con una maggiore accuratezza da parte del modello europeo. Tuttavia, GFS è riuscito a cogliere con pari abilità TC4-Depressione Ligure e TC8-Scirocco, come abbiamo visto i due TC associati alle situazioni più critiche.

La figura 8 mostra la qualità giornaliera della previsione a +168 ore (una settimana) dei due modelli. Può sorprendere la buona performance di entrambi per l’ultima, estrema, settimana della stagione, soprattutto se confrontata con la più scarsa qualità associata a situazioni relativamente più tranquille, come il transito sull’Italia della perturbazione di fine anno o del ritorno dell’alta pressione dopo il passaggio della perturbazione di Carnevale, il 9 e 10 febbraio. La maggiore efficacia delle previsioni di ECMWF per il più lungo termine è emersa soprattutto nel mese di gennaio, in occasione di condizioni tipicamente invernali, caratterizzate da diverse irruzioni d’aria artica e polare, seguite, a fine mese, dal rapido consolidamento della circolazione anticiclonica di matrice nordafricana.

Cosa dobbiamo aspettarci dalla primavera 2024? Per ora, in continuità con la turbolenta fine dell’inverno, è partita in modo estremamente perturbato, con all’attivo già due tempeste sull’Italia, Emil e Monica. Tornerà a farsi largo TC9-Anticiclone di blocco, di solito importante presenza nella prima parte della stagione? O prevarrà TC11-Anticiclone Nordafricano, come nella primavera del 2023? Lo scopriremo con il prossimo report.

Del 2023 ricorderemo sicuramente il caldo record, con valori estivi anche fuori stagione, e l’elevatissimo numero di eventi estremi, tra supercelle, tornado, grandine gigantesca, alluvioni e diciannove tempeste, di cui una, Ciaran, di portata storica per l’Europa occidentale.

Come è andata dal punto di vista della circolazione atmosferica? Quali sono state le anomalie rispetto al ventennio precedente? Quale modello di previsione meteorologica ha previsto meglio la dinamica di questo tormentato anno?
Per scoprirlo, ci siamo affidati all’intelligenza artificiale e alla tecnica del “Weather Typing”: sfruttando la capacità di apprendere, riconoscere e classificare di una rete neurale artificiale denominata SOM (Self Organizing Map), abbiamo identificato dodici pattern della circolazione atmosferica, ricostruito la loro sequenza temporale giornaliera a partire dal 2002 e analizzato frequenze, anomalie e trend.

La figura 1 mostra la configurazione della pressione a livello del mare e del geopotenziale a 500 hPa dei dodici pattern della circolazione atmosferica, che chiamiamo “Tipi di Circolazione” (TC), identificati dalla rete neurale per il dominio geografico centrato sull’Italia.
La distribuzione dei TC all’interno delle due “mappe” è frutto di complesse elaborazioni operate dalla rete neurale che, a partire da TC1, ha posizionato i TC tanto più vicini fra loro quanto più fra loro simili.

In base alla caratteristica circolatoria prevalente, a ciascuno dei dodici TC è stato assegnato un nome, riportato nel testo e nelle figure che seguiranno.

La frequenza dei Tipi di Circolazione nel ventennio 2003-2022

Presente mediamente per oltre 7 settimane in un anno, nell’ultimo ventennio TC9-Anticiclone di blocco è stato il tipo di circolazione più frequente (figura 2), concentrato soprattutto durante il semestre freddo, ma a volte protagonista della circolazione atmosferica anche in piena estate, come accaduto nel 2003 e nel 2022. Si tratta del TC più persistente, che vede una vasta area di alta pressione, estesa su gran parte dell’Europa occidentale e centrale, isolare e “bloccare” per diversi giorni consecutivi una depressione centrata tra Mar Ionio ed Egeo, contribuendo ad alimentare e mantenere condizioni di instabilità sulle nostre regioni del Medio Adriatico e al Sud. Con 40 giorni di presenza, TC1-Maestrale è stato il secondo tipo di circolazione mediamente più frequente, associato all’irruzione di masse d’aria di origine nord-atlantica nel Mediterraneo, a volte sotto forma di venti burrascosi e Föhn tra Piemonte e Lombardia.

Malgrado il declino statisticamente significativo, TC3-Depressione Padana è risultato il TC mediamente più frequente durante l’estate. È associato allo scorrimento sull’Europa centrale di aria fresca proveniente dal Medio Atlantico che, lambendo le Alpi e scatenando fenomeni temporaleschi anche violenti sul Nord Italia, interrompe, almeno su questa parte della Penisola, la calura e il tempo stabile associati ai diversi TC anticiclonici, tra cui il bollente TC11-Anticiclone Nordafricano, la configurazione anticiclonica più frequente durante tutto l’anno, dopo TC9-Anticiclone di blocco.

TC4-Depressione Ligure e TC8-Scirocco, spesso il primo evoluzione del secondo e frequenti nelle stagioni intermedie, sono i tipi di circolazione più piovosi, a volte responsabili di forte maltempo ed alluvioni al Nord.

2023 vs 2022: due anni da record a confronto

La tabella 1 riporta la frequenza di ciascun Tipo di Circolazione negli ultimi due anni (1 dicembre – 30 novembre). TC9-Anticiclone di blocco è stato il pattern dominante del 2022, raggiungendo, con ben 76 giorni di presenza, il record del ventennio fino ad allora appartenuto al 2003.
Nel 2023, TC9 ha passato il testimone a TC11-Anticiclone Nordafricano che, con due settimane in più di presenza rispetto all’anno precedente, ha raggiunto il record assoluto di frequenza. Il piovoso TC8-Scirocco, al contrario, nel 2023 ha raggiunto il suo minimo storico.
TC2, TC3 e TC4 sono stati piuttosto frequenti nel 2023 e, come vedremo, tra i principali responsabili dei numerosi fenomeni estremi occorsi durante tutto l’anno.

Il calcolo della differenza tra le frequenze dei dodici TC nel 2022 e nel 2023 e la media delle frequenze nel ventennio 2003-2022 permette di quantificare e confrontare le anomalie dei due anni in esame (figura 3).

Del 2023 spiccano la notevole anomalia positiva di TC11-Anticiclone Nordafricano (+23 giorni, pari al 64% di giorni in più rispetto alla media di riferimento) e, come nel 2022, l’anomalia negativa di TC8-Scirocco (-18 giorni, pari al 58% di giorni in meno) e di TC1-Maestrale (-11 giorni, il 27% in meno).
Ben evidente, anche se molto contenuta, l’anomalia positiva di TC2- Depressione Egeo e TC3-Depressione Padana, riconducibile alla loro elevata frequenza durante l’estate, in controtendenza e in netto contrasto con il difetto del 2022 e della maggior parte delle stagioni estive del decennio precedente.

TC3-Depressione Padana, in particolare, è stato l’innesco dei numerosi eventi estremi che hanno colpito le nostre regioni settentrionali nel mese di luglio e nei primi giorni di agosto (figura 4), dai temporali al Nordest accompagnati da grandine di dimensioni eccezionali, alle supercelle in Lombardia e in Veneto, fino alla tempesta Petar del 4 e 5 agosto.
Petar è stata solo una delle diciannove intense tempeste che hanno colpito l’Italia nel 2023, ben sette in più rispetto ai dodici mesi precedenti. La maggior parte si è sviluppata in seno a TC4-Depressione Ligure, come il TLC (Tropical Like Cyclone) Juliette del 28 febbraio e la storica tempesta Ciaran del 2 novembre, oppure a TC1-Maestrale, come il TLC Hannelore del 21 gennaio o la tempesta Bettina del 25 novembre, motore della prima irruzione di aria artica sull’Italia della stagione. Seppur in un minor numero di casi, anche TC9-Anticiclone di blocco ha ospitato tempeste, ad esempio il TLC Helios del 9 febbraio e il ciclone Daniel del 5 settembre, quest’ultimo responsabile di gravi danni e purtroppo molte vittime in Grecia e in Libia.

Il grande assente degli ultimi due anni è stato TC8-Scirocco, dunque il tipo di circolazione più piovoso e, soprattutto nel semestre freddo, potenzialmente in grado di portare forte maltempo in tante regioni, come avvenuto il 20 ottobre con la tempesta Aline. Tipico delle stagioni intermedie, quest’anno TC8 è apparso una sola volta in primavera, quattro volte in autunno, poco di più in inverno: il record negativo dal 2003.

Con la sua configurazione a “campana” ed asse inclinato sudovest-nordest, TC11-Anticiclone Nordafricano, il re del 2023, è stato eccezionalmente frequente e persistente non solo durante l’estate, in occasione delle più intense ondate di calore in tutto il Paese, ma anche nelle altre stagioni, in particolare nella prima parte dell’inverno e in primavera. La sua frequenza record ha contribuito in modo importante ad accentuare il trend positivo dell’ultimo ventennio, statisticamente significativo su base annuale (figura 5).

La performance dei modelli di previsione meteorologica

Quale modello di previsione meteorologica è riuscito a prevedere con maggiore accuratezza l’avvicendarsi dei vari pattern della circolazione atmosferica nel breve e medio termine?
Per rispondere a questa domanda abbiamo quantificato la similarità fra TC, calcolando con un apposito algoritmo la loro distanza all’interno della mappa creata da SOM. È stato così possibile esprimere il grado di qualità della previsione in termini di scostamento dalla distanza massima possibile. La qualità della previsione pari a 100% è così raggiunta quando la distanza fra il TC previsto e il TC osservato è uguale a zero, cioè quando la previsione è corretta.

La figura 6 mostra la qualità media della previsione elaborata da cinque modelli globali e da MIX, il prodotto d’ensemble da essi derivato, per le 12 UTC dei 4-7 giorni successivi. Nel breve termine, il modello europeo ECMWF e MIX hanno formulato previsioni leggermente più accurate rispetto a quelle degli altri modelli, soprattutto del canadese GEM.
L’ensemble MIX è risultato particolarmente efficace al quarto giorno di previsione (+96 ore). Le previsioni per il più lungo termine sono sempre state il punto di forza di ECMWF, molto spesso più abile di GFS, il suo storico “collega” americano, a cogliere correttamente il pattern della circolazione atmosferica anche con una settima di anticipo (+168 ore di previsione).

L’accuratezza delle previsioni di ECMWF nel medio termine è risultata più elevata di quella di GFS, con quasi i tre quarti delle configurazioni (figura 7), in particolare con il frequente e persistente TC9-Anticiclone di blocco, con la maggior parte delle figure anticicloniche di matrice africana, con il raro e perturbato TC7-Correnti occidentali, con le irruzioni nel Mediterraneo di masse d’aria provenienti dal nord Atlantico (TC1 e TC2) e con lo sviluppo di una saccatura sul Mediterraneo occidentale e relativa attivazione di venti di Libeccio sui nostri mari (TC12). Tuttavia, GFS è riuscito a prevedere con pari o superiore abilità alcuni dei tipi di circolazione più dinamici e spesso associati a situazioni critiche, come TC3-Depressione Padana, TC4-Depressione Ligure e TC8-Scirocco.

Cosa dobbiamo aspettarci dal 2024?

L’inverno è partito con un assetto in linea con quanto emerso nel 2023: per ora completamente privo di TC8-Scirocco, ricco di configurazioni anticicloniche di origine nordafricana o atlantica, relativamente povero di TC9-Anticiclone di blocco, il TC di solito dominante durante la stagione fredda. Tuttavia, dopo Ciro, attiva sul nostro territorio tra il 30 novembre e l’1 dicembre 2023, l’Italia non è stata più raggiunta da tempeste. Per fortuna.

Supercelle, megagrandine, tornado, le tempeste Olga, Petar e Rea sono alcuni degli ingredienti di questa estate italiana dai due volti, che ha visto il Nord spazzato da numerosi eventi estremi, il Centrosud a lungo schiacciato sotto il rovente scudo dell’Anticiclone Nordafricano.

Come è andata l’estate 2023 dal punto di vista della circolazione atmosferica? Quali sono state le differenze con l’estate del 2022 e quali le anomalie rispetto all’ultimo ventennio? Quale modello ne ha previsto meglio la dinamica? Per studiare questi aspetti, come di consueto abbiamo applicato il metodo del “Weather Typing”, una tecnica di classificazione delle configurazioni della circolazione atmosferica, realizzata sfruttando le capacità di apprendere, riconoscere e classificare di una rete neurale artificiale denominata SOM (Self Organizing Map), o mappa di Kohonen.

La figura 1 mostra la configurazione della pressione a livello del mare e del geopotenziale a 500 hPa dei dodici pattern della circolazione atmosferica, che possiamo chiamare “Tipi di Circolazione“ (TC), identificati dalla rete neurale per il dominio geografico centrato sull’Italia. La distribuzione dei TC all’interno delle due immagini, che possiamo definire “mappe”, non è casuale: è frutto di complesse elaborazioni operate dalla rete neurale che, a partire da TC1, ha posizionato i TC tanto più vicini fra loro quanto più con caratteristiche simili.

In base alla caratteristica circolatoria prevalente, a ciascuno dei dodici TC abbiamo assegnato un nome identificativo, riportato nel testo e nelle figure che seguiranno.

La stagione estiva nel ventennio 2003-2022

Presente mediamente per 15 giorni, nell’ultimo ventennio TC3-Depressione_Padana è stato il tipo di circolazione più frequente durante l’estate (figura 2). Corrisponde allo scorrimento sull’Europa centrale di aria fresca di origine atlantica che, lambendo le Alpi e scatenando fenomeni temporaleschi anche violenti sul Norditalia, interrompe, almeno su questa parte della Penisola, la calura e il tempo stabile associati ai diversi TC anticiclonici, tra cui TC11-Anticiclone_Nordafricano, il più frequente. Anche TC1-Maestrale e TC2-Depressione_Egeo sono associati all’arrivo sull’Italia di aria di origine atlantica, ma si tratta di masse d’aria provenienti da latitudini più elevate che, seguendo traiettorie più ripide, riescono ad irrompere in profondità nell’area Mediterranea, a volte sottoforma di venti burrascosi e Föhn tra Piemonte e Lombardia.

Durante l’estate è invece relativamente raro incontrare TC4-Depressione Ligure, il TC più piovoso insieme a TC8-Scirocco, potenzialmente responsabile di forte maltempo ed alluvioni al Nordovest. Tuttavia, la ciclogenesi sul Mar Ligure a cui è associato, nell’ultimo ventennio ha visto un incremento estivo statisticamente significativo (figura 3), al contrario di TC3_Depressione_Padana, in significativo declino.

L’estate del 2023 e il confronto con il 2022

La tabella 1 mostra il numero di giorni di presenza di ciascun Tipo di Circolazione nell’estate meteorologica (1 giugno – 31 agosto) del 2022 e in quella del 2023. L’anno scorso, il persistente TC9-Anticiclone di blocco, di solito molto frequente nel semestre freddo, è risultato il pattern dominante, sfiorando il record di presenza stagionale del 2018 e 2006, e contribuendo in modo importante ad aggravare il pesante deficit idrico sulle regioni settentrionali. Con 9 giorni in meno di presenza rispetto al 2022, questa estate TC9 è rimasto molto più defilato e prossimo alla sua media stagionale, mentre a dominare la circolazione atmosferica è stato TC11-Anticiclone_Nordafricano, con ben due settimane in più di presenza rispetto all’anno scorso e solo un giorno in meno rispetto al record di frequenza estiva del ventennio 2003-2022, raggiunto nel 2017 con 20 giorni. Di poco inferiore la presenza di TC3-Depressione_Padana, quest’anno molto frequente, in controtendenza rispetto al trend del ventennio, e con ben 10 giorni in più di presenza rispetto all’estate del 2022.

La figura 4 mostra le anomalie della frequenza dei dodici TC rispetto alla media stagionale del ventennio 2003-2022 ed evidenzia bene la marcata differenza tra l’estate del 2022 e quella da poco conclusa. In particolare, per il 2023 spiccano la notevole anomalia positiva di TC11-Anticiclone_Nordafricano (+9 giorni, pari al 96 % di giorni in più) e l’anomalia negativa di TC1-Maestrale (- 5 giorni, pari al 56 % di giorni in meno). Ben evidente, anche se molto contenuta, l’anomalia positiva di TC3-Depressione_Padana nell’estate del 2023, in netto contrasto con il difetto del 2022: se escludiamo il 2020, per vedere un’anomalia positiva di questo TC bisogna andare indietro nel tempo di quasi dieci anni.

TC3-Depressione_Padana, comparso per la prima volta solo il 30 giugno, è stato il protagonista assoluto dei frequenti episodi di maltempo che si sono abbattuti sul Norditalia nel mese di luglio e nei primi giorni di agosto (figura 5). Tra essi, molti episodi di forte intensità, come i temporali al Nordest accompagnati da grandine di dimensioni eccezionali tra il 18 e il 19 luglio, i fenomeni estremi legati allo sviluppo di supercelle nella settimana nera della Lombardia, in particolare della Brianza e della città di Milano, tra il 20 e il 25 luglio, fino alla tempesta Petar del 4 e 5 agosto, così denominata dal Servizio Meteorologico dell’Aeronautica Militare nell’ambito del progetto europeo “Storm Naming”.

Petar non è stata l’unica tempesta di questa turbolenta estate: l’ha infatti preceduta la tempesta Olga, associata a TC1-Maestrale, che tra il 14 e il 15 giugno ha colpito con violenza il Centrosud dell’Italia, e l’ha seguita, tra il 27 e il 28 di agosto, il ciclone Rea, con minimo sul Mar Ligure (TC4-Depressione_Ligure) ed effetti particolarmente intensi in termini di vento e quantitativi di pioggia soprattutto sui settori occidentali, tra Piemonte, Liguria e Sardegna (figura 6).

Dopo alcuni timidi tentativi di allungarsi fino alle regioni settentrionali durante il travagliato mese di luglio, nell’intervallo tra Petar e Rea l’Anticiclone Nordafricano è riuscito ad abbracciare tutta la Penisola e a consolidarsi, portando ovunque un lungo periodo di tempo stabile e caldo dominato dalla classica configurazione a “campana” con asse leggermente inclinato sudovest-nordest di TC11-Anticiclone_Nordafricano, mai così persistete (sette giorni consecutivi di presenza) nel ventennio di riferimento, non solo durante l’estate, ma anche nelle altre stagioni.

ECMWF vs GFS: la performance dei modelli di previsione meteorologica

Quale modello di previsione meteorologica è riuscito a prevedere con maggiore accuratezza l’avvicendarsi dei vari pattern della circolazione atmosferica nel breve e medio termine? Per rispondere a questa domanda possiamo affidarci alla misura della distanza (e quindi della “similarità”) tra TC nella mappa elaborata dalla rete neurale: come abbiamo visto, tanto più due TC sono vicini fra loro nella mappa, tanto più sono tra loro simili. Con buona approssimazione è così possibile ottenere la distanza tra TC previsto e TC osservato, ed esprimere il grado di qualità della previsione in termini di scostamento dalla condizione di errore massimo possibile. Avremo dunque una qualità della previsione del 100 % quando il TC previsto e il TC osservato coincidono, quindi la loro distanza sulla mappa di SOM è pari a zero.
La figura 7 mostra la qualità giornaliera della previsione del modello europeo ECMWF e di quello americano GFS, sia per il breve termine (+24 ore di previsione), sia per il più lungo termine disponibile (+168 ore di previsione, una settimana). Nel breve termine la performance dei due modelli globali è stata quasi perfetta, a parte alcuni errori di lieve entità da parte soprattutto di GFS, prevalentemente nella prima metà della stagione.

Le previsioni per il medio termine (+168 ore) hanno naturalmente messo a dura prova l’abilità dei modelli, che sono riusciti a produrre per l’estate 2023 previsioni perfette in poco più di un terzo dei giorni: nel 37 % ECMWF, nel 34 % GFS. Quest’ultimo ha però commesso errori più gravi di ECMWF, in particolare il 13 e 14 giugno, i giorni dello sviluppo e dell’impatto sull’Italia della tempesta Olga, ma anche il 7 luglio e intorno alla metà di agosto, in occasione dell’alluvione a Bardonecchia del 13 agosto e degli intensi fenomeni convettivi nella vicina Torino il 16 agosto. In generale, le previsioni di ECMWF sono risultate mediamente più accurate di quelle di GFS sia nel breve termine, sia, soprattutto, dal quarto giorno in poi (figura 8).

La tecnica del “Weather Typing” non si esaurisce qui: può essere impiegata per altre innumerevoli applicazioni. Ad esempio, può essere un utile strumento per valutare la capacità dei modelli a prevedere alcuni parametri meteorologici, come la temperatura e la pioggia, in occasione di pattern della circolazione atmosferica diversi, e può essere impiegata per correggere la previsione in funzione del tipo di circolazione, migliorando la performance del modello: alcune delle applicazioni che Meteo Expert ha sviluppato.

Nella primavera del 2022, e non solo, l’Anticiclone di blocco è stato il protagonista della circolazione atmosferica sull’Italia, sfiorando il record di presenza stagionale e contribuendo ampiamente ad aggravare il deficit idrico sulle regioni settentrionali. Con 11 giorni in meno di presenza rispetto all’anno scorso, quest’anno è rimasto molto più defilato, lasciando spazio all’anticiclone nordafricano, di una settimana più frequente rispetto alla media dell’ultimo ventennio, e a numerose irruzioni nel Mediterraneo di aria fresca di origine atlantica.

Per compiere questa analisi, abbiamo applicato una tecnica di classificazione delle configurazioni della circolazione atmosferica conosciuta come “Weather Typing”, realizzata sfruttando le capacità di apprendere, riconoscere e classificare di SOM (Self Organizing Map), un tipo di rete neurale artificiale ad apprendimento non supervisionato. Abbiamo così identificato sull’Italia dodici pattern, che possiamo definire “Tipi di Circolazione” (TC), ricostruito e analizzato la loro sequenza giornaliera dalla fine del 2002 e verificato oggettivamente l’accuratezza di cinque modelli globali di previsione meteorologica nel prevederne la variabilità nel breve-medio termine. In questo approfondimento qui potete trovate spiegazioni più dettagliate.

La figura 1 mostra la configurazione della pressione a livello del mare e del geopotenziale a 500 hPa dei dodici Tipi di Circolazione identificati da SOM per il dominio geografico in esame, centrato sull’Italia, nonché la loro posizione all’interno della mappa creata dalla rete neurale: la proiezione in 2D della distribuzione dei TC creati da SOM nello spazio, posizionandoli, a partire da TC1, tanto più vicini fra loro quanto più con caratteristiche simili.

In base alla caratteristica circolatoria prevalente, a ciascun TC è stato assegnato un nome identificativo (vedi tabella 1).

La primavera del ventennio 2003-2022: TC9-Anticiclone di blocco direttore d’orchestra dei dodici tipi di circolazione

Presente mediamente per circa 15 giorni, nell’ultimo ventennio TC9-Anticiclone di blocco è stato il tipo di circolazione più frequente durante la primavera, con una presenza solo leggermente inferiore rispetto alla stagione invernale (figura 2). Si tratta del TC più persistente, che vede una vasta area di alta pressione isolare dal flusso occidentale una depressione alle basse latitudini, “bloccata” nella stessa posizione per diversi giorni consecutivi, e associata all’afflusso sulle nostre regioni, specie centro-meridionali, di aria artica continentale, in ingresso nel Mediterraneo attraverso i Balcani.

Frequente in primavera quanto in inverno, TC1-Maestrale è invece associato all’irruzione nel Mediterraneo di aria fredda proveniente dal Nord Atlantico ed è spesso responsabile dell’innesco di venti di Föhn sul Nordovest dell’Italia, caratteristica che condivide con TC2 – Depressione Egeo e, per il settore alpino centrale, anche con TC5 – Depressione Ionio. Gli altri due TC presenti mediamente per almeno 10 giorni, TC8 – Scirocco e TC4-Depressione ligure, sono tipici delle stagioni intermedie e potenzialmente i più piovosi per l’Italia, associati allo sviluppo di una depressione sul Mediterraneo occidentale e allo scorrimento di aria mite e umida sul gran parte delle nostre regioni.

Come durante l’inverno, in primavera TC9-Anticiclone di blocco nel ventennio ha mostrato una forte variabilità tra un anno e l’altro (figura 3), con stagioni caratterizzate da frequenza molto elevata, come nel 2003, 2007, 2011, 2017, 2020 e 2022, alternate a stagioni con frequenza molto più bassa, prossima o inferiore a 10 giorni. La variabilità di TC1-Maestrale ha invece sempre oscillato entro un range relativamente ristretto.

I trend più accentuati dell’ultimo ventennio mostrano un aumento della frequenza primaverile proprio dei “freddi“ TC9-Anticiclone di blocco e TC1-Maestrale, ma si tratta di tendenze statisticamente non significative.

La primavera del 2023

La tabella 1 mostra il numero di giorni di presenza di ciascun Tipo di Circolazione nella primavera meteorologica (1 marzo – 31 maggio) del 2022 e in quella del 2023. L’anno scorso, TC9-Anticiclone di blocco è risultato il pattern dominante, sfiorando il record di presenza stagionale e contribuendo ad aggravare il deficit idrico sulle regioni settentrionali. Con 11 giorni in meno di presenza rispetto al 2022, quest’anno TC9 è rimasto molto più defilato e prossimo alla sua media stagionale, mentre sono state più frequenti configurazioni associate all’irruzione nel Mediterraneo di masse d’aria di origine atlantica, come TC1-Maestrale, TC2-Depressione Egeo e TC3-Depressione Padana, TC1 mai così frequente, durante la primavera, dopo il record di 22 giorni del 2021 e i 18 giorni del 2010. Al contrario, per la prima volta dal 2003, TC8-Scirocco è risultato quasi assente in primavera.

La figura 4 mostra le anomalie della frequenza dei dodici TC rispetto alla media stagionale del ventennio 2003-2022 ed evidenzia bene la marcata differenza tra la primavera del 2022 e quella da poco conclusa. In particolare, per il 2023 spiccano la notevole anomalia negativa di TC8-Scirocco (-10 giorni, pari al 91 % di giorni in meno) e l’anomalia positiva di TC11-Anticiclone Nordafricano (+ 7 giorni, pari al 90 % di giorni in più). Se per trovare una primavera molto simile a quella del 2022, in termini di frequenza dei tipi di circolazione, è sufficiente andare indietro nel tempo di due anni, al 2020, per trovare una primavera relativamente simile a quelle del 2023 bisogna spingersi fino al 2015.

La presenza primaverile di TC9-Anticiclone di blocco quest’anno è stata inaspettatamente tardiva, a fine stagione (figura 5), e non, come di consueto, il naturale prolungamento della circolazione tipica invernale nella prima parte della stagione successiva. Questo pattern si è infatti manifestato con buona persistenza solo negli ultimi dieci giorni di maggio, in coda al periodo più perturbato dell’intera stagione, che ha visto protagonisti soprattutto TC4-Depressione Ligure e TC1-Maestrale. Configurazioni anticicloniche di matrice africana, in particolare TC11-Anticiclone Nordafricano, alternate a frequenti irruzioni nel Mediterraneo di aria fresca di origine atlantica (TC1, TC2 e TC3), hanno invece dipinto il quadro della primavera 2023 tra il 7 marzo e il 6 maggio.

 

ECMWF vs GFS: la performance dei modelli di previsione meteorologica

Quale modello di previsione meteorologica è riuscito a prevedere con maggiore accuratezza l’evoluzione della circolazione atmosferica nel breve e medio termine? Quali configurazioni e situazioni sono state previste meglio, e quali hanno invece messo in difficoltà i modelli?
Per rispondere a queste domande possiamo affidarci alla misura della distanza (e quindi della “similarità”) tra TC nella mappa 2D elaborata dalla rete neurale: tanto più due TC sono vicini fra loro nella mappa, tanto più sono tra loro simili. Con buona approssimazione è così possibile ottenere la distanza tra TC previsto e TC osservato, ed esprimere il grado di qualità della previsione in termini di scostamento dalla condizione di errore massimo possibile. Avremo dunque una qualità della previsione del 100 % quando il TC previsto e il TC osservato coincidono, quindi la loro distanza sulla mappa di SOM è pari a zero.
La figura 6 mostra la qualità giornaliera della previsione del modello europeo ECMWF e di quello americano GFS, sia per il breve termine (+24 ore di previsione), sia per il più lungo termine disponibile (+168 ore di previsione, una settimana). Nel breve termine la performance dei due modelli globali è stata perfetta, a parte pochi errori, di cui l’unico comune ad entrambi occorso il 15 maggio, in occasione del delicato momento della transizione dal caldo e persistente TC4-Depressione Ligure al freddo e tempestoso TC1-Maestrale, che ha aperto il sipario sulla seconda alluvione in Emilia Romagna.

Le previsioni per il medio termine (+168 ore) hanno naturalmente messo a dura prova l’abilità dei modelli, che sono riusciti a produrre previsioni perfette in meno della metà dei giorni: nel 40 % ECMWF, nel 34 % GFS. Malgrado ciò, GFS in diverse occasioni ha commesso errori meno gravi di ECMWF, come tra il 19 e il 21 aprile, tra i giorni più critici per entrambi i modelli, non in grado di prevedere adeguatamente lo sviluppo di una depressione sul Mediterraneo occidentale con una settimana di anticipo. Pur confermando la sua nota abilità a prevedere i cicli di vita di TC9-Anticiclone di blocco con largo anticipo, ECMWF si è dunque ritrovato a pari livello o superato da GFS con quasi tutti i pattern della circolazione atmosferica (figura 7) proprio con le previsioni oltre + 96 ore, solitamente il suo punto di forza.

La tecnica del “Weather Typing” non si esaurisce qui: esistono molte altre applicazioni. Essa, ad esempio, può aiutare a studiare l’abilità dei modelli a prevedere alcuni parametri meteorologici, come la temperatura e la pioggia, in situazioni diverse, e può essere impiegata per correggere la previsione in funzione del tipo di circolazione, migliorando la performance del modello: alcune delle applicazioni che Meteo Expert sta sviluppando.

L’inverno 2022-2023 ha avuto un comportamento che possiamo definire “estremo”: si è trattato di un inverno a due facce, costituito cioè da due periodi ben distinti fra loro, con caratteristiche termodinamiche opposte.

Nel 2022 il protagonista della circolazione atmosferica sull’Italia è stato l’Anticiclone di blocco. Presenza ingombrante soprattutto durante l’inverno e la primavera, fino all’estate questo “Tipo di Circolazione” (TC) ha ampiamente contribuito al grave deficit idrico che ha colpito gran parte del Centro-Nord, per poi passare inaspettatamente il testimone, durante l’autunno, a TC11-Anticiclone Nordafricano, con ben 18 giorni di presenza mai così frequente in questa stagione nell’ultimo ventennio.

Come è stato possibile compiere questa analisi? Con una tecnica di classificazione dei pattern della circolazione atmosferica conosciuta come “Weather Typing”, realizzata con l’impiego di SOM (Self Organizing Map), una rete neurale artificiale. Sfruttando la sua capacità di apprendere, riconoscere e classificare, abbiamo identificato sull’Italia dodici pattern, che possiamo meglio definire “Tipi di Circolazione”, ricostruito e analizzato la loro sequenza giornaliera dalla fine del 2002 e verificato oggettivamente l’abilità di cinque modelli globali di previsione meteorologica a prevederne la variabilità nel breve-medio termine. In questo approfondimento potete trovate qualche dettaglio in più.

La figura 1 mostra la configurazione della pressione a livello del mare e del geopotenziale a 500 hPa dei dodici Tipi di Circolazione identificati da SOM per il dominio geografico in esame, nonché la loro posizione all’interno della mappa creata dalla rete neurale: la proiezione in 2D della distribuzione dei TC creati da SOM nello spazio, posizionandoli, a partire da TC1,  tanto più vicini fra loro quanto più con caratteristiche simili.

La figura 1 consente di visualizzare  la posizione dei TC nella mappa, ma non le loro effettive distanze, calcolate dalla rete neurale con un apposito algoritmo e per noi utili, come vedremo, per valutare la performance dei modelli di previsione meteorologica.

In base alla caratteristica circolatoria prevalente, a ciascun TC è stato assegnato un nome identificativo.

L’inverno degli ultimi vent’anni: il regno di TC9-Anticiclone di blocco

Presente mediamente in quasi il 20 % dei giorni, TC9-Anticiclone di blocco è stato il tipo di circolazione più frequente nell’ultimo ventennio durante l’inverno (figura 2). Caratterizzato da un forte anticiclone posizionato sull’Europa centrale e allungato fin sui settori settentrionali dell’Italia e della penisola balcanica, questa configurazione è associata all’irruzione dai Balcani di aria artica continentale, che può portare maltempo, con precipitazioni anche nevose fino a bassa quota, sulle nostre regioni del Medio Adriatico e, soprattutto, al Sud. Si tratta del TC più persistente, che vede in quota un vasto promontorio di alta pressione isolare dal flusso occidentale una depressione alle basse latitudini, producendo una condizione di  “blocco” che tende a insistere anche per molti giorni consecutivi.

Altre situazioni invernali relativamente frequenti (più del 10 % dei giorni) riguardano TC11-Anticiclone Nordafricano e TC1-Maestrale, quest’ultimo associato all’irruzione nel Mediterraneo di aria fredda atlantica proveniente dalle alte latitudini e spesso associato a venti di Föhn sul Nord-Ovest dell’Italia.

Più di tutti gli altri TC, nell’ultimo ventennio TC9-Anticiclone di blocco ha mostrato una forte variabilità interannuale (figura 3), con anni caratterizzati da frequenza molto elevata, come nel 2003 (inteso come inverno 2002/03), 2006, 2008, 2012, 2019 e 2022, alternati ad anni con frequenza molto più bassa,  con qualche recente caso di quasi totale assenza, come nel 2016 e nel 2021 (solo tre giorni di presenza).

I trend più accentuati dell’ultimo ventennio mostrano una decrescita della frequenza dei “freddi“ TC9-Anticiclone di blocco e TC1-Maestrale, e un aumento di alcune configurazioni anticicloniche di matrice africana, come  TC11-Anticiclone Nordafricano e TC6-Anticiclone AfroAtlantico, ma si tratta di tendenze statisticamente non significative.

L’inverno 2022/23: una stagione solo apparentemente normale. Il confronto con l’inverno 2021/22

La tabella 1 mostra il numero di giorni di presenza di ciascun Tipo di Circolazione nell’inverno meteorologico (1 dicembre – 28 febbraio) del 2021/22 e in quello del 2022/23. In entrambi i casi TC9-Anticiclone di blocco è risultato il pattern più frequente, ma con una sensibile differenza: nella stagione appena conclusa la sua presenza è risultata di ben 11 giorni inferiore rispetto a quella dell’anno scorso, quando raggiunse una frequenza quasi da record.

In generale, nell’inverno 2022/23, il numero di giorni con tipo di circolazione associato ad afflusso di aria fredda sull’Italia è risultato inferiore rispetto all’inverno 2021/22 di oltre due settimane, considerando solo i TC più “freddi”, come TC9-Anticiclone di blocco,  TC1-Maestrale e TC5-Depressione Ionio.

Al contrario, il numero di giorni con TC associati ad afflusso di aria mite sull’Italia è stato più elevato, sia in un contesto anticiclonico di origine africana sia, soprattutto, in associazione a circolazione depressionaria sui settori occidentali del Mediterraneo, come con TC12-Depressione Iberica, TC8-Scirocco e TC4-Depressione Ligure, gli ultimi due i TC potenzialmente più piovosi per l’Italia e, di solito, particolarmente frequenti nelle stagioni intermedie.

La figura 4 mostra le anomalie della frequenza dei dodici TC rispetto alla media stagionale del ventennio 2002/03-2021/22 (per semplicità 2003-2022) ed evidenzia un minor sbilanciamento, in termini di numero di giorni di presenza di ciascun TC, nell’ultima stagione, soprattutto con TC9-Anticiclone di blocco, quest’anno perfettamente nella media. Perfettamente nella media, o solo leggermente  in eccesso, anche i due TC “miti e piovosi” TC8-Scirocco e TC4-Depressione Ligure, ed un’anomalia più marcatamente positiva (+5 giorni) per TC11-Anticiclone Nordafricano.

Il discreto equilibrio che la figura precedente induce a immaginare per l’inverno 2022/23,  in realtà è solo apparente. Anche l’ultimo inverno ha avuto infatti un comportamento che possiamo definire “estremo”, e che la figura 5 svela chiaramente. Si è trattato di un inverno a due facce, costituito cioè da due periodi ben distinti fra loro, con caratteristiche termodinamiche opposte.

La “faccia calda” ha visto per un mese intero, dal 13 dicembre al 14 gennaio, il dominio quasi incontrastato di  TC11-Anticiclone Nordafricano, a volte alternato a TC6-Anticiclone AfroAtlantico, di analoga matrice: una interminabile parentesi di tempo stabile in tutto il Paese, inserita tra due più brevi periodi piovosi associati prevalentemente a TC8-Scirocco e TC4-Depressione Ligure.

La “faccia fredda” è subentrata con violenza il 20 gennaio, portata da TC1-Maestrale, che il giorno successivo ha innescato lo sviluppo di un Medicane, o TLC (Tropical Like Cyclone, ciclone simil-tropicale), sul Medio Adriatico, ed è stata alimentata fino al 14 febbraio da TC9-Anticiclone di blocco. Comparso per la prima volta solo il 24 gennaio, TC9 ha immediatamente rivelato le sue potenzialità: con 11 giorni consecutivi di presenza ha esibito una persistenza quasi da record – seconda solo al febbraio del 2008 e allo storico agosto del 2003 – ed il 10 febbraio ha generato un secondo TLC sul Basso Ionio, a ridosso della Sicilia.

ECMWF vs GFS: la performance dei modelli di previsione meteorologica

Quale modello di previsione meteorologica è riuscito a prevedere con maggiore accuratezza l’evoluzione della circolazione atmosferica nel breve e medio termine? Quali configurazioni e situazioni sono state previste meglio, e quali hanno invece messo in difficoltà i modelli?

Per rispondere a queste domande possiamo affidarci alla misura della distanza (e quindi della “similarità”)  tra TC nella mappa 2D elaborata dalla rete neurale. Con buona approssimazione è così possibile ottenere la distanza tra TC previsto e TC osservato, ed esprimere il grado di qualità della previsione in termini di scostamento dalla condizione di errore massimo possibile. Avremo dunque una qualità della previsione del 100 % quando il TC previsto e il TC osservato coincidono, quindi la loro distanza sulla mappa di SOM è pari a zero.

La figura 6 mostra la qualità giornaliera delle previsioni del modello europeo ECMWF e di quello americano GFS, sia per il breve termine (+24 ore di previsione), sia per il più lungo termine disponibile (+168 ore di previsione, una settimana). Nel breve termine la performance dei due modelli globali è stata quasi perfetta, con solo pochi errori di piccola entità, se escludiamo l’errore molto grave compiuto da GFS nel momento della rapida e movimentata transizione tra la “faccia calda” e la “faccia fredda” dell’inverno.

Con le previsioni a più lungo termine è invece emersa piuttosto vistosamente la minore accuratezza di GFS, in particolare nel delicato momento dello scambio fra i due opposti scenari, a metà gennaio e, di nuovo, in occasione degli eventi che hanno portato allo sviluppo del TLC a ridosso della Sicilia il 10 febbraio. Le previsioni a medio termine (+168 ore) per la settimana compresa fra il 3 e il 10 di gennaio non sono mai state perfette, né per GFS, né per ECMWF.

La figura 7 conferma la più scarsa performance di GFS nel medio termine in occasione delle configurazioni della circolazione atmosferica coinvolte nel passaggio di testimone tra le due facce dell’inverno (TC7-Correnti occidentali,  TC4-Depressione Ligure e TC1-Maestrale) e, soprattutto, nello sviluppo del TLC siciliano (TC9-Anticiclone di blocco).

La tecnica del “Weather Typing” consente di valutare l’accuratezza della previsione dei diversi pattern della circolazione atmosferica, ma anche di esplorare l’abilità dei modelli a prevedere alcuni parametri meteorologici nelle varie situazioni. Si può così scoprire, ad esempio, che durante lo scorso inverno ECMWF è stato più abile di GFS a prevedere la distribuzione delle precipitazioni sul territorio italiano in occasione di TC4-Depressione Ligure, dopo almeno 60 ore di previsione, e con quantitativi di precipitazione giornaliera superiori a 10 mm. Ma questa è un’altra storia.

Leggi anche: Groenlandia, caldo record ad inizio primavera: si teme per la prossima estate Inverno 22-23, il secondo più caldo dal 1980 per l’Europa È stato dimostrato il ruolo della crisi climatica nella grave siccità nel Nord Italia

Concludiamo la descrizione dei dodici Tipi di Circolazione atmosferica (TC) classificati sull’Europa Centro-meridionale da una SOM (Self Organizing Maps), o Mappa di Kohonen, una tipologia di rete neurale artificiale ad apprendimento non supervisionato.

Analizziamo il settimo TC della lista creata da SOM: lo abbiamo chiamato “Correnti occidentali”. E’ il TC più raro, presente mediamente solo in circa il 4 % dei giorni (vedi istogramma). E’ quasi assente nelle stagioni intermedie, mentre è più frequente in inverno e, soprattutto, d’estate. Rappresenta spesso un temporaneo cedimento dell’alta pressione, distesa sull’area mediterranea e l’Italia (tipicamente TC6 – Anticiclone delle Azzorre, ma anche TC11 – Anticiclone Nordafricano), lungo il suo confine settentrionale, con conseguente scorrimento di nubi soprattutto al Nord e sulla Toscana.

Il grafico dei trend degli ultimi sedici anni evidenzia una leggero aumento della presenza di TC7 – Correnti occidentali nella stagione invernale.

Approfondiamo ora le caratteristiche termo dinamiche di questo tipo di circolazione.

Circolazione al livello del mare: pressione s.l.m.

La distribuzione della pressione al livello del mare vede la presenza di una fascia di alte pressioni a latitudini inferiori al 48° parallelo con i suoi nuclei più definiti centrati sulle penisole iberica e balcanica e sul nostro Meridione. Le regioni centro-settentrionali italiane appartengono invece a un’area di valori di pressione leggermente inferiori, sintomo di un’influenza, seppure marginale, della circolazione di bassa pressione centrata mediamente sulle Isole Britanniche. La ventilazione al suolo intorno all’Italia è prevalentemente occidentale con il Libeccio che soffia sul settore Tirrenico.

Circolazione in quota: geopotenziale a 700 hPa (circa 3000 metri s.l.m.) e 500 hPa (circa 5500 metri s.l.m.)

Nelle configurazioni del geopotenziale a 700 e 500 hPa si individua un flusso di correnti in quota con componente prevalentemente occidentale, ma con un andamento ondulatorio intorno a una bassa e un’alta pressione centrate rispettivamente sulle Isole Britanniche e sul Nord Africa. La seconda in particolare mostra un asse del promontorio con inclinazione nordest-sudovest che attraversa le nostre estreme regioni meridionali e i Balcani. Il 10° meridiano segna all’incirca il confine tra un leggero andamento ciclonico delle correnti a ovest e una curvatura anticiclonica più netta a est.

Temperatura a 850 hPa (circa 1500 metri  s.l.m.)

La direttrice inizialmente sud-occidentale delle correnti in quota indica una tendenza ad afflussi di aria di matrice subtropicale indirizzati verso il Mediterraneo e i Balcani. L’apporto di aria “calda” favorisce quindi temperature mediamente oltre la norma con effetti più marcati per l’Italia sulle regioni centromeridionali. Nel periodo estivo, stagione in cui ricade il maggior numero di casi, questa circolazione è spesso associata a intense ondate di calore. E’ comunque un tipo di circolazione raro e poco persistente; spesso si colloca come fase transitoria tra la presenza di TC6 – Anticiclone delle Azzorre e TC11 – Anticiclone Nordafricano.

Umidità specifica a 700 hPa (circa 3000 metri s.l.m.)

La distribuzione dell’umidità specifica a 700 hPa, un indicatore approssimato della collocazione dei sistemi nuvolosi più importanti o frequenti, ci mostra un’area mediamente piuttosto asciutta tra le nostre regioni meridionali, specie quelle del versante adriatico e ionico, lo Ionio e l’Egeo. Intorno a questa area poi l’umidità cresce raggiungendo alcuni massimi la cui posizione è chiaramente influenzata da cause di natura orografica. Le correnti sud-occidentali nelle fasi “umide” addossano una maggiore nuvolosità intorno ai Pirenei, ai monti dei Balcani, all’Appennino centrale e soprattutto al settore alpino.

Distribuzione delle precipitazioni sull’Italia

In coincidenza di questo tipo di circolazione possibili fasi di maltempo con precipitazioni possono riguardare:

• Il settore alpino: in estate per effetto di locale convezione, più frequente nelle Alpi occidentali e con possibili sconfinamenti verso la pianura piemontese; in autunno e inverno precipitazioni collegate alla coda  meridionale di eventuali perturbazioni.
• La Val Padana centrale e l’alto Adriatico: principalmente in autunno, in forma minore tra inverno e primavera.
• L’Appennino: principalmente in autunno, in forma minore tra inverno e primavera e solo in forma occasionale in estate nel suo settore centrale.
• Le regioni tirreniche: principalmente le zone interne (dove incide il sollevamento orografico degli umidi venti di Libeccio) e in autunno, in forma minore tra inverno e primavera.
• In forma ancora più episodica: l’alto Ionio (autunno), la Sicilia occidentale (autunno, primavera) e la Sardegna

Le figure che seguono mostrano la distribuzione delle precipitazioni dall’estate 2017 alla primavera 2018 (dati CPC Unified Gauge-based Analysis of Global Daily Precipitation) e l’immagine del satellite Meteosat (copyright Sat24.com/Eumetsat/Met Office) di una giornata con TC7 – Correnti occidentali (17 agosto 2020).

Proseguiamo con la descrizione dei dodici Tipi di Circolazione atmosferica (TC) classificati sull’Europa Centro-meridionale da una SOM (Self Organizing Maps), o Mappa di Kohonen, una tipologia di rete neurale artificiale ad apprendimento non supervisionato.

Analizziamo il quarto TC della lista creata da SOM: lo abbiamo chiamato “Depressione Ligure”. In un anno, è presente mediamente nell’ 8,3% dei giorni (vedi istogramma).  E’ il più piovoso dei dodici tipi di circolazione in termini di quantità di precipitazione e distribuzione geografica. E’ più frequente nelle stagioni intermedie, durante le quali è spesso responsabile di gravi episodi alluvionali soprattutto al Nord, specie in autunno. E’ frequentemente preceduto da TC8 – Scirocco (a sua volta spesso preceduto da TC12 – Depressione Iberica). Questi due TC “caldi”, cioè associati prevalentemente ad afflusso dai quadranti meridionali di aria mite e carica di umidità, insieme rappresentano le situazioni più critiche di maltempo prolungato e diffuso sulle regioni centrosettentrionali italiane.

Il grafico delle tendenze stagionali degli ultimi sedici anni mostra un leggero aumento della presenza di TC4 – Depressione Ligure sia nella stagione primaverile, sia in quella estiva, ed un decremento in quella invernale.

Le configurazioni dei campi termodinamici di questa circolazione mostrano caratteristiche sinottiche in parte similari a quelle di TC8 – Scirocco. Verranno quindi di seguito evidenziati solo gli elementi che le distinguono.

Circolazione al livello del mare: pressione s.l.m.

L’area depressionaria è ancora più orientale, con il suo minimo principale posizionato sulla Germania settentrionale e il minimo secondario esteso a tutte le nostre regioni centro-settentrionali e con centro mediamente posizionato sul Mar Ligure. Concordemente, l’area anticlonica più a est è arretrata con il suo massimo posizionato nel settore orientale della penisola balcanica. Alle spalle dell’area depressionaria un nuovo promontorio anticiclonico con centro nel Golfo di Biscaglia comprende nella sua sfera di influenza gran parte della penisola iberica e della Francia. La ventilazione sull’Italia sarà ancora mediamente vivace e seguirà il classico andamento antiorario intorno al centro della depressione.

Circolazione in quota: geopotenziale a 700 hPa (circa 3000 metri s.l.m.) e 500 hPa (circa 5500 metri s.l.m.)

Anche in quota la configurazione delle correnti è similare, ma ulteriormente traslata verso oriente. L’area con il flusso a curvatura ciclonica arriva a conglobare gran parte dell’Italia; l’asse della saccatura, ben evidente, attraversa da nord a sud Francia, Baleari e Algeria. Il promontorio anticiclonico, anch’esso più orientale, ha il suo asse sulla Grecia.

Temperatura a 850 hPa (circa 1500 metri  s.l.m.)

L’aria più calda di provenienza nordafricana ha la sua massima estensione verso nord nel settore intorno allo Ionio con un coinvolgimento maggiore della Grecia e più circoscritto sulle nostre regioni meridionali. Qui le condizioni per registrare temperature oltre le medie stagionali riguardano ancora la Sicilia e la Calabria. Più a nord la propagazione di aria più fresca è più estesa e omogenea con sostanziale scomparsa dell’anomalia termica positiva nel versante nord alpino.

Umidità specifica a 700 hPa (circa 3000 metri s.l.m.)

Anche in questo caso il baricentro dell’area più umida ha una posizione più orientale con un maggior coinvolgimento da parte dei sistemi nuvolosi più importanti della penisola balcanica e delle nostre regioni meridionali. Nel contempo l’atmosfera tende a essere già più asciutta in Francia e nel Mediterraneo più occidentale. In Italia il massimo dell’umidità è addossato alle Alpi centro-orientali.

Distribuzione delle precipitazioni sull’Italia

In coincidenza di questo tipo di circolazione possibili fasi di maltempo con precipitazioni possono riguardare:

• In primavera ed estate: precipitazioni anche abbondanti su settore alpino, Piemonte, Lombardia e Triveneto, già meno intense o frequenti su Liguria ed Emilia Romagna, più rare ma possibili nella fascia tra Toscana, Umbria e Marche.
• In autunno e inverno: precipitazioni anche abbondanti e rischio di episodi di forte intensità in tutto il Centronord con un massimo relativo su Friuli, Venezie e zone interne del Centro. Precipitazioni significative anche su Sardegna, Appennino meridionale, basso versante tirrenico e interno della Sicilia. Coinvolgimento più marginale e soprattutto autunnale del resto del Sud.

Le figure che seguono mostrano la distribuzione delle precipitazioni dall’estate 2017 alla primavera 2018 (dati CPC Unified Gauge-based Analysis of Global Daily Precipitation) e l’immagine del satellite Meteosat (copyright Sat24.com/Eumetsat/Met Office) di una giornata con TC4 – Depressione Ligure (4 novembre 2020).

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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).

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.

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.

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

Leggi anche: Tipi di circolazione atmosferica sull’Italia: l’analisi dell’estate 2021 Amazzonia, deforestazione record per il secondo mese di fila in Brasile Per ridurre la dipendenza dal gas russo la politica deve anche decarbonizzare l’edilizia. Il rapporto  Trattato Plastica. Wakhungu, ex ministro dell’ambiente del Kenya: “passo importante, ma il 2024 è troppo tardi”

 

 

Per studiare la circolazione atmosferica a scala sinottica, le sue anomalie, i suoi mutamenti negli anni e le relative conseguenze ambientali, e per valutare l’abilità dei modelli di previsione meteorologica a riprodurne la variabilità, può essere utile classificare le situazioni atmosferiche in un numero definito di “Tipi di Circolazione” (TC). Come? Con una tecnica che riconosce e classifica le configurazioni della circolazione, dopo una fase di training che prevede l’analisi di  lunghe serie storiche di dati di osservazione dello stato dell’atmosfera.

Noi utilizziamo SOM (Self Organizing Map): un tipo di rete neurale molto efficiente nell’elaborazione di grandi quantità di dati, il cui processo di apprendimento, non supervisionato, assomiglia a quello del cervello umano.

Per l’Europa centro-meridionale e l’Italia abbiamo così identificato dodici 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.

La figura 2 mostra invece la copertura nuvolosa osservata in occasione di ciascun TC, in un giorno qualsiasi dell’anno. Come abbiamo visto nei precedenti report, TC9 – Anticiclone di blocco è il più frequente e persistente: è il principale  responsabile delle situazioni invernali di tempo stabile al Nord, venti orientali, spesso di Bora, gelo e nevicate fino a quote basse sulle regioni del Medio Adriatico e al Sud.

Anche TC1 – Maestrale è un TC “freddo”, associato all’irruzione di aria di origine Nord-Atlantica nel Mediterraneo, spesso sottoforma di venti burrascosi con direttrice nord-ovest – sud-est, il Maestrale appunto, e venti di caduta (Foehn o Favonio), a volte violenti e rafficosi, tra Piemonte e Lombardia.

TC3 – Depressione Padana è coerente con una perturbazione medio-atlantica in scorrimento sull’ l’Europa centrale. È molto frequente nella tarda primavera e in estate, ed è spesso responsabile di eventi convettivi estremi al Nord, specie sulle Alpi e sul Triveneto.

TC8 – Scirocco e TC4 – Depressione Ligure possono essere responsabili, soprattutto in autunno inoltrato, di forte maltempo sulle nostre regioni settentrionali e, TC – 8 Scirocco, può contribuire al fenomeno dell’acqua alta a Venezia.

TC6 – Anticiclone delle Azzorre, TC10 – Anticiclone Afroiberico e TC – 11 Anticiclone Nordafricano sono tutti associati a cielo sereno ovunque, TC11 responsabile delle più intense ondate di calore in tutto il nostro Paese.

In occasione delle conferenze annuali della Royal Meteorological Society (www.atmosphericscienceconference.uk/net-zero) e dell’European Meteorological Society (www.ems2021.eu ), quest’anno abbiamo illustrato come l’identificazione dei dodici TC abbia reso possibile misurare quantitativamente l’incremento negli ultimi sedici anni del numero di giorni di presenza invernale di TC11 – Anticiclone Nord-Africano, e il contemporaneo decremento di tipi di circolazione caratterizzati dall’irruzione nel Mediterraneo di aria artica o polare, associati a precipitazioni concentrate soprattutto sulle nostre regioni meridionali e del Medio Adriatico: TC9 – Anticiclone di blocco e TC1 – Maestrale. Secondo studi recenti ¹, lo sviluppo di una anomalia anticiclonica sul Mediterraneo durante l’inverno, frutto 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 importante hot spot del cambiamento climatico.

Estate 2021: tipi di circolazione atmosferica osservati

La tabella 1 mostra il numero di giorni di presenza di ciascun TC identificato da SOM per l’estate meteorologica 2021. TC1 Maestrale, il protagonista assoluto della freddissima primavera 2021, con quasi due settimane di presenza è risultato il TC più frequente anche nella stagione estiva, grazie ad un episodio di straordinaria persistenza.

TC1 – Maestrale e TC9-Anticiclone di blocco, i grandi assenti della stagione invernale, sono stati i protagonisti delle tre parentesi più fresche dell’estate, nonché le uniche piovose, anche con episodi locali estremi, per il Centrosud: tra il 6 e l’11 giugno, tra il 16 e il 18 luglio e, a chiusura della più intensa ondata di calore della stagione, anche gli ultimi otto giorni del mese di agosto (figura 3), con i quali TC1 – Maestrale ha raggiunto per la terza volta dal 2005 il suo record di persistenza.

Non sono mancati altri TC associati a tempo perturbato o instabile su ampie zone del dominio europeo analizzato, ma tra di essi hanno prevalso situazioni associate ad afflusso di aria mite da latitudini decisamente più basse, come TC8 – Scirocco, il raro TC7 – Correnti occidentali  e TC4 – Depressione Ligure, quest’ultimo in leggero eccesso rispetto alla media 2005-2020 (figura 4), tutti responsabili di eventi localmente anche molto intensi al Nordovest.

La figura 5 ci mostra invece quanto ad un trend positivo di TC4 – Depressione Ligure dal 2005 si contrapponga una più rapida discesa di  TC3 – Depressione Padana, come abbiamo visto associato allo scorrimento di aria fresca atlantica sulle nostre regioni settentrionali e responsabile di fenomeni intensi soprattutto al Nordest: fino a qualche anno fa il vero protagonista dei mesi più caldi, e ora più in declino di TC1 – Maestrale.

In generale, nell’estate del 2021 il numero di giorni con TC associati a tempo relativamente instabile o perturbato su ampie porzioni del dominio esaminato, e almeno in parte anche del territorio italiano (TC1, TC2, TC3, TC4, TC7, TC8), ha superato leggermente il numero di giorni con TC a prevalente matrice anticiclonica e tempo stabile (TC5, TC6, TC9, TC10, TC11, TC12), in controtendenza rispetto al trend dal 2005, che vede comunque un progressivo aumento di questi ultimi, fino alla prevalenza dal 2018 (figura 6).

Estate 2021: la 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 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.

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. Diversamente da quanto avviene solitamente, ECMWF  è stato uno dei modelli meno abili, superato vistosamente soprattutto da GFS, GEM e MIX, tranne nel più lungo termine, quando il modello europeo riesce sempre ad esprimere al meglio le sue potenzialità.

L’abilità del modello globale europeo (ECMWF), di quello americano (GFS) e di quello canadese (GEM) a prevedere i dodici tipi di circolazione atmosferica nel più lungo termine è mostrata nella figura 6, che riporta l’indice di qualità medio per le previsioni dal terzo al sesto giorno di previsione (da +96 a +168 ore). Pare evidente come ECMWF sia risultato più abile con almeno i due terzi dei pattern di circolazione,  soprattutto in occasione di TC7 – Correnti occidentali, TC8 – Scirocco e, soprattutto, TC9 – Anticiclone di blocco, e come tutti i modelli abbiano previsto con accuratezza le  irruzioni di aria fresca atlantica, in particolare proprio le situazioni che hanno visto in azione TC-1 Maestrale (figura 8).

L’autunno (meteorologico) da poco iniziato porterà sorprese o sarà una stagione “normale”?
TC1 – Maestrale, dopo la sua vivace parentesi primaverile in linea con il trend dal 2005, proseguirà il suo declino? Sarà sostituito da TC3 – Depressione Padana?
TC9 – Anticiclone di blocco tornerà protagonista con le sue preziose piogge al Sud?
A stagione inoltrata, TC8 – Scirocco e TC4 – Depressione Ligure porteranno eventi estremi al Nord  anche quest’anno?

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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Proseguiamo con la descrizione dei dodici Tipi di Circolazione atmosferica (TC) classificati sull’Europa Centro-meridionale da una SOM (Self Organizing Maps), o Mappa di Kohonen, una tipologia di rete neurale artificiale ad apprendimento non supervisionato.

Analizziamo l’ottavo TC della lista creata da SOM: lo abbiamo chiamato “Scirocco”. In un anno, è presente mediamente nell’ 8,6% dei giorni (vedi istogramma). E’ frequente nelle stagioni intermedie e raro d’estate; se il vento che porta il suo nome è sufficientemente intenso e la Luna è piena, provoca il fenomeno dell’acqua alta a Venezia.

A volte, specie tra l’autunno e l’inverno, TC8 “Scirocco” è preceduto da TC12 “Depressione Iberica” ed evolve in TC4 “Depressione Ligure”. Si tratta di una evoluzione che porta forte maltempo dapprima solo al Nordovest (con TC12 – Depressione Iberica), e poi su tutto il Nord e il Centro. Le grandi alluvioni al Nord (specie tra Piemonte e Liguria), tipiche dell’autunno inoltrato, coincidono sempre con la presenza di TC8 – Scirocco e/o TC4 – Depressione Ligure.

Il grafico delle tendenze stagionali degli ultimi sedici anni mostra un leggero aumento della presenza di TC8 – Scirocco d’estate e, soprattutto, in autunno. Questo tipo di circolazione, quasi assente nel 2017,  è stato il  protagonista del 2018 (non mostrato):  dopo una già anomala presenza in inverno, ha dominato la circolazione atmosferica con straordinaria persistenza durante la primavera e il mese di giugno, per poi ripresentarsi con pieno vigore in autunno, soprattutto durante le fasi di maltempo estremo che hanno colpito l’Italia a cavallo di ottobre e novembre.

Le configurazioni dei campi termodinamici di questa circolazione mostrano caratteristiche sinottiche similari a quelle di TC12 – Depressione Iberica. Per una loro descrizione si rimanda quindi alla scheda specifica di TC12. Di seguito verranno pertanto evidenziati solo gli elementi che le distinguono.

Circolazione al livello del mare: pressione s.l.m.

L’area depressionaria è più orientale, in particolare nel posizionamento del minimo secondario che mediamente è centrato in prossimità delle Baleari ed estende la sua influenza verso le nostre regioni del Centro e del Nordest. Concordemente, l’area anticiclonica mantiene il suo massimo principale centrato sulla penisola balcanica, ma limita la sua sfera di influenza solo a parte del Meridione. La maggiore vicinanza delle depressione si riflette in una ventilazione meridionale più diffusa e intensa su tutti i nostri mari. Le aree sciroccali comprendono anche l’Adriatico e i mari meridionali mentre intorno alla Sardegna cominciano a prevalere venti da sud-sudovest.

Circolazione in quota: geopotenziale a 700 hPa (circa 3000 metri s.l.m.) e 500 hPa (circa 5500 metri s.l.m.)

Anche in quota la configurazione delle correnti è similare a quella di TC12- Depressione Iberica,  ma traslata verso oriente. L’area con il flusso a curvatura ciclonica arriva a conglobare tutto il Centronord e la Sardegna mentre l’asse del promontorio anticiclonico, sempre leggermente inclinato con direttrice sudovest-nordest, attraversa lo Ionio per poi puntare verso il settore orientale della Polonia.

Temperatura a 850 hPa (circa 1500 metri  s.l.m.)

L’estensione dell’aria più calda proveniente dal Nord Africa, coerentemente a un cuore più orientale del flusso sud-occidentale, è più marcata in direzione del Meridione, dello Ionio e del basso Adriatico e un po’ meno evidente sulla Sardegna. Permangono al Sud e nelle Isole Maggiori le condizioni per registrare temperature oltre le medie stagionali, ma con i picchi più frequenti su Calabria e Sicilia, specie nel versante tirrenico delle due regioni, dove può sommarsi anche l’effetto dello Scirocco. Insiste una bolla di aria più fresca al Nord, specie sulle pianure del Nordovest, mentre i valori leggermente più elevati sui versanti esteri delle Alpi sono per lo più concentrati tra Austria e Baviera. Più a ovest infatti decadono le condizioni per un effetto favonico esteso.

Umidità specifica a 700 hPa (circa 3000 metri s.l.m.)

Anche in questo caso il baricentro dell’area più umida ha una posizione più orientale. In un contesto “italiano” ciò si traduce in nuvole più importanti e consistenti anche al Nordest, al Centro e in Sardegna e in condizioni mediamente meno favorevoli alle schiarite anche al Sud.

Distribuzione delle precipitazioni sull’Italia

In coincidenza di questo tipo di circolazione possibili fasi di maltempo con precipitazioni possono riguardare:

• In primavera ed estate: precipitazioni anche abbondanti al Nordovest, meno intense o frequenti su Trentino Alto Adige, Friuli, entroterra veneto, Emilia e Toscana. In primavera occasionali episodi nell’interno del Sud peninsulare.
• In autunno e inverno: precipitazioni sempre abbondanti e rischio di episodi di forte intensità al Nordovest. Aumenta il rischio di precipitazioni significative anche su Toscana, Sardegna e Triveneto. Coinvolgimento in inverno anche delle Marche, dell’Umbria e del Lazio, in autunno anche della Calabria e della Sicilia orientale, in forma minore del resto del Centrosud.

Le figure che seguono mostrano la distribuzione delle precipitazioni dall’estate 2017 alla primavera 2018 (dati CPC Unified Gauge-based Analysis of Global Daily Precipitation) e l’immagine del satellite Meteosat di una giornata con TC8 – Scirocco (2 ottobre 2020, poche ore prima dell’innalzamento delle paratoie del MOSE, per contrastare l’acqua alta a Venezia).

Proseguiamo con la descrizione dei dodici Tipi di Circolazione atmosferica (TC) classificati sull’Europa Centro-meridionale da una SOM (Self Organizing Maps), o Mappa di Kohonen, una tipologia di rete neurale artificiale ad apprendimento non supervisionato.

Analizziamo ora l’ultimo TC della lista creata da SOM, il dodicesimo: lo abbiamo chiamato “Depressione Iberica”. E’ presente mediamente nel 9,4 % dei giorni (vedi istogramma) ed è particolarmente frequente durante la stagione autunnale. Costituisce spesso, specie tra l’autunno e l’inverno, la fase iniziale di una evoluzione della circolazione atmosferica che con questo TC porta maltempo solo al Nordovest, e successivamente, con TC8 – Scirocco e TC4 – Depressione Ligure, anche sul resto del Nord e sulle regioni centrali.

Il grafico delle tendenze stagionali degli ultimi sedici anni evidenzia una leggera diminuzione della presenza di TC12 – Depressione Iberica proprio nella “sua” stagione, l’autunno.

Approfondiamo ora le caratteristiche termo dinamiche di questo tipo di circolazione.

Circolazione al livello del mare: pressione s.l.m.

La distribuzione della pressione al livello del mare vede la presenza di un’area di bassa pressione che dal suo centro principale posizionato sulle Isole Britanniche si allunga verso le basse latitudini in direzione della penisola iberica e del Mediterraneo occidentale, dove tende a formarsi un minimo secondario. Un’area anticilonica è invece ben evidente più a est, con il suo massimo principale centrato sulla penisola balcanica ma esteso fino all’Adriatico, alle nostre regioni peninsulari e alla Sicilia. Il gradiente di pressione (variazione orizzontale della pressione) presente lungo le Alpi e lungo la direzione est-ovest nel Mediterraneo occidentale è favorevole all’innesco di una ventilazione sud-orientale richiamata verso il versante italiano delle Alpi, specie al Nordovest, e sui nostri mari di Ponente (frequente Scirocco su Sardegna e Mar Ligure).

Circolazione in quota: geopotenziale a 700 hPa (circa 3000 metri s.l.m.) e 500 hPa (circa 5500 metri s.l.m.)

Nelle configurazioni del geopotenziale a 700 e 500 hPa si individua sull’Europa occidentale una pronunciata saccatura di bassa pressione che si approfondisce fino alle basse latitudini della penisola iberica. Il flusso in questo settore è sud-occidentale. Muovendosi verso est la sua curvatura gradualmente da ciclonica diventa anticlonica con andamento orario intorno a un promontorio di alta pressione anch’esso ben pronunciato. Il suo asse ha una direttrice leggermente inclinata sudovest-nordest tra il Mar Libico e la Polonia e attraversa l’Italia in coincidenza della Sicilia e delle regioni meridionali.

Temperatura a 850 hPa (circa 1500 metri  s.l.m.)

La direttrice sud-occidentale delle correnti in quota favorisce afflussi di aria di matrice subtropicale indirizzati verso il Mediterraneo centrale. La presenza di aria più calda proveniente dal Nord Africa è evidente nella distribuzione della temperatura a 850 hPa con valori mediamente più alti sulle nostre regioni meridionali e nelle Isole Maggiori, dove vi sono le condizioni per registrare temperature oltre le medie stagionali, specie nell’ovest della Sardegna dove può sommarsi anche l’effetto dello Scirocco. Una lingua di aria più fresca è presente sulle pianure del Nordovest e nelle Venezie e si contrappone a valori leggermente più elevati sui versanti esteri delle Alpi a cui contribuisce probabilmente anche un effetto favonico (ventilazione da sud-sudest proveniente dall’Italia).

Umidità specifica a 700 hPa (circa 3000 metri s.l.m.)

La distribuzione dell’umidità specifica a 700 hPa, un indicatore approssimato della collocazione dei sistemi nuvolosi più importanti, ci mostra un’area più umida tra la penisola iberica, il Mediterraneo occidentale, la Francia, i Paesi alpini fino a comprendere anche la nostre regioni settentrionali (con massimo su Alpi e Nordovest) e, più marginalmente, quelle centrali e la Sardegna. L’umidità poi diminuisce in direzione dei Balcani e del Meridione dove vi sono condizioni mediamente più favorevoli a un tempo soleggiato.

Distribuzione delle precipitazioni sull’Italia

In coincidenza di questo tipo di circolazione possibili fasi di maltempo con precipitazioni possono riguardare:

• In estate: Nordovest, Alpi orientali, zone interne delle Venezie e dell’Emilia, alta Toscana e zone interne appenniniche del Centro. Principalmente i rilievi, anche per effetti convettivi ma con coinvolgimento frequente anche del settore ligure e delle pianure del Nordovest.
• In autunno: le stesse aree con un coinvolgimento marginale ma più significativo anche dell’alto Adriatico, della fascia costiera tra bassa Toscana, Lazio e nord della Campania e della Sardegna orientale; possibili fasi di precipitazioni abbondanti tra Liguria centro-occidentale, Piemonte e nordovest della Lombardia.
• In inverno: quasi esclusivamente il Nordovest, occasionalmente la Sardegna. In media quantitativi significativamente inferiori rispetto ai massimi autunnali
• In primavera: poche precipitazioni su estremo Nordovest e Sardegna

Le figure che seguono mostrano la distribuzione delle precipitazioni dall’estate 2017 alla primavera 2018 (dati CPC Unified Gauge-based Analysis of Global Daily Precipitation) e l’immagine del satellite Meteosat di una giornata con TC12 – Depressione Iberica (22 ottobre 2020).

Proseguiamo con la descrizione dettagliata dei dodici Tipi di Circolazione atmosferica (TC) classificati sull’Europa Centro-meridionale da una SOM (Self Organizing Maps), o Mappa di Kohonen, una tipologia di rete neurale artificiale ad apprendimento non supervisionato.

Analizziamo il penultimo TC della lista creata da SOM: lo abbiamo chiamato “Anticiclone Nordafricano”. E’ il terzo TC più frequente, dopo TC9 Anticiclone di blocco e TC1 Maestrale. E’ infatti presente nel 9,8 % dei giorni (vedi istogramma). Questo tipo di circolazione, analogamente a TC10 – Anticiclone Afroiberico, favorisce tempo stabile, prevalentemente soleggiato, su tutta l’Italia, ed è associato alla presenza di una massa d’aria calda di origine subtropicale. Mentre in inverno mantiene temperature miti, favorisce la formazione di nebbie nelle zone di pianura e l’accumulo di inquinanti nei grandi centri urbani, d’estate è il protagonista principale delle più intense ondate di caldo e afa che colpiscono tutto il nostro Paese.

L’analisi dei trend degli ultimi sedici anni  (vedi grafico delle tendenze stagionali) rivela un incremento della presenza di TC11 “Anticiclone Nordafricano” in inverno (a spese di TC9 “Anticiclone di Blocco” e TC1 “Maestrale”) e, leggermente, anche durante l’estate, a spese del perturbato  TC3 “Depressione Padana”, a dimostrazione della tendenza alla stabilizzazione del tempo e al graduale aumento della temperatura in queste due opposte stagioni.

Le configurazioni dei campi termodinamici di questo tipo di circolazione mostrano caratteristiche sinottiche similari a quelle di TC10 – Anticiclone Afroiberico. Per una loro descrizione si rimanda quindi alla scheda specifica: TC10 Anticiclone Afroiberico. Verranno quindi di seguito evidenziati solo gli elementi che le distinguono.

Circolazione al livello del mare: pressione s.l.m.

L’estesa area di alta pressione che dal Nord Africa si protende verso il Mediterraneo e l’Europa ha i suoi massimi nella fascia tra l’Italia e il settore centro-settentrionale della penisola balcanica. La sua estensione oltralpe è invece meno marcata con i settori centro-settentrionali della Francia e della Germania interessati da un’area depressionaria con centro in direzione delle Isole Britanniche. Una seconda depressione è sempre presente a sudest ma con centro più defilato posizionato sull’Egeo. Questa configurazione coincide con un Anticiclone Nordafricano protagonista da nord a sud sul nostro Paese.

Circolazione in quota: geopotenziale a 700 hPa (circa 3000 metri s.l.m.) e 500 hPa (circa 5500 metri s.l.m.)

L’onda anticiclonica ha una forma del tutto similare, ma è spostata verso oriente con un asse sempre leggermente inclinato sudovest-nordest e passante lungo l’Italia, l’Austria e la Germania orientale. Di conseguenza, la sua sfera di influenza è più estesa in direzione dei Balcani e lascia maggiormente scoperta la fascia tra il nord della Francia e la Germania. Più a oriente, il flusso settentrionale è meno intenso e interessa principalmente l’area del Mar Nero.

Temperatura a 850 hPa (circa 1500 metri  s.l.m.)

Il cuore “caldo” dell’anticiclone ha il suo massimo centrato tra Algeria e Tunisia e ingloba tutto il settore intorno al Mediterraneo centro-occidentale comprendendo Francia meridionale, Paesi alpini e versante occidentale della penisola balcanica. Nel periodo estivo le ondate di calore coincidenti a questo tipo di circolazione determinano in Italia caldo intenso un po’ ovunque con picchi più accentuati al Centrosud e nelle Isole.

Umidità specifica a 700 hPa (circa 3000 metri s.l.m.)

Tra il Mediterraneo centrale e l’Europa orientale prevale l’aria asciutta, favorevole a una prevalenza di situazioni soleggiate che favoriscono anche l’Italia, specie le regioni adriatiche e centromeridionali. L’umidità poi cresce in direzione del settore alpino, della Francia e della penisola iberica, dove il flusso sud-occidentale può essere più frequentemente umido e i massimi nelle aree montuose derivano anche da effetti correlati all’orografia (azione di sbarramento; convezione estiva).

Distribuzione delle precipitazioni sull’Italia

In coincidenza di questo tipo di circolazione non si attendono quindi vere e proprie fasi di maltempo. “Poche” precipitazioni possono riguardare:

• Le Alpi orientali: in estate per occasionali episodi di instabilità convettiva tra pomeriggio e sera.
• Le Alpi occidentali: tra inverno e inizio primavera per il passaggio della coda più meridionale di perturbazioni in transito sulla Francia
• Il settore intorno al Ligure: precipitazioni deboli ed episodiche correlate alla formazione di strati di nubi medio-basse che una locale ventilazione meridionale addossa alla Liguria e alla Toscana (tra autunno e inizio primavera)
• La Calabria tirrenica e il Messinese: in forma episodica tra inverno e primavera per effetto molto marginale della depressione sull’Egeo.

Le figure che seguono mostrano la distribuzione delle precipitazioni dall’estate 2017 alla primavera 2018 (dati CPC Unified Gauge-based Analysis of Global Daily Precipitation) e l’immagine del satellite Meteosat di una giornata estiva ed una invernale con TC11 – Anticiclone Nordafricano (21 agosto 2020 e 16 febbraio 2020; si notino le nubi basse sul Mediterraneo occidentale, sul Mar Ligure e l’Alto Adriatico in febbraio).

Proseguiamo con la descrizione dei dodici Tipi di Circolazione atmosferica (TC) classificati sull’Europa Centro-meridionale da una SOM (Self Organizing Maps), o Mappa di Kohonen, una tipologia di rete neurale artificiale ad apprendimento non supervisionato.

Analizziamo il decimo TC della lista creata da SOM: lo abbiamo chiamato “Anticiclone Afroiberico”. In un anno, è presente mediamente nel 6,2 % dei giorni (vedi istogramma). Questo tipo di circolazione è relativamente frequente in inverno e d’estate; è caratterizzato da condizioni di tempo stabile, prevalentemente soleggiato su tutta l’Italia, associato alla presenza di una massa d’aria calda di origine subtropicale che favorisce temperature mediamente oltre la norma e, in estate, le ondate di calore.

Il grafico delle tendenze stagionali degli ultimi sedici anni evidenzia solo una leggera diminuzione della presenza di TC10 – Anticiclone Afroiberico in primavera.

Approfondiamo ora le caratteristiche termo dinamiche di questo tipo di circolazione.

Circolazione al livello del mare: pressione s.l.m.

La distribuzione della pressione al livello del mare vede la presenza di un’estesa area di alta pressione che dalla penisola iberica e dal Nord Africa si protende fino a gran parte dell’Europa centrale dove raggiunge i suoi massimi nella fascia tra Svizzera, Germania meridionale e Austria. La sua sfera di influenza è ben estesa anche a gran parte dell’Italia, fatta eccezione per l’estremo Sud, specie il settore ionico e la Calabria che si trovano ai margini di una depressione centrata nel sud della Grecia. Questa configurazione coincide con una estensione dell’Anticiclone Nordafricano verso l’Europa centro-occidentale.

Circolazione in quota: geopotenziale a 700 hPa (circa 3000 metri s.l.m.) e 500 hPa (circa 5500 metri s.l.m.)

Nelle configurazioni del geopotenziale a 700 e 500 hPa è ben evidente l’onda anticiclonica che dal suo centro in prossimità dell’Algeria si protende fino al cuore del continente europeo con un asse leggermente inclinato sudovest-nordest passante lungo la Spagna orientale, la Francia e la Germania. Più a oriente, oltre i 15 gradi di longitudine est, le correnti settentrionali gradualmente acquisiscono una curvatura ciclonica intorno a una saccatura di bassa pressione che si approfondisce in direzione dell’Egeo e della Turchia.

Temperatura a 850 hPa (circa 1500 metri  s.l.m.)

La distribuzione della temperatura a 850 hPa mostra chiaramente il cuore “caldo” dell’anticiclone con il suo massimo naturalmente centrato tra il sud della penisola iberica e l’Algeria, ma con una estensione che giustifica spesso temperature oltre la norma anche su Francia, Germania, Paesi Alpini e molte regioni italiane. Nel periodo estivo le ondate di calore coincidenti a questo tipo di circolazione determinano in Italia i picchi di caldo più intenso al Nordovest, in Toscana e in Sardegna. Più a est le correnti settentrionali indirizzano l’aria più fresca verso i Balcani, l’Egeo e il Mar Nero. Una influenza marginale di questo flusso aiuta in genere a contenere le temperature sulle nostre regioni meridionali e del medio Adriatico.

Umidità specifica a 700 hPa (circa 3000 metri s.l.m.)

La distribuzione dell’umidità specifica a 700 hPa, un indicatore approssimato della collocazione dei sistemi nuvolosi più importanti, ci mostra un’Europa e un Mediterraneo centrale, e quindi gran parte dell’Italia, piuttosto asciutti, sintomo di una prevalenza di situazioni soleggiate. Solo il settore alpino appare più umido per effetti probabilmente correlati all’orografia (azione di sbarramento; convezione estiva). Masse d’aria più umide interessano il sud dei Balcani, la penisola iberica e l’Algeria.

Distribuzione delle precipitazioni sull’Italia

In coincidenza di questo tipo di circolazione non si attendono naturalmente vere e proprie fasi di maltempo. “Poche” precipitazioni possono riguardare:

• Le zone di confine dell’Alto Adige (per effetto Stau) tra inverno e primavera.
• Le Alpi e le Prealpi: in estate per occasionali episodi di instabilità convettiva tra pomeriggio e sera.
• La Calabria, l’alto Ionio e il nordest della Sicilia: in forma episodica e soprattutto in primavera; l’influsso marginale della circolazione depressionaria centrata sulla Grecia può infatti produrre una locale instabilità.

Le figure che seguono mostrano la distribuzione delle precipitazioni dall’estate 2017 alla primavera 2018 (dati CPC Unified Gauge-based Analysis of Global Daily Precipitation) e l’immagine del satellite Meteosat di una giornata con TC10 – Anticiclone Afroiberico (31 luglio 2020).

 

Proseguiamo con la descrizione dettagliata dei dodici Tipi di Circolazione atmosferica (TC) classificati sull’Europa Centro-meridionale da una SOM (Self Organizing Map), o Mappa di Kohonen, una tipologia di rete neurale artificiale ad apprendimento non supervisionato.

Analizziamo il nono TC della lista creata da SOM: lo abbiamo chiamato “Anticiclone di blocco”, e presto capirete il motivo. E’ il TC più frequente (presente nel 14,2 % dei giorni dal 2005 al 2020, vedi istogramma) ed è tipico soprattutto dei mesi più freschi, dalla seconda parte dell’autunno alla prima metà della primavera. E’ anche il TC più persistente, capace cioè di una presenza costante per diversi giorni consecutivi, addirittura dodici  tra il 7 e il 18 febbraio 2008. E’ il principale  responsabile delle situazioni invernali di tempo stabile e cielo limpido al Nord, venti intensi orientali, spesso di Bora, gelo e nevicate fino a quote basse sulle regioni del Medio Adriatico e al Sud.

TC9 – Anticiclone di blocco negli ultimi anni sta gradualmente migrando in stagioni non tipicamente “sue” (vedi grafico con le tendenze stagionali), come la tarda primavera e l’estate, portando piogge “fuori stagione” al Sud.  Ne sono vistosi esempi l’estate 2018, con una presenza di TC9 mai riscontrata dal 2005, e la primavera 2020, con ben ventisette giorni di presenza: due settimane in più della media (in quasi un ventennio è capitato solo un’altra volta, nel 2011).

Approfondiamo ora le caratteristiche termo dinamiche di questo importante tipo di circolazione.

Circolazione al livello del mare: pressione s.l.m.

La distribuzione della pressione al livello del mare vede la presenza di un forte e vasto anticiclone che ha il suo massimo sull’Europa centrale, tra la Germania e la Repubblica Ceca, ma che si estende anche sul nord della penisola balcanica e dell’Italia e fino a comprendere tutta la Francia e la penisola iberica. Una bassa pressione interessa invece le basse latitudini con centro in Grecia, tra il Peloponneso e Creta, ma con coinvolgimento significativo anche delle nostre regioni meridionali (formazione di depressioni chiuse sul Tirreno) e di quelle centrali adriatiche.  Tra le due figure bariche si nota un marcato gradiente di pressione (variazione orizzontale della pressione) nelle zone interne dei Balcani, in particolare lungo le Alpi Dinariche.

Circolazione in quota: geopotenziale a 700 hPa (circa 3000 metri s.l.m.) e 500 hPa (circa 5500 metri s.l.m.)

Nelle configurazioni del geopotenziale a 500 e 700 hPa è ben evidente un promontorio di alta pressione con asse molto inclinato che dall’Africa nord-occidentale  si protende verso la penisola iberica per poi arcuarsi ed estendersi in direzione dell’Europa centrale. Ad esso si contrappone una onda ciclonica anch’essa pronunciata che dal suo centro sui Balcani ingloba anche le nostre regioni meridionali; il suo asse è quasi disposto lungo i paralleli in una linea che attraversa proprio il nostro Meridione. Questa configurazione, che vede un promontorio anticiclonico isolare dal flusso occidentale una depressione alle basse latitudini, si configura in una cosiddetta “situazione di blocco” che tende a persistere per più giorni; non è quindi sorprendente che  TC9 risulti il tipo di circolazione con la persistenza più alta che in un’occasione si è protratta fino a 12 giorni consecutivi. L’andamento settentrionale, da nord-nordest, delle correnti sui Balcani, associato al suddetto gradiente barico al suolo, indica condizioni mediamente favorevoli al verificarsi di venti discendenti (catabatici) sotto vento alle Alpi Dinariche. La ventilazione conseguente potrà quindi essere intensa soprattutto tra il basso Adriatico e l’alto Ionio ma con venti in generale sostenuti anche nel resto del Sud e sul medio Adriatico.

Temperatura a 850 hPa (circa 1500 metri  s.l.m.)

La distribuzione della temperatura a 850 hPa mostra un’area di aria più fredda centrata sulla Polonia orientale che le correnti a direttrice settentrionale tendono a propagare verso sud con maggiore estensione verso la penisola balcanica, più marginalmente anche sul settore adriatico e meridionale dell’Italia. Le isoterme mostrano chiaramente anche l’azione di sbarramento delle Alpi Dinariche. A ovest invece una massa d’aria più calda di origine subtropicale occupa la penisola iberica e la Francia meridionale fino a lambire le Alpi occidentali; in questo settore si registrano temperature oltre la norma.

Umidità specifica a 700 hPa (circa 3000 metri s.l.m.)

La distribuzione dell’umidità specifica a 700 hPa, un indicatore approssimato della collocazione dei sistemi nuvolosi più importanti, ci mostra un’Europa centrale, compresi gran parte del  nostro Centronord e la Sardegna, piuttosto asciutti, sintomo di una prevalenza di situazioni soleggiate. Masse d’aria più umide interessano la penisola iberica, l’Algeria e il sud dei Balcani con interessamento anche della Sicilia e delle nostre regioni meridionali, più marginalmente di quelle centrali adriatiche.

Distribuzione delle precipitazioni sull’Italia

In coincidenza di questo tipo di circolazione possibili fasi di maltempo con precipitazioni possono riguardare:

• Il Sud e la Sicilia: soprattutto in autunno con possibili precipitazioni abbondanti, in forma meno diffusa e intensa in primavera ed estate. In inverno soprattutto la Calabria tirrenica.
• Il medio Adriatico: principalmente in primavera e autunno
• In forma più episodica: il basso Lazio (tra l’estate e l’inverno), Le Alpi e Prealpi (in estate per occasionali episodi di instabilità convettiva tra pomeriggio e sera), la Sardegna (tra estate e autunno)

Le figure che seguono mostrano la distribuzione delle precipitazioni dall’estate 2017 alla primavera 2018 (dati CPC Unified Gauge-based Analysis of Global Daily Precipitation) e l’immagine del satellite Meteosat di una giornata con TC9-Anticiclone di blocco (17 settembre 2020, si noti la presenza di un TLC – Tropical Like Cyclone centrato sul Mar Ionio).

Proseguiamo con la descrizione dei dodici Tipi di Circolazione atmosferica (TC) classificati sull’Europa Centro-meridionale da una SOM (Self Organizing Maps), o Mappa di Kohonen, una tipologia di rete neurale artificiale ad apprendimento non supervisionato.

Analizziamo il sesto TC della lista creata da SOM: lo abbiamo chiamato “Anticiclone delle Azzorre”. In un anno, è presente mediamente in circa il 7 % dei giorni (vedi istogramma). Questo tipo di circolazione è particolarmente frequente durante l’estate ed ha evidenti caratteristiche anticicloniche per l’Italia: favorisce condizioni di tempo stabile, prevalentemente soleggiato e con masse d’aria di origine temperata che scongiurano la presenza di ondate di calore. Il conseguente bel tempo estivo infatti non è accompagnato da picchi di caldo intenso (come invece accade con TC11 – Anticiclone Nordafricano), ma le temperature si mantengono prossime o solo leggermente sopra alle medie stagionali.

Il grafico delle tendenze degli ultimi sedici anni evidenzia un leggero aumento della presenza di TC6 – Anticiclone delle Azzorre in tutte le stagioni, tranne in primavera.

Approfondiamo ora le caratteristiche termo dinamiche di questo importante tipo di circolazione.

Circolazione al livello del mare: pressione s.l.m.

La distribuzione della pressione al livello del mare vede la presenza di un’area di alta pressione che dall’Europa sud-occidentale e dal vicino Atlantico si allunga fino al settore alpino e al Mediterraneo centrale. La pressione poi diminuisce a nord del 50° parallelo e in direzione dell’Egeo, che è sede di una depressione chiusa. Questa configurazione coincide con le estensioni verso est, quindi anche in direzione del Mediterraneo e dell’Italia, del ben noto Anticiclone delle Azzorre. In un contesto “italiano” valori di pressione relativamente e leggermente più bassi interessano mediamente la Valpadana e il settore adriatico.

Circolazione in quota: geopotenziale a 700 hPa (circa 3000 metri s.l.m.) e 500 hPa (circa 5500 metri s.l.m.)

Nelle configurazioni del geopotenziale a 700 e 500 hPa si individua un flusso di correnti in quota con componente prevalentemente occidentale, inizialmente da ovest nel settore tra Francia e Spagna e quindi da nordovest nella porzione più a levante. Le correnti hanno quindi una evidente curvatura anticiclonica intorno a un’alta pressione centrata tra la penisola iberica e il vicino Nord Africa. La presenza di un massimo di pressione nelle stesse aree sia al suolo che in quota è indice della presenza di un anticiclone di origine dinamica, una categoria di anticicloni a cui appartiene l’Anticiclone delle Azzorre.

Temperatura a 850 hPa (circa 1500 metri  s.l.m.)

La direttrice occidentale delle correnti in quota favorisce afflussi di aria con caratteristiche termiche tipiche del vicino Atlantico e quindi l’afflusso di masse d’aria temperata senza il rischio di irruzioni di aria “fredda” da latitudini più elevate o di aria “calda” di matrice nord africana. La distribuzione della temperatura a 850 hPa mostra mediamente la presenza di una massa d’aria leggermente più fresca al Nordest, più calda all’estremo Sud e nelle Isole. Per effetti probabilmente correlati all’interazione delle correnti  occidentali con la barriera alpina il Nordovest è mediamente più caldo del Nordest.

Umidità specifica a 700 hPa (circa 3000 metri s.l.m.)

La distribuzione dell’umidità specifica a 700 hPa, un indicatore approssimato della collocazione dei sistemi nuvolosi più importanti, ci mostra un Mediterraneo centrale, e quindi gran parte dell’Italia, piuttosto asciutto, sintomo di una prevalenza di situazioni soleggiate. Masse d’aria più umide interessano i Balcani. In un contesto “italiano” l’umidità cresce leggermente verso l’Appennino centrale, il medio Adriatico e il Nord, specie nel suo settore alpino. Infatti i sistemi nuvolosi atlantici, costretti dall’anticiclone a transitare più a nord prima di piegare verso i Balcani, possono lambire il Nord Italia e l’alto Adriatico con effetti solo marginali ed episodici, localmente accentuati dall’orografia.

Distribuzione delle precipitazioni sull’Italia

In coincidenza di questo tipo di circolazione non si attendono naturalmente vere e proprie fasi di maltempo. “Poche” precipitazioni possono riguardare:

• Il settore alpino di confine (per effetto Stau offerto alla coda più meridionale di eventuali perturbazioni): principalmente in inverno nel settore dalle Alpi Graie fino all’Alto Adige; saltuariamente in primavera e autunno tra la Valle d’Aosta e l’Ossola.
• Le Alpi centro-occidentali, le Prealpi orientali, l’alto Veneto e il Friuli Venezia Giulia: in estate per isolati episodi di instabilità convettiva tra pomeriggio e sera.
• La Calabria e il nordest della Sicilia: in forma episodica tra la primavera e l’estate; l’influsso marginale della circolazione depressionaria centrata sull’Egeo può infatti produrre una locale instabilità, per lo più pomeridiana.

Le figure che seguono mostrano la distribuzione delle precipitazioni dall’estate 2017 alla primavera 2018 (dati CPC Unified Gauge-based Analysis of Global Daily Precipitation) e l’immagine del satellite Meteosat di una giornata con TC6 – Anticiclone delle Azzorre (21 luglio 2020).

Proseguiamo con la descrizione dei dodici Tipi di Circolazione atmosferica (TC) classificati sull’Europa Centro-meridionale da una SOM (Self Organizing Maps), o Mappa di Kohonen, una tipologia di rete neurale artificiale ad apprendimento non supervisionato.

Analizziamo il quinto TC della lista creata da SOM: lo abbiamo chiamato “Depressione Ionio”. Si tratta del secondo TC più raro, infatti in un anno è presente mediamente solo nel 5,4% dei giorni (vedi istogramma). E’ omogeneamente distribuito nelle stagioni, e spesso precede lo sviluppo di TC6 – Anticiclone delle Azzorre o TC9 – Anticiclone di blocco, risultando come questi ultimi un TC associato a tempo stabile sulla maggior parte del nostro Paese.

TC5 – Depressione Ionio sta diventando leggermente più frequente durante l’estate (vedi grafico delle tendenze stagionali), come nel caso di TC6 – Anticiclone delle Azzorre, al quale, come abbiamo detto, è spesso associato.

Le configurazioni dei campi termodinamici di questo tipo di circolazione mostrano caratteristiche sinottiche in parte similari a quelle di TC1 – Maestrale  e  TC2 – Depressione Egeo. Per una loro descrizione si rimanda quindi alle schede specifiche. Verranno qui di seguito evidenziati solo gli elementi che le distinguono.

Circolazione al livello del mare: pressione s.l.m.

Il centro dell’area di bassa pressione ha una posizione mediamente più meridionale con minimo principale tra lo Ionio e il Peloponneso; il promontorio di alta pressione mostra una maggiore estensione verso il settore settentrionale della penisola balcanica; il gradiente di pressione tra le due figure bariche, seppure ancora presente lungo la linea tra l’arco alpino, il Massiccio Centrale e i Pirenei, è ovunque meno pronunciato (minore variazione orizzontale).

Circolazione in quota: geopotenziale a 700 hPa (circa 3000 metri s.l.m.) e 500 hPa (circa 5500 metri s.l.m.)

L’asse della saccatura di bassa pressione, sempre con direttrice nordest-sudovest, ha una posizione più orientale e inclinata e attraversa l’Italia all’altezza delle regioni meridionali. Le correnti che seguono l’asse gradualmente acquisiscono una curvatura anticiclonica, evidente già all’altezza dell’Italia settentrionale e della Francia meridionale. Il corrispondente promontorio di alta pressione ha il suo asse con direttrice nordest-sudovest posizionato tra Benelux, nord della Francia e Golfo di Biscaglia. Il flusso anche in questo caso impatta le barriere orografiche, dalle Alpi ai Pirenei, con componente per lo più perpendicolare, un andamento ancora favorevole al verificarsi di venti discendenti.  Il gradiente barico meno pronunciato è però sintomo di episodi meno intensi sia in termini di intensità del vento prodotto che di estensione lontano dai monti nel versante sottovento (Foehn ad esempio meno impetuoso e maggiormente concentrato nelle valli alpine e nelle vicine fasce pedemontane).

Temperatura a 850 hPa (circa 1500 metri  s.l.m.)

Il nucleo principale dell’aria fredda ha una posizione più orientale tra la Polonia e l’Ucraina con un conseguente afflusso più pronunciato verso la Penisola balcanica e il vicino Adriatico. Più a ovest, lo sbarramento offerto dalle  Alpi è più efficace e gli affondi dell’aria fredda verso il Golfo del Leone meno pronunciati (episodi di Mistral meno intensi).

Umidità specifica a 700 hPa (circa 3000 metri s.l.m.)

L’area più umida rimane sempre posizionata sulla penisola balcanica ma con un massimo meno pronunciato e con livelli di umidità meno evidenti anche sull’Italia, sintomo di passaggi nuvolosi meno consistenti e maggiormente concentrati intorno alle Alpi orientali e sul Meridione.

Distribuzione delle precipitazioni sull’Italia

In coincidenza di questo tipo di circolazione possibili fasi di maltempo con precipitazioni possono riguardare:

• Le Alpi orientali di confine, principalmente in Alto Adige, con coinvolgimento estivo delle corrispondenti Prealpi per effetti di tipo convettivo.
• Il settore adriatico: quasi eclusivamente il medio e basso Adriatico nel periodo primaverile ed estivo.
• L’Appennino: quasi esclusivamente il settore centro-meridionale, con maggiore intensità in primavera e per effetti convettivi tra l’estate e l’autunno.
• Il resto del Sud peninsulare: principalmente in primavera, in forma minore per effetti convettivi in estate.
• In forma più episodica: in inverno il nordovest della Sardegna e il basso versante tirrenico tra la Calabria e il nord della Sicilia; il Lazio (primavera-estate)

Le figure che seguono mostrano la distribuzione delle precipitazioni dall’estate 2017 alla primavera 2018 (dati CPC Unified Gauge-based Analysis of Global Daily Precipitation) e l’immagine del satellite Meteosat di una giornata con TC5 – Depressione Ionio (19 luglio 2020).

© Icona Clima – Il presente contenuto è riproducibile solo in parte, non integralmente, inserendo la citazione della fonte (Icona Clima) e il link al contenuto originale (Depressione Ionio)

Proseguiamo con la descrizione dei dodici Tipi di Circolazione atmosferica (TC) classificati sull’Europa Centro-meridionale da una SOM (Self Organizing Maps), o Mappa di Kohonen, una tipologia di rete neurale artificiale ad apprendimento non supervisionato.

Analizziamo il terzo TC della lista creata da SOM: lo abbiamo chiamato “Depressione Padana”. In un anno, è presente mediamente nel 9,5% dei giorni (vedi istogramma). Si tratta del TC più frequente durante l’estate e corrisponde al transito sull’Europa centrale di perturbazioni in arrivo dal Medio Atlantico che, lambendo il settore alpino, interrompono temporaneamente la calura e il tempo stabile associati ai TC anticiclonici, scatenando fenomeni temporaleschi anche molto violenti soprattutto al Nord, in particolare sul settore orientale, dove a volte si sviluppano anche trombe d’aria.

TC3 – Depressione Padana sta diventando sempre meno frequente proprio nella “sua” stagione, durante la quale stanno invece aumentando i TC anticiclonici, soprattutto TC6 – Anticiclone delle Azzorre e TC11 – Anticiclone Nordafricano. Tende invece a divenire sempre più frequente nella stagione autunnale (vedi grafico delle tendenze stagionali).

Analizziamo ora le caratteristiche termo dinamiche di questo tipo di circolazione.

Circolazione al livello del mare: pressione s.l.m.

La distribuzione della pressione al livello del mare vede la presenza di un’area di bassa pressione che dal suo minimo principale mediamente centrato tra la Germania orientale e la Polonia si allunga verso sud in direzione dei Balcani e dell’Italia con presenza di un minimo secondario sotto vento alle Alpi tra la Val Padana e l’alto Adriatico. Tale configurazione è coerente al passaggio di una perturbazione atlantica che si muove da ovest verso est sull’Europa centrale insieme alla corrispondente depressione mobile; sull’Italia e i Balcani transita la coda meridionale più o meno attiva della perturbazione. Alle spalle di questo fronte la pressione torna a salire con un promontorio che dal suo massimo centrato sul Golfo di Biscaglia si allunga fino alla Svizzera e alla Germania meridionale. Tra le due figure bariche si nota un gradiente di pressione (variazione orizzontale della pressione) più marcato all’altezza delle Alpi occidentali.

Circolazione in quota: geopotenziale a 700 hPa (circa 3000 metri s.l.m.) e 500 hPa (circa 5500 metri s.l.m.)

Nelle configurazioni del geopotenziale a 700 e 500 hPa si individua la saccatura di bassa pressione collegata alla suddetta perturbazione atlantica con asse di direttrice nord-sud e con minimo posizionato mediamente intorno al Mare del Nord. L’asse attraversa l’Italia in coincidenza delle regioni nord-occidentali e della Sardegna. Le correnti ad andamento ciclonico a cavallo dell’asse hanno una componente prevalentemente occidentale e favoriscono quindi afflussi di masse d’aria provenienti dal medio Atlantico. L’interazione delle correnti da ovest con le Alpi occidentali si può tradurre in episodi di venti di Foehn in discesa verso la pianura piemontese dopo il passaggio del fronte perturbato. Sulla 700 hPa si nota proprio all’altezza delle Alpi piemontesi il cosiddetto “naso del Foehn”.

Temperatura a 850 hPa (circa 1500 metri  s.l.m.)

La direttrice occidentale delle correnti in quota favorisce afflussi di aria con caratteristiche termiche tipiche del medio Atlantico e non determina marcati affondi di aria fredda verso latitudini più basse o viceversa. Le isoterme nella distribuzione della temperatura a 850 hPa mostrano infatti un andamento pressoché orizzontale, specie nell’area mediterranea. Leggermente più a nord, all’altezza delle regioni settentrionali questo andamento viene deformato dall’azione di sbarramento della barriera alpina e dall’effetto favonico dei venti di caduta all’altezza del Piemonte. L’aria più fredda nel nordovest dell’area in esame non è altro che il nucleo freddo che occupa il cuore dei cicloni dinamici e segue il fronte freddo della perturbazione.

Umidità specifica a 700 hPa (circa 3000 metri s.l.m.)

La distribuzione dell’umidità specifica a 700 hPa, un indicatore approssimato della collocazione dei sistemi nuvolosi più importanti, ci mostra l’area più umida estesa tra i Paesi alpini, la penisola italiana e quella balcanica dove stanno  transitando gli ammassi nuvolosi della perturbazione. L’umidità diminuisce verso ovest dove la perturbazione è già transitata ed è in atto un miglioramento del tempo con le schiarite più decise e diffuse sulla Francia, quindi a ridosso del massimo dell’alta pressione.

Distribuzione delle precipitazioni sull’Italia

In coincidenza di questo tipo di circolazione, possibili fasi di maltempo con precipitazioni possono riguardare:

• Principalmente il settore alpino, l’alta Val Padana e Il Triveneto con precipitazioni anche intense dalla primavera all’autunno e con episodi anche violenti di origine convettiva nella stagione estiva (casi di trombe d’aria nel Nordest).
• Emilia Romagna e regioni centrali: principalmente nel periodo autunnale. In primavera ed estate episodi di instabilità convettiva per lo più concentrati nelle zone interne. In inverno fenomeni concentrati su Toscana e zone appenniniche.
• In forma più episodica l’Appennino meridionale (autunno-inverno), il basso Tirreno (principalmente in autunno), il resto del Sud e la Sardegna (autunno).

Le figure che seguono mostrano la distribuzione delle precipitazioni dall’estate 2017 alla primavera 2018 (dati CPC Unified Gauge-based Analysis of Global Daily Precipitation) e l’immagine del satellite Meteosat di una giornata con TC3 – Depressione Padana (3 agosto 2020).

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Proseguiamo con la descrizione dei dodici Tipi di Circolazione atmosferica (TC) classificati sull’Europa Centro-meridionale da una SOM (Self Organizing Maps), o Mappa di Kohonen, una tipologia di rete neurale artificiale ad apprendimento non supervisionato.

Analizziamo il secondo TC della lista creata da SOM: lo abbiamo chiamato “Depressione Egeo”. In un anno, è presente mediamente nel 7,0% dei giorni (vedi istogramma). E’ relativamente frequente nella tarda primavera e durante l’estate, associato allo scorrimento sull’Europa centrale di perturbazioni in arrivo dal Nordatlantico che, lambendo l’Italia, provocano spesso lo sviluppo di fenomeni temporaleschi anche intensi, soprattutto al Nordest e sulle regioni del Medio Adriatico.

La presenza di TC2 – Depressione Egeo negli ultimi sedici anni mostra un leggero decremento nel tempo,  tranne nella stagione autunnale, durante la quale si può apprezzare invece un lieve aumento (vedi grafico delle tendenze stagionali).

Le configurazioni dei campi termodinamici di questo tipo di circolazione mostrano caratteristiche sinottiche similari a quelle di TC1 – Maestrale. Verranno quindi di seguito evidenziati solo gli elementi che le distinguono.

Circolazione al livello del mare: pressione s.l.m.

Il centro dell’area di bassa pressione ha una posizione mediamente più orientale con minimo principale tra la Grecia e l’Egeo; il promontorio di alta pressione mostra una minore estensione verso le Isole Britanniche e il Mare del Nord; il gradiente di pressione è meno pronunciato (minore variazione orizzontale) nel settore delle Alpi orientali.

Circolazione in quota: geopotenziale a 700 hPa (circa 3000 metri s.l.m.) e 500 hPa (circa 5500 metri s.l.m.)

Intorno all’asse della saccatura di bassa pressione, sempre con direttrice nordest-sudovest che attraversa l’Italia, le correnti mostrano una curvatura meno pronunciata, sono “più lisce”; le correnti che seguono l’asse hanno una maggiore componente occidentale ossia sono di provenienza meno settentrionale. Il loro andamento è ancora favorevole al verificarsi di venti discendenti  sotto vento ai Pirenei, al Massiccio Centrale e alle Alpi occidentali (Foehn al Nordovest) mentre diminuisce l’angolo di incidenza rispetto al comparto centro-orientale delle Alpi. Ne conseguono condizioni mediamente meno favorevoli all’innesco della Bora sull’alto Adriatico con episodi meno frequenti o meno intensi. Concordemente anche il  cosiddetto “naso del Foehn” a 700 hPa tende a smussarsi sulle Alpi orientali.

Temperatura a 850 hPa (circa 1500 metri  s.l.m.)

Il nucleo principale dell’aria fredda che viene sospinta verso latitudini più basse ha una posizione più occidentale tra il nord della Germania e l’Olanda.

Umidità specifica a 700 hPa (circa 3000 metri s.l.m.)

Si nota una configurazione leggermente più umida al Nordest, probabilmente collegata alla minor frequenza dei venti di caduta e del loro effetto asciugante, e leggermente più asciutta sul medio Adriatico, probabilmente ascrivibile a una minore frequenza e insistenza di correnti umide da nord-nordest che addossino nubi al versante adriatico dell’Appennino centrale.

Distribuzione delle precipitazioni sull’Italia

In coincidenza di questo tipo di circolazione possibili fasi di maltempo con precipitazioni possono riguardare:

• Il settore alpino: principalmente quello centro-orientale e di confine. Coinvolgimento estivo delle Alpi occidentali e tra primavera ed estate delle Prealpi orientali per effetti di tipo convettivo.
• Il settore adriatico: principalmente l’alto Adriatico e con maggiore frequenza e intensità in primavera e in estate, specie sul Triveneto per innesco di fenomeni convettivi; fenomenologia meno frequente sul medio Adriatico (primavera-estate) e sul basso Adriatico (autunno).
• L’Appennino: soprattutto tra primavera ed estate quello centro-settentrionale, in primavera e autunno quello meridionale.
• Il resto del Sud peninsulare: principalmente tra l’autunno e la primavera.
• In forma più episodica il Nordovest (convezione estiva e di inizio autunno), il medio Tirreno (primavera, estate) e la Sicilia (autunno)

Le figure che seguono mostrano la distribuzione delle precipitazioni dall’estate 2017 alla primavera 2018 (dati CPC Unified Gauge-based Analysis of Global Daily Precipitation) e l’immagine del satellite Meteosat di una giornata con TC2 – Depressione Egeo (6 luglio 2018).

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Iniziamo a conoscere nel dettaglio le caratteristiche dei dodici Tipi di Circolazione atmosferica (TC) classificati sull’Europa Centro-meridionale da una SOM (Self Organizing Map), o Mappa di Kohonen, una tipologia di rete neurale artificiale ad apprendimento non supervisionato.

Analizziamo il primo TC della lista creata da SOM: lo abbiamo chiamato “Maestrale”. E’ il secondo TC più frequente, dopo TC9 –  Anticiclone di blocco. E’ infatti presente nel 10,8 % dei giorni (vedi istogramma).

Come TC9 – Anticiclone di blocco, anche TC1 – Maestrale è tipico dei mesi più freschi, soprattutto l’inverno e la primavera. E’ associato all’irruzione di aria fredda artica nel Mediterraneo occidentale attraverso il Golfo del Leone, sottoforma di venti anche burrascosi con direttrice nord-ovest – sud-est, il Maestrale appunto, associato a venti di caduta (Foehn o Favonio), a volte anche violenti e rafficosi, tra Piemonte e Lombardia.

TC1 – Maestrale sta diventando leggermente più frequente in primavera, mentre la sua presenza si sta rarefacendo nelle altre stagioni, soprattutto nella “sua” stagione, l’inverno. TC1 – Maestrale è stato il grande assente del 2020, con quasi tre settimane in meno di presenza rispetto alla media dei quindici anni precedenti (vedi grafico delle tendenze stagionali).

Analizziamo ora le caratteristiche termo dinamiche di questo tipo di circolazione.

Circolazione al livello del mare: pressione s.l.m.

La distribuzione della pressione al livello del mare vede la presenza di un’area di bassa pressione estesa sulle nostre regioni centromeridionali e nel sud della penisola balcanica, con centro mediamente collocato tra il Meridione e la Grecia, contrapposta a un promontorio di alta pressione che dalla Francia e il vicino Atlantico si protende verso le Isole Britanniche e il settore centrale dell’Europa. Tra le due figure bariche si nota il marcato gradiente di pressione (variazione orizzontale della pressione) lungo una linea tra l’arco alpino, il Massiccio Centrale e i Pirenei.

Circolazione in quota: geopotenziale a 700 hPa (circa 3000 metri s.l.m.) e 500 hPa (circa 5500 metri s.l.m.)

Nelle configurazioni del geopotenziale a 700 e 500 hPa si individua una saccatura di bassa pressione con asse di direttrice nordest-sudovest tra un minimo posizionato sulla Polonia e il settore nordafricano tra l’Algeria e la Tunisia. L’asse attraversa quindi l’Italia in coincidenza delle regioni centrali. Le correnti che lo seguono sono nord-occidentali e impattano quindi trasversalmente la catena delle Alpi e le barriere orografiche offerte dal Massiccio Centrale. Questo andamento, associato al suddetto gradiente barico al suolo, indica condizioni mediamente favorevoli al verificarsi di venti discendenti (catabatici) sotto vento alle catene montuose (venti di Foehn in discesa dalle Alpi al Nordovest, di Bora sull’alto Adriatico). Il loro ingresso nel Mediterraneo attraverso la valle del Rodano e il Golfo del Leone si traduce nella presenza di intensi venti di Maestrale. Sulla 700 hPa si nota ancora una leggera deformazione delle correnti all’altezza dell’arco alpino, il cosiddetto “naso del Foehn”, con un andamento anticiclonico sopravento a cui segue la curvatura ciclonica a sud della linea delle Alpi.

Temperatura a 850 hPa (circa 1500 metri  s.l.m.)

La direttrice nord-occidentale delle correnti in quota favorisce afflussi di aria più fredda, con nucleo principale tra il  nord della Germania e la Polonia occidentale, in ingresso verso il Mediterraneo, l’Italia e i Balcani. La distribuzione della temperatura a 850 hPa mostra chiaramente l’azione di sbarramento della barriera alpina a quote intorno ai 1500 metri di quota. Mentre il raffreddamento al Nordovest è parzialmente contenuto dall’effetto favonico dei venti di caduta, la propagazione dell’aria più fredda verso l’Adriatico e la penisola sono più pronunciati con cali termici mediamente più marcati sul settore del medio e alto Adriatico.

Umidità specifica a 700 hPa (circa 3000 metri s.l.m.)

La distribuzione dell’umidità specifica a 700 hPa, un indicatore approssimato della collocazione dei sistemi nuvolosi più importanti, ci mostra un’area più asciutta non solo tra l’Europa centrale e la Francia, dove gli effetti dell’alta pressione sono più evidenti, ma anche nel Golfo del Leone, dove l’aria asciutta affluisce sospinta dal Maestrale, e nelle regioni di Nordovest dove sottovento alle Alpi mediamente prevale l’effetto asciugante dei venti di caduta (rasserenamento da Foehn). L’umidità poi cresce verso il Nordest e la penisola italiana raggiungendo i suoi massimi in quella balcanica. Si nota infine una propaggine umida che si allunga fino alle Alpi occidentali, coerente con il possibile addossamento delle nuvole che si formano per sollevamento orografico sul lato settentrionale della catena alpina investita dal flusso nord-occidentale.

Distribuzione delle precipitazioni sull’Italia

In coincidenza di questo tipo di circolazione, possibili fasi di maltempo con precipitazioni possono riguardare:

• Il settore alpino: principalmente quello centro-orientale e di confine con maggiore coinvolgimento estivo delle Alpi e Prealpi orientali per effetti di tipo convettivo.
• Tutto il settore adriatico: sull’alto Adriatico maggiore frequenza e intensità in estate per innesco di fenomeni convettivi e con maggiore coinvolgimento anche dell’Emilia; sul basso Adriatico soprattutto in primavera e autunno.
• L’Appennino: principalmente quello centro-meridionale, più marginalmente quello tosco-emiliano.
• Il resto del Sud peninsulare e la Sicilia: principalmente tra l’autunno e la primavera.
• In forma più episodica e fugace il Nordovest (primavera), il medio Tirreno (primavera, estate) e la Sardegna (autunno, primavera)

Le figure che seguono mostrano la distribuzione delle precipitazioni dall’estate 2017 alla primavera 2018 (dati CPC Unified Gauge-based Analysis of Global Daily Precipitation) e l’immagine del satellite Meteosat di una giornata con TC1 – Maestrale (7 marzo 2020, si noti il Nordovest dell’Italia completamente sgombro dalle nuvole a causa del vento di Foehn).

 

L’articolo Maestrale proviene da Icona Clima.