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La divisione di Climatologia


La divisione di Climatologia è una delle articolazioni - il 3º Servizio - del Centro Nazionale di Meteorologia e Climatologia Aeronautica (CNMCA), ente operativo centrale del Servizio Meteorologico dell'Aeronautica Militare, situato a Pomezia (RM) all'interno del sedime dell'aeroporto militare di Pratica di Mare. Il personale comprende Ufficiali appartenenti al Genio Aeronautico (laureati in discipline scientifiche specializzati in fisica dell'atmosfera e meteorologia e diplomati specializzati in meteorologia operativa) e Sottufficiali (categorie geofisica e informatica).

Attività istituzionali sono svolte quotidianamente sia in ambito nazionale che internazionale, con la finalità di fornire informazioni e supporto all'Aeronautica, alla Difesa, a Pubbliche Istituzioni ed altre categorie di Utenti (anche privati):
  • gestione delli'archivio storico cartaceo, inclusa la sua preservazione e digitalizzazione;
  • archiviazione elettronica dei dati meteo-climatici e la loro gestione con moderne tecnologie informatiche;
  • controllo di qualità dei dati e della omogeneità delle serie storiche;
  • elaborazione di bollettini climatici, di indici e di statistiche;
  • studio di vari aspetti del clima (v. par. seg.)
  • fornitura di dati e loro elaborazioni ad enti pubblici, aziende, ricercatori e privati cittadini;
  • fornitura di consulenze climatologiche (in campo generale ed aeronautico) alle Forze Armate e alla NATO;
  • fornitura di consulenze a carattere meteo-climatico alla Pubblica Amministrazione;
  • supporto meteoclimatico alla Protezione Civile e all'ANSV (Agenzia Nazionale per la Sicurezza del Volo).




Prodotti di elaborazione

Elaborazioni statistico-climatiche dai dati di stazione sono raccolte in due Atlanti: il primo Atlante climatico, di interesse generale, è una grande opera in 3 volumi che riguarda la climatologia del trentennio 1971-2000 sull'Italia ed è liberamente disponibile e scaricabile dal sito; il secondo Atlante, denominato BA.RAC.C.A. (BAse RACcolta dati Climatologia Aeronautica), è di interesse prettamente aeronautico ed uso esclusivamente interno.





Tecniche di elaborazione statistica

Gli strumenti diagnostici utilizzati nell'elaborazione di parametri diretti e di indici meteo-climatici derivati comprendono alcune tecniche di analisi non-lineare del segnale, come la SSA Monte Carlo, la Wavelet analysis, le reti neurali, la decomposizione non lineare in Empirical Orthogonal Functions, insieme alla Cluster analysis.
I segnali analizzati sono quelli derivati dai dati di osservazione degli osservatori meteorologici dell'Aeronautica Militare e di altri enti che alimentano in modo continuo il nostro archivio, ma anche dai campi di analisi (stime ottimali su grigliato dello stato termodinamico dell'atmosfera a partire da osservazioni convenzionali e non, ovvero quelle da satelliti, radar, aeromobili ecc.).
I campi di analisi sono stati generati anche per svariati anni passati (reanalysis), sono disponibili in archivi internazionali, come quello dell'ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts), e risultano essenziali nello studio delle correlazioni a distanza (teleconnessioni) tra gli andamenti climatici sulla nostra area e quelli sul resto del pianeta.





Previsioni stagionali

Nell'ambito della divisione è stato realizzato il sistema SIBILLA (Statistical Integrated Bayesian Information from Large to Local Area) finalizzato alle previsioni stagionali. Questo, utilizzando tecniche menzionate al paragrafo precedente, è progettato per raffinare le uscite del modello stagionale globale dell'ECMWF fornendo informazioni di dettaglio sull'area italiana; gira attualmente con esecuzioni decadali ed uscite mensili e trimestrali. In dettaglio, esso si basa su un approccio statistico-adattativo (a rete neurale) di tipo MOS, che utilizza tutte le previsioni rieseguite per il passato (reforecast) disponibili del modello dinamico, ovvero tutti i membri dell'ensemble, da gennaio 1981, ed il relativo insieme di osservazioni storiche, in cui vengono utilizzate le componenti principali (EOF) sia dei predittandi che dei predittori (campi e serie temporali). Aspetti innovativi del sistema sono: 1) il carattere non gaussiano delle distribuzioni di probabilitià previste; 2) il pre-trattamento di osservazioni attraverso una tecnica di analisi a cluster; 3) la selezione automatica del dominio per i campi predittori.



Studi sul clima come sistema dinamico



Lo studio del clima viene affrontato nell'ottica della moderna teoria dei sistemi dinamici, ovvero come l'evoluzione di un sistema dinamico complesso. Lo studio matematico coinvolge necessariamente l'uso del computer e viene affrontato per gradi crescenti di complessità, seguendo ciò che si chiama una "gerarchia" di modelli matematici. I risultati ottenuti sui sistemi più semplici, ad esempio sui possibili elementi di predicibilità nascosti, vengono successivamente testati su una classe di modelli più complessi, fino ad arrivare ai modelli EMICs (Earth System Model of Intermediate Complexity), che hanno al loro interno una rappresentazione dei principali costituenti e meccanismi operanti sul pianeta, come la termo-convezione e l'assorbimento/emissione della radiazione.



Le ricadute applicative riguardano principalmente lo studio delle transizioni tra regimi atmosferici nell'emisfero nord e della variabilità a "bassa frequenza" (circa 100 giorni).
Alcuni metodi statistici empirici vengono applicati da un lato alle serie storiche di dati di osservazione e dall'altra ai campi di analisi o alle proiezioni sui mesi seguenti ottenute da modelli atmosferici globali allo scopo di stabilire i collegamenti e le influenze significative tra la nostra area geografica e le componenti a larga scala del sistema climatico, come può essere ad esempio la temperatura superficiale dell'Oceano Atlantico.



Infine è stato installato il modello climatico RegCM4 del Centro internazionale di Fisica teorica (ICTP, Trieste), con il proposito di eseguire preliminarmente un downscaling dinamico ai campi in ingresso a SIBILLA (ovvero a partire da ogni membro dell'ensemble ECMWF System4) al fine di aumentarne ulteriormente la risoluzione spaziale e migliorarne le caratteristiche previsionali.


Altre attività

Vengono condotti, infine, studi di climatologia descrittiva che mirano a stabilire, attraverso l'analisi di indici climatici ricavati dalle osservazioni, l'andamento del clima in Italia negli ultimi decenni, con particolare enfasi sugli eventi estremi.



Altre attività collaterali del nostro Servizio comprendono l'organizzazione di corsi interni di Climatologia e statistica, l'emissione di bollettini climatici decadali, mensili ed annuali sull'Italia per ambiti nazionali ed internazionali, il supporto alla Sicurezza Volo con perizie dedicate in caso di incidenti gravi collegati ad eventi meteorologici intensi, sia in ambito aeronautico che civile, e la partecipazione a convegni e conferenze sul clima.

Organizzazione

Le attività descritte sopra sono condotte dalle tre sezioni che costituiscono il 3º Servizio del CNMCA:
  1. Sezione: Archivio elettronico
  2. Sezione: Archivio cartaceo e documentazione
  3. Sezione: Climatologia dinamica
ciascuna delle quali non supera le quattro unità di personale.