Le previsioni meteorologiche sono intrinsecamente legate alla probabilità, il che significa che i previsori devono considerare una varietà di scenari possibili. Gli "Spaghetti Ensemble", o ENS, sono uno strumento prezioso per consultare e interpretare questi scenari in modo pratico.
Cosa sono gli Spaghetti Ensemble?
Il grafico degli spaghetti è una rappresentazione cartesiana di un modello matematico specifico. Il suo scopo principale è quello di convogliare la maggior quantità di informazioni possibile in un formato facile e veloce da consultare. Sebbene sia possibile rappresentare i vari campi (temperature, precipitazioni, ecc.) di ogni singola previsione nella forma usuale di una mappa, la quantità di dati da elaborare diventerebbe eccessiva.
Il Processo di Calcolo
La previsione del tempo è soggetta a una serie di errori. Durante le simulazioni, le equazioni utilizzate subiscono evoluzioni che portano agli scenari che vediamo nei pannelli dei modelli, dall'orario 0 al cosiddetto "fine run". Queste evoluzioni partono da un insieme di stati iniziali, ovvero un insieme di valori dei vari parametri misurati in un determinato momento (solitamente in simultanea a livello globale, alle ore 00 e 12 UTC). La raccolta di tali dati (temperatura alle varie quote isobariche, umidità, vento, ecc.) avviene tramite i radiosondaggi.
Il processo di calcolo introduce delle variazioni ponderate ai valori iniziali misurati, chiamate perturbazioni. Queste perturbazioni apportano alcune differenze al dato effettivamente misurato. Il modello viene quindi rilanciato tante volte quanti sono i numeri di scenari disponibili, ogni volta con differenze tra i vari parametri presi in considerazione per cercare di minimizzare il grado di incertezza. Il risultato è un ventaglio più o meno fitto di spaghi, che rappresentano le varie evoluzioni di un sistema di equazioni tutte lievemente modificate l’una dall’altra.
Come Leggere il Grafico degli Spaghetti
Una volta scelto il parametro desiderato (ad esempio, la temperatura a 850 hPa), si accede al pannello che riassume tutte le probabilità proposte dal modello. Nella legenda laterale si trova l'elenco degli spaghi "perturbatori", che rappresentano ciascuno una riproduzione, con parametri differenti, del perturbatore di Controllo.
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Tra le varie decine di spaghi, alcuni sono evidenziati da un maggiore spessore:
- Il "Controllo": è l'elaborazione principale dei vari spaghi, che inserisce i dati di partenza in maniera pura, senza alcuna variazione.
- L'"Operativo": rappresenta la corsa ufficiale del modello preso in considerazione, diverso da un punto di vista operazionale e che spesso cerca di "fiutare" nuove condizioni da poter prendere in considerazione.
Una volta ottenuto il fascio di spaghi, si può avere un'idea più chiara di quella che può essere l'evoluzione:
- Spaghi compatti: se il gruppo di spaghi si presenta piuttosto compatto, vuol dire che l'evoluzione ha un elevato grado di attendibilità e dunque di possibilità che si realizzi.
- Spaghi divergenti: nel medio termine, può capitare di trovare spaghi ancora compatti oppure diversi fasci di spaghi. In questo caso, con più di un possibile scenario, l'attendibilità scende.
- Spaghi a ventaglio: nel lungo termine, oltre le 120 ore, è invece raro trovare scenari concordi, per cui avremo sempre spaghi aperti a ventaglio, con bassa affidabilità.
Esempio di Lettura: Temperatura a 850 hPa
La lettura della temperatura a 850 hPa è quella più frequente: da questo parametro è possibile (assieme ad altri dettagli) ricavare una possibile temperatura al suolo.
Il Grafico degli Spaghetti per le Precipitazioni
Un modo semplice per avere un quadro indicativo dell'evoluzione del tempo fino a 15 giorni è il grafico degli spaghetti. Questo grafico presenta una serie di linee mosse multicolori al centro, che ricordano gli spaghetti.
Come è Fatto il Grafico?
- Asse delle ordinate (sinistra): rappresenta la temperatura a circa 1400 metri di altitudine, con valori che vanno da -30 a +30 gradi Celsius.
- Spaghetti multicolori: rappresentano le diverse corse del modello GFS (Global Forecast System).
- Linea bianca: rappresenta la media di tutti gli spaghi, quindi la previsione più verosimile.
- Linea verde: rappresenta la corsa principale del modello.
- Linea rossa: rappresenta una media storica della temperatura.
- Asse delle ascisse: rappresenta i giorni di riferimento.
- Sali-scendi degli spaghetti: rappresentano le piogge, con la linea bianca centrale che ne indica la media.
- Asse delle ordinate (destra): rappresenta i possibili millimetri di pioggia, con valori che vanno da 0 a 50.
Cosa Rappresentano gli Spaghetti Colorati?
Gli spaghetti colorati rappresentano il risultato riassuntivo in temperatura a 1400 metri e piogge di una corsa del modello GFS, uno dei più noti e importanti modelli per previsioni meteorologiche a scala globale emesso dal NOAA (ente governativo americano).
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Uscite Giornaliere del Modello
Il modello GFS, come altri modelli, effettua delle corse (uscite) giornaliere, mediamente 4 (00.00/12.00/18.00/24.00). Ad ogni uscita, il modello, inizializzato con dati reali presi direttamente in atmosfera all'ora zero di partenza, fa miliardi di calcoli e stima come potrebbero evolvere le variabili iniziali a distanza di tante ore e di tanti giorni. Questo viene fatto a livello globale, per cui in termini di dati calcolati ogni punto della terra, individuato con coordinate longitudine e latitudine, ne ha dei propri di riferimento.
Naturalmente, trattandosi di dati calcolati a distanza di giorni, quindi non più reali, sono ipotizzabili degli errori.
Cluster e Run Perturbati
Per cercare di arginare gli errori stessi, vengono posti, parallelamente alla corsa principale del modello, dei cosiddetti run "perturbati", ossia delle corse nelle quali vengono inseriti dei parametri non calcolati nella corsa principale. Questa metodologia detta "perturbazione" viene applicata a due gruppi, ciascuno di 10 run (corse). Uno dei due gruppi viene perturbato positivamente e l'altro perturbato negativamente. L'insieme dei run assemblati fra di loro, nella rappresentazione grafica, viene detto cluster (grappolo) modellistico.
Lo scopo è quello di ottenere una ovvia diversità di calcolo rispetto al run principale, ma di valutare quanto distante dal run principale. Infatti, viene fuori una linea media che si pone nel mezzo dei gruppi perturbati. Questa linea media, di colore bianca, sarà certamente la tendenza più valida in termini di temperatura e di precipitazioni.
Esempio di Lettura del Grafico degli Spaghetti
Volendo fare un esempio di lettura sul grafico illustrato e che riguarda approssimativamente l'area intorno a Roma:
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- Fasi perturbate: le fasi maggiormente perturbate andranno, una dal 5 al 7 febbraio, l'altra dal 9 all'11 febbraio. In questa forbice temporale, infatti, sono presenti maggiori picchi di piogge lungo l'asse delle ascisse.
- Temperatura: fino all'8 del mese, essa è vista spesso un po' sopra la media, o in media (la linea bianca è spesso sopra la rossa che indica, appunto, il valore medio). Intorno al 9 febbraio, la temperatura è attesa un po' sotto la media (linea bianca sotto quella rossa). Dal 10/11 febbraio e fino a oltre metà mese, temperatura nuovamente un po' sopra la media (la linea bianca torna a porsi sopra quella rossa).
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