Descrizione del modulo "Meteorologia dinamica (TA.P06.017.003)"

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  • Descrizione del modulo "Meteorologia dinamica (TA.P06.017.003)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Il miglioramento della previsione e della conseguente gestione del rischio meteo-idrologico e meteo-marino, dovuto ad eventi meteorologici \"estremi\" e/o di forte impatto sulle attività sociali, interessa principalmente la Protezione Civile, a livello nazionale e regionale. Si identificano inoltre ricadute importanti sulla gestione della qualità dell'aria in aree metropolitane e comprensori, sulla programmazione territoriale per la valutazione dell'impatto ambientale, sulla caratterizzazione meteo-climatica per applicazioni a servizi per l'agricoltura. I principali utenti nazionali sono: il Ministero dell'Ambiente (ISPRA), il Ministero delle Politiche Agricole, il Ministero dei Trasporti, nonché i corrispondenti uffici comunali, provinciali e regionali (assessorati all'ambiente, ARPA, ecc.), il Dipartimento della Protezione Civile, i Servizi Meteorologici nazionali e regionali, l'industria per la produzione e distribuzione energetica, l'Agenzia Spaziale Italiana. Una generale applicazione della previsione meteorologica generica basata su modelli è individuata nell'informazione pubblicata in internet e in altri media, con una crescente partecipazione del settore privato. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Studio e modellazione idealizzata e realistica delle proprietà della circolazione atmosferica alle diverse scale spazio-temporali, includendo le interazioni con mare e suolo. Studio della predicibilità atmosferica e delle sue applicazioni alle previsioni probabilistiche e all'assimilazione dei dati meteorologici, per la previsione a breve, medio e lungo termine, includendo la previsione mensile. Studio della meteorologia e modellistica alla mesoscala, applicata alla previsione a breve termine delle precipitazioni e dei fenomeni meteorologici di forte impatto. Analisi delle proprietà dinamiche e dinamico/microfisiche della convezione intensa e organizzata e della precipitazione associata. Studio dei processi fisici e delle proprietà, mediante modelli concettuali e realistici ed osservazioni da terra e remote, della genesi e del ciclo vitale dei cicloni extratropicali, con particolare attenzione ai fenomeni tipici della regione mediterranea. Analisi e modelli delle strutture alla mesoscala, quali fronti, correnti a getto, bande di precipitazioni, sistemi convettivi, anche in relazione agli effetti orografici e alle interazioni con la superficie terrestre e marina. (literal)
Competenze
  • Le competenze relative ai partecipanti al modulo riguardano la fluidodinamica geofisica, la fisica dell'atmosfera, la meteorologia dinamica, la meteorologia sinottica e osservativa, la climatologia, la modellizzazione fisico-matematica, l'analisi numerica, la modellistica della dinamica meteorologica e dei processi che devono essere inclusi e/o parametrizzati in tale modellistica (radiazione atmosferica, microfisica delle idrometeore, ciclo dell'acqua, turbolenza, interazione con la superficie terrestre e l'oceano, effetti del suolo e della vegetazione), l'assimilazione dei dati meteorologici nei modelli, la dinamica dei sistemi complessi, le tecniche di previsione deterministica e probabilistica. Competenze tecniche ausiliarie riguardano il calcolo ad alte prestazioni, come il calcolo parallelo e il grid computing. La maggior parte di tali competenze si acquisiscono nell'ambito dei corsi di Laurea triennale e magistrale in Fisica, possibilmente con offerta di indirizzi curriculari di fisica dell'atmosfera e meteorologia, e mediante successive specializzazioni e dottorati. Altri corsi di laurea (matematica, ingegneria, informatica) forniscono competetenze multidisciplin pertinenti. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • La previsione meteorologica a lungo termine (mensile), medio termine, breve e brevissimo termine (in raccordo con le tecniche di nowcasting) e la relativa assimilazione dei dati osservativi, trova numerose applicazioni nel settore della pianificazione e gestione dell'agricoltura, nel settore energetico (ad esempio per quanto riguarda le energie rinnovabili eolica e solare e la gestione delle reti energetiche), del traffico terrestre, aereo e marittimo, nel settore della protezione civile (previsione e mitigazione del rischio meteo-idro-geologico), come pure nel settore ambientale (ad esempio relativamente alla previsione della qualità dell'aria), su scala locale e regionale, con sviluppi relativi anche alla scala globale. Sono implicati aspetti quali il miglioramento della sicurezza, la pianificazione, la difesa dagli eventi di rischio, l'impatto sulla qualità dell'aria. Particolare importanza riveste la previsione e la gestione del rischio meteo-idrologico e meteo-marino, dovuto ad eventi meteorologici \"estremi\" e/o di forte impatto (alluvioni, venti molto intensi, precipitazioni nevose etc.) sul traffico e sulle attività industriali e commerciali in generale. (literal)
Tecnologie
  • Le tecnologie riguardano lo sviluppo e l'applicazione di metodi di osservazioni adattive e di assimilazione dati, per quanto concerne l'utilizzo dell'informazione meteorologica nei modelli. Esse riguardano inoltre lo sviluppo originale, la messa a punto, la validazione e l'applicazione di diversi modelli meteorologici numerici, idrostatici e non idrostatici, globali e ad area limitata, nonché di relativi moduli di pre-processing e post-processing. E' inoltre richiesta l'applicazione di tecniche di valutazione e validazione dei modelli, di formulazione e interpretazione di previsioni probabilistiche di ensemble, di analisi di dati meteorologici, di parallelizzazione e ottimizzazione dei codici di calcolo scientifico, di applicazioni di grid computing, di grafica per la visualizzazione scientifica, di interfacciamento e accoppiamento tra modelli atmosferici di diverso grado di complessità, tra modelli di atmosfera e di oceano e tra modelli meteorologici e modelli idrologici. (literal)
Obiettivi
  • Avanzamento delle conoscenze di base relative alle tematiche e alle metodologie della meteorologia dinamica e sinottica, tra cui la stima della predicibilità atmosferica, la previsione del tempo, la dinamica della turbolenza, il trasporto in atmosfera, l'assimilazione dei dati. Sviluppo, messa a punto e implementazione prototipale di strumenti applicativi avanzati quali modelli meteorologici globali e ad area limitata e altri strumenti atti a migliorare la previsione meteorologica su diverse scale di tempo, sia deterministica che probabilistica, l'assimilazione, le parametrizzazioni fisiche, la pianificazione di osservazioni adattive, l'integrazione con il nowcasting e la modellistica idrologica. Costituisce obiettivo unificante lo studio delle proprietà fisiche e dinamiche, nonché il miglioramento delle previsioni, dei cicloni extratropicali, in particolare quelli che interessano l'area mediterranea. Tali sistemi, assieme ai fenomeni a mesoscala ad essi collegati, determinano in buona misura gli eventi meteorologici di forte impatto e presentano particolari caratteristiche, quali effetti dell'orografia, dei flussi di calore sensibile e latente, della microfisica in atmosfera. (literal)
Stato dell'arte
  • Nel panorama internazionale delle scienze atmosferiche è di particolare importanza lo studio dei processi di base della meteorologia dinamica e dei temi affini, che concorrono a definire il sistema atmosfera e la sua interazione con gli altri sistemi geofisici. Lo sviluppo di metodologie e tecnologie avanzate di osservazione e modellistica numerica a scopi scientifici e di applicazioni previsionali costituisce una sfida per migliorare l'accuratezza delle previsioni di fenomeni avversi e di forte impatto su scala regionale e locale. Gli obiettivi avanzati della meteorologia dinamica riguardano il miglioramento della previsione deterministica e probabilistica (sia globale per scale di tempo lunghe che locale), tramite una quantificazione delle proprietà di predicibilità condizionate dalla presenza delle instabilità atmosferiche, nonché il progresso nell'accuratezza dell'assimilazione dei dati nei modelli e nelle prestazioni della modellistica numerica alle diverse scale spazio-temporali. I cicloni extra-tropicali costituiscono l'elemento fenomenologico principale di indagine in ambito internazionale, includendo la fenomenologia meteorologica a mesoscala ad essi associata. (literal)
Tecniche di indagine
  • Le tecniche di indagine sono relative allo sviluppo di metodi e modelli di fluidodinamica e meteorologia, di metodologie di assimilazione dei dati meteorologici nei modelli, di parametrizzazioni nei modelli meteorologici, di valutazioni di proprietà statistiche dei sistemi complessi e caotici quali la predicibilità dell'atmosfera, di validazione e valutazione di modelli numerici, di metodi di analisi dati. La strumentazione utilizzata riguarda principalmente il calcolo ad alte prestazioni (hpc, calcolo parallelo, calcolo distribuito e grid computing). Alcuni di tali sistemi (cluster in ambiente Linux) sono operativi presso l'ISAC di Bologna,Roma e Lecce. Dato inoltre che la ricerca del settore si fonda in gran parte su misure di campi e variabili atmosferiche, dalla scala regionale fino a quella globale, è di fondamentale importanza che sia garantito l'accesso a banche dati meteorologici e ambientali, nazionali e internazionali, derivanti da osservazioni in situ e da telerilevamento. Particolare rilevanza rivestono i dati su griglia a scala globale, quali le rianalisi e le analisi e previsioni prodotte dai centri internazionali, come il Centro Europeo di Previsioni a Medio Termine. (literal)
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