L’ambiente urbano sarà considerato per la prima volta nell’Integrated Forecasting System (IFS) di ECMWF (il Centro Europeo per le Previsioni a Medio Termine) a partire dal prossimo anno. Questo è importante perché nelle città le temperature sono spesso elevate rispetto all’ambiente circostante. L’impatto atmosferico dell’urbanizzazione è multiforme. Include i contributi diretti a un’isola di calore urbana (UHI) dal riscaldamento e raffreddamento di origine antropica. Gli edifici cambiano anche i venti e i materiali urbani influenzano le proprietà termiche e idrologiche della superficie.
L’IFS – annuncia ECMWF – avrà una risoluzione orizzontale di 9km nelle previsioni ensemble dal 27 giugno. Ciò significa che, con miglioramenti nei set di dati satellitari globali, è possibile rappresentare i principali effetti meteorologici specifici delle aree urbane.
Lo schema
ECMWF ha progettato uno schema semplice che considera le città come un’interfaccia tra il sottosuolo e l’atmosfera. Poiché la mappatura dettagliata degli ambienti urbani non è disponibile su scala globale, nel modello vengono fatte diverse ipotesi generali. Un esempio di ciò è un’altezza media universale presunta degli edifici di otto metri e un rapporto unitario fisso tra edifici e strade. “Nel complesso, lo schema mira a migliorare lo scambio di energia e umidità tra la superficie e l’atmosfera per stimare meglio le condizioni meteorologiche in prossimità della superficie in tutti i tempi di previsione“, afferma lo scienziato dell’ECMWF Joe McNorton.
ECMWF in genere verifica le prestazioni del modello vicino alla superficie utilizzando temperature di 2 m e velocità del vento di 10 m misurate dalle stazioni meteorologiche SYNOP. Quando è stata calcolata la media su più di 6.000 siti, lo schema urbano ha superato il modello IFS di controllo sia per le temperature in prossimità della superficie che per la velocità del vento in tutti i tempi di previsione. C’è stato un miglioramento del modello di circa lo 0,5% per la temperatura e di circa lo 0,8% per la velocità del vento fino a dieci giorni prima in media in tutti i siti, la maggior parte dei quali si trova in ambienti rurali. “Quando ci concentriamo su 27 siti urbani densamente popolati, il miglioramento aumenta ulteriormente a circa il 10% sia per i mesi estivi che invernali“, afferma McNorton.
Applicazione ad alta risoluzione a Parigi
Nel frattempo, sono in corso ricerche per includere schemi urbani in modelli globali a risoluzione più fine, come quelli previsti per l’iniziativa Destination Earth dell’UE. Nell’ambito di questo lavoro, l’ECMWF sta contribuendo al Progetto dimostrativo di ricerca (RDP) dell’Organizzazione Meteorologica Mondiale per i Giochi Olimpici di Parigi nel 2024. Questo progetto sta esaminando le previsioni meteorologiche di risoluzione molto fine nelle città e nelle aree urbane.
I grafici seguenti mostrano le previsioni sperimentali della temperatura ECMWF su 22 ore per Parigi con una risoluzione orizzontale di 4,4km durante un’ondata di caldo nel giugno 2022 senza lo schema urbano (in alto) e con lo schema urbano (in basso).
“Si può vedere che, anche senza lo schema urbano, sono previse temperature leggermente elevate nella regione parigina a causa di un mix di condizioni iniziali e condizioni del terreno nel modello“, afferma Birgit Sützl, scienziata dell’ECMWF. “Con lo schema urbano, tuttavia, sono previste temperature molto più elevate perché si tiene conto degli effetti urbani”.
Poiché queste previsioni utilizzano una risoluzione di 4,4km in tutto il mondo, non possono considerare differenze su piccola scala nel paesaggio urbano, come i grandi parchi. L’RDP include anche modelli che effettuano previsioni a 100 metri o meno. Un esempio è il modello Meso-NH della comunità di ricerca francese. Una simulazione della temperatura dell’aria a 2 metri con una risoluzione orizzontale di 100 metri mostra grandi differenze tra il centro di Parigi, da un lato, e il Bois de Boulogne e il Bois de Vincennes ai suoi margini occidentali e orientali, dall’altro.
“Il Progetto dimostrativo di ricerca è progettato per migliorare le allerte quotidiane ma anche per creare conoscenze sui microclimi urbani al fine di aiutare le città a mitigare gli impatti del caldo“, afferma Valéry Masson del Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM) francese, che coordina l’RDP.
Il commento di Guido Guidi
“La storia di oggi è quella di un ennesimo importante passo avanti nella modellistica numerica delle previsioni del tempo”, commenta Guido Guidi, Tenente Colonnello dell’Aeronautica Militare. Riferendosi ai miglioramenti che vanno dallo 0.5-0.8% fino al 10%, Guidi spiega: “per quanti dovessero ritenere piccoli questi numeri, è importante ricordare che non lo sono affatto – il modello di ECMWF ha guadagnato un giorno di attendibilità ogni dieci anni di progresso scientifico e tecnologico da quando ha iniziato ad essere utilizzato. Il percorso è semplicemente difficile, si tratta di conoscere e replicare con efficacia un sistema di enorme complessità, il pianeta. Però, quello che prima era un sentiero appena riconoscibile ora è una strada ben tracciata”.
