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Il Sistema di Previsione a 1/16°
Il modello di previsione del Mar Mediterraneo a 1/16°
Il Gruppo Nazionale di Oceanografia Operativa (GNOO) ha sviluppato e mantiene il sistema MFS. MFS produce operativamente le previsioni dal 2000 (Pinardi et al., 2003).
Implementazione del modello numerico per il Mar Mediterraneo
Il codice numerico utilizzato per il modello è OPA (Ocean PArallelise) versione 8.2, sviluppato dall?Istituto Pierre Simon Laplace, Laboratoire d?Oceanographie DYnamic et de Climatologie, Paris. Una descrizione dettagliata di questo codice si trova in Madec et al. (1998). Il modello è alle equazioni primitive in coordinate sferiche.
Il modello OPA è stato implementato nel bacino del Mediterraneo con una risoluzione orizzontale pari a 1/16° x 1/16° e 72 livelli verticali non omogeneamente distribuiti (Tonani et al., 2008). La figura seguente mostra il dominio del modello e la sua batimetria.
I livelli di modello sono esattamente alle seguenti profondità (metri):
1.472102, 4.587478, 7.944124, 11.55863, 15.44871, 19.6333, 24.13265, 28.96836, 34.16353, 39.74284, 45.73265, 52.16112, 59.05834, 66.45644, 74.38976, 82.89495, 92.01118, 101.7803, 112.2468, 123.4586, 135.4665, 148.3249, 162.0919, 176.8293, 192.6034, 209.4846, 227.5485, 246.8752, 267.5507, 289.6663, 313.3197, 338.615, 365.6631, 394.5823, 425.4989, 458.5471, 493.8703, 531.621, 571.9617, 615.0656, 661.1166, 710.311, 762.8572, 818.977, 878.9063, 942.8956, 1011.211, 1084.136, 1161.97, 1245.031, 1333.657, 1428.206, 1529.057, 1636.611, 1751.292, 1873.549, 2003.855, 2142.711, 2290.645, 2448.21, 2615.993, 2794.607, 2984.7, 3186.948, 3402.06, 3630.78, 3873.883, 4132.178, 4406.51, 4697.753, 5006.818, 5334.648.
Per creare la linea di costa e la batimetria sono stati utilizzati i dati su griglia regolare del Digital Bathymetric Data Base Variable Resolution (DBDB-V). Lungo la costa croata, la batimetria è stata interpolata manualmente avvalendosi di un confronto con le carte nautiche. Il dominio del modello è chiuso e nell'Atlantico il rilassamento alla climatologia è applicato lungo una striscia al contorno. Si assume un'equazione di superficie libera implicita (Roullet ed altri, 2000) in modo da potere imporre un flusso d'acqua realistico. Per mantenere il bilancio totale dell'acqua uguale a zero su tutto il dominio, nella scatola atlantica viene imposta una correzione del flusso d'acqua (Tonani et al., 2008). Si assume che i termini di viscosità e di diffusione orizzontale siano bi-laplaciani con valori pari a 5 x 109 m/sec e a 3 x 109 m4/sec rispettivamente per la viscosità e la diffusione. I termini di diffusione e di viscosità verticale variano in funzione del valore del numero di Richardson. I processi di convezione verticale vengono parametrizzati facendo uso della migliorata parametrizzazione della diffusione verticale. Il modello viene integrato con un passo temporale di 600 secondi. Il flusso d?acqua è calcolato considerando una climatologia media mensile delle precipitazioni (CMAP), una climatologia mensile per la portata dei fiumi e l'evaporazione calcolata dai dati di forzante atmosferico ECMWF con una risoluzione temporale a 6 ore. Un sotto modello calcola i flussi di calore e di modello dai campi a 6 ore di ECMWF, forniti dall'Ufficio Meteorologico Nazionale Italiano. Nella scatola atlantica, vengono usati dati climatologici mensili di sforzo del vento e il flusso di calore è calcolato come rilassamento alla climatologia media mensile MEDATLAS.
Sistema di assimilazione
Il sistema di assimilazione è lo schema 3DVAR sviluppato da Dobricic et al. (2008). La matrice di correlazione dell'errore del modello viene calcolata dalla variazione temporale dei parametri così come calcolati da una simulazione storica fatta col modello. Questa matrice quindi varia da stagione a stagione e ha valori differenti nelle 13 regioni con differenti caratteristiche fisiche in cui è stato suddiviso il Mar Mediterraneo. La topografia dinamica media usata per assimilare i dati di SLA è stata calcolata da Dobricic (2005).
I datasets assimilati includono : anomalia del livello del mare, temperatura della superficie del mare, profili di temperatura in situ da VOS XBTs, profili di temperatura e salinità in situ da boe ARGO e profili di temperatura e salinità da CTD.
Ciclo di previsione ed analisi
Le analisi sono prodotte una volta a settimana utilizzando un ciclo di assimilazione giornaliera. Nello specifico, per produrre un'analisi, il modello viene integrato per 24 ore al termine delle quali viene fatta l'analisi assimilando tutti i dati che ricadono in quella finestra temporale (modalità filtro). Il ciclo di analisi giornaliere viene fatto una volta a settimana, ogni Martedi, al fine di produrre 13 analisi passate e l'analisi del giorno corrente.
Ogni giorno vengono prodotte le previsioni per i successivi 10 giorni a partire il Martedi da un'analisi e i successivi 6 giorni da una simulazione del modello. La figura sottostante illustra nel dettaglio la struttura dei cicli di assimilazione e simulazione che rendono possibile la produzione della previsione.
Pubblicazioni
- Madec G., P. Delecluse, M. Imbard and C. Levy, 1998: OPA8.1 Ocean general Circulation Model reference manual. Note du Pole de modelisazion,Institut Pierre-Simon Laplace (IPSL), France, 11.
- Roullet G. and G. Madec, 2000: Salt conservation, free surface, and varying levels: a new formulation for ocean general circulation models. J.G.R., 105, C10, 23,927-23,942.
- Tonani, M., N. Pinardi, S. Dobricic, I. Pujol, and C. Fratianni, 2008. A high-resolution free-surface model of the Mediterranean Sea. Ocean Sci., 4, 1?14.
- Dobricic, S., N. Pinardi, M. Adani, M. Tonani, C. Fratianni, A. Bonazzi, and V. Fernandez, 2007. Daily oceanographic analyses by Mediterranean Forecasting System at the basin scale. Ocean Sci., 3, 149?157.
- Dobricic, S. and N. Pinardi, 2008. An oceanographic three-dimensional variational data ssimilation scheme. Ocean Modelling, 22, 3-4, 89-105.
- Dobricic, S., 2005. New mean dynamic topography of the mediterranean calculated fron assimilation system diagnostic. GRL, 32.
- Pinardi, N., I. Allen, P. De Mey, G. Korres, A. Lascaratos, P.Y. Le Traon, C. Maillard, G. Manzella and C. Tziavos, 2003. The Mediterranean ocean Forecasting System: first phase of implementation (1998-2001). Ann. Geophys., 21, 1, 3-20.
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