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NextSnow

NextSnow è un progetto pilota per la definizione di una strategia di misura della copertura nevosa e della precipitazione nevosa nelle regione montane italiane sulla base di misure al suolo, dati telerilevati e modelli numerici. I dati dalle reti di misura di copertura e precipitazione nevosa sono integrati da tecniche avanzate per la determinazione delle caratteristiche del manto nevoso e dei flussi di massa ed energia all’interfaccia aria-neve e neve-suolo. I sensori satellitari, monitorando aree più ampie, sono particolarmente adatti per applicazioni idrologiche e climatiche. La modellistica della copertura nevosa e dei bilanci di acqua ed energia all’interno del manto nevoso sono essenziali per la modellistica meteorologica, idrologica e climatica. Il reperimento e la digitalizzazione delle variabili climatiche dalle stazioni meteorologiche sulle Alpi nord-occidentali disponibili negli ultimi 100 anni forniscono informazioni sui cambiamenti climatici e sugli eventi estremi. Il progetto pilota si concentra sul settore nord-ovest delle Alpi.

Gli obiettivi principali di NextSnow sono:

1) rendere disponibili nuovi dataset con caratterizzazione dell’errore di misura,

2) eseguire un monitoraggio da satellite e dal suolo,

3) simulare mediante modelli numerici i parametri osservati e il manto nevoso.

Dataset di grande copertura spazio-temporale sulle proprietà della neve sono necessari per applicazioni meteorologiche, idrologiche e climatiche e sono disponibili solo parzialmente e in qualche modo sparsi sul territorio. È pertanto necessario pensare a una strategia osservativa che sia possibile estendere in futuro al resto della catena alpina. Serie temporali nivometriche di lungo periodo debbono essere prodotte per l’identificazione e l’analisi delle tendenze e degli scenari futuri, inclusi gli eventi estremi. Il secondo scopo fondamentale riguarda lo sviluppo e il test di modelli di altezza del manto nevoso (HS), dell’equivalente in acqua della neve (SWE), delle interazioni aria-neve e del bilancio di acqua ed energia all’interno del manto nevoso. Questi modelli e le loro parametrizzazioni sono fondamentali per le applicazioni meteorologiche, idrologiche e climatiche.

L’ARPA-Valle d’Aosta (ARPA-VdA) ha recentemente condiviso dataset di misure meteorologiche derivanti dalla stazione di eddy-covariance di Torgnon (AO) ed elaborato il dataset delle simulazioni di SWE dell’intero territorio della Valle d’Aosta (simulazioni settimanali per il periodo 2002-2014). Questi dati rappresentano un primo e importante contributo alla costruzione di un dataset di copertura nevosa sulla regione alpina a scopo climatologico e idrologico. Sono stati messi a disposizione (ARPA-VdA, Centro Funzionale regionale, Ufficio Neve e Valanghe) dataset di misure puntuali su scala regionale di HS, SWE e densità del manto nevoso per il periodo 2002-2014 (oltre 6100 misure). I dati sono validati e viene fornita una stima dell’errore. La loro possibile integrazione con quelli del Piemonte fornirà ai ricercatori del progetto un dataset di notevole lunghezza e accuratezza da integrare con quelli satellitari. In Figura 1 vengono mostrati l’evoluzione stagionale della SWE e le anomalie sulla Valle d’Aosta nel periodo 2002-2014. Allo stesso tempo la Fondazione CIMA ha prodotto il dataset di copertura nevosa da sensore satellitare MODIS e del progetto H-SAF. Questo prodotto, unito alle misure in situ e da elicottero permetterà di disporre di dati ad alta risoluzione e di ragionevole durata temporale per iniziare a verificare le prestazioni degli algoritmi di retrieval della copertura nevosa e le caratteristiche degli output dei modelli numerici, oltre che costituire la base per il confronto dei modelli.

Figura 1. Evoluzione stagionale dello SWE (sinistra) e anomalia di una simulazione specifica rispetto allo storico dello stesso periodo sulla Valle d’Aosta (destra). [Dati Centro Funzionale della Valle d’Aosta e ARPA-VdA, analisi di ARPA-VdA]

Il Politecnico di Torino-DIATI ha messo a punto il dataset di misure di neve fresca su 65 stazioni ad alta quota in Valle d’Aosta e Piemonte accompagnate da misure in situ delle variabili meteorologiche e di caratteristiche del manto nevoso. Il dataset costituisce la base degli studi da condurre sulle relazioni tra caratteristiche dellla nevicata e condizioni meteo al momento della nevicata. Si noti che le misure normalmente disponibili dalle reti nivologiche prescindono dalle condizioni meteorologiche al momento della misura e sono pertanto soggette a notevoli errori che debbono essere determinati in modo il più possibile preciso. La Figura 2 mostra lo scatterogramma tra i dati stagionali totali di SWE misurati e quelli ricostruiti da modello tenendo conto delle condizioni meteorologiche sul sito di misura.

Figura 2. Confronto fra SWE totali stagionali osservati e ricostruiti con modello per tutte le stagioni in tutti i punti di misura in Valle d’Aosta e Piemonte. [Dati e analisi del Politecnico di Torino-DIATI]

Il Dipartimento Interateneo Politecnico e Università di Torino-DIST ha preparato il sito di misura in quota a Cogne (AO) e condotto le misure dall’autunno 2010 a oggi. Le misure sono eseguite con tecniche TDR (Time Domani Reflectometry, umidità del suolo e densità della neve), TIR (infrarosso termico, temperatura del suolo e della neve) ed eddy covariance (flussi di calore sensibile e di vapore) su superfici a forte acclività ed esposizione alla radiazione solare. Tali misure consentiranno anche di migliorare l’affidabilità dei prodotti di copertura nevosa in zone a forte inclinazione dei pendii la cui esposizione alla radiazione solare incidente ha notevoli influenze sull’evoluzione della copertura nevosa. Sono stati elaborati numerosi transitori di fusione della neve. Un esempio di novembre 2012 è mostrato in Figura 3.

Figura 3. Misure micrometeorologiche e delle caratteristiche del suolo a Cogne (AO) nel novembre 2012. [Dati e analisi del Dipartimento Interateneo Politecnico e Università di Torino-DIST]

Il Dipartimento di Fisica dell’Università di Torino ha portato avanti due attività principali: a) approntamento dei necessari dataset di input per il funzionamento del modello UTOPIA che verrà utilizzato per i run sulle zone di interesse del progetto in Valle d’Aosta, e b) verifica delle parametrizzazioni relative al manto nevoso all’interno del modello stesso.

Il Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Torino ha svolto il recupero e l’analisi climatica dei dati nivometrici provenienti da stazioni manuali e automatiche di lungo periodo (1961-2010) in Piemonte. In particolare, l’attività principale ha riguardato il controllo di qualità e l’omogeneizzazione dei dati al fine di ottenere serie affidabili su cui calcolare in modo corretto trend, indici climatici ed eventi estremi.

Il CNR-ISAC ha perfezionato l’algoritmo di retrieval Water vapour Strong Lines at 183 GHz (183-WSL) per la stima della precipitazione e della copertura nevosa (Figura 4). Un nuovo modulo per la classificazione delle nubi basato su soglie di sensibilità dei canali nelle microonde è stato sviluppato per migliorare le attuali performance del metodo sia nel classificare le nubi precipitanti che nel riconoscere i suoli innevati, attività finora svolta da un mero modello digitale del terreno (DEM). 

Figura 4. Schema dell’algoritmo nelle microonde 183-WSL per la stima della precipitazione e il retrieval della copertura nevosa basato sui canali a 89, 150 e 183 GHz dei sensori satellitari attualmente in orbita. [CNR-ISAC]