Il laboratorio Ocean-Lab del CMCC sta sviluppando e garantendo l’operatività da Novembre 2014 del nuovo modello di previsione chiamato Adriatic-Ionian Forecasting System (AIFS).

Models_AIFS

Il modello numerico alla base di AIFS, chiamato AIREG (Adriatic-Ionian REGional model), si basa sul codice numerico NEMO v3.4 (Nucleus for European Modellling of the Ocean, Madec et al. 2008). Tale codice risolve numericamente le equazioni primitive tridimensionali sulla griglia Arakawa-C nell’ipotesi di approssimazione di Boussinesq. Il modello AIREG utilizza le equazioni di Pacanowsky e Philander (1981) per lo schema di chiusura della turbolenza con coefficiente di attrito al fondo non lineare. La diffusività e la viscosità orizzontale sono trattate con un operatore bi-laplaciano, mentre condizioni di tipo no-slip sono state considerate per le condizioni al contorno in prossimità delle aree costiere.

Il modello AIREG copre sia il mar Adriatico sia il mar Ionio, estendendosi verso Est sino alla penisola del Peloponneso e le coste libiche; include il mar Tirreno estendendosi verso Ovest sino a inglobare il mar Ligure, il mar di Sardegna e parte del bacino algerino. Le equazioni primitive sono state risolte su una griglia avente una risoluzione orizzontale di 1/45° e 121 livelli verticali, integrate nel tempo mediante uno schema di tipo time-splitting. Il modello batimetrico è stato ottenuto a partire dai dati forniti dalla U.S. Navy 1/60° database DBDB1, interpolati sul dominio spaziale di AIREG mediante un metodo bilineare.

Il calcolo dei flussi alla superficie è stato effettuato mediante il ricorso alle bulk formulae (Tonani et al., 2009) che permettono l’utilizzo dei campi atmosferici forniti dal Centro Europeo di Previsione Atmosferica ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecast) alla risoluzione spaziale di 0.125° e frequenza oraria di 6 ore. La pressione atmosferica è inclusa come forzante alla superficie, mentre il contributo legato all’evaporazione è ricavato a partire dal flusso latente di calore. Il campo di precipitazione fornito alla superficie deriva dal dataset CMAP (Climate Prediction Centre Merged Analysis of Precipitation).
Per quanto riguarda il contributo fluviale, il modello include 75 corsi d’acqua principali che sfociano nel bacino Adriatico-Ionico: i dati di portata climatologica mensile scaturiscono dallo studio di datasets di letteratura (Raicich 1996, Pasaric 2004, Malacic and Petelin 2009, Servizio Idrografico Italiano, Global Runoff Data Centre, ARPA Veneto, ARPA Emilia Romagna, ARPA Calabria, Autorità di Bacino della Basilicata, Autorità di bacino del fiume Serchio, CNR-IRPI, Piano Tutela della Acque Sicilia). Il fiume Po è l’unico contributo a essere fornito come forzante alla superficie su scala giornaliera, data la sua importanza essendo la principale sorgente di acqua fresca per il mar Adriatico: i dati di portata osservata sono forniti da ARPA Emilia Romagna.
Le condizioni iniziali e al contorno laterale sono fornite operativamente dal Mediterranean Forecasting System (MFS, Pinardi et al. 2003, Tonani et al. 2008). Per quanto riguarda le condizioni al contorno laterale, il modello AIREG utilizza i campi di temperatura, salinità, livello del mare e correnti a scala giornaliera, imponendo in vincolo di conservazione del trasporto laterale attraverso i contorni aperti cosi come riportato in Pinardi et al. 2003. Il calcolo delle condizioni al contorno è effettuato applicando uno schema di rilassamento (Engerdhal, 1995) per i traccianti attivi e la condizione di Flather (1976) per la componente barotropica della velocità.

Per quanto riguarda il ciclo di produzione previsionale, AIFS produce 9 giorni di forecast ogni giorno. In particolare, il modello è integrato in modalità forecast utilizzando come condizione iniziale i campi fisici prodotti da un ciclo di simulazione di 1 giorno tutti i giorni eccetto il mercoledì: in tale data, il modello di simulazione viene esteso a 7 giorni al fine di utilizzare i campi di analisi forniti da MFS quali condizioni al contorno e produrre la nuova condizione iniziale ottimale per il nuovo ciclo di forecast. I principali prodotti forniti da AIFS a frequenza oraria e giornaliera sono la temperatura, la salinità, le correnti, i flussi e i campi radiativi alla superficie.

Riferimenti bibliografici:

  • Engerdahl, H. (1995) Use of the flow relaxation scheme in a three-dimensional baroclinic ocean model with realistic topography. Tellus, 47A, 365–382.
  • Flather, R. A. (1976). A tidal model of the northwest European continental shelf. Mem. Soc. R. Sci. Liege, Ser. 6,10, 141-164.
  • Madec, G. (2008). NEMO Ocean General Circulation Model Reference Manual, Internal Report, LODYC/IPSL, Paris, 2008.
  • Malacic, V., and Petelin, B. (2009). Climatic circulation in the Gulf of Trieste (northern Adriatic), J. of Geophys. Res., 114: C07002.
  • Oddo, P., Adani, M., Pinardi, N., Fratianni, C., Tonani, and M., Pettenuzzo, D., (2009). A nested Atlantic-Mediterranean Sea general circulation model for operational forecasting. Ocean Sci., 5: 461-473.
  • Pacanowski, R. C. and Philander, S. G. H. (1981). Parameterization of Vertical Mixing in Numerical Models of Tropical Oceans. J. Phys. Oceanogr., 11: 1443-1451.
  • Pasaric, M. (2004). Annual cycle of river discharge along the Adriatic coast of Croatia. Rapports et Proces-Verbaux des Reunions CIESMM 37, 132.
  • Pinardi, N., Allen, I., Demirov, E., De Mey, P., Korres, G., Lascaratos, A., Le Traon, P. Y., Maillard, C., Manzella, G., and Tziavos, C. (2003). The Mediterranean ocean forecasting system: first phase implementation (1998-2001). Ann. Geophys., 2003, 21: 3-20.
  • Raicich, F. (1996). Note on the flow rates of the Adriatic rivers. CNR, Istituto Talassografico di Trieste Tech. Rep. RF 02/94, 8 pp. Available from CNR–Istituto Talassografico di Trieste, viale Romolo Gessi 2, I-34123 Trieste, Italy.
  •  Tonani, M., Pinardi, N., Dobricic, S., Pujol, I., and Fratianni, C. (2008). A high resolution free surface model of the Mediterranean Sea. Ocean Sci. Discuss., 2008, 4: 213-244.
  • Ciliberti, S. A., Pinardi, N., Coppini, G., Oddo, P., Vukicevic, T., Lecci, R., Verri, G., Kumkar, Y., Creti’,. S. (2015). A high resolution Adriatic-Ionian Sea circulation model for operational forecasting. Geophysical Research Abstracts, Vol. 17, EGU2015-10899, 2015 - EGU General Assembly 2015
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Stefania Ciliberti