THE REGIONAL SYSTEMS OF THE ITALIAN SEAS Ernesto Napolitano(1), Ernesto Napolitano(1) Roberto Iacono(1), Roberto Iacono(1) Roberto Sorgente(2), Leopoldo Fazioli(2), Antonio Olita(2), Andrea Cucco(2) Paolo Oddo(3), Antonio Guarnieri (3)
1) ENEA UTMEA_CLIM (Unità Tecnica di Modellistica Energetica e AmbientaleAmbientale- Laboratorio di Clima) 2) CNR - Istituto Ambiente Marino Costiero , Oristano 3) INGV Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Bologna
Sistemi regionali e costieri
AREG WMED
TYREM
SCRM
BOM
Modello a scala di bacino ¾
REFERENCES:
•
Pinardi, N., Allen, I., Demirov, E., De May, P., Korres, G., Lascaratos, A., Le Traon, P.Y., Maillard, C.: The implementation ocean forecasting system: first phase of implementation (1998.2001); Annales Geophysicae, 21, 3‐20, 2003;
•
Dobricic, S., Pinardi, N., Adani, M., Tonani, M., Fratianni. C., Bonazzi, A., Fernandez, V.: Daily oceanographic analyses by the Mediterranean basin scale assimilation system, Ocean Sci., 3, 149‐157, 2007.
•
Tonani M Pinardi N Dobricic S Pujol I And Fratianni C : A high Tonani, M., Pinardi, N., Dobricic, S., Pujol, I. And Fratianni, C.: A high resolution free‐surface model of the Mediterranean Sea, Ocean Sci., 4, 1‐ 14, 2008;
MFS1671 U high = U
int coarse
∂ (T , S ) ∂ (T , S ) + U high r =0 ∂t ∂n
int H + η coarse g int int [ηhigh − ηcoarse ±ε + η tide ] ( ) + U tide H + η high ( H + η high )
int U high = U coarse
(T , S ) high = (T , S ) int
coarse
¾
REFERENCES:
•
Flather, R.A: A tidal model of the northwest European continental shelf, Memories de la Societe Royale des Sciences de Liege, 6(10), 141‐164, 1976;
•
Marchesiello, P., Mc Williamns, J. C., and Shchepetkin A.: Open boundary conditions for long‐term integration of regional oceanic models, Ocean Modeling, 3, 1‐20, 2001; d l
•
norm U high <0
norm U high >0
Oddo, P. and Pinardi, N.: Lateral open boundary conditions for nested limited area models: A scale selective approach. Ocean Modelling, 20, 134‐156, 2008;
Sistemi operativi regionali di previsione dello stato dei mari Italiani Modello
Risoluzione spaziale
WMEDFS
Orizzontale 3.5km V ti l 30 σ Verticale
TYREM
Orizzontale 2km Verticale 40 σ
MFS1671 (INGV)
SCRMFS
Orizzontale 3.5km Verticale 30 σ
MFS1671 (INGV)
AREG
Orizzontale 2.2km Verticale 31 σ
MFS1671 (INGV)
1)) 2) 3)
Forzanti marini (1)
MFS1671 ((INGV))
Forzanti atmosferici (2)
ECMWF
ECMWF ECMWF (3) SKIRON– IASA ECMWF
Risoluzione spaziale 1/16° i l i i l / ° x 1/16°; risoluzione temporale 1d / ° i l i l d Risoluzione spaziale 1/4° x 1/4°; risoluzione temporale 6h Risoluzione spaziale 1/10° x 1/10°; risoluzione temporale 1h
Condizioni alla superficie & parametrizzazioni Flusso di Momento Momento:: Flusso di calore calore::
r r ∂u τ Km = ∂z z =η ρ 0 Kh
∂T ∂z
Flusso di sale: Kh
∂S ∂z
= z =η
1 [(1 − Tr )Qsol − Qb − Qh − Qe ρC p
= ( E − P + R ) S z =η z =η
¾
REFERENCES REFERENCES:
•
Hellerman, S. and Rosenstein, M: Normal wind stress over the world ocean with error estimates, J. Phys. Ocean., 13, 1093‐1104, 1983;
•
Reed, R. K.: On estimating insolation over ocean, J. Phys. Oceanogr., 17, 854‐ 871 1977; 871, 1977;
•
Budyko, M.I.: Atlas of the heat balance of the earth, Glabnaia Geofizicheskaia Observatoriia, Moscow, pp. 69, 1963;
•
Bignami, F., Marullo, S., Santoleri, R., and Schiano, M.A.: Long‐wave radiation budget in the Mediterranean Sea, J. Geophys. Res., 100(c2), 2501‐2514, 1995;
•
May, P. W.: Climatological flux estimate in the Mediterranean Sea: Part I. Winds and wind stresses. NORDA Tech, Rep., Vol. 54, oag. 58, 1982;
•
Castellari, S., Pinardi, N. And Leaman, K.: A model study of air‐sea interactions in the Mediterranean Sea, J. Mar. Syst., 18, 89‐114, 2000;
Catena Operativa Forecast
End Users
Coastal
Weather Forecast
Models
ATMOSPHERIC FORCING ATMOSPHERIC FORCING Data Assimilation Sea Level Anomaly Sea Surface Temperature p In situ temperature profile
Mediterranean OGCM MFS1671
air‐sea coupling algorithms
Downscaling
WEB Boundaryy Conditions
WEB W
SST CNR‐ISAC OCEAN BASIN FORCING
Data assimilation Data assimilation OCEAN 3d‐VAR SOFA
OCEAN REGIONAL FORCING
AREG Adriatic REGional Operational Forecasting System
Modello Risoluzione orizzontale Risoluzione verticale Fiumi Forzante Atmosfeico C di i i aii bordi Condizioni b di laterali l t li Condizione iniziale Previsioni (giornaliere) Simulazioni
POM 2.2 Km 31 σ Po: medie giornaliere osservate Medie mensili climatologiche ECMWF 6-h + precipitazioni climatologiche MFS valori medi g giornalieri O.T.I.S snapshots orari per SSH MFS interannual run +7 giorni +7 giorni
Prodotti e Servizi: AREG
http://gnoo.bo.ingv.it/afs
Alcuni risultati AREG C Correnti sul fondo alla Boa E1 ti l f d ll B E1
Basin Monthly SST
Profili medi (2001‐2008) o ed ( 00 008)
Elevation Mean Errors (cm) STATION
RMSE
STATION
RMSE
Ancona
8
Ravenna
8
Bari
6
Trieste
9
Ortona
7
Venezia
9
Otranto
6 Vieste MEAN RMSE= 7 cm
6
TYREM (TYrrhenian REgional Model) e modello annidato delle coste Campane TYCRM (TYrrhenian Coastal Regional Model in collaborazione con UNIParthenope)
OBC
DX=DY=1/48° ((؆ 2Km)) 40 livelli sigma
TYREM
POM GRID:OPA GRID=1:3 OPA (1/16°) ->POM(1/48°) TYCRM DX=DY=1/144° (؆ 700 m) 40 livelli sigma TYREM(1/48°) -> TYCRM(1/144°)
OBC
OBC
Il Sistema operativo TYREM fornisce da maggio 2009 1 forecast giornaliero a 7 giorni La tecnica di forecast utilizzata è la seguente: Il martedì sera alle 23, il sistema esegue una previsione a 7 giorni in “partially active” mode e cioè, utilizza i 7 gg di analisi precedenti (dati ECMWF, e OGCM MFS1671 per l’inizializzazione e le condizioni al bordo), ), dopo p 7 gg di “run” di analisi il sistema fa uno “switch” in “forecast mode” (martedì successivo) utilizzando i campi di forecast sia come forzanti atmosferici sia come condizioni al bordo laterali. Questa procedura è stata adottata allo scopo di attenuare il ben noto fenomeno della generazione di onde spurie barotropiche durante la fase iniziale di integrazione (1-2 gg). Il Forecast giornaliero dei giorni successivi ((dal mercoledì al lunedì)) invece è p prodotto mediante un run inizializzato dal restart del forecast del g giorno precedente.
Forecast
M G
V
S
D
L
OPA-ECMWF-Analisi OPA ECMWF A li i
M
M
G
V
S
D
L
M
Attenuazione delle oscillazioni barotropiche spurie durante i primi 7gg di “inizializzazione”
(Topografia dinalica Assoluta E Velocità Geostrofiche‐ DATI AVISO)
MEDIA DELLE SIMULAZIONI DI ANALISI DELL’ESTATE 2009
5
6
1 2 4 3 30 m
Prodotti e Servizi: POM-TYRR
http://clima.casaccia.ene a.it
CNR‐ ORISTANO Gruppo di Oceanografia operativa Gruppo di Oceanografia operativa Mediterraneo occidentale‐Stretto di Sicilia‐Bocche di Bonifacio Operational Oceanography Group - IAMC- CNR Oristano
30/ 05/ 13 22:46
I stituto per l'Ambiente M arino e Costiero Consiglio Nazionale delle Ricerche - Oristano
Sistemi di Previsione M arina Nell'ambito del Mediterranean Operational Oceanography Network (MOON) e del Gruppo Nazionale di Oceanografia Operativa (GNOO), il G3O fornisce i seguenti prodotti di previsione operativa: Stretto di Sicilia (3.5km max di risoluzione) Mediterraneo occidentale - mari intorno alla Sardegna (3.5km max di risoluzione) Mare di Sardegna (3.5km max di risoluzione) Bocche di Bonifacio(10m ( max di risoluzione)) Arcipelago di La Maddalena (10m max di risoluzione) Analisi Climatologia mensile Climatologia annuale
M odello sub-Regionale dello Stretto di Sicilia (SCRM ) Il Sistema Operativo di Previsione dello Stretto di Sicilia fornisce giornalmente una previsione tridimensionale a 5 giorni delle caratteristiche del mare (temperatura, salinita', ecc.) e della circolazione dello Stretto di Sicilia. Il dominio coperto e': 8.95°E17.1°E, 30°N-39.5°N. Il sistema e' innestato in modo asincrono ad una via al modello a risoluzione inferiore OGCM (1/16° di risoluzione orizzontale) dell'intero bacino del Mediterraneo sviluppato presso la Dynamics and Climatology Unit dell'INGV di Bologna Alla superficie il sistema ee' forzato da flussi di momento (stress del vento), Bologna. vento) calore e "acqua" calcolati dai campi dei parametri atmosferici di sistemi di previsione atmosferica a risoluzioni maggiori o inferiori. Una versione con una risoluzione orizzontale a 1/32° e' stata sviluppata nell'ambito del progetto europeo MFSTEP ed e' operativa dal 2004 (SCRM3230). Sono disponibili la simulazione degli ultimi sette giorni dei campi d'analisi rilasciata settimanalmente e la climatologia media mensile. Recentemente e' stata realizzata, nell'ambito del progetto europeo ECOOP, ed e' disponibile in rete una versione aggiornata a 1/48° di risoluzione orizzontale. E' operativa dal 2009 (SCRM4830).
M odello sub-Regionale dei mari intorno alla Sardegna (WM RM ) Il Sistema di Previsione dei mari intorno alla Sardegna fornisce giornalmente una previsione aggiornata a 5 giorni delle caratteristiche tridimensionali del mare (temperatura, salinita', ecc.) e della circolazione con una risoluzione orizzontale a 1/32°. Il dominio coperto e': 3-16 °E; 36.5-44.5 °N. Il sistema e' innestato in modo asincrono ad una via al modello a risoluzione inferiore OGCM (1/16° di risoluzione orizzontale) dell'intero bacino del Mediterraneo sviluppato presso la Dynamics and Climatology Unit dell'INGV di Bologna. Alla superficie il sistema e' forzato da flussi di momento (stress del vento), calore e "acqua" calcolati dai campi dei parametri atmosferici del sistema di previsione atmosferica ECMWF.
http:/ / www.seaf orecast.cnr.it/ it/ circulation_it.htm
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SCRMFS
The SiCily Strait Regional Model Operational Forecasting System Catena operativa Cold start (VIFOP) Warm start
Weather Forecast Regional Forecast J+1
J+1
J+3
J+2
J+2
J+3
J+5
J+4
J+4
J+5
J+6
…..
J+10 OGCM FORECAST
MFS1671 Forecast ECMWF Weather W h F Forecast
Modello Latitudine Longitudine Risoluzione orizzontale Risoluzione verticale Punti di griglia (x,y) Fiumi Forzante Atmosfeico Condizioni ai bordi laterali Condizione iniziale Previsioni
POM 8.95°E-16.98°E 30 95°N-39 30.95 N-39.48 48°N N 1/32°, ~ 3.5 Km 30 σ (double log) 257, 273 NO SKIRON 1-h, ECMWF 6-h MFS valori medi giornalieri VIFOP ((Slave mode)) +5 giorni
Spin-up time
Alcuni risultati Level‐‐2 MODIS Level 2 MODIS ‐‐ Aqua satellite data
SCRMFS V lid i Validazione Off li Off-line VALIDAZIONE OFF‐LINE: VALIDAZIONE OFF‐ SCRM & OPA Vs DATASET 1KM
17 Feb 2010 http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/
Schema dei cicli di forecast
RMSE=(BIAS(x,y,t RMSE=(BIAS( x,y,t))2/N) ( -RMSE E2/ D2) 100 SSTSS=(1SSTSS=(1 /STD
WMEDFS
The Western Mediterranean Regional Model Forecasting System Modello POM Latitude 3°E-16.5°E Longitude 36.7°N-44.5°N Risoluzione orizzontale 1/32°, ~ 3.5 Km Risoluzione verticale 30 σ (double log) Punti di griglia (x,y) 432, 250 Fiumi NO Forzante Atmosfeico ECMWF 6-h Condizioni ai bordi laterali MFS campi medi giornalieri Condizione iniziale VIFOP Assimilazione no Previsioni +5 giorni
•
Operativo da Febbraio 2009 su base giornaliera
•
Fornisce 5 giorni di previsione in modalità Slave analogamente a SCRMFS
WATER CIRCULATION AND TRANSPORT OF POLLUTANTS IN COASTAL AREA ITALY
BOOM
CORSICA (FR)
BONIFACIO STRAIT (IT‐FR)
SARDINIA (IT)
Bonifacio Oil spill Operational Model Predicting the fate of oil spills in the coastall areas off the Bonifacio Strait h if i i
TYRRHENEAN SEA
http://www.sos‐bocchedibonifacio.eu/
IAMC‐CNR
CUCCO A.
BOOM
THE OPERATIONAL SYSTEM OVERVIEW THE BOOM CORE a coupled 3D hydrodynamic and wave model (SHYFEM3D‐WWM), a Lagrangian trajectory module and a Lagrangian trajectory module and a weathering module (FEMOIL) based on finite elements method (www.seaforecast.cnr.it).
nested to a regional open ocean forecasting system based on a finite difference hydrodynamic model difference hydrodynamic model (WMED) (www.seaforecast.cnr.it).
surface boundary conditions provided surface boundary conditions provided by SKIRON meteorological forecasting system (http://forecast.uoa.gr)
GUI to predict oil spill fate within 72 hours time lag both in the past ((backward simulation) or in the ) future (forward simulation). IAMC ‐ Institute for Marine Coastal Marine Environment, Oristano unit
A. Cucco
WEB SERVICES
HYDRODYNAMICS & WAVES
DAILY A 3 DAYS FORECAST OF ….
WAVE SWH & DIRECTION OF PROPAGATION IN THE SOB AND IN THE LA MADDALENA ARCHIPELAGOS ARCHIPELAGOS
SURFACE WATER CURRENT IN THE SOB AND IN THE LA MADDALENA ARCHIPELAGOS MADDALENA ARCHIPELAGOS
AT
http://www.seaforecast.c nr.it
IAMC ‐ Institute for Marine Coastal Marine Environment, Oristano unit
A. Cucco
WEB SERVISES
IAMC ‐ Institute for Marine Coastal Marine Environment, Oristano unit
A. Cucco
Conclusioni: Ogni giorno sono prodotti dai +5giorni ai +7giorni di campi di previsione in
NRT per il Bacino Occidentale del Mediterraneo, Mar Tirreno, Stretto di Sicilia e Mar Adriatico.
Tutti i campi di previsione per i Mari regionali Italiani sono disponibili ogni
giorno in modalità grafica sul Web. Web I dati prodotti sono inoltre disponibili attraverso FTP Server dedicato a tutti gli utenti del MOON. I sistemi i t i di previsione i i costituiscono tit i lla b base per applicazioni li i i quali: li »Oil
spill »Supporto alle attività di pesca »Save and rescue »Wheather-routing
