Mariangela Ravaioli (CNR-ISMAR), V. Cardin (OGS), R. Bozzano (CNR-ISSIA), S. Pensieri (CNR-ISSIA), M. Pastore (CMCC), N. Pinardi (UNIBO/INGV), P. Picco (Enea-CRAM), G. Bortoluzzi (CNR-ISMAR), A. Russo (UNIVPM), A. Grandi (INGV), P. Focaccia (CNR-ISMAR)

Utilizzo dei dati provenienti da Boe Oceanografiche nei

modelli di previsione

Introduzione• Nella modellistica idrodinamica i dati provenienti dalle boe multisensore ancorate sono di strategica importanza ai fini di migliorarne le capacità previsionali. • Le boe consentono infatti un monitoraggio dello stato chimico-fisico del mare ad alta risoluzione temporale (tipicamente orario o semiorario) per i principali parametri quali Temperatura, Salinità, Velocità e Direzione della Corrente, per periodi di tempo consistenti (e solitamente limitati dal degrado “fisiologico” della strumentazione) e in una costante posizione geografica. • Importanti e storici siti osservativi sono la Boa Mambo (Golfo di Trieste), sono la Boa Oceanografia S1 (Delta del Po), la Boa Ocenaografica E1 (Costa Rimininese) la Boa ODAS Italia 1 (Mar Ligure). • L’utilizzo di questi dati nella modellistica può essere finalizzato principalmente a due obiettivi: la validazione delle previsioni, e la correzione delle previsioni mediante processi di assimilazione dei dati osservati

Le Boe in situ ed in real time

BOA MAMBOpresso il parco di Miramare

BOA S1Delta del Po

BOA E1Rimini

BOA ODAS Italia 1 Golfo di Genova

TitleAdriatico settentrionale, Delta del Po

Sistema Automatico di Monitoraggio Ambientale Meteo-Marino S1Sistema Automatico di Monitoraggio Ambientale Meteo-Marino S1Boa meteo-oceanografica coordinata dal CNR-ISMAR-BolognaBoa meteo-oceanografica coordinata dal CNR-ISMAR-Bologna

DATI ACQUISITIDati meteorologici (temperatura, pressione, direzione e velocità del vento, umidità relativa, radiazione netta) e oceanografici (direzione e velocità della corrente, temperatura, salinità, ossigeno disciolto, pH, ORP, torbidità, fluorescenza).

UBICAZIONELat 44.441042 N Lon 12.456111 EDatum WGS84 Profondità: 22.5 m

http://s1.bo.ismar.cnr.ithttp://s1.bo.ismar.cnr.it

studio climatologico della variabilità delle proprietà oceanografiche dell'Adriatico

settentrionale; studio dell’impatto del fiume Po sulla piattaforma continentale; studio dei rapporti aria-acqua da un punto di vista fisico e fisico-chimico; studio del ruolo dei fondali nei processi distrofici dell’Alto Adriatico; studio dei processi di sedimentazione e risedimentazione del particellato

terrigeno fine in area prodeltizia.

http://e1.bo.ismar.cnr.it

UBICAZIONELat 44 08.606 N Lon 12 34.262 EDatum WGS84 Profondità: 8,8 m

DATI ACQUISITIdati meteorologici (temperatura, pressione, direzione e velocità del vento, umidità relativa, radiazione netta) e oceanografici (direzione e velocità della corrente, temperatura, salinità, ossigeno disciolto, pH, ORP, torbidità, fluorescenza).

Adriatico Centro-Settentrionale, zona di Torre Pedrera (Rimini)zona di Torre Pedrera (Rimini)

Sistema Automatico di Monitoraggio Ambientale Meteo-Marino E1Sistema Automatico di Monitoraggio Ambientale Meteo-Marino E1Boa meteo-oceanografica coordinata dalBoa meteo-oceanografica coordinata dal CNR-ISMAR-BolognaCNR-ISMAR-Bologna

Rappresentativa delle condizioni di zona costiera dell’Adriatico Centro settentrionale Monitoraggio in continuo di condizioni marine e meteorologiche Acquisizione di parametri sperimentali su cui tarare il modello oceanografico di previsione di concentrazione O2

Mitigazione degli effetti degli episodi ipo-anossici attraverso attività di monitoraggio

http://e1.bo.ismar.cnr.ithttp://e1.bo.ismar.cnr.it

Monitoraggio AMBientale Operativo

Boa MAMBO 1

45°41.95'N - 13°42.99'E

9 anni di dati meteo-marini trasmessi in tempo reale

Sito di studio per applicazioni avanzate(ADCP, CO2 monitoring, etc.)

Sito LTER (additional biochemical Measurements in delayed mode)

http://poseidon.ogs.trieste.it/mambo/http://poseidon.ogs.trieste.it/mambo/

Santuario dei Cetacei Alta variabilità a tutte le scale temporali Intensi fenomeni di interazione aria-mare Disponibilità di lunghe serie temporali

DATI ACQUISITIDati metereologici (temperatura, pressione, umidità, irradianza, e precipitazione) e oceanografici (temperatura, direzione e velocità della corrente). I dati sono trasmessi in tempo reale. Boa meteo-oceanografica ODAS ITALIA 1

(CNR-ISSIA-GE / CNR-ISMAR-SP)

Boa meteo-oceanografica ODAS ITALIA 1(CNR-ISSIA-GE / CNR-ISMAR-SP)

Ormeggio con ADCP vicino alla boa ODAS ITALIA 1

(ENEA-SP / CNR-ISMAR-SP)

Ormeggio con ADCP vicino alla boa ODAS ITALIA 1

(ENEA-SP / CNR-ISMAR-SP)

www.odas.ge.issia.cnr.itwww.odas.ge.issia.cnr.it

Mar Tirreno, Mar Ligure W1-M3A - ODAS ITALIA 1

Boa meteo-oceanografica coordinata dal CNR-ISSIA-GENOVA/ENEA-CRAM-LA SPEZIA

L’osservatorio fa parte di una rete di osservatori oceanici europei nell’ambito del progetto Europeo EuroSITES che rappresenta la componente Europea del network globale OceanSITES e mira ad integrare gli osservatori oceanici esistenti al fine di rafforzarne la capacità di monitorare lo stato del mare e del suo fondale.

Le principali applicazioni nei modelli di previsioneLa validazione delle previsioni:il dato non viene utilizzato per correggere la previsione e risulta pertanto indipendente, ed utilizzabile per calcolare uno skill score del modello

La correzione delle previsioni mediante processi di assimilazione dei dati osservati:il dato di boa viene “introdotto” nel modello con tecniche di assimilazione dati; queste tecniche, che vanno dai metodi basati su algoritmi derivati dall’analisi oggettiva ai metodi variazionali, perseguono tutte il fine di aggiustare la previsione numerica utilizzando il dato osservato durante il ciclo settimanale di analisi, in modo da fornire al modulo previsionale le migliori condizioni iniziali possibili per l’integrazione temporale, e senza causare instabilità numeriche

Controllo di qualità in tempo realedelle previsioni con boe fisse

BOA-S1/(Adriatic Forecasting System) : parametri confrontati

• Temperatura

• Salinità

• Correnti

Si calcolano i bias e l’errore quadratico medio

Temperatura alla boa S1 per l’anno 2008

Salinità alla boa S1 per l’anno 2008

Correnti alla boa S1 in Gen. 2009

BOA-W1M3A/Mediterranean Forecasting System: parametri confrontati

Temperatura a 0, 6, 12, 20, 29 e 36 metri

Nell’ambito del progetto Europeo MyOcean, le misure acquisite vengono impiegate per validare le stime di temperatura e salinità del mare ottenute dalla catena operativa di previsione del sistema MFS e del network globale OceanSITES.

Si calcolano i bias e l’errore quadratico medio

Ligurian Sea – Gulf of Genoa

43°50,1520’ N 009°7,0153’ E

1250 m water depth

75 Km far from the coast

-2100

-2000

-1900

-1800

-1700

-1600

-1500

-1400

-1300

-1200

-1100

-1000

-900

-800

-700

-600

8.95 9.00 9.05 9.10 9.15 9.20 9.25 9.30 9.3543.60

43.65

43.70

43.75

43.80

43.85

43.90

43.95

Lon

Lat

Dep

th [

m]

Temperatura alla boa W1m3a a 12 metri alla boa W1m3a a 12 metri

Bias e RMS per la Temperatura a 12 metri Bias e RMS per la Temperatura a 12 metri ((BOA-W1M3A)BOA-W1M3A)

Temperatura alla boa W1m3a a 29 metriTemperatura alla boa W1m3a a 29 metri

Bias e RMS per la Temperatura a 29 metri Bias e RMS per la Temperatura a 29 metri ((BOA-W1M3A)BOA-W1M3A)

La Boa Oceanografia E1 antistante la costa Riminese consente di validare e correggere il La Boa Oceanografia E1 antistante la costa Riminese consente di validare e correggere il modello di ocenografico ROMS finalizzato alla previsione di livelli anomali di ossigeno modello di ocenografico ROMS finalizzato alla previsione di livelli anomali di ossigeno inerenti ad eventi ipossici ed anossici inerenti ad eventi ipossici ed anossici Modello ROMSModello ROMS

BOA-E1: parametri confrontati Ossigeno

BOA-E1/Modello ROMS: parametri confrontatiBOA-E1/Modello ROMS: parametri confrontati

Spurious data (fouling)

Ossigeno disciolto (ml l-1) nello strato di fondo dopo la rimozione dal forecast del Mean Bias calcolato sui 7 giorni precedenti

Blue= modelRed = E1 Oceanographic Buoy

Ossigeno disciolto (ml l-1) nello strato di fondo (prof = -8.8 m)

Blue= modelRed = E1 Oceanographic Buoy

Ossigeno alla boa E1 per gli anni 2007-2009Ossigeno alla boa E1 per gli anni 2007-2009

Spurious data (fouling)

Previsione Corretta - 3rd day

BIAS, RMS e altre statistiche mensili dell’ossigeno BIAS, RMS e altre statistiche mensili dell’ossigeno disciolto alla boa E1 a 8.8 metri (strato di fondo)disciolto alla boa E1 a 8.8 metri (strato di fondo)

Previsione Corretta - 1st day(Il Bias Medio è calcolato con Iidati della boa e la corrispondente previsione dei precedenti 7 giorni è stata sottratta dalla previsione attuale)

Previsione Corretta - 2nd day

Previsione Originale - 1st day

Conclusioni• Attualmente vengono utilizzati i seguenti dati:

- Temperatura, Salinità e Correnti dalla boa S1- Ossigeno dalla boa E1 - Temperatura per la W1-M3A - ODAS ITALIA 1

• Relativamente alla Boa Mambo, i dati presto saranno utilizzati per validare i modelli dell’Adriatico e del Mediterraneo

• Un prossimo sviluppo del modello operativo AFS è previsto proprio nel senso di utilizzare un metodo variazionale (3D-VAR) per assimilare anche i dati osservati di Temperatura e Salinità dalle boe presenti nel suo dominio.