Implementata una nuova configurazione di ICON-2I
La catena operativa di previsione meteorologica dell’Agenzia ItaliaMeteo si basa sul modello ICON nella configurazione ad area limitata ICON-2I, sviluppata e mantenuta in collaborazione con Arpae Emilia-Romagna sul sistema HPC di CINECA.
Nell’ambito del miglioramento continuo del sistema, dal 26 maggio 2025 è stata implementata operativamente una nuova configurazione del modello con l’obiettivo di migliorare la simulazione delle precipitazioni convettive in presenza di debole forzante sinottica.
Questa tipologia di piogge si sviluppa localmente, ad esempio per il riscaldamento del suolo, in assenza di perturbazioni o strutture meteorologiche organizzate: l’intensità di questi fenomeni, in Italia tipici nella tarda primavera e in estate, veniva sistematicamente sovrastimata dal modello ICON-2I.
La nuova configurazione, chiamata MICROFISICA-NEW, include una serie di modifiche in particolare nella parametrizzazione della microfisica, consentendo una riduzione della sovrastima di queste precipitazioni, mentre la distribuzione delle precipitazioni risulta nel complesso più coerente con le osservazioni.
Per le altre variabili meteorologiche, sia in quota che in prossimità del suolo, è stato verificato come l’impatto della nuova configurazione sia sostanzialmente neutro, confermando l’assenza di effetti collaterali indesiderati.
Figura 1. Precipitazione stimata da radar corretta con i pluviometri (a sinistra) nelle 24 ore del giorno 26/08/2024 e corrispondente previsione (a destra) del modello ICON-2I inizializzato alle ore 00 UTC del giorno stesso
La sperimentazione del nuovo modello
La definizione della nuova configurazione del modello è avvenuta dopo una lunga serie di test/esperimenti effettuati dall’Agenzia ItaliaMeteo in collaborazione con Arpae Emilia-Romagna, a seguito di un intenso lavoro di ricerca effettuato dal consorzio COSMO.
In particolare, sono state considerate due configurazioni, quella di CONTROLLO, configurata come la corsa operativa precedente al 26 maggio, e quella MICROFISICA-NEW, la nuova configurazione che utilizza una versione aggiornata di ICON con alcuni parametri modificati, in particolare nello schema della microfisica.
Entrambe le configurazioni sono state testate dal 1° giugno al 31 agosto 2024 con previsioni giornaliere di 24 ore inizializzate alle 00 UTC a partire dalle analisi del sistema operativo, con un totale di 92 previsioni per esperimento.
Per confrontare la distribuzione statistica delle precipitazioni previste dal modello con quella delle precipitazioni osservate sono stati utilizzati i QQ-plot (Quantile–Quantile plot).
Questo tipo di grafico rappresenta i quantili della distribuzione prevista in funzione di quelli della distribuzione osservata e consente di valutare la capacità del modello di riprodurre correttamente l’intensità e la frequenza delle precipitazioni, evidenziando eventuali errori sistematici.
Le osservazioni contro cui vengono confrontate le previsioni sono i valori massimi delle precipitazioni totali su tre ore calcolati per tutte le aree di allertamento definite dal Dipartimento Nazionale di Protezione Civile (DPCN). Le precipitazioni totali su tre ore sono stimate dal composito della rete radar e corrette con i dati da pluviometro.
Figura 2. QQ-plot per il CONTROLLO (a sinistra) e per MICROFISICA-NEW (a destra). Ogni figura mostra la distribuzione statistica della precipitazione osservata sull’asse x e la corrispondente distribuzione della precipitazione prevista sull’asse y
I valori al di sopra della diagonale indicano una sovrastima della precipitazione da parte del modello, tanto più accentuata quanto più i “pallini” si discostano dalla bisettrice. Si può osservare come la configurazione MICROFISICA-NEW riduca sensibilmente la sovrastima dell’intensità delle precipitazioni rispetto al CONTROLLO, sebbene non la elimini completamente.
Per verificare l’accuratezza delle previsioni di precipitazione invece sono stati calcolati alcuni scores dicotomici, considerando la precipitazione media e massima cumulata su tre ore nelle aree di allertamento definite dal DPCN.
I risultati sono rappresentati mediante performance diagram, che offrono una visione sintetica e combinata di diverse metriche: probability of detection (POD, asse y), success ratio (SR, asse x), threat score (TS, linee iperboliche piene) e frequency bias index (FBI, segmenti tratteggiati).
Figura 3. Performance diagram per la precipitazione massima su aree di allertamento considerando le soglie di 5 mm (in alto a sinistra), 10 mm (in alto a destra), 20 mm (in basso a sinistra) e 50 mm (in basso a destra) considerando precipitazioni cumulate su 3 ore
Per tutte le soglie la configurazione CONTROLLO si colloca al di sopra della diagonale del diagramma, indicando quindi una sovrastima del numero di eventi. Anche la configurazione MICROFISICA-NEW sovrastima il numero di eventi, ma in modo meno marcato, con una netta riduzione del bias per le due soglie più elevate.
La configurazione MICROFISICA-NEW, quindi, non modifica in modo sostanziale l’abilità del modello nel prevedere lo sviluppo di eventi convettivi rispetto al CONTROLLO, ma riduce l’intensità dei massimi locali all’interno dei nuclei di precipitazione.
Figura 4. Cumulata giornaliera stimata da radar corretto con i pluviometri (sinistra), prevista dal run CONTROLLO (centro) e dal run MICROFISICA-NEW (destra) per il 26/08/2024