Il trattamento dello strato limite planetario nei modelli
globali dell'ECMWF
Il trattamento dello SLP gioca un ruolo fondamentale per
l'intero sistema Terra-atmosfera. E' attraverso gli scambi di superficie del momento,
del calore e dell'umidità che l'atmosfera "sente" che si sta movendo al di sopra di una superficie terrestre rugosa o su un'umida e liscia superficie
marina.
I tredici livelli più bassi sono all'incirca 10, 30, 60, 100,
160, 240, 340, 460, 600, 760, 950, 1170 e 1400 metri al di sopra della
superficie del modello. Anche con queste risoluzioni abbastanza elevate, il
gradiente verticale di temperatura, vento, umidità, ecc. nello SLP non può
essere descritto molto accuratamente, e ancor meno il trasporto turbolento del
momento, del calore e dell'umidità. Per la stima di questi parametri, il
modello usa le variabili a scala più grande come il vento, la temperatura e
l'umidità specifica, assumendo che i trasporti siano proporzionali ai gradienti
verticali.
Presso la superficie terrestre, i trasporti turbolenti del
momento, del calore e dell'umidità sono calcolati come funzione delle
differenze aria - superficie e le caratteristiche della superficie. Al di sopra
delle aree terrestri, lo spessore della neve, la temperatura del suolo e
l'umidità sono variabili previste, calcolate dal modello del suolo con quattro
strati con le rispettive profondità di 7, 21, 72 e 189 cm.
La temperatura superficiale del mare
La temperatura superficiale del mare (SST)
è fondata sulle analisi ricevute quotidianamente dal NCEP,
Washington. Essa si basa sulle osservazioni effettuate dalle navi (ship),
attraverso le boe o le osservazioni satellitari. Nei piccoli specchi d'acqua
come il mar Baltico, dove durante la stagione fredda possono aver luogo
variazioni rapide di SST, l'effettiva SST può talvolta differire anche di 5°
rispetto all'analisi.
Il ghiaccio marino
La porzione di ghiaccio marino (sea-ice) è basata sulle
osservazioni satellitari. La temperatura superficiale del ghiaccio è variabile,
in accordo al semplice schema bilancio energetico/bilancio di calore. La SST al
di sopra di acqua priva di ghiaccio e la distribuzione di punti mare e punti
ghiaccio marino è mantenuta costante durante la previsione; non è consentito
né il ghiacciamento dell'acqua né la fusione del ghiaccio.
Albedo
Per l'albedo, si fa uso sopra le aree di terra, di un un campo
climatico mensile di background. Sulle superfici marine ghiacciate, l'albedo è
fissato da 0.7 a 0.5 per le due bande spettrali. Il mare aperto ha un albedo di
0.06 per la radiazione diffusa e dipendenza funzionale della radiazione solare
per la radiazione diretta. Sul terreno, l'albedo previsto dipende dall'albedo di
sottofondo e dallo spessore della neve. Va da un minimo di 0.07 e può giungere
fino a più di 0.80 per la neve in vista e 0.2. per la neve in foresta.
Suolo innevato (snow covered ground)
Le proprietà termali del suolo coperto da neve dipendono
soltanto dalla massa di neve per unità di area. Lo spessore della neve muta
attraverso l'effetto combinato delle precipitazioni nevose, dell'evaporazione e
della fusione (Beljaars e Viterbo, 1996). Con
l'invecchiamento della neve, l'albedo decresce mentre la densità aumenta.
L'umidità del suolo
L'umidità del suolo è suddivisa fra deposito esterno e
interno al suolo. L'accumulo superficiale (che è principalmente costituito da
umidità sulla vegetazione) varia sotto l'azione della sua stessa evaporazione e
della sua capacità di raccogliere rugiada e intercettare le precipitazioni.
L'accumulo interno prende in considerazione la precipitazione e la fusione della
neve, così come il trasporto verticale di acqua dovuto al drenaggio e alla
capillarità, l'evaporazione sulla nuda terra e la captazione da parte delle
radici delle piante.
Il rapporto vegetativo (vegetation ratio)
Il rapporto vegetativo è distinto in frazioni di bassa ed alta
vegetazione e, in ciascun punto di griglia, vengono specificati i
corrispondenti tipi dominanti di vegetazione, e utilizzati dal modello per
stimare l'evaporazione.
L'azione dell'orografia
Lo schema di resistenza aerodinamica di natura orografica riproduce
il trasporto di momento causato dalle onde di sub-gravità e dall'effetto di
bloccaggio dell'orografia in condizioni relativamente stabili. Quando un flusso
di aria stabilmente stratificata attraversa la cresta di una montagna,
all'interno del flusso si generano onde di gravità. In relazione alla
stabilità statica e allo shear verticale del vento, queste onde di
gravità possono propagarsi verticalmente finché possiedono ampiezza
sufficientemente grande per interrompersi. Lo schema ha un
certo impatto sul flusso a grande scala; ciò lo rende lievemente meno zonale e
contribuisce alla formazione di anticicloni di blocco (blocking highs) e
al cut-off delle aree depressionarie.
tradotto dalla "User Guide to ECMWF forecast product",
pp.23-25.
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