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TOP DELLE NUBI

Il prodotto fornisce la quota della sommità della nube attraverso una comparazione tra i profili verticali dell’atmosfera (ricavati dalle radiosonde, dai modelli matematici e dalla climatologia) ed i dati nel infrarosso dell'MSG. La procedura di calcolo si basa su uno screening iniziale dei dati i.r. per separare in modo oggettivo le nubi dal suolo. Questa tecnica, in letteratura indicata con maschera delle nubi, è di particolare aiuto perché consente di filtrare la presenza di corpi freddi come le catene montuose e la neve.

Una stima della tipologia della nube in base alla quota è riportata nella tabella.

L'immagine è costituita da una legenda e da una rappresentazione della morfologia superiore delle nubi osservate; una scala di colori è utilizzata per differenziare le diverse temperature e quote. L'area analizzata è individuata da un cerchio centrato nel centro dell'immagine.

Il prodotto viene aggiornato ogni 15 minuti. In figura 1 è riportato un esempio d'analisi condotta su Cagliari.

La legenda riporta:

  • l'orario di osservazione del satellite;
  • il sondaggio termodinamico con cui è stato effettuato il confronto per ottenere la quota della sommità della nube;
  • la quota e la temperatura della sommità delle nubi.

L'impiego di questo prodotto può essere finalizzato per distinguere le strutture cellulari da quelle stratificate.

Le strutture cellulari , come quelle in figura 1, possono essere assimilate a nubi a sviluppo verticale. Quindi controllando la sommità della struttura (quota e temperatura) è possibile dedurre la fase della nube. La figura 1 riporta una serie di nubi convettive a nord che si spingono oltre gli 8000 metri (viola). Da notare a ridosso della Sardegna la presenza di un oggetto, con temperatura al di sotto dei -44 °C (intorno ai 10000 metri). Quindi nella zona di interesse è già presente un'intensa attività convettiva che raggiunge la tropopausa. La presenza di altri oggetti cellulari nella zona consente di valutare (attraverso il confronto con le immagini temporalmente vicine) se l'attività convettiva è in fase di attenuazione o meno.

Altro impiego di questo prodotto è l'individuazione di nubi stratificate, con particolare interesse alle nebbie e agli strati bassi. In figura 2 è riportato un esempio che mostra una copertura nuvolosa che non supera i 200 metri (colore ocra).

 

Figura 1                                                            Figura 2

 

       

BASE (metri)

SOMMITA' (metri)

NOTE

NUBI ALTE

6500-7000

> 10000

 

Cirri

     

Cirro

strati-cumuli

     

Deep convection

   

Turbolenza,Ghiaccio,Precipitazioni intense

NUBI MEDIE

 

6500-7000

 

Altocumuli-strati

     

Nembostrati

   

Ghiaccio, Precipitazioni intense

NUBI BASSE

50

2500-3000

 

Cumuli di bel tempo

600

1500

Scarsa turbolenza

Cumuli congesti

600

2000

Turbolenza. mod e ghiaccio

Strato cumuli

800-1000

2000

Possibilità di pioviggine

Strati

50-200

600-800

 

 

LIMITI DELL’ALGORITMO

Per un corretto impiego operativo del prodotto è necessario che l’utente conosca i limiti di tale prodotto, dovuti:

  1. alla maschera nuvolosa;
  2. alla trasparenza di alcune nubi. 
  3. La maschera delle nubi è il filtro che seleziona in modo oggettivo i corpi condensati. Questa lavora su una sequenza di sei giorni definendo per ogni elemento della scena e per ogni osservazione il valore di temperatura più caldo a cui può essere associato il sereno.

Andamento della temperatura del generico pixel alle ore x

In pratica per ogni pixel della scena al momento dell’osservazione è disponibile l’andamento della temperatura dello stesso pixel, al momento dell’osservazione, per i sei giorni precedenti. In pratica si assume che in questi sei giorni ci sia stato almeno una volta la condizione di sereno a cui si associa il valore più caldo della sequenza.

Il valore della temperatura del pixel osservato si confronta con la sequenza, se esso risulterà più freddo del valore di riferimento (a meno di una tolleranza), il pixel verrà considerato nuvoloso, viceversa se risulterà più caldo sarà considerato sereno.

Nel grafico precedente è riportata una tipica sequenza temporale della temperatura per un dato pixel ad un’ora definita. Il settore rosso definisce l’area di tolleranza intorno al valore più caldo della sequenza. Il valore della temperatura del settimo giorno risulta confrontabile (nei limiti della tolleranza) con il valore più caldo della sequenza, pertanto il pixel verrà definito sereno. I valori del quarto e quinto giorno presentando valori più freddi della sequenza segnalano la presenza di un oggetto freddo sul pixel (nube).

Questa tecnica è robusta ed affidabile ma in presenza di alcune particolari condizioni può fallire.

  1. Nel caso di nebbie persistenti il segnale di riferimento più caldo non è il suolo bensì la nebbia, quindi in questi casi il sistema riconosce la nebbia come sereno dopo il sesto giorno.
  2. Nel caso di sequenze serene con suoli molto freddi (alba e mattino presto in inverno e primavera) il valore di riferimento del sereno può essere più freddo della temperatura di una nebbia di inversione (o starti caldi). Quindi in questi casi il corpo nuvoloso viene considerato sereno.
    Questo caso è facilmente riconoscibile quando si determina in prossimità delle coste perché si determina una netta discontinuità della struttura nuvolosa.
  3. Nel caso di brusche irruzioni fredde il suolo si presenterà più freddo della sequenza mostrando un valore inferiore alla soglia del sereno dettato dalla sequenza. Questa condizione confonderà il sistema che mostrerà il suolo freddo (ma sereno) come nuvoloso. Anche in questo caso l’evento è riconoscibile se in prossimità delle coste.

La contaminazione del suolo si riscontra inoltre nei pixel presenti ai bordi delle strutture nuvolose.

La trasparenza delle nubi invece determina una sovrastima della temperatura del top della nube. Infatti in presenza di nubi sottili, quali i cirri, la radiazione osservata dal satellite è il contributo della radiazione emessa dalla nube e dal suolo. Quindi tanto più caldo è il suolo tanto più i Cirri presenteranno la sommità più calda della realtà. Questo fenomeno è ben visibile sul deserto (MULTICANALE).