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ABSTRACT.  È opinione condivisa, all’interno della comunità scientifica, che le lunghe serie storiche di dati meteorologici costituiscano un elemento chiave nella comprensione delle evoluzioni climatiche pregresse e, di conseguenza, di quelle attese nei prossimi decenni. Testimoni di questo rinnovato e crescente interesse nei confronti della meteorologia storica sono una serie di progetti ed attività di ricerca finalizzati al rescue del ricco ed in parte inesplorato patrimonio di misure atmosferiche centenarie ed ultracentenarie di cui possono fregiarsi soprattutto i paesi che affacciano sul Mediterraneo ed in particolare la penisola italiana.

Questo lavoro si propone l’obiettivo di ripercorrere le fasi salienti del recupero della serie storica acquisita presso l’Osservatorio meteorologico di Montevergine (LAT = 40.936502, LON = 14.72915), ubicato alla quota di 1280 m slm sui contrafforti occidentali dell’Appennino Campano. L’Osservatorio di Montevergine, fondato nel 1884, vanta una serie di misure meteorologiche giornaliere di temperatura (massima e minima) e quantità di precipitazione piovosa e nevosa che si estende sino ai giorni nostri, offrendo una inedita e privilegiata prospettiva sulle vicende climatiche e meteorologiche osservate in ambiente appenninico negli ultimi 137 anni. La serie di Montevergine, inoltre, è impreziosita da una raccolta di misure meteorologiche sub-giornaliere, disponibile per il periodo 1884-1961, che abbraccia un ampio spettro di parametri atmosferici (temperatura di bulbo asciutto e bagnato, pressione atmosferiche, umidità relativa, tensione del vapore, copertura nuvolosa, tipologia di nubi, quantità di precipitazione piovosa e nevosa, tipologia di precipitazione). 

In virtù dell’oggettiva rilevanza del contesto ambientale in cui è ubicato, l’Osservatorio di Montevergine è al giorno d’oggi al centro di attività di ricerca di carattere non solo squisitamente climatologico. Da quasi due anni, infatti, la terrazza dell’Osservatorio ospita un sensore disdrometrico laser, che è stato impiegato per studi relativi alla stima della precipitazione nevosa tramite misure in banda X a doppia polarizzazione, nonché per confronti tra misure disdrometriche e misure acquisite tramite sensoristica tradizionale. Saranno dunque forniti ragguagli anche in merito a tali studi, tutt’ora in corso, frutto di una sinergia tra il Dipartimento di Scienze e Tecnologie dell’Università degli Studi di Napoli “Parthenope” e l’Istituto di Scienze dell'Atmosfera e del Clima (CNR-ISAC).

Biografia (vincenzo.capozzi [at] uniparthenope.it)

Vincenzo Capozzi è nato ad Avellino nel 1986. Dopo aver conseguito la laurea in Scienze e Tecnologie della Navigazione - Indirizzo Scienze del Clima (voto 110/110 e lode) presso l’Università degli Studi di Napoli “Parthenope”, ha frequentato, presso lo stesso Ateneo, il corso di Dottorato di Ricerca in “Scienze del Mare, della Terra e del Clima”. In data 08/04/2016, ha difeso la propria tesi di dottorato, dal titolo “Misure radar in banda X: calibrazione pluviometrica ed applicazioni in ambito meteorologico”. Successivamente, ha conseguito la certificazione DEKRA di “Meteorologo Professionista”, rilasciata in conformità alle direttive dell’Organizzazione meteorologica Mondiale. Attualmente, Vincenzo Capozzi è assegnista di ricerca post-doc presso il Dipartimento di Scienze e Tecnologie dell’Università degli Studi di Napoli “Parthenope”: i suoi interessi di ricerca riguardano, principalmente, la meteorologia sperimentale (ed in particolare l’integrazione tra misure radar ed osservazioni in situ), il recupero e l’analisi di serie climatologiche storiche e lo studio della circolazione atmosferica delle aree polari. Inoltre, da circa due anni, Vincenzo Capozzi cura l’elaborazione e la divulgazione, tramite i canali radio-televisivi della RAI – Radiotelevisione Italiana, di bollettini meteorologici per la Regione Campania.

ABSTRACT. The second generation of the EUMETSAT Polar System (EPS-SG) will include two conically scanning microwave radiometers: the Micro-Wave Imager (MWI) and the Ice Cloud Imager (ICI). They will be flown on the Metop-SG B satellites in a polar, sun-synchronous mid-morning orbit.

MWI will have 18 channels ranging from 18 to 183 GHz. The frequencies at 18.7, 23.8, 31.4 and 89 GHz provide continuity to key microwave imager channels for weather forecasting, with information on precipitation and on total column water vapour and cloud liquid water over ocean. MWI observation at lower channels are also relevant for observations of sea ice. MWI includes also innovative set of channels near 50–60 GHz and at 118 GHz, sensitive to weak precipitation and snowfall. Dual polarisation is implemented up to 89 GHz, at higher frequencies only vertical polarisation will be provided.

ICI is a novel mission, the first operational radiometer of this type designed for the remote sensing of cloud ice. ICI will cover the mm/sub-mm spectrum from 183 GHz to 664 GHz, with 11 channels, partly situated in the water vapour absorption lines (around 183, 325 and 448 GHz) and others in the atmospheric windows at 243 and 664 GHz. The window channels are implemented with dual polarisation, while the other channels are vertically polarised only. The ICI will provide an innovative characterisation of clouds, with information on humidity and ice hydrometeors, particularly the bulk ice mass. ICI mission will also support climate monitoring.

Combined, the MWI and ICI radiometers will provide an unprecedented set of passive microwave measurements, from 18.7 GHz up to 664 GHz. 

Activities related to the preparation of the Level 1B and Level 2 operational products will be discussed. The main functionality and algorithms of the product generation will be shown, and the first version of the test datasets developed to verify the correct implementation of the MWI and ICI Operational Processors will be presented.

Short Author's Bio

Vinia Mattioli received the M.S. degree in electronic engineering and the Ph.D. degree from the University of Perugia, Italy, in 2001 and 2005, respectively. She received a Ph.D. scholarship to conduct research at Environmental Technology Laboratory, National Oceanic and Atmospheric Administration, Boulder, CO, USA, from 2003 to 2004. From 2005 to 2012, Dr. Mattioli was with the Department of Electronic and Information Engineering, Perugia, and the Department of Information Engineering, Electronics and Telecommunications, Sapienza University of Rome, Italy, as a Post-Doctoral Research Associate. From 2011 to 2012, she was a Visiting Scientist on several occasions at Electromagnetics and Radar Department, ONERA, Toulouse, France. Since 2013, she has been with Remote Sensing and Product (RSP) Division, European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites (EUMETSAT), Darmstadt, Germany. She is responsible for the scientific development of the Level 1b and Level 2 operational products of the EUMETSAT Polar System— Second Generation (EPS-SG) Ice Cloud Imager (ICI). Her research interests include radiometer calibration techniques, passive ground- and satellite-based microwave atmospheric remote sensing, and microwave radiative transfer. 

Francesco De Angelis received the M.S. degree in Physics and the Ph.D. degree in Physical and Chemical Sciences from the University of L’Aquila, Italy, in 2013 and 2017, respectively. From 2012 to 2017, he was with the Centre of research excellence CETEMPS, dealing with the assimilation of the passive ground-based microwave radiometer observations into the Numerical Weather Prediction Models. In particular, he contributed to the development of the ground-based version of the fast radiative transfer model RTTOV. Since 2017, he has been in the Remote Sensing and Product (RSP) Division of the European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites (EUMETSAT), Darmstadt, Germany. He is currently responsible for the scientific development of the Level 1b and Level 2 operational products of the EUMETSAT Polar System— Second Generation (EPS-SG) Micro-Wave Imager (MWI). His research interests include radiometer calibration and retrieval techniques, passive ground- and satellite-based microwave atmospheric remote sensing and microwave radiative transfer.

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Locandina dell'evento in allegato

riferimenti Cristina Mangia c.mangia_at_isac.cnr.it

link webminar: https://global.gotomeeting.com/join/522822653

Abstract Understanding extreme precipitation under changing climatic conditions is crucial to manage weather- and flood-related hazards. However, the climate models commonly used to guide such assessments cannot resolve key processes related to extreme precipitation, and do not provide information at the scales relevant for practical applications. This limitation is critical when quantitative information on low yearly exceedance probabilities, such as the 100-year events, is required. Here it is shown that the interaction of precipitation systems with local features provides constraints on the statistical description of precipitation events that can then be used to narrow the uncertainty in future projections of extremes. Specifically, these local constraints facilitate projections for extreme events of low yearly exceedance probability based only on synoptic-scale information from climate models. We use historical data from >450 stations in Israel and Jordan to provide a climatology of extreme daily precipitation in the region and, using our approach, we are able to provide quantitative information on future extremes starting from literature studies based on climate model projections. Under our working hypotheses, we project a general decrease in extreme precipitation in the region, and an increase of the most severe events in the coastal area and in the southern deserts. The local constraints approach offers a path for improving the predictability of extreme events in a changing climate, despite the uncertainty associated with unresolved processes in climate models and with natural variability. 

Short bio go the Author: Dr Marra got his Msc in Physics from the University of Bologna and PhD in radar hydrology from the University of Padova. He is currently Research Associate at the Hebrew University of Jerusalem and will soon start his new Researcher position at the Institute of Atmospheric Sciences and Climate, National Research Council of Italy. His scientific research interests span different fields including atmospheric sciences (spatiotemporal precipitation patterns), remote sensing (weather radar and satellite based precipitation estimation), hydro-climatic extremes (extreme precipitation, frequency analyses from remote sensing data), hydrology (forecasting/monitoring of flash floods), geomorphology (landslide and debris flow triggering, flash floods geomorphic impact), and weather-related hazards in general. He loves climbing mountains.

Registrazione seminario: https://www.youtube.com/watch?v=wnMKvLv0GLk

Diretta/streaming: https://www.univaq.it/live 

ABSTRACT: A causa della sua peculiare morfologia, il bacino del Mediterraneo è una delle principali aree ciclogenetiche al mondo. Generalmente, i cicloni Mediterranei sono a scala sinottica e di origine baroclinica. Tuttavia, a volte sono stati osservati vortici intensi a scala più piccola, che mostrano un meccanismo di sviluppo e caratteristiche simili ai cicloni tropicali, sebbene siano più deboli e di dimensioni inferiori. Questi cicloni sono generalmente chiamati Medicanes, acronimo per "uragani mediterranei", o cicloni con caratteristiche tropicali (Tropical-Like Cyclones, o TLC). Negli ultimi anni è emerso un rinnovato interesse per questo argomento sia per l'importante impatto di questi vortici, che possono interessare le coste con venti intensi e forti precipitazioni, che per le implicazioni dei cambiamenti climatici sulla loro intensità e posizione. Mentre alcuni studi hanno in parte chiarito i loro meccanismi di formazione e intensificazione, diverse questioni sono ancora oggetto di dibattito nella comunità scientifica.

Webinar link:  https://global.gotomeeting.com/join/522822653

ABSTRACT: The Drop Size Distribution (DSD) is defined as the number of drops per unit volume of air and per unit of drop diameter interval and is the result of different physical and microphysical processes involved in the formation and evolution of rain. It can be estimated by instruments named disdrometers and is modelled with different theoretical distributions. The estimation of DSD has an influence on a wide range of applications in the study of several geophysical processes occurring in the atmosphere and on the land surface. An improved knowledge of the DSD has an impact on the studies related to the soil erosion caused by the impact of raindrops on the ground. The choice of DSD shape plays a central role in cloud resolving models, and in model data assimilation. DSD is relevant, also, in microwave communications for dealing with rainfall attenuation that affects the propagation of waves. Finally, quantitative precipitation estimation by means of remote sensing techniques, both obtained from satellite-borne sensors or ground based weather radars, necessarily requires certain underlying assumptions, which are directly related to and affected by characteristics of the DSD of the measured precipitation. The main research carried out during my carrier had the aim of improving the characterization of the microphysics of rainfall, addressing key topics in modeling DSD and its impact on radar rainfall estimation, and of shedding some light on the impact on DSD modelling of instrumental errors as well. The main findings of my studies will be presented along with ongoing research in order to explore new collaborative fields of research.

Paolo Cristofanelli

TITOLO: La componente atmosferica dell'Infrastruttura Europea di Ricerca ICOS (Integrated Carbon Observation System) e le attività dell'ISAC.
ABSTRACT: ICOS rappresenta l'infrastruttura di riferimento in Europa per la fornitura di osservazioni su lungo termine, standardizzate e caratterizzate da elevata precisione, per meglio comprendere il ciclo del
carbonio e la variabilità dei principali gas ad effetto serra (CO2, CH4, N2O). Durante questo seminario, fornirò una descrizione generale circa l'organizzazione di ICOS e delle sue componenti, soffermandomi in particolare su quella "atmosferica", alla quale ISAC partecipa attraversoil sito di classe-2 di Monte Cimone. Fornirò inoltre una breve descrizione del contributo Italiano ad ICOS (JRU ICOS-Italy) e delle attività di potenziamento della rete osservativa che sarà svolta attraverso il progetto PON ICOS-PRO-MED. Saranno fornite informazioni su come accedere ai dati dell'infrastruttura ICOS (disponibili sotto licenza CC-BY) e circa alcuni esempio di applicazioni e casi di studio a cui ISAC ha recentemente partecipato.

REGISTRAZIONE EVENTO

La concentrazione delle specie chimiche in atmosfera terrestre è regolato da quattro categorie di processi: l’emissione, il trasporto, la trasformazione chimica e la deposizione. I modelli numerici tridimensionali dell’atmosfera forniscono una rappresentazione matematica della nostra attuale conoscenza su questi processi e producono una descrizione della variabilità nel tempo e nello spazio delle specie chimiche atmosferiche. Una catena modellistica di composizione atmosferica, può servire principalmente per prevedere l’evoluzione della composizione atmosferica e per riprodurre eventi passati, fornendo - in questo modo - un importante ausilio alla interpretazione di osservazioni eseguite durante campagne di misure ed esperimenti mirati alla investigazione di determinati processi riguardanti la formazione, diffusione, trasformazione e rimozione di inquinanti in atmosfera. Particolarmente utile può risultare la previsione del superamento delle soglie regolamentate dall’Unione Europea per garantire una buona qualità dell’aria (Dir. 2008/50/CE). Un servizio sperimentale, denominato CHIMBO, è operativo presso ISAC e fornisce la previsione dei livelli di inquinamento da polveri sottili (PM10, PM2.5), ozono e diossido d’azoto per il giorno stesso e i due giorni successivi sul territorio italiano ed europeo. Le previsioni sono disponibili in formato grafico sul web. Similmente a quanto è avvenuto per i modelli meteorologici, un forte impulso allo sviluppo dei modelli di composizione atmosferica è stato dato dalla realizzazione di innumerevoli missioni spaziali per l’osservazione della terra. Le misure da satellite hanno molte limitazioni, in termini di sensibilità e numero di variabili, rispetto alle misure che è possibile effettuare da terra, tuttavia sono le uniche a garantire una copertura globale capace di fornire - assieme ad i modelli numerici - una visione d’insieme del fenomeno studiato. Alcuni dei miei lavori recenti hanno riguardato lo studio (i) di processi di emissione in atmosfera di aerosols primari e la formazione di aerosols secondari, (ii) della loro distribuzione nella bassa troposfera e (iii) dei legami tra qualità dell’aria e cambiamenti climatici.

Nella prima parte del seminario verranno presentate le principali attività che ho svolto nell'ambito della ricerca applicata alle osservazioni atmosferiche. Tali attività riguardano la gestione di osservatori e reti di misura, l'esecuzione di campagne sperimentali, la progettazione di tecniche e strumentazione per la misura di variabili ambientali. In particolare, descriverò le attività svolte nell'ambito della ricerca polare e delle osservazioni atmosferiche in regioni di alta quota, durante campagne di misura e quelle inerenti il potenziamento di 4 osservatori climatici-ambientali del CNR in Italia. La seconda parte del seminario invece illustrerà una proposta di riorganizzazione delle attività sperimentali di istituto. Verrà presentata la possibilità di formare un Dipartimento Tecnologico in grado fornire professionalità dedicate all'attività osservativa e di sviluppo di tecnologie ad essa associate. Fornirò un esempio pratico di un modello di gestione di un osservatorio climatico ambientale e come esso si integri all'interno di una rete osservativa.

I will start with an overview of my previous work before approaching global modelling. Then, I will illustrate two model applications to climate. The first application regards an effort to improve paleoclimate simulations. One of the main technical problems towards simulating a complete glacial cycle with general circulation models is considering a variable ocean topography and coastlines. During the last deglaciation, the net flux of freshwater into the ocean was particularly intense due to the high rates of ice sheet melting. This process, together with isostatic adjustments led to variations in the bottom topography and the oceanic boundaries. I will present a tool allowing for automatic computation of bathymetry and land-sea mask changes in the Max Planck Institute Earth System Model. The second application regards the impacts of including stochastic physics schemes (SPS) in future climate projections. SPS constitutes a cheaper alternative to grid refinement in which the unresolved subgrid processes are parameterized by introducing a term of randomness into the physical parameterizations. I will present results on how the inclusion of SPS in the atmospheric component of EC-Earth climate model modify the projections on the Arctic sea-ice decline and global temperature.