Le previsioni meteorologiche nell’emisfero australe sono generalmente meno accurate di quelle nell’emisfero boreale perché l’Antartide e l’Oceano Antartico circostante dispongono di un numero relativamente limitato di osservazioni meteorologiche. Con informazioni limitate sulle condizioni atmosferiche in una delle regioni più remote del mondo, i modelli di previsione spesso faticano a prevedere il movimento dei sistemi meteorologici. Ciò è particolarmente vero per i fiumi atmosferici, che possono innescare forti piogge, nevicate, inondazioni e venti intensi in Australia, Nuova Zelanda, Sud America e Antartide. Migliorare le previsioni di questi sistemi meteorologici è essenziale per proteggere vite umane e proprietà, supportare il trasporto aereo e marittimo e aiutare le comunità a prepararsi a condizioni meteorologiche pericolose.
Lo studio
Per affrontare questo problema, ricercatori giapponesi hanno studiato se le osservazioni radar continue provenienti dall’Antartide potessero migliorare le previsioni meteorologiche nell’emisfero australe. In uno studio pubblicato sulla rivista Scientific Reports, il professore associato Kazutoshi Sato del National Institute of Polar Research (NIPR), in Giappone, e i suoi colleghi hanno scoperto che l’integrazione delle osservazioni orarie del vento provenienti da un radar antartico in un sistema numerico di previsione meteorologica potrebbe migliorare le previsioni della circolazione atmosferica e dei fiumi atmosferici sull’emisfero australe. I coautori dello studio sono il professor Jun Inoue e il professore associato Yoshihiro Tomikawa del NIPR; il Dottor Akira Yamazaki della Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC), in Giappone; e il professor Kaoru Sato dell’Università di Tokyo, in Giappone.
“Le osservazioni del radar antartico non sono attualmente integrate nei sistemi operativi di previsione meteorologica numerica. I nostri risultati dimostrano che l’assimilazione di queste osservazioni può migliorare l’accuratezza delle previsioni, evidenziando il valore delle misurazioni radar continue per le previsioni meteorologiche“, afferma Kazutoshi Sato.
Venti continui dalla stazione di Syowa
I ricercatori hanno utilizzato le osservazioni del vento raccolte dal Programma PANSY (Program of the Antarctic Syowa Mesosphere–Stratosphere–Troposphere/Incoherent Scatter) presso la stazione giapponese di Syowa in Antartide. Il radar PANSY misura continuamente le condizioni del vento nell’atmosfera, fornendo osservazioni con una frequenza molto maggiore rispetto ai palloni sonda o alle radiosonde, che vengono regolarmente utilizzati per le previsioni meteorologiche ma non possono essere lanciati frequentemente in Antartide a causa di vincoli finanziari e operativi.
Il team ha confrontato le analisi e le previsioni meteorologiche generate con e senza l’assimilazione delle osservazioni radar PANSY durante l’inverno australe del 2022. Hanno utilizzato un sistema di assimilazione dati e previsione chiamato “ALEDAS”, sviluppato e gestito da JAMSTEC sull’Earth Simulator, il supercomputer di JAMSTEC. Entrambi gli esperimenti includevano osservazioni radiosonda avanzate provenienti dalla campagna YOPP-SH (Year of Polar Prediction in the Southern Hemisphere) e coprivano sette eventi di fiume atmosferico alle medie latitudini dell’emisfero australe, consentendo ai ricercatori di valutare il valore aggiunto del radar antartico.
Previsioni più accurate dei fiumi atmosferici
I risultati hanno dimostrato che l’assimilazione delle osservazioni radar antartiche ha migliorato la rappresentazione delle condizioni atmosferiche, tra cui velocità del vento, temperatura e altezza geopotenziale, sull’Antartide e sull’Oceano Antartico nelle analisi (e nelle rianalisi). La presenza o l’assenza delle osservazioni radar PANSY ha comportato una differenza di oltre il 30% nel trasporto di umidità dei fiumi atmosferici. Questi miglioramenti si sono mantenuti per tutto il periodo di previsione e hanno affinato le previsioni della circolazione atmosferica e del vapore acqueo integrato associato ai fiumi atmosferici alle medie latitudini dell’emisfero australe. In tutti e sette i casi di fiume atmosferico alle medie latitudini dell’emisfero australe esaminati, le previsioni che includevano le osservazioni radar hanno mostrato errori di previsione inferiori rispetto a quelle basate solo su osservazioni convenzionali.
“Sebbene le osservazioni con radiosonde vengano effettuate di routine per migliorare le previsioni meteorologiche, i lanci ad alta frequenza sono difficili in ambienti estremamente freddi. Abbiamo quindi proposto un nuovo metodo per migliorare l’accuratezza delle previsioni utilizzando strumenti in grado di effettuare osservazioni continue ad alta risoluzione temporale“, spiega Inoue.
Vantaggi oltre le previsioni giornaliere
Lo studio evidenzia anche l’importanza di rafforzare le osservazioni meteorologiche nelle regioni con scarsità di dati. Poiché le incertezze sulle condizioni atmosferiche antartiche possono estendersi ben oltre il continente polare, migliorare le osservazioni in queste aree può migliorare le previsioni in gran parte dell’emisfero australe. Con il continuo progresso dei modelli di previsione meteorologica, l’integrazione di osservazioni continue provenienti da radar atmosferici e altre tecnologie emergenti potrebbe contribuire a rendere le previsioni più affidabili, a vantaggio della preparazione alle emergenze, dei trasporti, delle operazioni scientifiche e delle comunità colpite da eventi meteorologici estremi.
I set di dati di rianalisi con grandi incertezze sono anche ampiamente utilizzati per stimare il bilancio di massa superficiale della calotta glaciale antartica in condizioni di cambiamento climatico. L’assimilazione delle osservazioni radar PANSY potrebbe quindi migliorare la nostra comprensione del cambiamento climatico.