La previsione probabilistica a breve termine e ad alta risoluzione per le piogge intense: "Italy Flash Flood" - ARPA Lombardia
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GESTISCO
La previsione probabilistica a breve termine
e ad alta risoluzione per le piogge intense:
“Italy Flash Flood”
• Andrea Montani, E. Gascón, T. Hewson
• ECMWF (Reading, UK | Bologna, Italy)
Progetto: GESTI.S.CO. - GESTIone e coordinamento delle emergenze e delle catastrofi Senza COnfini – id 475062 - Asse 5 Obiettivo Specifico 5.1.
Meteo Italian SupercompuTing poRtAL (MISTRAL) PROJECT
1 Project funded under the Connecting Europe Facility (CEF)
– Telecommunication Sector Programme of the European
EUROPEAN Union and ended on 31 January 2021.
PROJECT
The GOAL of the MISTRAL portal is to facilitate and foster
2
the re-use of the datasets by the weather community,
as well as by its cross-area communities, to provide added
GOAL value services through the use of HPC resources, turning
it into the level of new business opportunities.
3 Exploit CINECA supercomputer facilities to combine the most skilful aspects of two
6-h precipitation forecasts:
ECMWF
ROLE 1. ecPoint Rainfall product from IFS ENS (ECMWF)
2. COSMO-2I-EPS 2.2 km resolution + new post-processing method
2
Motivazioni
Le previsioni in precipitazione possono affette da gravi
imprecisioni perche` prodotte per grid boxes e non per Intensita`
punti.
ERRORI
Errori maggiori in casi di convezione localizzata piuttosto
che in casi di precipitazione su larga-scala Localizzazione
Limitazioni nella previsione di eventi
alluvionali improvvisi
COMBINAZIONE
utilizzo Limited-Area-
DEI DUE
Model ad alta risoluzione
APPROCCI
Possibili soluzioni
post-processing dei
Modelli a scala Globale
Workflow previsioni probabilistiche di precipitazione
ECMWF ENS COSMO-2I-EPS 2.2 km
scale-selective
ecPoint post- neighbourhood
processing
I O NE post-processing
A Z
N
BI PESI
M
CO CON ALLA
ecPoint ATI Z A COSMO post-
LEG A D E N LE
Rainfall 6-h SC PORA processed
TEM
ecPoint Rainfall 6-h COSMO post-processed
ritagliato e interpolato + ecPoint Rainfall post-processed
sulla griglia COSMO “combinati” per Italia e dintorni
Accurate previsioni
probabilistiche su 6h 4
The raw ensemble systems: ECMWF ENS, COSMO-2I-EPS (both running in
single-precision)
ENSEMBLE
MAIN SYSTEMS
FEATURES ECMWF ENS (global) COSMO-2I-EPS
Integration domain
Horizontal resolution (km) 18 2.2
Vertical resolution (ML) 137 65
Forecast range 240h (138h) 51h
Initial conditions Ens 4Dvar + SVs ETKF
Boundary conditions / COSMO-ME-EPS
Type of convection Parameterized convection Explicit convection
Ensemble size 50+1 20
Starting times (UTC) 00, 12 (06, 18) 21
Combinazone di ecPoint Rainfall (12UTC based) e COSMO post-processed (21 UTC based)
Portale Mistral: 1. Probabilita` di superamento soglie per la precipitazione su 6h - soglie disponibili: 5, 10, 20, 50 mm.
prodotti finali 2. Percentili di precipitazione su 6h - valori disponibili: 1, 10, 25, 50, 70, 75, 80, 90, 95, 99.
FREQUENZA
• Fc+0h - Fc+48h: combinazione di entrambi i prodotti con pesi diversi dipendenti dalla scadenza temporale (maggior peso a COSMO nel
breve termine) sino a fc +48h (risoluzione spaziale: 2.2 km; risoluzione temporale: 3h).
• Fc+48h – Fc+240h (day 10): solo ecPoint rainfall e` disponibile con risoluzione orizzontale di 18 km. Risoluzione temporale: 3h sino a
Fc+144h, 6h da Fc+144h a Fc+240h.
4 AREE DISPONIBILI
Workflow previsioni probabilistiche di precipitazione
ECMWF ENS COSMO-2I-EPS 2.2 km
scale-selective
ecPoint post- neighbourhood
processing E post-processing
I ON
AZ
MBIN PESI
CO CON ALLA
ecPoint ATI ZA COSMO post-
LEG A D E N LE
Rainfall 6-h SC PORA processed
TEM
COSMO post-processed
ecPoint Rainfall 6-h + ecPoint Rainfall post-processed
ritagliato e interpolato “combinati” per Italia e dintorni
sulla griglia COSMO
Accurate previsioni October 29, 2014
probabilistiche su 6h 3
Verifica dei metodi di post-processing
• variabile:
precipitazione su 6h;
• periodo:
01/02/2019 - 31/01/2020;
• regione:
35-48N, 6-19E (dominio Italiano);
• obs: synop + Non-GTS regional network
(~ 4000 stazioni/giorno);
• scadenze: 0-6, 6-12, …, 42-48h;
• soglie: 0.2, 1, 5, 10, 20, 30, 50 mm/6h;
• sistemi: COSMO-raw COSMO-post
ENS raw ecPoint6h
merge product
• scores: ROC area, BSreliab, …
• metodo: punto piu` vicino
merge product = α · COSMO-post + (1-α) · ecPoint6h
Maggior peso a COSMO-post per brevi scadenze previsionali; il peso di ecPoint6h aumenta per scadenze temporali piu` lunghe
EUROPEAN CENTRE FOR MEDIUM-RANGE WEATHER FORECASTS 7
SCORE ANNUALI e SCORE ESTIVI
Ø “Normalised” Reliability component of the Brier Score (BSrel_ENSraw - BSrel) and Area under the ROC curve (AROC) - "the higher the better”
Ø Soglia: 20 mm/6h; occorrenze: ~ 3300
A
N
N
U better
A
L
I
E
S
T
better
I
V
I
EUROPEAN CENTRE FOR MEDIUM-RANGE WEATHER FORECASTS 8
GESTISCO
Evento alluvionale nel Nord Italia
(2-3 ottobre 2020)
Analisi dei prodotti previsionali “Italy flash-flood’’
Progetto: GESTI.S.CO. - GESTIone e coordinamento delle emergenze e delle catastrofi Senza COnfini – id 475062 - Asse 5 Obiettivo Specifico 5.1.
Fra il 2 e 3 ottobre 2020
l’Italia nord-occidentale e` stata oggetto di precipitazioni
record con conseguenti inondazioni
Sambughetto
Limone
2-3 Ottobre 2020 - Dati da Arpa Piemonte Piemonte
Precipitazione cumulata su 24 ore (12-12)
Aree
• Sambughetto (VB) 630 mm piu`
• Limone Piemonte (CN) 580 mm colpite
10Percentili 50 e 99 + obs (su 6h)
IC: 00UTC 2 Ottobre 2020
P50 P99
(mm) (mm)
Osservazioni
(mm)
11Probabilita` tp > 50mm/6h + obs (su 6h)
IC: 00UTC 2 ottobre 2020
Probabilita` (%) Osservazioni (mm)
12GESTISCO
Conclusioni
• Development and operational implementation of “COSMO post”, based on a scale-selective neighbour post-processing of
COSMO-2I-EPS;
• The merging of COSMO post with ecPoint6h provides promising results as for the prediction of flash floods over Italy,
especially in summer;
• Forecast products displayed on an operational basis on MISTRAL Portal:
https://meteohub.hpc.cineca.it/app/login?returnUrl=%2Fapp%2Fdata%2Fdatasets
WORK IN PROGRESS:
• improve documentation;
• think about more sophisticated ways of blending (season related?);
• …
Progetto: GESTI.S.CO. - GESTIone e coordinamento delle emergenze e delle catastrofi Senza COnfini – id 475062 - Asse 5 Obiettivo Specifico 5.1.Grazie per l’attenzione!!! EUROPEAN CENTRE FOR MEDIUM-RANGE WEATHER FORECASTS 14
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