Francesco Uboldi    CONTACT BY E-MAIL home  indice interpolazione  precedente  successiva


Approfondimenti: Background Field

L'Optimal Interpolation (OI) combina due tipi di informazione su un campo meteorologico, pesandoli con le rispettive incertezze statistiche: le osservazioni vere e proprie e un background field, che rappresenta un'informazione a priori sul campo. L'interpolazione è definita come una relazione lineare tra l'innovazione (ovvero la differenza tra valori osservati e valori di background) e l'incremento dell'analisi dal background.
Come background field si usa spesso un campo di modello, che ha il pregio di essere coerente con la dinamica dell'atmosfera (così com'è rappresentata nel modello). D'altra parte, a tal fine occorre trattare esplicitamente alcune approssimazioni, come le differenze tra topografia del modello e topografia reale e come la modellizzazione dei processi turbolenti nel boundary layer. Per poterli usare come background field, inoltre, i campi di modello devono essere disponibili con frequenza temporale paragonabile a quella delle osservazioni.
La disponibilità di campi di modello con risoluzione spaziale e temporale adeguata non è sempre garantita, soprattutto a piccoli gruppi di lavoro con priorità operative. La possibilità di realizzare campi di analisi oggettiva senza fare uso di campi di modello come background field è interessante quando i campi di modello non sono disponibili, oppure quando l'analisi è utilizzata a scopi di verifica.
La scelta utilizzata qui è di costruire uno "pseudo" background field a partire dalle osservazioni stesse, con l'obiettivo di individuare e sottrarre le principali tendenze spaziali presenti nel campo, interpretabili come segnale a scala più grande, prima di interpolare le anomalie rispetto a queste (detrending). Per mezzo di una tecnica di minimi quadrati, il campo di background è calcolato come funzione lineare delle coordinate spaziali. Quando la variabile in esame lo richiede, come nel caso della temperatura, è consentito un cambiamento di pendenza nella dipendenza verticale: questo è importante, ad esempio, per il caso di inversioni termiche.
L'andamento verticale risultante da osservazioni prese vicino alla superficie non può essere considerato un'informazione sulla struttura verticale in atmosfera libera. D'altra parte, quando in atmosfera libera è presente un'importante inversione termica, questa ha chiaramente influenza sulle misure prese vicino alla superficie, in particolare su versanti orografici rivolti verso un'ampia vallata, come la pianura padana o come, anche, le principali valli alpine.
Le figure rappresentano, in funzione della quota (m sul livello del mare, in ordinata), le osservazioni della rete lombarda e le corrispondenti stime da background per la temperatura (°C) e per la temperatura di rugiada (°C, ricavata dalle osservazioni di temperatura e di umidità relativa), in due casi di studio. A sinistra, un caso di nebbia (inversione da irraggiamento); a destra un caso di foehn (inversione da subsidenza).


obs height fog     obs height foehn
To = osservazioni temperatura; Tb = background temperatura; TDo= osservazioni temperatura di rugiada; TDb= background temperatura di rugiada.
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