Il Centro Epson Meteo (CEM) si avvale del modello d'onda spettrale di accoppiamento vento-onde oceaniche (WAVEWATCH III) per le previsioni quotidiane delle onde marine. In particolare, il modello è utilizzato sul Mediterraneo, con passo di griglia 50 Km, e sul mare di Sicilia, con passo di griglia 10 Km.
Il modello WAVEWATCH III, sviluppato all'Ocean Modelling Branch (OMB) dell'Environmental Modelling Center (EMC), del National Centers for Environmental Prediction (NCEP), simula, date le condizioni iniziali, la generazione e la propagazione delle onde sulla superficie del mare, e lo spettro delle componenti, al variare delle condizioni atmosferiche. Il modello d'onda tratta solo lo strato superficiale del mare, considerando lineare la propagazione dell'onda, ma valutando tutti i termini di interazione (ad es. quelli onda-onda).
Il modello è governato da equazioni che includono la rifrazione e la tensione del campo d'onda dovuto alle variazioni spaziali e temporali della profondità media del bacino in esame e risolve in modo implicito l'equazione di bilancio della densità spettrale per lo spettro delle direzioni d'onda.
Come ogni modello fisico-matematico, esistono della parametrizzazioni dei processi fisici; in questo caso, le parametrizzazioni riguardano l'aumento e la diminuzione dell'onda a causa del vento, le interazioni di risonanza non lineari, la dissipazione che tiene conto del fenomeno noto come ‘whitecapping' e dell'attrito dell'acqua sul fondo marino (‘bottom friction').
Per descrivere la propagazione dell'onda sono utilizzati schemi numerici del primo e del terzo ordine (Tolman 1995). I parametri di fase utilizzati sono il numero d'onda k, il vettore d'onda k, la direzione q e diversi tipi di frequenze; ciò che si ottiene e' una modellizzazione dell'onda, tramite altezza e lunghezza, e del vento, tramite direzione e intensità.
Il termine di sorgente è dato dalla somma di tra parti: il termine che descrive l'interazione vento-onda, il termine di interazione non lineare onda-onda e il termine di dissipazione (‘whitecapping'). Nelle acque poco profonde deve essere aggiunto un quarto termine che rappresenta l'attrito dell'onda e il fondale marino. I termini di sorgente sono integrati nel tempo usando un algoritmo che dinamicamente si aggiusta ad ogni step temporale.
Il modello d'onda utilizza come valori di input la velocità del vento e la temperatura superficiale, della zona di mare in analisi, calcolati dal modello atmosferico del Cem a scala europea, ESM, (European Spectral Model), modello spettrale non-idrostatico che utilizza 28 livelli verticali e una proiezione stereografica polare. Di conseguenza, le mappature dei due modelli devono essere interpolate in modo ottimale per lavorare sulle coordinate regolari in longitudine e latitudine utilizzate da WAVEWATCH III.
Il CEM utilizza, attualmente, una griglia di 50 Km, per la previsione sull'area del Mediterraneo, e di 10 Km sulla Sicilia, in quanto le risoluzioni di griglia devono variare a seconda della precisione richiesta sull'area di interesse.
Le previsioni riguardano le successive 72 ore, di 3 ore in 3 ore, con inizializzazione due volte al giorno: alle 00 e alle 12 UTC.
La batimetria utilizzata sull'area del Mediterraneo (e successivamente sul dominio dell'intero Atlantico), e basata su una risoluzione originale di 2 minuti d'arco.
I dati di output del WAVEWATCH III sono, oltre alle informazioni sulla direzione e le componenti delle onde, lo spettro, le frequenze, la velocità di attrito, la lunghezza di rugosità (scala tipica degli ostacoli fisici presenti sulla superficie che, interagendo col flusso atmosferico, provocano turbolenza).
Al momento, il modello d'onda non fornisce parametri di input per il modello atmosferico ESM, ma riceve solo i dati di forcing atmosferico. E' in corso di avanzata implementazione e test l'accoppiamento dei due modelli al fine di migliorare la previsione del modello atmosferico.
A titolo di esempio, nella figura sono stati rappresentati i dati di output del modello WAVEWATCH III per una validità.
Con le frecce si indica la direzione dell'onda; mentre con l'area colorata si descrive l'altezza dell'onda. Sulla destra è riportata la color bar che associa ad ogni colore l'altezza.
Questo tipo di mappe sono utilizzate operativamente per le previsioni sul mare, come supporto alle attività di diporto e alla navigazione.
Alessia Borroni