Utilizzo dei dati provenienti da
Boe Oceanografiche nei
modelli di previsione
Mariangela Ravaioli (CNR-ISMAR), V. Cardin (OGS), R. Bozzano (CNRISSIA), S. Pensieri (CNR-ISSIA), M. Pastore (CMCC), N. Pinardi
(UNIBO/INGV), P. Picco (Enea-CRAM), G. Bortoluzzi (CNR-ISMAR), A.
Russo (UNIVPM), A. Grandi (INGV), P. Focaccia (CNR-ISMAR)
Introduzione
• Nella modellistica idrodinamica i dati provenienti dalle boe multisensore ancorate sono
di strategica importanza ai fini di migliorarne le capacità previsionali.
• Le boe consentono infatti un monitoraggio dello stato chimico-fisico del mare ad alta
risoluzione temporale (tipicamente orario o semiorario) per i principali parametri quali
Temperatura, Salinità, Velocità e Direzione della Corrente, per periodi di tempo consistenti
(e solitamente limitati dal degrado “fisiologico” della strumentazione) e in una costante
posizione geografica.
• Importanti e storici siti osservativi sono la Boa Mambo (Golfo di Trieste), sono la Boa
Oceanografia S1 (Delta del Po), la Boa Ocenaografica E1 (Costa Rimininese) la Boa ODAS
Italia 1 (Mar Ligure).
• L’utilizzo di questi dati nella modellistica può essere finalizzato principalmente a due
obiettivi: la validazione delle previsioni, e la correzione delle previsioni mediante processi
di assimilazione dei dati osservati
Le Boe in situ ed in real time
BOA MAMBO
presso il parco di Miramare
BOA ODAS Italia 1
Golfo di Genova
BOA S1
Delta del Po
BOA E1
Rimini
Adriatico settentrionale, Delta del Po
Title
Sistema Automatico di Monitoraggio Ambientale Meteo-Marino S1
Boa meteo-oceanografica coordinata dal CNR-ISMAR-Bologna
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
studio climatologico della variabilità delle proprietà oceanografiche dell'Adriatico
settentrionale;
studio dell’impatto del fiume Po sulla piattaforma continentale;
studio dei rapporti aria-acqua da un punto di vista fisico e fisico-chimico;
studio del ruolo dei fondali nei processi distrofici dell’Alto Adriatico;
studio dei processi di sedimentazione e risedimentazione del particellato terrigeno
fine in area prodeltizia.
UBICAZIONE
Lat 44.441042 N
Lon 12.456111 E
Datum WGS84
Profondità: 22.5 m
DATI ACQUISITI
Dati meteorologici (temperatura, pressione, direzione e
velocità del vento, umidità relativa, radiazione netta) e
oceanografici (direzione e velocità della corrente,
temperatura, salinità, ossigeno disciolto, pH, ORP, torbidità,
fluorescenza).
http://s1.bo.ismar.cnr.it
Adriatico Centro-Settentrionale,
zona di Torre Pedrera (Rimini)
Sistema Automatico di Monitoraggio Ambientale Meteo-Marino E1
Boa meteo-oceanografica coordinata dal CNR-ISMAR-Bologna
 Rappresentativa delle condizioni di zona costiera dell’Adriatico Centro
settentrionale
 Monitoraggio in continuo di condizioni marine e meteorologiche
 Acquisizione di parametri sperimentali su cui tarare il modello oceanografico
di previsione di concentrazione O2
 Mitigazione degli effetti degli episodi ipo-anossici attraverso attività di
monitoraggio
DATI ACQUISITI
dati meteorologici (temperatura, pressione, direzione e velocità del vento, umidità relativa, radiazione netta) e
oceanografici (direzione e velocità della corrente, temperatura, salinità, ossigeno disciolto, pH, ORP, torbidità,
fluorescenza).
http://e1.bo.ismar.cnr.it
UBICAZIONE
Lat 44 08.606 N
Lon 12 34.262 E
Datum WGS84
Profondità: 8,8 m
http://e1.bo.ismar.cnr.it
Monitoraggio AMBientale
Operativo
Boa MAMBO 1
45°41.95'N - 13°42.99'E
9 anni di dati meteo-marini
trasmessi in tempo reale
Sito di studio per applicazioni
avanzate
(ADCP, CO2 monitoring, etc.)
Sito LTER (additional biochemical
Measurements in delayed mode)
http://poseidon.ogs.trieste.it/mambo/
Mar Tirreno, Mar Ligure
W1-M3A - ODAS ITALIA 1
Boa meteo-oceanografica coordinata dal CNR-ISSIA-GENOVA/ENEA-CRAM-LA SPEZIA

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
Santuario dei Cetacei
Alta variabilità a tutte le scale temporali
Intensi fenomeni di interazione aria-mare
Disponibilità di lunghe serie temporali
Boa meteo-oceanografica ODAS ITALIA 1
(CNR-ISSIA-GE / CNR-ISMAR-SP)
DATI ACQUISITI
Dati metereologici (temperatura, pressione,
umidità, irradianza, e precipitazione) e
oceanografici (temperatura, direzione e
velocità della corrente).
I dati sono trasmessi in tempo reale.
Ormeggio con ADCP vicino alla
boa ODAS ITALIA 1
(ENEA-SP / CNR-ISMAR-SP)
L’osservatorio fa parte di una rete di
osservatori oceanici europei nell’ambito
del progetto Europeo EuroSITES che
rappresenta la componente Europea del
network globale OceanSITES e mira ad
integrare gli osservatori oceanici
esistenti al fine di rafforzarne la capacità
di monitorare lo stato del mare e del suo
fondale.
www.odas.ge.issia.cnr.it
Le principali applicazioni nei modelli di previsione
La validazione delle previsioni:
il dato non viene utilizzato per correggere la
previsione e risulta pertanto indipendente, ed
utilizzabile per calcolare uno skill score del
modello
La correzione delle previsioni mediante
processi di assimilazione dei dati osservati:
il dato di boa viene “introdotto” nel modello
con tecniche di assimilazione dati; queste
tecniche, che vanno dai metodi basati su
algoritmi derivati dall’analisi oggettiva ai
metodi variazionali, perseguono tutte il fine di
aggiustare la previsione numerica utilizzando il
dato osservato durante il ciclo settimanale di
analisi, in modo da fornire al modulo
previsionale le migliori condizioni iniziali
possibili per l’integrazione temporale, e senza
causare instabilità numeriche
Controllo di qualità in tempo reale
delle previsioni con boe fisse
BOA-S1/(Adriatic Forecasting System) :
parametri confrontati
• Temperatura
• Salinità
• Correnti
Si calcolano i bias e l’errore quadratico medio
Temperatura alla boa S1 per l’anno 2008
Salinità alla boa S1 per l’anno 2008
Correnti alla boa S1 in Gen. 2009
BOA-W1M3A/Mediterranean Forecasting System:
parametri confrontati
Temperatura a 0, 6, 12, 20, 29 e 36 metri
Ligurian Sea – Gulf of Genoa
43°50,1520’ N
009°7,0153’ E
1250 m water depth
75 Km far from the coast
43.95
-600
-700
-800
43.90
-900
-1100
Lat
-1200
-1300
43.80
-1400
-1500
43.75
Depth [m]
-1000
43.85
Nell’ambito del progetto Europeo
MyOcean, le misure acquisite
vengono impiegate per validare le
stime di temperatura e salinità del
mare ottenute dalla catena
operativa di previsione del sistema
MFS e del network globale
OceanSITES.
-1600
-1700
-1800
43.70
-1900
-2000
43.65
-2100
43.60
8.95
9.00
9.05
9.10
9.15
Lon
9.20
9.25
9.30
9.35
Si calcolano i bias e l’errore
quadratico medio
Temperatura alla boa W1m3a a 12 metri
Bias e RMS per la Temperatura a 12 metri
(BOA-W1M3A)
Temperatura alla boa W1m3a a 29 metri
Bias e RMS per la Temperatura a 29 metri
(BOA-W1M3A)
BOA-E1/Modello ROMS: parametri confrontati
BOA-E1: parametri confrontati

Ossigeno
La Boa Oceanografia E1 antistante la costa Riminese consente di validare e correggere il
modello di ocenografico ROMS finalizzato alla previsione di livelli anomali di ossigeno
inerenti ad eventi ipossici ed anossici Modello ROMS
Ossigeno alla boa E1 per gli anni 2007-2009
Ossigeno disciolto (ml l-1) nello strato di fondo (prof = -8.8 m)
Blue= model
Red = E1 Oceanographic Buoy
Spurious data
(fouling)
Ossigeno disciolto (ml l-1) nello strato di fondo dopo la rimozione dal forecast del Mean
Bias calcolato sui 7 giorni precedenti
Blue= model
Red = E1 Oceanographic Buoy
Spurious data
(fouling)
BIAS, RMS e altre statistiche mensili dell’ossigeno
disciolto alla boa E1 a 8.8 metri (strato di fondo)
Previsione Originale - 1st day
Previsione Corretta - 1st day
(Il Bias Medio è calcolato con
Iidati della boa e la
corrispondente previsione dei
precedenti 7 giorni è stata
sottratta dalla previsione attuale)
Previsione Corretta - 2nd day
Previsione Corretta - 3rd day
Conclusioni
• Attualmente vengono utilizzati i seguenti dati:
- Temperatura, Salinità e Correnti dalla boa S1
- Ossigeno dalla boa E1
- Temperatura per la W1-M3A - ODAS ITALIA 1
• Relativamente alla Boa Mambo, i dati presto saranno utilizzati
per validare i modelli dell’Adriatico e del Mediterraneo
• Un prossimo sviluppo del modello operativo AFS è previsto
proprio nel senso di utilizzare un metodo variazionale (3D-VAR)
per assimilare anche i dati osservati di Temperatura e Salinità
dalle boe presenti nel suo dominio.