Sull’uso dei campi di riflettività radar per la stima e la simulazione spazio-temporale della precipitazione

Rainfall fields estimation is an important stage in many hydrological application and in this context weather radars have several advantages since a single site is able to obtain coverage over a vast area with very high temporal and spatial resolution and the advent of weather radar systems with dual polarization capability allowed progress on radar rainfall estimation and its hydro-meteorological applications. The ground clutter contamination was removed with an algorithm that was found in order to filter the radar measurements and it is based on the backscattering signal variance of the differential reflectivity. Errors depending on the raingauge network density were weighed changing the number of the raingauges considered in the reconstruction of rainfall field: the difference using the entire network doesn’t show relevant advantages with the use of the 75 % of raingauges. The calibration of the GDSTM model, a cluster stochastic generation model in continuous space and time, is also presented. In this model storms arrive in a Poisson process in time with cells occurring in each storm that cluster in space and time. The model is calibrated using data collected by the weather radar Polar 55C in Rome. For the validation of the ability of the model to reproduce the internal structure of rain event a geomorphological rainfall-runoff model based on width function (WFIUH) was calibrated using data simulated and observed data.

L’uso in idrologia di misure fornite da radar meteorologici è di certo un valido supporto per la conoscenza della distribuzione spazio-temporale della precipitazione. Tale applicazione, ormai consolidata nelle scienze idrologiche ed altrettanto nelle tecnologie di monitoraggio e preannuncio, è soggetta a vincoli e problematiche connessi al territorio ed allo strumento stesso. Sfruttando le potenzialità dei radar polarimetrici è stato possibile rimuovere, dal segnale ricevuto dal radar, le eco dovute al ground clutter, che porterebbero a stime di pioggia fortemente affette da errore. Tale operazione, eseguita attraverso l’implementazione di opportuni algoritmi, basati sulla riflettività differenziale, è stata testata con ottimi risultati. Una prima applicazione proposta dei campi così ottenuti riguarda la verifica della densità della rete pluviometrica operante sull’area romana: la procedura, nel caso in esame, ha mostrato che è ridondante il 25 % dei pluviometri. Si è, inoltre, proceduto alla definizione di un’espressione per il ragguaglio spaziale della pioggia, applicabile all’area di studio, rivelatasi molto prossima ad analoghe espressioni trovate da Horton con reti pluviometriche. E’ stato, inoltre, implementato il modello stocastico spazio-temporale GDSTM, proposto da Northrop nel 1996, la cui affidabilità è stata testata simulando scenari di pioggia ed usandoli in input ad un modello geomorfologico del tipo WFIUH. La verifica ha evidenziato risultati significativi, anche se caratterizzati da una notevole varianza, e fa ritenere che l’applicazione del GDSTM al preannuncio idrologico potrà avvenire solo dopo aver vincolato alcuni dei parametri del modello sulla base di osservazioni fisiche e climatologiche, in modo da ridurre i tempi computazionali e, soprattutto, da fornire set di parametri più stabili e fisicamente basati. Si osserva, infine, che l’insieme di tutte le analisi ed applicazioni condotte, se da un lato ha permesso di ottenere i risultati descritti, dall’altro ha consentito di poter disporre, sulla città di Roma e per un raggio di 120 km dalla stessa, di uno strumento tecnologicamente avanzato in grado di fornire misure di estrema utilità per il preannuncio idrologico e, più in generale, per il monitoraggio e la gestione dei sistemi idraulici complessi.