Come raceday.ski calcola la temperatura della neve

Le tabelle di sciolinatura si riferiscono alla temperatura della neve — ma nella pratica quotidiana si misura quasi sempre la temperatura dell'aria. Le due possono differire di parecchi gradi: di notte la superficie della neve irradia calore verso il cielo e si raffredda sotto la temperatura dell'aria; di giorno la posizione del sole, l'esposizione e la pendenza riscaldano di nuovo la superficie. Per questo raceday.ski non stima la temperatura della neve con regole empiriche, ma la calcola fisicamente — ora per ora, dalla sera precedente fino all'orario di partenza scelto.

Fonti dei dati

• Open-Meteo — previsioni meteo orarie (temperatura, umidità, nuvolosità, vento, precipitazioni, nevicate, altezza della neve, radiazione diretta e diffusa) oltre a temperatura e geopotenziale su otto livelli di pressione.
• Istituto WSL per lo studio della neve e delle valanghe SLF — valori misurati delle stazioni IMIS, tra cui la temperatura superficiale della neve misurata (dati: WSL/SLF, CC BY 4.0).
• Modelli digitali del terreno (Copernicus GLO-30, SRTM, EU-DEM) — per i profili dell'orizzonte, l'ombreggiamento e la validazione dei punti di calcolo.

Il modello di bilancio energetico a 3 strati

Il cuore del calcolo è un modello del manto nevoso a tre strati (superficie ~3 cm, strato intermedio ~17 cm, base ~80 cm) che risolve il bilancio energetico della superficie ora per ora:

• Radiazione a onde corte: radiazione solare diretta e diffusa, corretta per pendenza, esposizione e ombreggiamento dell'orizzonte; l'albedo invecchia con la neve (schema CLASS) e viene azzerata da neve fresca e dalla preparazione mattutina delle piste.
• Radiazione a onde lunghe: radiazione atmosferica secondo Prata (1996) con correzione per la nuvolosità secondo Unsworth-Monteith; a ciò si aggiunge l'emissione della superficie della neve stessa — il meccanismo che rende così fredde le notti serene.
• Calore latente: sublimazione e condensazione in funzione di umidità, vento e quota (pressione di vapore saturo sul ghiaccio).
• Conduzione termica: tra gli strati, con conducibilità dipendente dalla densità secondo Sturm et al. (1997) — la neve battuta delle piste conduce in modo nettamente diverso dalla neve fresca soffice.

Il tipo di neve stesso (neve fresca, neve vecchia, firn, neve programmata …) viene classificato dalle ultime 48 ore di storia meteo e determina densità, albedo e conducibilità del modello. La classe di umidità segue la classificazione internazionale della neve (ICSSG).

Terreno: quota, orizzonte, ombreggiamento

La temperatura dell'aria viene convertita alla quota di destinazione tramite un gradiente termico verticale dinamico ricavato dai dati dei livelli di pressione — invece di un gradiente fisso. Così si riconoscono anche le inversioni termiche, in cui in alto fa più caldo che a valle.

Per ogni località del catalogo è memorizzato un profilo dell'orizzonte: angoli di orizzonte in 36 direzioni calcolati da modelli digitali del terreno, insieme allo sky view factor. Così il modello sa quando un pendio si trova all'ombra di un massiccio montuoso e quanta parte di cielo la pista «vede» per l'irraggiamento notturno. I punti di calcolo di tutte le 1’100+ voci del catalogo sono stati validati con modelli digitali del terreno e i profili dell'orizzonte calcolati da dati del terreno (campionamento da 150 m di distanza in 11 passi) — un'assicurazione di qualità su tutto il catalogo, documentata nel report QA interno.

Taratura con le stazioni di misura (SLF-IMIS)

I modelli fisici hanno errori residui sistematici. Per questo raceday.ski confronta di continuo la temperatura della neve calcolata con misure reali: oltre 130 stazioni IMIS dell'SLF forniscono temperature superficiali della neve misurate dalle Alpi svizzere. Se una stazione si trova vicino alla stazione sciistica scelta, un filtro di Kalman apprende il bias locale del modello per stazione e ora del giorno e corregge di conseguenza la previsione — con una selezione rigorosa delle coppie di misura (solo misure ravvicinate nel tempo nel giorno di previsione, nessun duplicato). Una correzione residua basata su regole intercetta inoltre le debolezze note del modello.

In Austria raceday.ski si allinea inoltre alle stazioni di temperatura superficiale del servizio valanghe del Tirolo (Datenquelle: Land Tirol - data.tirol.gv.at, CC BY 4.0). Al di fuori di queste reti di misura il modello lavora senza ancoraggio a misure — questo confluisce onestamente nell'incertezza mostrata.

Incertezza: la banda ±

Ogni calcolo fornisce un punteggio di confidenza dai fattori nuvolosità, vento, stabilità della temperatura, vicinanza di una stazione di misura, profilo del terreno, qualità del gradiente termico e affidabilità della classificazione della neve; le situazioni particolari (favonio, pioggia su neve, inversione) comportano detrazioni fisse. Invece di una percentuale astratta, raceday.ski ne mostra una banda di incertezza sulla temperatura della neve (ad es. −6.5 ±1.5 °C) in gradini da ±0.5 a ±4 °C. L'assegnazione è volutamente conservativa e viene ricalibrata di continuo con le coppie misura-modello raccolte. Le situazioni particolari vengono inoltre mostrate come avviso (flag).

Dalla temperatura della neve alla raccomandazione sciolina

La raccomandazione sceglie tra 127 prodotti di Swix, Toko, Holmenkol, HWK e Rex. Il punteggio valuta l'adeguatezza della temperatura (centratura nell'intervallo del produttore), il tipo di neve, l'umidità e il feedback degli utenti; i template di marca curati hanno la precedenza quando corrispondono esattamente. Gli intervalli di temperatura del database sono stati verificati prodotto per prodotto con le indicazioni pubblicate dei produttori — ogni prodotto verificato riporta fonte e data di verifica. Dove i produttori pubblicano bande di umidità (attualmente solo Swix World Cup), queste entrano direttamente nel punteggio.

Il risultato è volutamente ricostruibile: il blocco di trasparenza di ogni raccomandazione mostra la derivazione — dalla temperatura dell'aria attraverso il minimo notturno fino alla temperatura della neve, con parametri fisici e scomposizione del punteggio.

Limiti del modello

• Il calcolo si basa su previsioni meteo — i loro errori si propagano, soprattutto in situazioni instabili.
• La preparazione specifica per le gare (iniezione d'acqua, salatura) può modificare fortemente la pista a livello locale e non è modellata.
• Favonio, pioggia su neve e inversioni violano le ipotesi del modello — vengono riconosciuti e segnalati come flag con banda di incertezza più ampia, ma restano difficili.
• Il confronto sistematico modello vs stazioni di misura si svolge come campagna di misura continua lungo la stagione invernale — la valutazione è pubblicata sulla pagina della precisione e si riempie automaticamente non appena sono disponibili i dati della stagione.

Bibliografia

• Prata, A. J. (1996): A new long-wave formula for estimating downward clear-sky radiation at the surface. Q. J. R. Meteorol. Soc. 122, 1127–1151.Emissività atmosferica (cielo sereno)
• Unsworth, M. H. & Monteith, J. L. (1975): Long-wave radiation at the ground. Q. J. R. Meteorol. Soc. 101, 13–24.Correzione per la nuvolosità della radiazione a onde lunghe incidente
• Juszak, I. & Pellicciotti, F. (2013): A comparison of parameterizations of incoming longwave radiation over melting glaciers. J. Geophys. Res. Atmospheres 118, 3066–3084.Validazione della parametrizzazione delle onde lunghe in alta montagna
• Verseghy, D. L. (1991): CLASS — A Canadian land surface scheme for GCMs. I. Soil model. Int. J. Climatol. 11, 111–133.Schema di invecchiamento dell'albedo della neve
• Sturm, M., Holmgren, J., König, M. & Morris, K. (1997): The thermal conductivity of seasonal snow. J. Glaciol. 43(143), 26–41.Conducibilità termica in funzione della densità della neve
• Alduchov, O. A. & Eskridge, R. E. (1996): Improved Magnus form approximation of saturation vapor pressure. J. Appl. Meteor. 35, 601–609.Pressione di vapore saturo su acqua e ghiaccio (sublimazione, punto di rugiada)
• Fierz, C. et al. (2009): The International Classification for Seasonal Snow on the Ground (ICSSG). UNESCO-IHP, Paris.Classificazione dell'umidità della neve
• NOAA Solar Position Algorithm (nach Meeus, Astronomical Algorithms).Posizione del sole (elevazione/azimut) per ogni ora

Dati neve: Istituto WSL per lo studio della neve e delle valanghe SLF (www.slf.ch), CC BY 4.0 · Dati meteo: Open-Meteo · Dati del terreno: Copernicus GLO-30, SRTM, EU-DEM (© Unione europea).