Da un modello a 7 km ad AMM15, e il ritorno a Copernicus
Le previsioni oceaniche del Met Office per la piattaforma nord-occidentale europea hanno una lunga storia: nel 2019 il sistema forniva prodotti da più di 15 anni, basati su FOAM, i suoi Forecasting Ocean Assimilation Models. Questi mari sono per lo più poco profondi e fortemente soggetti alla marea, animati da pesca, petrolio, gas ed energie rinnovabili, e le loro coste sono esposte alle inondazioni dovute ad alte maree, onde e mareggiate. Per 8 anni le previsioni fornite a Copernicus Marine e ai progetti che l'hanno preceduto sono venute da AMM7, un modello con una griglia di 7 km. Riproduceva la circolazione a grande scala della piattaforma, ma non i suoi piccoli vortici, i getti frontali o le maree interne.
AMM15, l'Atlantic Margin Model a 1,5 km, è stato sviluppato dal Met Office e dal National Oceanography Centre nell'ambito del loro Joint Weather and Climate Research Programme, e presentato da Graham e colleghi nel febbraio 2018. Il passo è stato costoso: circa 15 volte più celle d'acqua di AMM7, e circa 400 ore-nodo al giorno contro 20. Un'esecuzione di 30 anni senza assimilazione dei dati ha migliorato nel complesso lo stato medio, più fuori dalla piattaforma che su di essa, e ha lasciato in gran parte invariati i bias del Mare del Nord. Gli autori hanno avvertito che una griglia orizzontale più fine, da sola, non avrebbe portato miglioramenti sull'intero dominio.
Due anni di prove, 2016 e 2017, eseguite accanto ad AMM7, sono serviti a decidere se procedere, e le previsioni AMM15 in tempo reale sono partite all'inizio di novembre 2018. Tonani e colleghi hanno descritto quel primo sistema nel 2019: una previsione a 6 giorni, forzata dall'IFS dell'ECMWF su richiesta di Copernicus Marine, calcolata in circa 4 ore su 48 nodi del Cray XC40 del Met Office. Il documento sulla qualità del prodotto registra l'accoppiamento con un modello d'onda come aggiornamento scientifico del settembre 2020.
Poi è arrivata un'interruzione. Il consorzio guidato dal Met Office, con l'Agenzia federale marittima e idrografica tedesca (BSH), il National Oceanography Centre e il Plymouth Marine Laboratory, ha lasciato il servizio Copernicus, e da novembre 2023 il prodotto con lo stesso nome è stato un'estrazione del sistema del centro di produzione IBI, mentre il Met Office offriva AMM15 tramite il proprio UK Marine and Climate Advisory Service. Nel novembre 2025 il sistema del Met Office è tornato con un nuovo consorzio e una previsione a 7 giorni; Copernicus indica ora il BSH come capofila, con il Met Office, il Plymouth Marine Laboratory e Hereon. Il documento sulla qualità lo definisce simile al sistema disponibile prima di novembre 2023, e riferisce che uno studio interno finanziato da Copernicus ha trovato quel sistema migliore dell'estrazione IBI su maree e temperatura del mare, e per il resto comparabile.
La scienza: la marea nelle equazioni
AMM15 è una configurazione regionale di NEMO v3.6 (Nucleus for European Modelling of the Ocean), il codice oceanico alla base anche della circolazione di SMOC, qui predisposto per un mare dominato dalla marea. Le maree sono la principale fonte di variabilità su gran parte della piattaforma, quindi il modello ha una superficie libera non lineare: i suoi strati si allungano e si comprimono quando l'acqua sale e scende. Le brevi scale temporali di una marea impongono di dividere il calcolo in due: il flusso mediato sulla profondità avanza circa ogni 3,5 secondi e il resto ogni 60 secondi. L'attrito sul fondale segue uno strato logaritmico, e il rimescolamento verticale uno schema di turbolenza a scala di lunghezza generica (generic length scale).
La marea è calcolata nel modello, non aggiunta a esso. Vi entra in due modi: lungo i contorni aperti, come 11 componenti (M2, S2, N2, K2, K1, O1, P1, Q1, M4, MS4, MN4) tratte dalla soluzione TPXO7.2 a 1/12°, e come marea di equilibrio. Da lì si propaga sulla piattaforma secondo la fisica propria del modello, sulla batimetria EMODnet del 2015, riportata dalla più bassa marea astronomica al livello medio del mare. SMOC funziona in un altro modo: aggiunge una marea mediata sulla profondità, da FES2014, a una circolazione calcolata senza marea. In AMM15, marea e circolazione escono dalle stesse equazioni come un'unica corrente.
Il modello calcola su una griglia ruotata, con il polo spostato in modo che un falso equatore attraversi il dominio e le celle mantengano più o meno la stessa dimensione da sud a nord. Gli articoli e il documento sulla qualità indicano circa 1,5 km nelle due direzioni; il manuale del prodotto indica 1/60°. Il prodotto lo distribuisce interpolato su una griglia regolare di 1/33° in longitudine per 1/74° in latitudine, circa 2 km per 1,5 km a 50°N. È più fine del raggio interno di Rossby sulla piattaforma, dell'ordine di 4 km, quindi vortici e fronti possono essere calcolati con appena un po' di viscosità aggiunta. In verticale ha 51 livelli che seguono il fondale, spessi da circa 0,3 m nelle acque basse a 99 m in quelle più profonde, interpolati su 33 profondità standard.
L'oceano è accoppiato nei due sensi con il modello d'onda WAVEWATCH III v4.18, ogni ora. Le onde agiscono sulla corrente attraverso tre termini: lo sforzo sull'acqua, modificato dalla crescita e dalla dissipazione delle onde; la forza di Stokes-Coriolis nell'equazione della quantità di moto; e una rugosità della superficie del mare che dipende dall'altezza delle onde. Il modello d'onda, a sua volta, risente della corrente di superficie. La corrente di superficie stessa è il primo livello del modello, non interpolato: spesso 1 m dove il mare è più profondo di 50 m, più sottile altrove. Non vi è aggiunta alcuna deriva di Stokes, a differenza della corrente totale di SMOC, che somma la circolazione, la marea e la deriva di Stokes. Non contiene il piccolo moto netto in avanti dell'acqua al passaggio delle onde.
Come viene calcolata un'emissione
Ogni giorno viene calcolata un'emissione, dalle 00 UTC. Comincia con due cicli di analisi sui due giorni precedenti, da 48 a 24 ore prima e da 24 ore prima fino alla partenza, poi la previsione corre 168 ore avanti. In ogni ciclo il modello gira prima per un giorno e viene confrontato con le osservazioni nel momento in cui sono state fatte; NEMOVAR, uno schema 3D-Var, calcola poi le correzioni di temperatura, salinità, velocità e altezza della superficie del mare, mantenute in equilibrio dinamico; un'ultima esecuzione le introduce gradualmente. L'analisi di 24 ore prima fa partire l'emissione del giorno dopo, e l'ampia finestra lascia entrare le osservazioni che arrivano in ritardo.
Il sistema assimila la temperatura superficiale del mare da navi, boe derivanti e boe ormeggiate e da satellite (AVHRR, SEVIRI, VIIRS, AMSR2); i profili di temperatura e salinità da galleggianti Argo, glider e altri strumenti; e le anomalie del livello del mare lungo la traccia dagli altimetri di Cryosat, AltiKa, Jason-3, Sentinel-3 e Sentinel-6. L'altimetria e il modello vengono privati della marea prima di calcolare le correzioni, e la marea viene poi riaggiunta, così resta quella propria del modello. Non viene assimilata alcuna corrente misurata: le velocità si muovono solo attraverso il loro equilibrio con gli altri campi, e i radar HF usati nella validazione restano fuori dall'analisi.
Sopra il mare, il sistema è guidato dallo Unified Model globale del Met Office, i cui campi orari e triorari sono applicati direttamente come flussi. AMM15 è annidato a senso unico: al suo bordo atlantico, il modello globale ORCA12 a 1/12° del Met Office fornisce temperatura, salinità, altezza della superficie del mare e correnti integrate sulla profondità, e al suo bordo baltico il modello del Mar Baltico di Copernicus fornisce temperatura, salinità e correnti integrate sulla profondità. Le portate fluviali vengono da una climatologia giornaliera di dati idrometrici mediati sul periodo 1980–2014, con una più vecchia per i grandi fiumi che vi mancano, per esempio lungo le coste francesi e norvegesi. Sono portate tipiche per la data, non quelle del giorno.
Copernicus Marine si prefigge le 12:00 UTC per la pubblicazione giornaliera; la corrente di superficie oraria è stata vista pubblicata tra le 08:50 e le 10:15 UTC circa, con i due giorni di analisi riscritti e la previsione precedente sostituita. Medie giornaliere su 25 ore, che eliminano la marea, e campi di superficie ogni quarto d'ora affiancano quelli orari, con un archivio mobile di due anni. Il modello calcola da circa 45°N a 63°N e fino a circa 20°W; il rettangolo distribuito è leggermente più piccolo, da 46°N a 62,74°N e da 16°W a 13°E, su 958 × 1240 punti, di cui circa 724.500 d'acqua. Tutti i punti di griglia nel Baltico e nel Kattegat a sud di 57,25°N sono mascherati.
In mare
AMM15 copre la Manica e lo stretto di Dover, il Mare del Nord fin oltre le Shetland, il Mare d'Irlanda e il canale di San Giorgio, il Mar Celtico, le acque attorno alla Bretagna, l'ovest dell'Irlanda e della Scozia, il Pentland Firth, lo Skagerrak, e il golfo di Biscaglia solo fino a 46°N verso sud: la penisola iberica e il Mediterraneo ne restano fuori. La sua griglia disegna queste acque più di una globale: in un quadrato di ±0,08° attorno al Raz Blanchard, detto anche Alderney Race, la griglia a 1/12° di SMOC ha 4 punti d'acqua e quella di AMM15 ne ha 60, come ha misurato Saily WR nel novembre 2026. È più dettaglio, e può comparirvi una corrente più forte; né l'uno né l'altra dimostrano che quella corrente sia giusta.
La validazione dei produttori, sul 2022 e il 2023, è più solida sulla marea come altezza d'acqua. Su 146 mareografi di coste aperte, la principale componente semidiurna, M2, ha una differenza mediana di ampiezza dello 0,22% (0,26 cm, con uno scarto quadratico medio di 9,54 cm per un'ampiezza mediana di 128,77 cm) e una differenza mediana di tempistica di 8,2 minuti, con uno scarto quadratico medio di circa 21 minuti. Gli errori di tempistica più grandi li trovano nella Baia Tedesca, dove i bassifondi e un vicino punto anfidromico rendono difficile collocare la fase, e nello Skagerrak e nel Kattegat, dove le maree sono piccole. Queste cifre parlano del salire e scendere del mare, non della sua corrente.
La corrente stessa è più difficile da verificare: i produttori definiscono le correnti modellate molto difficili da valutare, per mancanza di dati, e le lasciano fuori dalla sintesi dei loro risultati. La confrontano con tre sistemi di radar HF. Nella Baia Tedesca, la correlazione è di circa 0,9 per le correnti di marea e 0,7 per il flusso residuo; nello Skagerrak il flusso residuo fa meglio della piccola marea; al largo di Bergen, nella Fossa norvegese, la correlazione è bassa per entrambi. Tonani e colleghi hanno trovato la corrente di marea di AMM15 più vicina di quella di AMM7 ai radar della Baia Tedesca nel marzo 2017, con uno scarto quadratico medio minore ovunque arrivino i radar. Nessuno di questi radar si trova nella Manica, nel Mare d'Irlanda o al largo della Bretagna, quindi queste cifre dicono poco sulla corrente in una data regata.
Vicino alla costa il modello ha limiti suoi. NEMO 3.6 non sa scoprire e ricoprire i fondali, quindi è imposta una profondità minima di 10 m: nel modello c'è acqua dove il fondale in realtà si scopre, e la propagazione della marea è sbagliata a tali profondità. Il manuale del prodotto sconsiglia di usare direttamente i campi dove ampie zone hanno meno di 10 m di profondità, citando il Mare dei Wadden; l'articolo sulla configurazione aggiunge la costa dell'East Anglia, il canale di Bristol, la baia di Morecambe e il Solway Firth. Un fiume in piena non è nella previsione, e una griglia di circa 2 km non può disegnare il vortice dietro uno scoglio: Tonani e colleghi scrivono che i processi costieri non sono completamente risolti. In un passaggio governato dalla marea o vicino a terra, gli atlanti delle correnti di marea e i portolani restano il riferimento.
AMM15 in Saily WR
Saily WR prende la corrente di superficie oraria di AMM15 dall'archivio pubblico di Copernicus Marine, sulla sua griglia, da H+0 a H+168 dell'emissione di ogni giorno. Un server scarica ogni nuova emissione non appena viene pubblicata, e la pagina Dati mostra in tempo reale su quale emissione AMM15 si trova l'app, il suo orizzonte e il rettangolo che copre. Come richiede la licenza Copernicus Marine, i dati sono citati ovunque vengano mostrati: «E.U. Copernicus Marine Service Information (CMEMS)».
Non c'è nulla da scegliere: nelle sue acque una rotta naviga da sola in AMM15, sopra SMOC. Oltre H+168, o dove nessuno dei quattro punti di AMM15 intorno alla rotta ha acqua, la rotta prende SMOC. Una cella di griglia che tocca terra mantiene AMM15, ricavata dai soli punti con acqua: la rotta passa a SMOC, su una griglia molto più grossolana, solo in un porto o in un passaggio che AMM15 non vede.
Al bordo del dominio, a 46°N in particolare, la rotta passa da una corrente all'altra senza transizione, quindi la corrente che incontra può lì cambiare di colpo. Il riepilogo della rotta nomina ogni corrente attraversata, nell'ordine, per esempio «AMM15, poi SMOC»; su una rotta che ha navigato in più correnti, la tabella di marcia, a schermo e stampata, indica la fonte di ogni bordo, e il CSV ha una colonna «Fonte della corrente». Sulla mappa della rotta, il livello Corrente mostra AMM15 nelle sue acque e la corrente globale attorno.
Se Copernicus smette di pubblicare, l'ultima emissione resta in uso finché i suoi passi coprono l'ora, anche se vecchia di giorni. Su una traversata lunga, il cui passo temporale dura ore, un bordo mantiene un solo valore della corrente per tutta la sua lunghezza benché la marea si inverta circa ogni 6 ore, quindi il tempo guadagnato su una corrente forte può essere sovrastimato. Con vento molto debole contro la corrente, una rotta può anche fermarsi prima della destinazione. E Saily WR non ha confrontato la corrente di AMM15 con le osservazioni: nulla qui dice che una rotta navigata in essa sia più vicina al vero di una navigata in SMOC.
Fonti
- AMM15: a new high-resolution NEMO configuration for operational simulation of the European north-west shelf, Graham et al., Geoscientific Model Development (2018)
- The impact of a new high-resolution ocean model on the Met Office North-West European Shelf forecasting system, Tonani et al., Ocean Science (2019)
- Product User Manual for NWSHELF_ANALYSISFORECAST_PHY_004_013, issue 3.0, Copernicus Marine Service (2025)
- Quality Information Document for NWSHELF_ANALYSISFORECAST_PHY_004_013, issue 3.0, Copernicus Marine Service (2025)
- Atlantic - European North West Shelf - Ocean Physics Analysis and Forecast, Copernicus Marine Service (2026)
- Correnti, 2D, orarie: la voce di catalogo del dataset, Copernicus Marine Service (2026)
- North West Shelf – Monitoring Forecasting Centre (NWS MFC), Copernicus Marine Service (2026)
- Poster del NWS MFC: il consorzio NOWMAPS, Copernicus Marine Service (2023)
- Met Office marine data service, Met Office
- Product User Manual for GLOBAL_ANALYSISFORECAST_PHY_001_024, issue 2.4, Copernicus Marine Service (2026)
- Service commitments and licence, Copernicus Marine Service (2026)