Quattro servizi, una previsione
HARMONIE-AROME è nato da due consorzi europei di ricerca: HIRLAM, fondato nel 1985 da servizi meteorologici in gran parte del Nord Europa, e ALADIN, avviato nel 1991 da Météo-France e dai servizi dell'Europa centrale. Dopo un accordo di cooperazione firmato nel 2005, i paesi di HIRLAM hanno adottato AROME, il modello francese a maglia fine, e ne hanno adattato la fisica alle condizioni nordiche. Nel 2017 il risultato, HARMONIE-AROME, produceva le previsioni operative a breve termine di Danimarca, Estonia, Finlandia, Islanda, Irlanda, Lituania, Paesi Bassi, Norvegia, Spagna e Svezia. Oggi è mantenuto all'interno di ACCORD, un consorzio di 26 servizi meteorologici nazionali.
Per anni ciascuno di questi servizi ha fatto girare il modello sul proprio calcolatore, sulla propria area. Nel febbraio 2018 quattro di loro, Danimarca, Islanda, Irlanda e Paesi Bassi, si sono riuniti per farlo insieme; a luglio hanno firmato un memorandum d'intesa e nell'aprile 2020 un accordo vincolante, creando United Weather Centres West, UWC-West. La loro area comune ha preso le iniziali dei quattro paesi: DINI. Una prima suite comune è partita nel settembre 2021, per i test e per un riscontro settimanale da parte dei previsori.
Nel novembre 2021 i quattro servizi hanno annunciato un supercalcolatore condiviso, costruito da Hewlett Packard Enterprise e installato in Islanda, dove l'energia idroelettrica e geotermica lo alimenta e il clima fresco aiuta a raffreddarlo. Doveva eseguire 4 milioni di miliardi di calcoli al secondo ed entrare in servizio all'inizio del 2023; il calendario è slittato. Sono stati consegnati due sistemi HPE Cray, uno per la previsione operativa e uno per la ricerca sul tempo e sul clima.
Secondo Met Éireann, i modelli comuni girano in modo operativo da marzo 2024; il KNMI ha avviato le proprie emissioni operative il 20 giugno 2024 dopo un anno di prove, e il 23 settembre 2024 i quattro servizi hanno annunciato che UWC-West era entrato nella sua fase operativa. Il nuovo modello copre dalla Groenlandia orientale all'Adriatico con quadrati di 2 km e 90 livelli, laddove i modelli nazionali che ha sostituito usavano 2,5 km e 65 livelli; al DMI, DINI ha preso il posto del modello NEA. Usa il ciclo 43h2.2 di HARMONIE-AROME, e il KNMI pubblica dati di prova del ciclo 46 da agosto 2026.
La scienza: la fisica di AROME su una griglia a 2 km
HARMONIE-AROME usa lo stesso nucleo dinamico di AROME-France, sviluppato in seno ad ALADIN. Risolve le equazioni completamente comprimibili dell'atmosfera senza supporre che il moto verticale sia in equilibrio, ed è questo che gli permette di calcolare le forti correnti ascendenti di un temporale o il flusso sopra una costa ripida. La maggior parte dei campi è rappresentata come onde (un metodo spettrale), e l'aria viene seguita lungo il suo percorso con uno schema semi-implicito e semi-lagrangiano ereditato dall'IFS dell'ECMWF, che consente passi temporali lunghi senza che il calcolo diventi instabile.
A questa risoluzione la convezione profonda non è parametrizzata: rovesci e temporali sono calcolati dalla dinamica stessa del modello, con le loro correnti ascendenti e discendenti e i loro fronti di raffica. Solo la convezione poco profonda, i piccoli cumuli di una giornata di bel tempo, è descritta da uno schema a flusso di massa chiamato EDMFm. Nubi e pioggia vengono da ICE3, uno schema di microfisica che segue vapore acqueo, goccioline di nube, pioggia, ghiaccio di nube, neve e neve tonda, e la radiazione completa è calcolata ogni 15 minuti nella configurazione di riferimento.
Il rimescolamento negli strati più bassi, che stabilisce quanta parte del vento in quota arriva alla superficie del mare, è gestito da HARATU, uno schema di turbolenza importato dal modello climatico olandese RACMO. Il consorzio ha riferito che ha quasi eliminato il ciclo giornaliero dell'errore sistematico del vento a 10 m sui Paesi Bassi, ha ridotto quell'errore in tutti i domini in cui gira il modello e ha migliorato il vento sul mare verificato con gli scatterometri. La superficie è modellata da SURFEX, che divide ogni maglia in mare, laghi, città e terreno naturale; sul mare, i flussi di calore, umidità e quantità di moto vengono da uno schema chiamato ECUME.
Una griglia a 2 km disegna la costa nel dettaglio: un fiordo, uno stretto tra due isole o un promontorio largo pochi chilometri occupano diverse maglie anziché una frazione di una. Il rilievo viene smussato prima dell'uso, quindi il modello rappresenta davvero strutture un po' più grandi della sua spaziatura di 2 km, ma vede la brezza di mare, il vento incanalato tra le isole, il riparo di una costa alta e l'aria che fuoriesce da un temporale, cosa che un modello a 10-30 km non può fare. La configurazione di riferimento pubblicata, a 2,5 km con 65 livelli, usava un passo temporale di 75 secondi.
Come viene calcolata un'emissione
Ogni ora parte una nuova emissione sul supercalcolatore di UWC-West in Islanda. Le sue osservazioni sono preparate da SAPP, il sistema di elaborazione delle osservazioni dell'ECMWF, che i quattro servizi condividono: 24 estrazioni al giorno, ciascuna con un tempo limite di 60 minuti. Comprendono osservazioni convenzionali da stazioni meteorologiche, navi, boe e palloni sonda, messaggi Mode-S degli aerei raccolti dal centro europeo EMADDC, radianze da satellite ritrasmesse da EUMETSAT e dati aggiuntivi forniti da ciascun partner.
Il progetto del sistema del 2022 gli assegna un'assimilazione dei dati 3D-Var: la previsione breve dell'emissione precedente viene corretta verso le nuove osservazioni, pesando ciò che si sa degli errori dell'una e delle altre, per ottenere lo stato di partenza. DINI è un modello ad area limitata, quindi deve sapere che cosa accade oltre i suoi bordi: le sue condizioni al contorno laterali vengono dall'IFS globale dell'ECMWF, raccordate attraverso una zona di rilassamento intorno al dominio. I grandi sistemi meteorologici che entrano nel dominio sono quindi quelli dell'IFS.
Su DINI il consorzio fa girare il modello come un ensemble continuo. Ogni ora vengono calcolate un'emissione principale e cinque previsioni partite da condizioni leggermente alterate; ogni tre e sei ore queste vengono riunite in un ensemble, 30 membri su sei ore, per stimare la probabilità di vento forte o di piogge intense. Le perturbazioni agiscono sulla fisica del modello (un metodo chiamato SPP), e i membri perturbati prendono le condizioni al contorno dall'ensemble dell'IFS. Ogni previsione arriva a 60 ore.
Il DMI pubblica la previsione deterministica di ogni terza ora, alle 00, 03, 06, 09, 12, 15, 18 e 21 UTC, oraria dall'inizio fino a 60 ore, come file GRIB sul suo archivio pubblico in cloud nella collezione HARMONIE_DINI_SF, con la licenza CC BY 4.0. Un'emissione è completa tra circa 2 ore e 30 e 2 ore e 40 minuti dopo il suo orario nominale. La griglia pubblicata è una proiezione conforme di Lambert di 1906 × 1606 punti, distanti 2 km, con parallelo standard a 55,5°N e centrata sul meridiano 8°W; vista su una carta è un ventaglio che va da circa 37,7°N a 69,9°N e da 43°W a 40°E. Il suo vento a 10 m è dato lungo gli assi della griglia, non verso il vero est e il vero nord.
Leggerlo in mare
HARMONIE DINI dà il meglio di sé vicino alla terra, nei primi due giorni. Porta un vento a 2 km su coste altrimenti coperte solo da modelli più grossolani: i fiordi da Bergen alle Lofoten a Svolvær, le Shetland intorno a Lerwick, l'ovest dell'Irlanda a Galway, le Fær Øer a Tórshavn, l'Islanda da Reykjavik ad Akureyri, il golfo di Finlandia tra Helsinki e Tallinn, il golfo di Botnia fino a Oulu e le isole dell'Adriatico da Spalato a Dubrovnik. Lì mostra le accelerazioni intorno ai promontori, il vento incanalato lungo uno stretto e la calma sottovento ai rilievi.
Sul golfo di Biscaglia, la Manica, il Mare del Nord, il golfo del Leone e il Mar Ligure è un secondo parere a maglia fine accanto ad AROME e, nella Manica e nel Mare del Nord, a ICON-D2. Quando concordano su una brezza di mare o un salto di vento, la previsione merita fiducia; quando divergono, la differenza è la misura di ciò che nessun modello sa ancora. Ma non è indipendente a grande scala: le sue condizioni al contorno vengono dall'IFS, quindi una depressione che l'IFS colloca nel posto sbagliato entra in DINI anch'essa fuori posto. Per una visione indipendente dei sistemi meteorologici, guardi ICON o il GFS.
Rovesci e temporali sono calcolati, non indovinati, quindi una linea di groppo può comparire con il suo brusco salto di vento. Una singola emissione, però, dà un solo temporale possibile: la sua posizione e la sua tempistica sono incerte, e un temporale disegnato sulla sua rotta è un avvertimento, non un orario. Il vento a 10 m è una media su ciascuna maglia di 2 km: le raffiche, più forti sotto un rovescio o in un'accelerazione improvvisa, non vi sono comprese. La verifica con scatterometri e boe ha inoltre mostrato che l'errore sistematico del modello sul vento vicino alla superficie cresce con il vento forte; in una burrasca, confronti le sue velocità con quelle degli altri modelli.
Il suo orizzonte di 60 ore ne fa un modello per la navigazione costiera, le uscite giornaliere e traversate come da Holyhead a Dublino o da Kiel a Copenaghen, o per stabilire la tempistica di un fronte nell'ultimo tratto di una rotta più lunga. Vicino ai bordi del suo dominio, al largo della Groenlandia o lungo il suo limite meridionale nel Mediterraneo, può aggiungere poco al vento dell'IFS che riceve lì. Oltre i due giorni e mezzo, subentrano i modelli globali.
HARMONIE DINI in Saily WR
Saily WR scarica tutte e otto le emissioni del giorno dall'archivio pubblico in cloud del DMI man mano che vengono pubblicate, ogni ora dall'inizio fino a 60 ore. Ogni passo di previsione è un file di circa 600 MB, di cui l'app legge solo il vento a 10 m: due messaggi di circa 6 MB ciascuno, scaricati per intervallo di byte.
L'app ricampiona quel vento con interpolazione bilineare su una griglia regolare di 0,03° in longitudine per 0,02° in latitudine, circa 2 km, che copre l'intero rettangolo intorno al ventaglio del modello, e lo ruota dagli assi della griglia verso est e nord. I punti del rettangolo fuori dal ventaglio non hanno alcuna previsione e vengono scritti come calma.
Una rotta ha una sua versione HARMONIE DINI quando la partenza e l'arrivo si trovano entrambi dentro il dominio del modello, il cui bordo viene preso una maglia verso l'interno. Viene navigata con la polare della sua barca in quel vento, interpolato nello spazio e tra i passi orari, e disegnata accanto alle rotte degli altri modelli che coprono le stesse acque, dove si sovrappongono: AROME, ARPEGE-EU, ICON-EU, ICON-D2 e i modelli globali. La corrente e l'aggiramento della terra che sceglie si applicano a essa come alle altre.
Solo la partenza e l'arrivo vengono confrontati con il dominio. Una rotta tra due punti al suo interno può comunque passare per un angolo calmo del rettangolo, per esempio al largo del Portogallo o a sud della Sardegna, dove non trova vento e la rotta HARMONIE DINI non è affidabile. La pagina Dati mostra in tempo reale su quale emissione HARMONIE DINI si trova l'app, fin dove arriva e l'area che copre.
Fonti
- The HARMONIE–AROME Model Configuration in the ALADIN–HIRLAM NWP System, Bengtsson et al., Monthly Weather Review (2017)
- UWC-West operational cooperation: organization aspects and status, Whelan, Tijm et al., EUMETNET SRNWP (2022)
- Joining forces in weather forecasting and climate research, Met Éireann (2021)
- New Icelandic Met Office weather and climate supercomputer becomes operational, Icelandic Met Office (2024)
- Using ECMWF's observation processing (SAPP) in four countries in northwest Europe, Darcy, ECMWF Newsletter 182 (2025)
- Improving cloud forecasting in HARMONIE-AROME, special project request, Gleeson, Met Éireann e ECMWF (2024)
- Weather Model (HARMONIE) for Netherlands, Europe and Caribbean, KNMI (2026)
- HARMONIE-AROME Cy46 forecast Netherlands meteorological parameters (test phase data), KNMI Data Platform (2026)
- Weather Model (HARMONIE) for DINI and IG, DMI
- Migration guide to DINI and IG, DMI
- Danish Meteorological Institute (DMI) Open Data Forecasts, Registry of Open Data on AWS (2026)