Il National Water Model: previsioni per il futuro

Negli Stati Uniti, le alluvioni rappresentano alcuni dei disastri naturali più costosi in termini di perdite di vite e di proprietà. Solamente negli ultimi 20 anni, quasi il 60 percento dei più grandi stati d'emergenza dichiarati dal presidente degli Stati Uniti riguardavano eventi alluvionali e almeno 20 di essi hanno provocato danni oltre 1 miliardo di dollari.

La presente fondazione per le previsioni idriche è una rete di circa 8.000 misuratori di flusso mantenute dallo United States Geological Survey (USGS). I misuratori forniscono dati sul livello dell'acqua in tempo reale utilizzati dagli studiosi per prevedere le caratteristiche del livello dell'acqua a monte e a valle del misuratore. Nonostante la rete esistente di misuratori sia stata progettata per eseguire le più complete previsioni idriche, attualmente solo il 3 percento di tutta la lunghezza dei torrenti e fiumi negli Stati Uniti sono a valle di un misuratore (figura 1). Ciò rappresenta una chiara lacuna nel servizio, specialmente in caso di eventi alluvionali.

Di fronte al desiderio e alla necessità di migliori previsioni e mappature delle risorse idriche, la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) ha intrapreso una trasformazione delle capacità di previsione dell'acqua della nazione attraverso il National Water Model (NWM), una visione del ventunesimo secolo sulla previsione idrica. L'NWM mette insieme funzionalità di modellazione avanzate, mappatura topografica precisa e osservazioni in tempo reale (dai misuratori di flusso dell'USGS) per produrre previsioni derivate oggettivamente, ad alta fedeltà e "a livello stradale" del flusso dell'acqua in 2.7 milioni di punti in tutta la nazione (figura 2), o 3.3 milioni di miglia di corsi d'acqua.

Questa evoluzione nell'NWM è stata possibile in parte grazie alla collaborazione del NOAA con Esri. A partire dal 2014, l'Office of Water Prediction (OWP) del NOAA ha esplorato insieme agli ingegneri di Esri il concetto di sistema di informazioni geografico aziendale (EGIS) che sarebbe potuto diventare il motore di ricerca e sviluppo delle attività geospaziali per supportare l'NWM, nonché lo sviluppo di sistemi di analisi dei dati. Ciò avrebbe aiutato non solo lo sviluppo del modello, ma anche l'esplorazione delle informazioni che possono essere ricavate dall'output del modello. Nel 2016, questo EGIS è diventato realtà tramite l'Esri Enterprise Advantage Program (EEAP) e l'implementazione di ArcGIS Enterprise presso il NOAA/National Weather Service (NWS) National Water Center. Questo sistema oggi è in funzione e include un portale front-end e un insieme di siti ArcGIS Server.

Il 6 marzo 2018, NOAA ha implementato la versione 1.2 del National Water Model, il quale pone le sue basi sul successo delle versioni precedenti e offre analisi e previsioni del flusso d'acqua più precise. Il maggiore grado di precisione è dovuto in parte a un grande aumento del numero di osservazioni assimilate nel modello, inclusi 680 indicatori di flusso USGS aggiuntivi (un aumento di quasi il 10 percento) per aiutare a migliorare la simulazione del flusso del modello. Nel complesso, il grado di accuratezza più alto fornito a partire dalla versione 1.2 offrirà vantaggi sia nella gestione ordinaria dell'acqua che nel processo decisionale durante gli eventi ad alto impatto. L'EGIS viene utilizzato per il test e lo sviluppo di servizi basati su dati sperimentali che supportano briefing idrologici di routine delle condizioni delle risorse idriche attuali e previste misurate nei centri di previsione dell'NWS. L'EGIS NWC è anche l'hub di una serie di map service e app Web che forniscono un contesto all'output dell'NWM per l'utente finale.

Prossimamente, la versione 2.0 del National Water Model sarà disponibile all'inizio del 2019. La versione 2.0 fornirà copertura per la prima volta delle Hawaii, offrendo dati di flusso e altre guide idrologiche ai meteorologi, soccorritori di emergenza, gestori delle risorse idriche e altre figure sulle isole. Rappresenterà anche un importante passo avanti nell'impegno con l'impresa meteorologica, idrica e climatica, una componente chiave della visione del National Weather Service di creare una nazione consapevole del clima. Come parte dell'aggiornamento alla versione 2.0, il codice del National Water Model sarà organizzato in una serie di librerie consultabili, rendendole gratuite e aperte all'uso da parte di persone al di fuori del governo federale. Questo approccio allo sviluppo della comunità apre le porte alla creazione di soluzioni geograficamente specifiche, a valore aggiunto e su misura che colmeranno il divario tra la scienza e coloro che hanno bisogno di informazioni sulle risorse idriche per proteggerle e sostenerle.

Forse la più interessante delle funzionalità in arrivo sono i servizi di dati che convertono le previsioni ufficiali dell'NWS River Forecast Center in una serie di servizi sperimentali di mappatura delle inondazioni alluvionali. Questi servizi dimostrativi introdurranno un'era di nuovi servizi di supporto alle decisioni basati sull'impatto per la previsione idrica.

Il National Water Model rappresenta un balzo in avanti verso la soluzione delle sfide idriche del futuro. Con il trascorrere del tempo e con la continua collaborazione con Esri, gli output del National Water Model continueranno a essere utilizzati dai meteorologi del National Weather Service in aggiunta alle tradizionali previsioni idriche e forniranno previsioni migliori e più puntuali per soddisfare le sempre maggiori esigenze delle parti interessate.