Come funziona TYRN SEA

Che cosa sono bloom e mucillagini

Il bloom algale (fioritura) è una crescita rapida e abbondante del fitoplancton, l'erba microscopica del mare. Sulle coste calabresi si manifesta tipicamente come acqua verde — spesso la microalga Pyramimonas, non tossica. È un fenomeno naturale e stagionale.

La mucillagine è un aggregato gelatinoso che si forma dopo una fioritura, quando il mare resta caldo, stratificato e poco mescolato a lungo: in quelle condizioni le sostanze organiche prodotte dalle alghe non si disperdono e si addensano in superficie.

Da dove arrivano i dati

TYRN SEA non installa sensori in mare: usa i dati del Copernicus Marine Service, il programma di osservazione degli oceani dell'Unione Europea. Per il Mediterraneo, i modelli Med-MFS (fisica) e MedBFM (biogeochimica) integrano dati da satellite, boe e navi e producono ogni giorno una previsione fino a 10 giorni ahead.

TYRN SEA si basa soprattutto su due grandezze fisiche, che il modello prevede in modo affidabile:

• Temperatura del mare (SST) — il motore della fioritura costiera: le ondate di calore marine la innescano.
• Profondità dello strato mescolato — misura quanto il mare è stratificato e calmo: uno strato basso significa mare fermo, a rischio ristagno.

La clorofilla prevista dal modello, usata nella prima versione dell'indice, non viene più impiegata: alla risoluzione di 4 km non coglie gli eventi costieri di acqua verde. Lo spiega in dettaglio la sezione sul calcolo dell'indice qui sotto.

Come si calcola l'indice, passo per passo

L'indice è stato ridisegnato dopo una verifica sui dati reali. La prima versione si basava sulla clorofilla prevista dal modello; il confronto con i dati ARPACAL ha però mostrato che gli eventi costieri di acqua verde sono troppo locali per comparire nella clorofilla del modello (risoluzione 4 km). La versione attuale si basa quindi sulle precondizioni fisiche che generano la fioritura — che il modello Copernicus coglie bene.

Passo 1 — I dati previsti

Più volte al giorno il sistema scarica automaticamente la previsione a 5 giorni di temperatura del mare e profondità dello strato mescolato, per ciascuna delle 6 zone costiere. Copernicus pubblica fino a 10 giorni ma noi ci fermiamo a 5: oltre il terzo-quarto giorno la skill del modello cala rapidamente per le dinamiche costiere, e mostrare picchi a +6/+7 giorni con bassa attendibilità sarebbe fuorviante.

Non tutti i giorni previsti hanno lo stesso peso: l'affidabilità del modello è massima nei primi 1-3 giorni e cala progressivamente verso il settimo. I giorni più lontani vanno letti come tendenza, non come valore puntuale — vedi più avanti «Quanto ci si può fidare».

Cosa pubblichiamo sul sito (overview)

Il forecast a 5 giorni è il cuore del sistema, ma è affiancato da altri livelli di dato, ciascuno con la sua scala spaziale e temporale:

• Previsioni 5 giorni — 6 zone costiere, indici bloom e mucillagine 0-100, modello fisico Copernicus Med a circa 4 km
• Tempo reale — SST, anomalia, MHW, stratificazione, vento e onde oggi; per la zona Amantea-Lamezia anche clorofilla Sentinel-3 a 1 km e NDCI Sentinel-2 a 20 m
• Outlook stagionale — pressione a 500 hPa prevista a 3 mesi (ECMWF SEAS5), ridge subtropicale ↔ flusso atlantico: indicazione qualitativa del rischio stagionale di MHW
• Storico — rianalisi 1999-2025 dei tre indicatori sulle 6 zone (mappe e timeseries)
• Balneabilità — analisi ARPACAL ufficiali + divieti per inquinamento, sincronizzati ogni giorno
• Segnalazioni cittadini — foto + GPS + tipo di fenomeno: l'unica fonte affidabile per i blooms costieri a battigia (5-7 m, sub-pixel satellite). API pubblica CC-BY 4.0 per riuso scientifico

Nota sulle climatologie usate: sulle pagine previsioni / tempo reale / storico usiamo come riferimento il periodo 1999-2025 (estendiamo fino a oggi per rappresentare il clima recente effettivo, non quello di 30 anni fa). Le pagine Studi di analisi climatica accademica usano lo standard WMO 1991-2020. L'Outlook stagionale usa 1993-2016, lo standard del modello ECMWF SEAS5 da cui il dato proviene. Ogni climatologia è coerente con il dataset da cui è calcolata.

Passo 2 — Confronto con la normalità stagionale

Ogni valore previsto viene confrontato con la climatologia: la statistica di quel preciso giorno dell'anno su 27 anni di dati (1999-2025). Così si riconosce ciò che è davvero anomalo per la stagione.

Passo 3 — Finestra termica

La fioritura costiera richiede acqua calda. Un fattore termico vale 0 sotto i ~21 °C e sale a 1 nella finestra calda (24 °C e oltre). È il motivo per cui in primavera, con il mare freddo, il rischio è quasi nullo.

Passo 4 — Stratificazione e mare calmo

Si misura il valore assoluto dello strato mescolato dal vento (MLD, Mixed Layer Depth): MLD ≤ 5 m = stratificazione massima (mare fermo, scambio verticale interrotto); MLD ≥ 30 m = ben rimescolato. Il principio fisico è ben documentato come precondizione delle fioriture costiere [7]: la stratificazione isola lo strato superficiale, accumula nutrienti residui dall'apporto fluviale e limita la dispersione delle cellule fitoplanctoniche. Uno strato basso indica tipicamente anche vento debole.

Passo 5 — Ondata di calore marina

Definizione operativa internazionale di Hobday et al. 2016 [5]: marine heatwave (MHW) è un periodo di almeno 5 giorni consecutivi in cui la temperatura supera il 90° percentile climatologico (calcolato sul nostro periodo di riferimento 1999-2025). La scala Hobday assegna 4 categorie di intensità: Moderata, Forte, Severa, Estrema. Per le coste mediterranee, Pisano et al. 2025 [7] quantificano un aumento di SST due volte superiore alla media globale: ciò rende le MHW eventi sempre più frequenti e prolungati. La verifica interna sui dati reali ha confermato che i grandi eventi di acqua verde (luglio 2025: 12 milioni di cellule/L a Lamezia) coincidono con ondate di calore intense.

Caveat scientifico — Li et al. 2024 [3] hanno dimostrato che nelle aree marine più profonde del Mediterraneo NW le ondate di calore invernali possono sopprimere il bloom primaverile fino a -70% perché inducono stratificazione precoce e bloccano il rifornimento di nutrienti dal profondo. Il nostro modello, focalizzato sulle acque costiere calabresi (profondità tipica < 50 m), è un dominio diverso da quello del paper, e i nutrienti arrivano qui principalmente da apporti fluviali superficiali; tuttavia teniamo presente l'avvertenza per le interpretazioni di rischio invernale di lungo periodo.

Passo 6 — Rischio fioritura

Il rischio fioritura (0-100) combina i tre fattori: finestra termica × stratificazione × (intensità dell'ondata di calore). È alto quando acqua calda, mare fermo e ondata di calore coincidono. Il principio multiplicativo dei co-stressor fisici riflette il consenso della letteratura HAB [4] [1]: nessuno dei fattori da solo è sufficiente, ma la loro coincidenza ne moltiplica gli effetti.

Passo 7 — Rischio mucillagine

La mucillagine è la fioritura che persiste in condizioni di forte ristagno: si ottiene moltiplicando il rischio fioritura per la stratificazione. Resta bassa se il mare, pur caldo, non è fermo abbastanza a lungo. La correlazione SST-frequenza di outbreak di mucillagine nel Mediterraneo è stata stabilita su 60 anni di dati da Danovaro et al. 2009 [8] (Spearman rs=0,50; p<0,003).

Nota metodologica — cosa abbiamo testato e scartato

Per onestà scientifica, abbiamo testato l'aggiunta di un fattore Redfield N:P (rapporto azoto/fosforo dei nutrienti superficiali, da reanalisi biogeochimica Copernicus) come potenziale predittore aggiuntivo della mucillagine. La verifica del 1 giugno 2026 sulle 5 zone TYRN SEA + Focus Amantea-Lamezia ha mostrato rapporti N:P compresi fra 1,3 e 9,3, ben al di sotto del Redfield classico 16:1. Risultato coerente con la struttura oligotrofica e P-limitata del Mediterraneo (Krom et al. 2010 [9]): nel bacino mediterraneo il rapporto N:P assoluto non discrimina fra zone a basso o alto rischio di mucillagine, e applicandolo come fattore moltiplicativo schiaccia il segnale invece di esaltarlo. Lo abbiamo quindi escluso dal modello operativo. Più promettente in prospettiva il monitoraggio dell'anomalia stagionale dei nutrienti rispetto al loro climatico (proxy di runoff fluviale post-pioggia), che rimandiamo a una prossima iterazione.

Versione 1.6 Beta. Il modello è in affinamento e validazione continua: le previsioni vengono confrontate con le osservazioni satellitari e con i dati ufficiali ARPACAL (analisi al microscopio, chimica delle acque). Le soglie verranno tarate sui dati reali a fine stagione.

Validazione sui dati reali

L'indice v3 non è solo teorico: è stato verificato in hindcast — ricostruendolo dalla reanalisi Copernicus 1999-2025 — contro 10 eventi di fioritura documentati al microscopio da ARPACAL sulle coste calabresi nel 2024 e 2025.

• Luglio 2025, colto a pieno. I 5 eventi di acqua verde di luglio 2025, incluso il bloom di Pyramimonas da 12 milioni di cellule per litro a Lamezia, cadono tutti nell'1% più estremo di tutti i giorni estivi del periodo 1999-2025. L'indice li segnala al valore massimo.
• Un'estate anomala. A luglio 2025 l'indice medio della costa tirrenica meridionale è stato 5,5 volte la norma climatologica di luglio, in piena ondata di calore marina. La fioritura era quindi leggibile in anticipo dalle sole precondizioni fisiche.
• Un limite noto. I bloom di Gymnodinium (un dinoflagellato) di fine estate fioriscono anche senza ondata di calore: l'indice li classifica come rischio «moderato» e non «alto». È un meccanismo ecologico diverso da quello dell'acqua verde su cui l'indice è tarato — un margine di miglioramento dichiarato apertamente.

Validazione aggiornata al 20 maggio 2026, sui dati ufficiali ARPACAL di analisi al microscopio.

Validazione satellitare diretta — caso Lamezia 06/07/2025

Oltre alla validazione sull'indice di rischio, abbiamo verificato che il segnale satellitare usato dalla pipeline Sentinel-2 (sviluppato nel maggio 2026 per la sezione «Amantea-Lamezia» di Tempo reale) catturi davvero i blooms reali sulle nostre coste.

Il 6 luglio 2025 ARPACAL ha campionato le acque davanti al lido La Marinella a Lamezia Terme (38,9249°N - 16,2152°E) su segnalazione di «colorazione anomala verdastra». Il referto di laboratorio (rapporto 25CZ1528B/01-1) ha quantificato un bloom di Pyramimonas sp. di 12.089.100 cellule per litro, equivalenti a circa 6–12 mg/m³ di clorofilla.

Abbiamo scaricato la scena Sentinel-2 di terra-osservazione più vicina (5 luglio 2025, copertura nuvolosa 9,5%) e confrontato l'NDCI sopra lo stesso pixel con una scena pre-bloom del 15 giugno 2025. Sul punto esatto del prelievo (raggio 250 m, ~150 pixel S2):

	Pre-bloom 15/06/2025	Al bloom 05/07/2025
NDCI mediana	+0,0033	+0,0071 (+115%)
NDCI p95	+0,0107	+0,0163
Pixel acqua utili	354	313

A prima vista una scena pre-bloom (15/06/2025) e quella dell'evento (05/07/2025) mostrano già un leggero aumento di pixel verde-giallo vicino al punto. Ma per evitare conclusioni affrettate da un confronto a due sole date abbiamo costruito una timeseries di nove scene Sentinel-2 sopra lo stesso pixel da aprile a fine luglio 2025.

Il risultato della timeseries è scientificamente sobrio: l'NDCI del 05/07/2025 (giorno del bloom ARPACAL) è +0,0067, completamente dentro la variabilità stagionale –0,012 di aprile e +0,013 di fine giugno. Il picco della mediana stagionale era il 30/06/2025 (+0,0133), una settimana prima dell'evento documentato. Il singolo pixel di NDCI non discrimina il bloom di Pyramimonas di 12 M cell/L dal rumore di fondo stagionale.

Perché comunque ha senso usarlo. L'NDCI a singolo pixel non basta, ma resta uno dei segnali più ad alta risoluzione disponibili (20 m, vs i 4,6 km del modello Copernicus Med). Non lo usiamo come soglia, ma come uno dei più segnali da combinare:

• Confronto temporale sullo stesso pixel: il fatto che il bloom non sia un outlier indica la presenza di rumore stagionale, ma una variazione del 50% in 7 giorni resta un segnale utile da segnalare in un alert.
• Pattern spaziale: la presenza di una plume coerente attaccata alla costa è più informativa di un valore puntuale.
• Composizione con le altre fonti: temperatura del mare, stratificazione, vento, NRT Sentinel-3 a 1 km, segnalazioni cittadini. L'NDCI Sentinel-2 contribuisce a confermare/escludere un sospetto, non a generarlo da solo.

In altre parole: pubblicare un singolo valore di NDCI sopra una spiaggia come «rischio bloom» sarebbe scientificamente scorretto. Lo usiamo come uno dei tre quadranti della sezione «Amantea-Lamezia» in Tempo reale, con annotato esplicitamente che l'interpretazione va incrociata con gli altri indicatori.

Riuso scientifico delle segnalazioni cittadine

Le segnalazioni inviate dal pubblico (foto + GPS + tipo di fenomeno + descrizione) sono parte integrante della pipeline scientifica di TYRN SEA, non sono segnalazioni fini a se stesse. Vengono usate per:

• Validare il modello: ogni segnalazione è un punto di ground truth contro cui confrontare l'indice di rischio bloom calcolato dal modello per la stessa data e zona.
• Correlare con condizioni Copernicus: confrontiamo SST, MLD, NDCI Sentinel-2/3 dei giorni precedenti la segnalazione per costruire una statistica empirica delle condizioni che preludono realmente ai blooms in Calabria.
• Coprire la scala costiera sub-pixel che i satelliti non vedono (strisce 5–7 m di battigia, vedi sotto): qui le segnalazioni sono l'unica fonte disponibile.
• Cross-check con ARPACAL: quando una segnalazione coincide con un campionamento ARPACAL ufficiale, abbiamo una doppia evidenza indipendente e possiamo tarare le soglie su dati reali.

Infrastruttura tecnica di riuso

• API JSON pubblica: /tyrn_sea/api/segnalazioni.json.php (read-only, no email/IP, parametri from/to/bbox/tipo/limit, CORS aperto)
• Sync settimanale automatico via GitHub Actions (sync_segnalazioni.yml) verso CSV + GeoJSON + statistiche aggregate (per zona TYRN SEA, tipo, mese, giorno) committati nel repo.
• Licenza dati: CC-BY 4.0 (attribuzione: «TYRN SEA citizen reports - studiopitagora.biz/tyrn_sea»)
• Privacy: l'email rimane privata (mai esposta dall'API), l'IP è salvato solo come hash SHA-256 per rate limiting.

Vuoi usare i dati per uno studio? L'API è pubblica, basta una richiesta HTTP. Per dataset completi (con foto) o collaborazioni accademiche scrivi a studio.pitagora @ gmail.com.

Conferma definitiva: confronto fra pixel di bloom e pixel di mare aperto

Per chiudere il cerchio abbiamo confrontato la timeseries NDCI sopra il pixel ARPACAL della Marinella con quella sopra un secondo punto al largo di Gizzeria (38,9720°N - 16,1455°E, ~5 km a nord-ovest, mare aperto, mai segnalato per acque verdi):

Il 05/07/2025, giorno del bloom Pyramimonas da 12 M cell/L davanti alla Marinella, l'NDCI del pixel ARPACAL era +0,0067. Lo stesso giorno, sopra il pixel di mare aperto a 5 km di distanza dove nessuno ha mai segnalato acque verdi, l'NDCI era +0,0098: più alto. Il segnale satellitare non distingue il bloom reale.

La spiegazione fisica è semplice: in Calabria i blooms costieri di Pyramimonas e affini si manifestano come una striscia larga 5–7 metri lungo la battigia, non oltre. Un pixel Sentinel-2 è 20×20 metri, e i pixel più vicini alla costa sono spesso mascherati dal land contamination del classificatore. Il fenomeno è semplicemente sub-pixel: nessun satellite gratuito attualmente disponibile può vederlo. Per coprire quel tipo di evento serve un canale citizen science (segnalazioni utenti) o un sensoreo a terra.

Come si leggono i due indici

Entrambi gli indici vanno da 0 a 100. Più alto è il valore, più alto è il rischio previsto.

Indice	Livello	Lettura
0–24	Basso	Condizioni nella norma stagionale
25–49	Moderato	Precondizioni in parte presenti
50–74	Alto	Condizioni favorevoli alla fioritura
75–100	Molto alto	Caldo, ristagno e ondata di calore insieme

La pagina «Tempo reale»

Accanto alla previsione, il sito ha una pagina Tempo reale che mostra lo stato fisico attuale del mare — non una previsione, ma il dato più recente osservato e analizzato dal modello Copernicus. Le pagine si aggiornano automaticamente più volte al giorno: l'orario preciso dell'ultimo aggiornamento è indicato in cima a ogni pagina. Il dato Copernicus ha comunque circa 24 ore di latenza, lo standard dei dati satellitari marini. I valori sono disponibili per tutte e 6 le zone costiere.

La pagina riporta quattro indicatori:

• Temperatura del mare (SST) — la temperatura di oggi, con accanto la norma stagionale di riferimento.
• Anomalia — di quanto la temperatura si discosta dalla media di quel giorno dell'anno nel periodo 1999-2025 (rianalisi Copernicus Med Sea Physics). Valori positivi (mare più caldo del normale) in rosso o arancio, negativi in blu.
• Ondata di calore marina — segnala se è in corso un'ondata di calore (almeno 5 giorni consecutivi sopra il 90° percentile climatologico), con la sua categoria I-IV (scala Hobday) e la durata; indica anche quanti giorni degli ultimi 30 sono stati sopra la norma.
• Stratificazione — quanto il mare è fermo e separato in strati: 0 = ben rimescolato, 100 = fortemente stratificato. È la stessa grandezza fisica usata nel calcolo del rischio fioritura.

Un grafico mostra infine l'andamento della temperatura negli ultimi 45 giorni, a confronto con la norma stagionale e con la soglia dell'ondata di calore.

In breve: la pagina Previsioni dice qual è il rischio futuro di fioritura e mucillagine; la pagina Tempo reale dice qual è lo stato misurato oggi del mare. Le due si completano, perché la fisica di oggi è il motore del rischio di domani.

Quanto ci si può fidare

La previsione è affidabile soprattutto nei primi 1–3 giorni e via via meno precisa verso il settimo. È un indicatore di tendenza, non una certezza.

I dati Copernicus che TYRN SEA scarica ogni giorno provengono dal sistema di analisi e previsione in tempo quasi reale: sono per loro natura dati preliminari. Copernicus li rielabora in seguito — incrociandoli con tutte le osservazioni satellitari e in mare raccolte nel frattempo — e pubblica, con alcuni mesi di ritardo, una versione consolidata e più precisa (la reanalisi). I valori più recenti mostrati nel sito, in particolare nella pagina «Tempo reale», possono quindi essere lievemente rettificati in seguito. Lo Storico e le climatologie di riferimento usano invece la reanalisi già consolidata (1999–2025), non soggetta a revisione.

• Cosa prevede. Le condizioni favorevoli alla fioritura, non la singola chiazza: l'indice descrive il bacino marino, non la singola spiaggia.
• Profondità. I dati riguardano i primi 5–10 metri d'acqua.
• Validazione. L'indice è tarato sugli eventi reali documentati da ARPACAL e dal satellite.

TYRN SEA è uno strumento informativo: per la balneabilità fanno fede i controlli ufficiali di ARPACAL.

Sviluppo dell'applicazione

TYRN SEA è un progetto indipendente. Una parte dello sviluppo del software — codice di calcolo, pagine web e automazioni di aggiornamento — è stata realizzata con il supporto di Claude Code, l'assistente AI di programmazione di Anthropic. L'impostazione scientifica, la scelta delle fonti dati e l'interpretazione dei risultati restano responsabilità dell'autore.