A didactic approach to the machine learning application to weather forecast

Authors

DOI:

https://doi.org/10.1478/AAPP.99S1A28

Keywords:

Machine-Learning, Weather Forecast, Thermodynamics,

Abstract

We propose a didactic approach to use the Machine Learning protocol in order to perform weather forecast. This study is motivated by the possibility to apply this method to predict weather conditions in proximity of the Etna and Stromboli volcanic areas, located in Sicily (south Italy). Here the complex orography may significantly influence the weather conditions due to Stau and Foehn effects, with possible impact on the air traffic of the nearby Catania and Reggio Calabria airports. We first introduce a simple thermodynamic approach, suited to provide information on temperature and pressure when the Stau and Foehn effects take place. Then, in order to gain information also on the rainfall accumulation, the Machine Learning approach is presented: according to this protocol, the model is able to “learn” from a set of input data constituted by the meteorological conditions (in our case dry, light rain, moderate rain and heavy rain) associated to the rainfall, measured in mm. We observe that, since in the input dataset provided by the Salina weather station the dry condition was the most common, the algorithm is very accurate in predicting it. Further improvements can be obtained by increasing the number of considered weather stations and the time interval.

Author Biographies

  • Marcello Raffaele, Università degli Studi di Messina
    Dipartimento di Ingegneria, Contrada Di Dio, 98158 Messina
  • Maria Teresa Caccamo, Università degli Studi di Messina

    Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra, Viale F. Stagno d'Alcontres 31, 98166 Messina

  • Giuseppe Castorina, Università degli Studi di Messina

    Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra, Viale F. Stagno d'Alcontres 31, 98166 Messina

  • Stefania Lanza, Università degli Studi di Messina

    Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra, Viale F. Stagno d'Alcontres 31, 98166 Messina

  • Gianmarco Munaò, Università degli Studi di Messina

    Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra, Viale F. Stagno d'Alcontres 31, 98166 Messina

    Postdoc researcher at the Department of Mathematics and Informatics, Physics and Earth Sciences.

  • Giovanni Randazzo, Università degli Studi di Messina

    Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra, Viale F. Stagno d'Alcontres 31, 98166 Messina

  • Salvatore Magazù, Università degli Studi di Messina

    Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra, Viale F. Stagno d'Alcontres 31, 98166 Messina

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Published

2021-09-30

Issue

Section

New Horizons in Teaching Science (Conference Proceedings)