LA PREVISIONE DEL TEMPO

Per poter elaborare una previsione sul futuro comportamento del tempo meteorologico, è necessaria un’accurata conoscenza dello stato attuale dell’atmosfera. A questo scopo è necessario compiere una serie di misure che, eseguite ad intervalli regolari, devono poi essere fatte circolare rapidamente in tutto il mondo, utilizzando un appropriato sistema di telecomunicazioni dedicato all’informazione meteorologica.

Le osservazioni saranno così utilizzate dai meteorologi per analizzare le caratteristiche del tempo ad un determinato istante e per estrapolarne, con l’aiuto di un computer, il più probabile comportamento futuro. Tre sono i passi essenziali necessari per poter elaborare una previsione:

  1. osservare
  2. analizzare
  3. produrre la previsione.

Le fonti dei dati meteorologici sono molte e di varia natura, includendo navi, aerei, piattaforme petrolifere, boe e palloni, oltre ad una rete di stazioni manuali ed automatiche sparse tutt’intorno al globo; l’automazione viene spesso utilizzata per assistere o sostituire l’osservatore umano, specialmente nelle aree più disagiate o inospitali. Sistemi remoti, sia al suolo che nello spazio, aumentano e completano le informazioni fornite dai sistemi convenzionali.

La forma più tradizionale di osservazione meteorologica consiste nella lettura di grandezze da strumenti posti vicino alla superficie terrestre (per esempio, barometri, termometri, anemometri e pluviometri) e nel riporto di osservazioni compiute “a vista” (per esempio, l’estensione ed il tipo della nuvolosità o il valore della visibilità al suolo). Queste osservazioni di superficie vengono eseguite sia a terra, in siti rispondenti a determinate caratteristiche stabilite internazionalmente, sia sul mare, durante la navigazione o da speciali navi meteorologiche all’ancora in punti lontani dalle rotte più seguite. La strumentazione utilizzata è sempre di tipo standard e le osservazioni vengono ripetute ad intervalli fissati, dipendenti dal tipo di stazione.

Altra importante fonte di informazioni sono le radiosonde, che forniscono i valori in quota di pressione, temperatura e umidità, misurati dal suolo fino ai limiti della troposfera; inoltre, seguendo il tragitto delle radiosonde, possono essere dedotti sia l’intensità che la direzione del vento. Le radiosonde possono raggiungere un’altezza di più di 20 km e vengono lanciate contemporaneamente in tutto il mondo, da due fino a quattro volte al giorno, allo stesso orario UTC. Il quadro delle informazioni in quota viene completato dai riporti meteorologici compiuti dai piloti durante il volo.

Anche i satelliti meteorologici sono divenuti strumenti essenziali, sin da quando il primo di essi venne posto in orbita nel 1960. I satelliti utilizzati dai meteorologi si dividono in due categorie, i polari ed i geostazionari. I primi orbitano intorno alla Terra da polo a polo ad un’altezza di circa 870 km, impiegando circa 1 ora e 42 minuti per completare la propria orbita. Durante questo tempo il pianeta ruota di circa 25 gradi e, di conseguenza, durante ciascun passaggio viene osservata una diversa striscia di atmosfera terrestre. I geostazionari, invece, rimangono fissi rispetto alla Terra ed osservano sempre la stessa parte del globo; ciò viene ottenuto posizionando il satellite ad una quota di circa 36.000 km altezza alla quale sono necessarie 24 ore per completare ogni singola orbita. Meteosat, il satellite geostazionario europeo, come le sue controparti americana, giapponese ed indiana, fornisce immagini che, fatte scorrere in sequenza, consentono di valutare la direzione e la velocità di spostamento dei diversi sistemi atmosferici, permettendo, ad esempio, di monitorare attentamente il comportamento degli uragani e delle tempeste.

I radar meteorologici infine forniscono una descrizione dettagliata del quadro delle precipitazioni in atto, rendendo possibile una valutazione della loro posizione ed intensità.

Per raccogliere tutta questa mole di dati, è stato creato un circuito internazionale, detto GTS (Global Telecomunication System), comprendente una sequenza di collegamenti ad alta velocità tra computer, che utilizza sia forme di comunicazione satellitare che linee terrestri. Le informazioni raccolte dal GTS vengono fatte confluire presso alcuni centri internazionali, che hanno il compito di accentrare ed elaborare tutti i dati osservativi, trasformandoli in mappe o carte meteorologiche; queste stesse carte permetteranno poi al meteorologo sia di ricostruire lo stato dell’atmosfera alle diverse quote standard al momento dell’osservazione, sia di delinearne la più probabile evoluzione.

Il comportamento dell’atmosfera è, infatti, regolato da leggi fisiche, che possono essere espresse tramite equazioni matematiche. Se noi potessimo risolvere queste equazioni, avremmo una descrizione dello stato futuro dell’atmosfera, cioè una previsione del tempo, derivata dall’osservazione suo stato attuale (le condizioni iniziali), cioè dei valori presenti di quantità atmosferiche come temperatura, velocità e direzione del vento, umidità, ecc. Tuttavia, queste equazioni sono estremamente complesse (per la precisione, sono equazioni differenziali parziali non-lineari) e non prevedono una soluzione esatta, che possa darci i valori futuri ben definiti, ma solo soluzioni approssimate, ricavabili tramite tecniche di modellistica numerica.

Per risolvere queste complesse equazioni si procede dividendo l’atmosfera in “scatole”, con un punto di griglia al centro di ogni scatola; le proprietà atmosferiche sono quindi rappresentate da ciò che accade a ciascuno dei punti di griglia. La griglia di punti, il sistema di equazioni ed il metodo di soluzione delle equazioni viene indicato genericamente come “il modello”. Le osservazioni compiute ad un determinato istante vengono utilizzate per definire i valori iniziali di griglia (condizioni al contorno) per pressione, temperatura, umidità e vento, rappresentando quindi l’atmosfera all’inizio della previsione.

Nella realtà non esiste un unico modello matematico che sia in grado di simulare il comportamento dell’atmosfera. Come sappiamo, il tempo meteorologico può essere fortemente influenzato dall’esterno (per esempio, dall’orografia del luogo) e di tutto ciò una buona simulazione matematica deve pur tenerne conto; per non incorrere in grossolani errori, si preferisce quindi creare modelli a scala ristretta, aumentando nel contempo il numero dei parametri che rendono conto delle caratteristiche fisiche e morfologiche della zona su cui operano. Il centro meteorologico di Francoforte-Offenbach (le cui carte vengono utilizzate a Milano Linate per le previsioni aeroportuali sul Nord e Centro Italia) dispone, per esempio, di tre distinti modelli, con diversi gradi di precisione: il modello tedesco, per le previsioni a breve termine, centrato sulla Germania ed in grado di risolvere matematicamente la presenza di fiumi, laghi, montagne, ecc.; il modello europeo, più approssimato ed utilizzato per le previsioni a medio termine; il modello globale, per le previsioni a lungo termine, con un’approssimazione ancora maggiore, ma in grado di spingersi oltre le 96 ore di validità.

Il comportamento caotico dell’atmosfera, tuttavia, introdurrà sempre, in qualsiasi modello matematico, una percentuale di errore non valutabile a priori; nella preparazione di carte a diversa scadenza (previsioni a +24 ore, +48 ore, ecc.), l’errore, propagandosi, assumerà dimensioni sempre più consistenti, fino a rendere del tutto inconsistente la simulazione stessa. L’unica arma a nostra disposizione è quella di preparare modelli sempre più raffinati, che tengano conto di più parametri possibile, in modo da ridurre al massimo la percentuale di errore presente; in questo ci è di grande aiuto il progresso tecnologico nella costruzione di supercomputer in grado di eseguire un numero sempre più elevato di operazioni al secondo.

Per quanto riguarda le nostre latitudini, si può affermare per esperienza che una buona previsione può avere una validità massima di circa una settimana, tenendo conto però che dopo circa quattro giorni la percentuale di attendibilità é già abbastanza ridotta, soprattutto in un paese come il nostro, “meteorologicamente” difficile per la sua complessa morfologia e che sperimenta climi diversissimi, allungandosi dalle montagne del nord ai mari del sud e delle isole.

Ultimo anello della catena previsionistica è appunto il meteorologo, che, ricevute le carte attuali e previste, formula le sue previsioni per le zone assegnategli. Nonostante la sempre più grande potenza dei computer, i miglioramenti ai modelli matematici e gli altri progressi tecnologici, il ruolo del meteorologo ha ancora grande importanza: per quanto buono possa essere un modello, vi saranno sempre da apportare alcune correzioni, per l’influenza sull’evoluzione atmosferica di alcuni fattori a scala molto piccola (micrometeorologia), che non possono essere rappresentati appropriatamente neanche con i più potenti computer disponibili.

Una previsione ha, quindi, sempre una base sperimentale, fondandosi su una serie di osservazioni eseguite in modo sistematico ed omogeneo nell’arco delle ore precedenti; tuttavia, essa non è mai un atto puramente meccanico, poiché il meteorologo deve saper interpretare ciò che vede sulle carte, utilizzando sì la propria preparazione teorica, ma soprattutto la propria esperienza. I previsori che hanno lavorato per molti anni nello stesso posto sanno, infatti, come la geografia del luogo (presenza di catene montuose, di colline, di valli, di zone paludose o comunque ad elevata umidità, ecc.) possa influenzare l’andamento del tempo, o quale importanza dare a particolari che non compaiono su carte a scala continentale, ma che possono annunciare importanti cambiamenti del tempo a livello locale.

Dott. Marco Tadini
meteorologo

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