L’OSSERVAZIONE METEOROLOGICA

Con le tradizionali capannine o con i moderni sensori,
ma sempre alla base di una corretta previsione.

L’analisi e la previsione del tempo non possono prescindere dall’osservazione dei principali parametri atmosferici al suolo e in quota, purché questa venga condotta simultaneamente nelle diverse località del globo (cioè, come si dice in questi casi, purché le osservazioni abbiano natura sinottica), da una rete di stazioni che operano secondo procedure standardizzate a livello internazionale. La densità della rete e la qualità delle osservazioni sono fattori determinanti per la risoluzione dei diversi sistemi atmosferici, così come per la capacità di “innescare” i modelli matematici che, da questi dati, devono estrapolare la loro più probabile evoluzione.

L’osservazione meteorologica non è però una novità dei nostri tempi, perché l’uomo ha da sempre prestato attenzione ai mutamenti atmosferici, per gli evidenti riflessi che questi comportavano sulle attività più legate alla sopravvivenza della nostra specie: infatti, i primissimi strumenti utilizzati per questo scopo furono proprio i nostri stessi sensi, la vista: il tatto, l’odorato e l’udito. Ancora oggi, dopo secoli di evoluzione, il nostro interesse per il “tempo” è dettato dal suo impatto sulla vita quotidiana (anche se spesso in forme meno “drammatiche” di una volta) ed è sempre con i nostri sensi che interagiamo con l’ambiente circostante.

Tuttavia, il corpo umano non si rivela molto preciso nella valutazione o quantificazione delle grandezze meteorologiche: si pensi, per esempio, ai contrastanti giudizi di “freddo” e “caldo” che possiamo attribuire all’acqua o all’aria, solo perché influenzati da ciò che stiamo facendo (camminando, correndo o nuotando) o alla difficoltà di attribuire un valore a parametri che sfuggono alla nostra esperienza diretta (…come giudicare l’intensità del vento in assenza di riferimenti esterni, per esempio foglie che vengono sollevate dal suolo?). Umettarsi un dito e cercare di percepire la provenienza del vento in base alla direzione in cui percepiamo un raffreddamento più veloce può fornire una risposta così approssimativa che già i primi osservatori si resero conto della necessità di ideare strumenti di misura, che potessero fornire risposte più precise e non legate a valutazioni soggettive.

Nonostante ciò, anche i primi strumenti potevano permettere solo misure meramente “qualitative”: con gli anemometri a coppe era possibile dare una valutazione immediata (e non registrabile) dell’intensità del vento legata alla rapidità di rotazione delle stesse, mentre l’aggiunta di una banderuola dava un’indicazione della sua provenienza, questa sì annotabile, ma sicuramente approssimata, in quanto unicamente rapportabile alle direzioni fondamentali quadrantali. Fu solo nel XIX secolo che si iniziò a campionare le grandezze meteorologiche in modo più preciso e rigoroso, unendovi anche i primi tentativi di misurazioni in quota, condotte da osservatori a bordo di palloni aerostatici (uno di essi, quasi rischiò la vita raggiungendo, nel 1862, una quota compresa tra 9000 e 11000 metri… ovviamente senza le protezioni che oggi sappiamo essere necessarie per un volo a tale quota!). Questo fu solo il primo passo nella direzione della moderna meteorologia, un cammino che è arrivato sino all’odierno impiego dei più sofisticati computer applicati alla simulazione matematica e allo sviluppo delle reti di osservazione satellitare polari e geostazionarie.

Capannine meteorologiche e moderni sistemi di misura

L’immagine tradizionale che molti di noi hanno di una stazione meteorologica è ancora quella della classica capannina, una struttura in legno dalla forma caratteristica, disegnata per assicurare la massima rappresentatività atmosferica delle misure eseguite dagli strumenti che si trovano al suo interno, atti soprattutto a rilievi di temperatura e umidità. Una capannina deve infatti avere struttura sufficientemente robusta (a tetto spiovente ed in legno, per sfruttare le caratteristiche isolanti di questo materiale), pareti a persiana (in modo da garantire una buona circolazione dell’aria al suo interno), dipinte di bianco sia esternamente che internamente (per minimizzare l’assorbimento della radiazione solare incidente) e con apertura rivolta a nord, di modo che gli strumenti non siano perturbati dall’esposizione solare diretta al momento della lettura (i rilievi strumentali devono comunque avvenire in tempi rapidi, perché gli stessi non siano influenzati dalla presenza dell’operatore). La capannina deve inoltre essere installata su terreno erboso (per la precisione su prato a taglio corto dell’erba; in caso di sua assenza, deve essere realizzato un piccolo giardino quadrato di almeno 4 metri di lato), ad almeno 10 metri di distanza dall’edificio più vicino ed essere tale da garantire una separazione di non meno 1,5 metri tra gli strumenti (anzi, tra i bulbi degli strumenti) ed il sottostante suolo. Una curiosità: il nome inglese della capannina meteorologica è Stevenson Screen, perché ideata da Tomas Stevenson, padre dello scrittore Robert Louis.

Le capannine meteorologiche sono ancora adesso utilizzate soprattutto nelle applicazioni amatoriali e scolastiche, anche se non sempre dislocate secondo norma e con le crescenti difficoltà legate ai costi di mantenimento. Per quanto invece attiene ad applicazioni più professionali, come ad esempio quelle aeronautiche, gli strumenti di misura oggi altro non sono che sensori elettronici che campionano automaticamente l’atmosfera a scadenze variabili, in alcuni casi anche con continuità; nondimeno, anche queste moderne stazioni meteorologiche devono soddisfare i medesimi requisiti di installazione richiesti per una capannina. Anche i sensori elettronici, come gli strumenti tradizionali, devono essere regolarmente verificati, onde assicurarne un corretto funzionamento; in particolare, la loro risposta deve essere periodicamente paragonata a quella di uno strumento in grado di fungere da riferimento assoluto (per esempio, il sensore di pressione con un barometro a mercurio), operazione nota con il termine tecnico di calibrazione.

Alle osservazioni di superficie vengono poi aggiunte quelle eseguite in quota per mezzo di radiosonde, cioè palloni che trasportano fino ai limiti della troposfera strumentazione elettronica in grado di campionare temperatura, pressione e umidità dell’aria durante l’ascesa; il tracciamento da terra di queste sonde permette poi di ricavare la direzione e l’intensità del vento alle diverse quote. Infine, osservazioni vengono condotte anche in mare, sia da comuni imbarcazioni che da navi meteorologiche particolarmente attrezzate, così come automaticamente per il tramite di boe alla deriva o ancorate al fondale marino. Tutte queste procedure attengono ai cosiddetti sistemi di misura diretta, significando con ciò che gli strumenti campionano l’atmosfera a loro circostante, cioè quella con cui vengono direttamente a contatto; vi è poi l’altrettanto consistente capitolo delle misure da remoto, cioè quelle condotte a distanza dal sensore, per esempio tramite apparati radar o satellitari.

Le osservazioni aeronautiche

Nelle osservazioni aeronautiche, i principali parametri che vengono rilevati dalle stazioni al suolo (parliamo, in questo caso, di quelle presenti all’interno degli aeroporti) includono direzione ed intensità del vento, temperatura, umidità e pressione atmosferica, quantità delle eventuali precipitazioni; a questi vengono a volte aggiunti dati di tipo più “climatologico”, come, per esempio, durata ed intensità dell’irraggiamento solare. I valori provenienti dai sensori vengono quindi inviati ai monitor delle diverse postazioni di lavoro, dove alcuni di essi vengono rappresentati mediati su intervalli temporali diversi, a secondo dell’uso che di essi deve essere fatto. I campionamenti del vento, ad esempio, hanno frequenze di aggiornamento dell’ordine dei secondi (tipicamente 5 sec) ma vengono mediati (a meno di variazioni significative) sugli ultimi 10 minuti, con direzione riferita al nord geografico, per l’emissione dei bollettini METAR di osservazione aeroportuale, sugli ultimi 2 minuti, con riferimento al nord magnetico, per la visualizzazione in torre di controllo; in pratica, ciò significa che il controllore ogni 5 secondi ha a disposizione un nuovo valore di vento, che rappresenta la media dei valori campionati nei 2 minuti precedenti.

I sistemi di sensori (che possiamo ancora tranquillamente indicare con il termine di “stazioni meteorologiche”) vengono inoltre moltiplicati per assicurare il massimo della rappresentatività all’interno di sedimi aeroportuali spesso enormemente vasti; tipicamente si ha quindi una stazione di riferimento aeroportuale completa, solitamente installata in posizione centrale, completa di anemometro, sensori di temperatura ed umidità, pressione e pluviometro, accompagnata da stazioni di riferimento per ciascuna testata pista, con dotazione ridotta ma in grado comunque di assicurare le grandezze meteorologiche necessarie per l’assistenza al volo (in pratica queste stazioni duplicano quella centrale di riferimento, ma senza essere dotate di pluviometro). Viene infine aggiunta un’ulteriore stazione sulla testata pista più in uso, con funzione di backup. Il posizionamento delle stazioni deve soddisfare stringenti requisiti in termini di distanza dall’asse pista, tali da assicurare la rappresentatività delle misure senza rischiare di costituire pericolo per le operazioni di decollo e atterraggio. La normativa internazionale ICAO richiede inoltre che tutti i supporti, come i pali anemometrici, debbano avere caratteristiche di frangibilità, in modo da offrire la minima resistenza ad eventuali impatti da parte di aeromobili.

Nonostante il continuo progredire dell’automazione in questo campo, non si deve però pensare che la figura professionale dell’ “osservatore meteorologico” sia stata cancellata: oltre a dover inserire i dati per i quali è ancora necessario l’intervento umano (come visibilità, tipo ed estensione della copertura nuvolosa, presenza di fenomeni atmosferici significativi su o nei pressi dell’aeroporto), completando i bollettini che il sistema provvede solo parzialmente a compilare, egli ha anche il compito di validare i bollettini stessi prima della loro immissione sul network mondiale aeronautico, accertandosi della consistenza dei valori provenienti dalla rete dei sensori dislocati sul sedime aeroportuale.

E sui nostri campi di volo?

Fermo restando quanto insito nella natura stessa del VDS, ovverosia la necessità che ciascun pilota sia in grado di valutare autonomamente a colpo d’occhio le condizioni presenti sulla pista per un sicuro atterraggio, sta gradualmente iniziando a diffondersi anche tra di noi l’utilizzo di centraline meteorologiche: veri e propri sistemi automatici in grado di comunicare in frequenza (o anche tramite una chiamata telefonica) direzione ed intensità del vento, pressione, temperatura, ecc.

Sono sistemi da utilizzare con cautela, soprattutto perché non si ha a priori la garanzia, non essendovi un ente certificatore a ciò preposto, che la loro installazione sia avvenuta con tutte le cautele del caso, cioè ponendo la stazione in una zona sufficientemente rappresentativa delle condizioni di pista (ma senza costituire un pericolo per le operazioni!), al riparo da ogni forma di interferenza esterna (per esempio turbolenze locali, dovute alla presenza di ostacoli quali alberi o hangar) e che sia assicurata la continua attività di supervisione e manutenzione di cui questi sistemi abbisognano… a cosa potrebbe portare un settaggio altimetrico basato su un dato di pressione proveniente da un sensore non più correttamente calibrato?

Fine

 


 

Figura 1

Una tipica capannina meteorologica.

Figura 2

Ecco come invece appare una moderna stazione meteorologica aeroportuale.

Figura 3

E questa è la visualizzazione su monitor dei dati meteorologici riferiti alle diverse testate pista (foto Francesca Mazzini).


 

 

Dott. Marco Tadini
meteorologo

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