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Bello o brutto? Caldo o freddo?
Pioggia o sole? Termini tutto sommato banali, che ognuno di noi
utilizza nel chiedersi: che tempo farà domani? Quando poi le
temperature condizionano la vita quotidiana, diventa quasi
perentorio cercare di capire quanto a lungo quel tempo durerà.
Vediamo, dunque, se tutto ciò si possa... prevedere.
La scienza della meteorologia nasce
a metà del Seicento con i primi studi sulla pressione atmosferica
(misurata da Torricelli) e i moti atmosferici (osservati da
Hadley). Prosegue con gli effetti elettrici (famosa è l'esperienza
del parafulmine vissuta, o meglio, sopravvissuta da Franklin) e la
scoperta dei primi elementi gassosi. Mancando una scienza organica,
l'esperienza osservativa del luogo fu il punto di partenza per
trovare delle regole in un ambiente dinamico come l'atmosfera,
costellato da numerosi fenomeni quali il vento, la pioggia, le
nuvole e influenzato dall'esterno dal calore del Sole. I detti
popolari, ancora oggi ricordati e tramandati, sono il tesoro
culturale di quel periodo pre-scientifico e coloriscono i calendari
scritti per gli agricoltori.
L'avvento del metodo scientifico e
dell'approccio sperimentale ha completamente cambiato il modo di
prevedere il tempo. Mentre prima lo si osservava dal terreno, in
seguito si iniziò a studiare la sua evoluzione in base a dati
oggettivi. In assenza di strumenti e mezzi adeguati, i primi studi
previsionali si basarono quasi esclusivamente sul campo barico,
ossia sulla distribuzione della pressione al suolo. In seguito si è
potuta constatare l'interazione tra i vari strati dell'atmosfera e
la dipendenza del tempo non solo dalla pressione, per cui oggi lo
si studia sulla carta o su uno schermo di un computer ricorrendo a
complicate formule matematiche. La visione dal punto di vista
spaziale si è ampliata dalla vallata al mondo intero, grazie anche
al lancio dei satelliti.
Paradossalmente, le previsioni di
oggi avrebbero tutto il diritto di essere esatte, considerato tutto
lo scibile sul quale si basano, ma nonostante ciò la Natura, ed in
particolare l'atmosfera, sfugge ancora ad una precisa descrizione
dell'Uomo. Molte sono le teorie e le formule, sempre maggiore la
potenza dei calcolatori. Ma qualcosa ci è ancora ignoto.
Qui di seguito cercheremo di
comprendere quello che manca o ciò che causa l'imprecisione delle
previsioni: senza un fine giustificativo, ma solo per comprendere
la strada percorsa dalla scienza e quella che si dovrebbe
percorrere nel futuro con la ricerca.
Le previsioni meteorologiche come
noi le intendiamo prendono in considerazione solo lo strato
dell'atmosfera direttamente a contatto con la superficie terrestre,
ossia uno strato che può oscillare dai 10 ai 15 km di altezza. Esse
sono effettuate utilizzando dei complessi modelli
fisico-matematici, dove con il termine "modelli" s'intende una
costruzione matematica che permetta di descrivere dei fenomeni
fisico-chimici tentando di simulare la realtà. Per sviluppare una
previsione con questo sistema è necessario conoscere le condizioni
iniziali, ossia il dato osservativo dal quale si parte, che si basa
su sei variabili fisiche fondamentali: tre (direzione, verso,
intensità) relative al vento, cui si aggiungono pressione,
temperatura ed umidità.
Il problema delle previsioni è
risolvere esattamente, o trovare soluzioni approssimate, alle
complesse equazioni che legano le sei variabili. Se ciò non
bastasse, i fenomeni atmosferici sono interdipendenti, per cui il
variare di uno implica un sensibile cambiamento dell'altro. Con
tutte queste difficoltà, è necessario effettuare delle
semplificazioni, a discapito, naturalmente, della precisione del
risultato. Nonostante ciò, la previsione dell'evoluzione dei
parametri fisici nel tempo rimane generalmente buona.
Purtroppo, per altri problemi legati
alla risoluzione delle equazioni differenziali, ossia equazioni che
calcolano le differenze tra un prima ed un dopo temporale, si è
costretti a procedere a passi discreti, ciò che non fa la Natura.
In pratica, si approssima l'evoluzione di un fenomeno fisico con
tante piccole tappe che permettono di risolvere le equazioni punto
per punto, ma che possono far evolvere gli scenari in modi
completamente diversi dalla realtà. Con questo trucco, però, il
complesso sistema delle sei equazioni si trasforma in un sistema
risolvibile.
Stando così le cose, la
risolvibilità delle equazioni per una data zona geografica comporta
la necessità di eseguire una grande mole di operazioni al computer,
operazioni che aumentano vertiginosamente all'espandersi dell'area
studiata: il raddoppio del lato di un'area comporta una
quadruplicazione della superficie e dei dati.
Per misurare sul terreno le
condizioni iniziali, si definisce sulla carta geografica una
griglia con maglie di una certa ampiezza ai cui nodi si effettuano
le rilevazioni dei sei parametri. Più la griglia è fitta, maggiore
sarà la mole di dati immagazzinati e più la previsione sarà
attendibile. A discapito, però, dei tempi di elaborazione. Il
paradosso è che per avere la migliore previsione del tempo di
domani dovrei aspettare dopodomani o dopodomani l'altro!
La griglia stessa ha in sé
un'imprecisione, poiché difficilmente si presenta omogenea, dato
che le centraline di rilevamento non possono essere disposte ad
intervalli regolari. A tale mancanza si ovvia con metodi di
interpolazione, per cui si calcolano i sei parametri di un nodo
inesistente grazie alle informazioni dei nodi immediatamente
vicini. I grossi centri di calcolo meteorologico forniscono i
risultati per i modelli a grande scala.
Per avere le previsioni per zone più
ristrette si utilizza il metodo del nesting (nidificazione): i nodi
della griglia del modello a grande scala diventano le condizioni
iniziali del modello a scala media, che a loro volta diventano le
condizioni iniziali del modello a piccola scala.
Finora si è considerata solo la
parte attinente all'atmosfera, ma bisogna tener conto anche della
morfologia del terreno sia dal punto di vista geometrico
(estensione, altezza, forma) che qualitativo (pianura, montagna,
coltivazioni, boschi, tessuto urbano), perché questa influenza
notevolmente ciò che accade nella troposfera (ovvero nella regione
più bassa dell'atmosfera stessa). Ad esempio, i pendii delle
montagne deviano le masse d'aria con la conseguente formazione
delle nubi; oppure possono formare il cosiddetto "Foehn", il vento
di caduta che fa aumentare la temperatura alle pendici sottovento.
Anche in questo ambito la morfologia può essere solo simulata con
metodi di approssimazione, poiché la precisa descrizione
comporterebbe un'ulteriore aumento di dati e dunque di calcoli. È
solo a questo punto che la vera elaborazione della previsione può
avere inizio. I risultati ottenuti saranno di un'attendibilità del
90% per le successive 24 ore e del 60% a 10 giorni.
Il futuro delle previsioni considera
in particolar modo il settore agricolo, dove i caratteri
qualitativi delle distribuzioni di precipitazione e temperatura al
suolo dei 3-4 mesi futuri e il loro relativo grado di affidabilità
permetterebbero una stima dei rischi climatici per le colture e una
migliore pianificazione delle specie da coltivare.
In definitiva, la meteorologia deve
essere supportata da ricerche di base in vari campi come la fisica,
la matematica, la chimica, per poter migliorare sia le previsioni a
breve termine che rendere più affidabili quelle a medio termine.
Quelle a lungo termine, in effetti, sembrano ancora lontane
dall'avere un'accettabile affidabilità. |
