Le grandi e appassionanti sfide della previsione meteorologica
Le previsioni del tempo sono una delle più grandi conquiste dell'umanità. Nonostante l'affidabilità e il livello di sviluppo raggiunto, ci sono ancora diverse sfide davanti a noi. Una di queste è il miglioramento dell'anticipazione dei fenomeni su piccola scala e l'altro è la previsione a lungo termine.
Anticipare gli stati futuri dell'atmosfera e, di conseguenza, il tempo che avremo in un determinato luogo in poche ore o giorni, è una delle più grandi conquiste dell'umanità.
Le previsioni meteorologiche sono da tempo così presenti nelle nostre vite che l'enorme sfida presentata dalle previsioni meteorologiche è stata e continua ad essere non sufficientemente apprezzata. Abbiamo normalizzato la consultazione che facciamo continuamente dall'applicazione meteo sul nostro cellulare, non essendo a conoscenza di tutto ciò che c'è dietro quell'azione, così utile per la nostra pianificazione delle attività.
Le origini delle previsioni meteorologiche risalgono molto indietro nel tempo, al momento storico in cui gli esseri umani sono diventati agricoltori e hanno verificato la forte dipendenza dell'attività agricola dal comportamento atmosferico.
Anticipare i cambiamenti meteorologici, anche a lungo termine, basandosi sull'osservazione del cielo, è stato il primo passo di un lungo cammino che continua ancora oggi. Durante una prima lunga fase - durata diverse migliaia di anni - le previsioni meteorologiche non si basavano sul metodo scientifico, ma ciò iniziò a cambiare a metà del XIX secolo. La storia è nota e ci porta nella guerra di Crimea: una catastrofe provocata da una tempesta, il cui protagonista è l'astronomo francese Urbain Le Verrier (1811-1877).
I padri delle moderne previsioni meteorologiche
La pietra miliare principale nella storia delle previsioni meteorologiche è arrivata all'inizio del XX secolo per mano del meteorologo norvegese Vilhem Bjerknes (1862-1951), che ha gettato le basi teoriche delle previsioni meteorologiche come le conosciamo oggi.
Bjerknes ha sollevato la questione in termini di un problema fisico-matematico da risolvere, in cui abbiamo alcune condizioni iniziali (osservazioni meteorologiche) e alcune equazioni che governano il comportamento atmosferico, le cui soluzioni sono gli stati meteorologici futuri.
Pochi anni dopo, il matematico inglese Lewis Fry Richardson (1881-1953) eseguì la prima previsione numerica della storia, applicando gli approcci di Bjerknes ed effettuando i calcoli matematici a mano, per settimane. Nel 1922, Richardson pubblicò la sua previsione, anche se ci vollero altri tre decenni prima che i computer iniziassero a fare previsioni meteorologiche, eseguendole a volte al di sotto dell'orizzonte di previsione.
La comparsa dell'ENIAC (il primo computer della storia), nel 1950, fu una pietra miliare nella storia della Meteorologia e un supporto definitivo per le previsioni meteorologiche, che da allora non hanno smesso di migliorare. L'affidabilità delle previsioni è aumentata parallelamente a quanto ha fatto la potenza di calcolo dei computer, con una crescente capacità di integrare i dati meteorologici.
Questo è ciò che ci ha permesso di avere previsioni sempre più dettagliate e precise, anche se c'è ancora un ampio margine di miglioramento, con diverse sfide poste oggi dalle previsioni meteorologiche numeriche.
Modelli ad alta risoluzione, per prevedere fenomeni locali
All'inizio di questo secolo, i modelli previsionali hanno fatto un salto di qualità integrando un numero crescente di osservazioni meteorologiche effettuate dai satelliti. A quel tempo, cominciava già ad esserci una potenza di calcolo sufficiente per assimilare una quantità così grande di informazioni, che colmavano lacune in luoghi dove fino ad allora non c'erano dati e che i modelli dovevano interpolare grossolanamente.
Il risultato, come si può vedere nella figura allegata, è un sostanziale miglioramento della previsione a medio termine. Oggi, una previsione emisferica di 5 giorni ha la stessa affidabilità (poco più del 90%) di una previsione di 3 giorni vista nei primi anni '90.
Sebbene le maglie dei modelli di circolazione globale di ultima generazione sono attualmente intorno ai 10 km, esistono ancora processi e fenomeni di piccola scala che sfuggono all'analisi e all'assimilazione da parte dei modelli.
La convezione continua a essere una potenziale fonte di problemi di modellazione, motivo per cui siamo ancora lontani dal prevedere con precisione la formazione di un temporale su una data area, così come la sua grandezza finale con largo anticipo. Questa circostanza trasmette a molti l'idea (molto radicata) che le previsioni (e quindi i meteorologi) falliscano, nonostante il salto di qualità che la previsione ha dato. Il nowcasting (previsione a brevissimo termine) e la previsione su piccola scala in ambienti tempestosi è una delle grandi sfide che modellatori e previsori hanno sul tavolo.
Previsioni meteorologiche a lungo termine, c'è ancora molta strada da fare
L'altra grande sfida delle previsioni meteorologiche è il lungo termine (più di una settimana avanti). Qui, nonostante i progressi degli ultimi anni, c'è ancora molta strada da fare, piena di ostacoli. Alcuni di essi sembrano insormontabili, come i limiti alla prevedibilità imposti dal comportamento caotico dell'ambiente atmosferico, come rivelato nei primi anni '60 dal meteorologo americano Edward N. Lorenz (1917-2008).
Tornando alle origini dell'agricoltura, già allora i nostri antenati si tuffavano nel bacino della previsione a lungo termine, ricorrendo a metodi di dubbio fondamento, come le previsioni basate sulla meteorognostica o l'influenza astrale.
Nonostante la sua popolarità, l'unico strumento che gli esseri umani hanno per provare ad anticipare il comportamento atmosferico a lungo termine (settimane, mesi) sono i metodi statistici e la modellazione, che ci permettono, oggi, di realizzare mappe con andamenti di variabili come la temperatura o le precipitazioni. Prodotti come le previsioni stagionali sono in continuo miglioramento. Nei prossimi anni assisteremo prevedibilmente a progressi significativi in essi, parallelamente a una migliore previsione di fenomeni meteorologici potenzialmente pericolosi su piccola scala, a breve e brevissimo termine.