Una nuova frontiera nelle previsioni del tempo (prima parte)

1988. Campionati europei di calcio: ricordo un telecronista e un opinionista commentare Live un calcio di rigore appena concesso dall’arbitro: "è rigore netto, ineccepibile, perfetta la decisione dell’arbitro". Parte il replay, il giocatore si tuffa, non è affatto rigore, ma ormai il danno è fatto. Il commento del telecronista è sconsolato: "eh, mestiere difficile quello dell’arbitro, qui sembrava rigore netto e invece basta un piccolo movimento per indurre all’errore in quella frazione di secondo il direttore di gara …"

La stessa cosa vale anche per le previsioni del tempo, quando la sfida va oltre il 4-5° giorno, così come oggi richiedono tutti i nostri lettori. Anche quando una previsione sembra abbastanza scontata, riproposta in modo deciso dalla gran parte dei modelli, più ci si avvicina al momento della verità, più molto spesso il modello si allontana dallo scenario proposto.

Fare le previsioni è insomma una grande impresa il cui primo passo consiste nel ricostruire la condizione di partenza dell’atmosfera, il suo stato iniziale.

A tale scopo esiste, a livello planetario, un sistema mondiale per l’osservazione del tempo, coordinato dall’OMM (Organizzazione Meteorologica Mondiale), organismo permanente dell’ONU.

Il sistema utilizza una rete di stazioni per l’osservazione d’insieme delle condizioni meteo al suolo, e così avviene anche per la quota, così da avere una visione tridimensionale delle condizioni iniziali.

Le stazioni di terra sono circa 15.000 in tutto il mondo e sono distanti le une dalle altre di circa 150km, misurando ogni 180 minuti i parametri più importanti per prevedere il tempo, tra cui temperatura, vento, pressione, etc.  

Sono 7 le variabili importanti per costruire una previsione: le 3 componenti del vento secondo uno schema tridimensionale e poi temperatura, pressione, umidità e velocità verticali. I computer risolvono il sistema di equazioni che legano tra loro queste 7 variabili.

L’insieme dei metodi e delle approssimazioni, fisiche e matematiche, impiegate per risolvere questo sistema 7 equazioni con 7 incognite, costituisce il modello fisico-matematico, che ovviamente non è infallibile.

E’ bene sapere che proprio ogni lieve semplificazione inserita nello stato iniziale dell’atmosfera e nella risoluzione dei sistemi di equazioni finisce per determinare un errore più o meno importante nella previsione stessa ed ecco il motivo per cui la previsione nel lungo termine non può e probabilmente non sarà mai precisa, nemmeno nel futuro.

Immaginate di avere di fronte a voi un gigantesco grigliato tridimensionale; se la distanza tra i quadratini del grigliato sarà troppo elevata o troppo piccola l’affidabilità della previsione scenderà: se è troppo elevata il dettaglio ne verrà penalizzato, se troppo piccola, ci vorrà molto più tempo per elaborare la previsione senza peraltro avere la certezza che risulti poi più precisa.

Sappiate che il numero di operazioni richiesto al computer per una previsione a 10 giorni sull’intero pianeta e di circa 20.000 miliardi.

Tuttavia, nemmeno se le osservazioni iniziali fossero complete e se si avesse a disposizione una potenza di calcolo straordinaria, sarebbe possibile effettuare previsioni perfette per il lungo termine.

Di grande importanza per scoprire come si comporterà il tempo è proprio la situazione di partenza, ecco perchè si parla di un sistema deterministico, ma non si tratta di un sistema lineare ed oltretutto caotico, dove basta che si verifichi una piccola modifica a quanto si preventivava e salta tutto.

La maggioranza delle persone che non si occupano di meteorologia ignorino che si tratti di una scienza così complessa e pensano che sia sufficiente l’osservazione del satellite per fare una buona previsione, cosa del tutto errata, nel senso che al massimo l’immagine satellitare può farti intuire il tempo delle prossime 2-3 ore, ma non di più.

Il meteorologo in realtà sta trovando grande conforto nella previsione d’ensemble, che consente di ridurre l’incertezza della previsione, causata da errori nella fase di inserimento dei dati iniziali nel modello; tale previsione infatti opera una media delle corse del modello stesso, partendo da condizioni iniziali leggermente diverse.

Nel prossimo articolo analizzeremo i metodi utilizzati da ciascuno dei principali modelli matematici utilizzati per le nostre previsioni.

Autore : Alessio Grosso