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Modelli matematici: perché è complicato realizzarli?

Ci sono tantissimi problemi, che riguardano soprattutto l'orografia.

MeteoLive school - 3 Maggio 2004, ore 12.29

Saper redigere una previsione del tempo come sappiamo significa riconoscere situazioni particolari grazie all'esperienza acquisita con il lavoro nel campo, ma anche saper interpretare le immagini da satellite e le mappe meteorologiche; però inconsciamente spesso non pensiamo al fatto che le foto satellitari e le mappe tecniche sono a nostra disposizione anche grazie all'impegno ed al lavoro di molte persone, che dedicano gran parte del loro lavoro alla ricerca di tecniche specifiche in grado di migliorare sempre più la qualità di questi servizi. Questo è un lavoro spesso gravoso, nel quale si incontrano mille difficoltà; ma quali sono i problemi maggiori in tal senso? Sicuramente uno dei maggiori intoppi sta nel riuscire a creare una mappa di riferimento dove sia ben descritta l'orografia di una certa zona: le Alpi sono ad esempio un caso emblematico; è praticamente impossibile creare una cartina dove si notino tutte le vallate più strette ed i picchi più elevati, come vediamo nelle mappe stradali o sulla cartografia più curata. Vi siete mai chiesti perché ad esempio non si trovano mappe con una definizione di griglia di 500 metri, o al massimo 1 km? Il motivo è semplice: maggiore è la definizione dell'orografia nella cartina meteo, più grande è il numero di calcoli che i supercomputer devono implementare per "sfornare" una previsione; basta pensare che esagerando troppo con il dettaglio si rischierebbe di avere a disposizione una mappa di previsione quando ormai la scadenza della stessa è già passata! E' come se il computer adesso ci fornisse una mappa delle piogge previste fra le ore 12 e le ore 18 di ieri! Ovviamente questo è un lavoro inutile e dispendioso, che quindi va evitato in tutti i modi. Ma ci sono anche altri impedimenti che riguardano il dettaglio dell'orografia: difatti si è notato che aumentando la definizione della mappa di riferimento se si fa una previsione a scadenza troppo lunga si rischia di avere un risultato ancor più sballato rispetto a quelli forniti da modelli meno raffinati. In poche parole prendendo una mappa con una griglia di 5 km si è visto che facendo una previsione a 96 ore talvolta si ottiene una previsione con errori grossolani, che magari risultano meno evidenti su un modello con griglia di 10 km; questo problema è dovuto ad alcuni limiti insiti nei computer, limiti complessi da illustrare in breve. Un altro evidente problema che si presenta è la presenza di ostacoli naturali ed artificiali al suolo (palazzi, grandi rocce, collinette, barriere, dighe); questi ultimi sono in grado infatti di creare turbolenze, piccoli vortici, ed un certo rimescolamento dell'aria, e quindi in qualche caso l'innesco di moti a scala più grande, come ad esempio moti convettivi o temporali, che evidentemente in questi casi un modello matematico non può "vedere", in quanto l'ostacolo preso in considerazione è sicuramente più piccolo della "griglia" considerata. Difatti in corrispondenza di moti vorticosi, anche piccoli, si hanno i maggiori trasporti di energia e masse d'aria all'interno dell'atmosfera, e quindi può capitare che un mulinello sia sufficiente ad innescare vortici sempre più grandi, o addirittura permettere il distacco di una bolla di aria calda dal suolo, ed il suo trasporto verso l'alto, con conseguente instabilizzazione dell'aria. Come vedete insomma il compito dei previsori, ma anche quello dei modellisti, non è affatto semplice; quelli che vi abbiamo presentato sono comunque solo alcuni dei problemi più evidenti, ma se dovessimo fare una breve descrizione di tutti i grattacapi relativi alla generazione di un modello matematico (riguardanti ad esempio la struttura delle nubi, la saturazione dell'aria e quant'altro) occorrerebbero pagine e pagine, ma anche conoscenze matematiche e fisiche non indifferenti.

Autore : Lorenzo Catania

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