I modelli fisico – matematici per le previsioni meteo

Le leggi dell’atmosfera per la previsione del tempo

In questo articolo cercheremo di spiegare gli aspetti scientifici che sono alla base delle previsioni meteo che troppo spesso sono banalizzate e ridicolizzate da siti che pubblicano notizie eclatanti ed allo stesso tempo false con il solo scopo di aumentare gli accessi, e di conseguenza gli introiti.

Il comportamento dell’atmosfera è regolato da leggi fisiche ben note, come sono ben note le leggi che ne descrivono l’evoluzione nel tempo: è proprio studiando queste leggi che è possibile prevedere l’evoluzione meteo e definire cosa presumibilmente succederà in un determinato luogo in un certo giorno. Queste leggi sono quelle classiche della meccanica e della termodinamica, con le quali tutti quelli che hanno frequentato le scuole superiori hanno avuto a che fare, e l'evoluzione delle condizioni meteo possono teoricamente essere determinate se sono conosciute le 6 variabili (direzione e velocità del vento nelle tre direzioni dello spazio, pressione, temperatura ed umidità) che ne definiscono lo stato iniziale.

Misurare i dati meteo per poter effettuare le previsioni

Quindi la prima cosa da conoscere per poter effettuare delle previsioni è la reale situazione meteo, misurare cioè in modo accurato e secondo procedure standardizzate (tra le quali non rientrano i termometri installati sulle auto) la temperatura, la pressione, l’umidità ed il vento.

Il modello fisico –matematico, costituito da molte equazioni complesse risolvibili in poco tempo solo da potenti calcolatori, elabora il sistema di equazioni che lega queste 6 variabili: queste non sono però semplici equazioni, ma equazioni differenziali, in grado cioè di esprimere la rapidità della variazione di tali incognite nel tempo e nello spazio.

Per avviare il calcolo del modello fisico – matematico è necessario quindi conoscere i valori iniziali delle 6 incognite: tutta le Terra viene perciò divisa tramite un reticolato tridimensionale a maglia cubica ed i dati delle 6 incognite sono determinati sui vertici dei cubi, chiamati nodi. Le dimensioni di questi cubi variano da modello meteo a modello meteo. Una volta che il modello è arricchito dai dati misurati si ha l’elaborazione al termine della quale (migliaia di calcoli effettuati in tempi decisamente brevi) il modello meteo ci dirà in ogni punto che temperatura, pressione, umidità e vento avremo nelle successive ore in ogni nodo e questo consentirà di dire dove pioverà, dove farà freddo, dove ci sarà vento e così via.

Perché a volte le previsioni meteo risultano imprecise?

Perché quindi a volte la previsione meteo, soprattutto se si considera il tempo in uno spazio piccolissimo come il proprio comune, risultano errate? Intanto perché sono previsioni probabilistiche, esprimono pertanto la probabilità che si verifichi un evento meteo. Inoltre, vi sono tre fattori che causano errori nelle previsioni meteo, soprattutto per quelle a più lunga scadenza: le sei incognite suddette sono interdipendenti, cioè dipendono l’una dall’altra, e ciò si traduce, in matematica, con la presenza non di incognite semplici ma di incognite derivate dai prodotti tra le incognite (un eventuale errore quindi si propagherà nel tempo in modo esponenziale), le equazioni del modello meteo sono necessariamente semplificate sia perché alcuni fenomeni che influenzano il meteo non sono sufficientemente noti sia perché molti dati sono difficilmente traducibili in formule matematiche (ad esempio la presenza di catene montuose, di mari interni e di laghi più caldi degli oceani), ed infine vaste aree della Terra non sono dotate di stazioni di misura dei dati meteo per cui risulta necessario interpolare e dedurre i dati da aree vicine.

Insomma, un sistema complesso che restituisce però, almeno per i due giorni seguenti la previsione, risultati eccellenti in termini di previsione del tempo meteo.

Ma la prevedibilità meteo del tempo non è costante, ecco perché a volte le previsioni ci appaiono più attendibili alla realtà ed altre volte decisamente meno: vi sono condizioni meteo in cui è più facile fare una previsione ed altre in cui è molto più difficile (ad esempio, il movimento delle masse d’aria in senso contrario a quello della rotazione terrestre, e quindi da est verso ovest, è di ostica determinazione).

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