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pubblicato il 7 luglio 2010 in aria

Che tempo che fa

In un giorno d’estate
In una bella giornata estiva di sole è possibile organizzare una gita fuori porta, magari lungo un fiume dove è possibile rinfrescarsi e godere di un goloso pic-nic. La sera prima le previsioni meteorologiche erano anche favorevoli, ma dopo aver fatto il primo bagno e prima di iniziare ad assaggiare panini e focacce, il tempo inizia a cambiare: si rinforza il vento, si avvicinano nubi minacciose e poco dopo ci si ritrova bagnati sotto una pioggia torrenziale. Chi di noi non si è ritrovato in questa situazione?
Infatti, a molti è capitato qualcosa di simile perché il tempo atmosferico è un fenomeno vasto con fronti e perturbazioni che possono interessare anche la metà di un continente o essere al contrario fortemente localizzate, quasi da diventare una “faccenda personale”! Per questo motivo siamo interessati e spinti a conoscere il tempo che farà in un dato luogo in un preciso istante: un compito quasi impossibile per i meteorologi, che riescono a formulare previsioni sempre più precise grazie all’ausilio di strumenti e computer sempre più potenti. Pensate che in Europa occidentale la media delle previsione esatte per aree vaste come ad esempio il nord ovest italiano, è arrivata al 98% per una previsione a 24 ore, al 93% per le 48 ore e al 70% per le 72 ore. Ma non dimentichiamo che è molto difficile anticipare ogni mossa del tempo poiché ogni minimo cambiamento atmosferico può alterare completamente i fenomeni meteorologici.

Iniziamo a prevedere
Per lo sviluppo della meteorologia è stato determinante l’invenzione del barometro (1643) che ha permesso di cogliere le relazioni tra i cambiamenti del tempo e le variazioni della pressione atmosferica. Con il 1780 alcuni studiosi francesi iniziarono a formare una rete europea di osservatori meteorologici dotati di strumentazione omogenea, in grado di effettuare osservazioni sui cambiamenti atmosferici nello stesso tempo in luoghi diversi. Ma per le prime “carte del tempo” bisogna aspettare nel 1820 il matematico tedesco Brandes che studia il modo di rappresentare i movimenti atmosferici su grande scala. L’invenzione del telegrafo ha invece permesso nel 1857 all’osservatorio di Parigi di comunicare con altri 12 osservatori situati in altre capitali europee e di pubblicare il primo bollettino meteorologico internazionale a cadenza giornaliera.
Infatti per prevedere come sarà il tempo domani è indispensabile conoscere quello che viene definito come lo “stato iniziale”, le condizioni attuali dell’atmosfera. Attualmente ogni giorno i centri che raccolgono i dati meteo vengono sommersi da una tempesta di informazioni: negli Stati Uniti i dati arrivano ai nove uffici del NCEP (centro nazionale per la previsione atmosferica) che fanno capo al Nws, mentre in Europa i dati che provengono dal mondo intero confluiscono sul ECMWF (Centro Europeo per le previsioni a medio termine) che si trova appena fuori Londra. L’ECMWF fornisce a sua volta i dati a 25 paesi europei tra i quali l’Italia ed è specializzato in previsioni a medio termine.
Questo centro europeo è operativo dal 1979 e gli competono la formulazione di previsioni più accurate per l’area europea e mediterranea. Infatti, il sistema mondiale per il trattamento dei dati meteorologici fa capo a tre centri principali: due operativi nell’emisfero boreale a Washington e a Mosca e uno nell’emisfero australe a Melbourne. Questi tre centri forniscono ai paesi membri dell’Organizzazione Meteorologica Mondiale previsioni a media scadenza (1-6 giorni) su aree a scala planetaria.

La previsione
La previsione del tempo è l’espressione della probabilità che un certo evento si verifichi nell’atmosfera e può avere una validità a brevissima scadenza (poche ore), a breve scadenza (2 giorni), a media scadenza (7 – 10 giorni), a lunga scadenza (superiore a 10 giorni).
Attualmente i modelli informatici sono lo strumento fondamentale per la rielaborazione statistica dei dati  di partenza e la loro analisi per ottenere equazioni descrittive della dinamica dell’atmosfera. Il primo passo per l’elaborazione della previsione consiste nel riassumere i valori delle diverse variabili atmosferiche che vengono rilevate dalle numerose stazioni meteorologiche; questi dati, aggiornati ogni minuto, vengono rappresentati ai nodi di reticolato tridimensionale immaginario che ricopre tutto il pianeta. La rapidità di calcolo e la memoria degli elaboratori elettronici permettono di calcolare successivamente le variazioni delle condizioni iniziali in ogni nodo del reticolo per intervalli di tempo molto brevi con lo scopo di  sostituire nuovi valori ai precedenti. Il processo si ripete fino a coprire tutto il periodo per il quale si effettua la previsione che viene presentata sotto forma di carta prevista del tempo. Pensate che per elaborare una previsione estesa a 3 giorni per l’emisfero boreale, il calcolatore del Centro europeo esegue 500 miliardi di calcoli!
Uno dei maggiori problemi che si deve affrontare per formulare una previsione del tempo basandosi sulle carte prodotte dal calcolatore è quello di valutare i fenomeni su piccola scala. Infatti i modelli informatici rilevano ed elaborano le condizioni atmosferiche in punti a decine di chilometri di distanza l’uno dall’altro, mentre il tempo atmosferico può drasticamente cambiare entro un paio di chilometri. Per questo motivo i fenomeni su piccola scala, la previsione locale, viene trattata con l’ausilio di programmi statistici che valutano l’effetto totale più probabile di tutti i processi atmosferici locali che si verificano all’interno di uno spazio del reticolo tridimensionale immaginario.

Le immagini da satellite
Le osservazioni delle stazioni meteorologiche sono integrate dalle immagini dei satelliti che si rivelano particolarmente utili nelle previsioni a breve scadenza perché si riescono a ottenere informazioni sull’estensione e il movimento dei sistemi nuvolosi. Inoltre l’esame comparato di immagini scattate contemporaneamente nel visibile e nell’infrarosso permette di determinare il tipo di natura delle nubi di un corpo nuvoloso e di prevedere la natura e l’intensità della precipitazione associata. Importante ruolo viene svolto dai satelliti per il controllo dei cicloni tropicali e per stabilire la posizione e seguire l’evoluzione delle correnti a getto.
I satelliti consentono però anche l’individuazione delle zone del pianeta più esposte ai mutamenti climatici in scala regionale e continentale e sono di supporto a studi in ambiente polare (per la navigazione tra i ghiacci, il controllo delle isoterme, la fusione del ghiaccio lungo la banchisa).

Il tempo meteorologico
Il tempo meteorologico è caratterizzato da vento, nuvole e precipitazioni, fenomeni tipici delle perturbazioni atmosferiche che dipendono dalla distribuzione delle aree di alta e bassa pressione. Le carte del tempo riportano delle linee chiuse e concentriche chiamate isobare: la stessa isobara unisce i punti alla stessa pressione atmosferica e la loro distribuzione sulla mappa indica le aree di bassa e alta pressione. Le aree di alta pressione sono caratterizzate da isobare con valori di pressione crescenti, man mano che si procede verso l’isobara più interna vengono chiamate anticicloni. Gli anticicloni determinano tempo stabile senza precipitazioni, senza nubi perchè l’aria che scende verso il basso si riscalda per compressione e l’aumento di temperatura fa diminuire l’umidità relativa.
Nelle aree di bassa pressione i valori indicati dalle isobare diminuiscono spostandosi verso il centro dell’area e vengono chiamate cicloni. La perturbazione atmosferica è associata alle aree di bassa pressione dove l’aria calda e umida si muove verso l’alto si espande e si raffredda causando possibili precipitazioni.
Alcune zone della Terra sono caratterizzate da basse o alte pressioni stabili e costanti, mentre in altre zone cicloni e anticicloni si alternano con una successione più o meno rapida come avviene sul territorio italiano, caratterizzato da una variabilità del tempo meteorologico nel corso dell’anno.

Perturbazioni alle medie latitudini
Alle medie latitudini le condizioni meteorologiche sono influenzate dalla circolazione generale nella troposfera e dalla corrente a getto del fronte polare che è la maggiore responsabile della formazione delle aree cicloniche e anticicloniche.
A bassa quota l’aria calda proveniente dai tropici si muove verso nord est e si incontra con l’aria fredda che arriva dalle regioni polari con una direzione verso sud ovest intorno ad una latitudine di 60°. Le due masse d’aria si incontrano e si forma una superficie di contatto chiamata fronte polare e caratterizzata da temperatura e umidità differenti. Lungo la superficie di contatto fra le masse d’aria si formano delle increspature dove l’aria fredda più densa si incunea sotto l’aria calda che è più leggera e costretta a spostarsi verso l’alto. Questo movimento continua e progressivamente l’aria fredda circonda completamente quella calda che rimane isolata e forma un ciclone; nello stesso tempo anche l’aria fredda  si viene a trovare isolata  dentro l’aria calda e forma l’anticiclone.
In particolare i movimenti dell’aria che portano alla formazione di un ciclone possono essere diversi:

  • l’aria fredda può avanzare orizzontalmente e costringe l’aria calda ad alzarsi verticalmente causando precipitazioni intense e violente con nubi cumuliformi;
  • l’aria calda scorre sopra l’increspatura di aria fredda del fronte polare provocando precipitazioni leggere, diffuse e persistenti con nubi stratiformi;
  • l’aria fredda solleva completamente l’aria calda e le precipitazioni sono diffuse e intense.

Alle medie latitudini i cicloni si formano in serie di 4 o 5 in rapida successione e si spostano da ovest verso est con una velocità di 40 – 50 km/h per azione dei venti occidentali e si estinguono generalmente in una settimana. Questo movimento determina in Europa durante l’estate lo spostamento del ciclone delle Azzorre verso nord e il transito delle perturbazioni verso l’Europa centro settentrionale. In inverno l’anticiclone si sposta verso sud e anche i movimenti delle perturbazioni interessano la zona mediterranea. Questi fatti ci spiegano perché esiste una differenza tra il tempo meteorologico estivo e invernale sul Mediterraneo.

A cura di Elisabetta Monistier

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