Parliamo con i nostri ricercatori e ricercatrici dell’ambito Meteorologia e Clima per esplorare lo stato dell’arte degli studi in questo campo
Lo studio nel campo della meteorologia accompagna Fondazione CIMA fin dalla sua nascita: la previsione accurata delle precipitazioni è la chiave per un’efficace tutela dalle alluvioni, uno dei fenomeni sui quali la nostra ricerca si concentra da sempre. Come ogni altro campo di studio, però, anche la meteorologia evolve nel tempo. Quali sfide pone oggi?
Ne abbiamo parlato con Elena Oberto e Massimo Milelli, rispettivamente ricercatrice e referente dell’ambito Meteorologia e Clima.
Previsioni locali, previsioni globali: quale integrazione?
«Uno degli aspetti più rappresentativi dei modelli previsionali meteorologici è oggi la loro estensione globale: sempre più, infatti, gli sforzi si concentrano su modelli in grado di analizzare le dinamiche dell’intero pianeta. Si basano inoltre sull’accoppiamento di diversi elementi, unendo dati relativi all’atmosfera, alla terra e all’oceano», spiegano. «Ma per il nostro lavoro, che ha come primo scopo la tutela delle comunità dai fenomeni più intensi, i modelli a larga scala sono importanti solo se uniti a modelli che forniscono previsioni a scala molto più ridotta».
Sono infatti i modelli che lavorano a piccola scala che permettono di avere il dettaglio di dove e come una precipitazione intensa può interessare un’area. Per la protezione civile servono quindi due elementi: un modello che fornisce previsioni a vasta scala (non globale ma, per esempio, europea) e che permette di stimare l’arrivo e la possibile evoluzione di una perturbazione. Quindi, in un secondo passaggio, è necessario capire dove, esattamente, la perturbazione porterà più pioggia e, di conseguenza, i rischi per il territorio. In che zona della città si verificherà la pioggia? È presente un fiume? Vi è il rischio di un’alluvione?
Oltre che più ridotti dal punto di vista spaziale, i modelli usati da Fondazione CIMA sono anche più rapidi rispetto a modelli a larga scala. «La rapidità è l’altro elemento fondamentale delle previsioni per la protezione civile», spiegano Oberto e Milelli. «Perché prima si ottengono le informazioni sull’evoluzione di un fenomeno meteorologico, prima si possono mettere in campo misure per fronteggiarlo. L’obiettivo di un buon sistema di Early Warning è proprio questo: basarsi su previsioni rapide, precise e aggiornate».
Nowcasting: le previsioni a brevissimo termine
Per questa ragione, gran parte della ricerca di Fondazione CIMA si concentra su quello noto come nowcasting. Il termine indica le tecniche di previsione riferite a un orizzonte temporale molto ristretto, compreso tra 0 e 6 ore. «È vero che idealmente le previsioni più a lungo termine consentirebbero di avere più tempo per mettere in campo le strategie di mitigazione del rischio, ma bisogna considerare che, inevitabilmente, l’incertezza dei risultati modellistici aumenta man mano che si amplia l’arco temporale di una previsione», continuano i ricercatori.
Infatti, i modelli sono un insieme di equazioni che, partendo dalle condizioni iniziali ovvero dall’attuale stato atmosferico, tramite le equazioni che descrivono le leggi fisiche dei moti dell’atmosfera, forniscono previsioni per gli istanti successivi con un certo grado di incertezza. Poiché per la protezione civile servono dati quanto più precisi possibili, ne consegue che in questo campo l’attenzione si concentra su modelli che forniscono previsioni nel breve arco temporale.
«In questo senso, molto del nostro lavoro si concentra su previsioni di nowcasting sempre più dettagliate e affidabili. In quest’ottica, uno strumento importante sono le tecniche di assimilazione: in sostanza, sistemi per “aggiornare” i dati forniti al modello man mano che un fenomeno meteorologico evolve», spiegano Oberto e Milelli. «Soprattutto, oggi ci stiamo concentrando sull’uso di un algoritmo che abbiamo sviluppato alcuni anni fa. Si chiama SWING e permette il post-processamento dei dati: combina, cioè, il risultato del modello previsionale (basato su un dataset iniziale di condizioni atmosferiche, venti eccetera) con le informazioni provenienti dai dati osservati più recenti, quali ad esempio stime di pioggia da radar e fulminazioni. Il risultato sono previsioni a sei ore estremamente affidabili».
E, per migliorarne ulteriormente l’affidabilità, ricercatori e ricercatrici dell’ambito Meteorologia stanno lavorando per riuscire a integrare l’algoritmo SWING con diversi modelli previsionali. «Se potessimo basarci sui risultati provenienti da più modelli, costruiremmo di fatto un sistema “multi-model” ancora più preciso e affidabile».
Nuovi dati e nuove previsioni
A migliorare l’affidabilità dei modelli meteorologici contribuiscono anche le nuove fonti di dati, in primis quelli satellitari. La disponibilità di strumenti innovativi che, dallo spazio, indicano con precisione cosa sta succedendo nell’atmosfera terrestre rappresenta infatti una fonte preziosa. «Proprio a novembre è iniziato un progetto, Hydroterra+, del quale siamo coordinatori scientifici e che vuole testare i dati che, ipoteticamente, potrebbero essere acquisiti durante una nuova missione satellitare dell’ESA», continuano Oberto e Milelli.
L’esplorazione di nuove fonti di dati non è l’unico degli obiettivi sui quali si concentra l’ambito Meteorologia e Clima di Fondazione CIMA. Se, infatti, abbiamo fin qui spiegato l’importanza delle previsioni a breve termine per la protezione civile, c’è un aspetto delle previsioni a lungo termine che non viene trascurato. «Le alluvioni non sono certo l’unico fenomeno meteorologico che coinvolge l’acqua: sappiamo bene come anche la siccità stia diventando un rischio sempre più significativo a causa della crisi climatica», concludono i ricercatori. «Nell’ambito della gestione delle risorse idriche, diventano in questo contesto particolarmente importanti anche le previsioni stagionali – quelle, cioè, elaborate per un arco temporale di alcuni mesi. Per questa ragione, nell’ambito di alcuni progetti internazionali, porteremo avanti anche studi in questo campo in collaborazione con altri ambiti di ricerca di Fondazione CIMA». Vi racconteremo nei prossimi mesi con quali risultati.