La comprensione dei modelli meteorologici

Per una previsione meteorologica a lungo termine l'unico strumento è la consultazione dei modelli matematici, complessi programmi di calcolo che descrivono l'evoluzione dei vari parametri fisici dell'atmosfera e degli oceani fino ad un determinato numero di giorni

Nell’articolo precedente ci siamo occupati del nowcasting, la previsione a brevissimo termine (2-3 ore al massimo) che si basa su un’attenta osservazione personale e sull’analisi dei dati osservati. Per una previsione meteorologica a più lungo termine, invece, l’unico strumento è quello della consultazione dei modelli matematici, complessi programmi di calcolo che descrivono l’evoluzione dei vari parametri fisici dell’atmosfera e degli oceani fino ad un determinato numero di giorni (NWP, numerical weather prediction).

Onde maestrale – courtesy LAMMA

Ogni sorta di bollettino, come ad esempio il Meteomar del Canale 68, è il risultato di un’attenta analisi dei modelli da parte dei meteorologi: la loro esperienza e le loro conoscenze sono infatti determinanti nell’interpretare correttamente l’output dei computer per redigere la previsione. Anche i non addetti ai lavori hanno la possibilità di consultare direttamente la migliore modellistica attraverso i PC o gli smartphone, ma la notevole quantità di informazioni oggi in nostro possesso a volte può confonderci, rendendo le nostre decisioni più difficili invece di facilitarle. Da qui nasce l’esigenza di conoscere la modellistica, per fare un’analisi critica dell’informazione meteo che troviamo in rete e non perderci nei meandri del web.

Dettaglio vento – courtesy LAMMA

Il processo di produzione della previsione numerica è diviso in tre fasi: la raccolta delle osservazioni per la determinazione dello stato iniziale, ovvero la “fotografia” dell’atmosfera prima della previsione, la previsione con il modello numerico e la verifica delle previsioni. Lo stato iniziale atmosferico viene determinato su tutto il globo terrestre con l’aiuto di stazioni meteorologiche, palloni sonda, osservazioni di navi, aerei e satelliti. I punti di osservazione non ricoprono però uniformemente tutti i punti del globo: ad esempio, rimangono scoperti gran parte dei mari. Questa incertezza si propaga all’interno del modello numerico ed è una delle cause di errori nella previsione meteorologica.

L’uso di previsioni basate su un insieme di modelli (previsioni di ensemble) aiuta a ridurre l’incertezza previsionale ed estende la previsione meteorologica più in là nel futuro di quanto sarebbe altrimenti possibile con i risultati di un singolo modello. I modelli meteorologici si dividono in due grandi categorie in base alla loro risoluzione spaziale: i GCM e i LAM. I GCM (Global Circulation Model) sono modelli a circolazione generale che riescono a simulare l’evoluzione atmosferica su tutto il globo terrestre, fino alla stratosfera, e soprattutto per range temporali lunghi (384h=16gg). I modelli a circolazione generale più affidabili sono quello europeo ECMWF e quello americano GFS. Sono anche quelli più presenti sulla rete e possono essere consultati in molti siti.

Esempio elaborazione modello ECMWF (sito Wetterzentrale)

Esempio elaborazione modello GFS (sito Wetterzentrale)

Griglia previsione – courtesy NOAA

I LAM (Limited Area Model) sono invece modelli ad area limitata che simulano l’evoluzione atmosferica su aree più ristrette, con dettaglio crescente ma per range temporali più brevi (48-120h=5gg). I LAM sono direttamente dipendenti dai GCM: infatti i LAM, oltre che delle condizioni iniziali, necessitano anche delle condizioni nelle zone confinanti e tali condizioni vengono fornite dal modello superiore nel quale sono innestati. Per aumentare progressivamente la risoluzione vi può essere una successione anche di tre LAM, ognuno dei quali usa i dati calcolati dal precedente. Più è precisa la descrizione dei fenomeni fisici, più aumenta la difficoltà di calcolo, pertanto si accorcia inevitabilmente il tempo di previsione, fino a diventare di sole 48h nei modelli a massimo dettaglio.

Inoltre, i modelli LAM si dividono in modelli idrostatici e non idrostatici, con una profonda differenza nella previsione delle precipitazioni, che sono un campo caratterizzato da una notevole impredicibilità e che coinvolge scale spazio-temporali molto piccole. I modelli idrostatici con risoluzioni fino a 6 km contengono una descrizione approssimativa dei fenomeni convettivi (temporali, sistemi convettivi, squall lines), mentre i modelli non idrostatici sono in grado di descrivere i sistemi di precipitazione con maggiore precisione e con risoluzione inferiore a 6 km. I modelli LAM più affidabili per i bacini italiani sono il WRF del Lamma e il Bolam/Moloch del CNR.

Esempio elaborazione modello WRF (sito Lamma)

Esempio elaborazione modello Bolam (sito Lamma)

Serie modelli – courtesy CNR

 

Alessandro Casarino – Navimeteo

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