Cinquantamila.it La storia raccontata da Giorgio Dell'Arti

L’ultima moda si chiama Instaweather, la app per smartphone che consente di fare una foto e "meteotaggarla", ovvero accompagnarla con una grafica a icone che dice che tempo fa (e farà) nel luogo in cui è stata scattata. Ma che il meteo sia un tema che appassiona sempre più gli italiani lo dimostrano anche i dati sull’audience dei siti web dedicati all’argomento, che in alcuni periodi dell’anno registrano picchi di 5 milioni di utenti al giorno, e delle finestre tv dedicate alle previsioni del tempo che in media sono seguite da uno spettatore su tre.
La principale "fabbrica" italiana di previsioni, dove si produce la maggior parte di dati, osservazioni e modelli matematici che sono alla base dei servizi meteo alla radio, in tv o online, si trova a Pratica di Mare, alle porte di Roma, presso il Centro nazionale di meteorologia e climatologia dell’Aeronautica militare.

Le materie prime. Le previsioni sono il risultato di un ciclo produttivo (attivo 24 ore su 24) al quale partecipano 800 specialisti, tra cui una sessantina tra fisici, matematici e informatici. «La "filiera" delle previsioni comincia, naturalmente, con la scelta e l’acquisizione delle materie prime» spiega il tenente colonnello Alessandro Fuccello, fisico e responsabile del Servizio di analisi e previsioni a brevissimo termine. «Facendo un’analogia con la produzione del pane» prosegue Fuccello «stiamo parlando del grano da cui sarà ricavata la farina». E il grano non è altro che una gran mole di dati provenienti dalla "rete osservativa". È un network di 170 stazioni "al suolo" distribuite sul territorio nazionale che, ogni ora, registrano i parametri principali sullo stato dell’atmosfera in quel luogo: temperatura, pressione, umidità, ma anche intensità del vento e irraggiamento solare.
Col pallone. Alle stazioni terrestri si affiancano quelle delle cosiddette "stazioni in quota", ovvero palloni sonda riempiti di elio che, una volta lanciati, via radio inviano alla base le misurazioni effettuate dai sensori di bordo. Partono ogni 12 ore, da qui e da altre cinque "basi di lancio" sparse per l’Italia. Come mai così poche? «Perché a partire dai 1.200/1.400 metri» spiega Alessandro Fuccello «l’atmosfera è più omogenea, le grandezze che misuriamo hanno un andamento più regolare e dunque avrebbe poco senso fare rilevamenti più fitti». Anche il budget, però, ha il suo peso, dato che queste sonde – del valore di circa 4/500 euro – sono usa e getta: una volta scoppiato il pallone (di solito, a un’altezza di circa 30 km), precipitano al suolo e non si recuperano.

Dal satellite. La lista degli "ingredienti" non finisce qui. A completarla sono i satelliti, i celebri "meteosat", che a intervalli variabili (tra i 5 e i 15 minuti) inviano al centro meteo dell’Aeronautica le immagini catturate dal loro punto di vista privilegiato, da un’altezza di 36.000 km (per i satelliti geostazionari) o di circa 800 (per quelli "polari"). Perché sono così importanti? «Perché danno informazioni immediate, come la posizione di perturbazioni o la presenza di nebbie» spiega il maggiore Daniele Biron, responsabile del Servizio ricezione satelliti «ma soprattutto perché, dall’analisi di una grandezza, chiamata radianza, ogni punto dell’immagine fornisce dati ad esempio la temperatura come se fosse una vera stazione di osservazione».
Così, tra osservazioni dirette e indirette, si ottiene una collezione di informazioni che descrive, in un dato momento, i parametri meteorologici dell’atmosfera in punti distanti mediamente tra loro circa 18 chilometri, tra il livello del suolo e i 35 mila metri di quota. Dove va a finire una simile montagna di numeri? È davvero indispensabile per sapere che tempo farà nel weekend in arrivo?

I conti li fa lui. La risposta la troviamo nel reparto di Supporto alle previsioni, dove lavora il team di matematici e informatici che mette a punto il modello matematico (vedi il dossier sugli algoritmi in questo numero di Focus). Si tratta del sistema di equazioni che, simulando il "funzionamento" dell’atmosfera, consente di prevederne il comportamento futuro. È il passaggio attraverso il quale, dopo una serie di elaborazioni, si ottengono le cartine dettagliate che vediamo solitamente impiegate dai meteorologi. Un passaggio non banale. «Per la quantità di dati trattati e per la complessità delle equazioni da risolvere» sottolinea il tenente colonnello Adriano Raspanti, matematico e specializzato in elaborazione dati «la fisica dell’atmosfera è oggi l’ultima frontiera del calcolo numerico».
Quest’ultimo, in altre parole, è il campo di gara ideale sul quale si sfidano i più potenti supercomputer del mondo. Uno si trova proprio qui al centro meteorologico nazionale. Si tratta di una macchina composta da 1.024 moduli di calcolo (in pratica, altrettanti computer, collegati tra loro, che si suddividono il lavoro) che occupa un’intera sala del centro e sulla quale "girano" i software di simulazione. Al termine dell’operazione – che può richiedere da una manciata di minuti a mezz’ora, a seconda del livello di accuratezza desiderato – si ottengono risultati numerici (come i valori "futuri" dei parametri meteorologici nei vari punti dell’atmosfera) e quelle che, in gergo, si chiamano "mappe grezze", dove gli andamenti di queste grandezze sono indicati graficamente.

Il verdetto. Tutto il materiale finisce tra le mani (o meglio, nei computer) di chi ha il compito di realizzare, finalmente, le fatidiche previsioni, fase conclusiva della "lavorazione" che avviene in una apposita sala operativa attiva tutto il giorno. Qui i matematici e i fisici del Servizio previsioni seguono in tempo reale il flusso dei dati osservati e li incrociano con gli scenari previsti dalla simulazione, basandosi più sui primi, se si sta facendo "nowcasting" (l’ultimo grido nel campo del meteo, le previsioni a pochissime ore) e affidandosi invece più sugli ultimi per le previsioni a breve e medio termine. Il "prodotto finito" sono proprio quelle mappe dettagliate e quelle grafiche animate che vediamo spiegate dagli stessi previsori in tv o di cui ascoltiamo la descrizione alla radio. Parte delle informazioni sono pubblicate anche su www.meteoam.it, oltre che rese disponibili per clienti commerciali, utenti istituzionali e centri ricerche.

Caccia all’errore. Ma c’è un segreto per rendere una previsione infallibile? La risposta è no. Però un rigoroso "controllo qualità" è utile. «Qualche mese fa durante le nostre verifiche» racconta il maggiore Antonio Troisi del Supporto alle previsioni «abbiamo registrato che la quantità di pioggia caduta negli ultimi mesi (a livello nazionale) era superiore a quella prevista. In particolare, esaminando separatamente le località di pianura e quelle montane» spiega Troisi «abbiamo notato che previsioni e precipitazioni coincidevano per le prime, niente affatto per le seconde. Segno che in montagna il comportamento dell’atmosfera non era fedelmente simulato dal modello matematico. L’abbiamo modificato», e oggi la pioggia s’azzecca fino all’ultima goccia.
Un altro fattore cruciale è l’accuratezza nella raccolta dei dati di partenza, perché costruire lo stato iniziale di un modello, quello da cui partirà la simulazione, è più complicato che costruire la simulazione stessa. E nonostante i dati inseriti nel super computer siano prima accuratamente filtrati da appositi software, l’errore è sempre in agguato. «Nel 1999» racconta Alessandro Fuccello «nell’oceano Atlantico, al largo della Francia, due navi segnalarono valori di pressione bassissimi, molto diversi dalle altre misurazioni provenienti da quella zona. Il sistema usato all’epoca le ritenne inattendibili e le scartò». Invece, per quanto anomale, erano corrette. Il risultato fu che il modello matematico non si accorse che stava per scatenarsi una delle peggiori tempeste del secolo, che avrebbe causato gravi danni (tra cui l’affondamento di alcune piattaforme petrolifere) e decine di vittime.

Il trucco finale. Per fortuna oggi questo non dovrebbe ripetersi perché è stato introdotto un nuovo "approccio", quello delle previsioni "d’ensemble", che consiste nell’accettare che i dati di partenza contengano un margine di imprecisione. Anzi, lo dà per scontato. «Il trucco» spiega Fuccello «consiste nel vedere come evolve il modello di simulazione facendolo partire da 50 diversi scenari iniziali, ottenuti ognuno attraverso una leggera modifica dello "scenario osservato". Se si producono evoluzioni simili da condizioni iniziali diverse, allora quelle stesse evoluzioni verosimilmente si realizzeranno. Con certi limiti e su larga scala, rende attendibili previsioni anche a 10 giorni». Dunque, se sentite il solito amico esperto affermare che le previsioni dopo 3 giorni "scadono", ditegli pure che ormai non è più tanto vero.
Roberto Graziosi

ROBERTO GRAZIOSI