Nella previsione del tempo meteorologico si distingue di norma tra previsioni a breve, medio, lungo termine: da previsioni la cui validità si esaurisce dopo poche ore (tale previsione è detta anche "nowcasting") fino ai recenti tentativi di ottenere previsioni stagionali o climatiche. Consideriamo per il momento la previsione del tempo più classica, quella cioè per l'indomani o per le 2-3 giornate immediatamente successive. Per questo scopo oggi si utilizzano i risultati delle simulazioni dei modelli fisico matematici dell'atmosfera eseguite da potenti calcolatori. Tramite questi modelli si cerca di rappresentare lo stato fisico dell'atmosfera, in particolare della troposfera, e di descriverne l'evoluzione nel tempo attraverso l'evoluzione delle variabili meteorologiche che la caratterizzano.
L'attività di previsione meteorologica al giorno d'oggi consiste quindi, essenzialmente, nell'interpretazione intelligente (almeno nelle intenzioni!) dell'output di uno o più modelli meteorologici. A sua volta tale interpretazione può essere unicamente di tipo "manuale", oppure ad essa si può accostare qualche altro tipo di trattamento dell'output da parte del calcolatore, o può essere del tutto automatizzata.
Ecco, in breve, un esempio pratico: supponiamo di volere conoscere lo stato del cielo, le eventuali precipitazioni e la temperatura previste su una certa località tra 24 ore. Il primo passo consiste nel procurarsi l'uscita del modello per la validità temporale di interesse su un dominio spaziale sufficientemente ampio da contenere la località in questione. È necessario compiere delle scelte: infatti occorre decidere quali variabili meteorologiche, tra le tante disponibili, estrarre dal nostro modello, e quali livelli verticali dell'atmosfera esaminare. Per semplificare al massimo supponiamo di disporre di un modello evoluto in grado di fornirci la quantità di pioggia prevista, la nuvolosità e la temperatura a 2 metri. Immaginiamo di disporre di uno strumento grafico per rappresentare questi campi meteorologici su una mappa, come quelle che si trovano facilmente in rete, ed ecco pronta la nostra previsione del tempo. Ma è davvero così? I limiti di un modo di procedere di questo tipo sono evidenti e ben noti a coloro che conoscono i limiti dei modelli numerici dell'atmosfera. Quando sarà disponibile il modello perfetto quello descritto sarà in effetti il sistema per produrre le previsioni del tempo. Senza la pretesa di esaurire un argomento di notevole ampiezza, accenniamo solo ad alcune delle più comuni difficoltà che si incontrano nell'interpretazione delle carte meteorologiche allo scopo di generare una previsione utile. Una di queste ha origine nell'insufficiente dettaglio dei modelli (la cosiddetta risoluzione spaziale): le valli più strette, i monti più alti, le coste frastagliate non sono rappresentate nel modello come nella realtà, ciò che pone evidenti problemi nel risalire al vento, alla pioggia, o alla temperatura se la località di interesse si trova in queste zone. In Italia, sotto questo aspetto, geografia e orografia non ci favoriscono. Una variabile meteorologica apparentemente banale come la temperatura a 2 metri (ma potremmo dire lo stesso per le precipitazioni, o per il vento), spesso è descritta in modo assai poco realistico perfino nei modelli con risoluzione di poche decine di chilometri. Nel caso di esempio della temperatura le sorgenti di errore sono date dalla imperfetta rappresentazione degli scambi con il suolo, della turbolenza, della profondità dello strato limite, della nuvolosità ecc.. Anche nella migliore delle situazioni (quella in cui la quota della località è la stessa del modello in quel punto) è possibile imbattersi in errori considerevoli. Da questi e da tanti altri esempi che si potrebbero ricordare emerge la necessità di ricorrere alla valutazione di un meteorologo, ovvero (le due cose non si escludono) di un ulteriore trattamento dei dati del modello.
L'intervento umano è basato sull'esperienza, sull'applicazione di regole empiriche o teoriche che aiutano a correggere il dato puro del modello, e nel limite del possibile a renderlo più realistico. Lo stesso intervento umano può essere utile, a volte, per limare eventuali errori sistematici, quando questi siano ben noti. Il metodo, come è evidente, presenta un certo grado di soggettività...ma permette al meteorologo di dare sfogo alla sua creatività.
Un modo non molto dissimile di procedere, ma automatico e dunque oggettivo è dato da procedimenti statistici tipo MOS (Model Output Statistics), o similari. L'idea alla base di queste tecniche è relativamente semplice e consiste nello sviluppare algoritmi che abbiano come variabile dipendente quelle del modello e come variabile prevista la variabile di interesse. Sulla base di una vasta casistica del passato, l'algoritmo "impara" la correlazione statistica tra le variabili previste e la variabile osservata, che si assume sia valida anche per i casi da prevedere.
Su un piano un po' diverso, ma senza spostarci dal tema dell'interpretazione dei modelli allo scopo di prevedere il tempo, vi è anche la scelta di quale modello usare, l'interpretazione di più di un modello, e l'eventuale uso di tecniche di "ensemble".
La rete internet oggi ci dà la possibilità di esaminare gli output di molti validi modelli dell'atmosfera ed è facile scoprire quanto sia frequente imbattersi in previsioni molto differenti, specialmente con situazioni in evoluzione rapida. Tra i compiti del meteorologo dunque anche quello di valutare di giorno in giorno se credere di più in certo scenario evolutivo, piuttosto che in un altro, oppure se preferire una soluzione via di mezzo tra i due.
Con la tecnica della previsione di "ensemble" questo aspetto della previsione del tempo può essere gestito in modo più razionale, e, fra l'altro, è possibile valutare in modo oggettivo l'affidabilità della previsione. Come suggerisce il nome stesso, un "ensemble" altro non è se non un insieme di previsioni relative allo stesso periodo ottenute con modello diversi, o con lo stesso modello che utilizza condizioni di partenza (il dato iniziale) leggermente diverse.
Scendiamo ora su un piano più pratico ed operativo: al Centro Epson Meteo valutiamo tutti i giorni una mole piuttosto corposa di dati e di elaborazioni degli stessi. I nostri punti di riferimento sono i modello globale ed ad area limitata del CEM, inizializzati con dati provenienti dallo statunitense NCEP (National Center for Environmental Prediction) e il modello europeo dell'ECMWF (European Center for Medium Range Weather Forecast). Ad un primo esame della situazione europea a livello sinottico (individuazione dei fronti, della tendenza generale) segue un'analisi accurata dei campi previsti di pressione al suolo, umidità relativa, venti, vorticità, velocità verticali, precipitazioni e temperature a vari livelli isobarici (principalmente: 850, 700 e 500hPa) che ci consente di formulare la previsione della nuvolosità, della precipitazione e degli altri fenomeni meteorologici di interesse nei vari momenti della giornata.
Lorenzo Danieli