Capita a volte che le previsioni meteo non siano accurate quanto vorremmo. Purtroppo è un rischio che in questo campo va messo sempre in preventivo, perché in meteorologia non esiste la perfezione né soprattutto la precisione al 100%. Non per questo, però, si deve pensare che la meteorologia non sia una vera scienza, in quanto il suo studio e il suo sviluppo si basano al 100% su discipline scientifiche, come la matematica e la fisica, più precisamente la fisica dell’atmosfera, senza le quali la meteorologia non potrebbe esistere. Come conciliamo allora la natura scientifica della meteorologia con la sua fallibilità?
A differenza della matematica e della fisica, infatti, la meteorologia produce previsioni che per forza di cose sono approssimate. Per questo possiamo parlare di “scienza quasi esatta”: la meteorologia è una scienza probabilistica, perché esprime la probabilità di accadimento di un certo fenomeno nello spazio e nel tempo (sole, pioggia, neve, oggi, domani, in una certa località). Uno degli aspetti più fraintesi di questa disciplina è proprio il suo grado di approssimazione, dietro al quale però si nascondono le fondamenta di quella che di fatto è una scienza con la “S” maiuscola.
I motivi della fallibilità in meteorologia
Per semplificare, possiamo dire che l'approssimazione delle previsioni meteorologiche dipendono da quattro condizioni: vediamole insieme.
L'imperfetta conoscenza dello stato iniziale dell’atmosfera
Detto in parole più semplici, per sapere che tempo farà è fondamentale avere una conoscenza quanto più accurata possibile delle condizioni atmosferiche attuali in tutti gli infiniti punti che ricoprono la superficie terrestre. Come si può facilmente intuire, però, questo è impossibile! Si può aumentare il numero di stazioni meteorologiche ufficiali – distribuite sulla superficie terrestre e non solo – necessarie per raccogliere le informazioni che definiscono le condizioni meteorologiche iniziali, di partenza, in termini di temperatura, pressione, umidità, vento ecc. Ma non si potrà mai averne un numero infinito, pertanto la nostra conoscenza delle condizioni iniziali avrà necessariamente un certo grado di “granularità”.
L’approssimazione delle leggi fisiche
Semplificando, un modello meteorologico funziona sulla base di leggi fisiche, ovvero equazioni che spesso non sono semplici da risolvere in modo esatto. Queste approssimazioni e schematizzazioni introducono altre fonti di errore nell’elaborazione della previsione meteorologica.
L’approssimazione dei risultati ottenuti dagli algoritmi
Sicuramente il miglioramento delle previsioni meteorologiche va di pari passo con l’aumento delle performance dei supercomputer. Tuttavia, perché un bollettino sia fruibile in uno spazio temporale utile, è necessario interrompere con anticipo la risoluzione dei calcoli, introducendo così un’altra inevitabile fonte di errore al risultato finale.
La risoluzione del modello
Se poi a questo ci aggiungiamo che la durata di calcolo cambia a seconda della risoluzione del modello, ovvero delle dimensioni del quadratino di superficie (detto anche "box) per il quale si vuole elaborare la previsione del tempo. Questo introduce un ulteriore elemento di approssimazione al risultato finale. Un esempio: per una previsione di 3 giorni sull’Italia, con un dettaglio di 8 km, occorre risolvere 300.000 miliardi di operazioni! Un milione di persone, impiegate 24 ore su 24 a svolgere tale mole di operazioni (5 secondi per ogni operazione), impiegherebbero ben 50 anni!
Il problema del caos
Ipotizziamo per un istante che le limitazioni appena spiegate non esistano: dunque che sappiamo spiegare perfettamente tutti i fenomeni fisici che avvengono in atmosfera, che le osservazioni iniziali siano complete e che abbiamo a disposizione una potenza di calcolo illimitata. Ugualmente, non sarebbe possibile fornire previsioni meteo esatte al 100%.
Questo perché l’atmosfera, per definizione, è un sistema caotico. Questo significa che piccolissime variazioni nelle condizioni iniziale dell'atmosfera in un certo punto (che stabiliscono il meteo attuale) possono propagarsi nei punti limitrofi e amplificarsi sempre più, modificando in questo modo gli “ingredienti” che danno origine ai fenomeni meteorologici. Un fenomeno noto come “effetto farfalla”, che spesso è riassunto con il seguente slogan: il battito di ali di una farfalla in Giappone è in grado di generare un uragano in America.
Quanto appena spiegato ci consente di comprendere il motivo per cui, di conseguenza, l’affidabilità di un bollettino meteorologico decresce all’aumentare della distanza temporale, fino ad arrivare al punto in cui non ha più senso sbilanciarsi con una previsione: tirare a indovinare avrebbe la stessa accuratezza! Tutto questo, lo ribadiamo, non è dovuto alla non-scientificità della meteorologia, ma all'estrema complessità del suo oggetto di studio.
Con buona pace di tutti quelli che pensano di poter avere sul proprio smartphone una previsione sul quartiere e sempre precisa al 100%. Un sogno che purtroppo non potrà mai realizzarsi, nè oggi, né domani, né mai.
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