Come si presenta il tempo e con quanta precisione puoi prevederlo?

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 16:08

I meteorologi promettono una giornata di sole e fuori dalla finestra una bufera di neve. Le imprecisioni nelle previsioni sono associate sia alle condizioni ambientali in rapido cambiamento che alle trasformazioni climatiche globali. Tuttavia, i meteorologi moderni hanno fatto un passo avanti nelle previsioni, oggi vengono utilizzati algoritmi matematici per questo, vengono creati nuovi metodi e strumenti per studiare le condizioni meteorologiche attuali.

Il modo in cui i fenomeni naturali vengono studiati oggi e se è possibile fare previsioni perfettamente accurate in futuro è stato prontamente disponibile nella popolare rivista scientifica americana Discover. T&P ha adattato l'articolo e lo ha tradotto.

Come nasce il tempo?

Lo strato atmosferico della Terra è composto principalmente da azoto, ossigeno e vapore acqueo. Quest'aria si comporta come un liquido e, scorrendo da un luogo all'altro, cambia temperatura, umidità e altre caratteristiche. Il tempo è un sottoprodotto dell'atmosfera, che trasporta il calore da un luogo all'altro.

L'aria più fresca è densa e non può trattenere molta umidità; l'aria più calda è meno densa e può contenere più acqua. Quando aree d'aria di diversa temperatura e densità si scontrano, si verifica la pioggia poiché l'acqua si forma dall'aria calda raffreddata. Possono verificarsi altre precipitazioni. Quando l'aria calda e umida sale verso l'alto, si raffredda e l'acqua si condensa sulle particelle sospese nell'aria. Le goccioline che salgono diventano più pesanti e successivamente cadono sulla Terra.

Un uragano si forma quando l'acqua del mare si riscalda sopra i 27 ℃ ed evapora rapidamente, e l'aria sopra l'oceano diventa calda e si alza. Al suo posto arrivano correnti d'aria fredda, che si riscaldano e salgono anche loro. Questi movimenti creano forti venti, si forma un uragano.

Come venivano studiati i fenomeni naturali prima

Le osservazioni scientifiche del tempo iniziarono nel Rinascimento, quando furono inventati barometri e termometri. Antichi studiosi europei come Galileo usavano questi strumenti per spiegare i fenomeni meteorologici.

Ma le prime previsioni erano limitate e basate solo sul presupposto che il passato avrebbe determinato il comportamento futuro.

"Se c'è una tempesta oggi in Kansas e il giorno dopo nel Missouri, puoi dire che arriverà in Illinois il giorno dopo", spiega Bob Henson, meteorologo e autore di Weather Underground.

Questo metodo funziona in condizioni costanti, quando la tempesta si muove gradualmente o quando il clima locale non cambia molto da un giorno all'altro (ad esempio, nel sud della California).

Tuttavia, questo semplice metodo non tiene conto delle mutevoli condizioni: ad esempio, le tempeste si formano rapidamente a causa della convezione (spostamento di volumi d'aria da un'altitudine all'altra, a causa della forza di Archimede. - Ndr). Fortunatamente, ci sono nuovi modi per prevedere il tempo nel mondo di oggi. Le previsioni non sono fatte da persone che guardano le mappe e gli alti e bassi di ieri, sono fatte dalle macchine.

Previsioni meteo aggiornate

I meteorologi utilizzano le previsioni meteorologiche numeriche inserendo i dati sulle condizioni meteorologiche attuali. Quindi vengono elaborati in un modello di computer. Più informazioni pertinenti e accurate vengono inserite, più accurata sarà la previsione. Per ottenere questi dati vengono utilizzati strumenti come un pallone meteorologico, aeroplani, satelliti e boe oceaniche.

I modelli meteorologici dividono una regione, uno stato o persino l'intero globo in celle. La loro dimensione influisce sull'accuratezza della previsione. I rettangoli grandi sono più difficili da vedere cosa sta succedendo in piccole aree, ma forniscono un quadro generale delle tendenze meteorologiche nel tempo. Questa previsione generale è necessaria, ad esempio, per determinare il movimento di una tempesta.

Piccole celle con una risoluzione più elevata consentono previsioni su un periodo di tempo più breve - uno o due giorni - e coprono solo un'area specifica. Alcuni modelli possono concentrarsi su dati specifici come velocità del vento, temperatura e umidità. Pertanto, due modelli di computer possono dare risultati leggermente diversi anche con esattamente le stesse osservazioni iniziali.

Sono possibili previsioni perfette?

"I modelli informatici sono sufficienti per le previsioni meteorologiche quotidiane, quindi i meteorologi non aggiungeranno molto qui", afferma Schumacher, assistente professore di scienze atmosferiche presso la Colorado State University. - Ma questo non significa che le persone non siano affatto necessarie. Il previsore può riconoscere imprecisioni nei dati riprodotti dal sistema informatico”.

Le precipitazioni sono molto più difficili da prevedere della temperatura, afferma Matt Kölsch, idrometeorologo presso la Atmospheric Research Corporation dell'università di Boulder.

“La temperatura è un campo continuo, è ovunque. Le precipitazioni sono un campo intermittente, in alcuni punti può piovere o nevicare, ma in altri non lo sarà affatto”.

Le caratteristiche del paesaggio dell'area, come le colline, le coste, influiscono sulle precipitazioni e i modelli informatici non sempre tengono conto di ciò. Kölsch afferma che è necessario un meteorologo per fare previsioni per 24-36 ore. La previsione di situazioni ad alto impatto come uragani, tornado e inondazioni è più impegnativa e richiede risorse umane e sistemi informatici.

Dagli anni '50, i computer veloci sono diventati previsioni sempre più accurate. Secondo la National Oceanic and Atmospheric Administration, le previsioni a cinque giorni di oggi sono accurate circa il 90% del tempo.

La previsione a 7 giorni risulta corretta l'80% delle volte e la previsione a 10 giorni il 50%

Oggi, una previsione degli uragani di cinque giorni è più affidabile di una previsione di quattro giorni nei primi anni 2000 e di una previsione di tre giorni negli anni '90. E un documento di Nature del 2015 ha scoperto che le previsioni da tre a dieci giorni sono migliorate di circa un giorno in un decennio, il che significa che l'attuale previsione di sei giorni è accurata quanto la previsione di cinque giorni di 10 anni fa.

Sfortunatamente, le grandi trasformazioni climatiche complicano il processo di previsione. Si scherza sul fatto che una farfalla che svolazza a Hong Kong possa cambiare il tempo a New York. Questa idea è stata avanzata nel 1972 dal matematico e meteorologo Edward Lorenz. L'"effetto farfalla" è che piccoli cambiamenti possono avere un enorme impatto sullo sviluppo dell'intero sistema.

In pratica, ciò significa che un modello di computer, eseguito più di una volta, anche con le più piccole differenze nelle condizioni attuali, può fornire previsioni diverse. Per questo motivo, il potenziale limite di previsione è di circa 14 giorni, afferma Bob Henson.

"Lorenz ha sostanzialmente affermato che è impossibile prevedere i modelli meteorologici per più di due settimane, perché queste piccole ali di farfalla e innumerevoli altre piccole cose porteranno a grandi cambiamenti", afferma Henson.

Il meteorologo Judt è fiducioso che l'umanità non potrà mai prevedere un temporale con più di un paio d'ore di anticipo, non importa quanto buone siano le osservazioni.

"Per uragani e tempeste molto più forti (e quindi più facili da rilevare in anticipo), il periodo può essere di due o tre settimane", afferma.

Quando fanno una previsione, i meteorologi tengono conto delle incertezze utilizzando più volte un modello matematico. Allo stesso tempo, darà un risultato leggermente diverso, ma la maggior parte sarà simile. I più frequenti saranno il risultato finale.