Dr. Carlo Cacciamani (fonte foto: Climarteranti.it)

Meteorologia, previsioni e meteo-terroristi: intervista a Carlo Cacciamani, Direttore Arpa Simc Emilia Romagna

Come si fanno le previsioni del tempo? Fino a che punto sono affidabili? Esistono i meteo-terroristi? Intervista a Carlo Cacciamani, Direttore Servizio IdroMeteoClima Arpa (Arpa Simc) Centro funzionale Emilia Romagna

Mai come negli ultimi anni le previsioni del tempo sono entrate prepotentemente nel quotidiano di noi tutti: dai rudimentali  termometri e igrometri a capelli che qualche appassionato ante litteram appendeva un tempo fuori dalla finestra, alle stazioni meteo wireless che molti di noi oggi hanno in casa, che ci permettono di conoscere temperatura e clima all'esterno senza che nemmeno ci scomodiamo ad aprire la finestra. E alzi la mano chi non ha nel proprio smartphone o iphone una app di previsioni meteo, o chi non ha mai consultato un sito web prima di mettersi in viaggio. La meteorologia però, è una scienza complessa e per nulla immediata a cui ultimamente si chiede forse un po' troppo. Nell'intervista che segue, Carlo Cacciamani, Direttore Servizio IdroMeteoClima Arpa (Arpa Simc) Centro funzionale Emilia Romagna, ci apre una finestra dettagliata sul mondo dei "previsori" e delle previsioni, quelle giuste, quelle sbagliate e quelle improvvisate.     

Dott. Cacciamani, partiamo dall'inizio: cosa è un meteorologo e cosa si intende, in una accezione un po' più tecnica,  per "previsioni del tempo"?
"Con "previsione del tempo" si intende un processo molto complesso che conduce alla definizione dello "stato futuro" dell'atmosfera e del tempo al suolo, a partire da "condizioni iniziali" dell'atmosfera, ottenibili grazie alle osservazioni meteorologiche e attraverso la soluzione delle leggi della meccanica e termodinamica che ne regolano l'evoluzione. Le previsioni meteorologiche sono classificate in base alla data di scadenza. In particolare, tra un'ora e dieci giorni, si classificano in:
- previsioni di Nowcasting (1-3 ore),
- a brevissimo termine (da 3 a 12 ore),
- a breve termine (da 12 a 48 ore),
- a medio termine (da 2 a 5-10 gg);
- oltre la scadenza di 10 giorni si entra nel campo delle previsioni a lungo termine (mensili e/o stagionali), di cui si iniziano a vedere in questi ultimissimi anni i primi esempi di applicazione.
Con le tecniche di Nowcasting si può prevedere, in un arco temporale di pochissime ore, l'evoluzione di un temporale o la deformazione di una linea di temporali o di un fronte freddo al suolo. La semplice estrapolazione lineare, certamente valida per il Nowcasting, non offre però risultati apprezzabili già dopo 6-12 ore, a causa del comportamento essenzialmente caotico dell'atmosfera. I dati osservati da soli non bastano più, è necessario ricorrere alla modellistica meteorologica numerica. E' necessario cioè costruire un modello di atmosfera, costituito dal complesso sistema di equazioni che ne descrivono il moto e farlo evolvere nel tempo a partire da condizioni iniziali ottenute dai dati di monitoraggio. Oggigiorno, a livello operativo, l'attività di modellistica è quasi totalmente basata sui Modelli Globali di Circolazione Generale dell'atmosfera (GCM) che interessano tutto il globo terrestre e sui Modelli ad Area Limitata (LAM) operanti su porzioni limitate della terra.
L'uso della modellistica rappresenta oggi l'unico strumento possibile per eseguire delle previsioni dello stato futuro dell'atmosfera. Per scenario futuro si intende già 1-2 giorni dopo la data di inizio della simulazione. Per le previsioni oltre 1-2 giorni e fino a 5-10 giorni (il cosi detto "medio termine") tale approccio è ancora molto rilevante, ma il livello di dettaglio a cui si può tendere è evidentemente minore. A questa attività che sembra delegata completamente ai "modelli numerici di previsione", almeno per quanto riguarda le previsioni dal giorno in avanti, si deve aggiungere il ruolo dell'uomo (il previsore meteorologico) che è fondamentale, e che oggi è soprattutto quello di fornire un valore aggiunto alle uscite dirette dei modelli di previsione. Questa operazione viene svolta selezionando, tra i diversi supporti oggettivi (dati e modelli previsionali) disponibili, quelli che mostrano un maggiore margine di affidabilità. In questa opera contano tantissimo l'esperienza e le conoscenze acquisite in anni e anni di lavoro, e non sempre tutto è codificabile in algoritmi decisionali. Talvolta i modelli commettono errori gravi, ad esempio non producono le "strutture" meteo che poi danno luogo ad un determinato tempo al suolo. Altre volte le producono nei tempi e nei luoghi errati. Spetta all'uomo valutare queste possibili incertezze e gestirle al meglio. Il bagaglio di esperienza e di conoscenza dei previsori meteo, maturate nei tanti anni di attività, permettono ai previsori, di interpretare, e talvolta modificare, le mappe prodotte in modo automatico dai codici di calcolo. In sostanza, alla fine è sempre e solo l'uomo l'unico e finale decisore del tempo che farà domani su una data località".
(Fig 1 : Classificazione della moderna previsione meteorologica in funzione della scadenza di previsione - cortesia di Tiziana Paccagnella, Arpa-Simc).


Nelle  previsioni meteo quali sono le  variabili più significative?
"E' difficile stabilire una classifica di "importanza" del genere, dal momento che ogni variabile ha una sua grande importanza nel caratterizzare il tempo meteorologico. Da un punto di vista delle applicazioni e degli impatti, certamente le variabili al suolo come la temperatura, la precipitazione liquida e solida (pioggia e neve) e la velocità del vento sono le grandezze che forse hanno un ruolo maggiore in tal senso". 

Quali di queste sono le più instabili, cioè quelle che possono far sì che una previsione non si riveli esatta?
"Se si vuole dare alla parola instabilità il significato di "difficilmente prevedibili", sicuramente le grandezze che hanno una grande variabilità spaziale e temporale, come ad esempio la precipitazione (liquida e nevosa), così come pure la velocità e direzione del vento e la temperatura dell'aria, sono ai primi posti di una classifica del genere. La previsione dettagliata, nello spazio e nel tempo, di queste grandezze rappresenta certamente la maggiore sfida della moderna previsione meteorologica".


Qual è oggi lo stato della conoscenza dei processi  atmosferici e delle loro evoluzioni?
"Al giorno d'oggi le conoscenze dei processi atmosferici responsabili del tempo meteorologico sono molto elevate, tuttavia rimangono dei margini di incertezza talvolta molto elevati. Sussiste anche un altro problema assolutamente prioritario. Come detto, i principali strumenti a supporto del "previsore" sono i modelli numerici di previsione, attraverso i quali si può effettuare una estrapolazione nel futuro conoscendo le condizioni di partenza. Dal momento che questi modelli hanno una "maglia" (in gergo si chiama "risoluzione") che arriva a qualche chilometro per i modelli a maggior dettaglio spaziale, molti dei processi che agiscono a scale spaziali inferiori - come quelli della microfisica delle nubi o dei processi di trasferimento di energia - massa e quantità di moto tra atmosfera e superficie terrestre (i processi del così detto "boundary layer"), devono essere per così dire "parametrizzati" e non descritti esplicitamente. In altri termini si deve valutare il loro effetto cumulativo sulla "maglia" del modello, senza poter entrare nei dettagli fisici dei singoli processi. Questo processo si rende necessario per una serie di motivi: talvolta la spiegazione fisica di dettaglio di questi fenomeni non è ancora del tutto nota, talvolta sono troppo complessi e la loro rappresentazione esplicita all'interno dei modelli richiederebbe delle risorse di calcolo ancora troppo elevate, talvolta infine agiscono a scale molto piccole e quindi sfuggono ad una descrizione dettagliata, rimanendo per l'appunto possibile solo una valutazione di insieme. Tutte queste ragioni, unite all'incertezza con la quale si può conoscere, attraverso i dati osservati, la condizione "iniziale" da cui i modelli partono e unite anche alla natura fortemente "non-lineare" delle leggi che governano il moto dell'atmosfera, fanno sì che esista un'incertezza intrinseca nella descrizione della sua evoluzione futura, dalla quale poi deriva un'altrettanta o superiore incertezza nella riproduzione dei fenomeni e quindi del tempo al suolo che viene previsto, che è il risultato di tale evoluzione".


Quali conoscenze e quali strumentazioni occorrono per fare pronostici affidabili?
"Come si diceva, le previsioni si classificano anche (non è l'unico modo, ma generalmente quello più seguito), sulla base della scadenza temporale. Le diverse tipologie di previsione (dal nowcasting a quelle a medio e lungo termine) sono realizzate con diverse tipologie di informazioni. Se per le previsioni di nowcasting il ruolo fondamentale è quello dei dati osservati, per le scadenza temporali più lunghe (dal giorno ai 4-5 giorni) i modelli sono gli strumenti essenziali. Si capisce che la prima cosa che serve, in termini di strumentazione, è la disponibilità di dati osservati buoni, densi e numerosi e di diversa tipologia. Pertanto servono delle reti di monitoraggio (al suolo, dati di radiosondaggio , di tipo tradizionale o da remoto come i radar o i dati satellitari o da aeroplano, su nave ecc..) affidabili e mantenute con il massimo della qualità possibile. La gestione delle reti di monitoraggio è un'attività costosa ma inevitabile se si vuole disporre poi di buone previsioni. Dopo le reti di monitoraggio servono come detto i modelli di previsione, di diversa tipologia e complessità, e anche i dati "storici" rilevati, dai quali derivare il "clima" del territorio in cui si opera. La conoscenza del clima è essenziale per quantificare i dettagli locali della previsione meteo: talvolta una stessa forzatura prodotta dai flussi a grande scala produce effetti (e quindi il tempo al suolo) molto diversi tra loro, a causa delle disomogeneità orografiche, ad esempio, e/o delle differenze di clima locale, a loro volta connesse a variabilità morfologica dei territori ed anche a cause di natura antropica, come ad esempio la presenza prevalente di aree urbanizzate piuttosto che rurali".


Qual è il margine di errore delle previsioni meteo?

Le previsioni del tempo hanno necessariamente un errore che cresce con la scadenza e con il dettaglio della previsione. Il livello della qualità della previsione è cresciuto molto negli anni. In figura 2 è rappresentato a titolo di esempio, l'evoluzione di un indice di qualità (skill score), espresso in percentuale, della previsione prodotta dal Centro Europeo di Reading (ECMWF) dell'altezza del geopotenziale alla superficie isobarica di 500hPa (essenzialmente la pressione atmosferica a circa 5500 metri di quota), a partire dal 1981 sino alla fine del 2013. Si vede bene come la qualità della previsione di questa variabile cali con l'aumento della scadenza di previsione. Se ad una scadenza di 24-48 ore (1-2 giorni, curva blu tratteggiata e rossa) già a partire dagli anni '80 tale indice di qualità è più o meno superiore all'85% - 90%', si nota come a scadenze molto maggiori (ad esempio a 192 ore, cioè a +8 giorni), tale indice sia molto inferiore, e sia dell'ordine del 60% e per di più solo a partire dal 2009-2010. Se si sceglie, come è consuetudine, appunto la soglia di 60% come un valore di "usabilità" di tale previsione, si vede che, in termini di giorni di previsione, negli anni '80 questo valore era raggiunto al quinto giorno di previsione (T+120), da metà degli anni '90 si è "guadagnato" un giorno di previsione, attorno agli anni 2003-2004 si è saliti a +7 giorni di predicibilità e solo oggi ci si attesta appunto a 8 giorni. In sostanza per una grandezza del genere, in quota e mediata sull'intera Europa, si può oggi dire che 8 giorni di previsione costituiscono un limite quasi massimo di predicibilità. Se si scende di quota e si media l'indice di qualità su aree molto più piccole e si considerano grandezze al suolo più variabili spazialmente (ad esempio la precipitazione) il limite di predicibilità cala di molto.

(Fig. 2 - Evoluzione del livello di Qualità della precipitazione cumulata in 24 ore per l'intera area europea (questa volta lo skill della previsione è valutato come il numero di giorni in cui un indice di qualità è superiore ad una soglia stabilita) nel periodo 1998-2013 - (tratto da:"Evaluation of ECMWF forecasts, including 2012-2013 upgrades" by D.S. Richardson, J. Bidlot, L. Ferranti, T. Haiden, T. Hewson, M. Janousek, F. Prates and F. Vitart, Forecast Department, ECMWF November 2013)

Questo lo si può vedere dal secondo grafico (fig. 3) che mostra la qualità della previsione di precipitazione mediata su tutto l'emisfero nord. In questo caso lo "skill" della previsione è misurato dal numero massimo di giorni di previsione per cui un indice di "bontà" stabilito  supera una certa soglia (in questo caso si chiama Equitable Threath Score, ETS, per i nostri scopi basta dire che se tale valore supera il livello di 0,45 la previsione si può ritenere utile). Si vede che ad esempio tale valore di soglia non supera mai i 4 giorni di predicibilità, anche negli ultimi anni.
(Fig. 3 - Evoluzione del livello di Qualità dell'altezza del geopotenziale a 500 hPa per l'intera area europea (skill score espresso in percentuale, media mobile annuale) previsto dal modello numerico di ECMWF, per gli intervalli di previsione dalla +24ore alla +192 ore, nel periodo 1981-2013 - (tratto da:"Evaluation of ECMWF forecasts, including 2012-2013 upgrades" by D.S. Richardson, J. Bidlot, L. Ferranti, T. Haiden, T. Hewson, M. Janousek, F. Prates and F. Vitart, Forecast Department, ECMWF November 2013)


Cosa ne pensa del proliferare di siti web che  fanno previsioni meteo? Ci si può improvvisare meteorologi?
"Per svolgere la professione del previsore meteo occorrono competenze certificate in tante materie, dalla rilevazione, controllo ed elaborazione dei dati atmosferici, osservati e previsti, alla capacità di diffondere le previsioni realizzate usando linguaggi e stili comunicativi appropriati. Occorre infine fornire un continuo supporto scientifico e tecnologico nei settori della modellistica meteo, della meteorologia radar e satellitare, nella climatologia, quanto meno per essere in grado di usare al meglio i prodotti che il mondo della ricerca di settore mette a disposizione a chi deve gestire delle attività operative. Serve pertanto chiaramente un bagaglio di conoscenze di base nei settori della fisica dell'atmosfera, della dinamica e delle previsioni numeriche, della meteorologia fisica e dinamica, della meteorologia sinottica, della climatologia e della statistica. Occorre avere almeno dei rudimenti di programmazione, conoscere tutti gli standard di codifica dei dati meteorologici stabiliti dall'Organizzazione Meteorologica Mondiale (OMM). Tutto questo fa capire come non ci si possa improvvisare meteorologo, ma che al contrario questa professione richiede un solido background culturale e formativo e una grande esperienza che si acquista solo lavorando. Oggi questi standard di "qualità" non sono rispettati spesso, a giudicare ad esempio dalla tipologia di prodotti che vengono messi sul mercato ed anche al modo, spesso discutibile sotto l'aspetto comunicativo, con cui vengono diffusi. Manca una disciplina che stabilisca le regole per svolgere questa professione, manca un percorso certificato. La Regione Emilia-Romagna ha voluto provvedere a chiudere questo gap costruendo una figura professionale nuova, quella del "Tecnico in Meteo-climatologia operativa" che cerca di mettere qualche paletto per chi voglia proporsi sul mercato del meteo. Oggi è divenuto troppo facile, ad esempio, aprire un sito web e diffondere prodotti anche usando grafiche molto attraenti che talvolta azzerano la percezione che ci possano essere incertezze. Le previsioni sono spesso (troppo spesso) urlate attraverso linguaggi solo utili a richiamare l'attenzione, esagerando spesso con i toni. È invece necessario sempre più operare per fare in modo di conciliare sempre e comunque il rigore scientifico con la necessità di farsi capire da un pubblico sempre più vario (forse è meglio vasto), eterogeneo ed esigente".

Veniamo alla polemica che da qualche anno, puntuale, si ripropone nei periodi di vacanza estiva o invernale: albergatori che lamentano mancati guadagni a causa di previsioni meteo errate che hanno fatto scappare i clienti e si  parla già di cause legali per risarcimenti. Esistono davvero i cosiddetti "meteoterroristi"?
"Certamente le previsioni del tempo, e in generale la meteorologia, hanno assunto nel tempo una importanza crescente, e le motivazioni sono molte. Sicuramente il settore del turismo, ma non solo, è molto interessato all'evoluzione del tempo meteorologico. Una previsione di cattivo tempo certamente può far allontanare i turisti, soprattutto adesso che sta crescendo il fenomeno della vacanza "mordi e fuggi" che non permette loro di accettare con filosofia la perdita di giorni di vacanza per colpa del tempo. Certamente una previsione errata che segnala il maltempo e poi non si verifica, per un operatore turistico è molto più grave di una previsione errata ma di segno contrario, cioè troppo ottimistica. Va però considerato anche il caso del turista che, magari, non la penserebbe proprio così, ma forse esattamente all'opposto, dal momento che, ad esempio, restare in macchina per ore e ore per raggiungere una stazione balneare credendo di trovare bel tempo, per poi trovare invece la pioggia, potrebbe non renderlo felice... In una analisi costo/danno, chi potrebbe avere ragione? È un tema che non credo si sia posto, ad esempio in una diatriba del genere...Comunque la si voglia prendere, certamente siamo di fronte ad una esasperazione di questi processi decisionali, alimentata, a mio parere in modo del tutto esagerato, anche dalla meteorologia urlata di questi tempi".


Quindi cosa si sente di suggerire a chi vuol trascorre un week end al mare e vuole avere certezze sulla "tintarella"? 
Il mio suggerimento è di non farsi, ad esempio, mai ed in alcun modo influenzare, nella scelta, da previsioni meteorologiche di lungo periodo (superiori a 10-15 giorni, per intendersi), per le ragioni discusse in precedenza. È invece molto utile consultare le previsioni meteo 3 o 4 giorni prima per pianificare un viaggio verso la stazione turistica marittima. Le previsioni di lunga scadenza possono dare un'idea del tempo che ci potrebbe essere su un'area molto vasta, non certo su un territorio limitato, e in ogni caso vanno interpretate come tendenze di massima, nulla più di questo. Nei periodi di tempo instabile, come ad esempio questo luglio 2014, l'evoluzione meteorologica è molto variabile e l'incertezza della previsione può essere elevata. In altri termini possono essere sbagliate la localizzazione esatta dei fenomeni previsti e/o la loro data (giorno, ma soprattutto ora) di inizio e durata dei fenomeni. È assolutamente necessario tener conto di questa variabilità, non pretendere dettagli maggiori soprattutto in questi casi, ma accettare con una certa filosofia anche il tempo meno bello.


Un'ultima domanda. Oggi chiunque abbia un cellulare ha anche una app di previsioni meteo: secondo Lei da cosa deriva la necessità di sapere sempre quello il cielo ci riserverà? Necessità indotta o frutto di una moda che prima o poi passerà?
Questa domanda può avere un ventaglio di risposte che possono dipendere molto da considerazioni di tipo soggettivo, per non dire che si può sfociare addirittura in valutazione antropologiche e di tipo sociale e connesse a stili di vita anche molto diversi. In generale la velocità dei processi produttivi, delle relazioni umane, del trasferimento delle informazioni, rende sicuramente più rilevante il poter aver accesso a informazioni molto dettagliate e soprattutto rapide e che possono modificarsi anche in tempi brevi. Oggi la pianificazione delle attività si attua spesso nell'arco di minuti, di ore, quando le stesse attività solo dieci anni fa potevano essere svolte su periodi temporali di giorni o settimane. Un esempio su tutto: le email che hanno preso il posto delle lettere con i vecchi francobolli. In un contesto del genere dove sembra, a torto o ragione, che il tempo perduto non sia cosa che ci si possa più permettere, con le scadenze rapide che contraddistinguono la nostra vita quotidiana, anche la questione della previsione meteo ha assunto una rilevanza notevole. Più che una moda direi che queste sono necessità nuove che l'uomo moderno ha di fronte e che hanno fatto lievitare in modo esponenziale l'offerta meteo. Non sembra proprio vicino il giorno in cui questa necessità potrà essere ridimensionata, anzi ci sono tutte le premesse perché questo non avvenga proprio, a causa di questa mania irrefrenabile di essere sempre "connessi", di non "poter mai perdere un colpo", neppure quando si va in vacanza (o anzi addirittura quando si va in vacanza!).



Patrizia Calzolari

Nota: Si ringrazia la dott.ssa Alessandra De Savino, referente alla Comunicazione di Arpa-Simc per i preziosi suggerimenti forniti