Meteo. Le previsioni del tempo ed il problema generale della predicibilità
Uno dei maggiori problemi che si riscontra quando si tenta di risolvere
le equazioni al calcolatore è rappresentato dalla loro "non linearità".
L'unico modo per risolverle è offerto dalle tecniche di calcolo numerico
in cui le equazioni sono "discretizzate" e risolte su di un reticolo
tridimensionale.
Nell'atmosfera esistono una infinità di moti che interessano diverse
lunghezze (o scale) di moto. Ad esempio possiamo osservare movimenti su
scala planetaria (pensiamo al veloce flusso in quota della corrente a
getto) e movimenti che avvengono su scale più piccole (ad esempio le
brezze), sino ad arrivare ai movimenti che interessano volumi
infinitamente più piccoli (movimenti molecolari). Possiamo pensare ad
una specie di "Bambola Matrioska". Ogni bambola dentro le proprie scatole rappresenta un volume
nel quale avviene un movimento.
Purtroppo i movimenti entro queste 'scatole' non siamo in grado
osservarli e descriverli completamente tanto che la descrizione
analitica dei processi che avvengono entro le bambole più grandi sono
arrotondati così come il processo che avviene entro bambole più piccole.
L'energia proveniente dal sole e in parte anche dagli altri pianeti si
distribuisce a tutte le scale di moto, che sono infinite. Se
l'atmosfera, infatti, non comunicasse alle diverse scale di moto (cioè
se non ci fosse la possibilità di comunicare tra una bambola e
l'altra), le interferenze a piccola scala non si ripercuoterebbero a
grande scala e viceversa. Considerato che l'atmosfera è di tipo "non
lineare" lo scambio di energia riguarda tutte le scale di moto per cui
un qualunque errore entro una delle nostre bambole andrà a contaminare
le altre scale.
Dal momento che non si riesce a rappresentare attraverso le equazioni
tutti i moti che avvengono, spesso per problemi di tempo e di velocità
di calcolo si usano delle semplificazioni non considerando dei processi e
quindi allontanandoci dal poter descrivere perfettamente la realtà dei
fatti (ecco gli errori!). Inoltre, esistono dei processi fisici che il
modello non è in grado di rappresentare nel dettaglio perchè si svolgono
entro bambole più piccole di quelle risolubili dal modello (processi
radiativi, convezione, flussi dal suolo, microfisica delle nubi) Questi
processi non possono essere trascurati in quanto influenzano il flusso
che si sviluppa alle scale più grandi (parametrizzazioni). Così, se tra
due "bambole" in cui avviene il moto ci fossero dei moti entro "scatole"
più piccole, il modello si allontanerebbe da una giusta
rappresentazione del fluido atmosfera.
Poiche i modelli si basano su calcoli numerici, l'arrotondamento dei
valori delle quantità meteorologiche potrebbe fare divergere i risultati
a breve distanza come fece notare Lorenz nel 1984. Oggi giorno il grado
di attendibilità di una previsione meteorologica è del 92% per il
giorno successivo e tende a decrescere nel tempo.
L'atmosfera è un fluido caotico. Fisicamente significa che esiste un
limite di predicibilità oltre il quale il sistema in esame dimentica le
informazioni di partenza. Occasionalmente è possibile però indovinare
paradossalmente previsioni ad una settimana e "toppare" quella del
giorno dopo. E' un fenomeno conosciuto in tal contesto definito "intermittenza" e deriva dal fatto che il sistema atmosfera presenta delle instabilità.
Ad esempio, stati iniziali che contengono regioni di forte instabilità
(ad esempio convettiva, baroclina o barotropica) sono meno predicibili
di quelle che contengono poca instabilità. Dove il sistema è più
instabile è meno predicibile.
In sintesi possiamo dire:
1)Il limite massimo di predicibilità dell'atmosfera è attorno i 10 giorni.
2)La predicibilità decresce al decrescere delle scale (le nostre bambole in cui avvengono i moti) (Baumhefner, 1984)
3)La predicibilità è minore ai tropici che alle medie latitudini (Shukla, 1984).
4)La predicibilità è più alta nell'emisfero Nord durante l'inverno che in estate (Shukla, 1984).
5)La predicibilità varia al variare delle condizioni sinottiche
Le previsioni elaborate attraverso i modelli esprimono la probabilità
del verificarsi degli eventi meteorologici, non la certezza e sono
l'unico mezzo che abbiamo per avere una idea dell'evoluzione delle
condizioni meteo.