Un migliore nowcasting può rivelare che tempo sta per colpire entro 500 metri

Comando di mobilità aerea

Le previsioni meteorologiche sono straordinariamente accurate dato quanto può essere mutevole e caotico il clima terrestre. Non è insolito ottenere previsioni a 10 giorni con un ragionevole livello di accuratezza.

Ma c'è ancora molto da fare. Una sfida per i meteorologi è migliorare il loro nowcasting, la capacità di prevedere il tempo nelle prossime sei ore circa con una risoluzione spaziale di un chilometro quadrato o meno.

Nelle zone dove il tempo può cambiare rapidamente, è difficile. E c'è molto in gioco. L'attività agricola è sempre più dipendente dal nowcasting e da esso dipende anche la sicurezza di molti eventi sportivi. Poi c'è il rischio che precipitazioni improvvise possano portare a inondazioni improvvise, un problema crescente in molte aree a causa del cambiamento climatico e dell'urbanizzazione. Ciò ha implicazioni per le infrastrutture, come la gestione delle acque reflue, e per la sicurezza, poiché questo tipo di inondazione può uccidere.

Quindi i meteorologi apprezzerebbero moltissimo avere un modo migliore per fare i loro nowcast.

Entrano Blandine Bianchi dell'EPFL di Losanna, in Svizzera, e alcuni colleghi, che hanno sviluppato un metodo per combinare dati meteorologici provenienti da diverse fonti per produrre nowcast con una maggiore precisione. Il loro lavoro ha il potenziale per cambiare l'utilità di questo tipo di previsioni per tutti, dagli agricoltori e giardinieri ai servizi di emergenza e agli ingegneri delle acque reflue.

Le previsioni attuali sono limitate dai dati e dalla scala su cui vengono raccolti ed elaborati. Ad esempio, i dati satellitari hanno una risoluzione spaziale compresa tra 50 e 100 km e consentono il tracciamento e la previsione di grandi celle di nuvole su una scala temporale da sei a nove ore. Al contrario, i dati radar vengono aggiornati ogni cinque minuti, con una risoluzione spaziale di circa un chilometro, e portano a previsioni su una scala temporale da una a tre ore. Un'altra fonte di dati sono i collegamenti a microonde utilizzati dalle società di telecomunicazioni, che sono degradati dalle precipitazioni.

Chiaramente il radar ha un grande potenziale per il nowcasting e, in effetti, i meteorologi hanno dedicato risorse significative allo studio. L'approccio più semplice è quello di scattare un'istantanea dell'andamento attuale delle precipitazioni con la sua velocità e direzione, e quindi tradurre questo schema nello spazio.

Funziona su scale temporali brevi e una risoluzione di circa 4 km. Ma dopo circa 40 minuti, ogni capacità di previsione è persa, affermano Bianchi e co. E con una risoluzione maggiore di circa 1 km, la capacità di previsione scende a meno di 15 minuti.

Un modo per migliorare queste previsioni è correlare le immagini radar con le misurazioni delle precipitazioni al suolo. Ciò fornisce un modo aggiuntivo per vincolare il modello meteorologico e quindi migliorarlo. Questa è essenzialmente la tecnica che Bianchi e co hanno sviluppato.

Queste persone hanno combinato i dati raccolti nel 2009 da 14 pluviometri, 14 collegamenti a microonde e le misurazioni radar della pioggia di MeteoSvizzera nell'area di 20x20 km intorno a Zurigo in Svizzera. Il team utilizza quindi questi dati di un periodo di tempo specifico per prevedere le precipitazioni su scale temporali fino a 30 minuti.

Poiché i dati sono storici, possono confrontare le previsioni con le precipitazioni effettive per determinarne l'accuratezza.

I risultati sono promettenti. Un presupposto importante che fanno le previsioni del tempo è che l'atmosfera continuerà a cambiare nello stesso modo in cui cambia ora. Questa si chiama persistenza lagrangiana e spesso è azzeccata.

Quando questa ipotesi è corretta, affermano Bianchi e colleghi, i loro nowcast producono previsioni accurate per più di 20 minuti nel futuro su una scala di appena 500 metri. È impressionante. Avrebbe implicazioni significative per la gestione in tempo reale del deflusso idrico nei sistemi fognari urbani e nelle attività agricole.

Ma il presupposto della persistenza lagrangiana non è sempre vero. A volte l'atmosfera subisce cambiamenti inaspettati, ad esempio eventi di riscaldamento improvvisi che causano celle di convezione. E quando ciò accade, l'accuratezza delle previsioni diminuisce drasticamente. Nel caso di eventi convettivi, le prestazioni dell'algoritmo nowcast diminuiscono rapidamente dopo 15 minuti, a causa del rapido sviluppo e movimento delle cellule della pioggia, affermano Bianchi e co.

Quindi ciò impone alcuni limiti importanti a ciò che questo tipo di nowcasting può fare. Tuttavia, anche la capacità di caratterizzare l'incertezza di un nowcast è uno sviluppo importante, affermano Bianchi e co.

C'è chiaramente più lavoro da fare. Ma in alcune aree, ora precisi sulla scala di centinaia di metri è un obiettivo che i meteorologi hanno chiaramente nel mirino.

Rif: arxiv.org/abs/1810.11811 : Rainfall Nowcasting combinando radar, collegamenti a microonde e pluviometri

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