La meteorologia: spesso leggete i nostri articoli sul clima e su tutto quello che vi gira intorno ma… sapete di cosa si tratta? Oggi proveremo a chiarirvi un po’ le idee rispondendo anche a domande che spesso voi lettori ci avete inviato
La meteorologia è il ramo delle scienze dell’atmosfera che studia i fenomeni fisici che avvengono nell’atmosfera terrestre (troposfera) e responsabili del tempo atmosferico. Lo studio dell’atmosfera è lo studio dei suoi parametri fondamentali e delle leggi fisiche o processi che intercorrono tra essi: temperatura dell’aria, umidità atmosferica, pressione atmosferica, radiazione solare, vento.
È uno studio sia sperimentale, che fa largo uso di osservazioni e misurazioni dirette e indirette a mezzo di stazioni meteorologiche, sonde, razzi, palloni e satelliti meteorologici equipaggiati della necessaria strumentazione, sia teorico, facente cioè uso dell’astrazione propria del linguaggio della fisica matematica per la quantificazione delle leggi fisiche appartenenti alla fisica dell’atmosfera.
I due approcci confluiscono nel risultato finale ovvero l’ideazione, l’implementazione e l’inizializzazione di modelli matematici in grado di ottenere una previsione o prognosi a breve scadenza dei vari fenomeni atmosferici (nubi, perturbazioni, vento, precipitazioni tramite i cosiddetti modelli meteorologici) su un dato territorio (previsione del tempo).
Nell’ambito della Meteorologia si studiano sia fenomeni di breve durata, sia l’andamento medio del meteo nell’ambito di una regione in un certo lasso temporale. Questa scienza ha infatti l’obiettivo di misurare dati istantanei e fornire previsioni su determinati eventi futuri, ma anche quello di registrare l’andamento climatico osservando i parametri atmosferici sul lungo periodo. Tuttavia occorre sottolineare che mentre il tempo atmosferico è definito come l’insieme delle condizioni atmosferiche in un certo istante temporale su un dato territorio, il Clima invece è l’insieme delle condizioni meteorologiche medie di un territorio su di un arco temporale di almeno 30 anni, come stabilito dall’Organizzazione Meteorologica Mondiale (WMO), per cui talune analisi che si riferiscono in primis all’ambito meteorologico non possono essere estese all’ambito climatologico essendo questo una media statistica sul lungo periodo. La disciplina che si occupa invece dello studio del clima è la climatologia. Quindi la Meteorologia ha come finalità ultime la comprensione dei fenomeni atmosferici a breve scadenza con relativa previsione, la climatologia studia invece i processi dinamici che modificano le condizioni atmosferiche medie a lunga scadenza come ad esempio i cambiamenti climatici.
L’uomo ha anche costruito nuovi strumenti per osservare le varie interazioni:
* radiometri e scatterometri localizzati su satelliti meteorologici misurano l’energia elettromagnetica reirradiata dal pianeta verso lo spazio esterno, fornendo quindi un’immagine dello stato dell’atmosfera e della presenza di nuvole
* palloni sonda attraversano verticalmente l’atmosfera per ottenere profili verticali di pressione, temperatura, umidità e vento (sono per ora la principale fonte di dati per i modelli meteorologici)
* radar meteorologici. Irradiano energia elettromagnetica e ricavano informazioni sull’atmosfera analizzando le caratteristiche del segnale da essa riflesso. Sono utilizzati per individuare eventi di precipitazione, stimarne l’entità e prevederne l’evoluzione a breve termine (nowcasting), e in alcuni casi per sondare la struttura interna delle nubi. Possono essere installati a terra o su satellite. Due particolari classi di radar utili in meteorologia sono le seguenti:
1. radar Doppler: sono in grado di misurare la componente radiale della velocità del vento
2. radar polarimetrici: sfruttano l’informazione sulla polarizzazione del segnale riflesso per stimare in maniera particolarmente accurata l’intensità della precipitazione.
All’interno della disciplina vi sono vari ambiti di studio:
* la meteorologia sinottica che studia in maniera qualitativa e quantitativa l’evoluzione delle condizioni atmosferiche di vaste porzioni dell’atmosfera stessa (superiori ai 1000 km) tramite l’uso di carte meteo, nozioni empiriche, metodo delle analogie ecc.
* la meteorologia dinamica che, partendo dalle equazioni di base della fluidodinamica, cerca di spiegare formazione e sviluppo dei fenomeni osservati (detta anche meteorologia fisica o teorica).
* la meteorologia aeronautica, che si occupa principalmente dei fenomeni rilevanti per la navigazione aerea;
* la meteorologia satellitare, che si avvale delle analisi di telerilevamentoatmosferico e quindi dei relativi dati trasmessi a terra dai satelliti meteorologici come ad esempio i satelliti Meteosat.
* l’agrometeorologia che studia le relazioni tra tempo atmosferico e agricoltura;
* la meteorologia ambientale che studia pollini e dinamica degli inquinanti;
* la meteorologia spaziale.
* la radarmeteorologia che si avvale dei dati raccolti dai radar meteorologici dislocati sul territorio per affrontare la previsione meteo a brevissima scadenza (nowcasting).
L’atmosfera terrestre è un gigantesco sistema fluidodinamico, accoppiato con il sistema oceanico, la biosfera e la criosfera, e mosso da una sorgente di energia termica sotto forma di radiazioniche è il Sole. La natura dinamica e intrinsecamente turbolenta o caoticadell’atmosfera si esplica attraverso la circolazione generale dell’atmosfera e una serie innumerevole di fenomeni atmosferici cui quotidianamente osserviamo. Gran parte di questi fenomeni possono essere inclusi in tre grandi categorie di processi:
* i processi di redistribuzione del calore, sia in verticale attraverso il trasferimento radiativo e convettivo, sia in orizzontale (a piccola, media e larga scala) attraverso i venti e la circolazione generale dell’atmosfera.
* i processi atmosferici coinvolti nel ciclo dell’acqua, innescati a loro volta dai processi radiativi, quali evaporazione, condensazione, nubi, precipitazioni e i fenomeni perturbativiad essi associati (a piccola, media e larga scala) quali fronti meteorologici, cicloni extratropicali, cicloni tropicali, temporali, rovesci, tornado ecc.
* i processi legati all’elettricità atmosferica come ad esempio i fulmini.
Le prime due categorie di processi sono intimamente connesse giacché evaporazione, condensazione e formazioni cicloniche contribuiscono anch’esse al trasporto dell’energia nel sistema sia in verticale che in orizzontale e allo stesso tempo da essi innescati.
I vari fenomeni meteorologici sono classificati all’interno della cosiddetta scala dei moti atmosferici a seconda delle dimensioni del territorio, del tipo di analisi richiesta e dell’intervallo temporale di interesse in cui essi insistono.
Gabriele Ruffoli
Associazione Meteorologica Senese