Per l'organizzazione di grandi eventi all'aperto, gli avvisi di forti temporali e grandine sono d'obbligo e, in caso di danni, sono necessarie informazioni precise sull’eventuale presenza di grandine. Nel contesto dei cambiamenti climatici, sorgono però anche molte domande, come ad esempio se in futuro le grandinate saranno più frequenti o meno. Ma come si può misurare la grandine?
In meteorologia, tutto inizia con la misurazione. Prima di poter creare una mappa climatologica della frequenza, un avviso o una previsione della grandine, dobbiamo osservare, misurare e capire la grandine. Ma è qui che inizia il problema. Non è facile costruire uno strumento che misuri in modo affidabile la quantità e le dimensioni dei chicchi di grandine. Inoltre, dovremmo produrre migliaia di questi strumenti e installarli in tutta la Svizzera per registrare in maniera estensiva i chicchi di grandine.
Perché tutto ciò? Perché la grandine è un fenomeno molto locale. L'ampiezza di una grandinata è spesso di poche centinaia di metri, nei temporali di dimensioni più grandi di diversi chilometri. Quindi dove installare lo strumento di misura se non siamo in grado di sapere in anticipo dove cadrà la grandine? Il fenomeno della grandine non si limita solamente a ridotte scale spaziali, ma è anche di breve durata. Nella maggior parte dei casi, un singolo evento di grandine in un luogo non dura più di qualche manciata di minuti.
Lo strumento di misurazione deve essere pronto 24 ore su 24 per contare e misurare i chicchi di grandine, se mai dovesse grandinare, ma per il resto del tempo se ne starà lì senza misurare nulla.
Quando si misura la grandine, non si vuole solo sapere dove e quando grandina, ma anche quanto sono grandi i chicchi di grandine. Nella maggior parte dei casi sono piccoli, delle dimensioni di un chicco di caffè o di una moneta da un franco. In caso di temporali più forti, questi possono anche diventare più grandi. A partire da due centimetri di diametro causano danni ai veicoli, a partire da circa quattro centimetri agli edifici. In agricoltura, anche la quantità di chicchi determina l'entità del danno.
Poiché non esiste uno strumento ideale per la misurazione a 360 gradi della grandine, l'Ufficio federale di meteorologia e climatologia MeteoSvizzera sta perseguendo una strategia particolare. La parola d'ordine è diversità. Ciò significa che vengono utilizzati contemporaneamente quattro diversi "strumenti": cinque radar meteorologici, le osservazioni della grandine da parte della popolazione tramite app, una rete di 80 sensori automatici per la grandine e un drone dotato di telecamera ad alta risoluzione.
Ognuno di questi quattro strumenti ha i suoi punti di forza e di debolezza. Come squadra, tuttavia, sono unici al mondo e forniscono alla Svizzera dati unici sulla grandine. Di recente, per la precisione dal 5 giugno 2023, gli "strumenti" sono diventati addirittura cinque, ma ne parleremo alla fine.
I cinque radar meteorologici svizzeri forniscono un'immagine tridimensionale dettagliata dei rovesci di pioggia, dei fronti di precipitazione, delle celle temporalesche con o senza grandine, 24 ore su 24, 7 giorni su 7, per tutta la Svizzera e i vicini Paesi esteri. Il punto di forza dei radar risiede nell'alta risoluzione, nella rapida disponibilità dei dati e nella loro sensibilità in diversi ordini di grandezza.
I prodotti radar meteorologici svizzeri hanno una risoluzione spaziale di un chilometro e una risoluzione temporale di due minuti e mezzo. I dati radar sono disponibili in meno di 60 secondi dopo la misurazione. Il radar è in grado di rilevare tutte le forme di precipitazione, dai deboli segnali di una pioggerellina a 240 chilometri di distanza ai segnali più forti di una grandinata.
Tuttavia, il radar non fornisce una misurazione diretta dei chicchi di grandine. Dall'intensità e dalla struttura verticale degli echi radar, si stimano la probabilità di grandine e la dimensione massima prevista dei chicchi di grandine. Per calibrare questo metodo, è necessario avere misure di riferimento della grandine al suolo. Questo è esattamente il compito degli altri tre strumenti.
Dal 2015 è possibile segnalare la grandine anche tramite l'app di MeteoSvizzera. Questa opzione è stata accolta con grande entusiasmo dal pubblico. Nei giorni di grandine vengono spesso ricevute migliaia di osservazioni. Questi dati sono molto preziosi per la ricerca, ma non solo. In un giorno con temporali, chiunque può seguire nell'app dove e quando viene segnalata la grandine e quali granulometrie vengono osservate. Queste informazioni sono utilizzate da molti privati ma anche da aziende. La principale limitazione di questo metodo è il fatto che le informazioni sulla grandine sono limitate alle aree insediate, ossia dove si trova la popolazione che la segnala.
Grazie a una partnership tra il settore pubblico e quello privato, dal 2018 la Svizzera dispone di una rete di sensori automatici per la grandine. La rete è stata finanziata dalla Mobiliare, installata e gestita da inNET Monitoring AG e utilizzata dai ricercatori dell'Università di Berna e di MeteoSvizzera.
I sensori sono costituiti da una piastra speciale e da un microfono. La piastra ha una superficie di 0,2 metri quadrati e rileva tutti i chicchi di grandine che la colpiscono. Il numero e le dimensioni dei chicchi di grandine vengono ricavati dal segnale del microfono. Gli 80 sensori sono stati installati nelle tre regioni più frequentemente colpite dalla grandine: il Ticino meridionale, la regione del Napf e il Giura. L'obiettivo è quello di registrare il maggior numero possibile di chicchi di grandine, che saranno poi utilizzati come dati di riferimento per calibrare gli algoritmi radar della grandine.
A scopo di ricerca, MeteoSvizzera utilizza anche un quarto metodo, ovvero un drone dotato di una fotocamera ad alta risoluzione. Viene utilizzato su aree ampie e omogenee, come ad esempio i campi da calcio. Subito dopo la grandinata, il drone sorvola il campo e fotografa la grandine. L'intelligenza artificiale viene poi utilizzata per valutare le immagini, contare i chicchi e determinarne il diametro. Piastre di riferimento con schemi di calibrazione, disposte prima del volo del drone, aiutano a determinare il diametro dei chicchi. Questo metodo consente di contare i chicchi di grandine su una vasta area. La sfida più grande di questo metodo è la prontezza: occorre infatti pronti nel posto giusto al momento giusto.
Dal 5 giugno è in corso la quinta campagna di registrazione della grandine in Svizzera. L'Università di Berna festeggia il decimo anniversario del Laboratorio Mobiliare per i Pericoli Naturali e lancia un concorso per la foto del più grande chicco di grandine del 2023.