Ambito dei contenuti

Richardson e l’ordine nel caos

23 novembre 2020, 4 Commenti
Temi: Tempo

Oggi vi vogliamo raccontare del famoso matematico, fisico e meteorologo britannico Lewis Fry Richardson.

Fig. 1: “Weather Forecasting Factory” (la fabbrica delle previsioni del tempo) di Stephen Conlin, 1986. Quest’illustrazione è basata sul contenuto della famosa pubblicazione Weather Prediction by Numerical Process di L.F.Richardson. Fonte e maggiori dettagli (in inglese): https://www.emetsoc.org/resources/rff/

 

Lewis Fry Richardson, (11 ottobre 1881, Newcastle-upon-Tyne, Inghilterra - 30 settembre 1953 a Kilmun, Argyll, Scozia) è stato un matematico, fisico e meteorologo inglese che fra le altre cose è stato uno dei pionieri dei moderni metodi e delle tecniche matematiche per la previsione numerica del tempo.

 

Visione ingrandita: Fig. 2: Lewis Fry Richardson in una foto scattata nel 1931. Fonte: www.frontiersin.org
Fig. 2: Lewis Fry Richardson in una foto scattata nel 1931. Fonte: www.frontiersin.org

La previsione del tempo

Richardson diede importanti contributi ai metodi per risolvere certi tipi di problemi in fisica e applicò le sue idee alla meteorologia dal 1913 al 1922. L'interesse di Richardson per la meteorologia lo portò a proporre uno schema per le previsioni del tempo risolvendo le equazioni differenziali, il metodo oggi largamente utilizzato. Il suo lavoro pubblicato su Weather Prediction by Numerical Process nel 1922 non ebbe inizialmente grande successo. Lo svantaggio principale della sua tecnica matematica per la previsione sistematica del tempo era il tempo necessario per produrre tale previsione. Per darvi un’idea per prevedere il tempo delle seguenti 24 ore sarebbe stato necessario svolgere calcoli ed operazioni matematiche per ben tre mesi.  Dopo la seconda guerra mondiale, con l'avvento dei computer elettronici, il suo metodo di previsione del tempo, leggermente modificato e adattato, è diventato di uso più pratico.

 

Il numero di Richardson …

Lewis Fry Richardson è stato fondamentale per lo sviluppo delle scienze dell’atmosfera attraverso il suo lavoro sulla Meteorologia dello strato limite, sulle turbolenze ed altri approcci teorici. Ad esempio, il numero di Richardson è attualmente utilizzato nei modelli di previsione meteorologica. Questo numero fornisce informazioni sullo stato di turbolenza o sulla stabilità della stratificazione di un fluido. Il numero di Richardson (Ri) è calcolato come rapporto tra il taglio verticale del vento (variazione della velocità e della direzione del vento con l'altezza) e la forza di sollevamento.

 

… e non solo!

Richardson ha anche contribuito alla teoria dell'analisi e dello studio della diffusione (miscelazione di molecole o altre piccole particelle per moto termico casuale). Egli è anche noto per il suo lavoro pionieristico sui frattali, parte della teoria del caos, e per un metodo per risolvere sistemi di equazioni lineari, noto come iterazione modificata di Richardson.

 

Visione ingrandita: Fig 3: esempio di attuali campi dei modelli di previsione utilizzati dai meteorologi del giorno d’oggi.
Fig 3: esempio di attuali campi dei modelli di previsione utilizzati dai meteorologi del giorno d’oggi.

Animazione su https://vimeo.com/482686937

Nell'aprile del 1912, poco dopo l'affondamento del Titanic, Richardson chiese un brevetto per il rilevamento di iceberg mediante l'ecolocazione acustica nell'aria. Un mese dopo, ha depositato un brevetto simile per l'ecolocazione acustica in acqua, anticipando l'invenzione del sonar di Paul Langevin e Robert Boyle sei anni dopo.

Uno scienziato di tutto rispetto

Richardson è stato presidente del dipartimento di fisica del Westminster Training College di Londra dal 1920 al 1929 e presidente del Paisley College of Technology di Paisley, Renfrewshire dal 1929 al 1940. 

Dal 1997 la Lewis Fry Richardson Medal è stata premiata dall'Unione Europea delle Geoscienze per "eccezionali contributi alla non linearità" e "geofisica in generale".

Il suo lavoro di una vita lo colloca giustamente tra i più famosi scienziati che hanno contribuito in modo significativo allo sviluppo della meteorologia.

 

Articolo tradotto ed adattato dal Deutsche Wetterdienst (https://www.dwd.de/DE/wetter/thema_des_tages/2020/11/21.html)

 

Commenti (4)

  1. Franco, 24.11.2020, 10:33

    Non conoscevo la figura di questo scienziato, grazie per l'interessantissimo articolo e per l'altrettanto interessante link.
    La weather factory di Richardson è davvero istruttiva per comprendere quale rivoluzione sia stata l'avvento del computer digitale. Osservando i dettagli nella pagina linkata, si vede che i computer di allora erano proprio dei "computatori" umani, che svolgevano il ruolo di cpu in parallelo!
    Una immaginifica prefigurazione di un moderno supercomputer per le previsioni del tempo; la presenza, come direttori del centro, dei grandi matematici che nel corso del tempo hanno contribuito allo sviluppo del calcolo numerico è una vera raffinatezza da intenditori!

  2. Diego, 24.11.2020, 09:44

    chi è lo scienziato che recentemente ha determinato che, indipendentemente dai mezzi tecnici a disposizione, è impossibile prevedere la meteo oltre un certo numero di giorni, a causa della stocasticità dei fenomeni meteo ?

    1. lorenz, 25.11.2020, 12:10

      lei probabilmente sta pensando a Lorenz (sia chiaro che io non c'entro niente) e al suo famoso effetto farfalla.
      I suoi lavori, che hanno contribuito allo sviluppo delle teorie sul caos, comunque non sono affatto recenti. Lorenz è morto nel 2008.

      https://it.wikipedia.org/wiki/Edward_Norton_Lorenz

  3. Seraina TERMINE, 23.11.2020, 22:54

    Grazie, è interessante guardare nella storia di questa scienza molto utile per la società!