Nel passato: metodi semplici

Fino all’inizio del nuovo millennio le informazioni sul tempo venivano distribuite tramite la radio, la TV o la stampa cartacea. Le previsioni della temperatura venivano elaborate solo per alcune località basandosi su regole almeno in parte empiriche.

Ad esempio:

• Persistenza: questo metodo si utilizzava in particolare in condizioni di tempo molto stabile, prendendo la temperatura del giorno corrente come previsione per il giorno successivo. Per esempio: La temperatura massima di oggi è stata di 22 gradi, domani sarà probabilmente molto simile. In determinati casi si adattava la previsione in funzione dell’evoluzione della temperatura della massa d’aria in atmosfera libera (p.es a 850 hPa, corca 1500 metri).
• Adattamento alla quota: partendo dalla temperatura dell’aria prevista a una determinata quota, per esempio a 1500 metri, si deriva la temperatura massima per una determinata località situata più in basso assumendo che nei bassi strati dell’atmosfera, con una buona ventilazione o con buon soleggiamento, la temperatura abbassandosi aumenta di un grado per ogni 100 metri di quota.
• Energia fornita dal sole e massa d’aria: in caso di tempo stabile con buon soleggiamento, si calcolava nel primo mattino la temperatura massima della giornata basandosi sul profilo verticale della temperatura rilevato durante la notte. Ciò avveniva applicando sul diagramma del radiosondaggio degli appositi diagrammi che riproducevano l’energia fornita dal sole a dipendenza della stagione. Alla temperatura massima così determinata si aggiungevano delle correzioni per tener conto di eventuali cambiamenti della massa d’aria e del rimescolamento per effetto della presenza di vento.
• Climatologia: questo metodo si utilizza ancora anche oggi per scadenze troppo lontane per poter stilare una previsione. La conoscenza della temperatura media in una determinata stagione permette una previsione a medio-lungo termine, tuttavia con una notevole incertezza che corrisponde alla variabilità climatica in un determinato periodo dell’anno. A Lugano, per esempio, la temperatura massima di inizio agosto può variare da 20 e 35 gradi circa.

Con questi semplici metodi di un tempo non sarebbe oggi più possibile soddisfare le esigenze degli utenti, come per esempio la disponibilità di previsioni costantemente aggiornate per oltre 4000 località.

I metodi moderni si basano su modelli di previsione e post-elaborazione statistica

Oggigiorno le previsioni del tempo si basano sulle informazioni fornite dai modelli numerici di previsione. Questi modelli descrivono, basandosi sulle leggi della fisica, i processi che governano l’atmosfera nonché le interazioni fra atmosfera e superficie terrestre permettendo di prevdere l’evoluzione futura della situazione meteorologica.

Le previsioni a breve termine di MeteoSvizzera, ovvero con scadenza fino a 5 giorni, si basano sul sistema di previsione numerica ICON. Le previsioni a media scadenza (5-10 giorni) si basano invece sul modello europeo ECMWF.

L’imprecisione delle previsioni modellistiche – una sfida

I modelli numerici di previsione non sono perfetti. Nella regione alpina, per esempio, la complessa conformazione del territorio caratterizzata dalla presenza di montagne e valli anche strette e profonde non può essere riprodotta nel modello in modo esatto, manifestandosi con imprecisioni nella previsione modellistica. Allo scopo di garantire la stabilità dei calcoli del modello nel modello numerico, la topografia deve essere semplificata. Di conseguenza, le previsioni per determinate regioni possono risultare meno precise, come per esempio nell’alta valle della Reuss, che nel modello a seguito di una certa lisciatura è rappresentata in modo meno accentuato rispetto alla realtà.

Una problematica analoga si constata anche in prossimità di laghi o città, le cui peculiarità molto locali non possono essere riprodotte nel dettaglio dai modelli numerici. Per questo motivo anche in queste regioni le previsioni sono più soggette a imprecisioni.

Post-elaborazione statistica: previsioni più precise

Allo scopo di migliorare le previsioni dei modelli, esse vengono sottoposte a un’elaborazione statistica allo scopo di eliminare gli errori sistematici delle previsioni dei modelli. Uno dei sistemi di post-elaborazione statistica utilizzato a MeteoSvizzera è il sistema "MOSMIX" sviluppato dal servizio meteorologico tedesco (DWD). L’abbreviazione MOS sta per "Model Output Statistics", un metodo che affina le previsioni fornite dai modelli numerici di previsione su base statistica.

Le previsioni dei modelli di previsione vengono confrontate con serie di dati misurati durante un lungo periodo allo scopo di identificare eventuali errori sistematici. L’approccio è simile a quello a cui fa capo un arciere per migliorare la sua precisione nel tiro: un buon arciere, malgrado abbia un’ottima mira, deve adattare sempre il tiro a dipendenza del vento e della luce se vuole ottenere ottimi risultati. In modo analogo il sistema di post-elaborazione statistica MOSMIX adatta le previsioni del modello meteorologico eliminando gli errori sistematici.

Naturalmente questa elaborazione statistica non viene applicata solo alla temperatura stessa, ma tiene conto anche di altri parametri di previsione in grado di influenzarla come per esempio il vento, la nuvolosità o lo stato del terreno (ricoperto di neve, secco, ecc.). Ciò permette di ridurre al minimo gli errori sistematici a favore di una maggior precisione delle previsioni della temperatura.

Interpolazione ed estrapolazione: previsioni per ogni ora

Le previsioni ottimizzate sono disponibili solo per le località dove MeteoSvizzera dispone di stazioni di misura. In seguito, tramite un processo di interpolazione, queste previsioni vengono riportate a tutte le località disponibili in Internet e sull’App di MeteoSvizzera. Ciò avviene tramite l’impiego di modelli matematici in grado di adattare la previsione della temperatura in funzione di caratteristiche geografiche locali come per esempio la quota e l’esposizione.

In questo modo si ottengono previsioni calcolate in modo specifico per ogni comune della Svizzera. Utilizzando questi metodi di estrapolazione è possibile ottenere delle previsioni più affidabili anche per località nelle quali non disponiamo di una stazione di misura.

Oggi: previsioni aggiornate ogni ora

MeteoSvizzera aggiorna le previsioni ogni ora combinando i dati delle stazioni di misura con le previsioni più aggiornate dei modelli. Le previsioni del modello statistico MOSMIX del servizio meteorologico tedesco (DWD) e quelle del modello europeo (ECMWF) vengono aggiornate due volte al giorno. Il modello ICON-CH1-EPS di MeteoSvizzera viene calcolato otto volte al giorno, mentre il modello ICON-CH2-EPS fornisce nuovi risultati ogni 6 ore ovvero quattro volte al giorno.

Presentazione grafica e distribuzione

In un ultimo passo di finalizzazione, le previsioni regolarmente aggiornate vengono rappresentate in forma grafica sul nostro sito internet e nell’App di MeteoSvizzera (previsioni locali / le mie località). Per le previsioni della temperatura, il margine di incertezza è rappresentato tramite una fascia attorno alla curva che indica l’andamento della temperatura, permettendo di stimare con un solo colpo d’occhio l’incertezza della previsione.

Conclusione

L’elaborazione delle previsioni del tempo a tutt’oggi è molto più complessa rispetto a un tempo. Grazie a moderni modelli di previsione del tempo, alla post-elaborazione statistica e a un frequente aggiornamento del calcolo dei modelli, è possibile ottenere previsioni precise e specifiche per ogni località, molto utili per la pianificazione delle attività quotidiane. Nonostante la complessità che si cela dietro le quinte, grazie ad una rappresentazione grafica curata, le informazioni meteorologiche risultano oggi di facile comprensione per gli utenti.