Carte meteorologiche, satelliti e radar: come leggere le risorse gratuite

Osservazione, analisi e previsione non sono la stessa cosa

La prima domanda da porsi davanti a una carta meteorologica è semplice: rappresenta qualcosa che è stato osservato oppure qualcosa che è stato previsto?

Le stazioni al suolo misurano direttamente variabili come temperatura, umidità, pressione, precipitazione e vento nel punto in cui sono installate. Satelliti e radar effettuano invece osservazioni a distanza: misurano radiazione o segnali elettromagnetici e da questi ricavano informazioni sull’atmosfera.

Una carta di analisi combina numerose osservazioni con procedure di elaborazione e, spesso, con un modello numerico. Non è quindi una fotografia grezza dell’atmosfera, ma una ricostruzione coerente del suo stato in un determinato momento.

Una carta previsionale mostra invece il risultato di un calcolo numerico iniziato da uno stato atmosferico iniziale. Più ci si allontana dall’orario di partenza, più aumenta normalmente l’incertezza.

Tra osservazione e previsione si colloca il nowcasting, cioè la previsione delle ore immediatamente successive basata soprattutto sull’evoluzione recente di radar, satellite, fulmini e stazioni al suolo.

Prima dei colori bisogna leggere i dati della carta

Una carta meteorologica non può essere interpretata guardando soltanto le macchie colorate. Prima occorre controllare alcune informazioni fondamentali.

La fonte indica chi ha prodotto il dato. Una carta proveniente da un servizio meteorologico ufficiale o da un centro di calcolo documentato è diversa da un’immagine ripubblicata senza spiegazioni.

L’orario di partenza del modello, spesso chiamato run o base time, indica quando è iniziato il calcolo. L’orario di validità indica invece il momento rappresentato dalla carta. Una previsione iniziata alle 00 UTC e valida 24 ore dopo è una previsione a 24 ore, anche se viene visualizzata il giorno successivo.

La variabile specifica ciò che viene rappresentato: pressione, temperatura, vento, umidità, altezza geopotenziale, precipitazione o altro.

Il livello atmosferico è altrettanto importante. Una temperatura a 850 hPa non è la temperatura prevista al suolo; il vento a 500 hPa non è il vento percepito in strada.

L’unità di misura può essere espressa in gradi Celsius, kelvin, hectopascal, metri al secondo, chilometri orari, millimetri o decibel di riflettività. I colori non hanno un significato universale: lo stesso colore può rappresentare valori completamente diversi in due prodotti differenti.

Occorre infine controllare se il valore è istantaneo, medio oppure accumulato durante un intervallo.

Le carte sinottiche

Le carte sinottiche rappresentano la situazione atmosferica su un’area vasta. Uno degli elementi principali è la pressione atmosferica ridotta al livello del mare.

Le isobare sono linee che uniscono punti con la stessa pressione. La loro forma permette di individuare depressioni, anticicloni, promontori e saccature.

Quando le isobare sono ravvicinate, il gradiente di pressione è generalmente maggiore e il vento può risultare più intenso. Non è però possibile ricavare la velocità esatta del vento soltanto dalla distanza tra le linee: attrito, rilievi, quota e struttura dell’atmosfera modificano il flusso reale.

I fronti indicano zone di transizione tra masse d’aria con caratteristiche differenti. Non sono muri netti e non vengono osservati direttamente come una linea disegnata sulla carta. La loro posizione viene ricostruita utilizzando temperatura, umidità, pressione, vento, nubi e precipitazioni.

Un fronte freddo indica normalmente l’avanzata di aria più fredda; un fronte caldo l’avanzata di aria relativamente più calda. Un fronte occluso si sviluppa quando il fronte freddo raggiunge quello caldo.

Alta pressione non significa sempre cielo sereno e bassa pressione non significa pioggia continua. Nebbia, nubi basse, inversioni termiche, umidità e circolazioni locali possono produrre tempo grigio anche in presenza di un anticiclone. Una depressione può invece interessare una regione senza produrre precipitazioni rilevanti se manca umidità o se il sistema passa a distanza.

Il satellite visibile

Il canale visibile utilizza la radiazione solare riflessa dalle nubi, dal terreno e dal mare. Per questo è disponibile soltanto quando la zona osservata è illuminata dal Sole.

Le nubi spesse riflettono generalmente molta luce e appaiono chiare. Le superfici terrestri e marine assumono tonalità differenti in funzione della loro capacità di riflettere la radiazione.

Quella visibile non è sempre una fotografia nel significato comune del termine. Molte immagini sono composizioni ottenute combinando più bande e applicando correzioni, contrasti e colori artificiali.

Il canale visibile è utile per riconoscere nebbie, nubi basse, sistemi temporaleschi, strutture frontali e ombre proiettate dalle nubi più alte. La sua interpretazione può però essere complicata dalla neve, dalle superfici molto chiare e dall’angolo con cui la luce solare colpisce l’atmosfera.

Non indica direttamente l’intensità delle precipitazioni.

Il satellite infrarosso

Il satellite infrarosso misura la radiazione termica emessa dalla superficie terrestre, dalle nubi e dall’atmosfera. Può quindi essere utilizzato sia di giorno sia di notte.

Il valore ricavato viene spesso trasformato in una temperatura di brillanza. Le sommità delle nubi molto alte sono generalmente più fredde delle nubi basse e della superficie terrestre.

Le scale cromatiche possono evidenziare le temperature più basse con colori molto intensi. Questo aiuta a individuare nubi profonde e sistemi convettivi, ma non dimostra automaticamente che al suolo stiano cadendo precipitazioni intense.

Una nube alta e fredda può estendersi molto oltre la zona realmente interessata da pioggia o grandine. Al contrario, nubi basse relativamente calde possono produrre precipitazioni deboli senza apparire particolarmente evidenti.

La temperatura mostrata non è la temperatura dell’aria al suolo.

Il canale del vapore acqueo

Le immagini del vapore acqueo evidenziano soprattutto la distribuzione dell’umidità negli strati medi e alti della troposfera, insieme ai movimenti atmosferici che la trasportano.

Permettono di seguire correnti a getto, intrusioni di aria secca, saccature e circolazioni associate alle depressioni.

Una zona scura non significa necessariamente che l’intera colonna atmosferica sia secca. Potrebbe esistere umidità abbondante vicino al terreno, al di sotto dello strato al quale il canale è maggiormente sensibile.

Allo stesso modo, una zona chiara non indica necessariamente pioggia. Il prodotto mostra il comportamento radiativo del vapore acqueo e delle nubi negli strati osservati, non la precipitazione che raggiunge il suolo.

Il radar meteorologico

Il radar emette impulsi elettromagnetici e misura una parte dell’energia che ritorna dopo avere incontrato gocce, cristalli di ghiaccio, neve, grandine o altri bersagli.

Uno dei prodotti più comuni è la riflettività, espressa normalmente in dBZ. Valori maggiori indicano un segnale di ritorno più intenso, spesso associato a precipitazioni più forti o a particelle più grandi.

Il radar non misura direttamente quanti millimetri di pioggia stanno raggiungendo il terreno. Il passaggio da riflettività a intensità di precipitazione richiede relazioni matematiche e ipotesi sulle dimensioni e sul tipo delle particelle.

Grandine, neve bagnata e fusione dei fiocchi possono produrre riflettività elevate. Insetti, uccelli, rilievi, edifici e particolari condizioni atmosferiche possono generare echi non dovuti alle precipitazioni.

La quota del fascio radar aumenta con la distanza dall’antenna. Lontano dal radar lo strumento osserva quindi strati atmosferici sempre più elevati e può non rilevare precipitazioni presenti soltanto vicino al suolo.

Rilievi e ostacoli possono bloccare parzialmente il fascio, mentre piogge molto intense possono attenuare il segnale e nascondere ciò che si trova oltre.

Per seguire un temporale è più utile osservare una sequenza animata che una singola immagine. Movimento, crescita, indebolimento e organizzazione degli echi forniscono informazioni che una schermata isolata non contiene.

Le reti di rilevamento dei fulmini

Le reti di fulminazione individuano i segnali elettromagnetici prodotti dalle scariche elettriche e ne stimano posizione e orario.

Sono utili per riconoscere l’attività elettrica di un temporale e seguirne l’evoluzione, ma non tutte le reti hanno la stessa copertura, precisione ed efficienza di rilevamento.

L’assenza di fulmini visualizzati non garantisce che una nube sia innocua. Una cella può produrre la prima scarica dopo un periodo privo di attività registrata, oppure una scarica può non essere rilevata correttamente.

Radar e fulmini devono essere interpretati insieme, non come strumenti alternativi.

Le carte dei modelli numerici

Un modello numerico divide l’atmosfera in una griglia tridimensionale e calcola l’evoluzione delle variabili attraverso equazioni fisiche e approssimazioni numeriche.

La carta ottenuta non mostra ciò che certamente accadrà. Mostra una delle evoluzioni compatibili con le condizioni iniziali, con la struttura del modello e con le approssimazioni utilizzate.

La risoluzione nominale della griglia non corrisponde alla precisione reale della previsione. Una griglia di alcuni chilometri non permette di sapere con la stessa precisione dove cadrà ogni rovescio.

Fenomeni più piccoli della griglia devono essere rappresentati attraverso parametrizzazioni oppure possono essere riprodotti soltanto in modo approssimativo.

Prima di leggere una carta di modello occorre controllare il modello utilizzato, l’orario del run, l’orario di validità, la scadenza della previsione, la variabile rappresentata, la quota o il livello di pressione, l’unità di misura e l’intervallo temporale del dato.

Confrontare run successivi permette di capire se la previsione è stabile oppure se posizione, intensità e tempistica del fenomeno continuano a cambiare.

Previsione deterministica ed ensemble

La previsione deterministica produce una singola evoluzione dettagliata dell’atmosfera. È facile da visualizzare, ma può dare una falsa impressione di certezza.

Una previsione ensemble esegue numerose simulazioni modificando leggermente le condizioni iniziali o alcuni elementi del modello. Le differenze tra i membri mostrano quanto la previsione sia sensibile alle inevitabili incertezze di partenza.

Quando i membri producono scenari simili, la prevedibilità è generalmente maggiore. Quando divergono rapidamente, l’incertezza aumenta.

Una probabilità del 40% di superare una determinata quantità di pioggia non significa che pioverà sul 40% del territorio. Significa che, secondo la definizione del prodotto, una parte dei membri o una procedura probabilistica attribuisce quella probabilità al superamento della soglia nel punto o nell’area considerata.

Anche l’ensemble non rappresenta tutta l’incertezza possibile. Numero dei membri, errori sistematici, risoluzione e struttura del modello ne limitano la capacità di descrivere ogni scenario.

Intensità istantanea e accumulo

Uno degli errori più frequenti consiste nel confondere intensità e quantità totale.

Un radar può mostrare una stima dell’intensità istantanea della precipitazione, spesso espressa in millimetri all’ora. Questo non significa che quella quantità cadrà realmente durante un’ora intera: il nucleo potrebbe transitare in pochi minuti.

Una carta di accumulo mostra invece la quantità totale prevista durante un intervallo, per esempio tre, sei, dodici o ventiquattro ore.

Due località possono ricevere lo stesso accumulo attraverso fenomeni completamente diversi: pioggia debole per molte ore oppure un rovescio molto intenso e breve.

Occorre anche distinguere l’accumulo relativo a un singolo intervallo dall’accumulo calcolato dall’inizio del run. In quest’ultimo caso i valori aumentano progressivamente e non rappresentano la pioggia caduta soltanto nell’ultima ora visualizzata.

Un metodo pratico di lettura

La lettura può seguire una sequenza semplice.

Prima si controllano fonte, data e orario. Poi si stabilisce se il prodotto rappresenta un’osservazione, un’analisi o una previsione. Si identificano variabile, quota, unità di misura e periodo di accumulo. Si legge la legenda senza attribuire ai colori significati ricordati da altre carte.

Si osserva l’evoluzione temporale, evitando di interpretare una sola immagine isolata. Si confrontano prodotti differenti: satellite per la struttura delle nubi, radar per gli echi di precipitazione, fulmini per l’attività elettrica, stazioni al suolo per ciò che sta realmente accadendo nei singoli punti.

Infine si controllano più run e, quando disponibili, i prodotti ensemble.

Risorse gratuite ufficiali

ECMWF OpenCharts permette di consultare numerose carte deterministiche e probabilistiche, comprese pressione, temperatura, vento, precipitazione e prodotti ensemble.

EUMETView consente di visualizzare e animare immagini e prodotti dei satelliti Meteosat, Metop e Sentinel, con dati in tempo quasi reale e archivi storici.

NOAA NESDIS e NOAA OSPO mettono a disposizione immagini satellitari globali, compresi canali visibili, infrarossi e del vapore acqueo.

NOAA National Weather Service offre prodotti radar, documentazione e materiale tecnico utile per comprendere riflettività, velocità Doppler e limiti del rilevamento.

NASA Worldview permette di esplorare numerosi strati satellitari globali e confrontare osservazioni effettuate in date differenti.

Per l’Italia si possono inoltre consultare i prodotti di Meteo Aeronautica, Dipartimento della Protezione Civile e agenzie regionali per la protezione ambientale. Disponibilità, modalità di esportazione e condizioni di riutilizzo devono essere controllate sul singolo portale.

Gli errori più comuni

Il satellite non mostra automaticamente dove sta piovendo.

Il radar non è una misura perfetta della pioggia al suolo.

Una carta di modello non è un’osservazione.

La risoluzione grafica non coincide con la precisione meteorologica.

Un colore intenso non indica necessariamente un fenomeno estremo.

La pressione bassa non produce automaticamente maltempo in ogni punto.

Una singola previsione non descrive tutta l’incertezza.

Una carta senza legenda, data, orario e fonte non dovrebbe essere utilizzata per trarre conclusioni.

Conclusioni

Carte sinottiche, satelliti, radar e modelli numerici descrivono aspetti diversi dell’atmosfera. Nessuno di questi strumenti, considerato isolatamente, fornisce una rappresentazione completa.

La lettura corretta comincia dai metadati e non dai colori. Occorre distinguere osservazione, analisi e previsione; controllare orari, livelli, unità e intervalli; conoscere i principali limiti tecnici; confrontare prodotti differenti e considerare l’incertezza.

Le risorse gratuite ufficiali permettono oggi di accedere a strumenti un tempo riservati ai servizi meteorologici. La loro disponibilità, tuttavia, non elimina la necessità di interpretarli correttamente.