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L’evoluzione della Meteorologia, da Aristotele ai supercomputer

Prima che la meteorologia diventasse una disciplina scientifica, furono molti gli uomini che cercavano di dare una spiegazione ai fenomeni atmosferici. Ai tempi dei Greci, secondo le credenze dell’epoca, erano gli dei che scatenavano piogge e temporali, e ad una maggiore violenza dei fenomeni, corrispondeva una maggiore ira da parte degli dei. Zeus era il dio del cielo e dei fulmini.

Il primo a mettere un po’ di ordine ed a cominciare a classificare i vari fenomeni meteorologici in maniera empirica fu Aristotele, (vissuto nel IV secolo a.C.) con il suo trattato di meteorologia. Questo trattato, si basa principalmente sull’osservazione attenta dei fenomeni e delle supposizioni che cercavano di dare spiegazioni logiche a tali fenomeni. Il trattato di Aristotele fu considerato opera di riferimento sulla meteorologia per oltre 2000 anni, e diversi filosofi dopo di lui, scrissero altri trattati in modo da apportare modifiche e miglioramenti alle supposizioni di Aristotele. Tra questi ricordiamo Seneca (vissuto tra il 4 a.C. – 65 d.C.) con le sue Questioni Naturali, dove descrive diversi fenomeni atmosferici, dandone logiche spiegazioni.

Nel corso dei secoli, vari studiosi ripresero e modificarono queste opere di riferimento, ma fu solo nel Rinascimento che matematici, fisici e scienziati, diedero una svolta decisiva alla nascita della meteorologia. Tra questi ricordiamo Leon Battista Alberti (1404-1472), Galileo Galilei (1564-1642), Evangelista Torricelli (1608-1647), Blaise Pascal (1623-1662), Robert Boyle (1627-1691), Christiaan Huygens (1629-1695), Edmund Halley (1656-1742) che con le loro osservazioni, i loro esperimenti, l’invenzione dei primi strumenti meteorologici e con le loro misurazioni, segnarono il passo decisivo per fare entrare definitivamente la meteorologia tra le discipline scientifiche.

Da questo periodo in poi, molti studiosi e accademici dell’epoca, cominciarono a fare le prime osservazioni metereologiche in diverse città italiane ed europee. In Italia e precisamente a Firenze, nel 1654, presso l’Accademia del Cimento, nacque la prima rete di osservazione meteorologica della storia. Le altre reti erano distribuite in sette città del nord Italia e successivamente anche in alcune tra le più importanti città d’Europa, tra cui Parigi, Varsavia, Innsbruck. Lo scopo di queste reti meteorologiche era quello di annotare giornalmente i dati su temperatura, umidità, pressione e direzione ed intensità del vento. Nel corso dei decenni, la rete si ampliò e si diffuse in diverse città; la raccolta dei dati servì per realizzare le prime mappe del tempo e le prime carte sinottiche, soprattutto grazie al lavoro del fisico tedesco Heinrich Wilhelm Brandes (1777-1834).

Intorno alla metà del XIX secolo, grazie alla diffusione delle reti meteorologiche (nel 1860 erano oltre 500 in tutta Europa) e alla diffusione del telegrafo, cominciarono ad essere trasmesse da un capo all’altro del mondo i dati delle osservazioni meteorologiche. Nello stesso periodo cominciarono ad apparire anche dati e mappe del tempo sui primi quotidiani dell’epoca. Molto importante fu il lavoro svolto dall’astronomo francese Urbain Le Verrier (1811-1887), che gettò le basi delle previsioni meteorologiche seguendo un metodo scientifico.

Il 1° Agosto del 1861, il vice ammiraglio inglese Robert Norton Fitzroy (1805-1865), che nel frattempo era divenuto direttore del servizio Meteorologico Britannico, per la prima volta, scrisse su un quotidiano, una previsione del tempo con la tendenza per i giorni seguenti.

Nel 1873, durante il primo congresso Internazionale di meteorologia, nacque a Vienna l’Organizzazione Meteorologica Internazionale.

I principi della previsione meteorologica vennero stabiliti grazie agli studi pionieri del meteorologo norvegese Vilhelm Bjerknes (1862-1951), tali studi fecero entrare a pieno diritto la meteorologia in una branca della fisica: la fisica dell’aria. Oggi Bejerknes viene ricordato come il padre della meteorologia moderna. Il primo a mettere in pratica gli studi di Bejerknes fu il fisico inglese Lewis Fry Richardson (1881-1953), il suo obiettivo era quello di pronosticare le previsioni del tempo con 6 ore di anticipo, ma per fare tutti i calcoli usando un modello matematico di sua invenzione e considerando che a quei tempi non esistevano i computer, Richardson impiego ben sei settimane.

L’ultima grande spinta verso l’ammodernamento della meteorologia avvenne durante la prima e la seconda guerra Mondiale. Molti matematici e fisici del tempo vennero di proposito arruolati negli eserciti ed in particolar modo presso l’Aeronautica Militare per poter fare previsioni del tempo. Tali previsioni furono di fondamentale importanza per decidere l’esito della guerra. La data dello sbarco in Normandia fu affidata ad un gruppo di meteorologi e fu solo grazie a loro e alle loro previsioni del tempo, che lo sbarco avvenne il 6 Giugno del 1944 con condizioni favorevoli per l’attraversamento della Manica, e per sferrare l’attacco decisivo alle truppe tedesche.

Royal McBee LGP-30 Electronic Computer

La svolta decisiva arrivò con l’invenzione dei primi computer. Nel 1946 ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) creò il primo calcolatore elettronico della storia e nel 1950 elaborò la prima previsione della storia metereologica moderna. Successivamente fu il matematico e meteorologo Edward N. Lorenz (1917-2008), che con lutilizzo del Royal McBee LGP-30, ebbe l’intuizione nel 1958 di inserire i dati meteorologici all’interno di questo calcolatore e soprattutto fu sua l’invenzione dell’equazione differenziale non lineare per l’elaborazione delle previsioni del tempo; ma per sua sfortuna i primi computer non spiccavano di certo per velocità di calcolo. Il calcolo di tutte le variabili metereologiche richiedeva troppo tempo per essere elaborate facendo sì che le sue diventarono ben presto non delle previsioni del tempo ma delle post-previsioni. Basti pensare che un cellulare moderno è circa 10000 volte più potente rispetto al computer che utilizzava Lorenz.

Nel suo trattato Deterministic Nonperiodic Flow, pubblicato nel 1963, scriveva di come minime variazioni dei parametri iniziali del modello producevano enormi variazioni nelle previsioni. La dipendenza così marcata con i parametri iniziali passò alla storia con il nome di “effetto farfalla”.

Nella seconda metà degli anni 70, si sono diffusi nel mondo grandi centri di calcolo, che con il loro contributo e con la progressiva evoluzione informatica e tecnico-scientifica, oggi portano a delle previsioni del tempo sempre più affidabili. I supercomputer odierni sono così potenti che elaborano i modelli previsionali in poche ore e possono inserire variabili diverse per simulare diversi scenai di previsione. Ad esempio  con la tecnica Esambles (previsione per insiemi) il modello viene elaborato fino a cinquanta volte di seguito, avendo così una previsione probabilistica ed un’affidabilita  piuttosto alta sul breve periodo, non più di 72 ore.

Tutto ciò è stato possibile soprattutto grazie alle intuizioni e invenzioni di questi nomi illustri che hanno cambiato la Storia non solo del mondo meteorologico.

Fonti bibliograficheJosé Miguel Vinas, L’Universo Meteorologico. Meteoam.it/page/storia-della-meteorologia

Fabio Chipino: E' laureato in Scienze e Tecnologie Agroforestali ed Ambientali con una tesi sui "cambiamenti climatici in Calabria partendo dall'indice di aggressività delle piogge". E' divulgatore di climatologia e meteorologia, ma non tralascia altre tematiche scientifiche. Contatti: fabio.chipino@geomagazine.it
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