Incertezza e affidabilità

La capacità di prevedere le condizioni meteorologiche è migliorata notevolmente nel corso degli ultimi 50 anni, grazie soprattutto all'evoluzione dei sistemi di osservazione (satelliti, radar...)  e alla sempre maggiore affidabilità della modellistica numerica meteorologica.
Tuttavia, anche se la scienza e la tecnologia continueranno a ridurre gli errori della previsione, ci sarà sempre un ineludibile margine di incertezza dovuto innanzitutto alla natura fisica dell'atmosfera e alle sue "caotiche interazioni" con il resto della biosfera e degli oceani. 
 
Un sistema naturalmente caotico...

L’atmosfera è un sistema non-lineare caotico la cui evoluzione temporale è fortemente dipendente dalle condizioni iniziali. 
"Può il batter d'ali di una farfalla in Brasile provocare un tornado in Texas?" fu il titolo di una conferenza tenuta da Lorenz nel 1972, che sancì il celebre "effetto farfalla": infinitesime variazioni nello stato iniziale possono portare a grandi variazioni dello stato dell’atmosfera all’aumentare del tempo di simulazione.  
I modelli matematici portano a risultati molto diversi anche per variazioni minime delle condizioni iniziali all’aumentare del tempo di simulazione.
 

...non riproducibile in laboratorio

L'evoluzione meteorologica non può essere studiata e riprodotta in laboratorio. Ci sono quindi anche dei limiti nella nostra abilità di misurare lo stato dell'atmosfera. Tutti i sensori meteorologici sparsi per il globo non potranno mai ricostruire lo stato dell'atmosfera in maniera esaustiva e precisa. 
Inoltre, a causa della natura caotica dell'atmosfera, anche piccole imprecisioni nel rappresentare lo stato iniziale dell'atmosfera possono portare a grandi incertezze ed errori nella previsione.
Un'altra questione è poi legata alle parametrizzazioni fisiche introdotte nei modelli meteorologici per rappresentare processi fisici che in natura avvengono a scale spazio-temporali inferiori alla risoluzione dei modelli. 

Predicibilità e accuratezza della previsione

L'incertezza è anche dipendente dalla situazione meteo e dal tipo di fenomeno che si vuole prevedere.
In alcuni casi le previsioni possono essere affidabili anche a cinque giorni e oltre, in altri ci può viceversa essere grande incertezza fino a poche ore prima. 
In generale l'incertezza è maggiore se diminuiscono le dimensioni spaziali del fenomeno meteo e la sua durata: fenomeni meteo localizzati e di breve durata sono molto meno predicibili rispetto a fenomeni spazialmente estesi e di lunga durata. La previsione di pioggia è inoltre intrinsecamente più incerta di quanto non lo siano le previsioni di temperatura. Anche a causa dell'"effetto farfalla", l'incertezza aumenta sempre all'aumentare dell'orizzonte temporale della previsione: per le previsioni al di là di una o due settimane è possibile unicamente predire le condizioni medie e le relative probabilità di vari scenari meteorologici. Insomma, non tutte le previsioni sono uguali.

La tabella riporta per i principali fenomeni atmosferici nel Mediterraneo l'attuale accuratezza delle previsioni modellistiche alle diverse scadenze temporali e per diverse scale spaziali. Il trattino indica che la previsione per quel fenomeno a quella scadenza temporale è inaccurata e quindi non ha alcun valore (fonte: ARPA Emilia Romagna, Ecoscienza n.4,  2012). 

Quantificare l'incertezza

Per ovviare sia all’intrinseca impredicibilità dell'atmosfera sia alla difficoltà di rappresentare correttamente lo stato iniziale dell'atmosfera, si è diffuso negli ultimi anni un approccio probabilistico (o di ensemble), che confronta diverse simulazioni a partire da stati inziali leggermente differenti.
La convergenza o divergenza degli scenari informa della probabilità di accadimento di ogni scenario e permette ai previsori di quantificare il grado di incertezza che pesa sulla previsione. Queste informazioni sono particolarmente utili nelle previsioni oltre il 5 giorno.

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