Seguire un temporale significa molto più che osservare una macchia colorata su una mappa radar.
Ogni cella convettiva evolve rapidamente, cambia intensità, può deviare dalla propria traiettoria, fondersi con altre strutture o trasformarsi in un sistema molto più organizzato.
È da questa esigenza che nasce Storm Tracker, il software sviluppato internamente da Meteo POP – RMA APS per seguire l’evoluzione dei temporali e analizzarne il potenziale di severità.
L’obiettivo è trasformare una grande quantità di dati atmosferici in una lettura dinamica e immediata del fenomeno, cercando di capire non soltanto dove si trova un temporale, ma soprattutto come sta evolvendo e quali fenomeni potrebbe essere in grado di produrre.
Il temporale viene seguito come un oggetto in movimento
Storm Tracker non considera una cella temporalesca come un semplice punto sulla mappa.
Ad ogni aggiornamento il software confronta la posizione del temporale con quella rilevata in precedenza e calcola:
- distanza percorsa;
- direzione di movimento;
- velocità di spostamento;
- variazione dell’intensità;
- persistenza della struttura;
- possibile traiettoria nelle fasi successive.
Alla base vi sono quindi calcoli geometrici e temporali che consentono di ricostruire un vero e proprio vettore di movimento della cella.
Il sistema può così distinguere, ad esempio, un temporale che si sta rapidamente indebolendo da una struttura che continua a mantenersi organizzata e intensa durante il proprio spostamento.
I calcoli che avvengono dietro Storm Tracker
La parte più complessa del progetto non è però rappresentata dalla mappa, ma dagli algoritmi che lavorano dietro di essa.
Storm Tracker utilizza una logica multiparametrica.
Questo significa che nessun fenomeno viene valutato sulla base di un unico indice atmosferico.
Il software mette in relazione contemporaneamente numerose variabili legate alla stabilità atmosferica, energia convettiva, umidità, variazione del vento con la quota, potenziale delle correnti ascendenti e discendenti e organizzazione della cella temporalesca.
A ciascun parametro vengono associati intervalli, soglie e differenti coefficienti di peso.
Gli algoritmi confrontano questi valori, calcolano il contributo delle singole variabili e producono degli indicatori sintetici.
Il principio matematico è importante: un valore elevato di un determinato indice non determina automaticamente un risultato.
Il suo peso cambia in funzione degli altri parametri presenti nello stesso momento.
Un’elevata instabilità, ad esempio, può avere un significato completamente diverso in presenza di scarso wind shear rispetto a una situazione caratterizzata da una marcata variazione del vento con la quota.
Il software deve quindi analizzare le combinazioni, non soltanto i singoli numeri.
Come viene stimato il potenziale di grandine
La formazione della grandine è strettamente collegata alla presenza di forti correnti ascensionali capaci di trasportare e mantenere le particelle di ghiaccio all’interno della nube.
Storm Tracker analizza quindi le condizioni termodinamiche favorevoli allo sviluppo di correnti ascendenti intense e le mette in relazione con le caratteristiche della cella.
Diversi parametri vengono combinati e pesati per ottenere un indice del potenziale grandinigeno.
Il risultato finale non è quindi semplicemente “grandine sì” oppure “grandine no”, ma un’indicazione probabilistica costruita attraverso il confronto di più variabili.
Il calcolo del rischio downburst
Una logica analoga viene utilizzata per il downburst.
In questo caso l’attenzione si sposta sulle condizioni capaci di favorire intense correnti discendenti all’interno del temporale.
Il software valuta la struttura dell’atmosfera e il potenziale accelerativo delle masse d’aria dirette verso il suolo.
Quando diversi parametri convergono nella stessa direzione, l’indicatore associato al rischio di downburst aumenta.
Anche in questo caso il valore finale deriva da una combinazione matematica e non dall’applicazione di una singola soglia.
La parte più complessa: riconoscere una possibile supercella
Tra le funzioni più interessanti dello Storm Tracker c’è l’analisi delle strutture potenzialmente supercellulari.
Una supercella è un temporale organizzato caratterizzato dalla presenza di una corrente ascensionale persistente e rotante.
Per riconoscerne i segnali, il software valuta contemporaneamente numerosi elementi.
Tra questi assumono particolare importanza:
- persistenza della cella;
- intensità e sua evoluzione;
- variazione del vento con la quota;
- condizioni favorevoli alla rotazione;
- traiettoria della cella;
- eventuale deviazione rispetto al flusso atmosferico prevalente.
Quest’ultimo elemento è particolarmente interessante.
Un temporale organizzato può infatti assumere un movimento diverso rispetto a quello delle altre celle presenti nello stesso ambiente atmosferico.
Storm Tracker analizza anche queste anomalie, confrontandole con gli altri parametri dinamici.
Il risultato viene quindi trasformato in una classificazione probabilistica del potenziale supercellulare.
Andrea Pardini: «La parte più importante è quella che l’utente non vede»
Sul progetto ha lavorato direttamente anche Andrea Pardini, presidente di Meteo POP – RMA APS e sviluppatore software, occupandosi della logica e del codice alla base del sistema.
«La parte più interessante dello Storm Tracker è probabilmente quella che l’utente non vede. Dietro un indicatore apparentemente semplice ci sono calcoli, confronti tra variabili, soglie, coefficienti e verifiche continue sulla loro evoluzione.»
Uno dei problemi principali affrontati durante lo sviluppo è stato proprio quello di stabilire quanto ogni parametro dovesse influenzare il risultato finale.
«Avere molti dati non significa automaticamente avere una buona analisi. Un indice elevato, preso da solo, può essere poco significativo. Il punto è comprendere come cambia il suo peso quando viene confrontato con gli altri parametri.»
Nel codice vengono quindi effettuate numerose operazioni matematiche prima di produrre il risultato mostrato all’utente.
«Abbiamo costruito condizioni che attribuiscono punteggi e pesi differenti alle variabili. I risultati vengono poi combinati e normalizzati per ottenere un’indicazione probabilistica. Questo consente di distinguere situazioni che a prima vista possono sembrare molto simili, ma che dal punto di vista meteorologico sono completamente differenti.»
Le conferme durante i recenti temporali al Nord Italia
I temporali che in questi giorni hanno interessato il Nord Italia hanno rappresentato anche un importante banco di prova per Storm Tracker.
Durante uno degli episodi più significativi, il sistema è riuscito a individuare già nelle prime fasi una struttura con caratteristiche compatibili con una supercella, segnalando rapidamente un elevato livello di organizzazione del temporale.
Nelle fasi successive, quella stessa struttura ha prodotto fenomeni severi e diversi danni sul territorio.
Per Meteo POP si è trattato di un riscontro particolarmente importante.
«Vedere che il software aveva riconosciuto una configurazione supercellulare quando il sistema era ancora nelle sue prime fasi è stata una conferma concreta del lavoro svolto», spiega Pardini.
«Il confronto con gli eventi reali è fondamentale perché permette di capire dove gli algoritmi funzionano bene e dove possono essere ulteriormente migliorati. Ogni temporale diventa quindi anche un nuovo caso di studio.»
Un software in continua evoluzione
Storm Tracker non è un progetto statico.
Gli algoritmi vengono progressivamente affinati attraverso il confronto tra quanto calcolato dal sistema e ciò che successivamente viene osservato.
Ogni nuovo evento permette di verificare soglie, pesi, traiettorie e classificazioni.
L’obiettivo di Meteo POP è continuare a sviluppare uno strumento capace di leggere in modo sempre più efficace la complessità dei fenomeni convettivi e trasformare migliaia di dati atmosferici in informazioni immediatamente interpretabili.
Dietro una singola icona o una percentuale visualizzata nello Storm Tracker esiste quindi un processo molto più articolato fatto di meteorologia, matematica, geometria, analisi dei dati e sviluppo software.
Ed è proprio nell’integrazione di questi elementi che nasce la filosofia dello Storm Tracker di Meteo POP.
