Il “cercatore di tempeste”: come il Dott. Felix Erdmann di EUMETSAT migliorerà la previsione dei temporali violenti

Il Dott. Felix Erdmann spiega come il Lightning Imager del satellite Meteosat Third Generation di EUMETSAT guiderà i progressi nelle previsioni meteorologiche e nella scienza dei fulmini

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Il Dott. Felix Erdmann, ricercatore post-dottorato ad EUMETSAT, ricorda che da bambino stava seduto per ore a guardare i temporali, affascinato dalla loro bellezza, forza e imprevedibilità. Questo amore per l’estremo alla fine lo ha spinto a seguire una carriera come scienziato dei fulmini. La sua ricerca post-dottorato al Royal Meteorological Institute of Belgium (RMI), un istituto scientifico federale a Bruxelles, gli permette di affrontare le domande a cui sogna di dare una risposta da molto tempo.

“I temporali si classificano come il disastro meteorologico più distruttivo in Europa e nonostante i progressi nelle previsioni, è ancora molto difficile prevederli”, afferma Erdmann, la cui collaborazione è focalizzata sullo sviluppo di uno strumento di allerta meteorologica automatizzato che faccia uso dei prossimi dati del satellite Meteosat Third Generation (MTG-I) di EUMETSAT con un Lightning Imager (LI) e un Flexible Combined Imager (FCI) che sarà lanciato alla fine del 2022. “Non ci sono tuoni senza fulmini e possiamo utilizzare le osservazioni dei fulmini per tracciare i temporali ed identificare le aree di profonda convezione – correnti ascensionali molto organizzate che si torcono, si inclinano e creano minacciosi cumulonembi. In determinate circostante, le correnti convettive possono produrre tempeste molto forti che durano diverse ore e il mio lavoro punta a comprendere le correlazioni tra l’evoluzione di queste celle e i pattern dei fulmini”, spiega Erdmann.

Di particolare interesse per Erdmann sono gli improvvisi aumenti nella frequenza dei fulmini. Questi segnali spia dell’intensificazione dei temporali, noti come lightning jump, si manifestano nei minuti che precedono eventi meteo violenti. Sono indicatori di grande importanza, poiché la loro presenza potrebbe significare che un temporale ordinario sta per trasformarsi in qualcosa di minaccioso. “Studi precedenti hanno dimostrato correlazioni tra i lightning jump come precursori di forte maltempo al suolo, con tempi da 15 a 30 minuti. Osservando questi picchi iniziali nell’attività dei fulmini, voglio aiutare a migliore il nowcasting, ossia le previsioni meteorologiche a brevissimo raggio. I lightning jump non significano con sicurezza che ci sarà un evento meteo violento, ma c’è un collegamento e includerli negli algoritmi e negli strumenti ci darà una possibilità migliore di prevedere con precisione i temporali di forte intensità”, spiega Erdmann.

La prima parte del lavoro di Erdmann prevede di abbinare i report di forte maltempo dallo US Storm Prediction Centre ai dati sui fulmini raccolti dai Geostationary Operational Environmental Satellites (GEOS) 16 e 17 della National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). “Sto utilizzando il software di nowcasting di EUMETSAT (SAF-NWC) ed esplorando come possiamo integrare i dati sui fulmini dallo spazio nei modelli meteorologici per migliorare il nowcasting. Le osservazioni dei fulmini dall’orbita geostazionaria ci danno una nuova prospettiva. Voglio ottenere una migliore comprensione di quanti eventi meteorologici forti siano anticipati dai lightning jump e sviluppare algoritmi che possano rilevare automaticamente gli improvvisi aumenti nell’attività dei fulmini dai dati satellitari. Al momento, stiamo lavorando con i dati che coprono gli USA, ma quando MTG-I sarà operativo, saremo in grado di usarli anche per l’Europa”, spiega l’esperto.

Quello che manca agli scienziati dei fulmini è la copertura spaziale della frequenza dei fulmini per l’intera Europa, 7 giorni su 7, 365 giorni all’anno. È qui che entra in gioco il Lightning Imager di MTG-I, che dovrà fornire continue osservazioni dei fulmini su Europa, Africa e persino parti dell’Atlantico e del Sud America dalla fine del 2022. Combinati con gli esistenti GOES Geostationary Lightning Mapper e Fenyun Lightning Mapping Imager, i lightning imager geostazionari forniranno una copertura per l’intero globo. “Questa è la prima volta in cui sensori per i fulmini sono stati messi su satelliti geostazionari in grado di fornire osservazioni continue dell’attività dei fulmini in Europa. Questi sono sensori ottici e forniscono dati di tutti i tipi di fulmini su un’ampia area geografica, incluse le aree montuose e marine remote che sono particolarmente difficile da monitorare da terra. Saremo in grado di utilizzare questi dati per comprendere e tracciare i temporali, ovunque si trovino sul continente, e  poi i servizi meteorologici saranno in grado di utilizzare quelle informazioni per eseguire previsioni migliori”, spiega Erdmann.

Migliori previsioni

I dati forniti dal Lightning Imager di MTG-I miglioreranno anche le capacità di prevedere altri fenomeni meteorologici grazie alla potenza di assimilazione dei dati. “Comprendere le osservazioni dei fulmini in dettaglio è anche di grande valore su una scala più ampia, per esempio nel fornire dati per le previsioni meteo numeriche che utilizzano modelli matematici dell’atmosfera per prevedere il meteo sulla base della attuali condizioni: le osservazioni dei fulmini indicano le posizioni dei temporali esistenti”, afferma Erdmann.

Le previsioni sono essenzialmente la migliore corrispondenza tra la nostra conoscenza fisica dell’atmosfera e la sua istantanea attraverso i dati che raccogliamo. Più sappiamo sulle condizioni attuali, come temperatura, pressione o velocità del vento, migliori saranno le previsioni. I modelli numerici sono limitati dalle capacità dei computer disponibili. Con computer di grande potenza, i nostri modelli numerici possono risolvere processi fisici in modo più dettagliato. Per esempio, i dati raccolti da questo nuovo Lightning Imager significano che ora saremo in grado di integrare specifici informazioni sui punti dei fulmini. Più tipi di osservazioni abbiamo, meglio funzionerà l’assimilazione dei dati. Questo significa che saremo in grado di migliorare i nostri modelli non solo per i temporali ma anche per molti altri aspetti, come migliorare le previsioni di vento, grandine o persino tornado”, aggiunge lo scienziato.

Porre le basi per utilizzare al meglio questi nuovi dati presenta le più grandi sfide ma anche le più grandi opportunità del lavoro di Erdmann. “Non possiamo utilizzare semplicemente gli stessi algoritmi che abbiamo sviluppato per monitorare i fulmini da stazioni meteorologiche a terra: dobbiamo costruire, sviluppare e mettere a punto i nostri metodi. Il miglior risultato del mio progetto sarà che saremo in grado di utilizzare il software di nowcasting di EUMETSAT per sviluppare un prodotto che possa fornire migliori tempi per potenziali allerte per forte maltempo e implementarlo qui in Belgio e in Europa. I meteorologi sono molto bravi a prevedere i temporali in una particolare area, ma quando si tratta di previsioni molto localizzate, rimane molto difficile. Se ci sono condizioni atmosferiche favorevoli ai temporali, possiamo prevederli, ma è estremamente difficile dire qualche bolla d’aria si alzerà prima per creare il primo temporale. Non vedo l’ora di avere finalmente questi dati sui fulmini sull’Europa in tempo reale, il che ci fornirà un ulteriore strumento per prevedere il meteo estremo”, afferma lo scienziato.

EUMETSAT sta svolgendo un ruolo fondamentale nel riunire insieme esperti internazionali per farlo. Il mio lavoro mi permetterà di sviluppare nuove capacità, fare una buona gamma di connessioni ed esplorare idee di progetti di collaborazione in futuro. Con il lancio della nuova generazione di satelliti, è un momento molto importante ed emozionante per il campo. Le recenti alluvioni in Germania, Belgio e Paesi Bassi sono state un promemoria del fatto che gli eventi meteo possono diventare velocemente molto pericolosi. Ma in molti casi di forte maltempo, se potessimo acquistare solo 15 minuti di tempo, potrebbe fare la differenza e questa è la mia motivazione principale per condurre questo lavoro”, conclude Erdmann.

Il Dott. Felix Erdmann. Foto di Patrick Wylleman