I modelli climatici globali tradizionali erano come le prime fotocamere digitali: avevano solo circa 10.000 pixel per coprire l’intero pianeta. A quella bassa risoluzione, i grandi sistemi temporaleschi apparivano come macchie sfocate. Non era possibile vederne la vera forma, la durata o dove scaricavano le piogge più intense. Questo creava seri problemi. Poiché questi modelli approssimativi non potevano simulare direttamente i temporali, dovevano basarsi su approssimazioni grossolane, chiamate “schemi di parametrizzazione convettiva”, che spesso fallivano. Producevano troppa pioggerella leggera, non rilevavano i rovesci estremi, sbagliavano la tempistica delle piogge e non riuscivano assolutamente a catturare i grandi gruppi organizzati di temporali noti come sistemi convettivi a mesoscala (MCS). Sono proprio questi MCS a causare la maggior parte delle inondazioni improvvise, dei venti distruttivi e degli eventi piovosi da record.
Oggi, i modelli di nuova generazione “su scala chilometrica” hanno raggiunto oltre 50 milioni di pixel per strato globale, ovvero circa 2,8 km di risoluzione. Una risoluzione sufficientemente elevata da permettere di osservare direttamente, senza dover ricorrere a congetture, le singole correnti ascensionali e le bande di pioggia dei temporali. Con il cambiamento climatico che sta rendendo gli eventi meteorologici estremi “più frequenti e più intensi”, gli scienziati hanno urgente bisogno di sapere: questi nuovi modelli ad alta risoluzione sono davvero in grado di prevedere correttamente le tempeste?
Mettere alla prova i nuovi modelli
Un nuovo studio pubblicato sulla rivista Advances in Atmospheric Sciences mette alla prova sei dei principali modelli globali su scala chilometrica, utilizzando come caso di studio reale l’estate del 2020, da record per le precipitazioni in Asia orientale. Quell’estate, in tutta l’Asia, si sono registrati record di precipitazioni: 10 province cinesi sono state colpite da inondazioni, il Giappone ha visto cadere 1.000mm di pioggia in tre giorni e la stagione delle piogge in Corea del Sud è durata 54 giorni, ben oltre i suoi soliti 32.
I modelli includono sei modelli globali su scala chilometrica che hanno partecipato all’Hackathon globale di modellazione su scala chilometrica del Programma mondiale di ricerca sul clima (WCRP): ECMWF (IFS), Istituto Max Planck (ICON), Met Office del Regno Unito (UM), Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (SCREAM), Università di Tokyo (NICAM) e Accademia cinese delle scienze (CAS-ESM).
Il team di ricerca internazionale, guidato dall’Accademia cinese delle scienze meteorologiche (CAMS), dall’Università Normale di Pechino, dall’ETH di Zurigo e dall’Istituto di fisica atmosferica dell’Accademia cinese delle scienze (CAS), ha confrontato i risultati dei modelli con le osservazioni satellitari.
I risultati positivi
“La buona notizia è che questi modelli colgono per lo più correttamente il quadro generale: dove cade la pioggia associata ai sistemi convettivi a mesoscala (MCS), quanto durano le tempeste, a che velocità si spostano e qual è la loro tempistica giornaliera”, ha affermato Xiaotong Huang, primo autore e dottorando presso il CAMS. I modelli hanno riprodotto con successo la distribuzione spaziale complessiva delle precipitazioni associate agli MCS durante l’estate estrema del 2020. Hanno inoltre catturato dettagli a scala fine, tra cui la durata del sistema, la velocità di propagazione, l’estensione areale, l’intensità delle precipitazioni e il ciclo giornaliero dell’attività temporalesca
Dove i modelli presentano ancora delle criticità
Nonostante la loro efficacia, i modelli condividono gli stessi bias. “Producono troppi MCS, che risultano troppo brevi, troppo piccoli in termini di estensione e con un’intensità di precipitazioni troppo elevata”, ha affermato la Dott.ssa Puxi Li, autrice corrispondente dello studio.
Nello specifico, rispetto alle osservazioni satellitari:
- troppi sistemi convettivi a mesoscala (MCS), con la maggior parte costituita da sistemi di breve durata.
- Troppo brevi: le tempeste simulate non durano quanto quelle reali.
- Troppo piccole: l’area interessata dalle precipitazioni è sistematicamente sottostimata.
- Troppo intense: all’interno del nucleo ristretto, la convezione profonda e i tassi di precipitazione sono troppo elevati.
L’urgenza di migliorare i modelli
Questi bias comuni forniscono indizi cruciali per migliorare la prossima generazione di modelli globali di risoluzione delle tempeste. L’urgenza non è puramente teorica. Alla fine di maggio 2026, un evento di piogge estreme ha colpito il bacino medio e inferiore del fiume Yangtze nella Cina orientale, spingendo il Ministero delle Risorse Idriche cinese e l’Amministrazione Meteorologica Cinese a emettere congiuntamente la prima allerta rossa nazionale per piogge torrenziali e inondazioni improvvise dell’anno.
Uno studio precedente dello stesso gruppo di ricerca ha rilevato che le precipitazioni associate ai sistemi convettivi a mesoscala (MCS) sono diventate più frequenti e intense e contribuiscono per oltre il 75% all’aumento totale delle precipitazioni nella fascia monsonica estiva dell’Asia orientale negli ultimi due decenni, una tendenza direttamente collegata al riscaldamento climatico.
Cosa ci aspetta per le previsioni?
La modellazione del sistema Terra su scala chilometrica sta raggiungendo un traguardo storico. Nell’ambito di importanti iniziative europee – nextGEMS, WarmWorld e Destination Earth – modelli come ICON e IFS hanno già completato con successo integrazioni continue pluridecennali. Questi risultati all’avanguardia saranno discussi in dettaglio al KM-scale Global Modeling Summit 2026 ad Amburgo, in Germania.
Guardando ai prossimi tre-cinque anni, la comunità scientifica internazionale deve continuare a impegnarsi congiuntamente per perfezionare i processi microfisici delle nubi, la miscelazione turbolenta dello strato limite e l’accoppiamento atmosfera-oceano-terra ad alta risoluzione. Secondo gli autori, il loro obiettivo è semplice: riprodurre correttamente il processo meteorologico di forte impatto nel posto giusto, al momento giusto, e trasformare queste simulazioni in un aiuto concreto per la preparazione alle catastrofi e l’adattamento ai cambiamenti climatici.
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