La “macchina del tempo” per studiare il clima e i suoi cambiamenti

“Il 2024 è stato l’anno più caldo a livello globale dal 1850; la temperatura media è stata di 15,10°C: 0,12°C in più rispetto al precedente record del 2023, 0,72°C in più rispetto alla media del periodo 1991-2020 e 1,60 °C in più rispetto al periodo preindustriale”.

Come fanno gli scienziati a ricavare questi numeri? Semplice! Utilizzando una sorta di “macchina del tempo” che permette di viaggiare in tutto il mondo e di tornare al passato lontano decine e decine di anni. Il suo nome non è molto affascinante, si chiama “rianalisi”, ma è uno strumento prezioso e ampiamente utilizzato dalla comunità scientifica per studiare il clima della Terra e monitorare la velocità con cui sta cambiando.

Cos’è la rianalisi climatica

Le osservazioni rilevate da stazioni meteorologiche, palloni sonda, boe, navi, aerei e satelliti non sono omogeneamente distribuite in tutto il mondo e più andiamo indietro nel tempo più sono scarse. La rianalisi risolve questi problemi usando le leggi della fisica: combina le osservazioni disponibili con un modello meteorologico, fornendo, sotto forma di dati distribuiti su griglie 3D, una descrizione completa del tempo e del clima del passato il più vicino possibile alla realtà, dalla superficie della Terra al top dell’atmosfera.

Per supportare il monitoraggio internazionale del clima e fornire informazioni autorevoli sui cambiamenti climatici, l’Organizzazione Mondiale della Meteorologia (WMO) esegue una valutazione della temperatura basata su ben 6 set di dati globali di rianalisi. I set di dati provengono dal Centro Europeo per le Previsioni Meteorologiche a Medio Termine (ECMWF), dall’Agenzia Meteorologica Giapponese (JMA), dalla NASA, dalla National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) degli Stati Uniti, dal Met Office del Regno Unito in collaborazione con l’Unità di Ricerca Climatica dell’Università di East Anglia (HadCRUT) e da Berkeley Earth.

ERA5, la rianalisi climatica made in Europe di Copernicus

ERA5 è la rianalisi di quinta generazione prodotta dal Copernicus Climate Change Service (C3S) dell’ECMWF. È ottenuta utilizzando il sistema integrato di previsione dell’ECMWF, che include un sistema sofisticato di assimilazione dei dati di osservazione e un modello globale dell’atmosfera, accoppiato a un modello di suolo e ad un modello per la simulazione dello stato del mare. Elaborando i suoi dati, Copernicus monitora costantemente l’evoluzione del clima a livello globale ed europeo, ed emette bollettini mensili di aggiornamento.

Con ERA5, la sua versione a più alta risoluzione dedicata al suolo ERA5-Land, e la versione dedicata agli indici di stress termico umano ERA5-Heat, è possibile andare indietro nel tempo fino alla metà del secolo scorso. I dati orari di temperatura, precipitazione, umidità, velocità e direzione del vento, e di tantissime altre variabili, sono disponibili al pubblico attraverso il Climate Data Store, che consente di estrarre i dati di qualsiasi porzione della Terra, ampia o ristretta. Così, diventa relativamente semplice acquisire i dati dell’Europa meridionale, ritagliarli lungo i confini del territorio italiano e quindi calcolare la media climatica del trentennio 1991-2020 e le anomalie degli ultimi 75 anni per il nostro Paese:

La rianalisi è uno strumento accurato? Il caso di ERA5

Uno studio condotto al fine di valutare l’accuratezza dei dati di temperatura e precipitazione forniti da ERA5, rivela che la rianalisi climatica di ECMWF mostra una performance molto elevata nella maggior parte delle regioni del mondo. Tuttavia, la sua abilità nel riprodurre le condizioni reali risulta inferiore nelle aree desertiche, nelle foreste pluviali e nelle regioni ad alta quota, cioè in zone con scarsità o assenza di stazioni meteorologiche. L’accuratezza dei dati di ERA5 risulta inoltre più elevata a partire dal 1980 e, nel complesso, migliore con la temperatura superficiale piuttosto che con le precipitazioni.