Sull'importanza di distinguere fra meteorologia e climatologia - On the importance of distinguishing between meteorology and climatology

di Luigi Mariani

Questo lavoro  è propedeutico ad una serie di  articoli che saranno pubblicati  a puntate e che riguarderanno la storia della climatologia e della meteorologia.

(Agrometeorologia)

Riassunto

Questo scritto si propone di evidenziare l’importanza di distinguere fra meteorologia e climatologia, discipline che si occupano entrambe dei fenomeni meteorologici ma con finalità e strumenti d’indagine del tutto differenti. L’invito è quello di rifuggire dalla visione semplicistica diffusa dai media generalisti che usano in modo intercambiabile tempo e clima, con frasi del tipo “il clima di domani sarà piovoso su gran parte dell’Italia” e di indirizzarsi invece verso un approfondimento di tali materie così importanti per l’agricoltura che sia rispettoso delle loro peculiarità.

Abstract

This paper aims to highlight the importance of distinguishing between meteorology and climatology, both focusing on weather phenomena but with different purposes and instruments of investigation. We need to escape from the simplistic vision commonly used by the mainstream media who use time and climate in an interchangeable way, with phrases like "the climate of tomorrow will be rainy on most of Italy". Instead we need to focus on a deepening of these subjects (weather and climate) that are so important for agriculture taking into account their peculiar aspects.

Un problema terminologico di grande rilevanza pratica

Se non si utilizzano i termini corretti non c’è speranza di far progredire le conoscenze. Per tale ragione ogni scienza si accompagna a una tassonomia che dà nomi precisi alle diverse entità che ne sono l’oggetto. In tal senso in meteorologia, la scienza che studia i fenomeni atmosferici, è cruciale distinguere il tempo atmosferico e il clima o chiamare le nubi con il nome giusto (cumuli, cirri, altostrati, ecc.) o ancora utilizzare il termine corretto per definire i vari tipi di precipitazione (nebbia, pioviggine, pioggia, neve, grandine, ecc.), adottando ad esempio il termine “rovescio” (shower in lingua inglese) in luogo del becero “bomba d’acqua”.

Il dibattito sulla tassonomia pervade la meteorologia da almeno 3 millenni e ci rinvia dunque anzitutto alla lunghissima storia di tale disciplina, importante non solo in sé ma in termini più generali perché paradigmatica della storia della scienza, come ci dimostra il ruolo giocato da Aristotele, che nella meteorologia vide lo strumento di studio dei fenomeni che accadono nella sfera sublunare e da Galileo Galilei che nella meteorologia e nell’astronomia vide gli strumenti per affermare la sua nuova scienza basata su osservazioni e modelli. Questo scritto non affronterà in termini storici la questione che viene rinviata a due scritti specifici dedicati alla storia della meteorologia e della climatologia e che sono in avanzata fase di preparazione.

Tempo atmosferico e clima 

Se prendiamo come riferimento un campo coltivato, la superficie e gli stati atmosferici che la sovrastano si caratterizzano per una serie di variabili meteorologiche (radiazione, temperatura e l’umidità dell'aria, precipitazioni, vento, copertura nuvolosa, ecc.).

Se tali variabili sono considerate su archi di tempo brevi (singoli istanti, ore, giorni, settimane, mesi) si parla di tempo atmosferico (weather in lingua inglese, e quanti conoscono tale lingua possono vedere come viene definito nel glossario dell’ American Meteorological Society ).

Se si considerano invece le variabili atmosferiche su archi di tempo lunghi, dell’ordine di decenni, si coglie invece il clima del campo coltivato. Più nello specifico il clima è un’astrazione statistica ottenuta elaborando l’insieme delle variabili meteorologiche riferite a un sito o territorio in modo da ricavarne opportuni indici (valori medi e valori estremi, indici di tendenza centrale come le medie, indici di variabilità come la deviazione standard, frequenze di determinanti valori, ecc.).

Disponendo dei dati sul clima potremo ad esempio dire che in media nella terza decade di settembre le temperature massime nel campo considerato sono di 22°C e le minime di 15°C mentre in media piovono 35 mm distribuiti su 3,5 giorni di pioggia. Ma non solo, potremo anche dire che nella terza decade di settembre le piogge interessano 7 giorni su 10 nel 10% dei casi (un anno ogni 10), valore che sale a 9 giorni su 10 nella prima decade di ottobre, interferendo in modo assai più pesante con le raccolte autunnali. "Spremendo" a fondo i dati di cui si dispone si può ottenere una caratterizzazione sempre più approfondita del clima, generando informazioni di fatto utilissime per le scelte varietali, del sistema di allevamento, dei cantieri di lavoro, ecc. In genere le elaborazioni compiute si riferiscono a periodi predefiniti di cui alcuni sono qui di seguito descritti:

• anno idrologico: alle medie latitudini ha inizio il 1 ottobre, arbitrariamente considerato come il momento in cui ha inizio la ricarica delle falde dopo la siccità estiva

• semestre freddo (da ottobre a marzo) e semestre caldo (da aprile a settembre)

•  stagioni: in meteorologia si usano di norma i trimestri dicembre febbraio (inverno), marzo-maggio (primavera), giugno-agosto (estate) e settembre-novembre (autunno)

•  mesi

• decadi: per ogni mese avremo la prima decade (1-10), la seconda (11-20) e la terza (31-fine del mese)

• pentadi: 1-5,6-10,11-15,16-20,21-25,26-ultimo giorno del mese.

• singoli giorni.

Secondo le normative dell’Organizzazione Meteorologica Mondiale il clima attuale (indicato altresì come normale climatica) di un certo sito si ottiene elaborando statisticamente i dati degli ultimi 30 anni. Perché trent’anni e non 10 oppure 100? Questa scelta vuole sfuggire a due tipi di rischi:

• quello di considerare periodi troppo brevi e che non consentono di descrivere adeguatamente il clima, rischio più rilevante per le grandezze (es: copertura nuvolosa, precipitazioni) che presentano una variabilità interannuale più accentuata;

• quello di considerare periodi eccessivamente lunghi ricadendo così in errori legati a variazioni del clima verificatesi nell’arco di tempo considerato. 

Come esempio di analisi riferita al clima attuale, in figura 1 si riportano le medie giornaliere delle temperature massime e minime per il trentennio 1987-2016 e per le due stazioni di Novara Cameri e Trapani Birgi. Per le stesse due stazioni in figura 2 si riportano le precipitazioni cumulate nell’anno medio del trentennio 1987-2016. Tali dati fanno emergere con chiarezza i caratteri termo-pluviometrici di due stazioni rappresentative di climi assi diversi fra loro e cioè un clima subtropicale umido (Cfa di Koeppen Geiger – si veda più avanti nel testo) per Novara e un clima Mediterraneo a estate arida per Trapani (Csa di Koeppen Geiger).

Figura 1 - Andamento delle temperature medie delle massime e delle minime giornaliere dal 1 gennaio al 31 dicembre per la stazione di Novara Cameri, posta a 178 m di altitudine, 45.53° di altitudine N e con clima Cfa di Koeppen (linee in azzurro) e di Trapani Birgi, posta a 7 m di altitudine, a 37.91° di altitudine N e con clima Cfa di Koeppen (linee in rosso). In ascissa i giorni dell'anno (da 1 a 365). Le medie sono riferite al trentennio 1987-2016 e sono ottenute lavorando sui dataset GSOD della NOAA, l’Ente statunitense per l’atmosfera e gli oceani.
Dal diagramma emerge ad esempio che da novembre a gennaio la temperatura minima di Trapani è superiore alla massima di Novara.Si noti che un ulteriore approfondimento molto utile anche per valutare le possibilità di adattamento delle diverse specie vegetali coltivate potrebbe consistere nell'inserire per ogni stazione le linee del massimo assoluto e del minimo assoluto e cioè delle temperature più basse e e più alte raggiunte in un trentennio per ogni giorno dell'anno.

Cosa produce il tempo atmosferico e il clima

Tempo atmosferico e clima sono il prodotto del sistema climatico, al quale partecipa l’intero pianeta (atmosfera, oceano, terre emerse ed esseri viventi) ed il cui scopo principale è quello di garantire il riequilibrio energetico fra le basse e le alte latitudini del pianeta a fronte di uno squilibrio continuamente reimposto dal Sole, la cui energia come noto giunge in quantità assai maggiori alle basse rispetto alle alte latitudini (Pinna, 1972). La funzione di riequilibrio energetico giustifica la presenza di una serie di strutture circolatorie caratteristiche quali le correnti oceaniche e le strutture circolatorie atmosferiche che saranno oggetto di una prossima nota. 

Figura 2 - Andamento delle precipitazioni cumulate dal 1 gennaio al 31 dicembre per le stazioni di Novara Cameri (linea in azzurro) e di Trapani Birgi (linea in rosso). In ascissa i giorni dell'anno (da 1 a 365). Le medie sono riferite al trentennio 1987-2016 e sono ottenute lavorando sui dataset GSOD della NOAA, l’Ente statunitense per l’atmosfera e gli oceani. Si noti la maggiore regolarità di accumulo che si manifesta a Novara rispetto a Trapani ove il plateau intermedio nelle curva evidenzia la fase di assenza di piogge tipica del clima Csa a siccità estiva.

Anche in questo caso come già in figura 1 un ulteriore approfondimento potrebbe consistere nell'inserire per ogni stazione le linee del massimo assoluto e del minimo assoluto.

Il sistema climatico è un sistema assai complesso e di cui conosciamo solo in ridotta misura i meccanismi di funzionamento. Ad esempio manca ancor oggi una teoria completa che spieghi i meccanismi sottesi alla maggiore ciclicità climatica del pianeta, quella delle ere glaciali, anche se sappiamo che un ruolo chiave vi è giocato dalla quantità di radiazione che nell’estate boreale raggiunge le alte latitudini del nostro emisfero e che a sua volta è frutto di una serie di variabili orbitali del sistema Terra-Sole (teoria di Milankovitch)

Tali limiti conoscitivi non hanno impedito la messa a punto di metodi sempre più raffinati di classificazione del clima e cioè di suddivisione delle diverse aree del pianeta in base a criteri particolari (il caldo o il freddo, l’umidità, la pioggia, la continentalità, ecc.). Quello di suddividere le diverse aree del pianeta in funzione delle caratteristiche climatiche è infatti tutt’oggi uno dei principali scopi della climatologia, disciplina il cui iniziatore fu con ogni probabilità uno dei padri della geografia fisica, Alexander Von Humboldt, il quale nel 1816 tracciò la prima carta mondiale delle isoterme. Da allora moltissimi sono stati i sistemi di classificazione climatica, sistemi che sono suddivisibili in base alla scala spaziale a cui operano. Infatti in base alla scala spaziale di riferimento è possibile parlare di macroclimi (scala spaziale orientativa dell’ordine dei 5000-1000 km), mesoclimi (1000 – 25 km), climi locali (25 – 5 km) e microclimi (al di sotto dei 5 km). A tali primario schema di classificazione spaziale si devono sovrapporre i topoclimi, che esprimono l'effetto climatico dell’orografia e che è riscontrabile a tutte le scale (dalle grandi catene montuose al microrilievo presente in una reale pianeggiante).

I mesoclimi sono i più refrattari ad un inquadramento sistemati­co. A titolo d’esempio rientrano fra i mesoclimi i climi dei medi e grandi bacini fluviali (es: mesoclima padano), i climi di catene montuose (es: mesoclima appenninico) e i climi delle zone di influenza di laghi medio – grandi (es: mesoclima insubrico).

I climi locali sono definibili come i climi dell'area per cui risulta rappresentativa una stazione meteorologi­ca sinottica, e cioè installata secondo le normative che l'Organizzazione Meteorologica Mondiale prevede per le stazioni della rete globale (Rosini, 1988).

Infine i microclimi nascono dall’interazione degli elementi del clima con la copertura del suolo (piante arboree ed erbacee, rocce, neve, edifici, ecc.). Fra i microclimi rientra dunque il clima di un vigneto o di un campo di mais, così come quello di un bosco o di uno stagno.

Fra i sistemi di classificazione climatica globale segnaliamo come particolarmente adatta ad individuare le aree favorevoli all’agricoltura la classificazione di Koeppen e Geiger del 1936, che si basa su valori medi mensili ed estremi di temperatura e precipitazione. Ad esempio è noto che la vite si è affermata come coltura in areali a clima mediterraneo, definito da Koeppen come quel clima in cui oltre il 70% della precipitazione annua cade nel semestre invernale (dal 1 ottobre al 31 marzo). Una carta della classificazione climatica globale di Koeppen e Geiger è reperibile nel sito dell’Istituto di veterinaria dell’Università di Vienna mentre una declaratoria dei principali caratteri di tali climi si trova ad esempio in Wikipedia (qui). La classificazione globale ci Koeppen-Geiger ha infine costituito la base per il lavoro di classificazione termo-pluviometrica dei climi italiani di Mario Pinna (1972).

La distinzione fra i mesoclimi viene di norma svolta prendendo in considerazione tanto gli elementi statici (temperature, precipitazioni, venti, radiazione, ecc.) che quelli dinamici, afferenti cioè alla circolazione atmosferica. Ad esempio il clima alpino interno, tipico di aree quali la Valtellina, la Val d’Aosta, il Tirolo e il Vallese, si caratterizza per scarsità di precipitazioni in virtù dell’effetto foehn che priva dell’umidità le masse d’aria prima che giungano nella parte centrale del massiccio delle Alpi.

I climi locali e i microclimi possono essere indagati valutando le caratteristiche radiometriche (distribuzione sul territorio della radiazione solare globale), termiche, pluviometriche, igrometriche di porzioni di territorio anche molto ridotte. Questa attività di indagine è assai importante in agricoltura, visto il legame assai stretto esistente fra i caratteri del territorio e la quantità e qualità delle produzioni agricole e costituisce l’ambito di attività degli agriclimatologi.

Bibliografia
Georgiadis T., Mariani L., 2006. Clima e cambiamento climatico I. Profilo storico, atmosfera e clima,variabilità del clima, ruolo delle nubi 4-18 (1). Rivista Italiana Di Agrometeorologia, vol. 1, p. 4-18, ISSN: 1824-8705
Pinna M., 1978. L’atmosfera e il clima. Utet, collana Il nostro universo, 478 pp.
Rosini E., 1988. Introduzione all’agroclimatologia, parte prima – le basi della climatologia, ERSA Emilia Romagna, Bologna, 158 pp. 

Luigi Mariani 
Docente di Storia dell' Agricoltura Università degli Studi di Milano-Disaa, condirettore del Museo Lombardo di Storia dell'Agricoltura di Sant'Angelo Lodigiano. E' stato anche Docente di Agrometeorologia e Agronomia nello stesso Ateneo e Presidente dell’Associazione Italiana di Agrometeorologia