24 ANNI DI STORIA AL CENTRO EPSON METEO - Ricerca, sviluppo, operatività e innovazione - Aeronautica Militare
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Centro Epson Meteo 24 ANNI DI STORIA AL CENTRO EPSON METEO Ricerca, sviluppo, operatività e innovazione Dottore Raffaele SALERNO Sommario Ventiquattro anni fa nacque a Milano Il Centro Epson Meteo, con l’obiettivo di coniugare la ricerca sui modelli meteorologici all’attività operativa. Grazie a questa visione il Centro ha sviluppato nel tempo le proprie competenze in diversi campi della Meteorologia e della Climatologia. Nel 2019 il vecchio marchio Epson Meteo termina la sua storia e nasce quello nuovo: METEO-EXPERT. Questo articolo ripercorre le attività occorse in ventiquattro anni di storia e mostra come da un piccolo gruppo di persone si sia sviluppata l’attuale struttura, aumentando le capacità e le persone coinvolte: meteorologi, scienziati, tecnici. I cambiamenti più recenti della struttura organizzativa e manageriale, infine, sono stati volti a rendere più efficace e al passo coi tempi tutta l’attività del Centro. Rivista di Meteorologia Aeronautica n° 2 – 2019 44
Dottore R. SALERNO Abstract Twenty-four years ago Centro Epson Meteo was established near Milan with the objective of combining weather modeling and operational forecasts. Thanks to this visionary project, the Centre was able to develop its activities in all fields related to Meteorology and Climatology. Starting in 2019, the old, historical brand has been ended and a new proprietary trademark was born: METEO EXPERT. This paper describes the steps along time of both operational and research activities and show how an initial small group of people has been able to develop and increase its own scientific capabilities enlarging the personnel with meteorologists, scientists and technicians. Recent developments have changed the company structure and the management to become more effective and to stay on top of what’s current. 1. Il progetto iniziale molto elevata (10 km di passo di griglia) e con l’utilizzo delle tecnologie più moderne. 8 marzo 1995: a Milano è una giornata grigia e I due uomini erano Mario Giuliacci e Raffaele fredda, con una leggera nevicata che imbianca Salerno. Il progetto piacque alla Epson perché la città. Un ex colonnello dell’Aeronautica capitava in un momento in cui il proprio Militare, 55 anni, ex capo del Centro comparto industriale stava attraversando una Meteorologico di Milano Linate e un fase di transizione verso una produzione più trentaquattrenne ricercatore, esperto di sostenibile dal punto di vista ambientale e il modelli matematici applicati alla fisica progetto presentato ben si prestava alla dell’atmosfera e alla meteorologia, stanno promozione di attività compatibili con andando presso la sede della Epson Italia, l’ambiente. all’epoca sita a Sesto S. Giovanni, Il progetto coniugava la possibilità di realizzare nell’hinterland milanese. il prodotto con competenze portate all’interno I due hanno preparato un progetto innovativo grazie ad un gruppo di lavoro operativo e di per la costruzione di un Centro meteorologico ricerca. Inoltre vi era un aspetto tecnologico che coniughi la ricerca e sviluppo con la (all’epoca l’Azienda produceva e distribuiva meteorologia operativa e conseguentemente, personal computer in Italia) che avrebbe la realizzazione delle previsioni del tempo ulteriormente valorizzato, attraverso la sull’intero Paese. sponsorizzazione dell’attività e l’esposizione Epson Italia infatti, da qualche anno, utilizza mediatica, le valenze tecnologiche e i prodotti le previsioni meteorologiche prodotte da altri dell’Azienda. soggetti e istituzioni per un proprio prodotto Qualche mese dopo, a settembre, iniziò grafico che illustra l’andamento del tempo l’attività del Centro Epson Meteo, anche se, la sulle reti Mediaset. data di nascita rimane e rimarrà sempre quella L’intenzione è di proporre la realizzazione di del 8 marzo 1995.Ecco sommariamente alcuni un modello matematico capace di produrre passaggi che, senza soluzione di continuità, l’andamento delle variabili atmosferiche sulla hanno permesso di trasformare Centro Epson scala italiana ad una risoluzione all’epoca Meteo in METEO EXPERT. Rivista di Meteorologia Aeronautica n° 2 – 2019 45
Centro Epson Meteo 2. I primi anni un cluster di calcolo (non dimentichiamo, era il 1995 e questa impostazione costituiva Il primo gruppo di lavoro era costituito, oltre l’avanguardia dell’approccio alla che dai due ideatori del progetto, anche da modellizzazione matematica), basato su Aldo Foglia (fig.1), un altro ex colonnello macchine dotate di processori Alpha dell’Aeronautica Militare, purtroppo (processori della Digital poi divenuta Compaq), recentemente scomparso e da Massimo a 64 bit (fig. 2). Bollasina, all’epoca laureando di Raffaele Salerno ed ora brillante ricercatore all’estero. 3. Gli anni dopo il 2001 Nel 1995 gli strumenti a disposizione erano molto diversi da quelli disponibili oggi e anche Le necessità dei media e delle aziende che si le comunicazioni avevano caratteristiche servivano di dati e di previsioni meteorologiche molto meno prestanti rispetto alle attuali; sta cresceva velocemente, e parimenti anche le di fatto che si cominciò da subito a costruire attività di studio e di ricerca sono state Rivista di Meteorologia Aeronautica n° 2 – 2019 46
Dottore R. SALERNO chiamate ad adeguarsi. Grazie al continuo discrepanze più o meno marcate a sviluppo della modellistica, si giunse a testimonianza dell’errore commesso dal realizzare elaborazioni a diverse scale spaziali; modello nel prevedere i valori del parametro nel 2002 vennero infatti effettuate le prime meteorologico in questione. Le aree in cui elaborazioni globali, sia pure con una l’errore è più evidente sono, nella maggioranza risoluzione di due gradi. Fu grazie a questo che dei casi, quelle in cui la simulazione del si potè condurre uno studio in collaborazione comportamento dell’atmosfera avviene su con Ev-K2-CNR (ndr, un ente privato orografia complessa. Infine, la crescita più o autonomo, senza scopo di lucro, con meno rapida dell’errore dipende dalla esperienza venticinquennale nella sensibilità dell’atmosfera: nel caso in cui la realizzazione di progetti di ricerca scientifica previsione sia calcolata in un’area del dominio e tecnologica in alta quota) sul monsone che è particolarmente sensibile alle piccole indiano, effettuando delle elaborazioni di variazioni delle condizioni iniziali, si avrà una ensemble per analizzare l’orizzonte di rapida crescita dell’errore che può portare alla predicibilità del fenomeno. E continuando, perdita di affidabilità della previsione stessa. negli anni successivi, la modellizzazione di L’impossibilità di stabilire, a priori, l’esattezza ensemble venne adattata anche alla scala di una previsione affidandosi ad un unico regionale e a quella locale, diventando scenario deterministico, ha portato lo sviluppo operativa nel 2013 dopo una sperimentazione della tecnica di ensemble, in cui si integrano di circa tre anni su mesoscala e sulle scale simultaneamente più stati dell’atmosfera continentali. Nell’ambito dell’elaborazione caratterizzati da condizioni iniziali che numerica dei dati, questo è stato un passaggio differiscono di poco l’una dall’altra. Il sistema fondamentale che vale la pena approfondire. diventa particolarmente utile nei casi in cui si Occorre ricordare che le previsioni numeriche verificano transizioni nei regimi meteorologici emesse dai principali centri meteorologici che i modelli prevedono con maggiore mondiali riguardano una vasta gamma di difficoltà: questo comportamento si osserva sia variabili atmosferiche che il modello operativo quando viene prevista la fase iniziale di elabora e calcola su tutti i punti di griglia. innesco del nuovo regime atmosferico, sia Tuttavia, l’incertezza legata ad una singola quando il modello prevede la sua fine, in cui la previsione deterministica, dovuta al processo circolazione annessa si esaurisce per lasciare il di inizializzazione del modello, non compare in posto ad una nuova transizione (vedasi modo esplicito nelle variabili calcolate e quindi approfondimento a fine articolo). non è possibile conoscere, a priori, quali siano i margini di affidabilità relativi alla previsione 4. Le attività nei media, l’inizio della stessa. Ci si può rendere conto di questo divisione aeronautica e gli sviluppi degli aspetto confrontando, ad esempio, la mappa ultimi anni prevista di un campo atmosferico ad un dato istante temporale con la sua analisi riferita al Oltre alla crescita dei servizi a valore aggiunto, giorno di scadenza della previsione. Se da un nel corso degli anni duemila è di molto lato c’è una buona corrispondenza tra la cresciuta la produzione televisiva, con distribuzione spaziale del campo previsto e contributi meteorologici in tutte le reti quella del campo osservato, saranno Mediaset e sulle radio. Col passare degli anni altrettanto distinguibili, su altre aree, molti meteorologi del Centro Epson Meteo si Rivista di Meteorologia Aeronautica n° 2 – 2019 47
Centro Epson Meteo sono succeduti in televisione, sino all’avvento concessione, essendo legato al nome Epson. Il delle giornaliste e delle presentatrici del 2019 anche è l’inizio di una avventura meteo, scelta relativa agli ultimi anni da parte editoriale con il brand ICONANEWS, sito di dell’editore televisivo. Contemporaneamente notizie veloci, a cui segue ICONACLIMA, legato crebbe l’attività nei progetti di ricerca, in alle problematiche e a servizi climatici oltre ambito nazionale ed europeo, con partner che alla informazione sul cambiamento prestigiosi quali l’Università di Milano-Bicocca, climatico. L’ultimo passo sarà ICONAMETEO il il Politecnico di Milano e il CNR, solo per citare sito di previsioni meteorologiche che porterà la alcuni nomi noti. Numerose collaborazioni poi nostra serietà, professionalità e rigore sono state stabilite nel tempo con enti e scientifico, da tutti riconosciutoci. università straniere, oltre che con tante aziende piccole, medie e grandi attraverso i 5. La responsabilità sociale, l’educazione e progetti e le partnership. Nel 2010 partì un la divulgazione: pubblicazioni e libri progetto che, inizialmente, sembrò quasi troppo ambizioso: ottenere la certificazione Un aspetto in cui la nostra struttura crede come ANSP-MET (che sta per Air Navigation molto è la responsabilità sociale e lo slancio Service Provider per la Meteorologia) ovvero la verso l’educazione e l’informazione. Per possibilità di fornire il servizio meteorologico questo, due anni fa è nato il progetto scuole, all’aviazione commerciale. L’obiettivo fu con l’intento di portare la meteorologia e la raggiunto nel 2013 con la certificazione climatologia dalle elementari alle scuole dell’ENAC e la designazione sull’aeroporto di superiore, con rigore scientifico ma con Aosta. semplicità. Tra il 2014 ed il 2017 importanti cambiamenti Da questa voglia di fare educazione e dallo interessarono l’azienda Meteo Operations spirito di responsabilità verso la comunità nella Italia che gestiva il marchio Centro Epson quale viviamo, è nato anche un progetto Meteo e che aveva oramai raggiunto un denominato MeteoHeroes: sei personaggi organico di circa 30 persone che lavoravano animati di bambini che si trasformano in all’interno di essa. All’inizio del 2019 un nuovo supereroi e intervengono nelle più svariate cambiamento, quasi una svolta totale rispetto situazioni per proteggere l’ambiente e la ad una storia lunga 23 anni: l’abbandono del natura (fig.3). marchio Epson Meteo e l’arrivo del nuovo Il progetto ha trovato grande interesse e favore marchio METEO EXPERT. Va detto che il nome a livello internazionale e ha dato origine alla Centro Epson Meteo era un marchio in produzione, attualmente in corso, di una serie Rivista di Meteorologia Aeronautica n° 2 – 2019 48
Dottore R. SALERNO animata che potrà essere diffusa in tutto il auto-proclamano meteorologi senza averne i pianeta. Infine ha sempre avuto rilevanza (e un requisiti sostanziali e ingannando il cittadino notevole impegno è stato profuso in tal senso) consumatore invece di essere a tutela di l’aspetto legato alle pubblicazioni scientifiche quest’ultimo. sulle riviste internazionali, alle presentazioni e relazioni alle conferenze a diversi livelli e alla APPROFONDIMENTO scrittura di libri, tra i quali il noto Manuale di Meteorologia, un compendio generale dei vari La costruzione del sistema di aspetti legati alla Meteorologia e clima modellizzazione di ensemble: le basi e i espresso con linguaggio il più possibile rigoroso vantaggi ma comprensibile e con il minimo uso di formule ed equazioni, è giunto alla sua quarta edizione. 6. Conclusioni La storia del Centro Epson meteo, oggi divenuto METEO EXPERT è una storia fatta di impegno, passione, rigore scientifico e professionalità. In un mondo nel quale l’attenzione alla meteorologia, al clima e all’ambiente è andata crescen- do, si è contemporaneamente sviluppata anche una meteo- rologia urlata, di dubbia o nulla professionalità che ha fatto del sensazionalismo la sua bandiera. Tuttavia, col L’idea che sta alla base della costruzione di un tempo, sempre più persone sono più attente al Ensemble Prediction System (EPS) (Fig. 4) è vero valore della Meteorologia e comprendono quella di avere a disposizione un grande dove è collocata la professionalità e la scienza, numero di stati possibili dell’atmosfera, rifuggendo da coloro i quali propagandano distribuiti su una densità di probabilità previsioni a 30 giorni su un luogo specifico, dell’incertezza delle condizioni iniziali. Ogni annunciano estati bollenti e inverni gelidi e singolo stato, una volta evoluto, corrisponde nevosi con molti mesi di anticipo senza alcuna ad una previsione deterministica; il modello padronanza e consapevolezza di ciò che numerico procede ad integrare le equazioni affermano e, più recentemente, costruiscono tante volte quanti sono gli stati scelti nella aggregazioni di taluni che, pur pretendendo di funzione iniziale di probabilità, comportando ispirarsi a normative che riguardano le l’utilizzo di risorse di calcolo ingenti; pertanto, professioni non regolamentate, contrav- il tempo utilizzato dal modello per effettuare venendo alle linee guida del WMO e anche a tutte le integrazioni rappresenta un fattore codici deontologici dagli stessi sottoscritti, si limitante. Occorre quindi valutare Rivista di Meteorologia Aeronautica n° 2 – 2019 49
Centro Epson Meteo correttamente il numero di membri innanzitutto, perturbare l’analisi iniziale per dell’ensemble da includere nel sistema, in determinare un certo numero di stati che sia relazione alla risoluzione spaziale del modello rappresentativo di un volume di incertezza numerico a disposizione al fine di ottenere i individuato dalla funzione di densità di risultati nel tempo utile affinché le previsioni probabilità dell’errore all’istante iniziale. Ogni possano essere impiegate. E’ quindi singolo elemento presente all’interno dello importante che le condizioni iniziali siano spazio delle fasi è un punto di partenza da cui scelte in modo opportuno, tenendo presenti il modello integrerà uno stato iniziale due condizioni a cui deve sottostare una perturbato dell’atmosfera per generare una funzione di densità di probabilità per essere previsione deterministica fino ad alla scadenza giudicata corretta: in primo luogo il campione temporale fissata. L’evoluzione della densità degli stati iniziali deve fornire una stima di probabilità è infatti approssimata dalle realistica della distribuzione di probabilità traiettorie intraprese da tutti i punti iniziali degli errori dell’analisi; mentre, secondo, è che costituiscono il campione rappresentativo necessario che le “traiettorie” dello spazio della distribuzione di densità di probabilità. delle fasi calcolate dal modello numerico siano Tipicamente, osservando l’evoluzione della buone approssimazioni delle “traiettorie” distribuzione, si nota che le traiettorie di atmosferiche reali. Circa il primo requisito, su ciascun membro dell’ensemble sono, all’inizio, cui si è concentrata molta ricerca negli anni più poco differenti l’una dall’altra. Ciò significa recenti, si pone un problema che risulta di che tutte le integrazioni del modello numerico notevole difficoltà, sia pratica che teorica. producono inizialmente previsioni abbastanza Innanzitutto, la funzione di densità di simili: di conseguenza, la distribuzione di probabilità dell’errore dell’analisi è probabilità che descrive l’incertezza sullo scarsamente nota; in secondo luogo, il numero stato dell’atmosfera in questa fase della delle direzioni indipendenti nello spazio delle previsione non è molto maggiore di quella che fasi, attraversate dalla funzione di probabilità, si ha all’istante iniziale. Ad un istante supera di diversi ordini di grandezza la successivo, invece, le traiettorie potranno dimensione massima possibile dell’ensemble divergere sensibilmente. E’ quindi logico che può essere supportata da un modello immaginare che l’evoluzione più probabile sia realistico di previsione numerica. Per questi rappresentata dallo scenario indicato dal motivi, l’idea di prelevare del tutto maggior numero di elementi che appaiono casualmente alcuni stati iniziali dalla funzione simili tra loro. Ecco perché si parla di di densità di probabilità come condizioni previsione probabilistica. perturbate non può essere, in pratica, La dispersione osservata nell’ultima previsione realizzata perché non produrrà una permette di stimare la natura della distribuzione realistica degli stati previsti. Per distribuzione che è una indicazione ovviare a ciò, sono state sviluppate nel corso dell’incertezza della previsione. Nel contesto degli anni, diverse tecniche per generare le delle previsioni meteorologiche, il beneficio perturbazioni da sommare poi all’analisi della media dell’ensemble sembra derivare, in imperturbata e creare così l’insieme degli stati primo luogo, dalla mediazione degli elementi iniziali da far evolvere applicando le equazioni tra i membri dell’EPS che si trovano in della fisica dell’atmosfera. Quindi, per creare disaccordo e dal mettere invece, in rilievo, le una previsione di ensemble è necessario, caratteristiche che generalmente sono Rivista di Meteorologia Aeronautica n° 2 – 2019 50
Dottore R. SALERNO condivise dagli altri elementi. In modo errori derivino primariamente dall’incertezza particolare, nelle previsioni che arrivano a nelle condizioni iniziali. scadenze temporali lunghe, le mappe della E’ probabile che una insufficiente dispersione media dell’ensemble tendono a smussare sia un problema più rilevante soprattutto nelle ulteriormente l’informazione meteorologica previsioni di breve termine, perché le contenuta nel maggior numero di scenari perturbazioni iniziali richiedono tempo per divergenti, facendo così perdere importanza crescere e comunque potrebbero non offrire alle evoluzioni estreme previste. una dispersione stessa che sia consistente con La media di un EPS è in grado di migliorare la il problema in esame. Oltretutto quando il previsione solo fino al momento in cui si forcing e i flussi sono deboli (una situazione verifica un cambiamento del regime anticiclonica estiva, per esempio), la crescita atmosferico, individuabile con la divergenza delle perturbazioni può essere persino più degli scenari calcolati. Il problema risiede lenta. nella biforcazione delle traiettorie degli Invece, un ensemble che utilizza le variazioni elementi dell’ensemble che si verifica tra una sia dal punto di vista dinamico-numerico e dal previsione intermedia e quella finale. punto di vista fisico offre uno spread più In questo caso, per esempio, considerare elevato il che comporta un maggior numero di valida la previsione della media dell’ensemble soluzioni considerate. Inoltre un costante significherebbe prendere in considerazione lavoro di analisi e verifica dei risultati dei uno scenario non appartenente allo spazio modelli e delle previsioni viene costantemente delle fasi in cui sono contenuti quelli calcolati svolto al fine di comprendere meglio il dal modello. Il problema, in realtà, è molto più comportamento dei modelli e migliorare complesso di come è stato illustrato, sia continuamente la qualità dei prodotti e dei perché ha natura multi-dimensionale e sia servizi erogati. perché i cambiamenti del regime meteorologico a cui sono soggette le previsioni possono essere più numerosi rispetto a quelli calcolati dal modello che calcola solo una parte dell’ampia gamma delle possibili evoluzioni dell’atmosfera. Il sistema di ensemble da noi considerato, quindi, non considera soltanto la perturbazione delle condizioni iniziali e dei forcing di mesoscala (agendo a scala locale occorre tener conto del dominio limitato e delle condizioni al contorno) ma considera anche l’applicazione di diversi schemi fisici all’interno del modello, per considerare anche i margini di errore contenuti all’interno di ogni modello. Infatti potrebbe accadere che gli ensemble basati solo sulla perturbazione degli stati iniziali non abbiano sufficiente dispersione come conseguenza dell’assunzione che gli Rivista di Meteorologia Aeronautica n° 2 – 2019 51
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