Con la matematica prevedo che tempo fa

On February 4, 2010

Francesca Guarnieri lavora presso l’Istituto di Biometeorologia di Firenze del Consiglio Nazionale delle Ricerche, dove si occupa di matematica applicata alle previsioni meteorologiche. I suoi interessi di ricerca spaziano dai fenomeni climatici nostrani ai monsoni africani, al trasporto di sabbia dai deserti asiatici in città come Pechino…

 

Ci racconti il suo percorso di studi, scolastico e universitario.

Fin dalle scuole elementari era chiara la mia predilezione per le materie scientifiche: ricordo ancora la difficoltà che avevo nel cercare un nuovo argomento per il tema di italiano, mentre affrontavo con divertimento la risoluzione dei problemi di matematica. Proseguendo con gli studi, ho deciso di frequentare il liceo scientifico. Dopo il diploma, ho scelto di iscrivermi alla facoltà di Matematica dell’Università degli Studi di Firenze, per pura passione, senza preoccuparmi troppo delle opportunità che questa facoltà mi avrebbe offerto nel mondo del lavoro. Dopo il primo biennio di studi, ho scelto l’indirizzo applicativo, incuriosita in particolare dalla Modellizzazione Matematica, seguendo anche corsi ad orientamento informatico.

 

 

Quando è nata la sua passione per la meteorologia?

Al momento della scelta dell’argomento di tesi, fra le proposte che avevo ricevuto, quella che mi incuriosì di più fu riguardo ad un lavoro su “modelli matematici per il trasporto di calore e massa in atmosfera”. Fino ad allora non avevo pensato ad una possibile applicazione della matematica alla meteorologia, ma l’idea che una scienza esatta come la matematica potesse aiutare a spiegare qualcosa di così complesso e poco rigoroso, mi sembrò una bella sfida.  Così iniziai a studiare e ad appassionarmi alla materia, fino a ritrovarmi a svolgere la mia attività di ricerca all’Istituto di Biometeorologia del Consiglio Nazionale delle Ricerche.

 

 

Lei ha avuto modo anche di confrontarsi con colleghi stranieri: quali sono le differenze con l’approccio italiano alla disciplina?

Ho lavorato con diversi colleghi di altre nazionalità su progetti europei e di cooperazione allo sviluppo ed ho avuto anche modo di frequentare corsi all’estero, entrando in contatto con altre realtà. Sicuramente attraverso le conferenze e workshop internazionali, è possibile confrontare direttamente le proprie esperienze con quelle degli altri colleghi, con i quali spesso portiamo avanti progetti comuni. Considerando che gli aspetti da studiare e migliorare nel campo della dinamica atmosferica sono molto complessi e diversificati, la possibilità di essere rapidamente informati del lavoro svolto dai colleghi stranieri, aiuta non poco il raggiungimento dei risultati. Le principali differenze, che si possono trovare nell’affrontare queste tematiche nei vari Paesi, sono quelle presenti anche in altri ambiti scientifici, soprattutto legate alla reperibilità dei fondi per la ricerca, sia come borse di studio per gli studenti e i dottorandi, sia come finanziamento di progetti ed incentivi ai giovani ricercatori.

 

 

Le persone, comunemente, guardano un po’ con sospetto le previsioni meteorologiche, che sembrano così poco affidabili da essere spesso percepite nell’immaginario collettivo quasi come una sorta di oroscopo… come si concilia la matematica, scienza dell’esattezza, con questa natura‘imprevedibile’ delle previsioni meteo?

L’evoluzione delle condizioni atmosferiche è descritta, per sua natura, da un sistema caotico che amplifica inevitabilmente gli errori legati all’incertezza delle condizioni iniziali con cui si inizializza il modello stesso. Sicuramente per contenere gli errori è necessario disporre di dati iniziali sufficientemente attendibili e non spingere le simulazioni dei modelli matematici oltre un numero contenuto di ore (tipicamente 72). L’”imprevedibilità” di tale evoluzione quindi è intrinseca al problema, ma senza l’intervento della matematica, non si riuscirebbe assolutamente ad avere quell’attendibilità del 90-95% raggiunta attualmente dalle previsioni meteorologiche a breve termine.

 

 

 

Le previsioni meteorologiche sono diventate fondamentali (dati anche gli sconvolgimenti legati ai cambiamenti climatici): quali progressi ci sono stati, negli ultimi anni, nelle tecniche utilizzate per prevedere il meteo e in che modo la matematica ha contribuito a questi progressi?

Sicuramente la necessità di previsioni meteorologiche sempre più accurate è evidente alla luce dei disordini legati ai cambiamenti climatici. Nei modelli utilizzati per le simulazioni meteorologiche delle equazioni idrodinamiche, vengono implementate delle parametrizzazioni in grado di risolvere dinamiche particolari più locali, altrimenti trascurate dal modello stesso, portando anche alla necessità di raffinare le tecniche di analisi numerica, in modo da sfruttare al meglio le caratteristiche dei sempre più evoluti processori a disposizione, riducendone i tempi di calcolo. Infatti, visto che le previsioni devono essere disponibili entro un tempo utile e vista la mole di calcoli necessari per ottenerle, implementazioni di calcolo più performanti costituiscono una sfida continua. La matematica gioca un ruolo fondamentale anche nelle tecniche diassimilazione dati, necessarie per svolgere il complesso e cruciale compito di inizializzazione dei modelli meteorologici.

 

 

Ha volto iniziative di divulgazione della meteorologia? Si è trovata anche a dover divulgare la matematica dietro le previsioni meteorologiche? C’è qualche ‘trucco’ che si sente di consigliare? Quanto le applicazioni, a suo giudizio, ‘agevolano’ la divulgazione della matematica?

Ho partecipato a progetti di divulgazione della meteorologia nelle scuole medie e superiori, cercando di sensibilizzare i ragazzi al rispetto dell’ambiente e al sempre più pressante problema del cambiamento climatico, sottolineando quanto sia importante condurre degli studi in questo ambito. Devo dire che in generale i ragazzi si sono dimostrati sempre molto incuriositi dalla materia e molto spesso erano proprio loro a domandarmi che tipo di studi avessi svolto. Senza dubbio la divulgazione della matematica e delle tecniche di analisi e previsioni utilizzate, è stata in questo caso agevolata dall’interesse che questo argomento specifico genera nelle persone.

Credo infatti che le applicazioni della matematica nella vita quotidiana, siano un ottima“vetrina” per la matematica stessa, che spesso è vista come qualcosa di molto astratto e fine  a se stesso, mentre invece gioca un ruolo fondamentale nella risoluzione di molti problemi pratici. Per questo, credo che presentare alle persone la matematica proprio attraverso le sue applicazioni pratiche possa rendere il giusto risalto ad una scienza così importante.

 

 

Ha qualche interesse al di fuori della matematica?

Dopo anni di attività agonistica nella pallavolo, continuo ad allenarmi e a giocare in una squadra amatoriale. Sono anche impegnata in attività di volontariato nel mio quartiere e nel poco tempo libero che rimane mi dedico alla lettura (mi piacciono soprattutto romanzi a sfondo storico) e alle passeggiate nella mia bellissima Toscana.

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