Storia della meteorologia

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Indice 1 Panoramica storica 2 Cronologia 2.1 Antichità 2.2 Medioevo 2.3 XVI secolo 2.4 XVII secolo 2.5 XVIII secolo 2.6 XIX secolo 2.7 XX secolo 2.8 XXI secolo 3 Collegamenti esterni

[modifica] Panoramica storica

Il termine meteorologia risale da Meteorologica, titolo del libro scritto intorno al 340 a.C. da Aristotele che presenta osservazioni miste a speculazioni sull'origine dei fenomeni atmosferici e celesti. La parola greca meteoron fa riferimento a oggetti "alti nel cielo", cioè tra Terra e il regno delle stelle, mentre logos significa "studio". Un'opera simile intitolata "Libro dei segni" fu pubblicata da Teofrasto, un allievo di Aristotele; era centrata più che altro sulla previsione del tempo sulla base dell'osservazione dei fenomeni.

Ulteriori progressi in campo meteorologico aspettavano che strumenti più accurati fossero disponibili. Galileo costruì un termometro nel 1607, seguito dall'invenzione del barometro da parte di Evangelista Torricelli nel 1643. La prima scoperta della dipendenza della pressione atmosferica dall'altezza fu fatta da Blaise Pascal e Cartesio; l'idea fu approfondita anche da Edmund Halley. L'anemometro per la misurazione della velocità del vento fu costruito nel 1667 da Robert Hooke, mentre Horace de Saussure completa l'elenco dei più importanti strumenti meteorologici nel 1780 con l'igrometro a capello, che misura l'umidità.

Altri progressi tecnologici, che sono conosciuti principalmente come parte del progresso della fisica, furono la ricerca della dipendenza del volume dei gas sulla pressione, che condusse alla termodinamica, e l'esperimento di Benjamin Franklin con l'aquilone sui fulmini. Franklin fu inoltre il primo Americano a registrare in modo accurato e dettagliato le condizioni del tempo su base giornaliera, e fu uno dei primi Americani ad effettuare previsioni del tempo su base giornaliera.

Il primo a fornire una corretta spiegazione generale della circolazione atmosferica globale fu George Hadley, con uno studio sugli alisei effettuato nel 1735. (Per questo motivo, la particolare circolazione atmosferica che si presenta nella cella tropicale prende il nome di "cella di Hadley"). Agli inizi ci fu una comprensione parziale di come la rotazione della terra influisse sulla cinematica dei flussi d'aria. Più tardi (nel XIX secolo), fu compresa la piena estensione dell'interazione a larga scala tra la forza del gradiente di pressione e la deflessione causata dalla forza di Coriolis, che causa il movimento delle masse d'aria lungo le isobare. La forza di deflessione prese questo nome nei primi anni del XIX secolo, con riferimento a una pubblicazione di Gaspard-Gustave Coriolis del 1835, che descriveva i risultati di uno studio sull'energia prodotta da macchine con parti in rotazione, come le ruote ad acqua dei mulini. Nel 1856, William Ferrel ipotizzò l'esistenza di una "cella di circolazione" alle latitudini intermedie, in cui l'aria veniva deflessa dalla forza di Coriolis creando i principali venti occidentali. Questa cella su in seguito battezzata cella di Ferrel.

L'osservazione sinottica del tempo atmosferico era ancora resa complessa dalla difficoltà nel classificare certe caratteristiche climatiche come nubi e venti. Questo problema fu risolto quando Luke Howard e Francis Beaufort introdussero il loro sistema di classificazione delle nuvole (1802) e della forza del vento (1806), rispettivamente. Il vero punto di svolta fu tuttavia l'invenzione del telegrafo nel 1843 che permetteva di scambiarsi informazioni sul clima con velocità prima ineguagliata .

All'inizio del XX secolo, i progressi nella comprensione delle dinamiche atmosferiche portarono alla creazione delle moderne previsioni del tempo calcolate su basi matematiche. nel 1922, Lewis Fry Richardson pubblicò Weather prediction by numerical process (Previsioni del tempo per processi numerici), che descriveva come eliminare le varianti meno importanti nelle equazioni di dinamica dei fluidi che regolano i flussi atmosferici per permettere di trovare facilmente soluzioni numeriche. Tuttavia, il numero di calcoli necessario era troppo grande per essere gestito prima dell'avvento dei computer.

Nello stesso periodo un gruppo di meteorologi norvegesi condotto da Vilhelm Bjerknes sviluppò un modello per spiegare la generazione, l'intensificazione e la dissoluzione dei cicloni a media quota, introducendo l'idea del fronte meteorologico e della suddivisione tra le masse d'aria. Il gruppo includeva Carl-Gustaf Rossby (che fu il primo a spiegare il flusso atmosferico su larga scala in termini di fluidodinamica) Tor Bergeron (il primo a comprendere il meccanismo di formazione della pioggia) e Jacob Bjerknes.

Dagli anni '50, gli esperimenti di calcolo numerico con computer si mostrarono fattivili. Le prime previsioni del tempo realizzate con questo metodo usavano modelli baroscopici (cioè con un singolo livello verticale), e potevano prevedere con successo i movimenti su grande scala delle onde di Rossby, cioè delle zone di bassa pressione e alta pressione.

Negli anni '60, la natura caotica dell'atmosfera venne compresa da Edward Lorenz, fondatore del campo della teoria del caos. Gli avanzamenti matematici ottenuti in questo campo furono ripresi dalla meteorologia e aiutarono a stabilire il limite di prevedibilità del modello atmosferico. Questo è noto come effetto farfalla (butterfly effect), perché l'evoluzione dei disturbi nel tempo significa che anche uno piccolo come il battito delle ali di una farfalla può causare in seguito grandi effetti in un'altra zona.

Nel 1960, il lancio del TIROS-1, il primo satellite meteorologico funzionante, segnò l'inizio di un'era di diffusione globale delle informazioni climatiche. I satelliti meteo, insieme ad altri satelliti di osservazione multiruolo a varie altezze sono diventati uno strumenti indispensabile per lo studio di una grande varietà di fenomeni dagli incendi forestali a El Niño.

In anni recenti, sono stati sviluppati modelli climatici ad alta risoluzione, usati per studiare i cambiamenti a lungo termine come quelli dovuti ai gas serra.

[modifica] Cronologia

[modifica] Antichità

• 350 a.C. - Aristotele (384-322) scrive la Meteorologia.
• 25 - Pomponio Mela definisce il sistema delle zone climatiche.

[modifica] Medioevo

• 1430 ca. Nicola Cusano (1401-1464) inventa il primo strumento meteorologico, una sorta di igrometro: dalla differenza di peso di una balla di lana determina il grado di umidità dell'aria.

[modifica] XVI secolo

• 1500 ca. - Leonardo da Vinci costruisce un anemoscopio e un igrometro meccanico descrivendoli nel codice Atlantico
• 1570 - Carlo Pellegrino Danti (1537-1586) perfeziona l'anemoscopio di Leonardo
• 1597 - Galileo Galilei inventa un indicatore di temperatura, predecessore dei successivi termometri.

[modifica] XVII secolo

• 1612 - Santorio Santoro (1561-1636) nell'opera Commentaria in artem medica Galeni descrive un termometro.
• 1614 - Giovanni Francesco Sagredo (1571-1620) compie le prime osservazioni sistematiche sulla temperatura.
• 1620 - Francis Bacon analizza il metodo scientifico nella sua opera Great Instauration of Learning.
• 1637 - Cartesio nell'opera Les Météores discute su vari fenomeni atmosferici.
• 1639 - Antonio Benedetto Castelli (1577-1643) effettua in modo sistematico misure pluviometriche e pubblica le sue idee sulla pluviometria.
• 1641 - Giovanni Battista Baliani (1577-1666) costruisce il primo barometro ad acqua.
• 1661 - Robert Boyle (1627-1691) misura la pressione atmosferica trovandola equivalente a quella di una colonna d'acqua di circa 10 metri.
• 1665 - Christiaan Huygens (1629-1695) individua nelle temperature del ghiaccio fondente e dell'ebollizione dell'acqua i valori di riferimento per la scala termometrica.
• 1667 - Robert Hooke (1635-1703) costruisce un anemometro
• 1686 - Edmund Halley (1656-1742) presenta uno studio sistematico sui trade winds e sui monsoni e identifica nel riscaldamento da parte del Sole la causa dei movimenti atmosferici.
• 1686 - Edmund Halley precisa la relazione fra pressione barometrica e altitudine.

[modifica] XVIII secolo

• 1702 - Gottfried Leibnitz (1646-1716) realizza il primo barometro metallico portatile.
• 1714 - Gabriel Fahrenheit definisce una scala attendibile per le misure della temperatura mediante un termometro a mercurio.
• 1716 - Edmund Halley avanza la teoria per cui le aurore sono causate da "efflussi magnetici" in movimento sulle linee del campo magnetico terrestre.
• 1725 - Giovanni Poleni inizia una serie sistematica di registrazioni e misurazioni meteorologiche , nell'Osservatorio di Padova che saranno poi proseguite fino al 1919.
• 1735 - La prima spiegazione della circolazione atmosferica globale compare in uno studio di George Hadley.
• 1742 - Anders Celsius, un astronomo svedese, propone la scala centigrada per la temperatura.

[modifica] XIX secolo

• 1835 - Gaspard-Gustave Coriolis capisce che la rotazione della Terra causa una piccola forza dipendente dalla velocità, nota oggi come Effetto Coriolis.
• 1842 - Elias Loomis realizza un esperimento per comprendere la velocità del vento necessaria a spiumare un pollo, caricando un cannone con polvere da sparo e un pollo [1]. L'esperimento serve per creare un metro di paragone per la misura della forza dei tornado
• 1860 - 500 stazioni telegrafiche svolgono osservazioni meteo e le mandano allo Smithsonian Institution. Le osservazioni vennero in seguito interrotte dalla guerra civile.
• 1869 - Joseph Lockyer fonda il giornale scientifico Nature.
• 1890 - Il Dipartimento dell'Agricoltura U.S.A. fonda il "Weather bureau"
• 1898 - Il Weather Bureau costituisce una rete di allarme contro gli uragani nelle Indie Occidentali.

[modifica] XX secolo

• 1900 - Uragani colpiscono Galveston, Texas, uccidendo 6000 persone.
• 1920 - Milutin Milankovic propone la teoria dei cicli climatici a lungo termine dovuti a cambiamenti nell'inclinazione dell'orbita terrestre.
• 1922 - Lewis Fry Richardson stende le basi matematiche delle previsioni numeriche per il clima.
• 1925 - Il "Tri-State Tornado" attraversa Missouri, Illinois, e Indiana uccidendo 695 persone.
• 1935 - Robert Watson-Watt e il suo assistente Arnold Wilkins pubblicano un resoconto nel febbraio 1935, dal titolo The Detection of Aircraft by Radio Methods.
• 1935 - Il "Great Labor Day Hurricane" uccide 408 persone; è considerato il più intenso uragano atlantico di categoria 5 a raggiungere la terraferma.
• 1934 - 1937 - Una siccità nelle pianure statunitensi causa gravi danni economici.
• 1937 - Viene fondato l'Army Air Forces Weather Service (rinominato nel 1946 come AWS-Air Weather Service).
• 1941 - Una rete radar viene costruita in Inghilterra durante la Seconda guerra mondiale.
• 1948 - Vengono effettuate le prime previsioni di tornado corrette da R. C. Miller e E. J. Fawbush.
• 1950 - Gli uragani cominciano a venire nominati in ordine alfabetico con l'alfabeto radio.
• 1951 - Viene fondata dalle Nazioni Unite la WMO World Meteorological Organization .
• 1953 - il National Hurricane Center (NOAA) crea un sistema di denominazione degli uragani con nomi di donna in ordine alfabetico.
• 1955 - Viene fondato il NSSP (National Severe Storms Project).
• 1956 - Il Weather Bureau lancia un progetto di ricerca nazionale sugli uragani.
• 1957-1958 - Nell'Anno internazionale della geofisica gli sforzi di undici discipline scientifiche vengono focalizzati sulle aree polari durante il picco solare.
• 1962 - Keith Browning e Frank Ludlam pubblicano in primo studio dettagliato di una tempesta a supercella (su Wokingham, UK).
• 1969 - La Scala Saffir-Simpson per la classificazione degli uragani introduce la suddivisione in 5 categorie.
• 1969 - L'Uragano Camilla, il secondo uragano di categoria 5 causa 1,4 miliardi di dollari di danni sul continente americano.
• 1970 - Viene fondato il NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration). Il Weather Bureau viene rinominato in "National Weather Service".
• 1971 - Ted Fujita introduce la scala di Fujita per classificare gli effetti dei tornado.
• 1975 - Viene posto in orbita il primo Geostationary Operational Environmental Satellite, GOES, con il compito di tracciare lo sviluppo degli uragani.
• 1980 - Eruzione esplosiva del Mount St. Helens nello stato di Washington.
• 1988 - Il radar climatico WSR-88D viene introdotto negli Stati Uniti, consentendo l'uso di diversi metodi di rilevamento delle condizioni meteo.

[modifica] XXI secolo

• 2003 - Gli esperti in uragani della NOAA mettono in azione un primo esperimento di Controllo per gli Uragani nel Pacifico Orientale (Eastern Pacific Hurricane Outlook).

[modifica] Collegamenti esterni

Tappe cronologiche fondamentali della meteorologia di Michele T. Mazzucato