L’eredità delle scienziate che hanno cambiato la meteorologia

L’11 febbraio è la Giornata internazionale delle donne e delle ragazze nella scienza, istituita dalle Nazioni Unite nel 2015 per superare il divario di genere e gli stereotipi nel campo della ricerca scientifica. È un buon momento per guardare a un settore dove ricerca e servizio pubblico coincidono: la meteorologia e la climatologia.

Oggi alcune delle figure più rilevanti della comunità globale della meteorologia e della climatologia sono donne. Su tutte, Celeste Saulo, che dal gennaio 2024 guida l’Organizzazione meteorologica mondiale (Wmo), prima segretaria generale donna e prima sudamericana a ricoprire l’incarico.  

Oggi sono migliaia le scienziate e ricercatrici meteorologhe e climatologhe che con le loro idee e il loro lavoro supportano quotidianamente l’evoluzione di queste discipline tra miglioramento, innovazione e importanti sfide, una fra tutte il cambiamento climatico. 

La stessa Agenzia ItaliaMeteo conta al suo interno diverse scienziate impegnate in vari ambiti, dalla meteorologia operativa alla ricerca e sviluppo, con attività che spaziano dalla modellistica meteorologica e marino-oceanografica all’assimilazione dei dati. Competenze specialistiche che contribuiscono direttamente allo sviluppo e alla qualità di prodotti e servizi. 

Alle spalle delle donne che si occupano oggi di meteorologia c’è una generazione di scienziate che, fra anni Settanta e Novanta, ha trasformato la meteorologia in una disciplina computazionale matura, capace di fondere dati e modelli e, soprattutto, di trattare l’incertezza come informazione.  

Tra le figure che hanno aperto strade e cambiato il settore c’è Joanne Simpson (1923–2010), la prima donna negli Stati Uniti a conseguire un dottorato in meteorologia e pioniera degli studi su nubi tropicali e uragani, fino al lavoro con i dati satellitari. Un percorso che oggi appare ancora più attuale se si pensa a quanto l’osservazione globale (satelliti, radar, reti al suolo) sia la materia prima delle previsioni.  

Americana è anche Kathy Sullivan, oceanografa e astronauta, è ricordata anche fuori dalla comunità scientifica per un primato simbolico: nel 1984 è stata la prima donna americana a compiere una passeggiata spaziale, in una missione che mostrava quanto l’osservazione “da fuori” potesse cambiare la conoscenza del nostro pianeta. La sua traiettoria è interessante per la meteorologia perché unisce ricerca, tecnologie e governance.  

Friederike Otto, professoressa di Climate Science all’Imperial College London, è una delle protagoniste della ricerca su quanto il cambiamento climatico alteri la probabilità degli eventi estremi: guida World Weather Attribution (WWA), iniziativa che realizza studi rapidi e trasparenti per stimare l’influenza del riscaldamento globale su ondate di calore, piogge estreme, siccità e altri eventi. 

La figura e il contributo di Eugenia Kalnay 

In questo passaggio un nome spicca su tutti: Eugenia Kalnay (1942–2024), argentina naturalizzata statunitense, fra le figure più influenti della meteorologia numerica moderna. Nata e formata in Argentina, Kalnay ha lavorato fra ricerca e operatività negli Stati Uniti, passando per i grandi centri della previsione numerica e arrivando poi all’Università del Maryland, dove ha formato generazioni di scienziate e scienziati. Kalnay è stata una figura chiave che ha contribuito a spostare la meteorologia operativa da una previsione “unica” a una previsione capace di stimare e comunicare l’incertezza, pioniera della meteorologia numerica capace di unire innovazione scientifica e implementazione operativa nei grandi centri previsionali. 

Il cuore del suo lascito si concentra su due strumenti ormai centrali: ensemble e rianalisi. L’ensemble forecasting prevede l’esecuzione di molte simulazioni modellistiche con piccole variazioni delle condizioni iniziali e delle parametrizzazioni fisiche del modello, ottenendo un ventaglio di scenari. Se i membri restano “compatti” la previsione è robusta; se divergono, l’incertezza è elevata. In pratica, i metodi di ensemble permettono di stimare la probabilità: la possibilità di superare una soglia di pioggia o vento in una determinata area, oppure la finestra temporale più probabile per l’arrivo di un fronte. Una misura del rischio, utile per chi deve decidere e per chi deve comunicare. 

La rianalisi ricostruisce il passato usando un sistema coerente di modello e assimilazione dati. Il riferimento è la pubblicazione del 1996 sul progetto NCEP/NCAR 40-Year Reanalysis, di cui Kalnay è prima autrice: un lungo record globale ottenuto fondendo osservazioni e dinamica di modello in modo uniforme nel tempo. Il cuore dell’operazione è un’idea tanto semplice quanto ambiziosa: ricostruire il passato dell’atmosfera con una “lente” coerente. In pratica, si recuperano decenni di osservazioni (a terra, in quota, su nave, da satelliti), le si controlla e le si assimila usando un sistema mantenuto il più possibile stabile nel tempo, così da ottenere campi atmosferici confrontabili anno dopo anno. L’assimilazione dati – la cerniera tra misure e modello – corregge lo stato del modello usando le osservazioni disponibili e produce dataset omogenei, fondamentali per climatologia, verifica dei modelli e studio degli eventi estremi. 

Per chi fa ricerca, le rianalisi sono diventate un linguaggio comune: consentono di studiare tendenze e variabilità, validare modelli, ricostruire la circolazione su lunghi periodi, analizzare teleconnessioni e anomalie. Non è un caso che l’American Meteorological Society ricordi come la pubblicazione abbia superato, “all’ultimo conteggio”, le 35mila citazioni: un indicatore (imperfetto, ma eloquente) di quanto questo progetto sia diventato una pietra miliare per le scienze del clima. 

Una parte di supercalcolatore chiamato Eugenia 

Ensemble e rianalisi non sono concetti astratti: sono parte della catena operativa che trasforma osservazioni (stazioni meteorologiche, radar, satelliti) in prodotti previsionali, attraverso assimilazione, simulazioni su supercalcolatori e verifica continua. È un lavoro in cui operano anche scienziate e tecniche – meteorologhe, fisiche dell’atmosfera, esperte di dati e modellistica – impegnate nello sviluppo e nella produzione quotidiana. 

In questo quadro si colloca Marco Polo, la nuova infrastruttura di supercalcolo installata al Tecnopolo di Bologna che ospita al suo interno anche la modellistica sviluppata dell’Agenzia ItaliaMeteo: un sistema pensato per sostenere modellistica ad alta risoluzione e flussi dati sempre più intensi, con la capacità di collegarsi in modo efficiente ad archivi strategici come quello di ECMWF per trasferire grandi volumi di dati. Per la partizione di infrastruttura di ItaliaMeteo – destinata alla modellistica operativa – sono previste risorse dedicate (52 nodi CPU, 20 nodi GPU e 5 petabyte di storage) e un collegamento di rete dedicato all’archivio ECMWF. L’obiettivo è rendere più rapida e affidabile la produzione operativa delle catene di modellistica numerica, sia deterministiche sia probabilistiche, e liberare maggiori risorse di calcolo per lo sviluppo scientifico e il miglioramento continuo dell’accuratezza delle previsioni. 

La scelta del nome lega simbolo e funzione: la partizione dell’Agenzia è stata battezzata “Eugenia”. Un omaggio a Eugenia Kalnay, ma anche un promemoria operativo: la meteorologia moderna migliora quando trasforma osservazioni, teoria e calcolo in un servizio più affidabile e verificabile, capace di dichiarare l’incertezza invece di nasconderla. È la lezione di Kalnay, ed è una bussola per la meteorologia di oggi.