Gli eventi meteorologici estremi sono fenomeni atmosferici ad alta intensità che possono generare impatti significativi su persone, infrastrutture e attività economiche. Per imprese ed enti rappresentano un concreto rischio operativo, poiché possono compromettere la sicurezza dei lavoratori, causare interruzioni delle attività e danneggiare beni e asset strategici.
Da anni PM_TEN supporta aziende, pubbliche amministrazioni e gestori di infrastrutture attraverso servizi avanzati di modellistica meteorologica, analisi del rischio e sistemi di allarme preventivo. Comprendere e prevedere fenomeni convettivi come fulmini e grandine è oggi fondamentale per adottare misure preventive efficaci, ottimizzare le decisioni operative e migliorare la resilienza delle organizzazioni. In questo articolo vedremo perché questi fenomeni sono particolarmente difficili da prevedere, quali attività dipendono dalla loro corretta previsione e come i più recenti approcci che combinano modelli meteorologici e intelligenza artificiale consentano di estendere l’anticipo utile degli allarmi.
Eventi meteorologici estremi: perché sono un rischio operativo
Gli eventi meteorologici estremi sono fenomeni atmosferici caratterizzati da elevata intensità e capacità di provocare danni in tempi brevi. Gli estremi possono riguardare singoli episodi meteorologici, come una precipitazione eccezionale, oppure condizioni che persistono più a lungo, come una stagione insolitamente siccitosa. Non vanno confusi con le tendenze climatiche, che descrivono come le caratteristiche del clima cambiano nel tempo. Nel linguaggio del risk management, questi eventi rientrano nella categoria dei rischi fisici acuti, una delle componenti del rischio climatico considerate dalla Tassonomia Europea e dagli standard ESRS.
Tra gli eventi meteorologici estremi, fulmini e grandine meritano particolare attenzione perché si sviluppano rapidamente, hanno una distribuzione spaziale spesso molto localizzata e possono colpire settori produttivi, infrastrutture energetiche, cantieri, attività agricole e operazioni logistiche.
In Italia, l’osservazione di questi fenomeni si avvale di strumenti complementari: reti di rilevamento dei fulmini, radar meteorologici e stazioni al suolo. A questi si affianca l’European Severe Weather Database (ESWD), che raccoglie e sottopone a controllo di qualità segnalazioni di eventi meteorologici severi, comprese grandinate e danni provocati dai fulmini.
Fulmini e grandine: i meccanismi fisici in breve
Come si formano i fulmini
I fulmini si sviluppano all’interno delle nubi temporalesche, generalmente i cumulonembi, attraverso un processo di separazione delle cariche elettriche. Le collisioni tra graupel (granelli di neve tonda) e cristalli di ghiaccio, in presenza di acqua sopraffusa (cioè acqua rimasta liquida a temperature inferiori a 0 °C), trasferiscono carica tra le particelle. Le correnti ascensionali separano poi le particelle leggere da quelle pesanti, creando regioni di carica opposta. Quando il campo elettrico locale raggiunge valori sufficienti all’innesco, si sviluppa la scarica, che può avvenire all’interno della nube, tra nube e nube o tra nube e suolo.
Come si forma la grandine
La grandine nasce all’interno di forti celle temporalesche caratterizzate da intense correnti ascensionali. I chicchi nascono da graupel che viene sostenuto dalla corrente al di sopra dello zero termico, dove l’aria contiene gocce sopraffuse che, urtando il chicco, congelano sulla sua superficie e lo fanno crescere. Quando il loro peso supera la capacità della corrente ascensionale di sostenerli, precipitano al suolo. Le grandinate più intense sono spesso associate alle supercelle, temporali organizzati con correnti ascensionali in rotazione, molto forti e persistenti, che permettono ai chicchi di restare a lungo nella zona di crescita.
Per valutare quanto l’atmosfera sia favorevole allo sviluppo di temporali intensi, i previsori considerano, tra gli altri parametri, il CAPE, cioè l’energia potenziale disponibile per alimentare le correnti ascensionali, e il wind shear verticale, ossia la variazione della velocità e della direzione del vento con la quota, che influenza l’organizzazione e la durata dei temporali. Questi parametri aiutano a individuare condizioni favorevoli, ma da soli non determinano se e dove si verificheranno fulmini o grandine.
L’impatto su sicurezza, continuità operativa e asset
| Settore | Esposizione ai fulmini | Esposizione alla grandine | Decisione da anticipare | Anticipo utile |
|---|---|---|---|---|
| Agricoltura | Lavoratori all’aperto, impianti e attrezzature | Colture, serre e attrezzature esposte | Predisporre le protezioni disponibili e riprogrammare le attività all’aperto | Ore o giorni per prepararsi; minuti per le misure immediate |
| Edilizia e lavori in quota | Operatori, ponteggi, gru e strutture esposte | Operatori, coperture provvisorie e materiali | Riprogrammare le lavorazioni e mettere in sicurezza il cantiere | Ore o giorni per organizzarsi; minuti per sospendere le attività |
| Energia e reti | Linee, impianti elettrici e personale in manutenzione | Pannelli fotovoltaici e componenti esposti | Rimodulare le manutenzioni e predisporre le squadre di intervento | Ore o giorni |
| Porti, mare e logistica | Personale all’aperto, gru, imbarcazioni e impianti | Mezzi, merci e attrezzature esposte | Riorganizzare movimentazioni e interventi, predisporre il riparo degli operatori | Ore per organizzarsi; minuti per le misure immediate |
| Eventi pubblici e protezione civile | Persone in spazi aperti e strutture temporanee | Persone, allestimenti e mezzi | Valutare rinvii, predisporre ripari e attivare le procedure di sicurezza | Ore o giorni per pianificare; minuti per le azioni immediate |
Rischio fulminazione: cosa copre la valutazione e cosa no
La valutazione del rischio da fulminazione rappresenta un obbligo previsto dal quadro normativo italiano sulla salute e sicurezza nei luoghi di lavoro, nell’ambito della valutazione dei rischi e delle norme tecniche della serie CEI EN 62305. Tale valutazione consente di stimare il rischio associato agli effetti diretti e indiretti delle scariche atmosferiche su edifici, impianti e persone, individuando eventuali misure di protezione. Tuttavia, presenta un importante limite: fornisce una valutazione statistica e strutturale del rischio, ma non è progettata per supportare le decisioni operative quotidiane legate all’arrivo imminente di un temporale. Per proteggere efficacemente i lavoratori all’aperto è necessario integrare la valutazione del rischio con servizi previsionali e sistemi di allarme tempestivi.
Prevedere i fenomeni convettivi: dai modelli numerici al nowcasting
La previsione moderna si basa su una combinazione di modelli numerici e osservazioni in tempo reale. I modelli globali, come quelli sviluppati dall’European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), descrivono l’evoluzione atmosferica su larga scala. Successivamente, modelli ad area limitata ad alta risoluzione, come il modello WRF su cui è basata la catena modellistica previsionale operativa presso PM_TEN, consentono di rappresentare con maggior dettaglio i fenomeni locali.
Nonostante i continui progressi, fulmini e grandine restano tra gli eventi più difficili da prevedere. La loro formazione dipende infatti da processi convettivi molto complessi, che avvengono su scale spaziali e temporali estremamente ridotte.
Per le previsioni a brevissimo termine si utilizza il nowcasting, che integra radar meteorologici, dati satellitari e reti di rilevamento dei fulmini. Questo approccio risulta efficace per seguire temporali già in sviluppo e fornire allarmi nell’arco di minuti o poche ore, ma non offre il tempo necessario per pianificare molte attività operative. La previsione meteorologica stima la probabilità che il fenomeno si sviluppi nei giorni successivi, mentre il nowcasting permette di seguirne l’evoluzione negli ultimi minuti e nelle ultime ore prima dell’evento.
Quando si valuta un sistema previsionale è utile considerare alcuni indicatori chiave:
- Recall: capacità di individuare correttamente gli eventi che si verificano.
- Precisione: percentuale di allerte corrette sul totale delle allerte emesse.
- Falsi allarmi: segnalazioni di eventi che poi non si verificano.
La sfida consiste nel massimizzare recall e precisione riducendo al minimo i falsi allarmi.
Intelligenza artificiale e modelli fisici: l’approccio ibrido di FlashNet
Per superare i limiti delle previsioni tradizionali, negli ultimi anni si è sviluppato un nuovo approccio che combina la robustezza dei modelli fisici con le capacità di apprendimento dell’intelligenza artificiale.
Un esempio è FlashNet, sistema sviluppato dal Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica e Ambientale dell’Università di Genova (DICCA) in collaborazione con ARPA Liguria, e descritto in un lavoro pubblicato su Nature Communications. Il modello utilizza tecniche di deep learning per identificare la relazione ottimale tra le variabili meteorologiche previste dai modelli e l’effettiva occorrenza dei fulmini. Lo studio ha mostrato che l’approccio ibrido è in grado di migliorare significativamente le prestazioni dei sistemi previsionali tradizionali. In particolare, il modello raggiunge valori di recall prossimi al 95% nelle prime 24 ore di previsione, superiori a quelli ottenuti dal sistema deterministico utilizzato come riferimento.
“L’idea alla base di FlashNet è far lavorare insieme la fisica dell’atmosfera e l’intelligenza artificiale. I modelli meteorologici descrivono l’evoluzione delle condizioni atmosferiche; la rete neurale impara a riconoscere come queste condizioni si traducano nella comparsa dei fulmini. Nel nostro studio, questa integrazione ha migliorato le previsioni fino a due giorni di anticipo rispetto al metodo utilizzato come riferimento. Il valore pratico è poter preparare le attività e le misure di protezione prima che il temporale sia imminente.”
Spiega Andrea Mazzino, professore dell’Università di Genova e tra i soci fondatori di PM_TEN, autore senior dello studio pubblicato su Nature Communications.
Le potenzialità descritte nello studio trovano oggi applicazione in ambito operativo, anche grazie all’integrazione di FlashNet nei sistemi di previsione meteorologica avanzata di PM_TEN.
La prossima frontiera: la previsione della grandine con l’IA
Dopo i fulmini, la ricerca si estende alla grandine. Il gruppo del Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica e Ambientale dell’Università di Genova ha sviluppato un approccio che combina previsioni meteorologiche e intelligenza artificiale per individuare situazioni favorevoli a temporali grandinigeni fino a due giorni di anticipo. Per apprendere, il sistema utilizza osservazioni satellitari capaci di riconoscere segnali della presenza di grandi particelle di ghiaccio nelle nubi, anche sul mare, dove le osservazioni da terra sono scarse. Una volta addestrato, produce previsioni orarie utilizzando soltanto le informazioni del modello meteorologico, senza dover attendere nuovi passaggi satellitari. I risultati, descritti in uno studio in fase di finalizzazione e verificati anche attraverso segnalazioni indipendenti di grandine al suolo, mostrano un miglioramento rispetto al metodo di confronto basato sugli indici atmosferici tradizionali. Si apre così una prospettiva concreta per supportare la protezione di colture, impianti e attività esposte.
Come integrare le previsioni nei processi decisionali
Una previsione efficace genera valore quando viene trasformata in un’azione concreta.
In ambito agricolo, una previsione di elevata probabilità di grandine può attivare procedure per la protezione delle colture più sensibili. Nei cantieri può determinare la riprogrammazione delle attività in quota. Nel settore energetico può consentire di rimandare interventi programmati su infrastrutture esposte. Nella logistica portuale e nelle attività offshore può supportare decisioni preventive per salvaguardare operatori e mezzi.
Per questo motivo le organizzazioni più evolute integrano le informazioni meteorologiche nei propri processi di gestione del rischio, nei piani di emergenza e nei sistemi di business continuity.
Grazie all’integrazione tra modellistica meteorologica avanzata, intelligenza artificiale e sistemi di allertamento, soluzioni come FlashNet consentono di trasformare le previsioni in uno strumento operativo a supporto della sicurezza e della continuità delle attività.
Vuoi sapere come integrare le previsioni di fulmini e fenomeni convettivi nei tuoi processi decisionali? Contatta il team PM_TEN e scopri le funzionalità di FlashNet.
