Articolo tratto dalla Newsletter n° 020 di dicembre 2024.
Nella seconda metà dell’Ottocento, grazie alla capillare diffusione delle reti telegrafiche, diventa possibile ricevere in tempo quasi reale informazioni meteorologiche da tutte le zone sviluppate del Pianeta. Il potenziale applicativo di queste informazioni è enorme in quanto esse sono essenziali per qualsiasi attività previsionale. Nascono quindi in tutti Paesi più avanzati appositi Servizi con il compito di operare in questo settore.
In questo contesto, viene fondato in Italia nel 1876 il Regio Ufficio Centrale di Meteorologia (RUCM) che svolse un ruolo cruciale nella standardizzazione e nel coordinamento delle osservazioni meteorologiche effettuate nel nostro Paese. Uno tra i contributi più importanti di questa istituzione è la compilazione del Bollettino Meteorico Giornaliero (BMG). Esso riporta i dati di numerose variabili meteorologiche rilevati alle ore 8:00 presso decine di osservatori italiani, insieme a carte meteo che mostrano la distribuzione delle isobare e delle isoterme sul territorio italiano.
Completano il bollettino le previsioni meteo per il giorno, allora chiamate “presagi”. Il bollettino si arricchisce poi negli anni successivi e crescono sia le stazioni considerate (esse arrivano a superare il centinaio) che le osservazioni riportate (vengono aggiunte anche le osservazioni della sera precedente). Il bollettino viene redatto in forma pressoché inalterata fino all’ingresso dell’Italia nella Seconda Guerra Mondiale. I bollettini giornalieri sono stati via via raccolti e pubblicati in fascicoli annuali che sono oggi disponibili in vari archivi: una collezione completa si trova al CMA del CREA a Roma.
1.1 Il progetto
Il progetto ReData (Recovery of Data), avviato nel 2017 dall’Associazione Meteonetwork OdV e dall’Università degli Studi di Milano, si propone i) di creare un archivio digitale dei BMG prodotti dal RUCM tra il 1879 e il 1940 e ii) di estrarre i contenuti presenti in essi in modo che possano essere usati per la ricerca scientifica. Inserito nel contesto internazionale del Data Rescue Portal della World Meteorological Organization (WMO) (figura 1), questo progetto mira a preservare e a rendere accessibili per la comunità scientifica internazionale e nazionale preziose informazioni meteorologiche storiche.
La prima parte del progetto è già stata sviluppata quasi per intero ed essa verrà completata entro la prima metà del 2025. La seconda parte è invece ancora agli inizi. Essa è stata inizialmente avviata per mezzo di un’applicazione
sviluppata da Meteonetwork (vedi https://redata.meteonetwork.it/), ma dopo un avvio promettente, con un buon numero di digitalizzazioni e volontari coinvolti, l’interesse verso la digitalizzazione dei dati contenuti nei BMG è diminuito negli anni, rallentando e complicando la gestione del notevole carico di lavoro necessario per portare avanti l’iniziativa.
Pertanto, nel 2024 si è deciso di rilanciare questa parte del progetto cercando di puntare su nuovi strumenti e metodi che rendessero più attrattiva e facilmente accessibile l’attività di digitalizzazione dei dati. Questa attività si è sviluppata con il contributo di due tesi di laurea, una triennale presso l’Università degli Studi di Milano e una magistrale presso il Politecnico di Milano. Entrambe le tesi hanno mirato a disegnare una nuova struttura della seconda parte del progetto ReData, sfruttando il potenziale della Citizen Science e della piattaforma internazionale Zooniverse, che coinvolge volontari a partecipare ad attività legate alla ricerca scientifica.
2. Il BMG e la rete delle stazioni utilizzate nell’ambito di esso
Nel 1879, la rete delle stazioni i cui dati venivano pubblicati nei bollettini comprendeva appena 11 stazioni. Tuttavia, nel giro di pochi decenni, il numero delle stazioni salì a 70. La rete raggiunse il suo massimo sviluppo dopo la Prima Guerra Mondiale (figura 2), quando vennero aggiunte le stazioni di diverse capitanerie di porto e stazioni nei nuovi territori acquisiti dall’Italia, come Trieste e Trento, e Tripoli e Bengasi sulle coste libiche.
I bollettini sono composti da diverse pagine per giorno: 4 pagine dal 1879 al 1913, 6 pagine dal 1914 al 1922, e ancora 4 dal 1923 al 1934. Queste pagine sono state tutte scansionate dal socio AISAM e socio Meteonetwork Luca Ronca (figura 3). I bollettini relativi al periodo 1935-1940 verranno scansionati nella prima parte del 2025.
Il contenuto dei bollettini ha subito alcuni cambiamenti nel corso degli anni, ma la loro struttura è rimasta pressoché invariata. L’intero contenuto può essere suddiviso nelle seguenti sezioni:
- Tabella delle osservazioni italiane;
- Tabella delle osservazioni estere;
- Mappe di temperatura e di pressione ridotta a livello del mare a scala nazionale ed europea;
Altre informazioni, come telegrammi ricevuti da città estere, attività endogene o tabelle riassuntive di carattere meteorologico.
La tabella delle osservazioni italiane risulta essere la sezione di maggiore interesse per ReData. Il primo obiettivo che ci poniamo nell’ambito del rilancio della digitalizzazione dei dati del BMG è quello di digitalizzare i dati dal 1882 (figura 4) al 1913, periodo durante il quale la struttura della tabella è rimasta invariata, contenendo le seguenti variabili meteorologiche registrate alle ore 8 di mattina:
- pressione barometrica ridotta a livello del mare;
- differenza barometrica in 24h;
- temperatura
- differenza di temperatura in 24h;
- direzione del vento;
- velocità del vento;
- condizione del cielo;
- condizione del mare;
- direzione delle nubi;
- pioggia caduta in 24h;
- temperatura minima giornaliera;
- temperatura massima giornaliera;
- osservazioni diverse (note particolari riferite alla giornata passata).
3. ReData su Zooniverse
Zooniverse è un portale di Citizen Science che consente ai volontari di partecipare a progetti scientifici, tra cui la digitalizzazione di documenti meteorologici storici come i BMG considerati nell’ambito del progetto ReData (https://www.zooniverse.org/projects/meteonetwork/redata). Il grande vantaggio di Zooniverse è che ci consente di attingere da un bacino di volontari molto più ampio. A differenza del sito di Meteonetwork, dove gli utenti possono scegliere liberamente su quali stazioni e periodi lavorare, il nuovo approccio che abbiamo usato nell’ambito di questa piattaforma mira a digitalizzare i dati in modo uniforme, anno per anno, su tutte le stazioni disponibili. Questo garantisce una copertura spaziale equilibrata e permette di ricostruire le carte di analisi sinottica del passato in modo più accurato.
I workflow, ovvero le attività proposte ai volontari, sono suddivisi per stazione e anno, identificati con il formato “Y xxxx” (dove Y indica la stazione e xxxx l’anno). Ogni workflow guida l’utente nella trascrizione dei dati attraverso una serie di domande strutturate che seguono l’ordine delle variabili meteorologiche riportate nel bollettino. Sono forniti tutorial, testi di supporto e pagine di approfondimento per guidare l’attività nei dettagli.
L’utente seleziona un workflow dalla homepage, accedendo a una scansione casuale dell’anno scelto, e risponde ai tasks seguendo le istruzioni (figura 5).
4. L’importanza dei dati del BMG per la ricerca climatologica
Il contributo più importante dei dati del BMG per la ricerca climatologica consiste nel permettere una migliore ricostruzione delle carte di analisi sinottica del passato. Questo contributo è rilevante sia per analisi a scala nazionale che per analisi a scala spaziale più ampia. Questo perché i dati recuperati possono arricchire i dataset usati per costruire rianalisi a scala globale come la 20CR (vedi https://psl.noaa.gov/data/20thC_Rean/), essenziali per studiare l’evoluzione climatica. La scarsa presenza delle stazioni italiane in questi dataset, ben evidenziata dagli studi di Hawkins et al., [2] (figura 6), limita infatti l’accuratezza di queste analisi per l’intero bacino del mediterraneo. Digitalizzando i bollettini dell’UCM, il progetto ReData mira quindi a colmare queste lacune, migliorando la comprensione di fenomeni meteorologici passati e presenti.
4.1 Un caso studio
L’alluvione del Polesine del 1882, che causò l’esondazione dell’Adige a Verona, è stata analizzata considerando mappe di pressione a livello del mare (SLP) ottenute da diverse fonti:
– carte di analisi disegnate a mano presenti nei bollettini;
– carte di analisi derivate dal modello di rianalisi del NOAA [3].
A titolo di esempio, vengono riportate in figura 7 l’immagine relativa al giorno 16 settembre 1882. Si nota come le mappe create grazie ai dati raccolti nei bollettini riescano ad individuare meglio i minimi di pressione locali rispetto a quelle prodotte considerando i dati della rianalisi del NOAA, dimostrando il valore aggiunto che i dati storici possono fornire ai modelli per ricostruire in modo più dettagliato il clima del passato.
Bibliografia
[1] Copernicus Climate Change Service (C3S). Data Rescue of Climate Observations. URL: https://datarescue.climate.copernicus.eu/.
[2] Hawkins, E., Alexander, L.V. & Allan, R.J. (2022) Millions of digitized historical sea-level pressure observations rediscovered. Geoscience Data Journal, 10, 385–395. Available from: https://doi.org/10.1002/gdj3.163.
[3] Wetterzentrale. Archive of NOAA Reanalysis. URL: https://www.wetterzentrale.de/en/reanalysis.php?model=noaa.
Autori
Alessandro Ceppi
(Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Politecnico di Milano)
Goffredo Caruso
(Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Politecnico di Milano)
Gabriele Buccoleri
(Dipartimento di Scienze e Politiche Ambientali)
Luca Cerri
(Associazione Meteonetwork OdV)
Marco Giazzi
(Associazione Meteonetwork OdV)
Yuri Brugnara
(Empa, Dübendorf, Switzerland)
Maurizio Maugeri
(Dipartimento di Scienze e Politiche Ambientali)