Testi Tecnico-Scientifici

Patrizia Favaron Non “il mio solito articolo”… In effetti, no. È l’annuncio del libro che ho appena finito di scrivere sull’Anemometro a coppe, e che si può già scaricare gratuitamente da questo collegamento: Cup Anemometers and Slow Wind Speed Di regola citare sé stesse è una bruttissima cosa, e non lo avrei fatto se non fossi stata presa da un certo senso di urgenza. Tutto è nato alcuni mesi fa, quando durante l’elaborazione dei dati per un paper che io e amiche e amici di UNINSUBRIA stavamo scrivendo (spoiler: finito anche lui! Tra qualche giorno sarà pubblicato ufficialmente) mi sono imbattuta in un istogramma stranissimo. E ne ho già anche scritto! L’articolo è comparso nella nostra Newsletter di Marzo 2025, con il titolo “Misurare il vento, quando il vento non c’è”, e il grafico incriminato potete trovarlo nella Figura 3, dove noterete un “baffo che non dovrebbe esistere” in corrispondenza delle velocità del vento più basse. Qualche tempo dopo sono stata chiamata a compiere un intervento di manutenzione in campo, presso una stazione meteorologica che a detta del manutentore stava malissimo, e nella quale molti anni fa avevo messo il mio zampino. La stazione in realtà stava più che bene (l’unico guaio era su uno degli strumenti, che mostrava tutti i segni del tempo che tranquillo ed inarrestabile scorre). Ma il Baffo Misterioso, c’era anche lì! Santa peppola. Che la cosa meritasse un’indagine approfondita? In effetti la meritava, ed i risultati potete trovarli nel libro. No, il Nobel anche no E ci mancherebbe pure. D’altra parte, qualcuno doveva farla, quell’indagine. In pratica, io “passavo di lì”, e così… Naturalmente non da sola: nella raccolta dei dati sono stata aiutata (enormemente) dall’Ufficio Meteo di ARPA Lombardia, che mi ha donato un campione piuttosto grande dei dati raccolti dalle stazioni micro-meteorologiche della rete SHAKEUP. Tra quei dati, le velocità del vento rilevate da un anemometro convenzionale, a coppe e banderuola, e le componenti del vettore vento rilevate da un anemometro ultrasonico tri-assiale. I due strumenti sono posizionati alla stessa quota (10m), ed a circa 2m di distanza l’uno dall’altro: in pratica, sono esposti allo stesso vento, o quasi. Dunque dovrebbero dire la stessa cosa, quanto alla velocità. Ma in effetti non lo fanno, e soprattutto in corrispondenza delle velocità del vento inferiori. Semplice, ma tremendissimo! Volessi dire in estrema sintesi come si comporta un anemometro a coppe, molto probabilmente ripeterei il titolo qui sopra: è uno strumento semplice e intuitivo, si vedono le coppette girare, e tanto più forte quanto maggiore la velocità del vento. Cosa si potrebbe trovare di più auto-evidente? Forse la manica a vento. Ma siamo lì. Poi, appena vai a guardare sotto la superficie, emerge un mondo intricatissimo. Tanto per cominciare, non è così vero che gli anemometri a coppe “girano sempre”: a volte (o spesso) restano fermi. Possibile? Per gravi ragioni fisiche l’aria non se ne sta mai ferma, ma scorre cercando di riempire i “vuoti di pressione” dell’atmosfera, che si rinnovano di continuo a tutte le scale dalla globale giù, giù sino alla microscala. Tanto per capirci, la situazione della “tranquilla” giornata in cui sto scrivendo questo articolo è mostrata qui: (Fonte: Deutscher Wetterdienst – immagine prelevata il 4 Maggio 2025, alle ore 10:45 CEST) Mica male, direi: tanta, tanta roba. La dura realtà è che, al di sotto di un certo valore di velocità, l’anemometro a coppe se ne resta fermo. Bloccato dai suoi pur minuscoli attriti. Detto altrimenti, gli anemometri a coppe sono caratterizzati da una soglia di attivazione, una velocità caratteristica che cambia da un modello all’altro, e che può anche mutare con l’usura dei cuscinetti ed altre cause accidentali. La soglia di attivazione, che di solito è dichiarata dai costruttori di anemometri, può variare da 0.5 m/s nel caso dei modelli professionali per impieghi generali, ad anche 1 m/s per modelli particolarmente robusti, usati per esempio negli aeroporti (dove hanno la missione di misurare venti e raffiche molto forti, potenzialmente pericolose). Da piccola, mi sono imbattuta in un anemometro a coppe per usi di ricerca con cuscinetti non a sfere ma del tipo flottante in bagno di mercurio, per il quale la soglia di attivazione dichiarata era più bassa di 0.5 m/s (però non ricordo quale – non vi dico le notti insonni, al pensiero che quell’anemometro sarebbe finito a Dome Concordia dove le temperature “normali” sono intorno ai -60 °C, mentre il punto di congelamento del mercurio è di una briciola più di -39 °C: per ragioni che nessuno ha mai avuto il coraggio di spiegare i cuscinetti di mercurio, come mi hanno detto i colleghi del CNR che avevano commissionato la stazione, hanno continuato a funzionare regolarmente – si sono sentite diverse storie al riguardo, della serie “calore indotto da frizione” e cose così, ma nessuna si è avvicinata ad una dimostrazione fisica.) In tempi più recenti ho cercato di capire quale fosse la soglia di attivazione dell’anemometro a coppe della stazione di classe “amatoriale” Vantage Pro 200, diffusissima (e usata anche in molti impianti industriali). Ci credi? Non ci sono riuscita. O almeno: sulla documentazione facile da reperire non l’avevo trovata. Avevo, invece, trovato un dato di terza parte, ma molto strano: 1.5 m/s. Ghe credi un poo pocch (il dato mi sembra un po’ pessimistico). Ma solleva il coperchio su un fatto non molto noto e, in certi riguardi, allarmante: la soglia di attivazione di uno specifico esemplare di anemometro a coppe nasce uguale a quella dichiarata, ma aumenta mano a mano che i cuscinetti si usurano. In teoria, gli anemometri a coppe andrebbero di tanto in tanto revisionati. In pratica questo tende ad accadere, ma, alla giusta cadenza? E finisse qui! Oltre ad avere una soglia di attivazione finita e positiva, l’anemometro a coppe si comporta alla stregua di un sensore del primo ordine. Questo vuol dire che qualora la velocità del vento cambiasse repentinamente, la lettura dell’anemometro a coppe vi si adatterà gradualmente, in un tempo che dipende sia dalle caratteristiche costruttive del sensore che