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Richardson e l’ordine nel caos
Oggi vi vogliamo raccontare del famoso matematico, fisico e meteorologo britannico Lewis Fry Richardson.
Fig. 1: “Weather Forecasting Factory” (la fabbrica delle previsioni del tempo) di Stephen Conlin, 1986. Quest’illustrazione è basata sul contenuto della famosa pubblicazione Weather Prediction by Numerical Process di L.F.Richardson. Fonte e maggiori dettagli (in inglese): https://www.emetsoc.org/resources/rff/
Lewis Fry Richardson, (11 ottobre 1881, Newcastle-upon-Tyne, Inghilterra - 30 settembre 1953 a Kilmun, Argyll, Scozia) è stato un matematico, fisico e meteorologo inglese che fra le altre cose è stato uno dei pionieri dei moderni metodi e delle tecniche matematiche per la previsione numerica del tempo.
La previsione del tempo
Richardson diede importanti contributi ai metodi per risolvere certi tipi di problemi in fisica e applicò le sue idee alla meteorologia dal 1913 al 1922. L'interesse di Richardson per la meteorologia lo portò a proporre uno schema per le previsioni del tempo risolvendo le equazioni differenziali, il metodo oggi largamente utilizzato. Il suo lavoro pubblicato su Weather Prediction by Numerical Process nel 1922 non ebbe inizialmente grande successo. Lo svantaggio principale della sua tecnica matematica per la previsione sistematica del tempo era il tempo necessario per produrre tale previsione. Per darvi un’idea per prevedere il tempo delle seguenti 24 ore sarebbe stato necessario svolgere calcoli ed operazioni matematiche per ben tre mesi. Dopo la seconda guerra mondiale, con l'avvento dei computer elettronici, il suo metodo di previsione del tempo, leggermente modificato e adattato, è diventato di uso più pratico.
Il numero di Richardson …
Lewis Fry Richardson è stato fondamentale per lo sviluppo delle scienze dell’atmosfera attraverso il suo lavoro sulla Meteorologia dello strato limite, sulle turbolenze ed altri approcci teorici. Ad esempio, il numero di Richardson è attualmente utilizzato nei modelli di previsione meteorologica. Questo numero fornisce informazioni sullo stato di turbolenza o sulla stabilità della stratificazione di un fluido. Il numero di Richardson (Ri) è calcolato come rapporto tra il taglio verticale del vento (variazione della velocità e della direzione del vento con l'altezza) e la forza di sollevamento.
… e non solo!
Richardson ha anche contribuito alla teoria dell'analisi e dello studio della diffusione (miscelazione di molecole o altre piccole particelle per moto termico casuale). Egli è anche noto per il suo lavoro pionieristico sui frattali, parte della teoria del caos, e per un metodo per risolvere sistemi di equazioni lineari, noto come iterazione modificata di Richardson.
Animazione su https://vimeo.com/482686937
Nell'aprile del 1912, poco dopo l'affondamento del Titanic, Richardson chiese un brevetto per il rilevamento di iceberg mediante l'ecolocazione acustica nell'aria. Un mese dopo, ha depositato un brevetto simile per l'ecolocazione acustica in acqua, anticipando l'invenzione del sonar di Paul Langevin e Robert Boyle sei anni dopo.
Uno scienziato di tutto rispetto
Richardson è stato presidente del dipartimento di fisica del Westminster Training College di Londra dal 1920 al 1929 e presidente del Paisley College of Technology di Paisley, Renfrewshire dal 1929 al 1940.
Dal 1997 la Lewis Fry Richardson Medal è stata premiata dall'Unione Europea delle Geoscienze per "eccezionali contributi alla non linearità" e "geofisica in generale".
Il suo lavoro di una vita lo colloca giustamente tra i più famosi scienziati che hanno contribuito in modo significativo allo sviluppo della meteorologia.
Articolo tradotto ed adattato dal Deutsche Wetterdienst (https://www.dwd.de/DE/wetter/thema_des_tages/2020/11/21.html)