Preda predatore

Una pagina per descrivere la vita delle nuvole grazie al modello preda predatore

Se ricordate – va bene anche se fate finta – una volta vi ho parlato della condensa, e niente… Rileggendo quelle righe, sono stato catapultato nel me stesso bambino. Senza baffi.

Un passato senza baffi. Buffo…

In questo tempo remoto e quasi mitologico, mi divertivo assai ad osservare le gocce che si formano sui vetri. Popolazioni di liquidi gioielli, immobili, che poi… Swisch! - suono onomatopeico del tutto esagerato - si mettevano in moto e, accelerando, raccoglievano tutte le gocce sulla propria strada!

Ehmbeh!? Cosa c’è di fisichese?

La fisica c’è! Sempre!

Per esempio, la semplice goccia che scivola sul vetro si porta appresso un po’ di fisica carina. Seguitemi: la goccia inizia a scivolare sul vetro quando il suo peso diventa maggiore della forza che la tiene “ancorata” (f. di adesione – una sorta di attrito); scivolando, cresce, assimilando gocce lungo il cammino; crescendo, sempre per colpa della forza di adesione, lascia dietro di sé una sottilissima sequenza di goccioline.

Questa è la fisica del problema, tutto molto bello, ma il mio clone senza baffi ha sempre visto oltre. Ha sempre sviaggiato proprio.

Nella mia testa, la goccia più grande è un predatore a caccia di piccole gocce indifese. Preda e predatore… Maddai! E pensare che un modello matematico con questo nome esiste davvero. Ma quanto ero avanti da piccolo!?

Per di più, non solo esiste, ma il modello predatore-preda (o di Lotka-Volterra) è anche applicabile a moltissimi campi. Fu sviluppato indipendentemente da due scienziati: il primo (Lotka) stava cercando di descrivere l’andamento oscillante delle reazioni chimiche; il secondo (Volterra) voleva comprendere l’andamento delle popolazioni ittiche. Momento, momento, momento! Come funziona un modello preda predatore?!

Immaginate di avere una bella popolazione di topini di campagna (le prede) che indicheremo con la T e poi, indicati con G, un nutrito gruppo di gatti a dar loro la caccia. Come interagiscono?!

Il numero dei T cresce velocemente in assenza dei G, ma si riduce se i predatori sono attivi. Il numero dei G dipende interamente dai T e decresce rapidamente senza di essi. Quindi, se la popolazione delle prede (T) comincia a crescere, rappresentando una significativa fonte di cibo per i predatori (G), verrà portata (dai G) a diminuire. Se i G hanno molte prede da cacciare, la loro popolazione cresce fino a che non supera la popolazione delle prede e, a quel punto, dovrà iniziare a decrescere. In assenza di predatori, T inizia a recuperare, e così il ciclo continua.

Ma si può fare di più. Per esempio, si può applicare questo modello alla vita delle nuvole…

Pronti ad entrare nel vivo della fiestaaa?!

A questa festa parteciperanno tre tizi (precipitazione – nuvola – aerosol) tutti legati da un unico destino: saranno prede e predatori. Sarà una vera e propria festa tra le nuvole…

Le nuvole ed il modello preda predatore

Quali nuvole?! Quelle medio-basse, i Cumuli. Perché proprio queste? Perché comprenderne i meccanismi di formazione e distruzione può essere di grande importanza per sviluppare modelli di previsione efficienti. Le nuvole di questo tipo sono infatti particolarmente brave a riflettere verso lo spazio la radiazione proveniente da sole. In due parole due? Fanno ombra e fresco.

Perché gli aerosol?! Perché nonostante si è certi della loro importanza non si sa come agiscano. Modelli come questo aiutano ad avere un quadro più chiaro, nella speranza che il sistema sia più predicibile di quanto suggerito dal gran numero di gradi di libertà (circa 10^7) prodotti dagli aerosol.

Perché le precipitazioni? Beh… Qui vi lascio indovinare…

Quando si parla di nuvole il gioco si fa serio perché ci sono più “personaggi” che possono essere sia prede che predatori. Vi faccio qualche esempio, a voi il gusto di capire chi è preda e chi predatore:

Le particelle di aerosol atmosferico sono i nuclei su cui le particelle delle nuvole si formano. Aerosol e nuvola possono coesistere. Ambienti molto poveri di aerosol non supportano l’esistenza di nuvole; Le gocce di pioggia consumano vapore e non possono prosperare a meno che un agente esterno mantenga una concentrazione di vapore sopra un certo valore critico; Le gocce di cui sono formate le nuvole si aggregano formando gocce di pioggia che raccolgono le prime consumandole. La formazione di pioggia può implicare la fine della nuvola o, sotto certe condizioni, nuvole e pioggia possono coesistere. Poiché le gocce di nuvola si formano sulle particelle di aerosol, la pioggia che arriva alla superficie consuma indirettamente aerosol; In nuvole a fase mista, acqua e ghiaccio possono coesistere o, sotto certe condizioni il ghiaccio cresce a spese dell’acqua liquida, producendo il congelamento completo e la fine della nuvola Insomma, nelle nuvole e per le nuvole è un continuo combattere per la sopravvivenza…

Sorprendente no?!

E tutto questo solo riprodurre il comportamento di nuvole già esistenti… Vi lascio immaginare quanto può essere difficile prevedere quando e come si formeranno delle nubi o se durante il weekend pioverà…

Che dite? Pioggia o sole?

Modello preda predatore dall’articolo di Koren-Feingold (2011) “aerosol – cloud – precipitation system as a predator – prey problem”