Il routier – Come ottimizzare la rotta di una barca a vela in base al meteo
Oggigiorno le barche a vela hanno degli indici di sicurezza altamente rassicuranti, basti pensare alle varie competizioni e regate che contemplano nel regolamento le clausole di salvaguardia per la vita umana di chi è a bordo. Sappiamo altresì che per condurre una barca a vela verso “un porto sicuro” o fare una rotta “sicura”, in crociera o per vincere una regata, di circolo o attorno al mondo, sia necessaria una profonda conoscenza della meteorologia per ottimizzare la rotta.
La pratica è nota soprattutto fra i regatanti con il nome francese di Routage o quello inglese di Weather routing, e ho trovato molti spunti interessanti nell’articolo che ha scritto Marco Nannini, senza comunque entrare in dettagli tecnici che dipendono dal software di navigazione installato a bordo.
I software di per ottimizzare la rotta
Per ottimizzare la rotta c’è bisogno inevitabilmente di un software dedicato, argomento di sicuro interesse per un regatante. I software di navigazione più noti fra i velisti professionisti sono i seguenti:
- Adrena
- TimeZero (MaxSea)
- Expedition
- SailGrib (App)
- qtVlm (Gratuito open source)
Ottimizzare la rotta: capire il problema da risolvere
Ma come si fa “Weather Routing” o “Routage“? Innanzitutto chiediamoci qual’è il problema che dobbiamo risolvere per ottimizzare la rotta. Dobbiamo andare da un punto A ad un punto B nel minor tempo possibile. Le variabili sono l’intensità e la direzione del vento ed ovviamente la nostra barca. Inizialmente lo possiamo vedere come un problema istantaneo. Ovvero, rispetto alle condizioni meteo che stiamo osservando in quel preciso momento.
Tuttavia salvo dover andare a fare una boa, il problema non è istantaneo. Su una lunga rotta la variabile barca rimane costante, ma la variabile direzione ed intensità del vento cambia nel tempo. Per questo motivo dobbiamo suddividere la nostra rotta potenziale in tanti step. Partendo dal punto A potrò navigare in enne direzioni come ventaglio di opzioni. Tutti i punti che potrei raggiungere con la mia barca in un arco di tempo definito definiscono una isocrona. Per semplicità diciamo che la prima isocrona definisce tutti i punti che posso raggiungere dopo un’ora.
Ricordo che cos’è la Linea isocrona : la linea, tracciata sulle carte geografiche tematiche, che congiunge i punti che si possono raggiungere in un certo tempo da un dato punto di partenza per la via più breve e mediante il mezzo di trasporto più celere;
Il software, a quel punto, ripartendo da una serie di punti sull’isocrona ripete l’esercizio da ciascun punto. Da ogni punto si aprirà un ventaglio di nuove possibili rotte. La frontiera di massima distanza data dalla somma della navigazione nella prima e seconda ora definisce la seconda isocrona. Procedendo per step successivi il software di navigazione arriverà a destinazione. Andando a ritroso la serie di spezzate che ha contribuito a definire quella rotta vincente sarà la rotta ottimale. E’ una soluzione empirica del problema, perché tentare una soluzione matematica sarebbe impossibile.
I fattori di input per ottimizzare la rotta
Per poter fare questo calcolo empirico della rotta ottimale ci sono dei dati di input minimi.
- La direzione ed intensità del vento
- La velocità della barca rispetto al vento
- Correnti di superficie
- Lo stato del mare
- La scelta delle vele
- L’equipaggio
Alcuni di questi fattori sono esogeni, come la corrente di superficie che si somma o sottrae alla velocità della barca. Altri sono fattori che incidono sulla velocità della barca che avevamo inserito come input minimo. Se il mare è agitato non riusciremo a mantenere la velocità massima che terremmo con mare piatto. Allo stesso modo, se abbiamo strappato una vela che ci servirebbe potremmo essere penalizzati. Anche l’equipaggio conta, per esempio potremmo dover diminuire l’efficienza attesa se navighiamo in solitaria. Questi fattori aggiuntivi ci servono per ottimizzare la rotta ed ottenere un risultato più attendibile.
Direzione ed intensità del vento nell’ottimizzare la rotta
E’ ovvio che questo dato ricada fra quelli essenziali per ottimizzare la rotta, fare appunto weather routing o routage. Il file di input da fornire al nostro software di navigazione è detto GRIB (GRIdded Binary). Si tratta formato specifico usato in meteorologia, che definisce griglie spazio temporali. Per ogni punto temporale, ed ogni punto della griglia viene indicata l’intensità e la direzione del vento. Il file GRIB nella sua rappresentazione visiva è un campo di vento.
Un file GRIB è specifico per una area della superficie terrestre e contiene un numero definito di foto. Molti sistemi utilizzabili per scaricarli, come per esempio Saildocs permette di definire tutti i dati relativi all’area di interesse. Saildocs nasce per le connessioni a bassa banda via radio SSB e permette di centellinare i dati richiesti riducendoli al minimo. Altri servizi invece scaricano grandi aree con tanti intervalli temporanei creando file che sono troppo grandi da scaricare via satellitare. Con Saildocs, via email, si invia una richiesta specificando i parametri della richiesta, e si riceve il GRIB in risposta.
Si possono specificare gli estremi del rettangolo dell’area geografica di interesse nonché la definizione. Per esempio indicando se la griglia deve avere un punto ogni grado, mezzo grado o quarto di grado. A seguire si indica la sequenza temporale dell’analisi e delle previsioni da ricevere. Per esempio indicando 0 (l’analisi) seguito da 3,6,9,12,15,18,21,24. Questo ci restituisce una foto ogni 3 ore per 24 ore. Ma la flessibilità è massima e la possiamo adattare alle nostre esigenze.
Velocità della barca nell’ottimizzazione della rotta
La velocità della barca è definita da un altro file di input detto delle Polari. Questo altro non è che una tabella in formato testo semplice con estension “pol“. La tabella indica per ogni riga angoli crescenti rispetto al vento. Per ogni colonna una intensità di vento sempre maggiore. Il riferimento è sempre al vento reale, quindi il software troverà un punto per la nostra velocità a 60 gradi al vento con 10 nodi d’aria.
E’ importante che il file delle polari rappresenti le velocità reali attese per i venti indicati. Il cantiere solitamente fornisce dei dati teorici calcolati detti VPP. L’acronimo sta per Velocity Prediction Program e solitamente sovrastima le velocità reali. La barca uscita dal cantiere è molto più leggera visto che il programma sarà basato sul peso con attrezzatura base.
Per questo dovreste adattare o ancor meglio calcolare le vostre polari. Per calcolarle vi serve registrare dei dati in navigazione, software di navigazione come Adrena hanno pacchetti per farlo. Rappresentati graficamente le polari sono delle curve, una per ogni intensità del vento dove i dati mancanti sono interpolati.
Le correnti di superficie nell’ottimizzare la rotta
In mediterraneo siamo abituati a trascurarle ma le correnti di superficie sono molto importanti in molte parti del mondo. Le possiamo dividere in due grandi filoni, le correnti permanenti e le correnti di marea. Le correnti permanenti sono per esempio quelle della corrente del Golfo.
Le correnti di marea sono invece dipendenti dall’attrazione lunare dell’acqua terrestre. Il loro ciclo è regolare e matematicamente prevedibile con ottima approssimazione. Per questo motivo per le zone interessate è possibile comprare file integrabili col nostro software di navigazione. Va detto che le correnti variano leggermente in base alla pressione atmosferica ma sarebbe un livello di dettaglio difficile da integrare.
La scelta delle vele e lo stato del mare
Solo alcuni software di navigazione molto avanzati come Adrena permettono di prendere in considerazione le vele. Infatti se registrassimo le nostre polari indicando al software di navigazione la nostra configurazione delle vele e lo stato del mare potremmo creare file multipli. Quando andremo ad ottimizzare la rotta potremo indicare al software di navigazione quali condizioni di mare ci attendiamo. Se abbiamo strappato una vela, è possibile indicarlo e se la nostra performance ne risente tenerne conto.
L’equipaggio nell’ottimizzare la rotta
Il fattore equipaggio è un fattore che si integra con l’esperienza. Tutti i software di navigazione permettono di indicare un fattore di efficienza col quale utilizzare le polari. Per esempio potremmo indicare che in solitaria portiamo la barca al 90% delle sue possibilità rispetto a quando siamo in equipaggio.
La somma di tutti i fattori
In questo esempio vediamo come ottimizzare la rotta tra Bermuda e Newport. Il risultato tiene conto di vento, barca e corrente del Golfo. Può essere eventualmente corretto per scelta delle vele ed equipaggio.
Ottimizzare la rotta: un esempio concreto
Il primo step per ottimizzare la rotta di sovrapporre polari a rotta. Dato il punto di partenza calcolare il primo ventaglio di possibili rotte fino a quella che abbiamo chiamato la prima isocrona. Da ciascun punto d’arrivo ripetiamo l’esercizio arrivando a calcolare la seconda isocrona.
La rotta ottimale altro non sarà che la serie delle spezzate che arriva per prima al traguardo. Parlo di spezzate perché nel calcolo dovremo definire un intervallo temporale delle isocrone. Minore l’intervallo temporale maggiore la precisione nell’ottimizzare la rotta. Maggiore anche però la potenza di calcolo richiesta per ottenere un risultato. Su una rotta breve questo non incide di molto, ma su simulazioni a lunga distanza dobbiamo tenerne conto. Ai fini di ottimizzare la rotta su una lunga distanza le isocrone possono essere ogni 6 ore. Su una rotta breve ogni mezz’ora o ogni ora al massimo.
Ottimizzare la rotta: le principali limitazioni
Ottimizzare la rotta risente di tutta una serie di limitazioni che l’esperto saprà tenere in conto:
- imprecisione delle previsioni dei GRIBfile
- polari non realistiche
- interpolazione spazio/temporale dei GRIBfile
- condizioni medie rispetto a condizioni istantanee
- eventuali fenomeni locali non modellati
- dati non disponibili relativi a correnti di superficie
→ La rotta calcolata e’ solo un’indicazione
Esempi di limitazioni dei dati di input
Il software di navigazione si basa sui dati di input che gli passiamo quindi inevitabilmente peggiore la qualità peggiore il risultato. È il caso delle limitazioni dei campi di vento, in particolare dei problemi legati ai venti deboli, che spesso sono poco attendibili, come pure di interpolazione spazio temporale. Con questa si vuole sottolineare che i campi di vento non indicano i salti di vento al passaggio di un fronte. Ci presentano invece dati in rotazione progressiva che non corrisponde alla realtà. Quando andiamo ad ottimizzare una rotta dobbiamo arrivare a tenerne conto.
Strategia passiva
Senza alcuna informazione sulle previsioni meteo viaggiando da A a B dovremo seguire una strategia passiva. Nell’esempio a metà del nostro percorso il vento ruota da Scirocco a Libeccio. Questo capita repentinamente al passaggio di un fronte caldo. Se non facciamo alcun tentativo di ottimizzare la rotta, nella prima tratta navigheremo al traverso. Nella seconda tratta ci troveremmo col vento in poppa a tirar bordi dovendo strambare ripetutamente.
La rotta calcolata dal software di navigazione
In un esempio come questo, il software osserverà dai dati di input e da sue eventuali interpolazioni, una rotazione progressiva del vento. Questo è indicato con le frecce più piccole rispetto a quelle del vento reale che come detto salta al passaggio del fronte. Con questi dati il software di navigazione calcolerà una rotta ottimale descritta da una curva verso il traguardo. Se la seguissimo alla lettera ci dovremmo chiedere innanzitutto come mai il vento non stia ruotando. Se non abbiamo studiato la carta sinottica difficilmente capiremo che si tratta del passaggio di un fronte.
E’ chiaro che seguendo ciecamente la rotta indicata dal software di navigazione commetteremmo un errore. Se abbiamo studiato la sinottica sapremmo già che cosa il software stia cercando di dirci. Se non lo abbiamo studiato dobbiamo guardare quella curva e imparare a dedurlo.
La rotta ottimale
Con un salto di vento come quello indicato la rotta ottimale è una spezzata. Ovvero, per non trovarci in poppa piena nella seconda metà della regata ci conviene tenerci più a sinistra inizialmente. Facendo così al passaggio del fronte avremo un ottimo angolo al vento per arrivare al traguardo. Il velista esperto ascolterà cosa il software volesse dire per ottimizzare la rotta. Aggiungerà del suo e capirà che dovrà tenersi sotto rotta in anticipazione del fronte.
La strategia da seguire dovrà tenere conto degli altri e non solo del software. Per esempio collocandosi nel gruppo della flotta che segue una rotta leggermente più poggiata. Una strategia relativa, né passiva, né assoluta, tenendo conto della regata e dei concorrenti.
Come migliorare i dati di input
Per avere un risultato attendibile possiamo intervenire per cercare di minimizzare l’errore di calcolo:
- GRIBfile aggiornati (e ad alta risoluzione)
- Polari realistiche su dati raccolti in navigazione
- Più polari per diverse condizioni del mare
- Più polari per navigazione equipaggio o solitaria
- Software con gestione gioco vele
- Dati relativi a correnti note e correnti di marea
- Verifica dei dati di output e “back testing”
Interpretare i risultati del Software
Il risultato fornito dal software va sempre interpretato. La differenza fra un grande velista e un principiante sta proprio nella capacità di interpretare i dati: osservando il risultato della rotta ottimale si deve capire perché discosti dalla linea retta.
Inoltre non possiamo fare la regata senza tener conto di quello che fanno gli altri. Affidarsi totalmente al software e fare una rotta diversa da tutti raramente paga. Quando paga spesso è fortuna del principiante, perché il regatante esperto aveva le stesse informazioni a disposizione. Se non ha scelto la tua rotta devi chiederti anche qui perché. Ecco alcuni accorgimenti da tenere sempre presente in ogni regata:
- Verificare il posizionamento dei concorrenti
- Evitare le rotte estreme
- Rimanere col gruppo
- Fare strategia relativa
- Valutare rischio/beneficio delle scelte
E’ lo skipper che fa la differenza
Nonostante i software avanzatissimi quando si parla di ottimizzare la rotta è ancora lo skipper a fare la differenza. Ecco alcuni consigli riepilogativi :
- conoscere il meteo e la conduzione ottimale della barca in relazione ad esso
- saper gestire le proprie risorse (barca, energie, sonno)
- saper gestire le informazioni a disposizione
- saper sfruttare gli strumenti, come i software calcolo rotta a propria disposizione
- conoscere a fondo le limitazioni dei dati di input, dei modelli, e degli strumenti
- saper identificare la rotta con il miglior rischio/beneficio
- sapersi posizionare rispetto ai concorrenti, strategia relativa e coperture
- saper cambiare strategia minimizzando le perdite se la situazione cambia
- saper identificare i segnali di una previsione errata
- allenamento e preparazione – anche nell’uso dei software e preparazione dati polari
- Etc
Nel dubbio
→ seguite la rotta più breve
→ fate camminare la barca
