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  1. #1
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    Predefinito Climatologia & Statistica

    Propongo di concentrare in questa discussione argomentazioni di natura didattica in riferimento alla climatologia fisica e all'analisi statistica dei dati in ambito climatologico. Se avete domande, dubbi, proposte o risposte e contributi da dare ... siete i benvenuti

    [B]Lorenzo Smeraldi : [/B]le migliori idee sono sempre quelle che vengono realizzate

  2. #2
    Uragano L'avatar di simo89
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    Predefinito Re: Climatologia & Statistica

    Parto io con una domanda abbastanza ricorrente in ambito statistico: ha ancora senso usare la media 1961-1990?
    Oppure è totalmente anacronistica?

    Mi interesserebbe sapere la tua opinione.

  3. #3
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    Predefinito Re: Climatologia & Statistica

    Citazione Originariamente Scritto da simo89 Visualizza Messaggio
    ha ancora senso usare la media 1961-1990?
    Ottima domanda che merita un approfondimento e che permette di sottolineare alcuni aspetti e concetti di estrema importanza.

    Innanzitutto inizio a risponderti ponendo due quesiti ...

    ... perchè utilizzare un periodo di 30 anni consecutivi? Cosa rappresentano 30 anni a livello di climatologia locale?

    30 anni rappresentano una mera convenzione. La comunità scientifica ha stabilito che un trentennio rappresenta un'arco temporale idoneo e sufficente affinché gli elementi e le caratteristiche climatiche si presentino, si sedimentino e, quindi, si lascino misurare, "catturare". Il clima è un "qualcosa" che non riusciamo a percepire fisicamente, attraverso i nostri sensi, come nel caso del tempo atmosferico. Il 27.04.2012 posso dire che ha fatto caldo in toscana sulla base dei dati osservati e della sensazione fisica percepita, ma quanto caldo ha fatto? Qual'e' stata l'intensità del caldo? Il clima è una realtà statistica, uno stato rappresentativo del tempo atmosferico ricorrente. Il fatto di dover stabilire delle convenzioni (quale appunto il trentennio di riferimento) denota il tratto saliente del clima, l'essere per certi versi sfuggente, non perfettamente misurabile.

    Quindi, come fare per misurarlo? Fissando convenzioni e metodologie statistiche idonee a tal fine.

    A questo punto mi addentro al cuore del tuo quesito ...

    ... quale trentennio utilizzare?

    Una proprietà caratterizzante il clima è la dinamicità. Lo stato rappresentativo del tempo atmosferico ricorrente varia continuamente nel corso del tempo. Il clima è un "qualcosa" di dinamico, che evolve e muta in continuazione, indipendentemente dalle cause, naturali o antropiche. La variabilità temporale è caratteristica intrinseca al clima. Questo è il motivo per il quale esso è un "essere" sfuggente, difficilmente misurabile. Quello che possiamo umilmente fare è fotografare degli stati climatici della durata, per l'appunto, di 30 anni.

    Ed ora posso rispondere alla tua domanda ...

    ... cosa rappresenta il periodo 1961-1990? Uno dei tanti stati climatici, della durata convenzionale di 30 anni, che si susseguono incessantemente dalle origini dei tempi. Quando oggi, nel 2012, misuriamo il tempo atmosferico e ci dilettiamo ad accostarlo ad uno stato climatico di riferimento cosa stiamo facendo? Stiamo verificando l'appartenza o meno delle caratteristiche del tempo atmosferico osservato al clima. E' evidente che in questo lavoro ci interessa un confronto con il clima attuale. Che senso ha fare un confronto con un "qualcosa" che non ci appartiene più? Per questo motivo il clima attuale è definito convenzionalmente dall'OMM come l'insieme delle misurazioni del tempo atmosferico degli ultimi 30 anni. Oggi, nel 2012, non ha più senso utilizzare il periodo 1961-1990 a tal fine poiché da quel periodo si sono già susseguiti altri 2 stati climatici trentennali:

    - 1971-2000
    - 1981-2010

    Sempre per convenzione, il clima attuale è rappresentato dal periodo 1971-2000. Perchè questo periodo e non il 1981-2010? Perchè si è ritenuto di far trascorrere un decennio dalla chiusura del blocco climatico affinché i confronti non vengano influenzati da oscillazioni di breve termine che si dovessero presentare nel frattempo e non appartenenti ad un nuovo status climatico.

    Nessuno vieta l'utilizzo del 1981-2010 o di periodo di durata di almeno 20 anni a partire dal 1971. Per favorire confronti omogenei fra realtà climatiche differenti è preferibile, però, attenersi al periodo in uso dalla comunità scientifica, il 1971-2000. Questo per quanto concerne la costruzione del clima locale attuale.

    Quindi il periodo 1961-1990 è da buttare alla ortiche?

    Ai fini del clima attuale, si, come ogni altro blocco climatico precedente.

    Oggi, 2012, ogni blocco climatico trentennale precedente al 1971 è idoneo solo per confronti omogenei fra status climatici differenti con l'obiettivo di mettere in evidenza la presenza o meno di mutamenti climatici. Il periodo 1961-1990 può essere utilizzato per confronti con il periodo 1981-2010 o altro blocco climatico del passato, ma non con il tempo atmosferico del presente. Tale confronto è privo di significato teorico e pratico.

    [B]Lorenzo Smeraldi : [/B]le migliori idee sono sempre quelle che vengono realizzate

  4. #4
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    Predefinito Re: Climatologia & Statistica

    Io ne avrei una "leggermente" impegnativa
    Quanto è importante l'impronta umana nei cambiamenti climatici? Come sarà il clima nei prossimi decenni?

    Personalmente mi sono configurato alcuni scenari possibili a seconda di quanto andranno ad incidere le varie forze in gioco, ma nella mia ignoranza non sono mai riuscito a venire al nocciolo della questione

  5. #5
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    Predefinito Re: Climatologia & Statistica

    Citazione Originariamente Scritto da Nix novariensis Visualizza Messaggio
    Io ne avrei una "leggermente" impegnativa
    Quanto è importante l'impronta umana nei cambiamenti climatici? Come sarà il clima nei prossimi decenni?

    Personalmente mi sono configurato alcuni scenari possibili a seconda di quanto andranno ad incidere le varie forze in gioco, ma nella mia ignoranza non sono mai riuscito a venire al nocciolo della questione

    Ciao,

    le questioni che hai posto sono di notevole interesse e, come giustamente osservi, piuttosto complicate da affrontare se lo si vuole fare in modo rigorosamente scientifico e non per mezzo di sensazioni personali. Detto questo, ritengo personalmente la questione un po' OT rispetto a questo thread che ho aperto con l'intenzione di approfondire la climatologia fisica (quindi la costruzione del clima locale e la sua analisi) e la statistica.

    Ti propongo di trattare tale argomento in discussione a sé stante e nel frattempo provo a vedere se riesco a recuperare qualche dato per poter contribuire alle risposte che cerchi.

    [B]Lorenzo Smeraldi : [/B]le migliori idee sono sempre quelle che vengono realizzate

  6. #6
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    Predefinito Re: Climatologia & Statistica

    Io vorrei porre una questione riguardante i tempi di ritorno e più precisamente vorrei sapere quanti anni sono necessari affinchè un determinato fenomeno possa definirsi eccezionale? Per essere più specifico, un fenomeno con un tempo di ritorno stimato in 20-25 anni è da ritenersi normale, anomalo o eccezionale?

  7. #7
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    Predefinito Re: Climatologia & Statistica

    Citazione Originariamente Scritto da Calistream Visualizza Messaggio
    Io vorrei porre una questione riguardante i tempi di ritorno e più precisamente vorrei sapere quanti anni sono necessari affinchè un determinato fenomeno possa definirsi eccezionale? Per essere più specifico, un fenomeno con un tempo di ritorno stimato in 20-25 anni è da ritenersi normale, anomalo o eccezionale?

    Ciao,

    provo a rispondere al tuo quesito (molto impegnativo) cercando di semplificare la questione.

    Innanzitutto una piccola premessa.

    In via generale e semplicistica, il tempo di ritorno è una misura usata in alternativa alla frequenza, o meglio alla probabilità di superamento di una determinata soglia.

    Molto semplicemente:

    T = 1 / F

    cioè

    Tr = 1 / F(x > xr)

    Cosa significa? Che se un determinato evento si manifesta 1 volta ogni 30 anni avrà frequenza relativa pari a 1 / 30 = 0,0333... e tempo di ritorno pari a 1 / 0,0333... = 30 anni. In climatologia, un evento è classificabile come estremo quando risulta inferiore al 10° percentile (cioè osservato nel 10% dei casi) o superiore al 90° percentile (cioè osservato nel 100%-90%=10% dei casi), a seconda se si trova nella coda inferiore (10° percentile) o superiore (90° percentile) della distribuzione di frequenza. L'eccezionalità di tale evento estremo può ulteriormente essere misurata attraverso la definizione di soglie ancor più critiche quali il 5° e 95° percentile o il 1° e 99° percentile.

    Detto questo, è del tutto intuitivo che, in prima analisi, tutto dipende dalla lunghezza del campione utilizzato in quanto su una base dati di 30 anni il tempo di ritorno massimo empirico calcolabile è pari a 30 anni e su una base dati di 60 anni il tempo di ritorno massimo empirico calcolabile è pari a 60 anni.

    Una prima considerazione. Dal momento che la comunità scientifica ha stabilito che il clima di riferimento è riscontrabile in seno ad un trentennio consecutivo di osservazioni, un evento che abbia un tempo di ritorno pari a 30 anni è sicuramente un evento anomalo, estremo, in quanto caratterizzato da bassissima frequenza (sui 30 anni) e collocato nella coda inferiore/superiore della distribuzione di frequenza. In parole povere, quell'evento appartiene al clima di riferimento ma tende a manifestarsi raramente. E' pertanto un carattere raro di quel determinato clima. Se analizziamo il clima di riferimento il tempo di ritorno è una misura che non ha molto significato in quanto trova il suo limite naturale nei 30 anni, infatti è consuetudine utilizzare la funzione di ripartizione, quindi le soglie individuate dai percentili.

    Una precisazione: per evento/fenomeno s'intende il raggiungimento di un determinato valore da parte di un determinato elemento climatico oggetto di osservazione e misurazione.

    In prima sintesi, un determinato elemento climatico viene analizzato nella sua dimensione fisica (valore che assume) e in riferimento ad un determinato periodo temporale ... viene cioè effettuata un'analisi su due dimensioni, quella fisica (valore osservato) e quella temporale (a durata costante). In questo caso la frequenza con cui si manifesta un determinato valore dell'elemento climatico è strettamente legata alla dimensione temporale costante. In questo modo possiamo stabilire le soglie rappresentative dei fenomeni estremi in quanto siamo in grado di catalogare quali sono quei valori che si manifestano con minor frequenza partendo da un periodo temporale, fissato per convenzione (il trentennio), ritenuto sufficentemente lungo affinché si possano intercettare tutte le caratteristiche e le peculiarità dell'elemento climatico.

    Una seconda considerazione. In climatologia è di notevole interesse l'analisi dei caratteri rari del clima, cioè degli eventi estremi. Nella sostanza, le code estreme della distribuzione di frequenza vengono analizzate separatamente al fine di descrivere con maggior dettaglio l'intensità dei valori misurati nella dimensione fisica. E' in questo frangente che il tempo di ritorno risulta una misura che trova il suo giusto impiego nella descrizione dell'intensità del fenomeno estremo osservato.

    Un'ultima considerazione. Quando si parla di analisi di fenomeni estremi stiamo parlando di eventi che sono già catalogati come eccezionali per intensità notevole raggiunta nella dimensione fisica e per bassa frequenza di osservazione. A questo punto è facilmente comprensibile che se il fenomeno in oggetto ha un tempo di ritorno anche di un solo anno è comunque un fenomeno estremo. In questo caso, maggiore risulta il tempo di ritorno, maggiore risulta l'intensità del fenomeno estremo e, di conseguenza, minore risulta la probabilità di accadimento. Più il fenomeno estremo presenta tempo di ritorno elevato minore è la sua appartenza a quel determinato clima.

    Esempio pratico:

    Ipotizziamo che in riferimento ad un determinato clima locale di riferimento, nel mese di luglio la soglia dei 30°C di temperatura massima sia compresa fra il 95° e 99° percentile, cioè quando ciò accade siamo in presenza di un evento estremo. Nella definizione del clima locale di riferimento del mese di luglio avremo considerato le 31 osservazioni mensili per i 30 mesi di luglio compresi in un arco temporale di 30 anni, cioè avremo considerato 30 * 31 = 930 osservazioni (cioè 930 giorni di luglio in 30 anni). Ipotizziamo che ogni anno a luglio la temperatura massima che si raggiunge nel mese è sempre 30° (e tale valore si registra un solo giorno in tutto luglio) pertanto siamo in presenza di un fenomeno che si manifesta 31 giorni di luglio su 930 giorni di luglio (cioè 930/31 = 30 mesi di luglio in 30 anni cioè ogni anno cioè Tempo di ritorno = 1 anno) cioè nel 3,33% dei casi (3° percentile). 30°c sono un valore estremo nonostante si raggiungano tutti i mesi di luglio nei 30 anni. Ho estremizzato per esprimere meglio il concetto.

    Ipotizziamo ora, invece che nel corso di 6 mesi di luglio nei 30 anni si è registrato 31° e nel corso di 2 mesi di luglio nei 30 anni si è registrato 32°. Vogliamo ora analizzare la distribuzione di questi valori estremi:

    2 volte 32°
    6 volte 31°
    22 volte 30°

    E' intuitivo comprendere che il tempo di ritorno dei 31° è molto più alto di quello dei 30° così come il tempo di ritorno dei 32° è più alto di quello dei 31°. A questo punto è possibile anche calcolare il tempo di ritorno di un'ipotetico valore di 34°, mai verificatosi nel trentennio di riferimento. Saremo in presenza di un evento estremo con tempo di ritorno superiore ai 30 anni, di intensità maggiore rispetto al raggiungimento dei 31° o 30°, e non appartenente al clima di riferimento di quella determinata località.

    [B]Lorenzo Smeraldi : [/B]le migliori idee sono sempre quelle che vengono realizzate

  8. #8
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    Predefinito Re: Climatologia & Statistica

    Ti ringrazio, mi hai chiarito le idee.

  9. #9
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    Predefinito Re: Climatologia & Statistica

    Salve a tutti,
    sto facendo un progetto di statistica. Ho i dati delle temperature max(medie) mensili e delle piogge mensili dal 1946 al 2003 di una zona e devo riuscire a mettere in correlazione questi dati con l'apertura e la chiusura di alcune industrie locali. Sapreste dirmi se è possibile elaborare un modello di regressione lineare con questi predittori categorici? eventualmente come? E con quali strumenti riesco a dimostrare se c'è stato o meno cambiamento climatico nelle temperature e nelle piogge?

    Grazie in anticipo per l'aiuto

    Roberta

  10. #10
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    Predefinito Re: Climatologia & Statistica

    Citazione Originariamente Scritto da robertaxx3 Visualizza Messaggio
    Salve a tutti,
    sto facendo un progetto di statistica. Ho i dati delle temperature max(medie) mensili e delle piogge mensili dal 1946 al 2003 di una zona e devo riuscire a mettere in correlazione questi dati con l'apertura e la chiusura di alcune industrie locali. Sapreste dirmi se è possibile elaborare un modello di regressione lineare con questi predittori categorici? eventualmente come? E con quali strumenti riesco a dimostrare se c'è stato o meno cambiamento climatico nelle temperature e nelle piogge?

    Grazie in anticipo per l'aiuto

    Roberta

    Ciao Roberta,

    per quanto riguarda la questione della correlazione devo pensarci ed avrei bisogno di maggior dettagli in merito. Qual'è l'ipotesi di partenza? In che senso devi mettere in correlazione ... mi spiego ... non è che puoi forzare una correlazione, o è presente o non è presente.

    Per verificare la presenza o meno di un cambiamento climatico spero di poterti suggerire qualcosa di interessante. Personalmente inizierei col calcolarmi dei blocchi trentennali (o ventennali) dei dati che hai a disposizione e ne calcolerei la media e la deviazione standard, cioè calcolerei i parametri di differenti climi di riferimento. Ipotizzando che questi blocchi trentennali rappresentino dei campioni statistici di un clima reale, attraverso un test statistico verificherei l'appartenenza o meno ad una stessa popolazione di riferimento, il clima reale per l'appunto.
    [B]Lorenzo Smeraldi : [/B]le migliori idee sono sempre quelle che vengono realizzate

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