Il clima di Prato

[CausaEffetto]

Grazie alla disponibilità di "Albedo" a fornire una serie storica completa dei dati rilevati nel corso degli anni (1951-2010) nella località toscana di Prato è possibile effettuare un'analisi climatica sia in senso statico (costruzione del clima attuale) sia in senso dinamico (studio della variazione climatica). Lo scopo di questo thread è quello di presentare un commento dettagliato, il più originale possibile e mai scontato, nei contenuti e nella forma, di tali analisi da me effettuate con il duplice obiettivo di stimolare la discussione (e l'interazione fra gli utenti appassionati di statistica e climatologia) e porre le basi per una successiva pubblicazione di questo lavoro amatoriale "made in Meteonetwork".


In questa sede presenterò i risultati del mio studio a "ruota libera" cioè senza seguire uno schema editoriale preciso limitandomi a commentare nel modo più semplice e dettagliato il contenuto informativo estrapolato dalla serie storica dei parametri meteorologici analizzati, temperatura e precipitazione.


Invito "Albedo" ad elencare la/e fonte/i dei dati e a fornire un breve commento circa l'evoluzione temporale della rilevazione dati, della strumentazione utilizzata e dell'ubicazione di tale strumentazione, se di sua conoscenza.


Ringrazio ancora a nome dell'Associazione Meteonetwork Onlus diversi forumisti (e non) per la disponibilità mostrata in questi mesi a collaborare con il sottoscritto nella fornitura di dati. Sono certo di esprimere il pensiero dell'Associazione sottolineando l'importanza del lavoro di rilevazione dati svolto a livello amatoriale, anche e soprattutto per mezzo della rete di rilevamento Meteonetwork, che consente di approfondire la conoscenza delle caratteristiche meteo-climatiche del nostro territorio. Mi auguro che questo lavoro di analisi statistica possa rappresentare un ulteriore stimolo per voi tutti a perseverare in una sempre più attenta raccolta dati con le vostre stazioni amatoriali e nella costruzione di serie storiche di dati provenienti da stazioni professionali.


Grazie!

[CausaEffetto]

Il primo parametro che ho analizzato è quello della Temperatura Media Giornaliera (TMG), ottenuta come semi-somma degli estremi giornalieri, Temperatura Massima Giornaliera (Tmax) e Temperatura Minima Giornaliera (Tmin). Ho deciso di utilizzare la semi-somma anziché la media cosiddetta reale, TMG reale (cioè calcolata su più osservazioni giornaliere), quando disponibile, per un discorso di continuità nel metodo di rilevamento in quanto in riferimento al passato tale media è disponibile attraverso questo conteggio, come meglio saprà illustrare "Albedo".


Un piccolo approfondimento didattico ... calcolare la TMG come semi-somma di Tmax e Tmin significa introdurre una leggera sovrastima nel semestre caldo ed una lieve sottostima nel semestre freddo. In linea generale, significa non considerare la reale distribuzione del campo termico nell'arco della giornata, ipotizzando semplicisticamente che i valori di temperatura giornaliera si distribuiscono in modo simmetrico rispetto al valor medio giornaliero. Questo metodo di calcolo è comunque riconosciuto dalla comunità scientifica al pari della TMG reale. Inoltre, utilizzando la TMG nella costruzione ed analisi di dati medi su base mensile, stagionale ed annuale, tali sovrastime e sottostime si smussano notevolmente per effetto della mediazione dei valori e la differenza rispetto alla TMG reale si traduce in pochi centesimi di grado, mediamente nell'ordine di un decimo di grado in riferimento ad una base mensile.


Da una prima analisi della TMG su base annuale è riscontrabile uno shift positivo di temperatura nell'ordine di 0,5 °C in 60 anni. Se in riferimento al clima 1951-1980 tale valore è pari a +14,6 °C, nel clima attuale (1981-2010) si è valicata la soglia dei +15,0 °C, precisamente +15,1 °C. A prima vista sembrerebbe un incremento assai modesto ma consideriamo sempre che stiamo parlando della TMG annuale. In seguito vedremo (quantitativamente) come tale incremento incide notevolmente nella genesi (in termini di probabilità statistica) di eventi estremi. La prima informazione disponibile, a livello qualitativo è pertanto quella relativa alla presenza di un significativo trend positivo nel campo termico annuale che assume il signifcato di un progressivo riscaldamento nel corso del tempo con conseguente osservazione di annate più calde nel presente rispetto al passato. Siamo in presenza di una dipendenza del valor medio dal fattore temporale.


Ma non solo ... analizzando la distribuzione della TMG annuale (30 valori per blocco climatico trentennale) intorno al valor medio trentennale, in riferimento ai 4 successivi blocchi climatici di riferimento trentennali, è evidente anche un incremento della variabilità climatica. Il valore di Sigma (Deviazione Standard) risulta pari a 0,42 nel 1951-1980 e pari a 0,53 nel 1981-2010. Anche in questo caso vedremo successivamente cosa comporta, quantitativamente, tale mutamento. A livello qualitativo posso affermare che vi è tendenza ad osservare annate che si discostano maggiormente dal valor medio, rispetto al passato, sia in un verso (lato caldo) che nell'altro (lato freddo).


Molto importante analizzare congiuntamente l'andamento temporale del valor medio e di sigma in quanto solo in questo modo è possibile successivamente quantificare quantitativamente l'intensità dell'effetto dello shift positivo di temperatura e dell'incremento di variabilità sulla probabilità statistica di osservare anomalie (e valori estremi) positive e negative. Se da un lato lo shift positivo sposta la probabilità a favore di eventi anomali, lato caldo, e dall'altro lato, l'incremento di variabilità tende ad estremizzare gli eventi ambo i versi, è bene tenere presente che questo effetto agisce in modo congiunto e non lineare, pertanto assume importanza fondamentale scindere il contributo dello shift di temperatura e del mutamento di variabilità nell'accadimento di anomalie ed eventi estremi.

TMG-Anno.jpeg

Il grafico che ho allegato mette in risalto l'evoluzione temporale del valor medio (ordinate) e della variabilità climatica (ascisse) del campo termico su base annuale. Tengo a precisare che tale relazione non esprime alcun nesso di causa-effetto tra media e sigma. In parole semplici, il grafico a dispersione è utilizzato per evidenziare esclusivamente l'andamento temporale di questi due aspetti del campo termico e non per intercettare una dipendenza tra variabilità e shift di temperatura, o viceversa, che sono considerate indipendenti l'una rispetto all'altra.


Alla prossima!

[albedo]

Ti ringrazio Lorenzo, davvero un bel lavoro!
Visto che mi hai sollecitato, descrivo brevemente le origini di questi dati.
In realtà, si tratta di una serie composita che somma i dati della stazione di Prato in Toscana (m 74 sul livello mare) del Servizio idrografico nazionale (periodo 1951-1970) ai dati rilevati direttamente da me (altitudine 68 m, 78 da quando è a tetto), dal 1971 ai giorni nostri. Per quanto riguarda le temperature, la serie è stata sottoposta ad alcuni piccoli ritocchi per tutto il periodo precedente al 1979 (poi spiegherò il perché), pertanto non è una semplice sommatoria dei dati di una stazione più quelli di un'altra. Per le precipitazioni, invece, i cui dati sembrano più omogenei, ho semplicemente sommato una serie all'altra.

[CausaEffetto]

Ti ringrazio Lorenzo, davvero un bel lavoro!

Mica ho finito ... è solo l'antipasto
Questo thread rimarrà attivo per un po' in quanto sto analizzando pian piano tutti gli aspetti meritevoli di attenzione.

Per quanto riguarda le temperature, la serie è stata sottoposta ad alcuni piccoli ritocchi per tutto il periodo precedente al 1979 (poi spiegherò il perché), pertanto non è una semplice sommatoria dei dati di una stazione più quelli di un'altra. Per le precipitazioni, invece, i cui dati sembrano più omogenei, ho semplicemente sommato una serie all'altra.

Mi interessa molto il processo di omogeneizzazione delle differenti serie storiche in quanto nella stesura del "working paper" che vorrò fare è indispensabile che venga illustrata la metodologia utilizzata.

[CausaEffetto]

Analizzo ora il contributo stagionale alla variazione in media e sigma della distribuzione delle medie di TMG. Per quanto riguarda il parametro di scala (media) è evidente un incremento in ogni stagione che si manifesta in modo non omogeneo, con maggior intensità durante il semestre caldo (primavera ed estate) ed in inverno e con minor forza durante la stagione autunnale.


Primavera: da 13,5 °C (1951-1980) a 14,1 °C (1981-2010)
Estate: da 22,9 °C (1951-1980) a 24,0 °C (1981-2010)
Autunno: da 15,3 °C (1951-1980) a 15,6 °C (1981-2010)
Inverno: da 6,5 °C (1951-1980) a 6,8 °C (1981-2010)


In riferimento, invece, al parametro di forma (sigma) solamente la stagione primaverile sta evolvendo verso una maggior variabilità rispetto al passato mentre le altre stagioni risultano in controdenza rispetto all'andamento di fondo su base annuale segnando una certa stabilità nel tempo o un lieve decremento della variabilità. Il contributo annuale alla maggior variabilità è imputabile esclusivamente alla primavera.


Primavera: da 0,75 (1951-1980) a 0,92 (1981-2010)
Estate: da 0,90 (1951-1980) a 0,82 (1981-2010)
Autunno: da 0,76 (1951-1980) a 0,74 (1981-2010)
Inverno: da 1,05 (1951-1980) a 0,97 (1981-2010)


La stagione autunnale si distingue nettamente dalle altre mantenendo quasi inalterate le caratteristiche climatiche nel corso degli ultimi 60 anni.


A livello mensile si distinguono per tasso di variazione del valor medio il mese di dicembre, in senso positivo, ed il mese di febbraio, in senso negativo, risultando l'unico mese che registra una diminuzione rispetto al passato passando da 7,3 °C (1951-1980) a 7,1 °C (1981-2010).


Sul fronte della variabilità, impressionante il mutamento in seno al mese di maggio che passa da 1,06 (1951-1980) a 1,58 (1981-2010) ed il mese di febbraio, da 2,06 (1951-1980) a 1,73 (1981-2010).

TMG-Primavera.jpegTMG-Estate.jpegTMG-Autunno.jpegTMG-Inverno.jpeg

Per oggi è sufficente

[albedo]

Analizzo ora il contributo stagionale alla variazione in media e sigma della distribuzione delle medie di TMG. Per quanto riguarda il parametro di scala (media) è evidente un incremento in ogni stagione che si manifesta in modo non omogeneo, con maggior intensità durante il semestre caldo (primavera ed estate) ed in inverno e con minor forza durante la stagione autunnale.


Primavera: da 13,5 °C (1951-1980) a 14,1 °C (1981-2010)
Estate: da 22,9 °C (1951-1980) a 24,0 °C (1981-2010)
Autunno: da 15,3 °C (1951-1980) a 15,6 °C (1981-2010)
Inverno: da 6,5 °C (1951-1980) a 6,8 °C (1981-2010)


In riferimento, invece, al parametro di forma (sigma) solamente la stagione primaverile sta evolvendo verso una maggior variabilità rispetto al passato mentre le altre stagioni risultano in controdenza rispetto all'andamento di fondo su base annuale segnando una certa stabilità nel tempo o un lieve decremento della variabilità. Il contributo annuale alla maggior variabilità è imputabile esclusivamente alla primavera.


Primavera: da 0,75 (1951-1980) a 0,92 (1981-2010)
Estate: da 0,90 (1951-1980) a 0,82 (1981-2010)
Autunno: da 0,76 (1951-1980) a 0,74 (1981-2010)
Inverno: da 1,05 (1951-1980) a 0,97 (1981-2010)


La stagione autunnale si distingue nettamente dalle altre mantenendo quasi inalterate le caratteristiche climatiche nel corso degli ultimi 60 anni.


A livello mensile si distinguono per tasso di variazione del valor medio il mese di dicembre, in senso positivo, ed il mese di febbraio, in senso negativo, risultando l'unico mese che registra una diminuzione rispetto al passato passando da 7,3 °C (1951-1980) a 7,1 °C (1981-2010).


Sul fronte della variabilità, impressionante il mutamento in seno al mese di maggio che passa da 1,06 (1951-1980) a 1,58 (1981-2010) ed il mese di febbraio, da 2,06 (1951-1980) a 1,73 (1981-2010).

TMG-Primavera.jpegTMG-Estate.jpegTMG-Autunno.jpegTMG-Inverno.jpeg

Per oggi è sufficente

Ottimo! Ovviamente intuivo già tutto ciò per aver fatto qualche statistica "artigianale" per conto mio.
Solo una cosa: la variazione fra i due trentenni della media invernale è di + 0,3° come per quella autunnale, mentre la primavera è a + 0,6° e l'estate addirittura a +1,1°. Perché tu dici che l'incremento termico si manifesta "con maggiore intensità" anche in inverno?

[CausaEffetto]

Ottimo! Ovviamente intuivo già tutto ciò per aver fatto qualche statistica "artigianale" per conto mio.
Solo una cosa: la variazione fra i due trentenni della media invernale è di + 0,3° come per quella autunnale, mentre la primavera è a + 0,6° e l'estate addirittura a +1,1°. Perché tu dici che l'incremento termico si manifesta "con maggiore intensità" anche in inverno?

Perchè stavo facendo un confronto non in termini assoluti ma in termini relativi, cioè analizzavo il tasso d'incremento che:

- per l'autunno è pari a 0,3°C / 15,3 °C = 1,96%
- per l'inverno è pari a 0,3°C / 6,5°C = 4,62%
- per la primavera è pari a 0,6°C / 13,5°C = 4,44%
- per l'estate è pari a 1,1 °C / 22,9 °C = 4,80 %

[CausaEffetto]

Perchè stavo facendo un confronto non in termini assoluti ma in termini relativi, cioè analizzavo il tasso d'incremento che:

- per l'autunno è pari a 0,3°C / 15,3 °C = 1,96%
- per l'inverno è pari a 0,3°C / 6,5°C = 4,62%
- per la primavera è pari a 0,6°C / 13,5°C = 4,44%
- per l'estate è pari a 1,1 °C / 22,9 °C = 4,80 %

Diciamo che ho utilizzato i termini relativi che ho calcolato non propriamente nel giusto contesto. Tali valori mi serviranno per il futuro con dati standardizzati. Al momento per non generare confusione escludili pure dal confronto e ragioniamo in termini assoluti anche se trovano una certa valenza essendo lontani dal caso limite del confronto relativo rispetto a valori prossimi allo zero.

[alex74]

quanti cm di neve media annua?

[bigboss1]

quanti cm di neve media annua?

Abbiamo rimesso un po' le cose a posto con il tris 2009 - 2010 - 2012.

Cmq si va dagli 8-10 della zona Sud Est ai 12 cm delle zone a Ovest verso il pistoiese.