Spread (non spritz), deviazione standard ed amenità varie....

[burian br]

Buonasera a tutto il forum, considerato l'interesse (ed anche un certa polemica) scaturita dall'argomento di questa discussione, interesse che è anche il mio, provo a dire come la penso sull'argomento, sperando di suscitare un dibattito costruttivo e fondato su argomentazioni per quanto possibile scientifiche, con l'avvertenza di aver ben presente le seguenti premesse.

1) apro la discussione in questa sezione del forum per la sua attinenza con la consultazione dei modelli, ma come già suggerito da uno dei moderatori, chiedo di spostarla nella sezione ritenuta più consona , magari dopo che la stessa si sia avviata;

2) l'argomento richiede solide basi di conoscenze scientifiche in campo di modellazione dell'atmosfera e dei relativi strumenti ancillari statistici, conoscenze che non sono proprie del mio know how, essendo la mia formazione giuridico-economico-manageriale, per cui le uniche intersezioni con tali discipline (e comunque in un altro campo di studi) sono state quelle dell'esame di statistica e statistica economica ;

3) proprio per queste mie carenze, proverò prima a descrivere con le mie poche elementari conoscenze ciò che ho capito di questi strumenti, sperando che a seguire i "ferrati" in materia (e so che ce no sono tanti) approfondiscano il discorso per chiarire le problematiche interpretative emerse nel forum sul loro utilizzo nell'ambito della consultazione dei GM.

Per mia comodità farò riferimento all'emissione 00Z del modello ECMWF del 19/12/2020, focalizzando la mia attenzione su due punti della mappa dello spread a 168 ore, uno poco a sud della Groenlandia (croce rossa), uno in centro Italia (croce blu) - tutte le ENS successive saranno riferite a quei punti, ovviamente con la dovuta approssimazione-.

Cattura.PNG

Con riferimento al segnaposto rosso a seguire ENS dell'altezza geopotenziale a 500 hpa ed ENS della temperatura a 850 hpa, dove sono evidenziati i valori estrapolati per il timing di riferimento (00z 26/12/2020) e calcolata (approssimativamente) la relativa deviazione standard σ.

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Stesse ENS per il segnaposto blu con indicazione dei parametri di interesse.

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850 2.png

Passiamo ora alle definizioni (by wikipedia):

<Lo scarto quadratico medio (o deviazione standard, o scarto tipo, o scostamento quadratico medio) è un indice di dispersionestatistico, vale a dire una stima della variabilità di una popolazione di dati o di una variabile casuale.È uno dei modi per esprimere la dispersione dei dati intorno ad un indice di posizione, quale può essere, ad esempio, la media aritmetica o una sua stima. Ha pertanto la stessa unità di misura dei valori osservati (al contrario della varianza che ha come unità di misura il quadrato dell'unità di misura dei valori di riferimento). In statistica la precisione si può esprimere come lo scarto quadratico medio.>

omissis

<In fisica, è un ottimo indice dell'errore casuale della misurazione di una grandezza fisica>

Quindi, tornando a noi, i punti fermi che mia avviso vanno fissati quando osserviamo le mappe degli spread sono:

- sono misure della variabilità statistica della grandezza osservata, o meglio, nel nostro caso, un indice dell'errore nella misurazione della grandezza fisica stimata dal modello;
- sono riferite alle medie aritmetiche delle variabili metereologiche e quindi nulla hanno a che vedere con la rappresentazione delle corse c.d. ufficiali;
- sono quindi indicative della precisione/accuratezza della stima della variabile da parte del modello in quel preciso punto ed in quel determinato momento.

Sperando quindi di non aver detto sopra troppe corbellerie (invito ovviamente a correggere integrare i più esperti), vorrei successivamente porre le domande, che sono quelle centrali ed anche dibattute nel forum, sul perché tali dati vengono corredati ai modelli:

1) sono utili per poter fare una previsione della previsione del modello per una determinata area geografica (scusatemi il gioco di parole), integrativa e forse anche correttiva dello stesso, cioè in soldoni considerare gli elevati spread di un'area come indice di ulteriore variabilità del parametro di un'altra area per cui il modello prevede nella corsa uno spread ridotto?
2) sono solo dati che ci danno informazioni sulla variabilità ed accuratezza della stima di alcune variabili calcolate dal modello in precisi punti dello spazio e del tempo, in altre parole quanto possa essere ritenuta affidabile l'elaborazione modellistica per una zona addentrandosi nell'intervallo previsionale?

Io le mie idee le ho, ed anche ulteriori spunti di riflessione, ma lascio lo spazio alle vostre, se vi interessa e vi fa piacere......

Premetto che sono tutt'altro che esperto, e che di spread fino a un anno e mezzo fa ne avevo sentito parlare solo ai TG, e non è quello di cui parliamo qui

Lo spread è una misura dell'incertezza della variabile considerata. Lo sintetizzerei in questo modo.

Nella mappa che hai postato, viene analizzato ad esempio il parametro "Z500" cioè i gpt dei 500 hPa.
Uno spread elevato in una data area sta a indicare una incertezza notevole nella corsa del modello. Attenzione: se anche lo spread in quella corsa non fosse molto alto, ciò non significa automaticamente che nelle prossime corse non possa essere rivisto al rialzo! Lo spread vale solo e soltanto per la corsa (o run che dir si voglia) cui si riferisce.

Possiamo interpretare quella carta, pertanto, nel seguente modo: considerando il run 00Z di ECMWF del 19/12/2020, lo spread previsto per le 168 h (00Z del 26/12/2020) relativamente ai gpt a 500 hPa, è molto alto tra Groenlandia e Islanda, e relativamente alto sulla Francia.
Tale spread ci suggerisce che l'incertezza della previsione di questo run è abbastanza alta per le aree sopra indicate, e che la situazione è lungi dall'essere chiara (sempre per quelle aree).
Probabilmente, possiamo ipotizzare (ma non possiamo dedurlo dal run, è una nostra ipotesi, una nostra interpretazione) che nei prossimi run assisteremo a possibili cambiamenti per quell'area geografica, che modificheranno isoterme e gpt anche in altre aree del globo in conseguenza, ma come ciò succederà non possiamo saperlo. Potrebbe anche non cambiare lo scenario attuale, e riconfermarsi.