Temperature di 8 stazioni italiane – Parte II. Le altre stazioni e i confronti

In questo post abbiamo utilizzato, oltre alla serie delle temperature della stazione di Montevergine descritte nella prima parte del post, anche i dati di altre 7 stazioni disponibili nel database SCIA.
Abbiamo ritenuto che per inquadrare i dati di Montevergine in un contesto più generale fosse necessario confrontarli con le temperature di altre stazioni, scelte con i seguenti criteri:

  1. Stazioni di alta montagna, per avere condizioni il più possibile simili a Montevergine: Monte Cimone (nord), Monte Terminillo (centro), Monte Scuro (sud).
  2. Stazioni basse o di collina, per osservare situazioni sicuramente diverse rispetto a Montevergine: Grottaglie, Gioia del Colle, Capo Palinuro
  3. Stazioni in grado di risentire delle condizioni meteo sia del settore orientale italiano che di quello occidentale: Monte Sant’Angelo (alta collina, Adriatico) e Capo Palinuro (promontorio sul mare, Tirreno); poi Grottaglie (Ionio) che copre il settore meridionale.
  4. Complessivamente, le stazioni dovevano essere al sud per salvaguardare la circolazione atmosferica generale connessa con Montevergine.

La tabella iniziale del post precedente (prima parte) rende conto delle caratteristiche delle scelte fatte. Le temperature medie annuali di tutte le stazioni (Montevergine inizia nel 1940) sono in fig.1 (pdf).

Fig.1. Temperature medie annuali per le 8 stazioni del campione. Sono riportate anche le pendenze delle sezioni 1975-2000 e 2000-2014. Se la pausa non è presente, alle pendenze dei due tratti si aggiunge quella del tratto complessivo 1975-2014 e la retta interpolante (in verde). L'abbreviazione "slo" sta per slope, pendenza. I numeri sulla parte destra del grafico sono le temperature iniziali delle serie di destra la cui scala è uguale a quella di sinistra.

Fig.1. Temperature medie annuali per le 8 stazioni del campione. Sono riportate anche le pendenze delle sezioni 1975-2000 e 2000-2014. Se la pausa non è presente, alle pendenze dei due tratti si aggiunge quella del tratto complessivo 1975-2014 e la retta interpolante (in verde). L’abbreviazione “slo” sta per slope, pendenza. I numeri sulla parte destra del grafico sono le temperature iniziali delle serie di destra la cui scala è uguale a quella di sinistra.

Nella figura sono mostrati i fit lineari dei tratti 1975-2000 e 2000-2014, esattamente come era stato fatto per Montevergine nella prima parte. Lo stesso criterio è stato usato per decidere l’esistenza o meno della pausa dopo il 2000. I grafici appaiono distintamente in due gruppi: nel primo non si vede una pausa, anzi, per Monte Cimone, si vede anche un aumento della pendenza. Nel secondo si vede una brusca inversione delle pendenze dopo il 2000. Solo Gioia del Colle mostra un’ulteriore salita delle temperature ma con pendenza circa un terzo rispetto al tratto 1975-2000. Tre su quattro stazioni di alta montagna non mostrano la pausa: solo Monte Terminillo ha un comportamento simile a quello delle stazioni di altezza inferiore. Capo Palinuro ha una pendenza piatta dopo il 2000, ma il criterio scelto conferma la presenza della pausa.

Dai grafici si nota anche che tutte le serie con la pausa presentano un aumento di temperatura negli ultimi anni, con inizio compreso tra il 2005 e il 2010. La stessa risalita ma molto più accentuata (2.4°C in due anni, dai 2.4°C del 2010 ai 4.8°C del 2012) si osserva nella serie di Monte Cimone.
La serie di Grottaglie ci ha dato da pensare, per la crescita improvviva delle temperature attorno al 1990: il grafico ha l’aspetto di una serie non (o male) omogenizzata. Però non è pensabile che l’Aeronautica Militare e SCIA diffondano dati scorretti. Nel sito SCIA si legge: “Gli indicatori vengono calcolati e sottoposti a controlli di validità con metodologie omogenee e condivise con gli organismi titolari dei dati da cui hanno origine.” e quindi, malgrado la perplessità iniziale, questa serie è stata trattata come tutte le altre.

Dalle temperature medie annuali possiamo dedurre che solo le stazioni di alta montagna (o almeno i 3/4 di loro) non mostrano la pausa, mentre la serie di Monte Terminillo andrebbe indagata con maggiore dettaglio per evidenziare se condizioni meteo locali possano aver favorito la diminuzione di temperatura dopo il 2000.

Intanto possiamo osservare con maggiore dettaglio i dati mancanti di questa stazione, per capire se possono aver influenzato il comportamento della serie dopo il gennaio 2000 (medie mensili) o dal 2000 (medie annuali).
Notiamo subito che le medie annuali mancano degli anni 2003, 2005 e 2006, cioè di 3 anni su 15 (20%) e questo potrebbe in qualche modo modificare la pendenza dopo il 2000. L’osservazione diretta qui (le righe verticali rosse identificano i dati mancanti) farebbe però pensare a valori e ad una pendenza non troppo diversi da quelli esistenti. Mancano anche gli anni 1981 e 1988 ma non riguardano il discorso affrontato qui e non sono stati evidenziati.
Nei dati mensili qui i valori mancanti sono identificati con “99.9” e quindi nel grafico si comportano come “outliers”, righe verticali che tendono ad uscire dall’area di graficazione. Dal gennaio 2000 (01/2000) al 12/2014 (180 dati) mancano i dati di 06/2003; 04/2005; 01/2006; 06/2006 e 11/2006 (5 valori, o il 2.8% dei dati). Malgrado 3 dei 5 valori siano del 2006, non è ragionevolmente pensabile che siano in grado di rovesciare il segno della pendenza da 01/2000.

Tutte le stazioni di quota meno elevata, indipendentemente dalla posizione geografica, mostrano una diminuzione (o un aumento a tasso inferiore) delle temperature dopo il 2000.

Per confermare quanto appena dedotto, si sono usati gli stessi criteri per analizzare anche le medie mensili che, con i rispettivi fit, sono illustrate in fig.2 (pdf).

Fig.2. Come fig.1, per le anomalie medie mensili. Si noti come i dati di Monte Scuro mostrino una pausa, a differenza di quanto accade nelle medie annuali.

Fig.2. Come fig.1, per le anomalie medie mensili. Si noti come i dati di Monte Scuro mostrino una pausa, a differenza di quanto accade nelle medie annuali.

Qui, insieme alla conferma, abbiamo una piccola sorpresa: La serie di Monte Scuro (alta montagna) mostra la pausa, a differenza di quanto succede con le medie annuali. Dal punto di vista dei dati questa stazione ha una particolarità: le medie annuali sono disponibili a SCIA dal 1952 mentre quelle mensili lo sono solo dal 2006. Noi abbiamo potuto disporre delle temperature medie mensili dal 1952, con l’obbligo di non pubblicarle. Per essere sicuri della compatibilità tra le due serie (la prima impressione è stata che fossero “disaccoppiate”) abbiamo calcolato i valori medi annuali a partire dalla serie mensile. Il confronto, mostrato nel sito di supporto qui, definisce esplicitamente che i dati derivano dalla stessa fonte (il profondo minimo del 1961 dipende dal fatto che la media è stata calcolata senza i 5 mesi più caldi dell’anno, non disponibili nei dati mensili, e quindi, correttamente, è stata eliminata dalla linea rossa dei dati SCIA).
I risultati di Monte Scuro indeboliscono l’affermazione precedente che (il 75% de) i dati delle stazioni di alta montagna non mostrano la pausa. È vero che le uniche serie a non mostrare la pausa sono di stazioni di alta montagna ma il 50% del “campione” (quello che mostriamo qui è senz’altro un sottinsieme ma decisamente NON un campione che possa rappresentare le stazioni meteorologiche italiane o anche solo meridionali) non permette affermazioni troppo categoriche: forse, però, vale la pena cercare di verificare questa possibilità.

La fig.3 (pdf), soprattutto nel quadro in basso, mostra che le serie mensili hanno una buona concordanza tra loro.

Fig.3. Serie mensili detrended e sovrapposte. Nel quadro superiore i valori originali; in quello inferiore è stato applicato un filtro passa-basso di finestra 12 mesi.

Fig.3. Serie mensili detrended e sovrapposte. Nel quadro superiore i valori originali; in quello inferiore è stato applicato un filtro passa-basso di finestra 12 mesi.

Quanto sopra appare vero In particolare nel tratto 1970-1984 ma anche tra il 2000 e il 2014. Grottaglie si discosta dalle altre stazioni nei periodi 1960-70 e 1984-94 ma mantiene la posizione dei massimi e dei minimi coincidente con le altre serie. I coefficienti di correlazione di Pearson (tab.1) di ogni stazione rispetto a tutte le altre confermano l’impressione di somiglianza tra le serie mensili.

Tab.1. Coefficiente di correlazione tra ogni stazione e tutte le altre. Il coefficiente più basso è tra Monte Cimone e Monte Scuro; quello più alto, tra Monte Terminillo e Capo Palinuro.

Tab.1. Coefficiente di correlazione tra ogni stazione e tutte le altre. Il coefficiente più basso è tra Monte Cimone e Monte Scuro; quello più alto, tra Monte Terminillo e Capo Palinuro.

La tabella 1, pur nell’ambito di coefficienti di correlazione (cdc) molto elevati, sembra confermare che Monte Terminillo è più in “sintonia” con stazioni di quota inferiore che con quelle di alta montagna: infatti i cdc minori si hanno con Monte Scuro, Monte Cimone e Montevergine ed è basso anche il cdc con Monte Sant’Angelo (844 m slm, non certo di alta montagna, ma la più elevata tra le altre stazioni).

Gli spettri

Gli spettri Lomb dei dati annuali (pdf) e mensili (pdf) sono in fig.4 e fig.5, rispettivamente:

fig4

Fig.4. Periodogramma di Lomb delle temperature medie annuali. Per una migliore rappresentazione, i valori delle singole stazioni sono normalizzati alla relativa potenza totale.

fig5

Fig.5. Come fig.4, per le anomalie medie mensili.

Dai grafici si nota qualche coincidenza nella posizione dei massimi ma, essenzialmente, si rimane con un’impressione di causalità nella loro distribuzione: si vedono per alcune stazioni massimi a 5 anni; per altre a 10-12 anni; per altre ancora a 20-22 anni, ma senza nulla che, ad esempio permetta di distinguere tra stazioni di montagna e di pianura o tra stazioni orientali e occidentali. Per tentare una sintesi dei risultati, i massimi (annuali e mensili) sono stati raggruppati in bin di larghezza variabile (e arbitraria) nella tabella 2.

Tab.2 Distribuzione dei massimi spettrali, per dati annuali e mensili, in 13 bin di larghezza variabile. Al diminuire del periodo, aumenta il numero dei massimi e cresce l'arbitrarietà della selezione dei massimi spettrali. Nelle prime due righe il nome della stazione (SA=Monte Sant'Angelo) e la sua altezza in metri. I singoli intervalli comprendono il limite inferiore ed escludono il limite superiore.

Tab.2 Distribuzione dei massimi spettrali, per dati annuali e mensili, in 13 bin di larghezza variabile. Al diminuire del periodo, aumenta il numero dei massimi e cresce l’arbitrarietà della selezione dei massimi spettrali. Nelle prime due righe il nome della stazione (SA=Monte Sant’Angelo) e la sua altezza in metri. I singoli intervalli comprendono il limite inferiore ed escludono il limite superiore.

Non si notano massimi che appartengano a stazioni di alta montagna o di pianura in modo esclusivo. Le firme astronomiche (10-15, 8-10 e parzialmente 6-8 anni) sono ben distribuite su gran parte delle stazioni. I periodi più brevi (2-4 e 4-6 anni), già messi in evidenza da Capozzi e Burdillon (2013) negli spettri wavelet, sono anch’essi numerosi e ben distribuiti tra le stazioni ma risentono dell’arbitrarietà della selezione.

Tutti i grafici e i dati, iniziali e derivati, relativi a questo post si trovano nel sito di supporto quiI dati mensili e annuali di Montevergine e i dati mensili di Monte Scuro non sono presenti perché non disponibili per la divulgazione.

Bibliografia

  1. Capozzi V., Budillon G.: Time Series Analyses of Climatological Records from a High Altitude Observatory in Southern Italy (Montevergine, AV). Proceedings of the SISC First Annual Conference, Lecce 23-24 Settembre 2013, 303-327, 2013 pdf.
    Gli Atti sono scaricabili dal sito http://www.sisclima.it/conferenza/proceedings-della-conferenza/
  2. Scafetta, N.: Empirical evidence for a celestial origin of the climate oscillations and its implications, J. Atm. & Sol-Terr. Phys., 72, 951-970, 2010.doi:10.1016/j.jastp.2010.04.015 (abstract)
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Author: Vincenzo Capozzi

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9 Comments

  1. Però non è pensabile che l’Aeronautica Militare e SCIA diffondano dati scorretti.

    Provate a fare un lavoro sulla serie storica di Capri, presente anche su SCIA e poi ne riparliamo…..

    Grande lavoro comunque

    Post a Reply
    • Grazie per i complimenti.
      Non credo che utilizzeremo la serie di Capri dopo la bella pubblicità :-).
      Il senso della frase era che i dati hanno almeno un doppio controllo e che vanno trattati con riguardo fino a prova contraria.
      Proprio oggi ho scaricato da SCIA la serie pluviometrica cumulata annuale di Bonifati (CS): dopo quasi 50 anni di valori sensatamente normali su valori di 700-750mm, nel 2006 mostra valori di 2500mm (proprio due metri e mezzo, roba da monsone indiamo) mentre tutte le altre serie restano normali. E’ chiaro che la guarderò con attenzione, ma le cose strane a volte succedono …

    • L’ analisi delle serie storiche è sicuramente un lavoro difficile e complesso, anche perchè in un certo qual senso, bisogna anche fidarsi di chi rileva i dati: Ad esempio nel caso di Montevergine il compianto Padre Gubitosa ha continuato a rilevare dati solo per la passione di farlo, cercando di essere quanto più preciso possibile. Magari in altre realtà si trova personale che dovrebbe essere qualificato, che invece svolge il lavoro con sufficienza o peggio ancora indifferenza o disinteresse.

      Nel caso di Capri ho la fortuna ( o sfortuna) di abitare vicino alla stazione meteo dell’ Aereonautica, e di interessarmi un pò di meteorologia e climatologia in maniera prettamente amatoriale.
      Basterebbe un pò di buonsenso da parte di chi deve decidere dove installare le strumentazioni, che da 30 anni (Marzo 1985) si rilevano valori massimi( nel semestre caldo) fuori dalla realtà perchè la capannina è allocata vicino ad un costone roccioso che nei pomeriggi assolati si scalda e falsa i rilevamenti.
      Ed invece se oggi Lei volesse effettuare un’ analisi e usare Capri come riferimento( perchè è presente nell’ archivio, ed ha lo stesso problema da 30 anni filati) ovviamente tenderebbe a prendere i dati per buoni perchè parrebbero avere un senso logico. ( A meno che non la si confronti con Palinuro o con la serie 1954-1976 sita in un altro posto dell’ isola).
      Si immagini quando durante alcuni mesi estivi si legge (ovunque nel mondo)
      Capri 37 75%. Un clima equatoriale nel bel mezzo dell’ Italia 😀
      http://i45.tinypic.com/2i6ibnn.png

      🙂

  2. E’ perfettamente vero che il numero limitato di stazioni non consente di trarre conclusioni generali, ma la cosa merita un’attenta riflessione in quanto ho l’impressione che parlare di semplice coincidenza sarebbe semplicistico.
    Donato, sono vere entrambe le affermazioni che fai, senza alcun dubbio. Ma, come verrà fuori nel terzo post, le stazioni del prof. Pinna (almeno quelle al sud) sono tutte in pianura o bassa collina e mostrano complessivamente la pausa. E così il numero delle stazioni cresce…
    Ciao. Franco

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  3. Sembrerebbe che l’alta montagna sia refrattaria alla pausa. 🙂
    Scherzi a parte la cosa è oltremodo interessante in quanto buona parte delle stazioni di montagna non evidenziano pausa nel trend delle temperature. Da questi dati sembrerebbe emergere un andamento delle temperature medie (annuale e mensile) differente per le zone collinari e per quelle montuose con un trend costante per le seconde e pause ben evidenti (addirittura inversioni di tendenza) per le altre. E’ perfettamente vero che il numero limitato di stazioni non consente di trarre conclusioni generali, ma la cosa merita un’attenta riflessione in quanto ho l’impressione che parlare di semplice coincidenza sarebbe semplicistico. Fa piacere, infine, trovare la firma astronomica (in particolare solare) in quasi tutte le stazioni prese in considerazione.
    Ciao, Donato.

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    • Caro Donato,
      il fatto che alcune stazioni di alta montagna non evidenzino la pausa nel trend delle temperature (caso più eclatante mi pare quello del Cimone) potrebbe dipendere dal feed-back positivo indotto dall’arretramento delle coltri nevose che in precedenza cirondavano le stazioni stesse con maggiore continuità nel corso dell’anno. La mia ovviamente è solo un’ipotesi che andrebbe verificata conoscendo il luogo in cui le stazioni stesse sono collocate.
      Luigi

  4. Comunicazione di servizio: vedo che i due link nel primo riquadro in alto, scritto in rosso, non funzionano. I grafici si trovano anche nel sito di supporto: http;//www.zafzaf.it/clima/cm50/mtermiy-outliers.png e
    http;//www.zafzaf.it/clima/cm50/mtermim-outliers.png

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