Precipitazioni di 8 stazioni italiane

In questo post vengono analizzate le precipitazioni di Montevergine, di altre 5 stazioni meridionali e di due stazioni di controllo, una al nord e una al centro Italia.
Le stazioni utilizzate sono quelle elencate in tre post precedenti su CM (qui, qui e qui) escluse Grottaglie e Monte Scuro per le quali non sono disponibili le precipitazioni nella banca dati SCIA.

Le due stazioni mancanti sono state sostituite da Marina di Ginosa (TA) e Bonifati (CS) rispettivamente, anche se Bonifati, a 480 m slm, non può certo essere paragonata a Monte Scuro (1671 m slm).

Queste stazioni sono raccolte nella Tabella e nella mappa del sito di supporto.
Le precipitazioni annuali cumulate sono mostrate in fig.1 (pdf) sia come serie che come fit lineare.

Fig.1. a) Precipitazioni annuali di tutte le stazioni. I dati, in mm, sono divisi per 10 per una migliore rappresentazione. Come riportato nella legenda a destra, le precipitazioni di Montevergine sono ulteriormente divisi per 3. b) fit lineari delle serie in a). I valori numerici delle pendenze sono riportati nella legenda in alto.

Fig.1. a) Precipitazioni annuali di tutte le stazioni. I dati, in mm, sono divisi per 10 per una migliore rappresentazione. Come riportato nella legenda a destra, le precipitazioni di Montevergine sono ulteriormente divisi per 3. b) fit lineari delle serie in a). I valori numerici delle pendenze sono riportati nella legenda in alto.

Dalla fig.1a si vede che

  1. Montevergine ha una precipitazione circa 3 volte superiore a quella delle altre stazioni. L’abbondanza è probabilmente causata dall’esposizione della stazione a tutti i flussi atmosferici, in particolare a quelli occidentali e meridionali che di norma apportano gli accumuli più consistenti. Appare anche che, trascurando la quantità assoluta, la struttura della serie non è complessivamente diversa da quelle delle altre stazioni, non escluse le stazioni distanti di Monte Cimone e Monte Terminillo.
  2. La stazione di Bonifati (CS, 480 m slm), pur trovandosi al limite superiore della fascia di variabilità, non mostra particolari differenze con le altre stazioni tranne nel periodo 2002-2008, quando presenta picchi 3-3.5 volte superiori alle altre stazioni, esclusa Montevergine. Da notare che la relativamente vicina stazione di Capo Palinuro (150 m slm) ha, nello stesso periodo, un leggero aumento del tutto in linea con le normali fluttuazioni del resto del periodo disponibile.

Da fig.1b si ricava che le 8 stazioni si raggruppano in due famiglie:

  1. per 4 stazioni le precipitazioni crescono al passare del tempo. Di queste, Gioia del Colle ha una pendenza positiva ma statisticamente indistinguibile da zero e Monte Terminillo è una stazione “fuori zona”;
  2. per 4 stazioni le precipitazioni diminuiscono al passare del tempo, con Capo Palinuro che mostra una pendenza circa metà delle altre e Monte Cimone anch’esso “fuori zona” come Monte Terminillo per l’altro gruppo;
  3. le stazioni “fuori zona” hanno pendenze del tutto compatibili con quelle dei rispettivi gruppi di appartenenza;
  4. anche nelle pendenze, Bonifati esce dalla fascia di variabilità delle altre serie. Il valore assoluto della pendenza non è, però, diverso da quello delle stazioni che mostrano una crescita delle precipitazioni nel tempo.

Quest’ultima stazione richiede una maggiore attenzione per capire se i dati possono essere sbagliati e quindi da rigettare.

La fig.2 (pdf) mostra le precipitazioni mensili cumulate, per gli anni elencati nella legenda a destra.

55_fig2

Fig.2. Precipitazioni mensili cumulate, per alcuni degli anni disponibili. a) Prima parte del dataset, fino all’anno 2000. b) parte del dataset relativa alla crescita 2002-2008.

I dati mancanti sono identificati con -99.9 per cui le lineee che “si perdono” nel bordo inferiore mostrano i mesi senza dati disponibili. L’anno 2000 (fig.2a) ha i dati di solo 4 mesi e questi punti non sono congiunti da una linea.
Il quadro b) della figura riguarda il periodo 2002-2008 con il massimo delle precipitazioni. Il grafico (in rosso) del 2006 mostra che il valore elevato della precipitazione annua non dipende da un singolo picco (come quello di dicembre) ma da valori mediamente alti per tutto l’anno e 10-15 volte superiori agli altri anni nel periodo giugno-settembre.
Anche gli anni 2004 e 2005 mostrano, meno accentuate, le stesse caratteristiche.

Il diagramma di Bagnouls-Gaussen di fig.3 (pdf) relativo a Bonifati è stato preparato con le medie climatiche 1971-2000 disponibili nel sito della stazione: mostra un’area di intersezione tra temperatura e precipitazione (siccità o almeno carenza di pioggia) che riguarda i mesi di giugno-agosto ma senza particolari criticità.

Fig.3. Diagramma termo-pluviometrico di Bagnouls-Gaussen per Bonifati. La linea viola rappresenta la precipitazione mensile relativa all'anno 2006.

Fig.3. Diagramma termo-pluviometrico di Bagnouls-Gaussen per Bonifati. La linea viola rappresenta la precipitazione mensile relativa all’anno 2006.

Al diagramma è stata sovrapposta la precipitazione mensile del 2006 che evidenzia una struttura nettamente diversa rispetto alla media: un periodo sicitoso tra (circa) metà aprile e metà maggio e una grande abbondanza di precipitazioni nel periodo tradizionalmente più secco dell’anno. Dalla fig.3b possiamo dedurre situazioni non troppo diverse per il 2004 e il 2005.

In conclusione, le precipitazioni “diverse” di Bonifati sembrano il risultato di una successione di eventi coerenti su un arco di alcuni anni e non uno o più eventi estemporanei, ascrivibili ad accidenti osservativi o strumentali. Useremo quindi questi dati allo stesso modo degli altri.

I grafici delle precipitazione delle singole stazioni, dei fit lineari e dei valori detrended da cui sono calcolati gli spettri Lomb, sia dei cumulati mensili che annuali, sono nel sito di supporto. Qui mostriamo i grafici complessivi, ricordando che le stazioni sono identificate da una sigla di 3 lettere di cui le prime due rappresentano la stazione (mv=Montevergine; mg=Marina di Ginosa; mt=Monte Terminillo, …) e la terza (m o y) i dati mensili o annuali, rispettivamente. Quindi, ad esempio, cpm è la serie mensile di Capo Palinuro e mcy quella annuale di Monte Cimone.
In fig.4 (pdf) sono mostrate le precipitazioni annuali cumulate, in mm/anno e opportunamente scalate, insieme con l’Indice di Circolazione Mediterranea (MCI, Brunetti et al., 2002) invertito di segno.

Fig.4. Precipitazioni annue delle 8 stazioni (arancio), in mm/anno, scalate per potersi confrontare con MCI (nero).

Fig.4. Precipitazioni annue delle 8 stazioni (arancio), in mm/anno, scalate per potersi confrontare con MCI (nero).

Oltre alla già nota concordanza di Montevergine con MCI (v. CM qui), si nota un buon accordo tra precipitazione annuale e MCI (invertito) anche per Monte Cimone, Monte Sant’Angelo, Capo Palinuro; un accordo (molto) buono nella parte iniziale e non buono nella parte finale per Marina di Ginosa, Gioia del Colle e Bonifati. L’unica stazione che non mostra una somiglianza tra le due serie è Monte Terminillo che, anzi, è in opposizione di fase con MCI dopo il 1980.
Da questa analisi non appare una differenza di comportamento in funzione dell’altezza e della posizione geografica. Notiamo solo che tre stazioni, mgy, giy e boy, dopo circa 40 anni di comportamento compatibile con MCI, a partire dall’anno 2000 entrano in opposizione di fase con l’indice mediterraneo per rientrare, forse, attorno al 2010 (ma i nostri dati per MCI si fermano proprio al 2010 e questa affermazione è da verificare).

Spettri Lomb
Abbiamo calcolato gli spettri Lomb delle serie mensili e annuali: in questo caso il materiale relativo alle singole stazioni è nel sito di supporto e i grafici che raggruppano gli 8 spettri sono qui e qui.

Così come era successo per le serie di precipitazione, anche dagli spettri non è possibile derivare un comportamento per classi (altezza, posizione geografica, ecc.). Da un punto di vista spettrale, i dati mensili e annuali mostrano una struttura complessivamente simile ma nei dettagli hanno caratteristiche difformi.
Ad esempio, come si vede nella tabella, il massimo spettrale a 10-12 anni è presente in 6 serie mensili e in 5 annuali su 8; il massimo a 15 anni in 5 mensili e 3 annuali; quello a 30 anni in 2 serie mensili e 4 annuali.

Conclusioni
Le precipitazioni delle 8 stazioni studiate non hanno caratteri distintivi che permettano di raggrupparle in modi legati alla posizione geografica o all’altezza.
Tutte le stazioni mostrano, tranne una “fuori zona”, un buon accordo con la circalazione mediterranea complessiva, alcune con un cambiamento di regime pluviometrico attorno all’anno 2000.

Tutti i grafici e, parzialmente, i dati relativi a questo post si trovano nel sito di supporto qui

Bibliografia

  • Brunetti M., Maugeri M., Nanni, T.: Atmospheric circulation and precipitation in Italy for the last 50 years., International Journal of Climatology, 22, 1455-1471, 2002.

 

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Author: Franco Zavatti

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8 Comments

  1. @Mariani
    nulla da eccepire alla sua analisi. Il mio commento era solo un tentativo di giustificare le scelte fatte.

    “errore sistematico nel sensore?”
    non saprei e non saprei neanche a chi chiederlo. Qualche tempo fa noi tutti abbiamo fatto elogi all’AM, spero anche per la sua capacità di produrre dati “buoni”, per cui faccio fatica a spiegarmi errori sistematici lunghi 6 anni, ma, davvero, non ho una risposta per questo.

    @Antonio
    Si, ricordavo il riferimento al confronto con Capo Palinuro ma, non essendo riuscito a procurarmi i dati di Capri, ho preferito non approfondire ulteriormente.

    “spero di metterli on line a breve”. Ottimo! Dove saranno
    disponibili? Ci saranno informazioni aggiuntive, tipo l’omogenizzazione?

    Post a Reply
  2. Gentilissimo sig. Zavatti,
    anche se non c’entra direttamente col post in oggetto, però trovandomi sempre a leggere i Vs ottimi articoli in questo periodo , visto che mi ha citato nel commento, le dico che a supporto delle mie impressioni sulle temperature di Capri, ci abbiamo messo anche i dati confrontandoli con quelli di Capo Palinuro 🙂
    Spero di metterli online a breve

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  3. Caro Mariani,
    grazie per il commento, come al solito preciso e puntuale.
    Data la sua esperienza in questo tipo di analisi, non posso fare altro che tenere nel debito conto le sue considerazioni e assumere come inattendibili i dati di Bonifati tra il 2002 e il 2008.

    A mia parziale giustificazione, oltre alla quasi totale inesperienza
    riguardo la strumentazione delle stazioni meteo, posso portare qualche aspetto che ho considerato nella mia analisi:

    1) come sa, SCIA ha nel suo database centinaia di stazioni della protezione civile, delle varie ARPA, dei comuni e private. Ho guardato i dati di alcune di queste e li ho trovati fortemente frammentari, con variazioni molto forti e/o disponibili per periodi molto brevi. Capisco (ma nello stesso tempo non capisco) che siano state messe in opera per motivi particolari e che
    servano per periodi limitati.

    2) se Bonifati fosse stata una di queste stazioni, non l’avrei neanche presa in considerazione o, al più, avrei tagliato i dati 2002-2008 senza pensarci un secondo.

    3) Ma Bonifati è una stazione AM in cui, credo e spero, i dati sono presi in modo diverso e senza l’esigenza e la spinta del momento. Come avrà senz’altro notato, in questa serie di post vengono usate solo stazioni AM.
    Nel commento precedente che lei citava, si parlava delle temperature di Capri, con la stazione meteo (anche lei AM) molto vicina ad una parete di roccia che, in estate, riverbera calore e produce, a detta del lettore con cui interloquivo, temperature tropicali. Per una mia sicura mancanza non sono riuscito a trovare i dati di Capri in SCIA e per questo dico
    “a detta del lettore” senza voler mettere in dubbio le sue parole.

    4) Ecco, io pensavo di poter considerare outlyer da eliminare, questo tipo di dati (un luglio, un agosto o qualche mese lì attorno e solo in caso di forte soleggiamento) non quelli di Bonifati che, come mostra la fig.2b, sono cambiamenti che avvengono con continuità mese dopo mese e si ripetono simili, con maggiore o minore intensità, negli anni adiacenti.

    Ma evidentemente mi sbagliavo, e anche per questa lezione la ringrazio.
    Franco

    Post a Reply
    • Gentile dottor Zavatti,
      la ringrazio per la cortese risposta e mi scuso se posso essere risultato troppo apodittico nelle mie considerazioni che ho basato soprattutto sull’analisi visuale del suo diagramma di figura 1a.
      Vedo allora di entrare in maggior dettaglio nella questione e lo farò confrontando le precipitazioni di Bonifati (BONI è l’acronimo che utilizzerò) con quelle di un’altra stazione AM e cioè quella di Capo Palinuro (CPAL) che dista 73 km da BONI.
      Ho scelto CPAL in quanto come BONI si tratta di una stazione costiera del Basso Tirreno e dunque si può ragionevolmente ipotizzare omogenea rispetto a BONI in quanto esposta agli stessi fattori che determinano precipitazioni (es: le saccature atlantiche e i minimi del basso Tirreno dovrebbero agire allo stesso modo sulle due stazioni). Mi attendo comunque che vi sia un effetto orografico legato alla quota diversa (184 per CPAL e 484 per BONI) e che dovrebbe dare un poco più pioggia a Bonifati.
      Preciso che qui non utilizzerò dati Scia ma dati giornalieri che attingo dalla banca dati di CRA-CMA e che uso per fare i commenti mensili per CM. I dati sono riferiti al periodo 1995-2014 e nel caso di dati giornalieri mancanti gli stessi sono stati ricostruiti con medie pesate con peso inversamente proporzionale al quadrato delle distanze.
      Questa è la tabella che sintetizza le precipitazioni medie annue per le due stazioni e per quadrienni successivi.
      PERIODO CPAL BONI BONI/CPAL(%)
      1996-1999 654 795 122
      2000-2003 669 702 105
      2004-2007 825 1644 199
      2008-2011 830 932 112
      2012-2014 802 719 90
      Alla luce dell’omogeneità delle due stazioni trovo ingiustificabile che nel quadriennio 2004-2007 BONI abbia precipitazione doppia rispetto a CPAL mentre nel quadriennio precedente presentava solo un 5% in più e in quello successivo un 12% in più (scostamenti che mi paiono invece fisiologici e frutto dell’effetto orografico cui accennavo prima). Noto anche che BONI nel periodo 2004-2007 ha piogge doppie rispetto a quelle degli altri quadrienni e anche questo mi pare ingiustificabile.
      Alla luce di tutto ciò le dico che se avessi dovuto lavorare sui dati 2004-2007 per un cliente della Calabria, AM a non AM non avrei mai e poi mai utilizzato i dati di Bonifati.
      Forse un indizio in grado di giustificare l’insorgere degli outlyers per Bonifati sta nella sua considerazione per cui si tratta di “cambiamenti che avvengono con continuità mese dopo mese e si ripetono simili, con maggiore o minore intensità, negli anni adiacenti.” Che si tratti di un errore sistematico nel sensore? A questo punto però mi chiedo come mai AM abbia ritenuto di considerare validi i dati di Bonifati, un bel quesito che andrebbe posto a chi esegue i controlli di qualità in sede AM.

  4. Caro Zavatti,
    grazie per l’analisi condotta.
    Mi permetto solo di segnalare che Bonifati per il periodo 2002-2008 va a mio avviso escluso dalla analisi perché i dati sono sicuramente degli outliers.
    Le dico questo anzitutto per motivi di ordine climatologico (siamo nel Mediterraneo e non in un areale a clima monsonico, come lei stesso ha scritto in un post precedente….)
    Inoltre le devo dire che la mia esperienza professionale mi ha portato negli anni a lavorare su dati pluviometrici di migliaia di stazioni in Italia e all’Estero. Il problema che colgo è che da quando i pluviometri sono stati automatizzati (il che in Italia è avvenuto nella maggior parte dei casi fra gli anni 80 e 90) la qualità del dato è crollata e le serie storiche sono piene di outlyer che le rende in molti casi del tutto inutilizzabili. Ciò discende in primis dal fatto che i pluviometri automatici a doppia bascula sono strumenti intrinsecamente insicuri, il che dipende dalla struttura degli stessi. A ciò si aggiunga che sempre più spesso le reti sono gestite per scopi di protezione civile, per cui la pluviometria interessa solo per pochi giorni l’anno, il che porta a lesinare sui controlli.
    Il fatto infine che Scia tenga nel suo database dati come quelli di Bonifati deve rendere molto, molto prudenti rispetto all’uso di tale risorsa informativa.

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