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Clima: esercizi senza rete!

Climate Monitor dà  il via ad un progetto molto importante che si innesta nell’operazione di ampio respiro avviata con la piattaforma wiki milleannidiclima.it. Quello a cui puntiamo è la realizzazione di una rete di riferimento per il clima in Italia. In questo periodo in cui la certezza del consenso si va sciogliendo come neve marzolina, è arrivato il momento di chiedersi se le attuali ricostruzioni della temperatura superficiale per il nostro paese siano il più possibile vicine a discriminare il segnale climatico di fondo, quello modulato dalla circolazione atmosferica e, eventualmente, da un cambiamento nella concentrazione di certi gas ed aerosol, da quello del tutto “antropogenico” dovuto alla modifica dell’ambiente circostante al sito di misura o al cambiamento delle procedure e degli strumenti di misura. Così non pare. Intendiamoci, questo quesito non vuole in alcun modo rappresentare una critica alle reti di rilevamento esistenti, ma è un fatto che esse non siano nate per il rilevamento dei dati ai fini climatici e siano cresciute in un contesto spaziale che ha subito profonde variazioni, specialmente nel corso degli ultimi decenni. Il problema non risiede quindi nell’assetto delle reti, ovviamente immutabile, quanto piuttosto nell’impiego e nel trattamento dei dati da queste prodotti nel tempo.

Si assume infatti come dato acquisito che le stime eseguite dalle tre principali agenzie internazionali (NCDC/NOAA, GISS/NASA e CRU+UKMO) siano un tentativo di cercare d’identificare, da migliaia di chilometri di distanza, eventuali problemi nei dati senza avere nessuna conoscenza dei siti di misura e della loro evoluzione nel tempo. Anche l’altro lavoro di ricostruzione storica delle temperature del Bel Paese, quello tutto nostrano dell’ISAC/CNR, ha un approccio ai dati piuttosto simile. I dati grezzi dei siti storici, tutti o quasi posti in osservatori cittadini, sono ritenuti a priori quali possibili proxy del segnale climatico di fondo e sono omogeneizzati l’un con l’altro nel tentativo di porre in luce eventuali difetti nella misura. Così facendo non si colgono i cambiamenti non climatici di lungo periodo, che intervengono in maniera graduale e che hanno interessato contemporaneamente nei decenni passati il territorio nazionale. Per fare un esempio pratico, se si rendono omogenei i dati di Reggio Emilia con quelli di Modena (e viceversa), da tale operazione potranno essere rese evidenti improvvise anomalie dello strumento o spostamenti una tantum del sito di rilevamento. Se, com’è vero, l’ambiente cittadino di Reggio e quello di Modena hanno subito modifiche abbastanza simili e graduali nel corso del dopoguerra, le probabili conseguenze sulle misure non saranno mai rilevate da tale procedura.

Questo è il motivo per cui, tra i siti storici disponibili, occorre selezionare come prima scelta solo quelli che non abbiano subito modifiche importanti nell’ambiente circostante. Tale criterio in prima battuta porta alla perdita di numerose serie storiche, ma, è però anche vero che il campo di temperatura (e sue modifiche) ha e dovrebbe avere scale di coerenza spaziale pari a molte centinaia di km: il cambiamento di fondo a Bari sarà  del tutto simile a quello di Brindisi e pure di Lecce. Quindi, in generale, non si necessita di un elevato numero di stazioni per riuscire a stimare la tendenza delle temperatura superficiale di un’area vasta come una nazione. Bisogna però considerare le complesse caratteristiche geografiche dell’Italia, tali da poter modificare la risposta al cambiamento climatico di fondo in maniera fortemente dipendente dalla morfologia del territorio. Per fare un altro esempio pratico: se una stazione rappresentativa sull’Appennino settentrionale ed un’altra sulle Alpi possono portare ad una valutazione accurata del cambiamento di fondo per tutta l’Italia settentrionale, è anche vero che le risposte del tempo meteorologico alle variazioni di larga scala possono essere esaltate o attenuate nel fondo del catino padano. Una minore o maggiore presenza di nebbia o di copertura nevosa, per citare due variabili, possono infatti esasperare in maniera inattesa le variazioni di fondo dettate della circolazione generale o dalla composizione atmosferica.

Poiché la realtà  è quella che è, piuttosto che pensare ad una distribuzione ottimale dei siti di misura, occorre partire dalle stazioni esistenti che mai saranno poste in luoghi ideali né, quindi, lontane da qualsiasi contaminazione umana. Fino al recente passato, tutti i siti erano costantemente presidiati ed hanno per forza di cose seguito le vicissitudini umane. Tenendo questo ben presente, è auspicabile una selezione a priori di quei siti il cui ambiente circostante ha subito il minor disturbo possibile. A livello internazionale si è definito un insieme di criteri per classificare i nuovi siti destinati a ospitare stazioni per il controllo climatico di lungo periodo. Un progetto con queste finalità  è appena stato completato da parte della NOAA, che ha l’istallato un Climate Reference Network (CRN) di 114 stazioni di alta prestazione per l’intero territorio continentale dei 48 stati contigui. Anche noi possiamo usare gli stessi criteri di classificazione e lo faremo in ogni caso, ma temo che non si arriverebbe lontano agendo in questa maniera, applicando cioè criteri così restrittivi sulla rete di vecchia data. L’unica strada percorribile per evitare di escludere tutte le stazioni della rete italiana non è quella di puntare alle stazioni con mancanza assoluta d’influenza umana, ma è quella di cercare, come già  detto, quelle stazioni che hanno subito cambiamenti minimi dell’ambiente circostante: influenze umane sì, ma che siano rimaste stabili nel tempo.

A questo punto va scelta la rete di stazioni italiane tra le quali cercare quelle di riferimento. Questa scelta è, penso, obbligatoria ed è diretta verso le stazioni con un codice assegnato dalla World Meteorological Organization i cui dati sono scambiati nel Global Telecommunications System. Si tratta quindi della rete di stazioni sinottiche gestite in Italia dall’Aeronautica Militare e dall’ENAV, subentrata alla prima negli scali aeroportuali con prevalenti finalità  civili. La figura che segue, modificata rispetto a quella originale, mostra la distribuzione sul territorio nazionale di queste stazioni delle quali, per buona parte, esiste documentazione fotografica del sito di misura. Tale documentazione e semplici considerazioni sull’ubicazione permettono una facile selezione di quei siti che non hanno subito modifiche nel tempo o che, perlomeno, le hanno subito in maniera trascurabile.

A titolo d’esempio, è presumibile che tutte quelle stazioni situate in cima ad una montagna, in zone costiere remote e preservate o lontane dai centri abitati siano subito individuabili quali prime candidate. Inoltre, non è detto che tutte le stazioni cittadine debbano essere escluse a priori: ci sono esempi di siti posti sul cocuzzolo abitato di un’altura, nella zona vecchia del centro abitato, che non hanno subito modifiche apparenti del tessuto urbano se non in zone lontane e magari poste a quote inferiori. Quelle stazioni cittadine poste in zona pianeggiante o con ridotte variazioni di quota, soggette ad ampia espansione edilizia, o presso i principali aeroporti civili, invece, sono le stazioni che credo saranno soggette a facile esclusione. Eventualmente, una volta definita la rete di riferimento, si può provare un recupero successivo delle stazioni non incluse in quelle di prima scelta.

Molte delle stazioni sinottiche del circuito internazionale hanno i dati mensili pubblicamente disponibili presso l’NCDC/NOAA via ftp. Alcune di esse, ad esempio quelle del progetto GCOS/GSN, che è una selezione di stazioni ritenute più idonee a livello internazionale per il clima, hanno a disposizione anche i dati giornalieri, che, oltretutto, sono già  da anni pubblicati giornalmente sul sito dell’Aeronautica Militare (quelli mensili sono pubblicati da decenni nelle analisi periodiche).

In questo progetto siete coinvolti tutti. L’esclusione o meno di una stazione dalla rete di riferimento, dopo aver visionato gli elementi a disposizione, sarà discussa. Se la documentazione fotografica è insufficiente, potrete adoperarvi per procurarla. Inoltre, la conoscenza accurata del territorio a livello locale potrebbe permettere d’individuare un’altra stazione prossima a quella selezionata contro la quale fare una doppia verifica dei dati. Questi siti aggiuntivi potranno appartenere alle altre reti pubbliche installate sul territorio, ad esempio quelle dell’ex idrografico o quelle automatiche delle regioni e degli enti locali, ma anche le stazioni meteorologiche personali, che rispettino lo standard del WMO, potranno essere considerate.

Il sito web sul quale saranno disponibili le foto e i dati delle stazioni, con relative analisi e discussioni, lo abbiamo indicato in apertura: www.milleannidiclima.it, alla sezione “stazioni_meteo”. Buon lavoro a tutti!

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Published inAttualitàClimatologiaNews

17 Comments

  1. […] interna dello stagno di Cagliari. Questa stazione è la sesta ad essere analizzata per il nostro progetto per una rete di riferimento per la climatologia […]

  2. […] continuità almeno dal 1951. Roma/Ciampino è la terza stazione di cui ci occupiamo per il nostro progetto per una rete di riferimento per la climatologia […]

  3. […] ma di Capo Bellavista, la seconda stazione meteorologica di cui ci occupiamo per il nostro progetto per una rete di riferimento per la climatologia […]

  4. […] della Paganella Scritto da Paolo Mezzasalma il 14 – aprile – 2010 Abbiamo lanciato da poco il progetto per la definizione di una rete di stazioni meteorologiche, che possa fungere da riferimento per la […]

  5. Telegraph Cove

    Sempre su Forlì AM/Enav:
    la nuova superstrada attraversa l’area aeroportuale in galleria (l’imbocco a 50m dalla capannina – bellissime le foto su Bing Maps) ma le ventoline di aerazione della galleria “sputano” aria nella zona circostante. Quale potrà essere l’influenza sulle misurazioni ? Forse non significative ma sarebbe bene controllare …

  6. teodoro georgiadis

    “Per comprendere quanto sia cruciale il dato delle stazioni, per quanto è vero che le terre emerse siano meno del 30% della superficie globale, la ricostruzione delle temperature superficiali dell’oceano, quando ancora non si avevano tanti dati, è fatta con i modelli climatici partendo dalle temperature sulla terraferma. Se le solite agenzie continuano ad aggiustare al ribasso i dati più vecchi, altrettanto faranno per l’oceano. Così continua ad aumentare la differenza tra allora ed adesso.”

    Quello che segnala Paolo e’ fondamentale.
    Infatti, il problema della significativita’ dei risultati dei modelli emerge molto prima del capire se le parametrizzazioni in questi inserite siano oppure no rappresentative. Gia’ la base di dati utilizzata e0 da capire quanti sia effettiva e quanto sia ‘ricostruita’.

  7. Telegraph Cove

    Vorrei segnalare che Forlì AM sarà da monitorare attentamente vista la recentissima e pesante cementificazione dell’area con costruzione di edifici scolastici ed universitari e di una nuova superstrada a poche decine di metri.
    Si è passati dalla campagna alla città in meno di dieci anni.

    Forlì ex servizio idrografico invece è presente in parecchi studi sul clima italiano ma si trova su una torretta a più di 20mt di altezza (le inversioni tipiche del clima di pianura romagnolo NON esistono nei dati di quella stazione).

    • teo

      “Si e’ passati dalla campagna alla citta’ in meno di dieci anni”.

      Infatti, le informazioni piu’ belle che si possono estrarre, e in particolare dai dati degli Osservatori Storici cittadini, sono proprio di come la climatologia urbana venga modificata dal modo di costruire e vivere la citta’. Si vedono anche le fasi economiche, le espansioni, le crisi: insomma, anziche’ ‘spianare’ i dati alla ricerca di una quasi impossibile omogeneita’ ad uso modellistico, queste informazioni sono fondamentali per i pianificatori per comprendere cosa e’ successo e cosa potra’ probabilmente succedere a causa delle loro scelte alle citta’ che governano.
      Ma, e me ne rendo conto sono monotono, e’ piu’ facile fare un convegnetto sui global change,dare le colpe al destino beffardo, e continuare con la vulgata come se nulla fosse.

      Io ritengo il problema della raccolta del dato effettivamente molto piu’ critico dello stesso climategate. Questo perche’ quando i dati entrano nei modelli difficilmente puo’ essere il modellista a fare un controllo di qualita’. Se il dato e’ marcio o lo si riesce a escludere (spiegando il perche’ pero’ 🙂 ) o questo va ad inficiare tutto il processo per il famoso GIGO garbage in garbage out che si applica a tutti i modelli numerici.

    • Grazie Telegraph Cove, queste sono le informazioni che servono per cercare di estrarre un segnale di evoluzione naturale dal segnale ben più importante di cui parla Teo.
      Solo per pignoleria, l’aeroporto di Forlì è ormai da anni gestito dall’ENAV e non più dall’AM.
      In questa prima fase del progetto, poiché ci occuperemo delle stazioni sinottiche, si guarderà al periodo dal dopoguerra. Le stazioni dell’ex idrografico saranno molto importanti per estendere i dati al periodo tra le due guerre. Per i periodi antecedenti ci vorranno le serie storiche degli osservatori astronomici che, molto spesso, sono incluse negli annali pubblicati dall’idrografico.
      Per quanto riguarda le stazioni dell’Emilia-Romagna, gioco in casa e ho tutti i dati che voglio in forma digitale. Per le altre regioni occorrerà l’aiuto vostro.

      Per comprendere quanto sia cruciale il dato delle stazioni, per quanto è vero che le terre emerse siano meno del 30% della superficie globale, la ricostruzione delle temperature superficiali dell’oceano, quando ancora non si avevano tanti dati, è fatta con i modelli climatici partendo dalle temperature sulla terraferma. Se le solite agenzie continuano ad aggiustare al ribasso i dati più vecchi, altrettanto faranno per l’oceano. Così continua ad aumentare la differenza tra allora ed adesso.

  8. Grazie Teo per la chiarissima spiegazione. Mi sembra comunque che il problema sia stato correttamente affrontato solo per gli USA. E ciò non appare sufficiente per rendere i dati di riferimento affidabili su scala globale. Mi sembra, se non sbaglio, un aspetto ancora più critico dello stesso “climagate”.

  9. teo

    Se mi posso permettere un breve riepilogo storico.
    La comunita’ scientifica ha tenuto conto di questo problema, ma il modo con cui ne ha tenuto conto lascia un poco a desiderare.
    Gia’ nel TAR IPCC si parla dell’influenza dell’uso del suolo e delle citta’, ma si risolve rapidamente dicendo che questo effetto ha una influenza minimale sui risultati. La fonte e’ derivata dai lavori di Peterson. Qui si deve segnalare che il lavoro fondamentale scritto in collaborazione con Wang sulle misure cinesi e’ stato oggetto di indagine per ‘misconduct research’ quando si e’ scoperto che le stazioni dichiarate nel lavoro non affette da cambiamenti dell’uso del suolo in base a documenti certi o non lo erano o questi documenti non esistevano.
    Un altro modo con cui la comunita’ ha tenuto in conto il problema e’ stato quello di applicare i famosi concetti di omogeneizzazione. Detto molto molto semplicemente: per tenere in conto i cambiamenti dell’uso del suolo i dati di una stazione vengono omogeneizzati con quelli altre due stazioni ad essa vicine. Problema: se tutte le stazioni hanno subito cambiamenti allora tutto questo lavoro porta ad una deriva dei dati (normalmente positiva in quanto e’ difficile che si sia rimboschito selvaggiamente vicino ad una stazione). Inoltre, le due piu’ vicine – data la griglia esistente – non vogliono dire assolutamente nulla perche’ in alcuni casi sono pochi chilometri mentre in altri alcune centinaia. Pielke ha suggerito un sistema basato sulle re-analisi che hanno la proprieta’ dopo tre-quattro run di perdere l’effetto dell’uso del suolo: suggerimento ottimo e passato del tutto inascoltato proprio da parte di chi se ne doveva interessare nell’ambito della comunita’.
    Ultimo appunto: visto che il paese che ragionevolmente segue con maggiore attenzione le proprie stazione sono gli USA (questione di pilla, denaro, palanche) Anthony Watts con http://www.surfacestations.org ha fatto (credo ormai all’80-90%) per le stazioni americane quello che viene oggi proposto dalle pagine di CM ovvero controllare la bonta’ della stazione. I risultati? God bless America!

    Si’ la comunita’ scientifica si e’ occupata del problema e che Dio salvi anche la Regina!

    • teo

      E…mi permettete di togliermi un piccolo sassolino?
      Grazie!
      Nel giugno del 2007 a Ischia, durante una mia relazione tematica al Convegno Nazionale di Fisica della Terra Fluida introducevo parzialmente questa problematica. Alla fine dell’intervento un collega dalla platea, esperto in serie storiche, prendeva la parola definendo il mio intervento quanto di piu’ sbagliato si potesse dire sull’argomento. Venivo, inoltre, pesantemente redarguito per averlo fatto in presenza di giovani studenti, perche’ avrei potuto danneggiare irrimediabilmente le capacita’ scientifiche delle loro menti fertili.
      Certo che dal 2007 al 2010 in soli tre anni ne e’ passata di acqua sotti i ponti.
      Scusate ma mi scappava proprio

  10. Maurizio Zuccherini

    Il progetto rappresenta un passo assolutamente dovuto se si intende procedere a valutazioni aventi carattere scientifico. Credo si possa affermare, anzi, che la validazione dei dati di riferimento avrebbe dovuto essere stata fatta con estrema accuratezza da chi poi ha utilizzato i dati stessi per confrontarli con i modelli di calcolo. E’ qualcosa che davo per scontato. E trovo sconfortante che la comunità scientifica non abbia fatto presente prima il problema.

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