Cra-Cma

Unità di ricerca per la climatologia e la meteorologia applicate all’agricoltura
RELAZIONE TECNICA PROGETTO “TEMPIO”
-PREVISIONI MENSILI DI TEMPERATURA E PRECIPITAZIONI A SUPPORTO DELLA
PIANIFICAZIONE DELL’ATTIVITÀ AGRICOLA-
Titolo della ricerca
Individuazione delle anomalie climatiche di temperatura e pioggia in Italia finalizzate
alle previsioni a scala temporale mensile
Unità Operativa CRA-CMA Consiglio per la Ricerca e la Sperimentazione in Agricoltura - Unità
di ricerca per la climatologia e la meteorologia applicate all’agricoltura (ex CRA-UCEA)
Responsabile della ricerca: Stanislao Esposito
Collaboratori: Maria Carmen Beltrano, Luigi Perini, Giovanni Dal Monte, Edmondo Di Giuseppe,
Sara Quaresima
RELAZIONE TECNICO-SCIENTIFICA
1° Anno
Sommario
Il programma generale e sintesi delle attività del 1° anno ...................................................................2
Introduzione .........................................................................................................................................3
1. Base di dati utilizzata e suddivisione del territorio nazionale in aree climatiche omogenee.......4
2. La scelta della base climatica di riferimento per la definizione delle anomalie climatiche.........6
2.1. Metodologia utilizzata per il confronto tra le medie climatiche calcolate nei 4 periodi 19611990, 1971-2000, 1976-2005 e 1981-2005......................................................................................6
2.2. Metodologia utilizzata per il confronto tra le distribuzioni di frequenza delle 4 serie di
anomalie calcolate dal 1961 al 2006 rispetto ai periodi climatici 1961-90, 1971-00, 1976-2005 e
1981-2005 ........................................................................................................................................9
2.3. Conclusioni relative alla scelta della base climatica............................................................10
3. Le anomalie mensili di precipitazione e temperatura ................................................................19
3.1. Metodo di calcolo degli scarti mensili .................................................................................19
3.2. Risultati relativi al confronto delle anomalie mensili di precipitazione, temperatura
massima e temperatura minima con le Rianalisi dal 1961 al 2006 in Italia e nelle 6 aree
climatiche .......................................................................................................................................19
4. Le ondate di calore, i periodi freddi e le sequenze di giorni di gelo..........................................23
4.1. Metodo di calcolo per le sequenze di almeno 6 giorni consecutivi di valori estremi di
temperatura massima e minima......................................................................................................23
4.2. Risultati relativi all’individuazione delle ondate di calore e di freddo dal 1961 al 2006 in
Italia e nelle 6 aree climatiche........................................................................................................25
Bibliografia ................................................................................................................................28
Tabelle........................................................................................................................................29
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Unità di ricerca per la climatologia e la meteorologia applicate all’agricoltura
Il programma generale e sintesi delle attività del 1° anno
La presente ricerca si inserisce nel quadro di un completamento del sistema operativo di previsioni
agrometeorologiche a breve termine (fino a 6 giorni) già in uso presso il CRA-CMA (ex UCEA) e
disponibili su web (www.ucea.it e www.politicheagricole.it), con la ricerca, sperimentazione e
possibile integrazione di nuovi strumenti e output di previsioni climatiche a lungo termine (1-3
mesi) e ad alta risoluzione a supporto dell’attività agricola.
Gli obiettivi dell’UO CRA-CMA nell’ambito del progetto TEMPIO sono rappresentati
essenzialmente dall’individuazione temporale e spaziale di eventi anomali legati alle variabili di
temperatura e precipitazione, dall’analisi climatica del territorio italiano realizzata sulla base di
fenomeni climatici, quali, in particolare, ondate di calore,di freddo e periodi siccitosi ed infine dalla
messa a punto del sistema pre-operativo di fornitura delle previsioni.
In particolare, gli obiettivi che questa UO si propone di raggiungere nel corso della intera durata
biennale del progetto possono essere riassunti nel modo che segue:
•
•
•
studiare l’evoluzione, la variabilità e la distribuzione statistica di alcuni aspetti del clima
a livello nazionale negli ultimi 50 anni con riferimento a ondate di calore e periodi
siccitosi nella stagione calda, a ondate di freddo e giorni con gelo nella stagione fredda;
valutare le previsioni mensili delle anomalie di temperatura e precipitazioni tramite i dati
osservati al suolo, con lo scopo di validare i risultati del modello ed effettuare confronti
con altri modelli di previsioni stagionali;
adattare ed implementare le previsioni ad un livello areale del territorio nazionale e su
una scala temporale da 1 a 3 mesi, da diffondere tramite web.
Al termine del 1° anno di lavoro, l’ UO CRA-CMA ha raggiunto la maggior parte degli obiettivi
che erano stati prefissati nel programma progettuale, vale a dire:
1. acquisizione, verifica e validazione delle serie storiche di dati estratti dall’archivio della
Banca Dati Agrometeorologica Nazionale (BDAN);
2. analisi delle distribuzioni territoriali, della variabilità e delle tendenze delle medie
mensili della temperatura minima, massima e media e della precipitazione cumulata
mensile;
3. individuazione delle anomalie mensili di temperatura e precipitazione;
4. analisi delle distribuzioni territoriali, della variabilità e delle tendenze dei fenomeni di
ondate di calore, ondate di freddo, numero di giorni con gelo, periodi secchi.
Le variazioni apportate rispetto al programma sopra elencato riguardano sostanzialmente due
tematiche: le analisi relative alla temperatura media (punto 3) e le analisi relative ai periodi secchi
(punto 4). Per quanto riguarda la prima tematica, l’analisi della variabilità, della tendenza e della
distribuzione territoriale della media mensile della temperatura media era stata inserita tra gli
obiettivi in quanto funzionale alla verifica di congruità tra dati da stazione e dati di Rianalisi1. Tale
verifica è stata effettuata in corso d’opera tramite il confronto dei dati di Rianalisi con la tendenza e
la variabilità dei parametri di temperatura minima e temperatura massima. Il confronto così definito
è stato sufficiente per l’individuazione dei limiti geografici cui far riferimento per l’utilizzo dei dati
di Rianalisi nei modelli di previsione (cfr. cap. 3). Per quanto riguarda lo studio delle sequenze di
giorni secchi, invece, l’ UO CRA-CMA conta di poter studiare gli aspetti relativi al fenomeno dei
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Si tratta di campi ricostruiti a partire da un modello globale forzato con i dati osservati (stazioni a terra, profili
verticali, campi stimati da satellite). Le tecniche fisico-statistiche adottate consentono di produrre serie storiche di dati
su un grigliato regolare, temporalmente e spazialmente omogenee. In particolare, in questo progetto, relativamente
all’analisi delle anomalie mensili, sono stati utilizzati i dataset di Rianalisi globali dell’ NCEP/NCAR Reanalisys 1.
Progetto TEMPIO
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periodi secchi entro Marzo 2008. Infatti, si sono presentati dei problemi relativi a significative
lacune di dati nelle serie storiche di alcune stazioni a terra, particolarmente di quelle degli
Osservatori appartenenti alla rete UCEA, che utilizzano strumentazione meccanica e i cui dati sono
registrati su schede cartacee successivamente digitalizzati2. Tali lacune sono state già colmate
previo inserimento dati da schede cartacee, tuttavia si è deciso di rimandare l’analisi prevedendo
l’aggiornamento dell’intero dataset con l’inserimento dei dati relativi all’anno 2007.
Introduzione
Il lavoro svolto nel 1° anno di attività del progetto ha riguardato sostanzialmente la definizione e
l’individuazione di eventi di precipitazione e temperatura straordinari per intensità e durata,
verificatesi nel periodo 1961-2006. Tale obiettivo è stato perseguito affrontando preliminarmente la
questione, a tutt’oggi aperta, della base di riferimento da utilizzare a fini della catalogazione degli
eventi individuabili come anomali rispetto ad un livello climatico tipo. L’analisi effettuata a questo
riguardo ha consentito di trarre anche alcune considerazioni sommarie relativamente al tema dei
cambiamenti climatici. In secondo luogo, sono stati calcolati gli scarti mensili dai valori climatici
tipo col duplice fine di verificare, da un lato l’allineamento dei dati di Rianalisi con i dati a terra
relativamente agli eventi più estremi ed alla variabilità del fenomeno e, dall’altro di determinare
periodi particolarmente interessanti dal punto di vista dell’eccezionalità per poter mettere in
relazione i fenomeni atmosferici a grande scala con le manifestazioni a livello di superficie terrestre
derivate dal realizzarsi di tali fenomeni. La terza ed ultima fase ha riguardato, invece, l’analisi più
specifica delle ondate di caldo e di freddo, per lo studio delle quali è stato necessario utilizzare la
temperatura a scala giornaliera. Infatti, le ondate di calore e le ondate di freddo sono caratterizzate
rispettivamente dalla persistenza di una temperatura massima ovvero di una temperatura minima al
di sopra e al di sotto di un valore soglia pari al 90° e al 10° percentile per almeno 6 giorni
consecutivi (Klein Tank and Konnen, 2003). Anche in questo caso, l’individuazione temporale di
questi fenomeni consentirà di evidenziare una connessione tra le manifestazioni a livello di
superficie terrestre secondo le macro aree individuate e le interrelazioni a livello oceanicoatmosferico dalle quali potrebbero essere generati (Baldi et al., 2006). I periodi di freddo, inoltre,
sono stati analizzati anche per valori di soglia inferiori a 0 °C, determinando in tal maniera uno
studio specifico sui giorni di gelo, la cui conoscenza, tra l’altro, è molto significativa per le attività
di pianificazione e salvaguardia degli operatori agricoli. Le analisi relative agli scarti mensili, alle
ondate di caldo e di freddo ed ai giorni di gelo saranno ripetute includendo gli avvenimenti
verificatisi eventualmente nell’anno appena trascorso (2007) e saranno corredate anche da
valutazioni descrittive di carattere statistico, come, ad esempio, il numero di giorni al di sopra
ovvero al di sotto delle soglie, gli anni che hanno registrato un maggior numero di eventi, etc.
In definitiva, sulla base di quanto appena esposto, questa relazione tecnico- scientifica è articolata
secondo quattro capitoli: il primo riguarda la specificazione dei dati utilizzati e la suddivisione del
territorio italiano in aree climatiche omogenee; il secondo presenta la questione della base di
riferimento; il terzo analizza le anomalie mensili di precipitazione e temperatura calcolate rispetto al
valore storico del trentennio 1971-2000; infine il quarto riguarda nello specifico le ondate di caldo e
di freddo e le ondate di gelo. Le tabelle sono collocate alla fine della relazione mentre i grafici sono
inclusi al suo interno.
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Nel caso specifico, le lacune a cui si fa riferimento riguardano eventi giornalieri in cui non si è verificata
precipitazione e che sono stati registrati come dati mancanti anziché come dato con valore di precipitazione pari a “0”.
Questa puntualizzazione si rende necessaria alla luce del fatto che le stesse serie storiche sono state utilizzate per
l’analisi delle precipitazioni mensili, nel qual caso i dati mancanti non hanno influito sul risultato finale così come
sarebbe accaduto valutando sequenze di giorni consecutivi senza precipitazione (periodi secchi).
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Bibliografia
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2
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