I periodi piovosi e secchi in italia dal 1858 al 2000.

I PERIODI PIOVOSI E SECCHI IN ITALIA DAL 1858 AL 2000
Edmondo Di Giuseppe, Chiara Epifani, Stanislao Esposito, Domenico Vento
www.climagri.it
Consiglio per la Ricerca e la Sperimentazione in Agricoltura – Ufficio Centrale di Ecologia Agraria, Roma
CRA - UCEA
OBIETTIVI
• Modello teorico per le dry/wet spells: scelta del modello (Eggenberger
•Individuare
un eventuale cambiamento del
fenomeno relativo alle dry/wet spells ed alle dry
spells estreme.
& Polya) per rappresentare la distribuzione di frequenza della “lunghezza di
giorni consecutivi con/senza pioggia”.
• Modello
teorico per le dry spells estreme; individuazione del modello
Generalized Pareto Distribution (GPD) per l’analisi dei lunghi periodi di
giorni secchi.
MATERIALI E METODI
Serie secolari di dati giornalieri di pioggia:
Suddivisione in macro-periodi:
Ottobre-Marzo
Aprile-Settembre
dati disponibili 100% fonte UCEA
“
100% fonte UCEA
“
100% fonte UCEA
“
99% fonte UCEA
•semestre invernale
•semestre estivo
1° periodo (1881-1910)
2° periodo (1911-1940)
3° periodo (1941-1970)
4° periodo (1971-2000)
Dry spells (D):sequenza di giorni consecutivi senza pioggia, interrotta da più
giorni piovosi (>1 mm) o da un solo giorno con più di 10 mm di pioggia.
Wet spells (W):sequenza di giorni consecutivi con pioggia (>1 mm), interrotta
da almeno un giorno senza pioggia.
RISULTATI RELATIVI AI PERIODI SECCHI E PIOVOSI
Confronto della distribuzione di probabilità tra
il 1° trentennio (1881(1881-1910) ed il 4° trentennio (1971(1971-2000)
Durata media delle dry/wet
dry/wet spells nei 4 trentenni
1881-1910
1911-1940
1941-1970
1971-2000
2.3638
2.3042
2.1777
2.1158
BOLOGNA
1881-1910
1911-1940
1941-1970
1971-2000
1.9550
1.7670
1.8689
1.8721
ROMA
1881-1910
1911-1940
1941-1970
1971-2000
2.1741
2.1731
2.0222
2.0331
1881-1910
1911-1940
1941-1970
1971-2000
2.0215
1.8785
1.9760
1.9259
MILANO
PALERMO
SEMESTRE ESTIVO
SEMESTRE INVERNALE
variazione
variazione
durata
tra 4° e 1°
tra 4° e 1°
media
trentennio
trentennio
(giorni)
(% )
(% )
1.8218
1.6921
-10.49
-4.4
1.6556
-4.24
1.6261
1.5311
1.5054
1.5667
-6.49
1.5789
1.5152
1.5198
1.5500
-4.73
1.4960
1.4630
1.4475
1.4476
Applicazione del modello
E&P sui 4 trentenni e
confronto delle probabilità
di superamento
la probabilità che si presenti una
spell lunga generalmente “x”
giorni aumenta di trentennio in
trentennio
SEMESTRE ESTIVO
variazione
tra 4° e 1°
trentennio
(% )
durata
media
(giorni)
6.0952
6.4383
7.0425
7.3916
21.27
5.5095
6.0182
6.1165
6.3578
15.4
-3.65
5.7336
6.3214
5.8491
6.2726
9.4
6.2217
7.7695
6.8268
6.9342
11.45
-1.83
4.8481
5.0046
5.3505
6.0089
23.94
9.9875
10.2298
10.4772
11.6045
durata
media
(giorni)
1.7417
4.3836
5.1305
5.0851
5.2515
-3.24
variazione
tra 4° e 1°
trentennio
(% )
16.3651
20.5185
19.4475
18.1089
19.8
1881 - 1910
16.19
10.66
lunghezza
frequenze
spells
osservate
(giorni)
1
193
2
118
3
79
4
47
5
39
6
38
7
29
8
17
9
29
10
19
11
25
12
17
13
17
14
9
15
11
16
7
17
4
18
2
19
5
20-24
20
25-29
6
30-39
8
7
≥ 40
c s. 95%
2
χ level = 31,4
MILANO - semestre invernale
1971 - 2000
E. & P.
frequenze
osservate
E. & P.
E. & P.
4°
con parametri 1°
211.1
102.6
71.3
54.6
43.7
35.8
29.9
25.3
21.5
18.5
15.9
13.8
12.0
10.5
9.2
8.0
7.1
6.2
5.5
19.2
10.5
9.2
4.5
165
98
56
47
30
22
24
31
16
15
13
16
10
17
11
6
11
9
8
28
9
14
8
161.1
83.3
59.8
47.0
38.5
32.3
27.5
23.7
20.6
18.0
15.8
14.0
12.4
11.0
9.8
8.7
7.8
7.0
6.3
23.0
13.7
13.5
9.4
187.9
91.3
63.5
48.6
38.9
31.9
26.6
22.5
19.2
16.5
14.2
12.3
10.7
9.3
8.2
7.2
6.3
5.5
4.9
17.1
9.4
8.2
4.0
23,2
44,9
28,1
DRY SPELLS
0.500
0.400
0.300
0.200
MILANO
BOLOGNA
ROMA
PALERMO
0.700
1911-1940
0.600
1941-1970
1971-2000
0.500
0.400
0.300
0.200
0.100
0.100
semestre invernale
NEGATIVO
semestre estivo
POSITIVO
NEGATIVO
NEGATIVO
NEGATIVO
NEGATIVO
POSITIVO
NEGATIVO
PALERMO - semestre invernale
periodi secchi
0.800
1881-1910
1881-1910
1911-1940
1941-1970
1971-2000
0.600
test sull' invarianza della distribuzione di probabilità tra
il trentennio 1881-1910 ed il trentennio 1971-2000
ROMA - semestre invernale
periodi secchi
periodi secchi
0.700
In 6 casi su 8 c’è stato un cambiamento
statisticamente significativo
(test NEGATIVO) nella distribuzione
di probabilità delle dry spells
tra il 1° ed il 4° trentennio
Lo scenario climatico
relativo alle spells è
cambiato negli ultimi 30
anni rispetto al trentennio
a cavallo del secolo scorso
0.800
0.800
RISULTATI COMPLESSIVI
In questo caso il test non
conferma l’l’ipotesi di
invarianza della
distribuzione di frequenza
tra i due periodi in esame
BOLOGNA - semestre invernale
periodi secchi
P r o b a b ilit à d i s u p e r a m e n t o
durata
media
(giorni)
Probabilità di superamento
SEMESTRE INVERNALE
Sono calcolati i valori teorici del 4° trentennio (1971-2000), applicando il modello
Eggenberger - Polya con i parametri stimati per il 1° trentennio (1858-1970).
Tali valori sono confrontati con i valori empirici del 4° trentennio.
sequenze giorni secchi D
MILANO - semestre invernale – dry spells
sequenze giorni piovosi W
0.800
1881-1910
0.700
1911-1940
0.600
1941-1970
1971-2000
Probabilità di superam ento
1858-2000
1858-2000
1862-2000
1861-2000
Probabilità di superam ento
Milano
Bologna
Roma
Palermo
www.ucea.it
0.500
0.400
0.300
0.200
0.100
1881-1910
0.700
1911-1940
0.600
1941-1970
1971-2000
0.500
0.400
0.300
0.200
0.100
0.000
0
5
10
15
20
25
30
35
0.000
40
0.000
0
durata in giorni
5
10
15
20
25
30
35
40
durata in giorni
0.000
0
5
10
15
20
25
30
durata in giorni
35
40
0
5
10
15
20
25
30
35
40
durata in giorni
RISULTATI RELATIVI AI PERIODI SECCHI ESTREMI
Fenomenologia delle “dry
“dry spells estreme”
DRY SPELL
Semestre invernale
Milano Bologna
Lunghezza media delle spells (gg)
6.7
6.12
Standard deviation (gg)
7.99
7.09
Lunghezza max (gg)
80
75
Semestre estivo
Lunghezza media delle spells (gg)
5.95
6.96
Standard deviation (gg)
5.99
7.03
Lunghezza max (gg)
64
66
Roma
5.12
5.45
82
Palermo
4.95
5.16
48
9.77
11.34
123
17.76
21.44
133
Lunghezza massima (giorni) dei periodi secchi registrata in ciascun
ciascun anno dal 1858 al 2000
Confronto della distribuzione di probabilità tra il 1° trentennio
trentennio (1881(1881-1910) ed il 4° trentennio (1971(1971-2000)
E’ stata definita una soglia pari al 90° percentile del 1° trentennio al fine di
effettuare un confronto sulla distribuzione.
Si noti l’incremento in termini assoluti degli eventi superiori a tale soglia.
L’adattamento dei dati empirici al modello GDP è efficace per entrambe i periodi (test di Kolmogorov-Smirnov). Ciò consente un primo confronto storico
sull’eventuale variazione di probabilità di avere periodi secchi più lunghi (probabilità di superamento), individuata dalle due curve nel grafico.
SEMESTRE INVERNALE
soglia
(sequenza di
giorni secchi)
MILANO
BOLOGNA
ROMA
PALERMO
14 gg
14 gg
11 gg
10 gg
sequenze superiori alla soglia
1881-1910
1971-2000
numero
quota
numero
quota
70
80
86
89
10 %
10 %
10 %
10 %
104
83
120
112
16 %
11 %
15 %
13 %
1° trentennio:
1880-1910
4° trentennio:
1971-2000
Conclusioni principali:
1. La distribuzione di Eggenberger-Polya meglio si adatta ai dati empirici delle Wet e
delle Dry spells, sia per il semestre invernale che per quello estivo;
2. Le distribuzioni delle Dry spells mostrano sostanziali segnali di cambiamento
negli ultimi 30 anni, in particolare nel semestre invernale si evidenzia un:
- aumento della durata media in giorni fino al 23% tra il 1° ed il 4° trentennio
- cambiamento della distribuzione di probabilità rispetto al trentennio 1881-1910
- aumento costante della probabilità di superamento nell’arco di 120 anni
3. La famiglia delle Generalized Pareto Distribution (GPD) è un modello che ben
ricostruisce la distribuzione di probabilità delle sequenze molto lunghe di giorni
secchi;
4. Incremento della probabilità del verificarsi di un periodo secco estremo e
del numero di eventi superiori ad una soglia data nel trentennio 19712000 rispetto al 1881-1910. Ciò principalmente nel semestre invernale,
durante il quale ci si aspetta un maggior apporto di acqua meteorica.