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Climagri - Cambiamenti Climatici e Agricoltura

  sottoprogetto 1: Analisi climatiche e scenari futuri

lINEA DI RICERCA 1.1: "Acquisizione, esame critico ed analisi di serie storiche italiane per lo studio delle variazioni del clima."

Responsabile della ricerca: dott. Maurizio Maugeri1

Collaboratori: Michele Brunetti1, Letizia Buffoni2, Luigi Iafrate3, Franca Mangianti4, Fabio Monti1, Teresa Nanni5

Enti: 
1 Istituto di Fisica Generale Applicata, Milano  

2 Osservatorio Astronomico di Brera, Milano
3 Collaboratore esterno, Fontana Liri sup. (Fr)  
4
Ufficio Centrale di Ecologia Agraria, Roma  
5
Istituto Scienze Atmosfera e Clima - CNR, Bologna  

|| Introduzione || Capitolo 1 || Capitolo 2 || Capitolo 3 || Capitolo 4 || Capitolo  5 ||

INTRODUZIONE

Una serie di importanti lavori apparsi sulla letteratura scientifica internazionale nel corso degli anni '80 ha provato in modo molto convincente come, nel corso dell'ultimo secolo, la temperatura media dell'aria sia aumentata di oltre mezzo grado in prossimità della superficie terrestre. Questo riscaldamento non è stato uniforme, né spazialmente né temporalmente, ma ha manifestato forti differenziazioni geografiche e un comportamento molto complesso, sia in termini di trend di lungo periodo sia di modulazione stagionale. Nel corso degli anni '90 il fenomeno si è fatto ancora più consistente, tanto che alcuni di essi vanno annoverati tra i più caldi degli ultimi 100/150 anni. Rimane peraltro ancora aperta la questione fondamentale di capire in quale misura le modulazioni di temperatura osservate dipendano dalle normali fluttuazioni climatiche e quanto siano da attribuire ad alterazioni di natura antropica. 
In questo contesto la comunità scientifica ha prodotto nel corso degli ultimi anni e sta continuando a produrre un ampio sforzo per reperire, informatizzare, omogeneizzare ed analizzare tutte le serie storiche di dati meteorologici che possano consentire una più approfondita valutazione della variabilità e dei cambiamenti del clima nel corso degli ultimi 100/150 anni. Quest'attività ha già prodotto notevoli risultati come evidenziato nei dettagliati rapporti dell'Intergovernmental Panel for Climate Change che descrivono la situazione al 1990, al 1995 ed al 2000. L'ultimo di questi rapporti evidenzia peraltro come anche aree come quella mediterranea, che fino a pochi anni fa presentavano dati spesso di scarsa consistenze ed affidabilità, dispongono oggi di una copertura molto più adeguata. 
A fronte di una sempre crescente disponibilità di nuovi dati, rimane purtroppo ancora aperto il problema della affidabilità e dall'omogeneità degli stessi. Ciò costituisce un grave problema in quanto l'analisi critica dell'omogeneità dei dati è un passo fondamentale che deve essere eseguito preliminarmente ad ogni studio sull'evoluzione del clima in quanto le analisi climatiche a lungo termine, specialmente quelle volte a rilevare eventuali mutazioni del clima, richiedono l'utilizzo di dati omogenei. 
Una serie cronologica di un parametro climatico si definisce omogenea se le sue variazioni sono dovute unicamente alle modificazioni del tempo meteorologico e/o del clima. Come tutte le definizioni di principio, essa rappresenta una condizione ideale, raramente realizzata nelle serie storiche di dati meteorologici con cui si lavora in pratica. Infatti è molto raro, se non impossibile, trovare serie secolari che siano totalmente esenti da disomogeneità. 
Le disomogeneità possono essere di vario tipo e sono accomunate dal fatto di introdurre fattori non climatici nelle serie. Esse si manifestano in due maniere fondamentali: con una discontinuità netta o con un trend graduale nel valore medio e/o nella varianza. Nella maggior parte dei casi, tuttavia, le disomogeneità si manifestano con salti improvvisi nel valore medio che lasciano inalterati gli altri momenti statistici. Certo non mancano casi in cui, ad esempio, è la variabilità della serie a presentare disomogeneità . In questo caso, però, la ricerca è ancora agli inizi e si devono ancora elaborare validi metodi di omogeneizzazione. È per questo che, quando si parla di omogeneizzazione, se non indicato altrimenti, si punta l'attenzione sul valore medio della serie studiata.
Da un punto di vista causale, le discontinuità sono dovute solitamente a modificazioni della stazione di rilevamento ben localizzate nel tempo. Con ciò si intendono: cambiamenti degli strumenti di misura, cambiamenti dei metodi di osservazione, spostamenti degli strumenti, la conoscenza più precisa di alcune costanti fisiche e l'utilizzo di formule diverse per normalizzare i dati o, ad esempio, per calcolare la media giornaliera. La deviazione prodotta da questi cambiamenti può essere sempre positiva o sempre negativa, oppure può essere casuale, come avviene nel caso di spostamenti dello strumento. Le variazioni graduali, invece, possono avvenire a causa di modificazioni delle condizioni ambientali: ad esempio, l'ampliamento di una città intorno alla stazione di misura o lo sviluppo della vegetazione intorno alla capannina meteorologica. 
Le disomogeneità presenti in una serie alterano il "vero" segnale contenuto in essa in quanto introducono degli impulsi artificiali che non hanno un reale riscontro nella situazione climatica o microclimatica della regione geografica esaminata. Esse devono pertanto essere eliminate. La procedura che consente di raggiungere questo obiettivo prende il nome di omogeneizzazione.
Il tema dell'omogeneizzazione delle serie storiche di parametri meteorologici è attualmente oggetto di vivace dibattito nell'ambito della letteratura scientifica internazionale. Schematizzando, in estrema sintesi, i metodi utilizzati possono essere classificati in metodi diretti e metodi indiretti. I primi si basano su dati oggettivi, di solito ricavati da studi di carattere storico (metadati), i secondi fanno uso di tecniche statistiche, generalmente basate sul confronto con altre serie storiche.
Da un punto di vista concettuale, naturalmente, i metodi diretti sembrano molto più interessanti. Purtroppo però è molto frequente che i metadati siano incompleti e imprecisi e comunque, anche in presenza di una grande quantità di informazioni, accade sovente che sia difficile trasformare notizie di carattere storico in dati quantitativi, e quindi è raro che una serie storica possa essere omogeneizzata completamente senza utilizzare i metodi indiretti. L'equilibrio tra le due metodologie è attualmente oggetto di ampie discussioni, tanto che gruppi diversi di ricercatori adottano "filosofie di omogeneizzazione" differenti. A nostro avviso l'approccio più efficace consiste nel far ampio uso dei metodi indiretti, valutando tuttavia molto criticamente i risultati alla luce di tutte le informazioni storiche disponibili. 
In questo contesto abbiamo intrapreso uno studio approfondito relativo ai seguenti tre aspetti:
· il contesto storico ed organizzativo in cui è nata e si è sviluppata la rete degli osservatori italiani;
· l'evoluzione della strumentazione utilizzata e delle metodologie di osservazione adottate;
· la storia dettagliata di ogni singola stazione della rete.
La presente relazione si propone di presentare il materiale raccolto. Le informazioni sono riassunte in modo schematico nei capitoli 1, 2, 3 e 4, mentre aspetti di maggiore dettaglio sono riportati nelle appendici 1, 2 e 3. Completa la relazione il capitolo 5 che descrive le attività di recupero dei dati e sintetizza le principali caratteristiche del data-set assemblato dall'unità di ricerca nell'ambito del progetto CLIMAGRI.

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