+ - 0:00:00
Notes for current slide
Notes for next slide

Elaborazione di serie temporali
per il rapporto

‘Gli indicatori del clima in Italia’

👨‍🏫 Guido Fioravanti

ISPRA - Sezione di climatologia operativa

15/10/2020

1 / 26

Controlli di qualità dei dati

🔬

La disponibilità di lunghe serie di dati strumentali di buona qualità è di fondamentale importanza per lo studio della variabilità del clima e in particolare degli eventi estremi.

3 / 26

Controlli di qualità dei dati

  • omogeneità dei controlli

  • controlli automatici

I controlli su SCIA sono un sottoinsieme dei controlli per il dataset:

Global Historical Climatological Network
(National Climatic Data Center - NOAA)


Comprehensive Automated Quality Assurance of Daily Surface Observations
Durre et al., 2010 👈

Controlli di qualità delle serie di temperatura e precipitazione
ISPRA, 2016 👈

4 / 26

Controlli di qualità dei dati

Quattro tipologie di controlli:

  • Test di integrità di base

  • Test per l’identificazione dei valori anomali

  • Test di consistenza interna e temporale

  • Test di consistenza spaziale (solo per le serie di temperatura) 👈

Quale software? 🤔

Alcuni controlli di qualità sono implementati nei pacchetti R:

5 / 26

Controlli di qualità dei dati

Anno mese giorno Tmax Tmin
2003 10 4 29.4 29.4
2003 10 5 29.4 29.4
2003 10 6 29.4 29.4
2003 10 7 29.4 29.4
2003 10 8 29.4 29.4
2003 10 9 29.4 29.4
2003 10 10 29.4 29.4
2003 10 11 29.4 29.4
2003 10 12 29.4 29.4
2003 10 13 29.4 29.4
2003 10 14 29.4 29.4
--- --- --- --- ---
Anno mese giorno Tmax Tmin
2003 10 23 18.9 18.9
2003 10 24 18.9 18.9
2003 10 25 18.9 18.9
2003 10 26 18.9 18.9
2003 10 27 18.9 18.9
2003 10 28 18.9 18.9
2003 10 29 18.9 18.9
2003 10 30 18.9 18.9
2003 10 31 18.9 18.9
--- --- --- --- ---
6 / 26

Controlli di qualità dei dati

7 / 26

Controlli di qualità dei dati

8 / 26

Controlli di qualità dei dati

9 / 26

Lunghezza, completezza e continuità

🔗

delle serie climatiche

10 / 26

Completezza e continuità delle serie

I criteri del WMO per il calcolo dei valori climatologici vengono comunemente utilizzati come criterio di completezza delle serie (Anderson and Gough, 2018)

Temperatura

Regola del "3/5": ammessi 5 valori giornalieri NA, di cui al più 3 consecutivi.

Precipitazione

Criteri molto restrittivi: un solo dato giornaliero NA invalida il corrispettivo aggregato mensile.

Aggregazione dati mensili

  • Un anno in cui almeno un mese è NA non viene considerato valido
  • Un criterio meno stringente: accettare fino a 3 mesi NA purchè non tutti alla stessa stagione
11 / 26

Lunghezza delle serie

Quali gli obiettivi dell'analisi??

12 / 26

Lunghezza delle serie

Quali gli obiettivi dell'analisi??

  • stima dei trend di lungo periodo:
    • 30 anni di dati (?)
12 / 26

Lunghezza delle serie

Quali gli obiettivi dell'analisi??

  • stima dei trend di lungo periodo:
    • 30 anni di dati (?)
  • valori climatologici:
    • almeno 24 anni su 30
      (valori climatologici standard WMO)
    • valori climatologici NON standard
      (20 anni su 30, 15 anni su 30 ...)
12 / 26

Lunghezza delle serie

Quali gli obiettivi dell'analisi??

  • stima dei trend di lungo periodo:
    • 30 anni di dati (?)
  • valori climatologici:
    • almeno 24 anni su 30
      (valori climatologici standard WMO)
    • valori climatologici NON standard
      (20 anni su 30, 15 anni su 30 ...)
  • omogeneizzazione delle serie:
    • anche serie brevi (20 anni) possono
      contribuire all'omogeneizzazione
      di serie più lunghe
12 / 26

Completezza e continuità delle serie

  • Serie con almeno l'80% degli anni validi

  • al massimo quattro anni consecutivi mancanti

13 / 26

14 / 26

Omogeneizzazione delle serie climatiche

🔨

Una serie omogenea è una serie la cui variabilità dipende solo da fattori climatici

15 / 26

Omogeneizzazione (temperatura)

Discontinuità artificiali nel segnale climatico. Ad esempio:

  • nuove procedure di elaborazione dei dati

  • spostamento della stazione osservativa

  • nuova strumentazione

Software per omogeneizzazione automatica? 🤔

Metodi di omogeneizzazione relativi.

climatol: utilizza serie brevi per omogeneizzare le serie lunghe in sottoperiodi.

16 / 26

Omogeneizzazione (precipitazione)

L'integrità delle serie di precipitazione è stata testata seguendo l'approccio descritto da Wijngaard et al., (2003) nel paper:

Homogeneity of 20th century European daily temperature and precipitation series.

Quattro test statistici:

  • Standard Normal Homogeneity Test
  • Buishand range test
  • Pettitt test
  • Von Neumann ratio test

Le serie sospette sono state escluse dall'analisi, nessun processo di omogeneizzazione.

Software per testate l'omogeneità delle serie? 🤔

climtrends attualmente non più sviluppato.

17 / 26

Stima dei trend

📈

18 / 26

Stima dei trend

  • regressione lineare classica (ipotesi: residui i.i.d)

  • stimatore non parametrico di Theil-Sen e test non parametrico di Mann-Kendall

La funzione zyp.trend.csv/zyp.trend.vector del pacchetto R zyp implementa il pre-whitening della serie temporale.

19 / 26

Calcolo degli estremi climatici

🌩

20 / 26

Calcolo degli estremi climatici

21 / 26

Calcolo degli estremi climatici

22 / 26

Calcolo degli estremi climatici

ETCCDI: Expert Team on Climate Change Detection and Indices

  • Utilizzano i dati giornalieri di temperatura e precipitazione

  • Estremi climatici moderati

  • Criteri di completezza molto rigidi

  • ET-SCI: Expert Team on Sector Specific Climate Indices

Quale software? 🤔

[1] Expert Team on Sector-Specific Climate Indices

23 / 26

Altre informazioni

A new homogenized daily dataset
for temperature variability assessment in Italy

Fioravanti G., Piervitali E., Desiato F.
Int J Climatol. 2019; 39: 5635– 5654

In questa pagina sono raccolte alcune informazioni (documenti tecnici, software, papers) utili all'elaborazione delle serie climatiche

24 / 26

L'ottimo è nemico del buono!

25 / 26

Grazie per l'attenzione!

🥂

26 / 26
Paused

Help

Keyboard shortcuts

, , Pg Up, k Go to previous slide
, , Pg Dn, Space, j Go to next slide
Home Go to first slide
End Go to last slide
Number + Return Go to specific slide
b / m / f Toggle blackout / mirrored / fullscreen mode
c Clone slideshow
p Toggle presenter mode
t Restart the presentation timer
?, h Toggle this help
Esc Back to slideshow