Evoluzione delle precipitazioni dal 1864 - HYDROmaps
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B: Acqua nell’atmosfera 1/5
Evoluzione delle precipitazioni dal 1864
Sommario
Le presenti carte riportano le distribuzioni spaziali delle precipitazioni in Svizzera a partire dal 1864, sia
come somme annuali, stagionali e mensili dei singoli anni, sia come valori medi pluriennali (valori normali).
Le precipitazioni sono disponibili sia come valori su griglia che come valori medi per bacini idrografici con
un’area minima di 100 km2 . Di questi ultimi è possibile estrarne le serie temporali, le quali mostrano le
variazioni degli ultimi 150 anni.
Autori: Francesco A. Isotta1 , Christoph Frei1 , Michael Begert1
1 Ufficio federale di meteorologia e climatologia MeteoSvizzera, Operation Center 1, 8058 Zürich-Flughafen
1 Introduzione delle varie fonti di errore. Gli aspetti più importanti
sono brevemente riassunti qui di seguito. Le analisi
Le carte qui riportate si basano su analisi spaziali delle
realizzate per l’Atlante idrologico sono il risultato della
precipitazioni che coprono un arco di tempo di oltre
combinazione di tipi diversi d’informazione: da un lato
150 anni, e mostrano un elevato grado di coerenza
le lunghe serie temporali omogeneizzate delle stazioni
temporale (vedi capitolo 2 per ulteriori dettagli). Esse
e dall’altro le carte ad alta risoluzione delle precipi-
consentono di analizzare le variazioni a lungo termine
tazioni mensili basate su un breve periodo di tempo
delle precipitazioni su scala regionale e di quantificare
(entrambe di MeteoSvizzera):
l’entità delle variazioni del regime pluviometrico. Que-
sti nuovi set di dati permettono quindi un confronto • Serie temporali omogeneizzate delle stazioni [2]:
diretto delle precipitazioni attuali con periodi preceden- per garantire la massima coerenza nel tempo,
ti, evitando gli artefatti che si verificano solitamente nei vengono prese in considerazione solo le serie
set di dati convenzionali come conseguenza delle no- disponibili senza lacune per l’intero periodo con-
tevoli variazioni nel numero di stazioni di misura e delle siderato. Per l’omogeneizzazione di queste serie
condizioni di rilevamento. Con queste carte è possibi- di stazioni, sono state effettuate indagini appro-
le seguire l’evoluzione delle precipitazioni in Svizzera fondite per rilevare e correggere gli effetti degli
dall’inizio delle misurazioni sistematiche nel 1864 sul- spostamenti delle stazioni o delle modifiche degli
la base di valori di precipitazioni annuali, stagionali e strumenti di misura.
mensili. Questi dati sono disponibili sia su griglia, sia
• Il set di dati mensili su griglia ad alta risoluzione
aggregati per l’area di bacini idrografici di 100 km2 o
spaziale: questo set di dati ha origine e corri-
più. Inoltre, per bacini idrografici con un’area supe-
sponde all’analisi spaziale operativa delle preci-
riore a 100 km2 è possibile generare serie temporali
pitazioni di MeteoSvizzera. È disponibile a parti-
che illustrano le variazioni delle precipitazioni mensili
re dal 1961 e si basa su una fitta rete di circa 400
o annuali degli ultimi 50–150 anni.
stazioni (vedi [3]). La carta «B01 precipitazioni
Le informazioni contenute nell’Atlante idrologico sono
medie» dell’Atlante idrologico della Svizzera è
state ricavate da tre set di dati di lunghezza diversa,
stata ricavata da questo stesso set di dati.
iniziando da anni differenti – 1864, 1901 e 1961. I
Testo esplicativo ©Atlante Idrologico della Svizzera, Bern 2021 – 1
set di dati si differenziano in particolare per il nume- Il numero ridotto di stazioni di misura, che hanno se-
ro di stazioni utilizzate per modellare la distribuzio- rie di misurazioni molto lunghe e soddisfano anche
ne spaziale delle precipitazioni (vedi Fig. 1). I set elevati standard di qualità, così come la complessa
di dati a partire dal 1961 in poi comprende la mag- topografia della Svizzera, richiedono una metodolo-
gior parte delle stazioni e presenta quindi le minori gia appropriata che tiene conto di tali condizioni. È
incertezze, soprattutto nella regione alpina. Per i due stato utilizzato un metodo di ricostruzione statistica
set di dati più lunghi la risoluzione spaziale è infe- RSOI («Reduced Space Optimal Interpolation» [4]),
riore (ovvero su scala più larga) a causa del nume- che è già stato applicato da vari autori [5] [6] [7]. RSOI
ro relativamente limitato di stazioni disponibili all’e- combina lunghe serie temporali con informazioni stati-
poca. Per questo, per il periodo 1864–2017 le me- stiche provenienti da un set di dati su griglia più breve
die regionali sono indicate solo per aree superiori a e ad alta risoluzione. La combinazione permette di
1250 km2 , per il periodo 1901–2017 in aggiunta per cogliere i dettagli spaziali con una risoluzione più al-
aree superiori a 500 km2 e per il periodo a partire ta di quella che sarebbe possibile con le sole lunghe
dal 1961 in poi per aree superiori a 100 km2 . I set di serie di dati temporali delle stazioni. Al set di dati su
dati originali sono disponibili presso MeteoSvizzera griglia ad alta risoluzione viene applicata un’analisi
(https://www.meteosvizzera.admin.ch). delle componenti principali per identificare i modelli di
varianza dominante («Reduced Space»). In seguito il
metodo stima un modello lineare tra una parte delle
2 Dati e metodi componenti principali e le lunghe serie di dati tempo-
In [1] viene fornita una descrizione dettagliata dei me- rali, in modo da minimizzare l’errore di ricostruzione
todi di analisi applicati, dei dati di misura utilizzati e atteso («Optimal Interpolation»).
www.atlanteidrologico.ch
2/5 – B: Acqua nell’atmosfera
3 Precisione e interpretazione si osservano tendenze statisticamente significative
Gli utenti dei set di dati dovrebbero considerare i delle precipitazioni o che le tendenze esistenti sono
seguenti aspetti per l’interpretazione dei dati: mascherate da variazioni a breve termine (stato nel
2017). Un’eccezione è rappresentata dal periodo più
• La risoluzione spaziale delle due set di dati più lungo (dal 1864): in questo periodo le precipitazioni
lunghi è chiaramente limitata rispetto a una set invernali sono aumentate su gran parte della Svizze-
di dati su griglia basato su centinaia di stazioni. ra settentrionale e del Vallese, riflettendosi anche in
I campi coerenti nel tempo che vengono presen- un aumento delle precipitazioni annuali nella Svizzera
tati qui non possono quindi sostituire un set di nordorientale. I valori sono aumentati tra 1 e3% per
dati su griglia ad alta risoluzione. Piuttosto, lo decennio (vedi Figura 2).
completano e consentono applicazioni che ri- Le carte presentate nell’Atlante idrologico della Sviz-
spondono ad altre esigenze (ad es. di lunghe zera mostrano in modo impressionante la grande va-
serie temporali con elevata coerenza temporale). riabilità delle precipitazioni di anno in anno. Tuttavia,
la variabilità cambia ed è più o meno marcata da regio-
• Gli errori tipici ammontano a circa il 10% per le ne a regione, come mostrato nella Figura 3. Per ogni
precipitazioni mensili. Gli errori variano a secon- maglia della griglia essa rappresenta la differenza tra
da della regione e del set di dati selezionato. Il i quantili del 95% e del 5% di tutte le somme annuali
set di dati più lungo (1864–2017) si basa su sole per il periodo dal 1864 al 2017. La gamma di valori è
17 stazioni di misurazione, ciò che rende queste indicata in termini relativi, normalizzata dalla mediana.
ricostruzioni incerte, soprattutto nelle Alpi – e lì In Ticino ad esempio l’interquantile è circa il 65% della
soprattutto nel Vallese e nel Ticino settentrionale. mediana, indicandone le notevoli fluttuazioni annuali.
Per ulteriori analisi, si raccomanda di utilizzare Al contrario, l’interquartile sul versante nord delle Alpi
il set di dati più breve che copre l’intero periodo è solo del 40% circa.
richiesto. Si dovrebbe evitare il confronto delle
informazioni sulle precipitazioni provenienti da di-
versi set di dati, in quanto la coerenza temporale 5 Esempio di utilizzo
non è più garantita. Sulla piattaforma di dati e analisi si può visualizzare
la distribuzione spaziale delle precipitazioni mensili,
• Per i set di dati su griglia devono essere consi-
stagionali e annuali in Svizzera per ogni anno a par-
derati tre errori di misura:
tire dal 1864. Sulla carta viene visualizzato il set di
1. l’errore di misura sistematico, cioè la sot- dati con la più alta densità di stazioni di misura. Per
tovalutazione temporale e spaziale delle il periodo dal 1901 in poi, due set di dati forniscono
precipitazioni dovute al vento e alle precipi- informazioni sulla distribuzione spaziale delle preci-
tazioni nevose. pitazioni e, a partire dal 1961, tutti e tre i set di dati
forniscono informazioni sulla distribuzione spaziale
2. errori di misurazione casuali dovuti a impre-
delle precipitazioni.
cisioni di misurazione, errori di strumento
Cliccando su uno dei punti di sbocco blu, viene visua-
o di trasmissione, che sono stati tuttavia
lizzato ed evidenziato il bacino idrico corrispondente
parzialmente corretti da controlli di qualità.
in base al valore medio delle precipitazioni per la carta
3. errori di interpolazione, che di solito dimi- attualmente selezionata. Inoltre, per il bacino sele-
nuiscono con l’aumentare dell’area interes- zionato è possibile visualizzare il regime delle precipi-
sata dal bacino idrico e la densità della rete tazioni e le serie temporali dei valori medi aggregati
di misura. Va inoltre notato che gli eventi sull’area del bacino. Per i piccoli bacini idrografici con
con precipitazioni intense tendono ad es- una superficie di almeno 100 km2 , sono disponibili i
sere sottovalutati e gli eventi con scarse valori medi per la superficie coperta dal bacino per il
precipitazioni invece sopravvalutati. periodo dal 1961 in poi. Per aree superiori a 500 km2 ,
sono forniti anche i valori medi della superficie corri-
4 Risultati spondente per il periodo a partire dal 1901. I valori
medi derivati da tutti e tre i set di dati e quindi anche
Analisi dettagliate mostrano che il metodo ricostruisce per l’intero periodo a partire dal 1864 sono disponibili
con successo le precipitazioni mensili e coglie feno- solo per bacini idrici sufficientemente grandi con una
meni su piccola scala che non sarebbe potuto essere superficie di almeno 1250 km2 .
possibile rendere visibili con la sola configurazione
delle stazioni utilizzate [1]. La Figura 1 mostra le preci-
pitazioni nel febbraio del 1970 come esempio per la
ricostruzione delle precipitazioni mensili. La distribu-
zione spaziale così come le quantità di precipitazioni
sono molto ben riprodotte, anche con il set di dati a
partire dal 1864 in poi, che si basa su sole 17 stazioni.
La coerenza temporale di questi tre set di dati con-
sente l’analisi delle tendenze. Quest’ultime mostra-
no che nella maggior parte dei casi in Svizzera non
Evoluzione delle precipitazioni dal 1864 – 3/5
Figura 1. Esempio di ricostruzione delle precipitazioni nel febbraio del 1970 [mm/mese]. Set di dati su griglia
ad alta risoluzione (in alto a sinistra, vedi capitolo 2) e le tre ricostruzioni di lunghe serie temporali 1961–2017
(basate su 400 stazioni), 1901–2017 (69 stazioni) e 1864–2017 (17 stazioni). Le misurazioni delle stazioni
utilizzate nella rispettiva analisi sono rappresentate da un simbolo a forma di cerchio.
www.atlanteidrologico.ch4/5 – B: Acqua nell’atmosfera Figura 2. Trend lineare delle precipitazioni annuali e stagionali nel periodo 1864–2017 in percentuale per decennio rispetto alla media annuale o alla media stagionale, rispettivamente, nel periodo 1981–2010; le aree con andamento statisticamente non significativo sono evidenziate da superficie tratteggiate (livello di significatività 5%, per i dettagli si veda [1]). Le tendenze delle stazioni con lunghe serie temporali sono indicate dai punti colorati.
Evoluzione delle precipitazioni dal 1864 – 5/5
[5] Schmidli, J., Schmutz, C., Frei, C., Wanner, H. e
Schär, C. (2002). Mesoscale precipitation variabi-
lity in the region of the European Alps during the
20th century. In: International Journal of Climato-
logy 22.9. https://rmets.onlinelibrary.
wiley.com/doi/abs/10.1002/joc.769,
pp. 1049–1074. DOI: 10.1002/joc.769.
[6] Schiemann, R., Liniger, M. e Frei, C. (2010). Re-
duced space optimal interpolation of daily rain
gauge precipitation in Switzerland. In: Journal of
Geophysical Research 115.D14. https://agu
pubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.
1029 / 2009JD013047. DOI: DOI : 10 . 1029 /
2009JD013047.
[7] Masson, D. e Frei, C. (2016). Long-term variations
Figura 3. Interquantile relativo, definito come la diffe- and trends of mesoscale precipitation in the Alps:
renza tra i quantili del 95% e del 5% di tutte le somme recalculation and update for 1901–2008. In: Inter-
annuali dal 1864 al 2017, diviso per la mediana. national Journal of Climatology 36.1. https://
rmets . onlinelibrary . wiley . com / doi /
full/10.1002/joc.4343, pp. 492–500. DOI:
6 Versioni 10.1002/joc.4343.
Tabella 1. Versioni
Versione Descrizione
v1.0 (2020) Stato dei dati 2017
Bibliografia
[1] Isotta, F. e Frei, C. (2019). Long-term consistent
monthly temperature and precipitation grid data-
sets for Switzerland over the past 150 years. In:
Journal of Geophysical Research-Atmospheres
124.7. https://doi.org/10.1029/2018JD
029910, pp. 3783–3799. DOI: 10.1029/2018J
D029910.
[2] Begert, M., Schlegel, T. e Kirchhofer, W. (2005).
Homogeneous temperature and precipitation se-
ries of Switzerland from 1864 to 2000. In: Inter-
national Journal of Climatology 25.1. https://
rmets . onlinelibrary . wiley . com / doi /
pdf / 10 . 1002 / joc . 1118, pp. 65–80. DOI:
10.1002/joc.1118.
[3] Frei, C., Schöll, R., Fukutome, S., Schmid-
li, J. e Vidale, P. (2006). Future change
of precipitation extremes in Europe: An in-
tercomparison of scenarios from regional
climate models. In: Journal of Geophysical
Research-Atmospheres 111.D06105. https :
/ / agupubs . onlinelibrary . wiley . com /
doi / abs / 10 . 1029 / 2005JD005965. DOI:
10.1029/2005JD005965.
[4] Kaplan, A., Kushnir, Y., Cane, M. e Blumenthal,
M. (1997). Reduced space optimal analysis for
historical data sets: 136 years of Atlantic sea
surface temperatures. In: Journal of Geophysical
Research 102.C13. https : / / agupubs . onl
inelibrary . wiley . com / doi / 10 . 1029 /
97JC01734, pp. 27835–27860.
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