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Climatologia ad alta risoluzione per le aree montane italiane

La disponibilità di data set di normali climatiche di variabili meteorologiche (o climatologie) ad alta risoluzione si è dimostrata essere di fondamentale importanza negli ultimi anni e lo diventerà probabilmente ancora di più nel prossimo futuro. Infatti questi dati sono cruciali per una grande varietà di modelli e di strumenti a supporto dei decisori in un ampio spettro di campi quali l’agricoltura, l’ingegneria, l’idrologia, l’ecologia e la conservazione delle risorse naturali, giusto per citarne alcuni.

Per produrre stime di climatologie mensili affidabili, anche per quelle aree con una topografia complessa, è necessario disporre di un data set caratterizzato da un’alta densità di stazioni da utilizzare unitamente a tecniche di interpolazione che permettano una rappresentazione il più realistica possibile dei principali fattori che guidano i gradienti spaziali.

Allo stato attuale, climatologie mensili ad alta risoluzione di temperature e precipitazioni non sono disponibili per l’Italia. A scala nazionale esistono solo prodotti a bassa risoluzione, come per esempio la climatologia di temperature a 30km di risoluzione distribuita dal “Sistema Informativo Agricolo Nazionale”, oppure raccolte di climatologie mensili di stazione, come quelle prodotte dal Servizio Idrografico Nazionale negli anni ’60 del XX secolo, o le più recenti prodotte dall’agenzia nazionale per le nuove tecnologie l’energia e lo sviluppo economico sostenibile (ENEA) e quelle prodotte dall’Aeronautica Nazionale Italiana (http://clima.meteoam.it/atlanteClimatico.php).

Un importante contributo verso una migliore conoscenza della distribuzione spaziale della temperatura dell’aria sul territorio Italiano è stat fornita negli ultimi anni da SCIA (si veda www.scia.sinanet.apat.it), un sistema per l’elaborazione, l’aggiornamento e la pronta disponibilità di indicatori climatici realizzato dall’Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale (ISPRA): SCIA è la base per il rapporto annuale sul clima Italiano emesso da ISPRA. ISPRA ha anche prodotto mappe di temperature ad alta risoluzione dal 1961 al 1990, attraverso un regression-kriging avente quota e latitudine come variabili esterne (con l’aggiunta della longitudine per le temperature medie); tuttavia, il data set che è alla base di questo prodotto è afflitto da una disponibilità di dati piuttosto discontinua (dalle circa 200 stazioni negli anni ’60 alle circa 750 nel 2008) e da una copertura spaziale molto disomogenea.

In questo contesto si presenta quindi l’esigenza di disporre di climatologie mensili di temperature e precipitazioni (per il periodo di riferimento 1961-1990) ad alta risoluzione spaziale che siano basate su di un data set ad alta densità spaziale e la cui qualità dei dati sia verificata. Tale esigenza è ancora più evidente nelle regioni montane, dove la disponibilità di dati di buona qualità è piuttosto carente.

Per gli studi relativi alla valutazione dell’impatto dei cambiamenti climatici, assieme alle normali climatiche (componente spaziale), è cruciale poter disporre di una dettagliata conoscenza dell’evoluzione delle variabili climatiche negli ultimi decenni (componente temporale) ad una adeguata risoluzione spaziale.

È quindi necessario realizzare delle metodologie che permettano di trasferire alla scala locale l’informazione contenuta nelle serie temporali di variabili meteorologiche. In pratica, per creare una efficace metodologia di spazializzazione è necessario costruire serie temporali virtuali relative ai punti di una griglia ad alta risoluzione a partire dalle rade stazioni esistenti.

Attualmente, l’approccio più promettente per fare questo si basa sull’assunzione che la struttura spazio-temporale di una variabile meteorologica in una data area possa essere descritta dalla sovrapposizione di due campi: i valori normali relativi a un intervallo temporale standard, ovvero le climatologie, e le deviazioni da queste, ovvero le anomalie. In questo senso, la disponibilità di climatologie ad alta risoluzione, oltre ad essere esse stesse importanti, è un pre-requisito essenziale per la costruzione di serie temporali di variabili meteorologiche espresse in valori assoluti ad una adeguata risoluzione spaziale.

La proiezione delle anomalie su un grigliato ad alta risoluzione è pienamente giustificata dal fatto che le fluttuazioni temporali delle variabili meteorologiche, legate alla variabilità climatica, presentano una forte coerenza spaziale. Al contrario, le climatologie sono legate alle caratteristiche geografiche del territorio: questo causa forti gradienti spaziali e, come conseguenza, rafforza la necessità di un più alto numero di stazioni, anche se sufficienti per un più breve intervallo temporale.

Quindi, da una parte, sono necessari data set a bassa densità spaziale ma con un lunga estensione temporale e alti livelli di qualità in termini di omogeneità per costruire la componente delle anomalie. Dall’altra, sono indispensabili data set ad alta densità spaziale, anche se disponibili per limitati periodi temporali, per poter catturare i gradienti spaziali della variabile meteorologica in esame.

Gli obiettivi di questo progetto sono, i) la realizzazione di climatologie mensili di temperature e precipitazioni a 30 secondi d’arco di risoluzione per il periodo 1961-1990 per la regione delle Alpi Italiane, ii) la costruzione, alla stessa risoluzione, di data set mensili di temperature e precipitazioni (serie temporali) in valori assoluti per i decenni passati per alcune aree studio, con particolare riferimento a parchi nazionali ed aree protette. Tali serie virtuali locali saranno strumenti fondamentali per la valutazione dell’impatto della variabilità e dei cambiamenti climatici alla scala locale in una regione caratterizzata da un clima estremamente eterogeneo. Inoltre esse saranno molto utili per il downscaling alla scala locale degli scenari climatici futuri. I casi studio saranno focalizzati su tre parchi nazionali, nello specifico il Parco Nazionale del Gran Paradiso, il Parco Nazionale dello Stelvio e il Parco Nazionale di Paneveggio – Pale di San Martino.