3. Pioggia stagionale

In questo capitolo presentiamo l’analisi della pioggia stagionale. Considereremo mesi autunnali Settembre, Ottobre e Novembre, mesi invernali Dicembre, Gennaio e Febbraio, mesi primaverili Marzo, Aprile e Maggio e infine mesi estivi Giugno, Luglio e Agosto. In questo caso quando ci riferiremo alla pioggia caduta in un anno, per esempio per valutare la percentuale di pioggia dell’anno caduta in una data stagione, ci riferiremo alla pioggia caduta fra l’Autunno e l’Estate successiva, cioè considereremo l’inizio dell’anno l’1 Settembre, contrariamente a quanto fatto nel capitolo precedente in cui l’anno coincideva con l’anno solare.

Figura 3.1: Distribuzione della pioggia stagionale misurata a Palermo. Si noti la somiglianza delle distribuzioni misurate in Autunno e Inverno contrapposta alla distribuzione osservata in Primavera e soprattutto in Estate

In figura 3.1 riportiamo le distribuzioni della quantità di pioggia misurata nelle quattro stagioni. I valori medi e la deviazione standard osservata nelle quattro stagioni sono riportati in tabella 3.1

I valori medi e i valori mediani delle distribuzioni sono uguali entro il 5% indicando una notevole simmetria delle distribuzioni, tranne che in Estate dove la media molto maggiore della mediana per la presenza occasionale di alcune stagioni molto più piovose della media.

Analogamente a quanto fatto per le precipitazioni annuali, riportiamo nelle tabelle B.1, B.2, B.3, e B.4 il valore della pioggia stagionale, insieme al numero di giorni piovosi, di giorni con più di 5 e 10 mm di pioggia e all’intensità della pioggia.

Tabella 3.1:
Pioggia Stagionale. Valori medio, mediano, deviazione standard,
minimo e massimo
Media [mm] Mediana [mm] Deviazione Standard Minimo Massimo
Autunno 192.2 184.6 72.7 72.2 450.0
Inverno 211.1 200.0 79.3 57.4 515.6
Primavera 117.8 112.4 52.7 12.3 278.9
Estate 28.8 19.5 28.5 0.0 144.1

Figura 3.2: Boxplot delle distribuzioni della pioggia stagionale. Per ogni stagione sono indicate i valori della mediana, dei quantili al 25 e al 75%, dell’intero intervallo e dei valori fuori statistica.

E’ evidente che le stagioni Autunno-Inverno sono le più piovose con valori di pioggia simili entro il 10%, che in Primavera piove in media il 60% di quanto piove in Autunno e che infine in Estate piove in media il 15% di quanto piove in Inverno o in Autunno (anche se in un certo numero di anni può piovere fino al 30%)

Un altro modo di visualizzare le proprietà delle distribuzioni della pioggia stagionale è attraverso i “boxplot'” mostrati in figura 3.2. In questa rappresentazione per ogni stagione sono indicati i valori delle mediane (righe bianche al centro dei rettangoli), i valori dei quantili al 25 e 75% (gli estremi dei rettangoli riempiti) e i valori dei quantili allo 0 e 100% cioè indicanti l’intero intervallo della distribuzione (i segmenti orizzontali alle estremità dei segmenti tratteggiati). I segmenti orizzontali oltre le distribuzioni indicano i valori fuori statistica. Dalla figura si deriva che il picco di pioggia si ha in Inverno, anche se valori molto alti sono misurati anche in Autunno. La stagione con il maggior numero di casi fuori statistica è l’ Estate a causa dell’occorrenza di un certo numero di anni con Estati molto piovose.

Figura 3.3:Valori delle precipitazioni in Autunno (pannello in alto) e in Inverno (pannello in basso). Le linee orizzontali rappresentano i valori medi delle serie, mentre le linee continue sono le medie mobili di ordine 31.

Figura 3.4:Valori delle precipitazioni in Primavera (pannello in alto) e in Estate (pannello in basso). Le linee orizzontali rappresentano i valori medi delle serie, mentre le linee continue sono le medie mobili di ordine 31.

Abbiamo esplorato come si è evoluta la quantità della pioggia stagionale nell’intera serie. Le figure 3.3 e 3.4, mostrano le serie relative con la media mobile di ordine 31. In tutti i casi si nota una diminuzione negli ultimi anni che però varia da circa il 10% osservato nelle precipitazioni autunnali, a circa il 25% in Inverno, la cui diminuzione è quindi la principale causa della diminuzione globale osservata nella pioggia annuale.

Figura 3.5: Pioggia stagionale in funzione della pioggia annuale. Si noti la debole correlazione nei due pannelli in alto (pioggia autunnale e invernale) praticamente assente in Primavera e Estate (pannellli in basso)

Nella figura 3.5 sono riportate le piogge stagionali in funzione della pioggia annuale. Si noti come sia la pioggia autunnale che quella invernale mostrino una relazione, seppure con una grande dispersione, con la pioggia annuale, mentre la pioggia primaverile mostra solo un residuo di questa relazione, completamente assente nelle piogge estive.

Analogamente possiamo studiare se e come sono correlate le pioggie delle diverse stagioni fra di loro. Nella figura 3.6 sono riportate le relazioni fra le precipitazioni misurate in tutte le possibili coppie di stagioni. Risulta che in nessun caso esiste una relazione, nè diretta, nè inversa e che ogni stagione è dal punto di vista delle precipitazioni indipendente dalle altre.

Figura 3.6: Relazione fra le piogge stagionali. Nessuna stagione risulta correlata in modo diretto o inverso con le altre.

E’ chiaro dalla discussione precedente che sia l’Autunno che l’Inverno sono in pratica ugualmente responsabili della quantità di pioggia caduta nell’intero anno. In particolare in termini percentuali i contributi alla pioggia annuale delle singole stagioni sono riportate in tabella 3.2.

Tabella 3.2:
Percentuale della pioggia annuale dovuta alle singole stagioni
Media Mediana Deviazione Minimo Massimo
Standard
Autunno 35.6% 34.7% 11.0% 14.1% 67.0%
Inverno 38.6% 38.5% 11.5% 11.3% 73.6%
Primavera 21.2% 20.2% 8.6% 0.0% 42.6%
Estate 5.2% 3.5% 5.0% 0.0% 30.6%

Il contributo delle varie stagioni nel corso dei due secoli non è cambiato sostanzialmente, come si vede dalle figure 3.7 e 3.8. Sia l’Inverno che l’Autunno contribuiscono alla pioggia annua ciascuno fino al 60% e sia i valori medi che la dispersione sono rimasti più o meno costanti nel tempo. La primavera mostra delle oscillazioni maggiori, con una depressione intorno agli anni ’30, che corrisponde a un lieve aumento del contributo delle piogge invernali nello stesso periodo. Le piogge estive mostrano un comportamento diverso, con la maggior parte dei valori sotto il 5% e per alcune estati, distribuite più o meno uniformente lungo la serie, molto più elevati fino a circa il 20%, con un valore eccezionale del 34% relativo al 1953 in cui in un solo giorno (il 6 Agosto) sono caduti più di 90 mm di pioggia.

Figura 3.7: Frazione della pioggia annua dovuta all’Inverno (pannello in basso) e all’Autunno (pannello in alto). In ambedue i pannelli sono sovrapposte le medie mobili di ordine 31. La linea tratteggiata rappresenta il valore medio della serie

Figura 3.8: Frazione della pioggia annua dovuta alla Primavera (pannello in alto) e all’Estate (pannello in basso). Linee come nella figura precedente