Analisi statistica degli estremi di precipitazione nel Centro-Nord Italia

The following work is intended to be a survey on the trend of daily rainfall in Central and Northern Italy, recorded on a high resolution grid, in the period 1961-2015. The purpose of the latter is to search for statistically significant variations in the precipitation pattern and, through the "extreme value theory" (EVT), to estimate any trends and the return time of extreme events. Similar research was carried out by ISPRA (Higher Institute for Environmental Protection and Research), which described a standard methodology for the statistical analysis of precipitation events in Italy (Guido Fioravanti et al., 2014), through the application of the theory of extreme values. The rainfall data were obtained from the ARCIS archive, (Climatological Archive for Central-northern Italy), created by the ARPAs and the regions involved in order to make available input data that are homogeneous and controlled for quality, temporal coherence, synchronicity and homogeneity statistics (Valentina Pavan et al., 2018). The work can be divided into two parts: in particular, in the first part the main parameters were analyzed that allow to obtain a climatological description of the precipitation in central-northern Italy in terms of spatial distribution and any temporal trends. The second part of the work instead deals with the analysis of the precipitation field according to the theory of extreme values; in particular, the differences between GEV (Generalized Extreme Value Distribution) modeling, in which the Block Maxima approach can be used, and GPD (Generalized Pareto Distribution) modeling, in which the Peak Over approach was used, were investigated, through the estimation of the thresholds corresponding to the return times of 20, 50 and 100 years. Furthermore, again through GEV modeling, the trend of extreme precipitation events was studied.

Il seguente lavoro vuole essere un’indagine relativa all'andamento delle precipitazioni giornaliere nell’Italia Centro-Settentrionale, registrate su un grigliato ad alta risoluzione, nel periodo 1961-2015. Lo scopo di quest’ultima è di cercare variazioni statisticamente significative nel pattern di precipitazione e, tramite la “extreme value theory” (EVT), di stimare eventuali trend ed il tempo di ritorno di eventi estremi. Una ricerca simile è stata svolta dall’ISPRA (Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale), che ha descritto una metodologia standard per l’analisi statistica degli eventi di precipitazione in Italia (Guido Fioravanti et al., 2014), tramite l’applicazione della teoria dei valori estremi. I dati pluviometrici sono stati ricavati dall’archivio ARCIS, (ARchivio Climatologico per l’Italia Centro-Settentrionale), creato dalle ARPA e dalle regioni coinvolte al fine di rendere disponibili dati di input omogenei e controllati per qualità, coerenza temporale, sincronicità e omogeneità statistica (Valentina Pavan et al. ,2018). Il lavoro può essere suddiviso in due parti: in particolare, nella prima parte sono stati analizzati i principali parametri che consentono di ottenere una descrizione climatologica delle precipitazioni sul Centronord Italia in termini di distribuzione spaziale ed eventuali trend temporali. La seconda parte del lavoro svolto tratta invece dell’analisi del campo di precipitazione secondo la teoria dei valori estremi; in particolare, sono state indagate le differenze tra la modellazione GEV (Generalized Extreme Value Distribution), in cui è possibile utilizzare l’approccio Block Maxima, e la modellazione GPD (Generalized Pareto Distribution), in cui è stato usato l’approccio Peak Over Threshold, attraverso la stima delle soglie corrispondenti ai tempi di ritorno di 20, 50 e 100 anni. Inoltre, sempre attraverso la modellazione GEV, è stato studiato il trend degli eventi estremi di precipitazione.