Analisi di temperatura, precipitazione e dei loro estremi con un focus sulla regione Mediterranea

It is widely known that human induced climate change is an ongoing process starting from the industrial revolution, strongly accelerating since the middle of the last century, and which is having significant effects on the frequency and intensity of extreme events. It is also known that quantifying the frequency variation of specific events is something that can lead to the more robust results the more reliable are the data on which they stand. Therefore in this thesis we choose to evaluate two of the most relevant variables from a climatic point of view like temperature and precipitation, to which extremes with a sensible impact on territory and society are associated. We compared the climatic features of two areas: at the global scale and over the Mediterranean region, which previous studies have identified to be one of the most important climate hotspot (that is a region where impacts of climate change are amplified). We used the ERA5 reanalysis dataset (a combination of observational data and global model in which the former are assimilated), which has recently been extended backward in time since 1950, covers the period up to 2020 and has one of the highest spatial resolution between currently available reanalysis datasets, that is 25 km. Primarily we studied differences in the temperature trends in the two areas, in the long term over the whole period and climatologies of a past period (1950-1979) with those of a recent one (1990-2019), also evaluating the spatial distribution, both annually and seasonally. In the second part of our work we focused on the study of the 27 Climate Indices defined by the Expert Team on Climate Change Detection (ETCCDI), in order to quantify changes in climate extremes, in particular on 3 of them regarding precipitation (consecutive dry days [CDD], consecutive wet days [CWD], annual total precipitation when RR>95p [R95PTOT]), and on 4 temperature indices (frost days [FD], icing days [ID], summer days [SU], tropical nights [TR]). The work showed that while the effects of climate change on temperature are visible both in terms of climatological averages and extremes, as regards rainfall, no significant variations emerged for the climatological averages, while significant variations are found on extremes, the effects of which on the territory are increasingly making headlines.

E’ noto che il cambiamento climatico indotto dalle attività umane sia un processo in atto a partire dalla rivoluzione industriale, caratterizzato da una forte accelerazione dalla metà del secolo scorso e che ha avuto un significativo effetto sul cambiamento della frequenza e intensità con cui un certo tipo di eventi climatici, soprattutto estremi, si verificano nel tempo. E’ altresi’ noto che quantificare le variazioni negli estremi climatici e’ operazione che richiede una grande quantità di dati e l’applicazione di robuste analisi statistiche. In questa tesi si e’ scelto di analizzare due delle variabili climatiche maggiormente note e studiate in letteratura, la temperatura e la precipitazione, cui sono associati estremi che hanno un impatto rilevante sul territorio e la società. Ci si è focalizzati sull’analisi degli andamenti delle due variabili a livello globale e nella zona mediterranea, che precedenti studi hanno riconosciuto essere uno dei principali hot-spot climatici (ovvero regioni in cui i segni - e i relativi impatti - del cambiamento climatico sono amplificati). Si è utilizzato il dataset di rianalisi (una combinazione tra dati osservativi e simulazioni con un modello globale in cui i dati sono assimilati) ERA5, il quale si estende dal 1950 al 2020 fornendo dati di tutte le variabili climatiche per tutto il globo con una risoluzione spaziale tra le più elevate tra i dataset di rianalisi oggi disponibili, 25 km. Per prima cosa si sono studiate le differenze negli andamenti delle temperature nelle due zone (intero globo e area mediterranea), studiando i trend a lungo termine su tutto il periodo disponibile e le climatologie di un periodo del passato (1950-1979) e di un trentennio recente (1990-2019), di cui si è valutata anche la distribuzione spaziale, sia a livello annuale che stagionale. Nella seconda parte del lavoro ci si è focalizzati sullo studio di alcuni dei 27 indici climatici definiti dall’Expert Team on Climate Change Detection (ETCCDI) per quantificare gli estremi climatici, in particolare su 3 di essi riguardanti gli estremi di precipitazione (CDD, CWD, R95PTOT) e su 4 indici di temperatura (FD, ID, SU, TR). Dal lavoro è emerso che se gli effetti del cambiamento climatico sulla temperatura sono visibili sia in termini di medie climatologiche che dal punto di vista degli estremi; per quanto riguarda le precipitazioni non sono emerse variazioni significative per le medie climatologiche, mentre lo studio degli eventi estremi ha mostrato variazioni significative, i cui effetti sul territorio balzano sempre più frequentemente agli onori della cronaca.