Estremi di precipitazione in Piemonte nel recente passato e nell'anno anomalo 2022

This thesis focuses on recent changes in climate extremes in the Piedmont region, with particular attention to precipitation and droughts over past decades and in the anomalous year 2022. The thesis contributes to the FUTURCLESP project, which aims at studying future changes of climate extremes in the region. The analysis was based on the E-OBS observational dataset and the ERA5 reanalysis covering the period from 1941 to 2022. ETCCDI threshold index definitions were applied to the ERA5 dataset to identify extreme precipitation events, and develop a climatology of total and extreme precipitation for two reference 30-year periods (1961-1990 and 1991-2020). The climatologies allowed the characterization of precipitation extremes in different zones of Piedmont. The convective and stratiform components of precipitation were studied to identify their role in modulating seasonal variations in precipitation extremes, and their change between the two 30-year periods. Since the year 2022 was affected by extremely low precipitation, with severe consequences for the region, an investigation on the influence of large scale atmospheric conditions of the precipitation anomaly in 2022 was conducted by applying K-Mean clustering to geopotential anomalies in Europe. Analyzing temperature, total precipitation, extreme precipitation and drought conditions, I classified analogous situations over the period 1941 to 2022, and assessed how correlated they were with the geopotential anomaly recorded in the first 9 months of the year. A bootstrap numerical method was adopted to evaluate the significance of the results. The results indicate an increase in precipitation variability and frequency of extreme events throughout the region over the recent past. Piedmont was affected by an extension of the summer rainy season and a modest increase in the fraction of convective rainfall throughout the year, followed by an enhanced convective component during extreme precipitation events at the beginning of the summer season. The clustering highlighted strong correlations between the considered atmospheric variables and the 500hPa geopotential, confirming the persistent correlation between the large-scale atmospheric regime and drought conditions in Piedmont.

Questa tesi si concentra sulle recenti variazioni degli estremi climatici nella regione del Piemonte, con particolare attenzione alle precipitazioni e alla siccità degli ultimi decenni e all'anno anomalo 2022. La tesi contribuisce al progetto FUTURCLESP, che mira a studiare i futuri cambiamenti degli estremi climatici nella regione. L'analisi è stata svolta sul dataset osservativo E-OBS e sulla rianalisi ERA5, coprendo il periodo dal 1941 al 2022. Sono state applicate al dataset ERA5 le definizioni degli indici di soglia ETCCDI per identificare eventi estremi di precipitazione e sviluppare una climatologia delle precipitazioni totali ed estreme per due periodi di riferimento di 30 anni (1961-1990 e 1991-2020). Le climatologie hanno permesso la caratterizzazione degli estremi di precipitazione in diverse zone del Piemonte. Le componenti convettive e stratiformi delle precipitazioni sono state studiate per identificare il loro ruolo nella modulazione delle variazioni stagionali negli estremi delle precipitazioni e il loro cambiamento tra i due periodi di 30 anni. Dato che l'anno 2022 è stato caratterizzato da precipitazioni estremamente basse, con gravi conseguenze per la regione, è stata condotta un'indagine sull'influenza delle condizioni atmosferiche a larga scala sull'anomalia di precipitazione nel 2022 applicando il clustering K-Mean alle anomalie di geopotenziale in Europa. Analizzando temperatura, precipitazioni totali, precipitazioni estreme e condizioni di siccità, ho classificato situazioni analoghe nel periodo dal 1941 al 2022 e valutato quanto fossero correlate con l'anomalia di geopotenziale registrata nei primi 9 mesi dell'anno. Un metodo numerico di tipo bootstrap è stato adottato per valutare la significatività dei risultati. I risultati indicano un aumento della variabilità delle precipitazioni e della frequenza di eventi estremi in tutta la regione nel recente passato. Il Piemonte è stato influenzato dall'estensione della stagione delle piogge estive e da un modesto aumento della frazione di pioggia convettiva durante tutto l'anno, seguito da un potenziamento della componente convettiva durante eventi estremi di precipitazione all'inizio della stagione estiva. L'analisi di clustering ha evidenziato forti correlazioni tra le variabili atmosferiche considerate e il geopotenziale a 500 hPa, confermando la persistente correlazione tra il regime atmosferico su larga scala e le condizioni di siccità in Piemonte.