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Le piogge dell'Australia meridionale sono aumentate negli ultimi 116 anni?

Franco Zavatti

Riassunto: Le piogge annuali del Sud Australia dal 1900 al 2015 sono aumentate al tasso di circa (3±2)mm/decennio ma l'analisi dei dati mostra che il periodo è costituito da due semi periodi, prima e dopo il 1960, in ognuno dei quali la precipitazione diminuisce nel tempo. Anche l'analisi spettrale mostra che i due periodi hanno una struttura diversa. Nello spettro complessivo si osservano alcuni massimi caratteristici di El Niño.

La risposta è senz'altro "sì". È sufficiente scaricare dal sito del BOM (Bureau Of Meteorology) australiano il file con le precipitazioni annuali dal 1900 al 2015 per verificare che la pendenza della retta dei minimi quadrati vale (2.98±1.80)mm/decennio, ovvero (3±2) mm/decennio, e che, quindi, rispetto al 1900, la pioggia annuale è aumentata in media di 34.5 mm (poco più del 15%).

La fig.1 (pdf) mostra (A) l'andamento della precipitazione e quattro fit lineari di parti diverse del dataset. I quadri B e C sono lo spettro MEM del dataset completo e il suo ingrandimento della prima parte, rispettivamente.

Fig.1: A) precipitazioni annuali e fit lineare (linea rossa); separazione del dataset in due parti, di cui la seconda è a sua volta in due versioni: dal 1960 (linea blu) e dal 1966 (linea verde chiaro). I valori numerici della pendenza e le medie dei diversi sottoinsiemi sono riportate in alto a sinistra. B) e C): spettro MEM e suo ingrandimento.

Considerando il quadro A di fig.1 con maggiore attenzione, si nota una diminuzione delle piogge annuali dal 1959 al 1965 circa e, almeno ad occhio, una media del periodo pre-1959 diversa (inferiore) a quella del periodo post-1959; l'impressione è confermata da un test di Student sulle medie, per il quale l'ipotesi nulla sull'uguaglianza dei valori di aspettazione delle popolazioni da cui sono estratti i campioni pre- e post-1959, cioè Ho:μ1-μ2=0, con μ1 e μ2 valori di aspettazione, viene respinta con probabilità maggiore del 93%. Nella tabella 1 viene riportato il risultato del test , insieme al test applicato ad un sottoinsieme meno esteso che inizia dal 1966 anzichè dal 1960.

Tab.1: Test statistico di confronto tra la media del primo periodo (1900-1959) e le medie dei due periodi (1960-2015) e (1966-2015).
N1M1S1N2M2S2Period
56226.175.0360203.453.3960-15/00-59
t=1.887GdL=114Ho:x=y=6.17e-2 H1:x≠y=0.938
50233.575.0360203.453.3966-15/00-59
t=2.445GdL=108Ho:x=y=1.61e-2 H1:x≠y=0.984

Il test mostra che tra il 1959 e il 1965 si è avuto uno shift pluviometrico significativo, sottolineato anche dalla pendenza negativa della parte 1900-1959 (linea verde scuro in fig.1A). La parte 1960-2015, al contrario, mostra una pendenza positiva (linea blu) di poco superiore a quella del dataset completo (linea rossa); questa seconda parte inizia dal "buco" 1959-65 che ha l'effetto di abbassare il fit nella parte iniziale e di alzarlo nella parte finale.
Con l'intento di "uscire dal buco", ma senza dubbio in modo arbitrario (alias cherry picking), ho scelto i dati dal 1966 al 2015 come altro sottoinsieme su cui calcolare la pendenza (linea verde chiaro) che adesso è anch'essa negativa e paragonabile a quella della prima parte. Il test statistico su questo tratto (1966-2015) è riportato in tab.1.

Per confermare i risultati del test e per verificare se esiste un'effettiva diversità di struttura tra le due parti del dataset, ho calcolato gli spettri MEM di 1900-59 e di 1960-15 e li ho confrontati con lo spettro del dataset completo 1900-2015.

In fig.2 A,B sono mostrati, insieme a quello del dataset completo, gli spettri delle parti 1900-59 in rosso e 1960-15 in blu. Il massimo di 77 anni non è presente nelle due metà perché entrambe hanno estensione inferiore (60 e 56 anni rispettivamente). Dalla fig.2 si vede che spesso i due spettri sono in opposizione di fase (ad esempio i massimi a 8.9, 5.3, 6 anni); altre volte c'è solo uno sfasamento (11.6 anni) e altre ancora un accordo di fase (2.66, 3.8, 4.2 anni).

Fig.2: A) Spettri MEM delle due parti del dataset: 1900-59 (rosso) e 1960-15 (blu) confrontati con lo spettro di tutti i dati (nero) per il quale sono indicati i periodi dei massimi, in anni. B) ingrandimento della parte iniziale di A).

Quest'ultimo spettro (anche in fig.1 B e C) mostra alcuni massimi che sono presenti negli spettri delle regioni El Niño (per un confronto vedere www.climatemonitor.it/?p=42356 figure da 3 a 6) sia per i dati settimanali che mensili.

Conclusioni

A mio parere, dalla fig.2 emergono due impressioni generali:

  1. alcuni massimi dello spettro completo sembrano dovuti all'uno o all'altro semispettro, cioè sembra che alcuni aspetti della struttura della pioggia siano cambiati tra prima e dopo il 1959. Altre caratteristiche strutturali sembrano invece essere rimaste costanti attraverso i 116 anni disponibili. In un paio di casi (11.6 e 4.7 anni) i massimi sembrano il risultato di una combinazione tra i picchi delle due metà che si presentano sfasati.
  2. Nel complesso, la struttura dei due semi-spettri appare sufficientemente diversa da far pensare ad un cambiamento significativo.
    Probabilmente non ci sono abbastanza elementi per affermare con certezza che le piogge dell'Australia meridionale sono state in costante diminuzione (in media) dal 1900 -diminuzione momentaneamente interrotta da uno shift, un salto- ma, certo, qualcosa di importante è successo tra la fine degli anni '50 e l'inizio dei '60.

    Tutti i grafici e i dati, iniziali e derivati, relativi a questo post si trovano nel sito di supporto qui


    4.11.2016