Cumu calculà a probabilità di precipitazioni
A precipitazione hè unu di l'elementi climatichi i più spessu osservati perchè hà un impattu direttu nantu à l'attività di ogni ghjornu, da l'agricultura, u trasportu, u turismu, à a gestione di l'inundazioni. Tuttavia, assai persone equiparanu sempre "previsione di pioggia" cù "certezza di pioggia". Tuttavia, in a meteorologia muderna, a probabilità di pioggia hè generalmente espressa cum'è una probabilità. Questu articulu discute cumu calculà a probabilità di pioggia in modu simplice, da cuncetti basi à esempi di calculu faciuli da seguità.
Capisce ciò chì hè a probabilità di precipitazione
A probabilità di precipitazioni hè spessu chjamata probabilità di precipitazioni (PoP). Ùn hè micca una misura di quantu forte serà a pioggia, ma piuttostu a probabilità chì a pioggia si verifichi in una data zona in un certu periodu di tempu (per esempiu, 6 ore o 24 ore).
Per esempiu, s'ellu dice "70% di probabilità di pioggia", significa chì ci hè una probabilità di 70% chì pioverà in a zona è in u periodu di tempu previsti (di solitu misurati da una certa soglia, per esempiu un minimu di 0,1 mm).
Hè impurtante di nutà: a probabilità di pioggia ùn hè micca sempre faciule da capisce per via di l'incertezza di i dati meteorologichi, di a dinamica atmosferica è di i limiti di i mudelli predittivi. Tuttavia, statisticamente, a probabilità di pioggia pò esse calculata aduprendu dati storichi è risultati di mudelli di previsione.
Dui approcci cumuni per calculà a probabilità di pioggia
In pratica, ci sò dui approcci cumunimenti usati:
1. Approcciu statisticu basatu annantu à dati storichi
Utilizendu i registri di precipitazioni passati per stimà a probabilità di pioggia in un mumentu datu.
2. Previsione (mudellu) è approcci d'inseme
Utilizendu l'output di u mudellu meteorologicu (cumpresi parechji scenarii / membri di u mudellu) per calculà a probabilità di pioggia.
In questu articulu, l'attenzione principale hè nantu à cumu calculà a probabilità di precipitazioni aduprendu un approcciu statisticu chì chiunque pò fà, è dopu cunclude cù una panoramica di cumu funziona l'approcciu di modelizazione.
Dati richiesti
Per calculà statisticamente a probabilità di precipitazioni, avete bisognu di:
– Dati di precipitazioni ghjurnalieri/orari da stazioni di pioggia o posti di pioggia.
– Un periodu di dati abbastanza longu (per esempiu 10-30 anni per esse più stabile).
– A definizione di «pioggia» aduprata: a soglia minima di precipitazioni chì hè cunsiderata pioggia (per esempiu ≥ 0,1 mm/ghjornu o ≥ 1 mm/ghjornu).
Questa soglia hè impurtante perchè una "pioviggina ligera" pò esse registrata cum'è pioggia, ma per certi scopi (per esempiu, l'agricultura), pudete cunsideralla pioggia solu s'ella hè ≥ 5 mm.
Metudu 1: Probabilità di pioggia da a frequenza di l'occorrenza (metudu simplice)
U metudu u più basicu hè di calculà a frequenza di e precipitazioni durante u listessu periodu.
Formula
\[
P(\text{pioggia}) = \frac{\text{numeru di ghjorni di pioggia}}{\text{numeru tutale di ghjorni}} \times 100\%
\]
Cuntu
Supponemu chì vulete calculà a probabilità di pioggia in ghjennaghju basenduvi nantu à 10 anni di dati. Raccogliete u numeru tutale di ghjorni in ghjennaghju per 10 anni:
– Ghjennaghju hà 31 ghjorni.
– Dati tutali = 31 × 10 = 310 ghjorni.
– Di i 310 ghjorni, 217 ghjorni sò stati registrati cù precipitazioni ≥ 0,1 mm.
Cusì:
\[
P(\text{pioggia}) = \frac{217}{310} \times 100\% \circa 70\%
\]
Ciò significa chì, storicamente, a probabilità di pioggia in un ghjornu aleatoriu di ghjennaghju hè di circa 70% (usendu una soglia di 0,1 mm).
Vantaghji è limitazioni
– Vantaghji: assai faciule da calculà.
– Limitazioni: ùn tene micca contu di e cundizioni atmosferiche d'oghje, solu di e medie storiche.
Metudu 2: Probabilità di pioggia per una data data (climatologia ghjurnaliera)
Sè vo vulete esse più specificu, pudete calculà a probabilità di pioggia per una data particulare, dicemu u 10 di maghju, aduprendu dati storichi di quella data da parechji anni.
Passu
1. Pigliate i dati di precipitazioni per a listessa data, per esempiu ogni 10 di maghju per 20 anni.
2. Cuntate quante volte hà piovutu (≥ soglia) in quella data.
3. Divide per u numeru d'anni.
Formula
\[
P(\text{pioggia à a data } d) = \frac{\text{numeru d'anni di pioggia à u } d}{\text{numeru d'anni di dati}} \times 100\%
\]
Cuntu
Dati di u 10 di maghju per 20 anni:
– 14 volte a pioggia (≥ 1 mm).
– Anni tutali = 20.
\[
P = \frac{14}{20} \times 100\% = 70\%
\]
Stu metudu hè spessu chjamatu l'approcciu di climatologia cutidiana. Per aumentà a stabilità, pudete allargà a finestra di tempu, per esempiu, aduprendu 9 ghjorni (6-14 di maghju) è dopu fà a media.
Metudu 3: Probabilità di "pioggia forte" basata annantu à una certa soglia
A probabilità pò ancu esse calculata per e categurie d'intensità, cum'è e forti piogge. U metudu hè listessu, solu a soglia cambia.
Per esempiu, a definizione di forte pioggia: ≥ 50 mm/ghjornu.
\[
P(\text{pioggia forte}) = \frac{\text{numeru di ghjorni cù pioggia ≥ 50 mm}}{\text{numeru tutale di ghjorni}} \times 100\%
\]
Cuntu:
– Ghjorni tutali in 5 anni: 5 × 365 = 1825 ghjorni (ignurate l'anni bisestili per simplicità).
– Ghjorni di pioggia ≥ 50 mm: 36 ghjorni.
\[
P = \frac{36}{1825} \times 100\% \circa 2\%
\]
Ancu s'ellu hè chjucu, stu valore hè utile per l'analisi di u risicu d'inundazioni, a pianificazione di u drenaggiu è l'alerta precoce.
Metudu 4: Probabilità basata annantu à e cundizioni a priori (Markov simplice)
A pioggia seguita spessu un "schema di cuntinuazione": s'ellu piove oghje, hè più prubabile chì piova dumane chè s'ellu ùn piove micca oghje. Pudete calculà e probabilità di transizione simplici aduprendu cuncetti di Markov.
Definite dui stati:
– H = pioggia (≥ soglia)
– T = senza pioggia
Calculà da i dati storichi:
– \(P(H|H)\): a probabilità ch'ellu piovi dumane s'ellu piove oghje.
– \(P(H|T)\): a probabilità chì pioverà dumane s'ellu ùn piove micca oghje.
Cuntu
Da 1.000 coppie di ghjorni consecutivi:
– 400 volte dice "piove oghje". Di quelle 400 volte, 260 volte pioverà dumane.
P(H|H) = 260/400 = 65%
– 600 volte «ùn pioverà micca oghje». Di quelle 600 volte, 180 volte pioverà dumane.
P(H|T) = 180/600 = 30 %
Questu permette di aghjustà a probabilità di pioggia dumane secondu e cundizioni d'oghje. Hè sempre simplice, ma più realisticu chè a media mensile.
Metudu 5: Probabilità da un inseme di mudelli meteorologichi (una panoramica di a pratica muderna)
In e previsioni meteorologiche muderne, a probabilità di precipitazioni hè spessu calculata da una previsione d'inseme, chì hè un inseme di simulazioni di mudelli multipli cù diverse cundizioni iniziali. U principiu hè:
\[
P(\text{pioggia}) = \frac{\text{numeru di membri di l'inseme chì predicenu a pioggia}}{\text{numeru di membri di l'inseme}} \times 100\%
\]
Cuntu
Ci sò 20 membri di l'ensemble per a vostra zona dumane:
– 12 membri anu previstu precipitazioni ≥ 1 mm.
– 8 membri anu previstu <1 mm. \[ P = \frac{12}{20} \times 100\% = 60\% \] Stu metudu riflette l'incertezza di u mudellu. In generale, più a data di previsione hè luntana, più e probabilità tendenu à "stende si" cù l'aumentazione di l'incertezza. Cunsiglii per calculi più precisi 1. Stabilisce una soglia di precipitazione adatta. Una soglia di 0,1 mm hè adatta per e definizioni di precipitazioni meteorologiche; per l'impatti, ponu esse necessarii 5-10 mm. 2. Aduprate dati longhi è puliti. Dati mancanti o strumenti di misurazione difettosi ponu cambià i risultati. Eseguite cuntrolli di qualità di i dati. 3. Cunsiderate a stagione. A probabilità di precipitazioni in a stagione secca è in a stagione di e piogge hè assai diversa. Calculate separatamente per stagione o per mese. 4. Aduprate una finestra di tempu mobile. Per date specifiche, una finestra da ±3 à ±7 ghjorni pò rende e stime più stabili. 5. Distingue trà "probabilità di pioggia" è "quanti mm". E risposte di probabilità "pioverà", micca "quanta pioggia pioverà". Cunclusione U calculu di a probabilità di precipitazioni hè essenzialmente basatu annantu à un cuncettu simplice: paragunà u numeru di eventi di precipitazioni à u numeru tutale di osservazioni. Pudete calculà a probabilità media mensile di precipitazioni, a probabilità in una data specifica, a probabilità di forti precipitazioni, o ancu a probabilità di pioggia dumane basatu annantu à e cundizioni d'oghje. In a pratica muderna, a probabilità di precipitazioni hè ancu spessu calculata da un inseme di mudelli meteorologichi, chì furnisce un approcciu probabilisticu chì si adatta megliu à a natura dinamica di u clima. Sè vulete, possu aiutà vi à creà un esempiu di calculu utilizendu dati Excel/CSV (per esempiu, dati di precipitazioni ghjurnali da u BMKG o da a vostra stazione di precipitazioni), cumpletu cù formule Excel o script Python per calculà a probabilità di precipitazioni per mese, per stagione è per soglia d'intensità.
