Modelli di previsione dell indice ultravioletto (UVI)

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1 Modelli di previsione dell indice ultravioletto (UVI) Casale G.R.1, Siani A.M.1, Diémoz H.2, Agnesod G.2, Pedone M.3, Colosimo A.4 1 Sapienza Università di Roma, Dipartimento di Fisica 2 ARPA Valle d'aosta 3 Sapienza Università di Roma, Infosapienza Settore per i Sistemi Centrali e per l'office Automation 4 Sapienza Università di Roma, Dipartimento S.A.I.M.L.A.L.

2 L'arte di prevedere il futuro I casi estremi sono più difficili da prevedere ma hanno maggiori ripercussioni su chi ha bisogno della previsione......prevedere, pur essendo rischioso, è necessario Fonte: Agnese, 1 giugno 2016 Pagina 2 /25

3 La spettro della radiazione solare UV alla superficie terrestre e lo spettro d'azione eritemale (1) Irradianza spettrale (W m-2 nm-1) 18/06/07: UV = Wm-2 20/12/07: UV = Wm-2 Tasso dose (Weff m-2) T= I λ S λ dλ Lunghezza d'onda (nm) Fonte: G-Met Pagina 3 /25

4 La spettro della radiazione solare UV alla superficie terrestre e lo spettro d'azione eritemale (1) Irradianza spettrale (W m-2 nm-1) 18/06/07: UV = Wm-2 20/12/07: UV = Wm-2 Tasso dose (Weff m-2) T= I λ S λ dλ Lunghezza d'onda (nm) Fonte: G-Met Pagina 4 /25

5 La spettro della radiazione solare UV alla superficie terrestre e lo spettro d'azione eritemale (2) 20/12/07 UVeritemale = 0.03 Wm-2 Irradianza spettrale (W m-2 nm-1) 18/06/07 UVeritemale = 0.22 Wm-2 Lunghezza d'onda (nm) Fonte: G-Met Pagina 5 /25

6 La distribuzione spaziale della radiazione eritemale alla superficie terrestre (1) Pagina 6 /25

7 La distribuzione spaziale della radiazione eritemale alla superficie terrestre (2) Fonte: Pagina 7 /25

8 UVI (UltraViolet Index) Tasso dose (Weff m-2) T= I λ S λ dλ UVI=T 40 Indice UV (UVI) (adimensionale) Fonte: WHO (World Health Organization) Pagina 8 /25

9 La serie COST O-35.5 E 30.5 N-80.5 N passo 1 x1 01/01/ /08/2002 Fonte: yyyy/mm/dd/erydd/erydd /o3/aot308/uvalb/uvcmf Pagina 9 /25

10 Dalla dose eritemale giornaliera all'uvi UVI= erydd erydd 45*5σ Pagina 10 /25

11 La serie UVI ricostruita per Roma ( ) (1) Pagina 11 /25

12 La serie UVI ricostruita per Aosta ( ) (1) Pagina 12 /25

13 La serie UVI ricostruita per Roma ( ) (2) Pagina 13 /25

14 La serie UVI ricostruita per Aosta ( ) (2) Pagina 14 /25

15 Quanto è attendibile l'uvi ricostruito? (1) UVI-Brewer all sky conditions RHO=0.895 RMSE= UVI-COST276 Pagina 15 /25

16 Quanto è attendibile l'uvi ricostruito? (2) UVI-Brewer clear sky conditions RHO=0.917 RMSE= UVI-COST276 Pagina 16 /25

17 Modelli di previsione utilizzati Modello di persistenza: l'uvi di domani sarà uguale a quello di oggi Modello empirico-statistico: i possibili predittori dell'uvi vengono scelti su base empirica e il loro legame funzionale con l'uvi determinato su base statistica Modello basato sul metodo degli analoghi: si individua in una sequenza temporale lo stato del sistema al tempo t0-k più simile, all'interno di un prescelto intervallo di incertezza, all'attuale (t0) e si propone come valori previsti ai tempi t0+1, t0+2,..., t0+h quelli registrati ai tempi t0-k+1, t0-k+2,..., t0-k+h Pagina 17 /25

18 Modello di persistenza Roma UVI modello all sky conditions UVI misura Pagina 18 /25

19 Modello di persistenza Aosta UVI modello all sky conditions UVI misura Pagina 19 /25

20 Modello empirico-statistico: Roma UVI=3000 (O3)-1 (µ)2 (1-AOT308)0.2 (UV-CMF) UVI modello all sky conditions UVI misura Pagina 20 /25

21 Modello empirico-statistico: Aosta UVI=3000 (O3)-1 (µ)2 (1-AOT308)0.2 (UV-CMF) UVI modello all sky conditions Pagina 21 /25

22 Modello basato sul metodo degli analoghi: Roma UVI modello all sky conditions UVI misura Pagina 22 /25

23 Modello basato sul metodo degli analoghi: Aosta UVI modello all sky conditions UVI misura Pagina 23 /25

24 Modelli a confronto Modello Sito RHO MBE MAE RMSE SD Persistenza Roma < Aosta < Roma Aosta Roma Aosta Empirico Statistico Analoghi RHO: coefficiente di correlazione di Spearman; MBE: Mean Bias Error; MAE: Mean Absolute Error; RMSE: Root Mean Square Error; SD: Standard Deviation Pagina 24 /25

25 Conclusioni L'esercizio svolto consente alcune rilfessioni circa la previsione dell'uvi: - se il sito dispone solo del dato UVI, un metodo applicabile è quello della persistenza (incertezza ±1 UVI; circa il 5% falsi negativi ed altrettanti falsi positivi); - se il dato UVI è affiancato da uno o più predittori è invece possibile utilizzare una relazione empirico-statistica (incertezza ±0.5 UVI; circa il 3% falsi negativi e circa il 5% falsi positivi) ma necessita della previsione dei predittori; - con il modello basato sul metodo degli analoghi (incertezza fino a ±0.25 UVI; falsi negativi prossimi a zero, falsi positivi circa il 5%) si rischia di non poter emettere la previsione tutti i giorni Pagina 25 /25

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