The effects of mobility restrictions on public health: a functional data analysis for Italy over the years 2020 and 2021

The main objective of this thesis is to conduct a statistical analysis of mobility between Italian provinces during the outbreak of COVID-19 in order to obtain tools to quantify the effects of mobility restrictions, necessitated by the spread of COVID-19, in mitigating the epidemic. We analysed mobility data provided by Meta aggregating them weekly and at the provincial level considering the weekly strength as indicator of mobility. Through functional analysis techniques we found that the Italian provinces differ primarily in the concentration of mobility they experienced during the summer months, and secondly, in the mobility they had during lockdown periods compared to that experienced during reopenings. We further investigated the relationship between mobility and epidemic, using data regarding the number of deaths and positive cases provided by Istat and "Protezione Civile" , respectively. In general, we found a negative correlation between mortality density curves, and also curves concerning the infections but in a less evident way, and mobility density curves. Finally, we adopted a dynamic criterion based on Spearman's correlation to calculate the temporal lag between the reduction in mobility, imposed by restriction policies to counter the spread of COVID-19, and the actual mitigation of the epidemic, founding an overall temporal lag, based on the point estimate of the Spearman's index, of about 40 days between the reduction in mobility due to the first national lockdown and the actual decreasing in mortality concentration, which was then found to decrease during the second wave and vary in the various provincial clusters, depending on how much the epidemic impacted each of them.

L'obiettivo principale di questa tesi è quello di condurre un'analisi statistica riguardante la mobilità tra le province Italiane durante l'epidemia COVID-19 al fine di ottenere strumenti per quantificare gli effetti delle restrizioni sulla mobilità, rese necessarie dalla diffusione del COVID-19, nella mitigazione dell'epidemia. Abbiamo analizzato dati di mobilità forniti da Meta aggregandoli settimanalmente ed a livello provinciale considerando come indicatore di mobilità la strength settimanale. Tramite tecniche di analisi funzionale abbiamo scoperto che le province italiane si differenziano principalmente per la concentrazione di mobilità che hanno registrato durate i mesi estivi, ed, in secondo luogo, per la mobilità avuta nei periodi di lockdown rispetto a quella registrata durante le riaperture. Abbiamo investigato meglio la relazione fra epidemia e mobilità, utilizzando i dati riguardanti il numero di morti e di casi positivi forniti rispettivamente dall'Istat e dalla Protezione Civile. In generale, abbiamo riscontrato una correlazione negativa tra le curve di densità delle mortalità, e anche fra quelle riguardanti il numero di contagi ma in misura minore, e le curve di densità di mobilità. Infine, abbiamo adottato un criterio dinamico basato sulla correlazione di Spearman per calcolare il lag temporale tra la riduzione della mobilità, imposta dalle politiche di restrizione per contrastare la diffusione del COVID-19, e l'effettiva mitigazione dell'epidemia, trovando un lag temporale complessivo, basato sulla stima puntuale dell'indice di Spearman, di circa 40 giorni tra la riduzione della mobilità dovuta al primo lockdown nazionale e l'effettiva diminuzione della concentrazione di mortalità, che è poi risultato diminuire durante la seconda ondata e variare nei vari cluster provinciali, a seconda dell'impatto dell'epidemia su ciascuno di essi.