Analisi globali e locali della nuvolosità sulle terre emerse tramite dati MODIS

The following thesis is aimed at the study of the temporal evolution of cloudiness, mapped on landmasses and analysed with inferential methods at continental, regional and urban level; in fact, its behaviour is studied within a multitude of relevant urban centers in terms of population and demographic variations. The initial data is made of the daily global cloud masks comprehended in NASA MOD10A1 and MYD10A1 products, processed in form of annual maps of cumulated cloudiness frequency during the period 2000-2022. At global scale, results show, with high confidence, a decrease in the annual mean cumulated cloudiness on the Mediterranean Basin, the Caribbean region, the western and southern parts of South America; an opposite behaviour, meaning an increment, during the observation period, of the said variable, is verified on Southern Asia, the Arabic Peninsula, Central Africa and the polar regions. From the study of the influence of urban anthropogenic forcings on local cloudiness it is derived, with statistical evidence, a general context revealing an increment of the number of annual cloudy days on urban pixels relatively to the majority of cities belonging to developing countries; similar conclusions cannot be derived from occurrences localized in countries with developed economies or economies in transition. Such a discrepancy in the behaviour of the temporal series, jointly to the chaotic urban development which is often a trait of developing countries, might be a relevant evidence of the influence of anthropic factors, like changings in the land use and aerosol emissions, in the local scale cloud cycle, despite the difficulty in isolating their contribution from the one of natural factors, such as the climate typology of the local terrain, playing a primary role in the complex atmospheric dynamics object of this study.

Il presente lavoro di tesi si pone come obiettivo primario lo studio dell’evoluzione temporale della nuvolosità, mappata sulle terre emerse e analizzata con metodi inferenziali a livello continentale, regionale e, in particolare, a scala locale; infatti, ne è stato approfondito il comportamento in corrispondenza di una moltitudine di centri urbani di rilievo in termini di popolazione e variazione demografica. I dati iniziali sono costituiti dalle maschere giornaliere di nuvolosità globale contenute nei prodotti NASA MOD10A1 e MYD10A1, rielaborate sotto forma di mappe annuali di frequenza cumulata di nuvolosità nel periodo 2000-2022. Nello scenario globale, i risultati dimostrano, con elevata confidenza, una decrescita della nuvolosità cumulata annuale media sul bacino del Mediterraneo, nella regione caraibica, sulla fascia occidentale e sull’estremo meridionale del Sud America; un comportamento opposto, ovvero un incremento, nel periodo di osservazione, della variabile considerata, è stato verificato in Asia meridionale, sulla penisola arabica, in Africa centrale e in corrispondenza delle regioni polari. Dallo studio dell’influenza delle forzanti antropiche di carattere urbano sulla nuvolosità locale emerge, con evidenza statistica, un contesto generale di incremento del numero di giorni caratterizzati da copertura nuvolosa sui pixel urbani relativo alla maggioranza di città appartenenti a paesi in via di sviluppo; simili conclusioni non possono essere tratte nel caso delle occorrenze provenienti da stati con economie sviluppate o in transizione. Una tale discrepanza nel comportamento delle serie temporali, unitamente alla frenetica espansione urbana che spesso è connotato dei paesi in via di sviluppo, potrebbe costituire un’evidenza significativa dell’influenza di fattori antropici, quali cambiamenti nella copertura del suolo ed emissione di aerosol in atmosfera, nel processo di formazione delle nuvole a piccola scala, sebbene sia difficile isolarne il contributo da quello di variabili naturali, in particolare la tipologia climatica del contesto territoriale locale, recitanti un ruolo primario nelle complesse dinamiche atmosferiche in esame.