I dati osservati di temperatura e precipitazione, implementati nel dataset, derivano da due reti di misurazione che differiscono non solo per il numero di stazioni e per il periodo di funzionamento, ma presentano anche caratteristiche differenti nei sensori e nella loro gestione:

• Rete di stazioni meccaniche e manuali SIMN (disponibile dal 1913 al 2002)
• Rete di telemisura di Arpa Piemonte (disponibile a partire dal 1988).

Sono stati realizzati controlli di qualità per verificare la fruibilità di tali dati, sottoponendoli preventivamente a verifiche di tipo logico (che garantissero la coerenza del dato ed escludessero valori registrati fisicamente impossibili), di tipo climatologico (tramite i quali sono stati confrontati i singoli valori delle serie storiche con la climatologia delle stazioni stesse ed eventualmente con quelle vicine) e di tipo temporale (onde evitare persistenze anomale di un singolo valore).

Una prima analisi esplorativa è stata effettuata per valutare l'andamento della quantità di dati disponibili, consultando le anagrafiche dei pluviometri e dei termometri e ricavando, anno per anno, il numero di stazioni attive. Dalla figura 1 si evince infatti come il numero di sensori termometrici sia aumentato di oltre dieci volte nell'arco di 50 anni, partendo da circa 25 unità negli anni '50 fino ad arrivare a 371 sensori nel 2009, con un ripido incremento a partire dagli anni '90 in seguito all'introduzione della rete di telemisura. Per quanto riguarda le stazioni pluviometriche, si registra un aumento dei sensori da 119 unità negli anni '50 fino a 386 unità nel 2009.

Figura 1: (sopra) numero di stazioni attive della rete SIMN (rosso) e della rete Arpa Piemonte (blu) per le temperature (a) e le precipitazioni (b) nel periodo 1957-2009; (sotto) distribuzione annuale delle stazioni di temperatura sul territorio piemontese nel periodo di analisi.

L'analisi del numero e della distribuzione spaziale delle stazioni è fondamentale anche per stimare un passo adeguato della griglia sulla quale rappresentare il campo di temperatura e di precipitazione ottenuto con l'optimal interpolation. A tal fine è stata effettuata un'analisi in ambiente GIS per ottenere una stima della media del raggio di influenza di ciascuna stazione. E' stata quindi realizzata una tassellatura di Voronoi, attuando una decomposizione del territorio sulla base della distanza di ciascun punto dello spazio bidimensionale rispetto all'insieme delle localizzazioni delle stazioni di rilevamento. L'insieme dei punti più vicini a una determinata stazione rispetto a tutte le altre è definito come la "cella di Voronoi" di quella stazione e costituisce l'unità di base della tassellatura. Per ciascun anno compreso nel periodo 1957-2009 è stata effettuata una tassellatura sulla base delle stazioni attive e sono state calcolate le aree di ciascuna cella. La media di queste aree, insieme alla media del loro raggio (ottenuto approssimando le celle a delle superfici circolari), è indicativa della distanza media tra le stazioni. Con questo metodo è stato possibile ottenere una stima finale non influenzata da valori estremi a causa dell'aumento delle stazioni presenti, come avverrebbe invece considerando la media delle distanze di ciascuna stazione rispetto a tutte le altre. Non è inoltre necessario individuare a priori un numero soggettivo di k vicini, rispetto ai quali calcolare la distanza di ciascuna stazione, come avverrebbe in analisi basate su algoritmi nearest neighbour delle semplici distanze tra le stazioni. Inoltre questo metodo ha il vantaggio di accompagnarsi ad una rappresentazione cartografica che può costituire uno strumento di analisi e di supporto per la localizzazione di criticità locali nel numero di stazioni presenti. I risultati ottenuti sono mostrati in figura 2.

Figura 2: tassellatura di Voronoi ricavata a partire dalle localizzazioni delle stazioni termometriche, indicate in rosso, negli anni 1958, 1990, 2000 e 2009. La valutazione delle aree e dei raggi medi delle celle per ciascun anno ha permesso di stimare la risoluzione ottimale dell’optimal interpolation per il periodo di studio 1957-2009.

Al termine di questa analisi preliminare, la risoluzione di 15 km è stata individuata come meglio rappresentativa dell'intero periodo preso in esame, 1957-2009.

L'altezza topografica di ciascuna cella della griglia è stata ottenuta con un up-scaling alla risoluzione di 15 km a partire da un DEM di risoluzione 100 m, applicando una tecnica di interpolazione bilineare. Successivamente, ove possibile, i valori della quota di ciascun punto griglia sono stati sostituiti dal valor medio delle quote delle stazioni reali presenti nel momento di massima densità della rete.

Figura 3: orografia dell'Italia nord-occidentale sulla quale sono stati assimilati i dati di temperatura minima e massima giornalieri e caratteristiche principali del grigliato.