Time series analysis: A new methodological approach for a worldwide comparison of 7Be and meteorological parameters

Abstract

Il Berillio 7 è un radionuclide cosmogenico prodotto da reazioni di spallazione dei raggi cosmici con ossigeno e azoto. Il 7Be ha un vita media relativamente corta, di circa 53 giorni, ed è principalmente utile per quantificare processi atmosferici su piccole scale temporali. Nello specifico, i dati usati in questa tesi provengono dall’International Monitoring System, un network mondiale di stazioni atte a verificare il Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty. Lo scopo di questa tesi è quello di definire una procedura di analisi per serie temporali per caratterizzare le proprietà locali di ogni sito di misura, e quindi evidenziare differenze e similarità tra le stazioni. I vari metodi matematici usati per l’analisi sono stati inoltre estesi al caso di dati mancanti nelle serie temporali, un caso molto comune in geofisica. L’analisi si focalizza principalmente sulla caratterizzazione dei tre termini che compongono una serie temporale: il trend, le periodicità, ed i residui. I risultati hanno mostrato alcuni aspetti comuni ma anche differenze tra le varie stazioni. In particolare, la periodicità di un anno è stata trovata in tutte le stazioni, mentre quella ad 11 anni (associata al ciclo solare) è stata trovata solo in alcune stazioni. I residui invece sono in generale correlati a piccole scale temporali, mentre a scale temporali più lunghe diventano scorrelati o anticorrelati. Il metodo di analisi è stato infine applicato ad altre serie temporali per verificare la validità del metodo. Nello specifico, sono state analizzate serie temporali di 22Na, 133Xe, CO2, e uranio.