Approssimazione tramite spline

Una volta forzati a zero i valori notturni della radiazione solare si `e provveduto a ricostruire le variabili di interesse.

Il programma “spline8 mod.exe”, che implementa l’algoritmo per la chiusura delle la- cune 1 a 5 ore mediante l’uso delle spline, `e stato scritto in linguaggio fortran90 e succes- sivamente compilato in ambiente windows; esso necessita l’input dei seguenti file, uno per ogni variabile che si intende approssimare:

1- File dei dati originali (dati reali compresi i valori mancanti identificati col valore -999); nel file di testo, ad ogni rilevamento sia esso mancante che effettivo, corrisponde una riga; i dati devono avere il seguente tracciato:

“giorno”/“mese”/“anno”;“ora”;“valore” con i seguenti formati:

giorno → gg mese → mm anno → aaaa

ora → hh in formato 24 ore

Il “valore” conterr`a il valore effettivo del rilevamento oppure -999 se il rilevamento `e mancante.

2- File dei dati effettivi (dati reali che non comprendono i dati mancanti). Questo file contiene una riga per ogni rilevamento effettivo presente nel file descritto al punto 1; una riga di tale file sar`a composta nel seguente modo:

“posizione”;“valore”

dove per “posizione” si intende il numero della riga del file descritto al punto 1 in cui si trova il rilevamento in esame, per “valore” si intende invece il valore effettivo del rilevamento che si trova alla riga “posizione” del file descritto al punto 1.

3- File di identificazione delle lacune (file che per ogni dato mancante appartenente ad una lacuna di lunghezza da 1 a 5 ore, contiene il numero della riga in cui `e memo- rizzato all’interno del file dei dati originali). Una riga di questo file `e composta nel seguente modo:

con i formati di cui al punto 1, dove “posizione” conterr`a il numero della riga del file descritto al punto 1 nel quale si trova il rilevamento mancante.

Elaborando i tre file suddetti, il programma “spline8 mod.exe” produce i due seguenti files per ogni variabile che `e stata approssimata:

- file delle lacune ricostruite: file che, per ogni lacuna contenuta nel file descritto al punto 3 precedente, contiene il valore con cui `e stata coperta la lacuna. Il file con- terr`a una riga per ogni lacuna precedentemente presente nel file descritto al punto 3 e tale riga avr`a la seguente struttura:

“giorno”/“mese”/“anno”;“ora”;“valore ricostruito”

con i formati di cui al punto 1 precedente, dove “valore ricostruito” `e semplice- mente il valore ricostruito da “spline8 mod.exe” per il rilevamento mancante in esame;

- file dei valori ricostruiti: file analogo al file dei dati originali dove, per ogni lacuna contenuta nel file delle lacune ricostruite, viene sostituito il valore -999 con quello calcolato dall’algoritmo.

Il procedimento per portare a termine il calcolo dei valori mancanti per lacune di 1-5 ore viene descritto qui di seguito.

Dapprima, per ogni stazione vengono generati i file da dare in input al programma for- tran “spline8 mod.exe”.

Questo compito `e eseguito dallo script “generaz file spline.php” al quale bisogna passare in input il numero delle stazioni di cui si vogliono chiudere le lacune da 1 a 5 ore (`e inoltre possibile eseguire il calcolo per tutte le stazioni immettendo come input il valore “-1”); lo script si preoccuper`a di estrarre i dati dal database per le 8 variabili ritenute significative (radiazione solare, temperatura, umidit`a relativa, direzione del vento e velocit`a del ven- to, pressione atmosferica, copertura nuvolosa e soleggiamento) e di creare una directory di lavoro per ogni stazione nella quale metter`a il file dei dati originali, il file delle lacune e il file dei rilevamenti delle 8 variabili di interesse (si vedano punti descritti preceden- temente). Inoltre, all’interno di tale directory viene copiato il file “spline8 mod.exe” che approssimer`a i dati mediante il metodo delle spline; infine viene aggiornato il file “spli- ne3.bat”, che, al termine dell’esecuzione dello script “generaz file spline.php”, verr`a uti- lizzato per lanciare in sequenza “spline8 mod.exe” per ogni stazione.

Un discorso specifico va fatto per la variabile che identifica la direzione del vento; in- fatti per la natura del rilevamento, si `e deciso di dividere la direzione del vento, espressa in gradi, nelle due componenti x e y e di gestire ciascuna componente come se fosse una variabile a se stante; sono cio`e stati generati file dei rilevamenti, dei rilevamenti effet- tivi e delle lacune distinte per la componente x e la componente y della direzione. Si `e poi operata la ricostruzione delle componenti ed infine si calcolata la direzione risultante.

che non far`a altro che lanciare in sequenza i file “spline8 mod.exe” per ogni stazione se- lezionata al passo precedente.

Una volta che il programma “spline8 mod.exe” ha terminato la sua esecuzione per ogni stazione selezionata (vedi punto precedente), verranno prodotti, per ogni variabile, il file con i soli valori ricostruiti e il file che conterr`a tutti i rilevamenti con i valori mancanti approssimati.

Infine, sar`a necessario lanciare lo script “copia dati spline.php” che si occupa di prende- re tali file dalla directory associata alla stazione e di trasferire i dati ricostruiti all’interno del database centrale, preoccupandosi di aggiornare correttamente i valori dei record dei rilevamenti ricostruiti e delle lacune ricostruite; tale compito viene eseguito sovrascriven- do il campo “valore” dei rilevamenti mancanti che sono stati ricostruiti con il loro nuovo valore preso dal file che contiene tutti i rilevamenti e modificando il valore del campo “flag tipo” che identifica la fonte del dato (rilevato o ricostruito); tale campo viene setta- to a “ric spline”. Si veda nel seguito per ulteriori dettagli sul significato del campo.

Per quanto riguarda la direzione del vento, lo script prende i rilevamenti della compo- nente x e di quella y, li combina in modo da riottenere la misura in gradi, ed eventual- mente, se la misura originaria era mancante, viene effettuata la copia del nuovo valore sul database e l’aggiornamento della lacuna a cui il rilevamento mancante ricostruito apparteneva.