L'analisi statistica spaziale e lo studio dei problemi di inquinamento ambientale

Scopo del presente lavoro è quello di analizzare alcuni problemi rilevanti per l'applicazione dei metodi statistici in campo ambientale, concentrandoci sullo studio dei dati relativi all'inquinamento. La parte della metodologia statistica che ci consente di affrontare tale argomento è la statistica spaziale. Si è avuto negli ultimi anni un crescente interesse nei confronti dello studio dei dati spaziali, i quali possono riguardare sia lo studio dell'assetto del territorio nel campo economico e sociale, sia, e ciò in tempi più recenti, quello dell'ecologia generale e della qualità dell'ambiente.
La statistica spaziale può essere definita come quella parte della metodologia che prende in esame le osservazioni statistiche tenendo conto della posizione in cui esse si manifestano in un determinato spazio, considerandole come le realizzazioni di variabili aleatorie disposte su una superficie (spazio a 2 dimensioni), oppure su uno spazio a 3 dimensioni.
Con il primo capitolo della tesi abbiamo voluto presentare i modelli probabilistici che vengono maggiormente utilizzati in campo ecologico, i diversi modi possibili di partizionamento territoriale ed infine due metodologie molto importanti per la rappresentazione dei dati spaziali: il metodo areale e il metodo delle distanze.
All'interno del secondo capitolo abbiamo introdotto l'importante concetto di contiguità spaziale, da cui derivano tutte le misure di autocorrelazione che abbiamo presentato.
Nel terzo capitolo abbiamo studiato i modelli temporali AR(m), MA(q) e ARMA(m,q) per le serie storiche, i modelli spaziali autoregressivi di ordine (l), a media mobile di ordine (p) e autoregressivi a media mobile di ordine (l,p) per le serie spaziali, e quelli spazio-temporali STAR(l,m), STMA(p,q) e STARMA(l,m;p,q) che ci consentono di analizzare sia l'aspetto diffusivo (spaziale) che quello evolutivo (temporale) del fenomeno considerato: l'inquinamento.
Concluderemo la tesi nel quarto capitolo con un esempio di analisi di dati relativi all'inquinamento atmosferico, che abbiamo ricavato dai bollettini che giornalmente vengono pubblicati dall'ARPAT (Azienda Regionale per la Protezione dell'Ambiente, Toscana). In particolare effettueremo un'analisi dell'autocorrelazione spaziale calcolando l'indice del conteggio dei legami e gli indici di Moran e di Geary, ovvero due degli indici più utilizzati in un campo di indagine come quello prescelto.
Al termine del nostro lavoro cercheremo di realizzare una previsione di tipo temporale sull'inquinamento atmosferico (inquinante ) e una previsione spaziale (inquinante) su alcuni comuni toscani.