Algoritmi di Change Point Analysis delle serie temporali: il tremore vulcanico registrato sul vulcano Etna come caso di studio

Riassunto

Il presente studio ha lo scopo di illustrare l’applicazione della metodologia della change point analysis (CPA) alle serie temporali relative al tremore vulcanico registrato sul vulcano Etna, e impiegate per le attività di sorveglianza e monitoraggio. La CPA consiste nella progettazione di tecniche per il rilevamento automatico (detection) dei cambiamenti di stato durante l’osservazione di un processo. L’analisi tiene conto di due caratteristiche fondamentali che sono la tempestività dell’individuazione e la limitata occorrenza di falsi allarmi [Tartakovsky et al., 2014], la cui quantificazione viene definita in base al contesto di applicazione. La classificazione circa lo stato del processo si basa su delle caratteristiche (misurabili) che nel tempo formano una sequenza di osservazioni (serie temporali, se si tratta di misure quantitative). Nella maggior parte delle applicazioni, i sensori costituiscono un ruolo centrale perché sono gli agenti incaricati alla produzione delle osservazioni temporali. Nel caso della CPA, l’oggetto di maggiore interesse risulta la detection del cambiamento di stato da “normale” ad “anomalo”. Fintanto che la sequenza di osservazioni suggerisce che il processo risulti in uno stato di normalità, si lascia continuare; se invece si ritiene che qualcosa sia cambiato, l’obiettivo è quello di rilevare il cambiamento in maniera...