Stochastic investigation of large-scale hydroclimatic correlations over the Mediterranean
Authors: Μαρκόνης Ιωάννης 
Published: September 2021

Κατά τη διάρκεια των τελευταίων 20 ετών το παγκόσμιο ενδιαφέρον για την κλιματική αλλαγή έχει ενταθεί εξαιτίας της θεωρίας της ανθρωπογενούς υπερθέρμανσης του πλανήτη. Δεδομένου ότι το κλίμα συνδέεται με αρκετές ανθρώπινες δραστηριότητες, όπως την διαχείριση των υδατικών πόρων και επομένως και την γεωργική παραγωγή, έχουν εγερθεί σοβαρές ανησυχίες σχετικά με το μέγεθος της αλλαγής στο παγκόσμιο κλιματικό σύστημα καθώς και τις συνέπειές της. Έτσι, ήρθε στο προσκήνιο η προσπάθεια εκτίμησης της κλιματικής μεταβλητότητας, η οποία συνοδεύτηκε από σημαντικές προόδους στην επιστήμη της παλαιοκλιματολογίας. Νωρίτερα, τον 20ο αιώνα, σε ένα άλλο επιστημονικό πεδίο, την υδρολογία, η πιθανοτική-στοχαστική προσέγγιση στη μοντελοποίηση των φυσικών διεργασιών είχε κερδίσει σημαντικό έδαφος. Σήμερα, οι στοχαστικές μέθοδοι μπορούν να εφαρμοσθούν στις παλαιοκλιματικές χρονοσειρές, προκειμένου να μας διαφωτίσουν για το εύρος της φυσικής κλιματικής μεταβλητότητας.Η παρούσα διδακτορική διατριβή επιχειρεί να κάνει μερικά βήματα προς αυτή την κατεύθυνση. Εξετάζει αν το στοχαστικό πλαίσιο Hurst-Kolmogorov, γνωστό και ως μακροπρόθεσμη εμμονή, μπορεί να εφαρμοστεί στην μοντελοποίηση υδροκλιματικών μεταβλητών. Η ανάλυση καλύπτει χρονικές και χωρικές κλίμακες, οι οποίες κυμαίνονται από την ημερήσια μέχρι και 108 έτη στο χρόνο και από 100 km μέχρι το σύνολο του πλανήτη στο χώρο. Επίσης, διερευνά την επίδραση των πιθανών αιτιοκρατικών συνιστωσών, όπως για παράδειγμα οι μακροπρόθεσμες αλλαγές στην τροχιά της Γης ή οι συσχετίσεις μακροκλίμακας (tele-connections), στον προσδιορισμό των υδροκλιματικών διακυμάνσεων. Προχωρώντας σε μικρότερες χωρικές κλίμακες, το στοχαστικό πλαίσιο χρησιμοποιήθηκε στον προσδιορισμό της στατιστικής σημαντικότητας στη μεταβολή της βροχόπτωσης στον Ελλαδικό χώρο, όπου προγενέστερες μελέτες υποδείκνυαν σημαντική ετήσια μείωση. Τέλος, με τη χρήση παλαιοκλιματικών δεδομένων ανακατασκευάστηκε το κλίμα της Κρήτης και διερευνήθηκαν οι σχέσεις μεταξύ του κλίματος και της κοινωνίας σε ένα νησί με μακρά ιστορική παράδοση υδραυλικών έργων.Το βασικό συμπέρασμα της παρούσας μελέτης είναι η παρουσία της συμπεριφοράς Hurst-Kolmogorov τόσο στη θερμοκρασία όσο και στην κατακρήμνιση. Οι επιπτώσεις αυτής της διαπίστωσης πηγάζουν από το γεγονός ότι η φυσική μεταβλητότητα είναι πολύ πιο ενισχυμένη από ότι θεωρείται στην πλειονότητα των σχετικών μελετών. Έτσι, υπάρχουν σημαντικές ενδείξεις ότι η πρόσφατη μεταβολή στην παγκόσμια θερμοκρασία βρίσκεται εντός των ορίων των φυσικών κλιματικών διακυμάνσεων. Για τους ίδιους λόγους, δεν παρατηρείται κάτι ιδιαιτέρως ασυνήθιστο στη παρατηρούμενη μείωση της ετήσιας βροχόπτωσης στην Ελλάδα. Επιπλέον, βρέθηκε ότι η δομή της βροχόπτωσης μεταβάλλεται αναλόγως της κλίμακας, παρουσιάζοντας δύο σημαντικά διαφορετικές συμπεριφορές: μία για κλίμακες μικρότερες της δεκαετίας και μία για μεγαλύτερες. Τέλος, δείχθηκε ότι η ακραία αλλαγή του κλίματος μπορεί να ενισχύσει ή να παρεμποδίσει κοινωνικές διεργασίες, αλλά η συμβολή της είναι σχετικά μικρή συγκρινόμενη με την εσωτερική δυναμική της κοινωνικής αυτορρύθμισης.