Energy and GHG fluxes from urban and rural environments
Authors: Τρεπεκλή Αικατερίνη 
Published: September 2021

Η πολυπλοκότητα της τυρβώδους εναλλαγής στην ατμόσφαιρα δεν έχει ακόμα κατανοηθεί πλήρως, ιδιαίτερα στις πολύπλοκες παράκτιες ή αστικές περιοχές της νοτιοανατολικής Μεσογείου, η οποία θεωρείται μια από τις πιο ευάλωτες περιοχές του πλανήτη έναντι των αρνητικών επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής (IPCC, 2013). Στο πλαίσιο αυτής της μελέτης διεξήχθησαν δύο πειράματα πεδίου με σκοπό τη διερεύνηση των συντελεστών του ενεργειακού ισοζυγίου και των ροών υδρατμών, σε ένα αστικό και ένα παράκτιο φυσικό περιβάλλον της Ελλάδας. Αρχικά, προσδιορίστηκαν οι συντελεστές του επιφανειακού ενεργειακού ισοζυγίου για μια πυκνοδομημένη κεντρική περιοχή της Αθήνας υπό συνθήκες καύσωνα. Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της τυρβώδους συνδιακύμανσης (ΕC) μετρήθηκαν μικρο-μετεωρολογικά δεδομένα, η αισθητή (QH) και λανθάνουσα (QE) ροή θερμότητας καθώς και οι εναλλαγές της ορμής. Ελέγχθει η καταλληλότητα των σχέσεων ομοιότητας κατά τη θεωρία Monin–Obukhov και εκτιμήθηκε η συνεισφορά της ανθρωπογενούς ροής θερμότητας (QF) στο ενεργειακό ισοζύγιο. Τα δεδομένα αυτά χρησιμοποιήθηκαν για να αξιολογηθούν οι αλγόριθμοι δύο μοντέλων αστικού θόλου, α) Local-Scale Urban Meteorological Parameterization Scheme (LUMPS) και β) Bulk Approach (BA), καθώς και να προσδιοριστούν οι κατάλληλοι, αντιπροσωπευτικοί συντελεστές τους για την περιοχή ερεύνης. Η QH ήταν πέντε φορές μεγαλύτερη από τη QE και η αποθηκευμένη ροή θερμότητας (ΔQs) ήταν αυξημένη, ιδιαίτερα κατά τη διάρκεια της ημέρας. Τα αποτελέσματα των παραμετροποιημένων μοντέλων συγκρίθηκαν με αντίστοιχα άλλων πόλεων ως προς τα διαφορετικά υλικά κατασκευής και την ύπαρξη πρασίνου. Οι επιφάνειες σκυροδέματος, ασφάλτου, οι αστικές χαράδρες και οι εκλύσεις θερμότητας από ανθρωπογενείς δραστηριότητες ήταν τα κύρια χαρακτηριστικά που συντηρούσαν υψηλές τις τιμές θερμοκρασίας αέρα και επιφανείας. Παρουσιάζεται μια σχέση μεταξύ της ΔQs αθροισμένη με την QF και των θερμοκρασιών αέρα και επιφανείας, εξελίσσοντας την κατανόηση των αλληλοσχετίσεων μεταξύ αυτών των παραμέτρων υπό το πρίσμα της αστικής θερμικής νησίδας. Επίσης, περιγράφονται οι ετήσιες τυρβώδεις εναλλαγές των ροών των υδρατμών και θερμότητας για ένα μεσογειακό παράκτιο φυσικό περιβάλλον, στο Δασοχώρι Καβάλας, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο EC. Κατά τη διάρκεια της ανθοφορίας το 67% της διαθέσιμης ενέργειας (Rnet-G) μετετράπη σε QE ενώ τη χειμερινή περίοδο η QH αποτελούσε το 80.42% της Rnet-G. Η μέγιστη τιμή της εξατμισιοδιαπνοής (ΕΤ) ήταν 8.2 mm/ημέρα, το μήνα Ιούλιο, και αμελητέα το χειμώνα. Το ετήσιο υδρολογικό πλεόνασμα ισούτο με 200 mm/ημέρα. Οι διακυμάνσεις της εναλλαγής των υδρατμών εξαρτώνταν κυρίως από τη Rnet-G και το έλλειμμα πίεσης ατμών (VPD). Η μηνιαία ΕΤ είχε σημαντική θετική γραμμική συσχέτιση με την Rnet-G καθώς και με το φαινολογικό δείκτη βλάστησης κανονικοποιημένης διαφοράς (NDVI). Ο συντελεστής απόζευξης (Ω) και ο μέσος ημερήσιος συντελεστής Priestley–Taylor (α) εξήγαγαν εποχιακές διακυμάνσεις με μεγαλύτερες τιμές κατά την περίοδο της ανθοφορίας. Ο ετήσιος συντελεστής Ω ήταν περίπου 0.50, καταδεικνύοντας τη μερική απόζευξη των υδρατμών μεταξύ της επιφανείας και της ατμόσφαιρας. Παρατηρήθηκε η επίδραση της θαλλάσιας και ηπειρωτικής προέλευσης του αέρα στις μετρήσεις της εξατμισιοδιαπνοής. Η ET ήταν στατιστικά σημαντικά μικρότερη από ότι αναμενόταν για ανέμους προερχόμενους από τη θάλασσα, εξαιτίας της απόκρισης της ΕΤ σε μικρά VPD και της ύπαρξης μεγάλων αερομεταφερομένων σωματιδίων, πιθανότατα θαλασσινού αλατιού. Επαληθεύονται οι μέθοδοι διακυμάνσεων για τον υπολογισμό των τυρβωδών ροών, ενώ η εφαρμογή της μεθόδου Priestley Taylor φαίνεται αναποτελεσματική για τον προσδιορισμό της ακριβούς ET σε Μεσογειακά κλίματα. Τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης προήγαγαν την εξήγηση των χρονικών διακυμάνσεων της ET σε σχέση με ένα μεσογειακό παράκτιο οικοσύστημα και τα μετεωρολογικά και φαινολογικά του χαρακτηριστικά.