Συμβολή στη μελέτη της εκρηκτικής κυκλογένεσης στη Μεσόγειο
Authors: Κουρουτζόγλου Ιωάννης 
Published: August 2021

Στη συγκεκριμένη διατριβή μελετήθηκε για πρώτη φορά η εκρηκτική κυκλογένεση στη Μεσόγειο σε κλιματολογική βάση με τη χρήση αντικειμενικών μεθόδων για τον προσδιορισμό των επιφανειακών τροχιών αλλά και της κατακόρυφης δομής αυτών στη μέση και ανώτερη τροπόσφαιρα. Εξετάστηκε η χωρική και χρονική κατανομή της συχνότητας και άλλων διαγνωστικών παραμέτρων των εκρηκτικών υφέσεων, όπως και οι τάσεις τους. Επίσης μελετήθηκαν τα κινηματικά χαρακτηριστικά των υφέσεων αυτών από την κυκλογένεση μέχρι την κυκλοδιάλυσή τους. Eπιπλέον, εξετάστηκε η επίδραση της χωρικής διακριτότητας των δεδομένων πίεσης μέσης στάθμης θάλασσας στα χαρακτηριστικά των επιφανειακών εκρηκτικών υφέσεων τα οποία και συγκρίθηκαν με τα αντίστοιχα των συνηθισμένων υφέσεων στη Μεσόγειο. Τέλος, διερευνήθηκαν οι δυναμικοί και θερμοδυναμικοί μηχανισμοί στην κατώτερη και την ανώτερη τροπόσφαιρα οι οποίοι ευνοούν την εμφάνιση του φαινομένου, αναλύοντας την αλληλεπίδραση των βαροκλινικών και των αντίστοιχων διαβατικών διαδικασιών. Στη διατριβή αυτή χρησιμοποιήθηκε ο αλγόριθμος εντοπισμού κυκλωνικών κέντρων και τροχιών, όπως και ο αντίστοιχος αλγόριθμος εντοπισμού της κατακόρυφης δομής των υφέσεων, που αναπτύχθηκαν στο Πανεπιστήμιο της Μελβούρνης και τροποποιήθηκαν κατάλληλα για τη Μεσόγειο, που αποτελεί μια κλειστή θαλάσσια λεκάνη με πολύπλοκη τοπογραφία. Ως δεδομένα εισόδου χρησιμοποιήθηκαν τα αρχεία ERA-40 του Ευρωπαϊκού Κέντρου Μεσοπρόθεσμων Προγνώσεων (ECMWF) για τη χρονική περίοδο 1962-2001, με χωρική διακριτότητα 2.5x2.5 και 1x1, αντίστοιχα.Οι εκρηκτικές υφέσεις στη Μεσόγειο αντιπροσωπεύουν ένα σχετικά σπάνιο φαινόμενο το οποίο παρουσιάζεται κυρίως πάνω θαλάσσιες επιφάνειες κατά τη διάρκεια του χειμώνα στη Δυτική και την Κεντρική Μεσόγειο, με μέγιστο τον Δεκέμβριο, χωρίς στατιστικά σημαντική τάση μεταβολής της συχνότητάς τους για την υπό μελέτη περίοδο. Οι περιοχές μεγίστης εμφάνισης περιλαμβάνουν τις βόρειες ισχυρά βαροκλινικές θαλάσσιες - παράκτιες περιοχές της Μεσογείου από τις Βαλεαρίδες Νήσους εως την Αδριατική και το Τυρρηνικό πέλαγος, ενώ δευτερεύοντα μέγιστα εμφανίζονται στο Ιόνιο και το Αιγαίο Πέλαγος καθώς και στην περιοχή της ΒΔ. Αφρικής. Εκρηκτικές υφέσεις μεγαλύτερης χωρικής κλίμακας και βάθους παρουσιάζονται στην περιοχή μεταξύ Σικελίας, Τυρρηνικού και Ιονίου Πελάγους και στην περιοχή των Σύρτεων, ενώ οι υφέσεις μικρότερης χωρικής κλίμακας και έντασης παρουσιάζονται στις βόρειες θαλάσσιες – παράκτιες περιοχές της Μεσογείου, με την επίδραση της ορογραφίας να παίζει σημαντικό ρόλο στη δημιουργία και αναγνώριση από χρονοσειρές υψηλής χωρικής διακριτότητας, τέτοιων ισχυρών χαμηλών μικρότερης χωρικής κλίμακας στις παραπάνω περιοχές.Η σύγκριση των δειγμάτων εκρηκτικών χαμηλών με βάση δεδομένα υψηλότερης και χαμηλότερης χωρικής διακριτότητας από το ίδιο μοντέλο (assimilation model) και συγκεκριμένα το μοντέλο του ERA-40, κατέδειξαν την καθαρή επίδραση της χωρικής διακριτότητας στην ανίχνευση των εκρηκτικών κυκλωνικών τροχιών και την απαίτηση για εφαρμογή χρονοσειρών υψηλής διακριτότητας σε περιοχές με περίπλοκη τοπογραφία και εμφάνιση χαμηλών μικρότερης χωρικής και χρονικής κλίμακας, όπως η λεκάνη της Μεσογείου. Η σύγκριση της εκρηκτικής έναντι της συνηθισμένης κυκλογένεσης στη Μεσόγειο έδειξε ότι, σε αντίθεση με τις εκρηκτικές υφέσεις, η συχνότητα των συνηθισμένων υφέσεων μεγιστοποιείται κατά τη διάρκεια της άνοιξης, ενώ παρουσιάζουν μικρότερη διάρκεια ζωής και μήκος τροχιών, όπως επίσης και μικρότερους μέσους ρυθμούς πτώσης της πίεσης. Αποδείχθηκε ότι οι εκρηκτικές υφέσεις αποτελούν κυκλωνικά συστήματα με καλά οργανωμένη κατακόρυφη δομή, ενώ επιβεβαιώνεται ο βαροκλινικός χαρακτήρας τους. Αποδείχθηκε επίσης ότι για την πλειοψηφία των επιφανειακών χαμηλών, τα χαμηλά στα 500hPa σχηματίστηκαν πριν από τα επιφανειακά χαμηλά, ενώ περισσότερο από το 50% των χρονικών βημάτων των επιφανειακών εκρηκτικών τροχιών εκτείνονταν εως τα 500hPa, υποδεικνύοντας ότι η δυναμική των ανωτέρων στρωμάτων συνεισφέρει στην εκρηκτική κυκλογένεση. Παρόλα αυτά ένα σημαντικό ποσοστό των επιφανειακών περιπτώσεων σχηματίστηκαν πριν τα αντίστοιχα στα 500hPa, υπονοώντας μια τάση για πρόδρομη επιφανειακή κυκλογένεση και τονίζοντας ταυτόχρονα τη δυναμική των κατωτέρων στρωμάτων όπως οι επιφανειακές θερμικές ροές, η διαβατική θέρμανση, η χαμηλή στατική ευστάθεια και η ορογραφία. Η εκτεταμένη ανάλυση των δυναμικών και θερμοδυναμικών χαρακτηριστικών της κατώτερης και της ανώτερης τροπόσφαιρας, αλλά και η σύγκριση των χαρακτηριστικών αυτών μεταξύ των υποπεριοχών της Μεσογείου κατέδειξε τάση για ισχυρότερη ανώτερη βαροκλινική δομή στις περιοχές της Δυτικής και Κεντρικής Μεσογείου μαζί με ύπαρξη αεροχειμάρρου. Η βαροκλινικότητα των ανωτέρων στρωμάτων επιβεβαιώνεται και στις περιπτώσεις της Αν. Μεσογείου επίσης, αν και είναι ασθενέστερη σε σχέση με τις υπόλοιπες δύο περιοχές. Η εισβολή ξηρού και ψυχρού στρατοσφαιρικού αέρα στην ανώτερη τροπόσφαιρα επιβεβαιώθηκε για όλες τις περιοχές. Επίσης, παρατηρήθηκε η ύπαρξη ψυχρού περιβάλλοντος στην κατώτερη τροπόσφαιρα στη Δυτική και Κεντρική Μεσόγειο, ενώ αντίθετα στην Ανατολική το προϋπάρχον περιβάλλον είναι θερμό και υγρό. Ωστόσο, και στις τρεις περιοχές καταδείχθηκε η επίδραση της έκλυσης λανθάνουσας θερμότητας λόγω συμπύκνωσης των υδρατμών, η οποία για τη Δυτική και την Κεντρική Μεσόγειο αποτελεί παράγοντα που θερμαίνει και καθιστά δυναμικά ασταθές το σχετικά ψυχρότερο περιβάλλον στην κατώτερη τροπόσφαιρα. Ενίσχυση των ροών αισθητής και λανθάνουσας θερμότητας παρατηρήθηκε σχεδόν σε όλες τις υποπεριοχές της Μεσογείου κατά τη χρονική στιγμή της εκρηκτικής κυκλογένεσης, ενώ η ενίσχυση αυτή ήταν πιο έντονη στην περιοχή της Αν. Μεσογείου. Η προσέγγιση της συσχέτισης της επιφανειακής εκρηκτικής κυκλογένεσης στη Μεσόγειο με την εμφάνιση καταστάσεων εμποδισμού στη στάθμη των 500hPa, έδειξε ότι η έξαρση τύπου εμποδισμού εντοπίζεται κατά κύριο λόγο δυτικά από την αντίστοιχη θέση των επιφανειακών χαμηλών κατά τη διάρκεια της εκρηκτικής κυκλογένεσης, αποδεικνύοντας τη δυναμική των ανωτέρων στρωμάτων στη βάση της δημιουργίας κυκλωνικής κυκλοφορίας (downstream development) στα ανατολικά κράσπεδα της έξαρσης. Τελικά συμπεραίνεται ότι η εκρηκτική κυκλογένεση στη Μεσόγειο προκύπτει από την αλληλεπίδραση των βαροκλινικών με τις διαβατικές διεργασίες.