Ομογενοποίηση κλιματικών χρονοσειρών της Ελλάδας και χωρική ανάλυση ομογενοποιημένων δεδομένων θερμοκρασίας
Authors: Μαμάρα Άννα 
Published: August 2021

Τις τελευταίες δεκαετίες η μελέτη του κλίματος βρίσκεται στο επίκεντρο του παγκόσμιου ενδιαφέροντος. Μάλιστα σύμφωνα με τα πορίσματα της τέταρτης και πέμπτης έκθεση του IPCC η κλιματική αλλαγή δεν εκδηλώνεται με τον ίδιο τρόπο σε ολόκληρο τον πλανήτη, αλλά είναι συνάρτηση των γεωγραφικών συντεταγμένων του κάθε τόπου, καθώς πολλά οικοσυστήματα επηρεάζονται από τοπικές κλιματικές μεταβολές. Είναι γεγονός ότι οι μακρόχρονες σειρές μετεωρολογικών παρατηρήσεων από επίγειους μετεωρολογικούς σταθμούς καθώς και από σταθμούς ανώτερης ατμόσφαιρας, παρέχουν τις πιο ακριβείς πληροφορίες σχετικά με την ατμόσφαιρα, το περιβάλλον και την πορεία του κλίματος από το παρελθόν έως σήμερα. Οι μετρήσεις αυτών των σταθμών χρησιμοποιούνται είτε για ερευνητικούς σκοπούς με στόχο την ανάλυση του κλίματος, είτε για την υποστήριξη των γενικότερων ανθρώπινων δραστηριοτήτων επ’ ωφελεία του κοινωνικού συνόλου, όπως για παράδειγμα η κατασκευή ενός αιολικού πάρκου ή ενός υδροηλεκτρικού φράγματος ή ενός ηλιακού χωριού.Η ευρεία χρησιμότητα αυτών των μετρήσεων επιβάλλει την ανάγκη συλλογής, διάσωσης και διαφύλαξης μετεωρολογικών δεδομένων τα οποία θα είναι υψηλής ποιότητας, αξιόπιστα και ορθά. Ο ποιοτικός έλεγχος των μετεωρολογικών δεδομένων που συλλέγονται καθημερινά από συνοπτικούς σταθμούς και φυλάσσονται σε κλιματικές βάσεις δεδομένων είναι απαραίτητος αλλά όχι αρκετός, καθώς υπάρχουν διάφοροι μη κλιματικοί παράγοντες οι οποίοι επηρεάζουν τις μετρήσεις. Οι κυριότεροι μη κλιματικοί παράγοντες είναι: η μετεγκατάσταση των μετεωρολογικών σταθμών, οι αλλαγές στις συνθήκες κατά τις οποίες μια μετεωρολογική παράμετρος μετριέται, διαβιβάζεται και αποθηκεύεται σε μια κλιματική βάση, οι αλλαγές στη χρήση γης γύρω από έναν μετεωρολογικό σταθμό, η αντικατάσταση μετεωρολογικών οργάνων μέτρησης με άλλα νεότερης τεχνολογίας, οι αλλαγές στον τρόπο υπολογισμού μια κλιματικής παραμέτρου. Όλες αυτές οι αλλαγές εισάγουν ανομοιογένειες στις χρονοσειρές και προκαλούν απότομες ή σταδιακές μεταβολές και τάσεις που φυσικά δεν οφείλονται σε κλιματική αλλαγή. Ως εκ τούτου, καθιστούν τις χρονοσειρές μη αντιπροσωπευτικές της πραγματικής κλιματικής διακύμανσης μιας περιοχής. Κατά τη διαδικασία της ομογενοποίησης ανιχνεύονται πιθανά σφάλματα, λάθη και ασυνέχειες τα οποία έχουν υπεισέρθει σε μια κλιματική σειρά και διορθώνονται προκειμένου να προκύψει εν τέλει η χρονοσειρά απαλλαγμένη από τεχνητές, μη κλιματικές τάσεις. Στη μελέτη λοιπόν του κλίματος, η χρήση ομογενοποιημένων χρονοσειρών είναι απαραίτητη, προκειμένου να εξαχθούν ορθά συμπεράσματα.Έως σήμερα έχουν αναπτυχθεί αρκετές τεχνικές ομογενοποίησης μηνιαίων και ετήσιων χρονοσειρών και λιγότερες ημερήσιων σειρών. Όλες αυτές οι τεχνικές χρησιμοποιούν μαθηματικά και στατιστικά εργαλεία προκειμένου να εντοπίσουν και να διορθώσουν πιθανές ανομοιογένειες. Καμία τεχνική δεν είναι τέλεια, κάθε μια παρουσιάζει πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Ωστόσο, η ύπαρξη πολλών διαφορετικών μεθόδων ομογενοποίησης παγκοσμίως, καθώς επίσης και το γεγονός ότι οι κλιματικές σειρές των ελληνικών μετεωρολογικών σταθμών δεν έχουν υποστεί κανενός είδους ομογενοποίηση έως σήμερα, ξεκίνησε την παρούσα έρευνα με σκοπό να εξετάσει τις πιο σύγχρονες μεθόδους ομογενοποίησης, να επιχειρήσει την ομογενοποίηση χρονοσειρών που περιγράφουν τη διακύμανση του κλίματος στην Ελλάδα και να αξιολογήσει τις επιπτώσεις τους.Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν 52 ημερήσιες και μηνιαίες χρονοσειρές μέσης θερμοκρασίας επιλεγμένων μετεωρολογικών σταθμών της ΕΜΥ για την περίοδο 1960-2004, καθώς επίσης και 69 σειρές μηνιαίου ύψους υετού για την περίοδο 1974-2004. Απώτερος στόχος είναι να αποτελέσουν οι ομογενοποιημένες πλέον σειρές το θεμέλιο για τη δημιουργία του πρώτου σύγχρονου κλιματικού άτλαντα της Ελλάδας, ο οποίος θα μελετά τις κλιματικές τιμές διαφόρων μετεωρολογικών παραμέτρων ανά τριακονταετία όπως αυτές ορίζονται από τον WMO (1961-1990, 1971-2000, κ.ο.κ.). Στο πλαίσιο αυτό, πέρα από τη διερεύνηση, εφαρμογή και αξιολόγηση μεθόδων ομογενοποίησης, γίνεται μια ανασκόπηση των μεθόδων χωρικής ανάλυσης που χρησιμοποιούνται για τη χωρική παρεμβολή μετεωρολογικών και κλιματικών παραμέτρων. Επιπλέον, επιχειρείται γεωχωρική ανάλυση των μηνιαίων, ομογενοποιημένων χρονοσειρών μέσης θερμοκρασίας που προέκυψαν από την παρούσα μελέτη. Η γεωχωρική ανάλυση πραγματοποιείται με τη βοήθεια κατάλληλης μεθόδου παρεμβολής και τα αποτελέσματα που προκύπτουν αξιολογούνται. Τέλος, παρέχονται υψηλής ανάλυσης χάρτες της μέσης θερμοκρασίας ανά μήνα για την τριακονταετία 1971-2000.Η ιδέα αυτής της διατριβής προέκυψε κατά τη συμμετοχή τόσο της Εθνικής Μετεωρολογικής Υπηρεσίας όσο και του Εργαστηρίου Φυσικής της Ατμόσφαιρας του Πανεπιστημίου Πατρών στη δράση COST - ES0601 "Advances in homogenization methods of climate series: an integrated approach HOME".