Η δυναμική της ατμόσφαιρας στην εμφάνιση σιφώνων στον ελλαδικό χώρο με την χρήση αριθμητικού μοντέλου καιρού μέσης – κλίμακας WRF (wather research and forecasting model)
Authors: Ματσαγγούρας Ιωάννης 
Published: September 2021

Ο σκοπός της διδακτορικής διατριβής ήταν η μελέτη της δυναμικής της ατμόσφαιρας μέσα από το πρίσμα της Κλιματολογίας, της Συνοπτικής Μετεωρολογίας και της Αριθμητικής Πρόγνωσης στην εμφάνιση των σιφώνων (TR) και υδροσιφώνων (WS) στον Ελλαδικό χώρο, με έμφαση στη δυτική Ελλάδα και στο νότιο Αιγαίο, για την χρονική περίοδο 1709-2012. Μέσα από την παρούσα διατριβής αναπτύχθηκε ο ιστότοτπος του Πανεπιστημίου Αθηνών για την καταγραφή των σιφώνων και υδροσιφώνων που εκδηλώνονται στον Ελλαδικό χώρο (http://tornado.geol.uoa.gr/).Τη χρονική περίοδο 1709-2012, καταγράψαμε 612 γεγονότα ΤΕ, τα οποία εμφανίστηκαν σε 405 μοναδικές ημέρες και κατηγοριοποιήθηκαν με βάση τον τύπο τους ως: 171 TR, 374 WS και 67 FC. Οι επιπτώσεις ήταν σημαντικές τόσο σε δομικά στοιχεία, σε καλλιέργειες όσο και σε ανθρώπινα θύματα (114 άνθρωποι τραυματίστηκαν και 29 τραυματίστηκαν θανάσιμα). Η επικρατέστερη ένταση σιφώνων στην Ελλάδα, με ποσοστό 27,73 %, είναι η ένταση Τ4 της κλίμακας ΤORRO. Η μέση ετήσια συχνότητα εμφάνισης ΤΕ (2000-2012) στη χώρα μας είναι 42,15 γεγονότα/έτος (10 TR/έτος, 27,69 WS/έτος) ενώ η μέση ετήσια χωρική συχνότητα εμφάνισης είναι 3,19 γεγονότα/104km2. Επιδεκτικότερη περιοχή εμφάνισης είναι η δυτική Ελλάδα με 19,09 ΤΕ/έτος (5,08 TR/έτος και 9,69 WS/έτος). Οι TR εμφανίζουν μέση ετήσια συχνότητα 2,85 TR/έτος στη ΒΔ Πελοπόννησο, ενώ οι WS εμφανίζουν 10 WS/έτος στη βόρεια Κρήτη και ακολουθεί η Κέρκυρα με 6,92 WS/έτος.Η εποχική κατανομή των ΤΕ, TR και WS αποτυπώνει τη φθινοπωρινή περίοδο ως την επικρατέστερη εποχή εμφάνισης τους, ενώ η εποχική κατανομή των ημερών εμφάνισης τους υπολογίστηκε σε 4,75 ημέρες με εκδήλωση TR και σε 7,17 ημέρες με εκδήλωση WS το φθινόπωρο. Ο Οκτώβριος είναι ο μήνας με τη μέγιστη συχνότητα εμφάνισης TR και ακολουθεί ο Νοέμβριος με εξαίρεση την περιοχή της Μακεδονίας που παρουσιάζει μέγιστο τον Ιούνιο και τον Ιούλιο. Η μηνιαία κατανομή των ημερών εμφάνισης WS παρουσιάζει ως συχνότερο μήνα εμφάνισης τον Οκτώβριο και ακολουθεί ο Σεπτέμβριος. Το 75% των ΤΕ αναπτύχθηκαν από τις 08:00 έως τις 15:00 UTC, ενώ η ημερήσια διακύμανση των TR παρουσιάζει μέγιστο από τις 11:00 έως τις 13:00 UTC, σε αντίθεση με την ημερήσια διακύμανση των WS που παρουσιάζει δύο μέγιστα: στις 07:00-09:00 UTC και στις 14:00-15:00 UTC.Kατά την φθινοπωρινή περίοδο, η μέση συνοπτική κατάσταση των ημερών εμφάνισης TR στη δυτική Ελλάδα: α) στα 500 hΡa, χαρακτηρίζεται από μία εκτεταμένη διαταραχή κατά μήκος της κεντρικής και νότιας Ιταλίας και β) στη μέση στάθμη θάλασσας (ΜΣΘ) παρατηρείται μία κλειστή κυκλωνική κυκλοφορία στον κόλπο του Τάραντα. Όμοια συνοπτική κατάσταση χαρακτηρίζει και τις ημέρες εκδήλωσης WS στη δυτική Ελλάδα. Κατά την εκδήλωση WS τη φθινοπωρινή περίοδο στις βόρειες ακτές της Κρήτης η μέση συνοπτική κατάσταση : α) στα 500 hPa χαρακτηρίζεται από μία εκτεταμένη διαταραχή κατά μήκος των ανατολικών τμημάτων της χώρας και β) στη ΜΣΘ αποτυπώνεται συνδυασμός των υψηλών πιέσεων της κεντρικής Ευρώπης με τις χαμηλές πιέσεις στη ΝΑ Μεσόγειο. Κατά τη φθινοπωρινή περίοδο, τις ημέρες δημιουργίας TR στη δυτική Ελλάδα, η μέγιστη ανωμαλία παρατηρήθηκε στα 500 hPa, ενώ τη χειμερινή περίοδο η μέγιστη ανωμαλία παρατηρήθηκε στις στάθμες των 925 hPa και ΜΣΘ .Κατά την εμφάνιση WS στη δυτική Ελλάδα, οι μέγιστες ανωμαλίες παρατηρήθηκαν το φθινόπωρο και στη στάθμη των 500 hPa.Το 48 % των γεγονότων σιφώνων (TR) στη δυτική Ελλάδα εκδηλώθηκαν στο θερμό τομέα του ψυχρού μετώπου (προ-μετωπικό περιβάλλον), με τη θέση του ψυχρού μετώπου να βρίσκεται σε απόσταση μικρότερη των 50 km, ενώ το 27 % των περιπτώσεων εκδηλώθηκε στον ψυχρό τομέα του ψυχρού μετώπου (μετά τη διέλευση του μετώπου). Δεν εντοπίστηκε συσχέτιση μεταξύ θερμού μετώπου (προ-μετωπικά και μετά-μετωπικά) και εκδήλωσης TR.Κατά την φθινοπωρινή περίοδο στη δυτική Ελλάδα ο επικρατέστερος τύπος καιρού για την εμφάνιση : α) TR: ήταν ο Τύπος-7 και Τύπος-12, με συχνότητα εμφάνισης 3.56 % και 6,79 % αντίστοιχα και β) WS: ήταν ο Τύπος-7, 3 και 12 με συχνότητα εμφάνισης 3,8 %, 1,23 % και 3,85 %. Κατά την φθινοπωρινή περίοδο στην περιοχή του νοτίου Αιγαίου ο επικρατέστερος τύπος καιρού για την εμφάνιση WS ήταν ο Τύπος-11, 6 και 13 με συχνότητα εμφάνισης 2,86 %, 0,7 % και 1,66 %, αντίστοιχαΤο θερμοδυναμικό προφίλ της ατμόσφαιρας κατά τις ημέρες εκδήλωσης WS στο νότιο Αιγαίο αποτύπωσε ατμοσφαιρικές συνθήκες με χαμηλές τιμές θερμοδυναμικών δεικτών (LI, SW, K, CAPE, BRN) και την διέλευση μιας μικρής διαταραχής στη μέση ατμόσφαιρα. Κατά τις ημέρες εκδήλωσης WS στη θαλάσσια περιοχή βόρεια της Κρήτης η μέση ένταση των ανέμων στην κατώτερη ατμόσφαιρα ήταν μικρότερη των 15 Knots, ενώ η μέση διεύθυνση ήταν από ΒΔ διευθύνσεις και το κατακόρυφο προφίλ των ανέμων αποτύπωσε μία διαδοχική αντιστροφή και στροφή μέχρι το βαρομετρικό επίπεδο των 500 hPa. Η διαφορά θερμοκρασίας τόσο της στάθμης των 1000 hPa, όσο και της SST με τις βαρομετρικές στάθμες των 500-700-850 και 925 hPa αποτύπωσε ένα σταθερό εποχικό εύρος τιμών της θερμοκρασίας. Κατά τη φθινοπωρινή περίοδο, στο νότιο Αιγαίο τις ημέρες εκδήλωσης WS το εύρος τιμών της SST είναι 25,35-16,50 °C με τη μέση τιμή στους 22,77 °C, ενώ το χειμώνα 19,10-15,3 °C και 19,1 °C, αντίστοιχα.Οι αριθμητικές προσομοιώσεις της ατμόσφαιρας με τη χρήση του αριθμητικού μοντέλου WRF-ARW επιβεβαίωσαν την ικανότητα του μοντέλου να αναπαράγει τις ατμοσφαιρικές συνθήκες ώστε να προσομοιώσουν την πραγματική ατμοσφαιρική κατάσταση και απέδειξαν την ικανότητα του να αποτυπώσει τη χωροχρονική εξέλιξη των δεικτών EHI, SRH, MCAPE με τις μέγιστες τιμές τους τουλάχιστον 12 ώρες πριν την εκδήλωση του TR και αρκετά κοντά στις περιοχές εκδήλωσής του. Η μελέτη της επίδρασης της ορογραφίας στις αριθμητικές προσομοιώσεις εκδήλωσης TR που σχετίζονται με συνοπτικό αίτιο ανύψωσης απέδειξε ότι η τοπογραφία έπαιξε σημαντικό ρόλο στην εκδήλωση του TR στη Θήβα Βοιωτίας στις 17/11/2007 και στα Βράσταμα Χαλκιδικής στις 12/2/2010. Το έντονο μορφολογικό ανάγλυφο αποδείχθηκε σημαντικό παράγοντας καθώς οι τιμές των παραπάνω διαγνωστικών δεικτών διπλασιάστηκαν λόγω της ύπαρξης της. Σε αντίθεση η αριθμητική προσομοίωση των περιπτώσεων στη δυτική Ελλάδα (Βλυχός Λευκάδος στις 21/9/2011 και Βάρδα Hλείας στις 25/3/2009) απέδειξε ότι η τοπογραφία δεν έπαιξε τόσο σημαντικό ρόλο ή σχεδόν καθόλου ρόλο στην εξέλιξη των τιμών των διαγνωστικών παραμέτρων.