title: Μελέτη των επιδράσεων επεισοδίου μεταφοράς σκόνης από τη Σαχάρα στις καιρικές συνθήκες της Ανατολικής Μεσογείου με χρήση του μοντέλου WRF-Chem
title: Impacts of a Saharan dust event on weather over eastern Mediterranean simulated by the WRF-Chem model
Creators: name: Δακαναλης Εμμανουηλ
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2023

description: Τα επεισόδια μεταφοράς σκόνης αντιπροσωπεύουν μια σημαντική πηγή αερολυμάτων στην ατμόσφαιρα, επηρεάζοντας τη σύνθεση της ατμόσφαιρας και την ποιότητα του αέρα. Επιπλέον, η ρύπανση που προκαλείται από τα επεισόδια σκόνης μπορεί να έχει επίδραση στο ισοζύγιο ακτινοβολιών, επηρεάζοντας τις μετεωρολογικές συνθήκες και το κλίμα βραχυπρόθεσμα. Στην συγκεκριμένη έρευνα, χρησιμοποιήσαμε το μοντέλο Weather Research and Forecasting συζευγμένο με χημεία (WRF-Chem) για να διερευνήσουμε πώς τα επεισόδια μεταφοράς σκόνης επηρεάζουν τη ποσότητα των αερολυμάτων στην ατμόσφαιρα και τις αντίστοιχες μετεωρολογικές επιπτώσεις αυτών βραχυπρόθεσμα, χρησιμοποιώντας την Ανατολική Μεσόγειο ως περιοχή μελέτης. Επικεντρωθήκαμε στο σφοδρό επεισόδιο μεταφοράς σκόνης από τη Σαχάρα τον Μαρτίου του 2018, ένα χρονικό διάστημα που χαρακτηρίστηκε από έντονη μεταφορά σκόνης προς την Ανατολική Μεσόγειο και ιδιαίτερα την Ελλάδα, κυρίως λόγω ισχυρών νοτιοδυτικών ανέμων. Διενεργήσαμε πειράματα, συγκρίνοντας σενάρια με και χωρίς εκπομπές σκόνης, για να ποσοτικοποιήσουμε την επίδραση αυτών των εκπομπών στη συγκέντρωση της σκόνης, στο οπτικό βάθος των αερολυμάτων (AOD), στην μικρού μήκους κύματος ακτινοβολία και σε μετεωρολογικές μεταβλητές όπως η θερμοκρασία, η συγκέντρωση υδρατμών και η νεφοκάλυψη. Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι οι υψηλές συγκεντρώσεις σκόνης  μπορούν να μειώσουν το ποσό της ακτινοβολίας που προσπίπτει στην επιφάνεια του εδάφους λόγω της σκέδασης και της απορρόφησης από τα σωματίδια της σκόνης. Επιπλέον παρατηρήθηκε ότι η επανεκπομπή ,σε μεγάλα μήκη κύματος, της ακτινοβολίας που απορροφήσαν τα σωματίδια μπορεί να αυξήσει την θερμοκρασία κοντά στην επιφάνεια. Περιοχές της κεντρικής Ελλάδας, καθώς και η Κρήτη και η δυτική Τουρκία, εμφανίζουν αύξηση της θερμοκρασίας όταν λαμβάνονται υπόψη οι εκπομπές σκόνης στις προσομοιώσεις καθώς φαίνεται να επηρεάστηκαν περισσότερο από το επεισόδιο που εξετάζουμε. Τέλος διαπιστώθηκε μείωση στη συγκέντρωση των υδρατμών η οποία οφείλεται στην αυξημένη υγροσκοπικότητα των σωματιδίων σκόνης αλλά και στην μεταβολή της κυκλοφορίας του αέρα λόγω των αυξημένων θερμοκρασιών. Η έρευνά μας υπογραμμίζει ότι τα αερολύματα που προκύπτουν από τα επεισόδια μεταφοράς σκόνης μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά τις μετεωρολογικές συνθήκες, τονίζοντας τη σημασία της ενσωμάτωσης τέτοιων φαινομένων στις σύγχρονες μετεωρολογικές προβλέψεις. 
description: Dust storms represent a significant source of aerosols in the atmosphere, impacting atmospheric composition and air quality. Moreover, the pollution caused by dust storms can exert a radiative effect, influencing short-term weather patterns and climate. In our research, we employed the Weather Research and Forecasting model coupled with Chemistry (WRF-Chem) to investigate how dust storms affect aerosol pollution levels and their related short-term meteorological consequences, using the Eastern Mediterranean as a case study. We focused on the severe dust outbreak of March 2018, a period marked by intense dust transport in the Easten Mediterranean and especially Greece caused mainly by strong southwesterly winds. We conducted experiments, comparing scenarios with and without dust emissions to quantify the influence of these emissions on dust concentration, aerosol optical depth (AOD), shortwave radiation, and meteorological variables such as temperature, water vapor and cloud cover. Our results indicate that high concentrations of dust in the atmosphere can reduce the amount of radiation reaching the surface due to scattering and absorption by the dust particles. Additionally, it was observed that the re-emitting longwave radiation can increase the temperature near the surface. Regions in central Greece, as well as Crete and western Turkey, show an increase in temperature when dust emissions are considered in simulations, since they were more affected by the dust. Finally, a decrease in water vapor concentration was noted, primarily attributed to the hygroscopic nature of the dust particles.  Our research underscores that aerosols generated by dust storms can significantly alter weather conditions, emphasizing the importance of incorporating such feedbacks for more accurate weather forecasting.