Συνοπτικά, δυναμικά και θερμοδυναμικά χαρακτηριστικά της «Μετεωρολογικής Βόμβας» της περιόδου 21-23 Ιανουαρίου 2004:
Creators: name: Λυσίτσα, Ευαγγελία Χρήστου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2010
Subjects: μετεωρολογική βόμβα
εκρηκτική κυκλογένεση
αναδίπλωση τροπόπαυσης
meteorological bomb
explosive cyclogenesis
tropopause folding

description: Στη παρούσα εργασία μελετάται ένα ακραίο μετεωρολογικό φαινόμενο, η «Μετεωρολογική βόμβα». Η μετεωρολογική βόμβα αποτελεί ένα βαρομετρικό χαμηλό των μέσων γεωγραφικών πλατών, το οποίο παρουσιάζει ρυθμό βάθυνσης 24mb/24h σε γ.π. 60ο. Η εργασία χωρίζεται σε δυο βασικά σκέλη. Το πρώτο είναι η θεωρητική προσέγγιση του φαινομένου. Σε αυτό δίνεται ο ορισμός της μετεωρολογικής βόμβας, το κριτήριο που πρέπει να πληρείται για να θεωρηθεί μια ύφεση μετεωρολογική βόμβα, η χωρική και χρονική κατανομή και η διάρκεια και τα στάδια εξέλιξης του φαινομένου. Στη συνέχεια, αναφέρονται τα γεωγραφικά χαρακτηριστικά και πώς αυτά επιδρούν στην ανάπτυξη των εκρηκτικών υφέσεων. Αυτά είναι η αντίθεση στη τραχύτητα των επιφανειών της θάλασσας και της ξηράς, η ορεογραφία και τα θαλάσσια ρεύματα. Ακολουθούν οι δυναμικές και συνοπτικές συνθήκες της ατμόσφαιρας: η βαροκλινικότητα, η στατική αστάθεια, ο στροβιλισμός, η συνοπτική εικόνα στην ανώτερη τροπόσφαιρα και η απόκλιση. Επιπλέον, παρουσιάζονται οι φυσικές διαδικασίες, οι οποίες συντελούν στην εμφάνιση και ενίσχυση των εξωτροπικών υφέσεων: η λανθάνουσα θερμότητα, η αισθητή θερμότητα, οι ροές επιφανειακής θερμότητας, οι διεργασίες που συντελούνται μέσα στο οριακό στρώμα, ο αεροχείμαρρος και η αναδίπλωση της τροπόπαυσης. Στο δεύτερο σκέλος της εργασίας παρουσιάζεται μια μελέτη περίπτωσης. Αφορά ένα περιστατικό μετεωρολογικής βόμβας στην κεντρική και ανατολική Μεσόγειο που επηρέασε ιδιαίτερα την Ελληνική περιοχή, καθώς η μέγιστη πτώση της ατμοσφαιρικής πίεσης σημειώθηκε σε Ελληνικά χωρικά ύδατα. Πρόκειται για το φαινόμενο της 21ης-22ης Ιανουαρίου 2004, το οποίο αποτέλεσε ένα από τα πιο ισχυρά καταγεγραμμένα φαινόμενα μετεωρολογικής βόμβας στην Ελληνική περιοχή. Η εργασία βασίζεται σε συνοπτική, δυναμική και θερμοδυναμική μελέτη της μετεωρολογικής βόμβας. Ο έλεγχος με τη βοήθεια του κριτηρίου Sanders and Gyakum (1980) έδειξε ότι ήταν ισοδύναμη με 1.45Bergeron, και κατατάσσεται στις μέτριας ισχύος βόμβες (Sanders, 1986). Παρατηρήθηκε ύπαρξη δυο αυλώνων στη μέση και ανώτερη τροπόσφαιρα μέρες πριν την κυκλογένεση και ένωση των δυο αυλώνων τη στιγμή της μέγιστης βάθυνσης. Η μελέτη της απόκλισης έδειξε μέγιστη συνεισφορά τη χρονική στιγμή μέγιστης βάθυνσης της μετεωρολογικής βόμβας. Παρακάτω αναλύεται η κατανομή της θετικής μεταφοράς στροβιλισμού στη στάθμη των 300mb, η οποία είναι μέγιστη 6 ώρες πριν τη μέγιστη πτώση της πίεσης. Ακολουθεί η ανάλυση του δυναμικού στροβιλισμού στη στάθμη των 850mb, σε συνδυασμό με την κατανομή της σχετικής υγρασίας με τιμές ≥80%, και στη στάθμη των 400mb. Στη συνέχεια, γίνεται εντοπισμός της τροπόπαυσης μέσω της κατανομής των ισοβαρών καμπύλων στην επιφάνεια των 1.5PVU και ακολουθούν οι τομές κατά μήκος των παραλλήλων πάνω στους οποίους βρίσκεται το κέντρο της μετεωρολογικής βόμβας σε κάθε χρονική στιγμή, οι οποίες απεικονίζουν τον δυναμικό στροβιλισμό, τη δυναμική θερμοκρασία, τη σχετική υγρασία με τιμές ≥80%, την κατακόρυφη ταχύτητα ω και τη συνιστώσα v του ανέμου. Διαπιστώνεται αναδίπλωση της τροπόπαυσης και εισροή ξηρού στρατοσφαιρικού αέρα στα δυτικά του κέντρου της μετεωρολογικής βόμβας όταν εμφανίζεται η ύφεση στην επιφάνεια και κορυφώνεται όταν σημειώνεται η ελάχιστη ατμοσφαιρική πίεση, καθώς η τροπόπαυση έφτασε σχεδόν στη στάθμη των 600mb, ενώ παρατηρείται γενικά ψυχρός αέρας κάτω από τη PV ανωμαλία και θερμότερος στη περιοχή του κέντρου της μετεωρολογικής βόμβας. Επίσης, παρατηρείται διαβατική διαδικασία στην κατώτερη τροπόσφαιρα 12 ώρες πριν τη μέγιστη πτώση της ατμοσφαιρικής πίεσης και αυξημένη αστάθεια στην περιοχή του κέντρου από αυτή τη χρονική στιγμή μέχρι τη μέγιστη βάθυνση. Επιπλέον, οι ανοδικές κινήσεις στη περιοχή του κέντρου της βόμβας είναι πιο ουσιαστικές όταν εμφανίζεται η ύφεση, ενώ ο αεροχείμαρρος συνέβαλε κυρίως 6 ώρες πριν την ελάχιστη ατμοσφαιρική πίεση.
description: In the present study we discuss an extreme weather phenomenon called “meteorological bomb”. The meteorological bomb is a cyclone of the mean latitudes, which presents a deepening rate of 24mb/24h at 60ο latitude. The work is divided into two main parts. The first is the theoretical approach to the problem. In this part, we present the definition of the meteorological bomb, the criterion that must be met to qualify a cyclone as a meteorological bomb, spatial and temporal distribution, and the duration and stages of development of the phenomenon. Then, a reference is made to geographical features and how they affect the development of explosive cyclones. These features are the difference in the roughness of the sea and land, the orography and the sea currents. Also, synoptic and dynamic conditions of the atmosphere are presented, such as baroclinicity, static instability, vorticity, synoptic conditions in the upper troposphere and divergence. Moreover, the physical processes that contribute to the creation and strengthening of extra-tropical cyclones are given: the latent heat, the sensible heat, surface heat flows, processes occurring in the boundary layer, the jet stream and tropopause folding. The second part presents a case study. This is a meteorological bomb incident in the central and eastern Mediterranean that has significantly affected the Greek area because the maximum air pressure drop occurred in Greek territorial waters. The phenomenon occurred from January 21st to January 22nd, 2004, and it was one of the strongest meteorological bomb phenomena recorded in the Greek region. The work is based on a synoptic, dynamic and thermodynamic study of the meteorological bomb. The criterion Sanders and Gyakum (1980) showed that it was equivalent to 1.45Bergeron, and classified the bomb as a moderate case (Sanders, 1986). Two troughs were observed in the middle and upper troposphere days before the cyclogenesis, which merged at the time of maximum deepening. Also, divergence has a maximum contribution at the time of maximum deepening of the cyclone. Below, the distribution of positive vorticity advection at the level of 300mb is analyzed, which is maximum 6 hours before the maximum pressure drop. What follows is a PV analysis in the 850mb level, in conjunction with the distribution of relative humidity with values ≥ 80%, and the 400mb level. Then, an attempt to locate the tropopause is made through the distribution of isobaric lines on the surface of 1.5PVU and the cross-sections along the parallels where the centre of the meteorological bomb is in each time. These cross-sections depict the potential vorticity, the potential temperature, the relative humidity with values ≥ 80%, the vertical velocity ω and the v component of wind. Tropopause folding and influx of dry stratospheric air at the west part of the center of the meteorological bomb is observed when the cyclone is formed and peaks when there is minimum air pressure, as the tropopause reaches the level of 600mb, while cool air is generally below the PV anomaly and warmer in the centre of the meteorological bomb. Furthermore, diabatic processes occur in the lower troposphere 12 hours before the maximum air pressure drop, as well as increased instability in the cyclone’s centre from this particular time until the maximum deepening. In addition, the upward movement in the centre of the cyclone is most effective when the cyclone appears, while jet-stream mainly contributes 6 hours before the minimum air pressure.