Αριθμητική μελέτη περίπτωσης έντονης χιονόπτωσης στην Ελλάδα και της ευαισθησίας της στις επιφανειακές θερμοκρασίες της θάλασσας
Creators: name: Δημητριάδου, Ζωή Ανέστη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2023
Subjects: Μήδεια
Έντονη Χιονόπτωση
Φαινόμενο επίδρασης θάλασσας σε έντονες χιονοπτώσεις
Αριθμητικό Μοντέλο Weather Research and Forecasting
Επιφανειακές Θερμοκρασίες Θάλασσας
Παραμετροποίηση Κατακόρυφης Μεταφοράς
Παραμετροποίηση Οριακού Στρώματος
Συνοπτική και Δυναμική Ανάλυση
Mideia
Intense Snowfall Event
Sea/lake Effect Snow
Weather Research and Forecasting numerical model
Sea-surface temperature
Cumulus Parameterization
Boundary Layer Parameterization
Synoptic and Dynamic Analysis

description: Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με την αριθμητική, συνοπτική και δυναμική μελέτη του έντονου φαινομένου χιονόπτωσης που συνέβη στην Ελλάδα στις 13-17 Φεβρουαρίου του 2021 και ονομάστηκε «Μήδεια». Βασικός στόχος της εργασίας ήταν και η μελέτη της επιρροής των επιφανειακών θερμοκρασιών της θάλασσας στην εμφάνιση και έντασή του. Το φαινόμενο «Μήδεια» ήταν ένα από τα πιο έντονα φαινόμενα χιονόπτωσης της τελευταίας 20ετίας για την Ελλάδα. Προκάλεσε την απώλεια της ζωής τριών ατόμων, την καταστροφή περιουσίας, τη διακοπή ηλεκτρισμού, θέρμανσης, τηλεφωνίας και ίντερνετ, καθώς και την παρακώλυση των συγκοινωνιών όλων των ειδών (αυτοκινητόδρομοι, θαλάσσιες συγκοινωνίες και ακυρώσεις πτήσεων). Το φαινόμενο επηρέασε πολλά μέρη της χώρας, αλλά κυρίως την πρωτεύουσα που δεν είχε τις υποδομές να διαχειριστεί ένα τόσο έντονο φαινόμενο χιονόπτωσης. Η εργασία αυτή είναι πρωτοπόρα στη μελέτη του φαινομένου χιονόπτωσης με επιρροή της θάλασσας (γνωστό στην διεθνή βιβλιογραφία ως «lake/sea effect snow») στην Ελληνική περιοχή και στην επιρροή του Αιγαίου πελάγους και των επιφανειακών θερμοκρασιών του στα έντονα φαινόμενα και τις χιονοπτώσεις στην Ελλάδα. Επίσης, προσπαθεί να καλύψει το κενό που υπάρχει στη διεθνή βιβλιογραφία στη μελέτη της επιρροής των επιφανειακών θερμοκρασιών θάλασσας σε χιονοπτώσεις στην Ανατολική Μεσόγειο. Στο πλαίσιο της εργασίας αυτής αρχικά πραγματοποιήθηκε συνοπτική και δυναμική ανάλυση του επεισοδίου και στη συνέχεια έγιναν πειράματα για τη βέλτιστη προσομοίωση του φαινομένου με χρήση του μη-υδροστατικού αριθμητικού μοντέλου πρόγνωσης καιρού Weather and Research Forecasting (WRF). Επίσης, πραγματοποιήθηκε μια σειρά πειραμάτων με τοπικές ανωμαλίες και με κλιματικές τιμές των επιφανειακών θερμοκρασιών θάλασσας προκειμένου να μελετηθεί η επιρροή τους στο έντονο επεισόδιο χιονόπτωσης. Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν για την ανάλυση του φαινομένου προήλθαν από μετρήσεις επιφανείας και ανώτερης ατμόσφαιρας των διαθέσιμων μετεωρολογικών σταθμών της Εθνικής Μετεωρολογικής Υπηρεσίας (ΕΜΥ), συλλογή δεδομένων από τα Μέσα Μαζικής Ενημέρωσης, επιχειρησιακές αναλύσεις του Ευρωπαϊκού Κέντρου Μεσοπρόθεσμων Προγνώσεων (ECMWF) και χάρτες καιρού της Εθνικής Μετεωρολογικής Υπηρεσίας του Ηνωμένου Βασιλείου (UKMet). Οι επιφανειακές θερμοκρασίες της θάλασσας προήλθαν από υψηλής ανάλυσης ημερήσια πλεγματικά δεδομένα των Εθνικών Κέντρων Περιβαλλοντικής Πρόγνωσης των Η.Π.Α. (NCEP) και από κλιματικά πλεγματικά δεδομένα χαμηλής ανάλυσης. Το φαινόμενο αυτό προσδιορίσθηκε ως μια περίπτωση φαινόμενου χιονόπτωσης με επιρροή της θάλασσας. Διαπιστώθηκε ότι μετά τη σύγκριση των πειραμάτων η βέλτιστη προσομοίωση του μοντέλου WRF για το φαινόμενο ήταν αυτή που δεν συμπεριλάμβανε παραμετροποίηση ανωμεταφοράς και έκανε χρήση του σχήματος του Yonsei University για την παραμετροποίηση του πλανητικού οριακού στρώματος. Στο τελευταίο σκέλος της εργασίας, οι μεταβολές στις θερμοκρασίες επιφάνειας της θάλασσας κατά έως και ±3C δείχνουν να μην είναι ικανές να επηρεάσουν σε μεγάλο βαθμό ένα φαινόμενο όπως η “Μήδεια”. Παρόλα αυτά η μείωση των θερμοκρασιών θάλασσας (που αντιστοιχεί και στην εικόνα των κλιματικών δεδομένων θερμοκρασιών θάλασσας) τείνει να μειώσει την ένταση του φαινόμενου με μικρότερα ύψη υετού και χιονιού. Αντίθετα η αύξηση των θερμοκρασιών θάλασσας ενισχύει σε μικρό βαθμό το φαινόμενο.
description: This thesis deals with the numerical, synoptic and dynamic analysis of the intense snowfall event that occurred in Greece on February 13-17, 2021, and was named "Medea". A major aim of this work was the study of its sensitivity to the sea surface temperatures. This event was one of the most intense snowfall phenomena of the last 20 years in Greece. It caused the loss of three lives, the destruction of property, the interruption of electricity, heating, telephony, and the Internet, as well as the obstruction of all kinds of transport (highways, sea transport and flight cancellations). The phenomenon affected many parts of the country, but mainly the capital, which did not have the infrastructure to manage such an intense snowfall. This work is pioneer in the study of the phenomenon of snowfall with the influence of the sea in the Greek region and especially the influence of the Aegean Sea and its surface temperatures on the intense phenomena and snowfall in Greece. It also attempts to fill the gap that exists in the international literature in the study of the influence of sea surface temperatures on snowfall in the Eastern Mediterranean. The synoptic and dynamic analysis of the snowfall event was initially performed. Secondly, experiments were carried out for the optimal simulation of the phenomenon using the nonhydrostatic Weather and Research Forecasting (WRF) numerical model. Also, a series of experiments were carried out to study the influence of sea surface temperatures on the intense snowfall event. The data used for the analysis of the phenomenon included the available surface and upper air observations from the meteorological stations of the Hellenic National Meteorological Service (HNMS), data collection from the media, operational gridded analyses of the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) and weather charts from the United Kingdom Meteorological Office (UKMet). Furthermore, the sea surface temperatures were based on the high-resolution daily gridded analyses of the National Centers for Environmental Prediction (NCEP) and lower resolution gridded climatology. The synoptic/dynamic analysis showed that this phenomenon can be considered as a case of lake/sea effect snow. The optimum WRF simulation of the event was produced by the combination of the Yonsei University boundary layer parameterization with explicitly resolved cumulus convection. In the last part of this thesis, it was shown that local sea surface temperature anomalies up to ±3°C in the Aegean Sea are not able to greatly affect a phenomenon like "Medea". Nevertheless, the decrease in sea temperatures (which also corresponds to the climatic data of sea surface temperatures) tends to reduce the intensity of the phenomenon with smaller precipitation and snowfall amounts. On the contrary, the increase in sea surface temperatures amplifies the phenomenon to a small extent.