Κυριακή, 17 Φεβρουαρίου 2013

Προγνωστικοί Χάρτες: Τα "βασικά"



Οι προγνωστικοί χάρτες των μετεωρολογικών μοντέλων αποτελούν ένα από τα βασικά εργαλεία που χρησιμοποιούνται για την πρόγνωση του καιρού. Μαζί με τους επιφανειακούς χάρτες ανάλυσης (μπορείτε να διαβάσετε το αντίστοιχο tutorial εδώ), οι οποίοι χρησιμοποιούνται για τη διάγνωση του παρόντος καιρού, οι προγνωστικοί χάρτες αποτελούν τα σημαντικότερα "όπλα" που διαθέτει ο μετεωρολόγος-προγνώστης στην προσπάθεια του να προβλέψει τον καιρό. Έχει λοιπόν εξαιρετικό ενδιαφέρον να εξετάσουμε τον τρόπο με τον οποίο αυτοί οι χάρτες μπορούν (ή πρέπει) να αξιοποιηθούν με στόχο την πρόγνωση του "μέλλοντος καιρού".
Εισαγωγή - Προαπαιτούμενα
gfs example annotationΣχήμα 1. Τυπικό παράδειγμα προγνωστικού χάρτη του πλανητικού μετεωρολογικού μοντέλου GFS. Με τα πλαίσια διαφορετικού χρώματος επισημαίνονται οι περιοχές του χάρτη όπου δίνονται σημαντικές βασικές πληροφορίες.
Ένας προγνωστικός χάρτης δεν είναι τίποτε περισσότερο από ένας γεωγραφικός χάρτης επάνω στον οποίο απεικονίζεται η χωρική κατανομή διαφόρων μετεωρολογικών μεταβλητών. Οι προγνωστικοί χάρτες, συγκεκριμένα, αποτελούν προϊόν των μοντέλων αριθμητικής πρόγνωσης του καιρού και παράγονται αυτόματα, με χρήση κατάλληλου απεικονιστικού λογισμικού, με βάση τα αποτελέσματα των τελευταίων. Η απεικόνιση των μετεωρολογικών μεταβλητών μπορεί να πραγματοποιείται είτε για την επιφάνεια είτε για την ανώτερη ατμόσφαιρα. Στη δεύτερη περίπτωση, χρησιμοποιούνται προκαθορισμένα ισοβαρικά επίπεδα (επιπέδα/επιφάνειες όπου η ατμοσφαιρική πίεση είναι κοινή) με ιδιαίτερο μετεωρολογικό ενδιαφέρον. Το πλήθος των απεικονιζόμενων μετεωρολογικών μεταβλητών μπορεί να ποικίλει από μοντέλο σε μοντέλο, αν και οι μεταβλητές που έχουν το μεγαλύτερο ενδιαφέρον για την πρόγνωση του καιρού είναι κοινές. Τέλος, οι προγνωστικοί χάρτες διακρίνονται ανάλογα και με το μοντέλο-"πηγή". Έτσι, υπάρχουν οι προγνωστικοί χάρτες των πλανητικών μετεωρολογικών μοντέλων και οι αντίστοιχοι των περιοχικών. Οι πρώτοι χρησιμοποιούνται για τη διάγνωση της ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας (αίτιο δημιουργίας καιρού) στη λεγόμενη συνοπτική κλίμακα (π.χ. Ευρώπη), ενώ οι δεύτεροι αποτελούν χρήσιμο εργαλείο για την εξειδίκευση των "προγνωστικών συμπερασμάτων" σε περιοχική/τοπική κλίμακα (π.χ. ΝΑ Μεσόγειος, Ελλάδα).
Στα πλαίσια του παρόντος tutorial, θα ασχοληθούμε με τους προγνωστικούς χάρτες των πλανητικών μετεωρολογικών μοντέλων. Το σύνολο των χαρτών που θα παρουσιαστούν προέρχονται από το πλανητικό μετεωρολογικό μοντέλο του NCEP (GFS), αναπαράγονται από την ιστοσελίδα www.weatheronline.gr (όχι τόσο "διάσημη", αλλά από τις καλύτερες ως προς την απεικόνιση) και αφορούν στην Ευρώπη. Είναι αυτονόητο πως όσα παρουσιαστούν για τους συγκεκριμένους χάρτες έχουν ισχύ και για τους αντίστοιχους άλλων πλανητικών μοντέλων (π.χ. ECMWF-ECM/CEP), οι οποίοι μπορεί επίσης να παράγονται από κάποια άλλη ιστοσελίδα μετεωρολογικού ενδιαφέροντος (π.χ. www.wetterzentrale.de). Τέλος, η σειρά παρουσίασης των προγνωστικών χαρτών είναι υποκειμενική, αν και θεωρείται ως η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη.
Σε ό,τι αφορά τις βασικές πληροφορίες για τον κάθε προγνωστικό χάρτη, αυτές συνοψίζονται στο Σχ. 1 με τα πλαίσια διαφορετικού χρώματος. Αναλυτικότερα:
Μαύρο πλαίσιο
Απεικονιζόμενες μετεωρολογικές μεταβλητές, κατακόρυφο επίπεδο αναφοράς και μονάδες μέτρησης (κάτω αριστέρα).
Κόκκινο πλαίσιο
Ημερομηνία και ώρα ισχύος του προγνωστικού χάρτη σε UTC (για μετατροπή σε ώρα Ελλάδας, προσθέστε 2 ή 3 ώρες ανάλογα με την ισχύ της θερινής ή της χειμερινής ώρας).
Πράσινο πλαίσιο
Ημερομηνία αρχικοποίησης ("εκκίνηση") του προγνωστικού μοντέλου και προγνωστικός κύκλος.
(1) Χάρτης 500 hPa (Γεωδυναμικό ύψος & Θερμοκρασία)
Η ισοβαρική επιφάνεια των 500 hPa αντιστοιχεί σε ύψος περίπου 5.5 km από την μέση επιφάνεια της θάλασσας, εντοπιζόμενη στο μέσο, κατά προσέγγιση, της τροπόσφαιρας (το στρώμα της ατμόσφαιρας όπου δημιουργείται ο καιρός). Για το λόγο αυτό, τα δεδομένα που απεικονίζονται σε έναν προγνωστικό χάρτη των 500 hPa θεωρούνται αντιπροσωπευτικά της τροπόσφαιρας. Οι μεταβλητές που απεικονίζονται συχνότερα στους προγνωστικούς χάρτες των 500 hPa είναι το γεωδυναμικό ύψος (σε δεκάμετρα=δεκάδες μέτρα) και η θερμοκρασία. Οι δύο αυτές μεταβλητές μπορούν να δώσουν σημαντικές πληροφορίες σχετικά με την προβλεπόμενη διάταξη των αεριών μαζών πάνω από την περιοχή μελέτης. Γενικά, τα χαμηλά γ. ύψη είναι συνώνυμα της παρουσίας ψυχρών αερίων μαζών, σε αντίθεση με τα υψηλά γ. ύψη που υποδηλώνουν την παρουσία θερμότερων αερίων μαζών. Θα πρέπει βέβαια να σημειωθεί πως οι χαρακτηρισμοί "ψυχρές" και "θερμές" είναι σχετικοί και δε συνδέονται άμεσα με κάποιο συγκεκριμένο θερμοκρασιακό εύρος.
Ο Χάρτης 1 αποτελεί ένα τυπικό (πραγματικό) παράδειγμα προγνωστικού χάρτη στα 500 hPa. Οι μαύρες γραμμές είναι ισοπληθείς του γεωδυναμικού ύψους (ισοϋψείς, περιοχές με ίδιο γ. ύψος), ενώ η παχιά μαύρη γραμμή χρησιμοποιείται για το ("χοντρικό") διαχωρισμό μεταξύ των χαμηλών και υψηλών γ. υψών. Οι έγχρωμες διακεκομμένες γραμμές είναι ισοπληθείς της θερμοκρασίας (ισόθερμες, περιοχές με ίδια θερμοκρασία).
gfs z500 t500 T24 annotΧάρτης 1. Προγνωστικός χάρτης γ. ύψους και θερμοκρασίας στα 500 hPa για την Κυριακή 17/02/2013 στις 08:00 (τοπική ώρα).
Τα βασικά χαρακτηριστικά της ατμοσφαιρικής κυκλοφόριας που ταυτοποιούνται στο Χάρτη 1 είναι τα ακόλουθα:
- Η παρουσία θερμών αερίων μαζών πάνω από την ΝΔ Ευρώπη και ψυχρών πάνω από την Β-ΒΑ Ευρώπη.
- Η παρουσία ράχης (ridge) υψηλών γ. υψών πάνω από την Δ. Ευρώπη (γραμμή ΓΔ), η οποία συνδέεται με την μεταφορά θερμών αεριών μαζών πάνω από τη συγκεκριμένη περιοχή.
- Η παρουσία δύο κέντρων χαμηλών γ. υψών (L) πάνω από τον Β. Ατλαντικό ωκεανό (ΒΔ της Μ. Βρεττανίας) και Β. της Ιταλίας, αντίστοιχα. Το πρώτο κέντρο εμφανίζεται περισσότερο οργανώμενο (κλειστές ισοϋψείς), υποδηλώνοντας την πιθανότητα παρουσίας βαρομετρικής ύφεσης ("χαμηλό").
- Η παρουσία δύο σκαφών (troughs) χαμηλών γ. υψών (γραμμές ΑΒ και ΕΖ), οι οποίες συνδέονται με τα προαναφερθέντα κέντρα χαμηλών γ. υψών. Οι δύο αυτές σκάφες υποδηλώνουν την μεταφορά ψυχρότερων αερίων μάζων, ενώ αποτελούν ταυτόχρονα "σημάδι" για τη δημιουργία/παρουσία καιρού (εκδήλωση φαινομένων). Η σκάφη ΑΒ εμφανίζεται περισσότερο "οργανωμένη" και με σαφώς προσανατολισμένο άξονα, γεγονός που μας υποψιάζει για ενδεχόμενη δημιουργία βαρομετρικής ύφεσης στα Ν του άκρου της.
(2) Χάρτης 850 hPa (Γεωδυναμικό ύψος & Θερμοκρασία)
Η ισοβαρική επιφάνεια των 850 hPa βρίσκεται σε ύψος περίπου 1.5 km από την μέση επιφάνεια της θάλασσας. Οι μεταβλητές που απεικονίζονται συχνότερα στους προγνωστικούς χάρτες των 850 hPa είναι το γ. ύψος και η θερμοκράσια. Οι συγκεκριμένοι προγνωστικοί χάρτες αποτελούν χρήσιμο εργαλείο για την ταυτοποίηση μετωπικών επιφανειών (επιφάνειες διαχωρισμού αερίων μαζών με διαφορετικά χαρακτηριστικά, σχετιζόμενες με τη δημιουργία/παρουσία καιρού), οι οποίες εντοπίζονται στις περιοχές σύσφιξης των ισόθερμων καμπυλών. Επιπρόσθετα, οι χάρτες αυτοί χρησιμοποιούνται και για την προσεγγιστική εκτίμηση της θερμοκρασίας στην επιφάνεια, καθώς η τελευταία μεταβάλλεται σχεδόν ανάλογα με τη θερμοκρασία στα 850 hPa. Σε γενικές γραμμές, η θερμοκρασία της επιφάνειας είναι 6-10 βαθμούς υψηλότερη από την αντίστοιχη στα 850 hPa. Αυτός ο "κανόνας" βέβαια, θα πρέπει να χρησιμοποιείται με εξαιρετική προσοχή, αφού για τον καθορισμό της θερμοκρασίας της επιφάνειας πρέπει να λαμβάνονται υπόψη και άλλοι παράγοντες (π.χ. υγρή/ξηρή ατμόσφαιρα, νεφοκάλυψη/ηλιοφάνεια κ.α.).
Ο Χάρτης 2 αποτελεί ένα τυπικό (πραγματικό) παράδειγμα προγνωστικού χάρτη στα 850 hPa. Οι μαύρες γραμμές είναι ισοϋψείς του γ. ύψους, ενώ οι έγχρωμες διακεκομμένες γραμμές αντιστοιχούν στις ισόθερμες. Η παχιά μαύρη διακεκομμένη γραμμή αντιστοιχεί στην ισόθερμη των 5 oC, η οποία χρησιμοποιείται για το σχετικό διαχωρισμό των ψυχρών και θερμών αερίων μαζών.
gfs z850 t850 T24 annotΧάρτης 2. Προγνωστικός χάρτης γ. ύψους και θερμοκρασίας στα 850 hPa για την Κυριακή 17/02/2013 στις 08:00 (τοπική ώρα).
Τα βασικά συμπεράσματα που προκύπτουν από την εξέταση του Χάρτη 2 είναι τα ακόλουθα:
- Μεταφορά ψυχρών αερίων μαζών λαμβάνει χώρα πάνω από την Κ. και Αν. Ευρώπη (συμπεριλαμβανομένης της Ελλάδας), ενώ η Δ. Ευρώπη βρίσκεται υπό την επίδραση μεταφοράς θερμών αεριών μαζών.
- Κέντρο χαμηλών γ. υψών εντοπίζεται στο Β. Ατλαντικό ωκεανό (ΒΔ της Μ. Βρεττανίας), ταυτιζόμενο με το αντίστοιχο κέντρο που προβλέπεται στα 500 hPa (Χάρτης 1). Το γεγονός αυτό ενισχύει την αρχική μας υπόθεση για παρουσία οργανωμένης ατμοσφαιρικής διαταραχής (χαμηλό) στη συγκεκριμένη περιοχή.
- Εκτεταμένη περιοχή σύσφιξης των ισόθερμων εντοπίζεται κατά μήκος των Α. ακτών του Ατλαντικού ωκεανού (γραμμή ΑΒ), συνδεόμενη με την παρουσία του προαναφερθέντος κέντρου χαμηλών γ. υψών. Η παρατηρήση αυτή μας οδηγεί στο συμπέρασμα πως στη συγκεκριμένη περιοχή αναμένεται μετωπική δραστηριότητα (παρουσία μετώπου). Λιγότερο "οργανωμένες" περιοχές σύσφιξης των ισόθερμων, χαρακτηριστικές της παρουσίας μετωπικών επιφανειών, εντοπίζονται στο Ιόνιο πέλαγος (γραμμή ΓΔ) και στη θαλάσσια περιοχή μεταξύ Ισλανδίας-Σκανδιναβίας (γραμμή ΕΖ).
(3) Χάρτης 700 hPa (Σχετική υγρασία)
Η ισοβαρική επιφάνεια των 700 hPa εντοπίζεται σε ύψος περίπου 3 km από την μέση επιφάνεια της θάλασσας. Σε αυτό το επίπεδο εμφανίζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον η απεικόνιση της σχετικής υγρασίας. Αυτό συμβαίνει διότι αποδεικνύεται πως τα περισσότερα μετωπικά συστημάτα έχουν το μεγαλύτερο μέρος της νεφικής τους μάζας συγκεντρωμένο μεταξύ 1.5 - 4.5 km. Σύμφωνα με έναν απλό πρακτικό κανόνα, όταν η σχ. υγρασία στα 700 hPa ξεπερνά το 70%, τότε επικρατούν νεφοσκεπείς (πλήρης νεφοκάλυψη) συνθήκες.
Ο Χάρτης 3 αποτελεί ένα τυπικό (πραγματικό) παράδειγμα προγνωστικού χάρτη στα 700 hPa. Οι διαφορετικές αποχρώσεις του μπλε αντιστοιχούν σε διαφορετικά (προβλεπόμενα) ποσά σχ. υγρασίας. Όπως προκύπτει και από τη σχετική λεζάντα (κάτω αριστερά), οι πιο έντονες αποχρώσεις του μπλε αντιστοιχούν σε μεγαλύτερες τιμές σχ. υγρασίας, ενώ οι πιο ανοιχτές σε μικρότερες τιμές.
gfs rh700 T24 annotΧάρτης 3. Προγνωστικός χάρτης σχετικής υγρασίας στα 700 hPa για την Κυριακή 17/02/2013 στις 08:00 (τοπική ώρα).
Εξετάζοντας το Χάρτη 3, μπορούμε να παρατηρήσουμε τα εξής:
- Εκτεταμένη περιοχή πολύ υψηλών τιμών σχ. υγρασίας (>95%) εντοπίζεται στις Α. ακτές του Ατλαντικού ωκεανού (γραμμή ΑΒ), όπως και στη θαλάσσια περιοχή Ν. της Γροιλανδίας (γραμμή ΓΔ). Η παρατηρήση αυτή μας "αναγκάζει" να συμπεράνουμε πως στις συγκεκριμένες περιοχές αναμένεται μετωπική δραστηριότητα (νεφοσκεπείς συνθήκες, πιθανή-καταρχήν-εκδήλωση υετού). Η παρατήρηση αυτή βρίσκεται σε συμφωνία με τα συμπεράσματα από την εξέταση των Χαρτών 1 και 2, οι οποίοι υπέδειξαν την παρουσία οργανωμένης ατμοσφαιρικής διαταραχής στο Β. Ατλαντικό ωκεανό, ΒΔ της Μ. Βρεττανίας.
- Περιοχές με αυξημένα ποσά σχ. υγρασίας εντοπίζονται επίσης στις γεωγραφικές ζώνες όπου με βάση το Χάρτη 2 ταυτοποιήθηκε η πιθανή παρουσία μετωπικών επιφανειών (γραμμές ΕΖ και ΗΘ). Το γεγονός αυτό ενισχύει την αρχική μας υπόνοια για εκδήλωση καιρικής δραστηριότητας στις εν λόγω περιοχές.
(4) Χάρτης επιφάνειας (Πίεση στην μέση στάθμη της θάλασσας & Υετός)
Σε ένα χάρτη επιφάνειας απεικονίζεται συνηθέστερα η χωρική κατανομή της πίεσης στην μέση στάθμη της θάλασσας καθώς και ο υετός (στιγμιαίος ή αθροιστικός). Ο χάρτης αυτός έρχεται να ολοκληρώσει την βασική εξέταση των προγνωστικών χαρτών, παρέχοντας πληροφορίες σχετικά με τη διάταξη των επιφανειακών βαρομετρικών συστημάτων αλλά και την εκδήλωση φαινομένων. Η εξέτασή του μπορεί να παράσχει πληροφορίες σχετικά με την αναμέμονη διεύθυνση και ένταση πνοής του συνοπτικού ανέμου. Για να καταστεί αυτό δυνατό, θα πρέπει να έχουμε πάντα στο μυαλό μας πως ο άνεμος πνέει αντίθετα από τη φορά των δεικτών του ρολογιού (αριστερόστροφα) γύρω από τα συστήματα χαμηλής πίεσης (υφέσεις, χαμηλά, κυκλώνες) και κατά τη φορά των δεικτών του ρολογιού (δεξιόστροφα) γύρω από τα συστήματα υψηλής πίεσης (αντικυκλώνες). Επιπρόσθετα, ο άνεμος δεν πνέει παράλληλα στις ισοβαρείς (ισοπληθείς ατμοσφαιρικής πιέσης, περιοχές με την ίδια ατμοσφαιρική πίεση) αλλά τις τέμνει υπό γωνία 30 μοιρών περίπου. Τέλος, η ένταση του ανέμου είναι ανάλογη της πυκνότητας των ισοβαρών. Με άλλα λόγια, όσο πιο πυκνές εμφανίζονται οι ισοβαρείς σε μία περιοχή, τόσο πιο ισχυρός αναμένεται να είναι ο άνεμος.
Ο Χάρτης 4 αποτελεί ένα τυπικό (πραγματικό) παράδειγμα προγνωστικού χάρτη επιφανείας. Οι συνεχείς γραμμές είναι ισοπληθείς της ατμοσφαιρικής πίεσης (ισοβαρείς). Με το κόκκινο χρώμα επισημαίνονται οι ισοβαρείς πίεσης >1013 hPa (μέση "φυσιολογική" τιμή της ατμοσφαιρικής πίεσης), αντιστοιχούσες σε αντικυκλωνικές συνθήκες, και με μπλε χρώμα επισημαίνονται οι ισοβαρείς <1013 hpa="" span="">
gfs precip6 T24 annotΧάρτης 4. Προγνωστικός χάρτης πίεσης στην μέση στάθμη της θάλασσας και υετού για την Κυριακή 17/02/2013 στις 08:00 (τοπική ώρα).
Εξετάζοντας το Χάρτη 4, μπορούμε να καταλήξουμε στα ακόλουθα συμπεράσματα:
- Επιβεβαιώνεται η παρουσία οργανώμενης ατμοσφαιρικής διαταραχής (χαμηλό, L) στον Β. Ατλαντικό ωκεανό (ΒΔ της Μ. Βρεττανίας). Η πίεση στο κέντρο της συγκεκριμένης ύφεσης προβλέπεται να πέσει στα 976 hPa, οδηγώντας στη δημιουργία μιας πολύ ισχυρής βαροβαθμίδας (μεταβολή της πίεσης ανά μονάδα μήκους).
- Ισχυροί άνεμοι αναμένεται να πνέουν στον Β. Ατλαντικό (ΝΔ της Γροιλανδίας), όπου παρατηρείται μεγάλη συσσώρευση των ισοβαρών (κόκκινο πλαίσιο). Η διεύθυνση των ανέμων επισημαίνεται με τα μαύρα βέλη.
- Οι νεφικές μάζες που ταυτοποιήθηκαν με βάση το Χάρτη 3 ανάμενεται να είναι υετοφόρες, επιβεβαιώνοντας το αρχικό μας συμπέρασμα για οργανωμένη μετωπική δραστηριότητα κατά μήκος των Α. ακτών του Ατλαντικού ωκεανού (γραμμή ΑΒ).
- Ασθενείς άνεμοι, μεταβλητών διεύθυνσεων, αναμένονται να πνέουν στην Κ. Μεσόγειο, όπου καταγράφεται απόκλιση των ισοβαρών (γκρι πλαίσιο).
Σύνοψη
Η παρουσίαση των παραπάνω προγνωστικών χαρτών έχει ως στόχο να αποτελέσει ένα πρώτο βήμα για όλους εκείνους που ενδιαφέρονται για την πρόγνωση του καιρού. Η πορεία που ακολουθήθηκε δεν αποτελεί μονόδρομο, ούτε και είναι η μοναδική δυνατή. Επιπρόσθετα, η πρόγνωση του καιρού δεν εξαντλείται στην εξέταση των παρουσιασθέντων προγνωστικών χαρτών. Οι χάρτες αυτοί αποτελούν, με απλά λόγια, το εργαλείο εκείνο που χρησιμοποιείται για μία πρώτη (σημαντική βέβαια) "ανάγνωση" των προθέσεων του καιρού. Από τη στιγμή που ο Μετεωρολόγος-προγνώστης σχηματίσει αυτή την πρώτη "προγνωστική εικόνα", είναι δεδομένο πως θα στραφεί σε περισσότερο εξειδικευμένους προγνωστικούς χάρτες (π.χ. χάρτες που απεικονίζουν την μεταφορά θετικού/αρνητικού στροβιλισμού, αεροχειμμάρρους κ.α.) αλλά και χάρτες που παράγονται από περιοχικά μοντέλα πρόγνωσης του καιρού. Τελικά, θα πρέπει να λάβει υπόψη του τα ιδιαίτερα γεωγραφικά και τοπογραφικά χαρακτηριστικά της περιοχής μελέτης, προτού καταλήξει στην πρόγνωση. Σε όλη αυτή την πορεία, η ισχυρή διαισθητική ικανότητα αλλά και η μακροχρόνια εμπειρία αποτελούν αναπόσπαστα "εργαλεία".
Επιμέλεια - Σύνταξη: Θοδωρής Μ. Γιάνναρος (thgian82)

1 σχόλιο:

andreas είπε...

Πολύ ενδιαφέρουσα και κατανοητή παρουσίαση. Περιμένουμε με ενδιαφέρον τη συνέχεια...