Πέμπτη, 5 Δεκεμβρίου 2013

Πoιές οι ατμοσφαιρικές συνθήκες που ευνοούν επεισόδια χιονιού στην Αθήνα (Έρευνα-Μελέτη)

 39856369 athens
Στην παρούσα μελέτη θα εξετάσουμε την ατμοσφαιρική κυκλοφορία που ευνοεί τις χιονοπτώσεις στην Αθήνα. Η μελέτη βασίζεται σε 61 επεισόδια χιονοπτώσεων που έλαβαν χώρα το διάστημα 1958 – 2001. Σε κάθε επεισόδιο εξετάζεται η μεση βαρομετρική πίεση στην επιφάνεια της θάλασσας (MSL), οι θερμοκρασίες στο ύψος των 850 και 500 hPA, το γεωδυναμικό ύψος των 500 hPaκαθώς και το πάχος του ατμοσφαιρικού στρώματος μεταξύ 1000 και 500 hPa μέσα στην ευρύτερη περιοχή της Ευρώπης για την ημέρα πριν (D–1), την πρώτη ημέρα (D) και την ημέρα μετά (D +1) του επεισοδίου. Η ανάλυση των 61 επεισοδίων ταξινομεί τα επεισόδια χιονοπτώσεων σε πέντε συμπλέγματα.
Αυτά τα συμπλέγματα χαρακτηρίζονται από μια βορειοανατολική ροή στην κατώτερη τροπόσφαιρα της περιοχής της Αθήνας. Αυτή η ροή προκύπτει από την παρουσία ενός βαρομετρικού συστήματος χαμηλών πιέσεων μεταξύ Ρόδου και Κύπρου και ενός αντικυκλώνα πάνω από την ηπειρωτική Ευρώπη. Η θέση, η ένταση καθώς και οι τροχιές των αερίων μαζών των κατωτέρων και ανωτέρων στρωμάτων της τροπόσφαιρας ανάμεσα στις ημέρες D–1, D & D +1 εξυπακούεται πως διαφέρουν ανάμεσα στα 5 συμπλέγματα επεισοδίων.
Είναι γεγονός ότι στο μεγαλύτερο μέρος της Λεκάνης της Μεσογείου, η χιονόπτωση θεωρείται ένα μάλλον σπάνιο μετεωρολογικό φαινόμενο. Κατά το παρελθόν, έχουν μελετηθεί (π.χ. από τους Πρεζεράκης και Αγγουριδάκης, 1984) οι συνοπτικές καταστάσεις που σχετίζονταν με χιονοπτώσεις σε διάφορες περιοχές της Μεσογείου, συμπεριλαμβανομένης και της Αθήνας. Η παρούσα έρευνα προσεγγίζει το φαινόμενο των αθηναϊκών χιονοπτώσεων από μια νέα μεθοδολογία, πιο αντικειμενική, με απώτερο σκοπό την ταυτοποίηση όχι μόνο των ατμοσφαιρικών συνθηκών που συνδέεονται με τα επεισόδια χιονοπτώσεων, αλλά και με τις λεπτομερείς που αφορούν τη θέση, την ένταση και την εξέλιξη αυτών εντός του χρονικού διστήματος που λαμβάνει χώρα το επεισόδιο.
ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ
Τα δεδομένα της παρούσας μελέτης αποτελούνται από: α) 3ωρες μετεωρολογικές παρατηρήσεις καταγεγραμμένες στον μετεωρολογικό σταθμό του Αεροδρομίου του Ελληνικού, β) δεδομένα πλέγματος 2:30΄ x2:30΄ και ώρας 12ης UCT, Μέσης ατμοσφαιρικής πίεσης στην επιφάνεια της θάλασσας, T (θερμοκρασία) καθ΄ύψος (850 & 500 hPa), γεωδυναμικό ύψος 500 hPa, καθώς και πάχος 1000–500 hPaπάνω από την Ευρώπη για το διάστημα 1958 – 2001, τα οποία στοιχεία βασίζονται στο ECMWFERA40 ReanalysisProject. Όταν σε μια τουλάχιστον από τις 3ωρες παρατηρήσεις εντός 24ώρου αναφερθεί χιονόπτωση, η εν λόγω ημέρα θεωρείται"ημέρα χιονιού" και η ακολουθία των διαδοχικών ημερών χιονιού αναφέρεται ως ημέρα D, η προηγούμενη ημέρα του επεισοδίου D –1 και η επόμενη ημέρα του επεισοδίου ως D +1. Σύμφωνα λοιπόν με την επεξεργασία των παραπάνω δεδομένων, προκύπτουν τα εξής πρώτα αποτελέσματα.


survey 1
(κάντε κλικ για μεγένθυση)

        Σχήμα 1: κατανομή των επεισοδίων  
   σύμφωνα με τη διάρκειά τους.  


survey1 0   Σχήμα 2: Αριθμός ημερών χιονιού     και διάρκεια των επεισοδίων ανά μήνα

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: ΓΕΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΕΠΕΙΣΟΔΙΩΝ ΧΙΟΝΙΟΥ
Πάνω από το 50 % των επεισοδίων χιονιού που έλαβαν χώρα στη Αθήνα μεταξύ 1958 και 2001 διήρκησαν 1 ημέρα, ενώ μόλις μια φορά διήρκησε το φαινόμενο 4 ημέρες (σχ. 1). Επιπλέον, μόνο ένα επεισόδιο συνέβη τον Νοέμβριο, ενώ όλα τα υπόλοιπα τους μήνες Δεκέμβριος, Ιανουάριος, Φεβρουάριος και Μάρτιος (σχ. 2). Εξετάζοντας το σχ. 3, παρατηρούμε ότι από το 1982 και εντεύθεν, γενικά δεν παρατηρούνται επεισόδια χιονιού κάθε χρόνο, αλλά –αντιθέτως με την περίοδο πριν το 1982– η ετήσια συχνότητα και διάρκεια είναι υψηλότερη και μεγαλύτερη αντίστοιχα, ιδίως κατά τη διάρκεια των χειμώνων του 1982–1983, 1986–1987 και 1991–1992.
survey2 0
Σχήμα 3: Αριθμός και διάρκεια των επεισοδίων χιονιού ανά χειμώνα (Νοέμβριος – Μάρτιος)
ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΤΩΝ ΕΠΕΙΣΟΔΙΩΝ ΧΙΟΝΙΟΥ
Όπως είπαμε και παραπάνω, τα 61 επεισόδια χιονιού ταξινομούνται σε 5 συμπλέγματα. Η μηνιαία κατανομή αυτών των ταξινομημένων επεισοδίων (σχ. 4) δείχνει ότι τα συμπλέγματα 1, 2 και 5 μπορούν να χαρακτηριστούν ως "όψιμα χειμερινά συμπλέγματα", καθώς εμφανίζονται μεταξύ Ιανουαρίου και Μαρτίου. Αντιθέτως, τα συμπέγματα 3 και 4 εμφανίζονται κατά τη διάρκεια ενός συμβατικού χειμώνα (Δεκέμβριος–Φεβρουάριος). Σύμφωνα με τη διάρκεια των επεισοδίων χιονιού ενός εκάστου συμπλέγματος (σχ. 4β), τα συμπλέγματα 3,4 και 5 δείχνουν να διαρκούν περισσότερο απ΄ ότι εκείνα του 1 και 2. Εξετάζοντας την ενδοετήσια παραλλαγή των επεισοδίων (σχ. 5), φαίνεται ότι τα επεισόδια του συμπλέγματος 1 εμφανίζονται συχνά κατά τη διάρκεια ολόκληρης της εξεταζόμενης χρονικής περιόδου και ειδικότερα την περίοδο 1971 – 1975.

survey4 0
 Σχήμα 4: Μηνιαία κατανομή (α) και διάρκεια (β) των επεισοδίων χιονιού των 5 συμπλεγμάτων

Τα επεισόδια του συμπλέγματος 3 εμφανίζονται συχνά πριν το 1981, ενώ ακολούθως σπανίζουν, με εξαίρεση τον χειμώνα 1991 – 1992, που είναι και ο πλέον χιονοφόρος χειμώνας της εξεταζόμενης περιόδου. Επίσης, τα επεισόδια του συμπλέγματος 5 εμφανίζονται συχνά πριν το 1977, αλλά από εκεί και εντεύθεν επ ανεμφανίστηκαν μόνο τους χειμώνες του 1987 – 1988 και 1991 – 1992. Τέλος, τα επεισόδια του συμπλέγματος 4 δείχνουν μια ισοκατανομή εντός της υπό εξέταση περιόδου.
survey5 0
Σχήμα 5: Ενδοετήσια διακύμανση των επεισοδίων χιονιού των 5 συμπλεγμάτων
Όσον αφορά την ώρα έναρξης των φαινομένων, το παρακάτω σχήμα 6 δείχνει ότι συνηθέστερες είναι οι πρώτες πρωινές ώρες της ημέρας. Αυτό το πρωινό μέγιστο φαίνεται να αποδίδεται στο γεγονός ότι η θερμοκρασία αέρος το πρωί είναι χαμηλή και η σχετική υγρασία είναι υψηλή, ευνοώντας έτσι τη συμπύκνωση. Ας σημειωθεί ότι το μέγιστο της 24ωρης διακύμανσης του χειμερινού υετού καθώς και της νέφωσης στην Αθήνα παρουσιάζει επίσης μέγιστο κατά τις πρωινές ώρες.
survey6 0
Σχήμα 6: Αριθμός των επεισοδίων χιονιού σε σχέση με την ώρα αναφοράς
εμφάνισης εκάστου συμπλέγματος

Για καθένα από τα 5 συμπλέγματα, παρουσιάζονται στους παρακάτω χάρτες 1, 2, 3, 4 και 5 η μέση ατμοσφαιρική πίεση επιφανείας (hPa), η θερμοκρασία στα 850 hPa, η θερμοκρασία στα 500 hPa, το πάχος μεταξύ 1000 και 500 hPa (σε μέτρα) και το γεωδυναμικό ύψος των 500 hPa (σε μέτρα) για τις ημέρες D –1, D & D +1 (σ.σ: οι ατμοσφαιρικές τιμές δίδονται στους χάρτες Dκαι ισχύουν τόσο στους χάρτες D & D +1, σύμφωνα με τις χρωματικές διαβαθμίσεις).  
ΣΥΜΠΛΕΓΜΑ 1 (χάρτης 1):
Κατά τη διαρκεια της ημέρας D–1 εμφανίζεται αυλώνας (trough) ανώτερης τροπόσφαιρας πάνω από την ανατολική Βαλκανική Χερσόνησο και Μαύρη Θάλασσα και μια σφήνα έξαρσης (ridge) πάνω από τη Δυτική Ευρώπη. Στην επιφάνεια, το κέντρο χαμηλών πιέσεων βρίσκεται πάνω από την Κύπρο και το κέντρο υψηλών πιέσεων (αντικυκλώνας) πάνω από την Κεντρική Ευρώπη. Ο συνδυασμός των δύο παραπάνω συστημάτων προκαλεί μια ψυχρή οριζόντια μεταφορά πάνω από τα ανατολικά Βαλκάνια στη μέση και κατώτερη τροπόσφαιρα. Την ημέρα Doαυλώνας μετατοπίζεται προς το ανατολικό Αιγαίο, ενώ ο αντικυκλώνας κινείται προς τα ΒΔ Βαλκάνια και αποκαθίσταται ένα ΒΑ ρεύμα, επιφέροντας μια ισχυρή ψυχρή εισβολή στην περιοχή των Αθηνών, με μια πτώση της θερμοκρασίας (Τ) κατά 4 Cστο ύψος των 850 hPa. Τέλος, την ημέρα D +1 τόσο ο αυλώνας, όσο και το επιφανειακό χαμηλό κινούνται προς ανατολάς (Τουρκία) εξασθενώντας το επιφανειακό ρεύμα.
survey7 1

Χάρτης 1: Σύμπλεγμα 1 (18 επεισόδια χιονιού)
ΣΥΜΠΛΕΓΜΑ 2 (χάρτης 2):
Αυτό είναι το πλέον ασύνηθες σύμπλεγμα όσον αφορά τη συχνότητά του και παρατηρείται τις ύστερες ημέρες του χειμώνα. Κατά τη διάρκεια της ημέρας D–1 αυλώνας (trough) ανώτερης τροπόσφαιρας επηρεάζει την Ιταλία, την Αδριατική Θάλασσα και τα Βόρεια Βαλκάνια και συνδέεται με ένα ισχυρό ΒΑ ρεύμα στην κατώτερη τροπόσφαιρα πάνω από τις περιοχές αυτές. Την ημέρα D, ολόκληρο το σύστημα καθώς και η ψυχρή αέρια μάζα που το συνοδεύει μετατοπίζεται προς την Ανατολική Βαλκανική και το Αιγαίο, όπου το πολύ ισχυρό βόρειο ρεύμα είναι υπεύθυνο για την οριζόντια μεταφορά πολύ ψυχρών αερίων μαζών στην κατώτερη τροπόσφαιρα. Αυτή η ροή αποδίδεται στο συνδυασμό ανάμεσα στον αντικυκλώνα πάνω από τη  Γαλλία και της (βαθιάς) ύφεσης πάνω από την Κύπρο. Η ημέρα D του εν λόγω συμπλέγματος χαρακτηρίζεται από τις χαμηλότερες θερμοκρασίες στην περιοχή των Αθηνών μεταξύ των 5 συμπλεγμάτων (ενδεικτικά: Τ 500 hPa: –33 CT 850 hPa: –9 C, πάχος 1000–500 hPa: 5.080 m καθώς και της βαθιάς κυπριακής ύφεσης <1000 span="" style="border: 0px; margin: 0px; padding: 0px;">hPa
). Τέλος, την ημέρα D +1 ο αυλώνας και η συνδεόμενη με αυτόν ψυχρή αέρια μάζα κινείται προς την περιοχή της Τουρκίας και Μαύρης Θάλασσας, ενώ επικρατούν αντικυκλωνικές συνθήκες πάνω από την ελληνική περιοχή.
survey8 0
Χάρτης 2: Σύμπλεγμα 2 (3 επεισόδια χιονιού)
ΣΥΜΠΛΕΓΜΑ 3 (χάρτης 3):
Την ημέρα D–1 αυλώνας (trough) ανώτερης τροπόσφαιρας (συνοδευμόμενος από μια ψυχρή αέρια μάζα) βρίσκεται πάνω από την Βαλκανική Χερσόνησο, ενώ ένας συνδυασμός ανάμεσα σ΄έναν αντικυκλώνα πάνω από την Κεντρική Ευρώπη και μιας ύφεσης ανάμεσα στην Κρήτη και την Κύπρο στην κατώτερη τροπόσφαιρα είναι υπεύθυνοι για το ΒΑ ρεύμα στην ίδια περιοχή. Την ημέρα Dσχηματίζεται ανώτερο χαμηλό πάνω από το Αιγίο και την Δυτική Τουρκία, ενώ ο επιφανειακός αντικυκλώνας και η ύφεση μετατοπίζονται προς τα Βόρεια Βαλκάνια και την περιοχή της Κύπρου αντίστοιχα, προκαλώντας ένα πολύ ισχυρό ΒΑ ρεύμα πάνω από την Ελλάδα. Τέλος, την ημέρα D +1 η ψυχρή αέρια μάζα εξασθενεί (θερμαίνεται) και μετατοπίζεται ανατολικότερα μαζί με τον συνοδευόμενο αυλώνα και το επιφανειακό χαμηλό.
survey9 0
Χάρτης 3: Σύμπλεγμα 3 (10 επεισόδια χιονιού)
ΣΥΜΠΛΕΓΜΑ 4 (χάρτης 4):
Την ημέρα D –1 αυλώνας (trough) ανώτερης τροπόσφαιρας εμφανίζεται πάνω από τα Βόρεια Βαλκάνια, αντικυκλώνας έχει το κέντρο του πάνω από τη Δυτική Ευρώπη και ένα κέντρο χαμηλών πιέσεων έχει το κέντρο του ανάμεσα στην Κρήτη και την Κύπρο. Την ημέρα Dο αυλώνας μετακινείται προς το Αιγαίο, ο αντικυκλώνας κινείται ανατολικά (προς την Κεντρική Ευρώπη) και ενισχύει το ΒΑ ρεύμα πάνω από την Αθήνα, μεταφέροντας έτσι ψυχρές αέριες μάζες. Αυτό το σύμπλεγμα –σε σχέση με τα υπόλοιπα– και κατά τη διάρκεια της ημέρας D, εμφανίζει τις υψηλότερες θερμοκρασίες στην κατώτερη τροπόσφαιρα πάνω από την Αθήνα (ενδεικτικά: Τ 850hPa: –6 C & πάχος 1000–500 hPa: 5.170 m). Τέλος, την ημέρα D +1, αμφότερα τα ανώτερα και κατώτερα συστήματα, καθώς και το ΒΑ ρεύμα εξασθενούν και πληρούνται.
survey10 0
Χάρτης 4: Σύμπλεγμα 4 (18 επεισόδια χιονιού)
ΣΥΜΠΛΕΓΜΑ 5 (χάρτης 5):
Κατά τη διάρκεια των ημερών D–1 και D, η ύπαρξη ενός αυλώνα στο ύψος των 500 hPaκαι μια ψυχρή αέρια μάζα βρίσκονται πάνω από την Βαλκανική, συνδεόμενα με έναν αντικυκλώνα πάνω από τη Δυτική Ευρώπη και μιας ύφεσης ανάμεσα στην Κρήτη και την Κύπρο, αποκαθιστώντας ένα ΒΑ ρεύμα πάνω από το Αιγαίο και την περιοχή των Αθηνών. Την ημέρα D +1 τέλος, σχηματίζεται ανώτερο χαμηλό πάνω από τα ΒΑ Βαλκάνια, ενώ η οι υψηλές πιέσεις της κατώτερης τροπόσφαιρας μετατοπίζονται ανατολικότερα, επηρεάζοντας τη ΒΔ Τουρκία. Αυτό το σύμπλεγμα εμφανίζεται συχνότερα προς το τέλος του χειμώνα.
survey11 0
Χάρτης 5: Σύμπλεγμα 5 (12 επεισόδια χιονιού)
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜA:
Από τα παραπάνω δεδομένα, φαίνεται καθαρά ότι η χιονόπτωση αποτελεί ένα μάλλον σπάνιο μετεωρολογικό φαινόμενο για την περιοχή των Αθηνών. Χιονόπτωση διάρκειας πλέον των 2 διαδοχικών ημερών αποτελεί εξαίρεση. Οι χειμώνες του 1982–1983, 1986–1987 καθώς και του 1991–1992 ήταν οι πλέον χιονοφόροι της περιόδου 1958–2001. Τα 61 επεισόδια χιονιού της περίοδου ταξινομούνται σε 5 συμπλέγματα, όπου το κάθε ένα περιγράφει την τρισδιάστατη ατμοσφαιρική δομή πάνω από την Ευρώπη που συνδέεται με χιονόπτωση στην Αθήνα. Το κοινό χαρακτηριστικό ανάμεσα στα παραπάνω 5 συμπλέγματα είναι το (επιφανειακό) βορειοανατολικό ρεύμα κατά την ημέρα του φαινομένου (D) που προκύπτει από την παρουσία ενός αντικυκλώνα στην Κεντρική Ευρώπη και μιάς ύφεσης (βαρομετρικό χαμηλό) στην ευρύτερη περιοχή της Κύπρου. Οι συνεπάγουσες αέριες μάζες που επισκέπτονται την Αθήνα είναι ψυχρές και υγρές, καθώς προέρχονται από τις ηπειρωτικές περιοχές της Ανατολικής Ευρώπης (cPcontinentalpolar, δηλαδή ηπειρωτικές/ξηρές πολικές αέριες μάζες), έχοντας εμπλουτιστεί με υδρατμούς καθώς διέρχονται από το Αιγαίο Πέλαγος. Αυτοί οι τύποι καιρού, γνωστοί επίσης ως «προσήνεμοι χιονιάδες» είναι οι κυρίως υπεύθυνοι για επεισόδια χιονιού στην Αθήνα. Οι διαφορές ανάμεσα στα 5 αυτά συμπλέγματα αφορούν τις ιδιαίτερες θέσεις, την ένταση, τις τροχιές των συνοπτικών συστημάτων και τις συνδεόμενες με αυτά ψυχρές αέριες μάζες στην κατώτερη και μέση τροπόσφαιρα. Στο παρακάτω σχήμα 7 βλέπουμε τις μέσες τιμές των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών των 5 συμπλεγμάτων.

Σύμπλεγμα

Θερμοκρασία (C) στη στάθμη των 500 hPaπάνω από την Αττική
Θερμοκρασία (C)
στη στάθμη των 850 hPaπάνω από την Αττική
Πάχος μεταξύ 1000 και 500 hPa (m) πάνω από την Αττική
Κέντρο Αντικυκλώνα (μέση πίεση σεhPa)
Κέντρο Ύφεσης (μέση πίεση
σε hPa)
1
– 29
– 8
5160
>1028
<1012 span="">
2
– 33
– 9
5080
>1028
<1000 span="">
3
– 29
– 7
5160
>1028
<1010 span="">
4
– 29
– 6
5170
>1030
<1010 span="">
5
– 31
– 7
5160
>1028
<1006 span="">
Σχήμα 7: Μέσες τιμές των μετεωρολογικών παραμέτρων των 5 συμπλεγμάτων
Σύμφωνα λοιπόν με τις παραπάνω ατμοσφαιρικές προϋποθέσεις για την εκδήλωση επεισοδίων χιονιού, ο σταθμός του (πρώην) Αεροδρομίου του Ελληνικού έδωσε 61 επεισόδια χιονιού την περίοδο 1958 – 2001 (χρονοσειρά 44 ετών). Αυτό σημαίνει ότι ο εν λόγω σταθμός δίνει κατά μέσον όρο 1,4 ημέρες χιονιού ετησίως. Στον εσωτερικότερο (στο λεκανοπέδιο) σταθμό του ΕΑΑ Θησείου, ο αντίστοιχος αριθμός αυξάνεται στις 3,5 ημέρες ετησίως. Οι ημέρες χιονιού (στο λεκανοπέδιο και ευρύτερα την Αττική) αυξάνονται από τα παράλια προς το εσωτερικό, από νότο προς βορρά και από δυσμάς προς ανατολάς. Ο παρακάτω χάρτης 6 δείχνει την (εκτιμώμενη) γεωγραφική κατανομή του μέσου αριθμού ημερών χιονιού στην περιοχή της Αττικής: 


survey12 0 
Χάρτης 6: Μέσος (εκτιμώμενος) αριθμός ημερών χιονιού στην Αττική (1958 – 2001)





Επιμέλεια, σχεδιασμός:
Weerman (Γιαλαμάς Ιωάννης)

Βιβλιογραφία – πηγές:  The atmospheric conditions over Europe and the Mediterranean favouring snow events in Athens, Greece.       E.E. Houssos, C. J. Lolis and A. Bartzokas. Laboratory of Physics, University of Ioannina, Greece. 

Δεν υπάρχουν σχόλια: