Συμβολή στην έγκαιρη και έγκυρη πρόγνωση ακραίων καιρικών φαινομένων στον ελληνικό χώρο με τη χρήση πολυμεταβλητών στατιστικών μεθόδων

Abstract

In this PhD Thesis the main types of the atmospheric circulation evolution in the lower and middle troposphere are being defined, that favor 5 kinds of extreme weather episodes in Greece (warm episodes, cold episodes, episodes of extreme rainfall, snowfall episodes and fog episodes). For this purpose two data sets are used a) daily values of meteorological parameters at 16 meteorological stations in Greece, for the period 1/9/1957 to 31/8/2002. b) values of meteorological parameters describing the atmospheric circulation in the lower and middle troposphere in Europe and the Mediterranean one day before the initiation, the day of the initiation and one day after the end of the episodes. For each of the 5 kinds of episodes, from the first data set the episodes dates are located. On the second data set a methodology scheme is applied that comprises of the multivariate methods of Factor Analysis and Cluster Analysis in order to define the main types of the atmospheric circulation, favoring each kind of episodes. For the warm episodes, the cold episodes, the extreme rain episodes, the snow episodes and the fog episodes, 7, 6, 16, 13 and 10 main types of the atmospheric circulation are defined, respectively. The main cause of warm episodes in Greece is the anticyclonic circulation over Greece, due to the expansion of the Azores Anticyclone. Cold episodes are favored by the combination of an anticyclone in Europe and cyclonic circulation in the eastern Mediterranean. The main cause of extreme rain episodes is a depression in the Mediterranean and a trough in the 500hPa level west of Greece. Snow episodes are favored mainly by the combination of anticyclonic circulation in Europe and a deep depression in the Mediterranean, which contribute to the advection of cold air masses and to an intense baroclinicity over Greece. The formation of radiation fogs is being favored by anticyclonic circulation and a constant pressure value over Greece. A weak southerly flow of humid air masses can cause advection fogs mainly in the coastal regions and in the islands.

Στην παρούσα διατριβή καθορίζονται οι κύριοι τύποι της εξέλιξης της ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας στην κατώτερη και μέση τροπόσφαιρα, που ευνοούν την εμφάνιση 5 ειδών επεισοδίων ακραίων καιρικών φαινομένων στην Ελλάδα (θερμά επεισόδια, ψυχρά επεισόδια, επεισόδια ακραίων βροχοπτώσεων, επεισόδια χιονόπτωσης και επεισόδια ομίχλης). Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται δύο ομάδες δεδομένων, α) ημερήσιες τιμές μετεωρολογικών παραμέτρων, καταγεγραμμένες σε 16 μετεωρολογικούς σταθμούς στην Ελλάδα για την περίοδο από 1/9/1957 έως 31/8/2002 και β) τιμές μετεωρολογικών παραμέτρων, που περιγράφουν την ατμοσφαιρική κυκλοφορία στην κατώτερη και μέση τροπόσφαιρα στην Ευρώπη και στη Μεσόγειο μία ημέρα πριν από την έναρξη, την ημέρα έναρξης και μία ημέρα μετά τη λήξη των επεισοδίων. Για κάθε ένα από τα 5 είδη επεισοδίων, από την πρώτη ομάδα δεδομένων εξακριβώνονται οι ημερομηνίες, που συνέβησαν τα επεισόδια. Στη δεύτερη ομάδα δεδομένων εφαρμόζεται μία μεθοδολογία, που περιλαμβάνει τις πολυμεταβλητές στατιστικές μεθόδους της Παραγοντικής Ανάλυσης και της Ανάλυσης κατά Συστάδες με σκοπό τον καθορισμό των κύριων τύπων της εξέλιξης της ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας, που ευνοούν την εμφάνιση του κάθε είδους επεισοδίων. Για τα θερμά επεισόδια, τα ψυχρά επεισόδια, τα επεισόδια ακραίων βροχοπτώσεων, τα επεισόδια χιονόπτωσης και τα επεισόδια ομίχλης, προκύπτουν 7, 6, 16, 13 και 10 κύριοι τύποι της εξέλιξης της ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας, αντίστοιχα. Η κύρια αιτία των θερμών επεισοδίων είναι η αντικυκλωνική κυκλοφορία στην Ελλάδα, που οφείλεται στην επέκταση του υποτροπικού αντικυκλώνα των Αζορών. Τα ψυχρά επεισόδια προκαλούνται κυρίως από το συνδυασμό αντικυκλωνικής κυκλοφορίας στην περιοχή της Ευρώπης ή των Βαλκανίων και κυκλωνικής κυκλοφορίας στην ανατολική Μεσόγειο. Για τα επεισόδια ακραίας βροχόπτωσης μία ύφεση στην περιοχή της Μεσογείου και ένας αυλώνας στην ισοβαρική επιφάνεια των 500hPa δυτικά της Ελλάδας αποτελούν το βασικό αίτιο της πρόκλησής τους. Τα επεισόδια χιονόπτωσης ευνοούνται κυρίως από τον συνδυασμό αντικυκλωνικής κυκλοφορίας στην Ευρώπη και μίας βαθιάς ύφεσης στην περιοχή της Μεσογείου, που συμβάλλουν στη ροή ιδιαίτερα ψυχρών αερίων μαζών και στην έντονη βαροκλινικότητα στην περιοχή της Ελλάδας. Ο σχηματισμός ομιχλών ακτινοβολίας ευνοείται από αντικυκλωνική κυκλοφορία και πεδίο σταθερών πιέσεων στην περιοχή της Ελλάδας. Ασθενής νότια ροή υγρών αερίων μαζών είναι ικανή να προκαλέσει ομίχλες μεταφοράς, επηρεάζοντας περισσότερο τις παράκτιες και νησιωτικές περιοχές της χώρας.