Πτυχιακή εργασία με θέμα: «Αλλαγές στις ακραίες κλιματικές καταστάσεις και οι επιπτώσεις τους στο περιβάλλον»

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Πτυχιακή εργασία με θέμα: «Αλλαγές στις ακραίες κλιματικές καταστάσεις και οι επιπτώσεις τους στο περιβάλλον» Ορφανού Λυδία Επιβλέπον Καθηγητής : Μελάς Δημήτριος Θεσσαλονίκη 2012

2 Περιεχόμενα Περιεχόμενα 1 Περίληψη. 4 Abstract. 5 Εισαγωγή 6 Κεφάλαιο 1: Χαρακτηριστικα των κλιματικών ακραίων γεγονότων Τι είναι τα κλιματικά ακραία; Συνδυασμός γεγονότων και τροφοδοσία φαινομένων Αλλαγές στις ακραίες τιμές και η σχέση τους με τοπικές και παγκόσμιες μέσες τιμές Μελέτες - Πιθανότητα και βεβαιότητα-αξιοπιστία παρατηρήσεων και προβλέψεων 15 Κεφάλαιο 2 : Παρατηρούμενες και προβλεπόμενες αλλαγές στον καιρό και τα κλιματικά ακραία Θερμοκρασία Αλλαγές στην μέση θερμοκρασία Αλλαγές στις ακραίες τιμές της θερμοκρασίας Που οφείλονται οι αλλαγές στην θερμοκρασία; Κατακρημνίσεις Αλλαγές στις ακραίες τιμές κατακρήμνισης Πού οφείλονται οι αλλαγές στα ακραία φαινόμενα κατακρήμνισης 38 1

3 2.3 Άνεμοι..40 Κεφάλαιο 3 : Παρατηρούμενες και προβλεπόμενες αλλαγές σε φαινόμενα που σχετίζονται με τα κλιματικά ακραία Μουσώνες Τι είναι οι μουσώνες και από τι προκαλούνται; Παρατηρούμενες και προβλεπόμενες αλλαγές στους μουσώνες και σε φαινόμενα και κλιματικές μεταβλητές που συνδέονται με αυτούς Το φαινόμενο El Niño Τι είναι το φαινόμενο El Niño και από τι προκαλείται; Παρατηρούμενες και προβλεπόμενες αλλαγές στο φαινόμενο El Niño Τροπικοί κυκλώνες 55 `3.3.1 Τι είναι οι τροπικοί κυκλώνες και πώς δημιουργούνται Παρατηρούμενες και προβλεπόμενες αλλαγές στους τροπικούς κυκλώνες Υποτροπικοί κυκλώνες Τι είναι οι υποτροπικοί κυκλώνες και πώς δημιουργούνται Παρατηρούμενες αλλαγές στους υποτροπικούς κυκλώνες.63 Κεφάλαιο 4 : Οι επιπτώσεις των κλιματικών αλλαγών στο περιβάλλον Ξηρασίες Πλημμύρες Στάθμη θάλασσας

4 4.4 Θαλάσσια κύματα Παράκτιες επιπτώσεις Γεωλογικές επιπτώσεις Αλλαγές στα μεγάλα γεωγραφικά πλάτη και τους παγετώνες Αμμοθύελλες.. 91 Συμπεράσματα..95 Α Παράρτημα..90 Β Παράρτημα. 104 Βιβλιογραφία

5 Περίληψη Η παρούσα πτυχιακή εργασία πραγματεύεται τις αλλαγές στις ακραίες τιμές των κλιματικών μεταβλητών (θερμοκρασία, κατακρημνίσεις, άνεμοι),αλλαγές σε ακραία κλιματικά φαινόμενα (μουσώνες, El- Nino και τροπικοί και υποτροπικοί κυκλώνες) καθώς επίσης και τις επιπτώσεις των αλλαγών αυτών στο περιβάλλον. Η ανάλυση βασίζεται στην Ειδική Έκθεση της Διακυβερνητικής Επιτροπής για την Αλλαγή του Κλίματος (Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change) με τίτλο «Special Report on Managing the Risks of Extreme Events and Disasters to Advance Climate Change Adaptation SREX» της Διακυβερνητικής Επιτροπής για την Αλλαγή του Κλίματος (Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC), που εκδόθηκε το Η παγκόσμια άνοδος της θερμοκρασίας, έχει πυροδοτήσει μια σειρά αλλαγών στις μέσες και ακραίες τιμές των κλιματικών μεταβλητών, που, βέβαια, διαφέρουν από τόπο σε τόπο και από εποχή σε εποχή. Στην εργασία αυτή μελετώνται οι αλλαγές που έχουν συμβεί σε παγκόσμιο επίπεδο κατά τη διάρκεια του 20 ου αιώνα μέχρι και σήμερα και εκείνες που προβλέπονται για τα επόμενα 100 χρόνια. Παράλληλα, εξετάζεται κατά πόσο οι αλλαγές αυτές αποτελούν μέρος της φυσικής μεταβλητότητας του κλίματος ή αποτέλεσμα της ανθρώπινης παρέμβασης στο περιβάλλον (εκπομπές θερμοκηπικών αερίων, χρήση γης κ.α.). Κάποιες από τις πιο βασικές αλλαγές είναι: Υψηλότερες μέγιστες θερμοκρασίες και πιο ζεστές ημέρες σχεδόν σε όλες τις περιοχές, πιο έντονες βροχοπτώσεις σε περιοχές στο Βόρειο Ημισφαίριο, υψηλότερες ελάχιστες θερμοκρασίες και λιγότερες κρύες ημέρες στις περισσότερες περιοχές, μειωμένο ημερήσιο εύρος θερμοκρασίας, ξηρά καλοκαίρια σε κάποιες περιοχές με κίνδυνο ξηρασίας. Καθώς οι αλλαγές αυτές επηρεάζουν και τα μεγάλης και μικρής κλίμακας κλιματικά φαινόμενα (όπως μουσώνες, El- Nino και τροπικοί και υποτροπικοί κυκλώνες), στην εργασία αυτή, γίνεται περιγραφή των φαινομένων αυτών και εξετάζονται οι αλλαγές που έχουν παρατηρηθεί στην συχνότητα, την ένταση, τη διάρκεια και τη γεωγραφική τους θέση, ενώ ερευνώνται και οι μελλοντικές εξελίξεις των φαινομένων αυτών. Η εργασία καταλήγει στις επιπτώσεις των κλιματικών αλλαγών στο φυσικό περιβάλλον. Οι ξηρασίες, οι πλημμύρες, η στάθμη της θάλασσας, τα θαλάσσια κύματα, η παράκτια γεωλογία, η γεωμορφολογία, οι παγετώνες και οι αμμοθύελλες εξαρτώνται από τις κλιματικές μεταβλητές, συνεπώς αλλαγές στις ακραίες και μέσες τιμές των κλιματικών μεταβλητών, δεν μπορούν παρά να επηρεάσουν και το φυσικό περιβάλλον. 4

6 Abstract The present study negociates the changes in extreme climatic indexes values (temperature, precipitations, wind), changes in extreme climatic phenomena (monsoons, El-Nino, tropical and sub-tropical cyclons), as well as the impact of these changes on the environement. The analysis is based on the Special Report of the Intragovernmental Panel on Climat Change, bearing the title Special Report on Managing the Risk of Extreme Events and Disasters to Advance Climate Change Adaptation-SREX, wich was published in The global rise of temperature has triggered a series of changes in median and extreme values of climatic indexes, proper to every region and time period. In this study are evaluated changes having occurred on a global level during the 20 th century up to the present day, as well as those predicted for the next hundred years. Furthermore, it addresses the question as to whether these changes are a result of natural climate evolution, or one coming from human intervention to the environment (air pollution, use of land etc.). Some of the most significant changes are : highest maximum temperatures ant hotter days in almost every region, heavier precipitations on Northern hemisphere regions, highest lowest temperatures and less cold days in most regions, as well as as a reduced range of temperature and drier summers with increased possibility of drought in many regions. As these changes affect large scale phenomena as well as lesser ones, this study describes these phenomena and studies their evolution in frequency, intensity, duration and geographoc position, going all the way to examinate future predictions. The study concludes by stating the consequences of these changes on the natural environment. Dryness, floods, the sea level, sea waves, shoreline geology, geomorphology, glaciers and sand storms depend strongly on climatic indexes, meaning thus that changes in these indexes unavoidably affect the natural environment. 5

7 Εισαγωγή Το κλίμα της γης ποτέ δεν ήταν ούτε θα είναι σταθερό. Θα παρουσιάζει πάντα μεταβολές-αποκλίσεις που οφείλονται σε συγκεκριμένα αίτια. Όταν μιλάμε για το κλίμα εννοούμε το μέσο όρο των ατμοσφαιρικών συνθηκών όπως παρουσιάζονται από τις μεταβολές των μετεωρολογικών στοιχείων για μεγάλο χρονικό διάστημα ενώ ο καιρός είναι η κατάσταση της ατμόσφαιρας σε δεδομένη χρονική στιγμή. Το κλίμα περιλαμβάνει πρότυπα θερμοκρασίας, βροχοπτώσεων, ανέμων, επίπεδα υγρασίας και εποχές. Η αλλαγή του κλίματος επομένως είναι κάτι περισσότερο από μία απλή αλλαγή του καιρού. Το κλίμα διαδραματίζει θεμελιώδη ρόλο στη διαμόρφωση των φυσικών οικοσυστημάτων, των ανθρώπινων κοινωνιών, των οικονομιών και των πολιτισμών. Η κλιματική αλλαγή θα μπορούσε να οξύνει τα περιβαλλοντικά προβλήματα, όπως ξηρασία, λειψυδρία, υποβάθμιση του εδάφους, ενώ δεν αποκλείεται να ενταθούν οι συγκρούσεις για τη χρήση της γης και να εμφανιστούν κύματα «περιβαλλοντικών προσφύγων». Η παγκόσμια αύξηση της θερμοκρασίας θα θέσει σε κίνδυνο τη βάση της απασχόλησης πολλών ανθρώπων, ιδίως στις αναπτυσσόμενες χώρες αυξάνοντας τον κοινωνικό αποκλεισμό και τη φτώχεια. Σε εύθραυστα κράτη, με αδύναμα θεσμικά όργανα, η κλιματική αλλαγή θα μπορούσε να καταστρέψει τις όποιες τοπικές προσαρμοστικές δυνατότητες στις μεταβαλλόμενες συνθήκες του περιβάλλοντος και να ενισχύσει την κοινωνική αστάθεια. Τα αίτια των κλιματικών αλλαγών περιλαμβάνουν κάποιες απειροελάχιστες μεταβολές της ηλιακής ακτινοβολίας, ηφαιστειακές εκρήξεις, φαινόμενα φυσικής μεταβλητότητας τύπου ElNiño καθώς και φυσικές αποκλίσεις του ίδιου του ηλιακού συστήματος. Αυτά εξηγούν ένα μικρό ποσοστό της θέρμανσης του πλανήτη, το υπόλοιπο αποδίδεται σε ανθρωπογενείς δραστηριότητες οι οποίες συντελούν στην αύξηση της συγκέντρωσης αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα, ιδιαίτερα διοξειδίου του άνθρακα CO 2, μεθανίου και υποξειδίου του αζώτου. Καθώς το κλίμα του πλανήτη μεταβάλλεται, προκαλούνται και αλλαγές στις ακραίες τιμές των κλιματικών μεταβλητών, και αυτό μπορεί να οδηγήσει σε δυσάρεστες ως καταστρεπτικές για το περιβάλλον και τον άνθρωπο συνέπειες. Ως κλιματικό ακραίο, ορίζουμε τις ακραίες τιμές που παίρνει κάποια κλιματική μεταβλητή. Μπορούμε να πούμε πως ένα κλιματικό ακραίο ξεφεύγει από τα συνηθισμένα όρια, και είναι, λοιπόν σχετικά σπάνιο. Καιρικά και κλιματικά φαινόμενα, ακόμη και αν δεν είναι ακραία από στατιστική άποψη μπορούν να οδηγήσουν σε ακραίες καταστάσεις είτε επειδή μια κλιματική 6

8 μεταβλητή ξεπερνά ένα απόλυτο όριο, είτε επειδή τα φαινόμενο συνδυάζεται με άλλα φαινόμενα. Κάποια κλιματικά ακραία γεγονότα μπορεί να μην είναι ακραία από μόνα τους, αλλά ο συνδυασμός τους να μπορεί να οδηγεί σε ακραίες κλιματικές καταστάσεις. Κλιματικοί μηχανισμοί, όπως ο τροπικός κυκλώνας, μπορεί, από στατιστικής απόψεως να μην είναι ακραίοι, όμως ο τόπος και ο χρόνος εμφάνισής τους, να είναι. Και αντίθετα, τα ακραία κλιματικά γεγονότα δεν οδηγούν απαραίτητα σε ακραίες καταστροφές. Η παγκόσμια άνοδος της θερμοκρασίας, έχει πυροδοτήσει μια σειρά αλλαγών στις μέσες και ακραίες τιμές των κλιματικών μεταβλητών, που, βέβαια, διαφέρουν από τόπο σε τόπο και από εποχή σε εποχή. Κάποιες από τις πιο βασικές αλλαγές είναι: Υψηλότερες μέγιστες θερμοκρασίες και πιο ζεστές ημέρες σχεδόν σε όλες τις περιοχές. Πιο έντονες βροχοπτώσεις σε περιοχές στο Βόρειο Ημισφαίριο. Υψηλότερες ελάχιστες θερμοκρασίες και λιγότερες κρύες ημέρες στις περισσότερες περιοχές. Μειωμένο ημερήσιο εύρος θερμοκρασίας. Ξηρά καλοκαίρια σε κάποιες περιοχές με κίνδυνο ξηρασίας. Οι αλλαγές αυτές επηρεάζουν και τα μεγάλης και μικρής κλίμακας κλιματικά φαινόμενα. Αλλαγές έχουν παρατηρηθεί στην συχνότητα, την ένταση, τη διάρκεια, τη γεωγραφική θέση κλιματικών φαινομένων όπως είναι οι μουσώνες, το φαινόμενο El- Nino, οι τροπικοί και υποτροπικοί κυκλώνες, τα μεγάλης κλίμακας συστήματα κυκλοφορίας. Βέβαια, δεν μπορούμε να πούμε με απόλυτη βεβαιότητα ότι οι αλλαγές αυτές είναι μόνιμες καθώς μπορεί να αποτελούν, φάσεις της φυσικής διακύμανσης. Η κλιματική αλλαγή έχει άμεσες και έμμεσες επιπτώσεις στο φυσικό περιβάλλον. Οι ξηρασίες, οι πλημμύρες, η στάθμη της θάλασσας, τα θαλάσσια κύματα, η παράκτια γεωλογία, η γεωμορφολογία, οι παγετώνες και οι αμμοθύελλες εξαρτώνται από τις κλιματικές μεταβλητές, συνεπώς αλλαγές στις κλιματικές μεταβλητές, δεν μπορούν παρά να επηρεάσουν και το φυσικό περιβάλλον. Μετρήσεις, έρευνες και μελέτες γίνονται σε σταθερή βάση και σε παγκόσμιο επίπεδο για την κατανόηση της συμπεριφοράς του κλίματος, την πρόβλεψή του, και 7

9 την λήψη μέτρων προστασίας του περιβάλλοντος. Δεν έχουν κατανοηθεί πληρως και σε βάθος όλοι οι κλιματικοί μηχανισμοί, ενώ, σε πολλές περιπτώσεις υπάρχουν ελλείψεις δεδομένων, με αποτέλεσμα οι εκτιμήσεις που γίνονται να ενέχουν κάποια αβεβαιότητα. Με την διαρκή εξέλιξη της τεχνολογίας και την επιστημονική έρευνα επιτυγχάνονται βελτιώσεις στα όργανα μέτρησης, και στα κλιματικά μοντέλα, με αποτέλεσμα να έχουμε όλο και πιο σαφή εικόνα για την συμπεριφορά του κλίματος. 8

10 Κεφάλαιο 1: Χαρακτηριστικά των κλιματικών ακραίων γεγονότων 1.1 Τι είναι τα κλιματικά ακραία; Ως κλιματικό ακραίο, ορίζουμε τις ακραίες τιμές που παίρνει κάποια κλιματική μεταβλητή. Όταν, δηλαδή, μία κλιματική μεταβλητή, όπως για παράδειγμα η θερμοκρασία, αγγίζει το μέγιστο ή το ελάχιστο όριο τιμών που μπορεί να πάρει σε μία συγκεκριμένη περιοχή και σε μία συγκεκριμένη εποχή, τότε λέμε ότι έχουμε εμφάνιση κλιματικού ακραίου για την περιοχή αυτή και την εποχή αυτή. Γενικά μπορούμε να πούμε πως ένα κλιματικό ακραίο ξεφεύγει από τα συνηθισμένα όρια, και είναι, λοιπόν σχετικά σπάνιο. Οι ορισμοί για το τι είναι το «όριο» ποικίλουν. Μπορούμε να δεχθούμε ότι όταν μία τιμή έχει πιθανότητα εμφάνισης μικρότερη από 10%, 5%, 1%,ή μικρότερη, είναι ακραία. Στην κατανομή πιθανοτήτων εμφάνισης, έχουν ποσοστό μικρότερο από 10%, 5%, 1%. Το όριο αυτό είναι ένα σχετικό και όχι απόλυτο όριο, γιατί προκύπτει από τις μέχρι τώρα παρατηρούμενες κλιματικές συνθήκες. Ανάλογα με το τι είναι συνηθισμένο για μια περιοχή σε μία συγκεκριμένη περίοδο του χρόνου, καθορίζεται και ποιο είναι το ακραίο. Συνήθως αυτός ο ορισμός χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις που η πηγή πρόβλεψης δεν είναι οι μετρήσεις αλλά π.χ. κάποιο κλιματικό μοντέλο. Σαν απόλυτο όριο μπορούμε να θεωρήσουμε (ίσως και κάπως αυθαίρετα) μια τιμή πάνω από την οποία, μπορούν να προκληθούν μεταβολές στα οικοσυστήματα και σοβαρές επιπτώσεις στην υγεία και το περιβάλλον. Γενικά από αυτούς τους ορισμούς ορίζουμε ποσοτικά ένα ακραίο με βάση: Την πιθανότητα να εμφανιστούν (στην κατανομή πιθανοτήτων εμφάνισης να παίρνουν χαμηλό ποσοστό, κάτω από 10%), Την συχνότητα που εμφανίζονται (π.χ. μία φορά στα 20 χρόνια), και Το αν ξεπερνούν κάποιο απόλυτο όριο. 9

11 Εικόνα Στο σχήμα εμφανίζονται η κατανομή πιθανοτήτων εμφάνισης διαφόρων μέγιστων θερμοκρασιών κατά τη διάρκεια μιας καλοκαιρινής μέρας σε μία μεσογειακή χώρα. Οι θερμοκρασίες 32 ο C και 42 ο C είναι σχετικά σπάνιες, οπότε θεωρούνται ακραίες. Αν η κατανομή αυτή πλατειάσει ή τα ακραία της μετακινηθούν προς μικρότερες ή μεγαλύτερες θερμοκρασίες, τότε λέμε πως έχουμε αλλαγή στην ακραία θερμοκρασιακή κατάσταση. Το διάγραμμα είναι αυθαίρετο, χρησιμεύει μόνο για την επεξήγηση Πρέπει να τονίσουμε, όμως, ότι πολλά κλιματικά ακραία, από μόνα τους, δεν είναι απαραίτητα επικίνδυνα για το περιβάλλον και τον άνθρωπο. Τα όρια μίας κλιματικής μεταβλητής διαφέρουν από εποχή σε εποχή και από περιοχή σε περιοχή. Για παράδειγμα, για την Θεσσαλονίκη η μέση ελάχιστη (ακραία) θερμοκρασία για τον μήνα Ιανουάριο (με βάση την περίοδο ) είναι 1,3 ο C, ενώ για τον μήνα Μάρτιο η μέση ελάχιστη (ακραία) θερμοκρασία (με βάση την ίδια περίοδο) είναι 4,5 ο C. Στα Χανιά, όμως η μέση ελάχιστη για τον μήνα Ιανουάριο είναι 9,2 ο C και για τον μήνα Μάρτιο είναι 10,1 ο C. (Πηγή: Εθνική Μετεωρολογική Υπηρεσία-Ε.Μ.Υ. Ο διαχωρισμός μεταξύ ενός ακραίου κλιματικού γεγονότος και ενός ακραίου καιρικού γεγονότος δεν είναι πολύ σαφής, αλλά μπορούμε να πούμε ότι γίνεται με βάση την χρονική διάρκεια που εξετάζουμε. Ένα ακραίο καιρικό φαινόμενο αφορά μία μικρή χρονική κλίμακα (από κάποιες ώρες έως κάποιες εβδομάδες). Ένα ακραίο κλιματικό φαινόμενο αφορά μια μεγαλύτερη χρονική κλίμακα. Συνήθως αποτελεί τον συνδυασμό πολλών καιρικών φαινομένων, ακραίων ή μη. Για να γίνει αυτό πιο 10

12 σαφές παίρνουμε το εξής παράδειγμα: Στην διάρκεια μιας άνοιξης μπορεί να έχουμε μειωμένο αριθμό βροχοπτώσεων σε σύγκριση με μια τυπική άνοιξη και η έντασή τους να είναι σχετικά μικρή, χωρίς να είναι όμως και υπερβολικά μικρή (ακραία). Αυτό οδηγεί σε μία σχετικά πολύ ξηρή άνοιξη για τα δεδομένα αυτής της περιοχής, και έτσι έχουμε ακραίο κλιματικό φαινόμενο. Γενικά όμως θα χρησιμοποιούμε τον όρο «ακραία κλιματικά φαινόμενα ή γεγονότα», χωρίς να κάνουμε τον διαχωρισμό. Οι παράγοντες που επηρεάζουν την εμφάνιση, την συχνότητα εμφάνισης, την επιμονή, την έκταση και την διάρκεια ενός ακραίου κλιματικού γεγονότος είναι ποικίλοι, αλληλοσυμπληρούμενοι, και έχουν κατανοηθεί σε μικρό βαθμό από τον άνθρωπο λόγω του χαοτικού χαρακτήρα του κλίματος. Ο βαθμός στον οποίο ένα ακραίο γεγονός καθίσταται επικίνδυνο εξαρτάται από την ευπάθεια ή την προσαρμοστικότητα του περιβάλλοντος και των έμβιων όντων, το αν συνδυάζεται με κάποιο άλλο φαινόμενο, το κατά πόσο οι ατμοσφαιρικές συνθήκες τείνουν να το ενισχύσουν (π.χ. τρύπα του όζοντος, ενισχυμένο φαινόμενο του θερμοκηπίου), το αν υπάρχουν εξωτερικοί παράγοντες που το ενισχύουν ή το αποδυναμώνουν (π.χ. ανθρώπινη παρέμβαση, ηλιακός κύκλος, σεισμοί, ηφαιστειακές εκρήξεις), οι αλλαγές κλιματικών φαινομένων μεγάλης χωρικής ή χρονικής κλίμακας, και άλλοι ανεξερεύνητοι, ίσως, παράγοντες. Κάποιους από αυτούς τους παράγοντες θα τους μελετήσουμε παρακάτω. [η ενότητα 1.1 συντάχθηκε με βάση τους ορισμούς της ενότητας Categories of Weather and Climate Events Discussed in this Chapter και Characteristics of Weather and Climate Events Relevant to Disasters, της Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, 2011, IPCC, (παρ. 3.1, σελ.114)] 1.2 Συνδυασμός γεγονότων και τροφοδοσία φαινομένων Πολλές φορές κάποια ακραία γεγονότα προκύπτουν από τον συνδυασμό δύο ή περισσότερων ήπιων φαινομένων. Η ταυτόχρονη εμφάνισή τους μπορεί να προκαλέσει ακραίο κλιματικό φαινόμενο. Για παράδειγμα ένα κορεσμένο σε υγρασία έδαφος, όταν δεχθεί έντονη βροχόπτωση μπορεί να οδηγήσει σε πλημμύρα. Κανένα από τα δύο φαινόμενα μπορεί να μην είναι ακραίο, αλλά ο συνδυασμός τους είναι. Οι συνδυασμοί ακραίων και μη γεγονότων μπορούν να είναι οι εξής: α) δύο ή περισσότερα ακραία κλιματικά γεγονότα τα οποία συμβαίνουν ταυτόχρονα ή διαδοχικά, β) δύο ή περισσότερα ακραία γεγονότα τα 11

13 οποία αλληλοενισχύονται, και γ) συνδυασμός μη ακραίων γεγονότων που μαζί όμως οδηγούν σε ακραίο. Οι συνδυασμοί μπορούν να γίνονται είτε με ίδιου τύπου φαινόμενα, είτε με διαφορετικού. Παραδείγματα συνδυασμένων γεγονότων, διαφορετικού τύπου, που οδηγούν σε ακραία καιρικά ή κλιματικά φαινόμενα είναι: υψηλή στάθμη υδάτων σε συνδυασμό με εμφάνιση τροπικού κυκλώνα, σύμπτωση χαμηλών θερμοκρασιών με ξηρασία, υψηλή στάθμη ποταμών λόγω βροχών με ταυτόχρονη εμφάνιση υψηλής στάθμης θαλάσσιων υδάτων (Svensson and Jones, 2002; Van den Brink et al., 2005). Επίσης, συνδυασμός «αντίθετων» φαινομένων, οδηγεί ορισμένες φορές σε ακραίες καταστάσεις, όπως εμφάνιση έντονων φαινομένων κατακρήμνισης αμέσως μετά από έντονη ξηρασία (Begueria, S., S.M. Vicente-Serrano, and M. Angulo-Martinez, 2010). Ακόμη και αν τα φαινόμενα που συνδυάζονται, δεν είναι ίδιου τύπου και δεν σχετίζονται μεταξύ τους, οι παρακάτω παράγοντες προκαλούν τον συνδυασμό τους και την συσχέτισή τους: α) Να προκαλούνται από τις ίδιες εξωτερικές δυνάμεις (π.χ. καύσωνας που συνδυάζεται με την εντονότερη εμφάνιση του φαινομένου el-nino, έχουν τον ίδιο παράγοντα προέλευσης, την απότομη αύξηση της θερμοκρασίας), β) αμοιβαία αλληλοενίσχυση των δύο φαινομένων, γ) εξάρτηση του ενός φαινομένου από το άλλο. Αλλαγές στους παραπάνω παράγοντες μπορούν να οδηγήσουν και στην αλλαγή της συχνότητας εμφάνισης ή της έντασής των φαινομένων αυτών. Η διεργασίες παραγωγής ενός καιρικού ή κλιματικού φαινομένου δεν είναι ανεξάρτητες, αλλά επηρεάζουν και τροφοδοτούν άλλες. Η εμφάνιση ενός ακραίου φαινομένου μπορεί να τροφοδοτήσει την εμφάνιση ενός άλλου ακραίου φαινομένου με αποτέλεσμα την αμοιβαία ενίσχυσή τους, ή την αποδυνάμωσή τους. Παράδειγμα αποτελεί η εμφάνιση υψηλών θερμοκρασιών που τροφοδοτούν μια ξηρασία μέσω της έντονης εξατμισιοδιαπνοής. (Seneviratne et al., 2010) [η ενότητα 1.2 συντάχθηκε με βάση τις ενότητες Compound (Multiple) Events και Feedbacks της Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, 2011, IPCC,(παρ. 3.1, σελ.118)] 12

14 1.3 Αλλαγές στις ακραίες τιμές και η σχέση τους με τοπικές και παγκόσμιες μέσες τιμές Οι αλλαγές στις ακραίες τιμές των μεταβλητών μπορούν να κατηγοριοποιηθούν με τον εξής τρόπο: Αλλαγές που περιορίζονται σε μία απλή μετατόπιση της κατανομής πιθανότητας της μελετώμενης κλιματικής μεταβλητής, προς μεγαλύτερες ή μικρότερες τιμές, με μετατόπιση της θέσης της μέσης τιμής, Αύξηση της μεταβλητότητας της κλιματικής μεταβλητής, που εκφράζεται με πλάτυνση της καμπύλης κατανομής χωρίς μετατόπιση της μέσης τιμής, Αλλαγή στο σχήμα της καμπύλης κατανομής πιθανότητας, χωρίς μετατόπιση της μέσης. Μόνο στην πρώτη περίπτωση οι ακραίες τιμές ακολουθούν την μεταβολή της μέσης τιμής της μεταβλητής. Το είδος της αλλαγής που θα συμβεί εξαρτάται από την κλιματική μεταβλητή, την περιοχή και την εποχή που μελετάμε κάθε φορά. Στην εικόνα φαίνεται πώς μπορούν να εκφραστούν οι αλλαγές στη θερμοκρασία, με την κατανομή πιθανότητας. 13

15 Εικόνα : a) απλή μετατόπιση της κατανομής πιθανότητας της θερμοκρασίας, προς μεγαλύτερες τιμές, με μετατόπιση της θέσης της μέσης τιμής, b) αύξηση της μεταβλητότητας της θερμοκρασίας, που εκφράζεται με πλάτυνση της καμπύλης κατανομής χωρίς μετατόπιση της μέσης τιμής, c) αλλαγή στο σχήμα της καμπύλης κατανομής πιθανότητας, χωρίς μετατόπιση της μέσης. [Πηγή: Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, 2011, IPCC, (παρ σελ. 40)] 14

16 Οι αλλαγές στις ακραίες τιμές μπορούν να συνδεθούν με τις αλλαγές στις μέσες τιμές, τη μεταβλητότητα, ή τη μορφή της κατανομής πιθανότητας της μελετώμενης μεταβλητής ή και με όλα τα παραπάνω. Κατά συνέπεια μια αλλαγή στη συχνότητα των ακραία ζεστών ημερών μπορεί να προκύψει από μία αλλαγή στη μέση θερμοκρασία, ενώ οι αλλαγές στην μεταβλητότητα της θερμοκρασίας ή την μορφή της κατανομής, είναι δευτερευούσης σημασίας, τότε μπορούμε να προβλέψουμε ότι η μετατόπιση του μέσου συμπαρασύρει και τα άκρα. Αν, όμως, οι αλλαγές στην μεταβλητότητα της θερμοκρασίας ή την μορφή της κατανομής είναι σημαντικές, δεν μπορούμε να κάνουμε την ίδια πρόβλεψη. Ένα ερώτημα είναι το κατά πόσο οι αλλαγές στις ακραίες τιμές μιας μεταβλητής σε τοπική κλίμακα ακολουθούν τις αλλαγές στη παγκόσμια μέση τιμή της μεταβλητής αυτής. Σε αυτό το ερώτημα δεν μπορεί να δοθεί συγκεκριμένη απάντηση. Εξαρτάται από την μεταβλητή και από την περιοχή. Για παράδειγμα το κλάσμα της αλλαγής στις ακραίες τιμές της θερμοκρασίας μιας περιοχής, προς την αλλαγή της μέσης παγκόσμιας μέσης τιμής μπορεί να είναι λίγο μικρότερο ή μεγαλύτερο από το 1. Όσον αφορά, όμως τις βροχοπτώσεις, το αντίστοιχο κλάσμα μπορεί να έχει μεγάλες διακυμάνσεις ή ακόμη και να πάρει αρνητικές τιμές για κάποιες περιοχές, δηλαδή, ενώ παγκοσμίως υπάρχει μια τάση προς πιο υγρό κλίμα, σε κάποιες περιοχές να υπάρχει αντίθετη τάση, εξαιτίας κάποιων τοπικών ιδιομορφιών. Αυτό δηλώνει ότι το μέγεθος και η κατεύθυνση των αλλαγών εξαρτώνται από την περιοχή (γεωγραφικά, γεωλογικά, υδρολογικά και κλιματικά χαρακτηριστικά), και από την μεταβλητή που μελετάμε. [η ενότητα 1.3 συντάχθηκε με βάση την ενότητα The Diversity and Range of Extremes, της Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, 2011, IPCC, (παρ σελ. 40)] 1.4 Μελέτες - Πιθανότητα και βεβαιότητα-αξιοπιστία παρατηρήσεων και προβλέψεων Παρατηρήσεις, έρευνες, και προσπάθειες για βελτίωση των κλιματικών μοντέλων και των τεχνικών παρατήρησης γίνονται από την επιστημονική κοινότητα σε σταθερή βάση, με σκοπό την κατανόηση των κλιματικών διεργασιών, την ερμηνεία των αλλαγών που υφίσταται το κλίμα, την βαθύτερη κατανόηση των κλιματικών διεργασιών, την πρόβλεψη μελλοντικών αλλαγών του κλίματος και των 15

17 ακραίων κλιματικών φαινομένων, και την προστασία του από ανθρωπογενείς αλλαγές. Σε αυτήν την εργασία, οι αναφορές που γίνονται για τις κλιματικές αλλαγές αντλούνται από την Ειδική Έκθεση της Διακυβερνητικής Επιτροπής για την Αλλαγή του Κλίματος (Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change) με τίτλο «Special Report on Managing the Risks of Extreme Events and Disasters to Advance Climate Change Adaptation SREX» της Διακυβερνητικής Επιτροπής για την Αλλαγή του Κλίματος (Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC), που εκδόθηκε το Η IPCC είναι επιστημονική διακυβερνητική επιτροπή υπό την αιγίδα του Οργανισμού Ηνωμένων Εθνών. Ιδρύθηκε το 1988 από τον Παγκόσμιο Μετεωρολογικό Οργανισμό και το Πρόγραμμα Περιβάλλοντος. Ο σκοπός της επιτροπής είναι η αξιολόγηση της επιστημονικής γνωστικής βάσης και των ερευνών που διεξάγονται για τη μελέτη των κλιματικών αλλαγών. Μέχρι το 2007 είχε δημοσιεύσει τέσσερις εκθέσεις (1990, 1995, 2001 και 2007) σχετικά με τις κλιματικές αλλαγές που παρατηρούνται και τις πιθανές επιπτώσεις τους. Η επιτροπή δεν πραγματοποιεί έρευνα, ούτε συλλέγει παρατηρησιακά δεδομένα, αλλά συνθέτει και αξιολογεί την ήδη υπάρχουσα επιστημονική γνώση για τα ζητήματα των κλιματικών αλλαγών. Η τέταρτη έκθεση αξιολόγησης της IPCC (fourth assessment report-ar4) εκδόθηκε το 2007 και επιβεβαίωσε τις κυριότερες διαπιστώσεις της τρίτης έκθεσης του 2001, στις οποίες προστέθηκαν νέες γνώσεις που προήλθαν από νέες παρατηρήσεις και βελτιωµένα κλιματικά µοντέλα. Στην «Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change», στην οποία βασίζεται και η παρούσα πτυχιακή εργασία, χρησιμοποιούνται στοιχεία της AR4 και νέα παρατηρισιακά δεδομένα. Μία μειοψηφία των εμπλεκόμενων επιστημόνων έχει διαφωνήσει με ορισμένες πτυχές των πορισμάτων της επιτροπής, κυρίως σε ό,τι αφορά τις μελλοντικές προβλέψεις για την εξέλιξη των κλιματικών μεταβολών. Επειδή η κλιματική αλλαγή εξαρτάται έντονα από την ανθρώπινη δραστηριότητα, έχουν κατασκευαστεί 40 διαφορετικά σενάρια ρυπογόνων εκπομπών. Το καθένα κάνει διαφορετικές εκτιμήσεις για την μελλοντική ατμοσφαιρική ρύπανση που επηρεάζει το φαινόμενο του θερμοκηπίου, την χρήση γης, και άλλους ανθρώπινους παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν το κλίμα. Αυτά τα σενάρια έχουν χωριστεί σε τέσσερις οικογένειες σεναρίων (SRES scenarios). Οι προβλέψεις που αναφέρονται στην AR4, βασίζονται σε αυτά τα σενάρια. Μετά τη συλλογή δεδομένων παρατήρησης, γίνεται προσπάθεια εκτίμησης των αλλαγών στις μέσες τιμές και στα ακραία των κλιματικών μεταβλητών. Σε πολλές περιπτώσεις, εξαιτίας της έλλειψης στοιχείων είναι δύσκολο να αποφανθούμε με βεβαιότητα, για το μέγεθος ή το πρόσημο της αλλαγής που έχει ήδη γίνει ή πρόκειται να γίνει. Πιο συγκεκριμένα οι κύριες πηγές αβεβαιότητας είναι οι εξής: 16

18 Δεν υπάρχει επαρκής κάλυψη μετρητικών οργάνων σε όλες τις περιοχές του πλανήτη. Σε χώρες χαμηλής οικονομικής ανάπτυξης, ο τεχνολογικός εξοπλισμός είναι ελλιπής, με αποτέλεσμα να μην υπάρχουν αρκετά δεδομένα για την εξαγωγή συμπερασμάτων. Φαινόμενα μικρής χωρικής κλίμακας, όπως οι τυφώνες, δεν είναι εύκολο να εντοπιστούν και να μετρηθούν. Υπάρχουν συχνά ελλείψεις στην κατανόηση κάποιων κλιματικών διεργασιών και φαινομένων. Τα μοντέλα προσομοίωσης κλιματικών διεργασιών δεν δύνανται να αντιπροσωπεύσουν την πραγματικότητα με απόλυτη ακρίβεια Διαρκώς πραγματοποιούνται βελτιώσεις στον τεχνολογικό εξοπλισμό, με αποτέλεσμα, να χρειάζεται επεξεργασία των παλαιότερων μετρήσεων ώστε να ομογενοποιηθούν τα παλαιότερα δεδομένα με τα σύγχρονα Το κλίμα παρουσιάζει μία τεράστια ποικιλομορφία, και πάρα πολλοί παράγοντες συντελούν στην εμφάνιση ενός καιρικού ή κλιματικού γεγονότος με αποτέλεσμα να μην μπορούμε να έχουμε άριστη εποπτική εικόνα. Για τους παραπάνω λόγους εισάγεται μια αβεβαιότητα στις εκτιμήσεις των επιστημόνων, διαφορετική για κάθε φαινόμενο που μελετάται. Έτσι, λοιπόν, κάθε παρατήρηση και πρόβλεψη χαρακτηρίζεται από το πόσο βέβαιη-αξιόπιστη είναι και από το ποιά η πιθανότητα να συμβεί ( ή να έχει συμβεί). Οι χαρακτηρισμοί του επιπέδου βεβαιότητας-αξιοπιστίας είναι οι εξής: Υψηλή βεβαιότητα Μέτρια βεβαιότητα Χαμηλή βεβαιότητα Όταν έχουμε υψηλή βεβαιότητα χαρακτηρίζουμε και το πόσο πιθανό είναι να συμβεί: Προφανώς σίγουρο (για πιθανότητα 99%-100%) Πολύ πιθανό (για 90%-100%) 17

19 Πιθανό (για 66%-100%) Περισσότερο πιθανό, απ ότι απίθανο (για 50%-100%) Εξίσου πιθανό όσο και απίθανο (για 33%-66%) Απίθανο (για 0%-33%) Πολύ απίθανο (για 0%-10%) Εξαιρετικά απίθανο (για 0%-1%) Παρακάτω, λοιπόν, οι εκτιμήσεις αλλαγών στις μέσες και ακραίες τιμές των κλιματικών μεταβλητών θα συνοδεύονται από τους χαρακτηρισμούς που αναλύσαμε. [η ενότητα 1.4 συντάχθηκε με βάση τα στοιχεία της ενότητας Confidence and Likelihood of Assessed Changes in Extremes, της SREX (παρ , σελ.120)] 18

20 Κεφάλαιο 2 : Παρατηρούμενες και προβλεπόμενες αλλαγές στον καιρό και τα κλιματικά ακραία 2.1 Θερμοκρασία Η εµφάνιση της κλιµατικής αλλαγής γίνεται αντιληπτή κατά κύριο λόγο από την αύξηση της θερμοκρασίας, η οποία αποτελεί και το βασικό παράγοντα πρόκλησης των υπολοίπων αρνητικών επιδράσεων της κλιµατικής αλλαγής. Η παγκόσμια ατμοσφαιρική θερµοκρασία είναι αποτέλεσµα της ανταγωνιστικής δράσης των παραγόντων που προκαλούν θέρµανση και ψύξη της επιφάνειας της Γης. Το τελικό αποτέλεσµα σαφώς και διαφέρει από περιοχή σε περιοχή. Επίσης η ανταγωνιστική δράση των παραπάνω παραγόντων επιφέρει αβεβαιότητα στις προβλέψεις για το τι πρόκειται να συµβεί στο μέλλον καθώς η ποσότητα των αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα συνεχίζει να αυξάνεται Αλλαγές στην μέση θερμοκρασία Παρατηρήσεις που έγιναν τα τελευταία 160 χρόνια έδειξαν μία συνολική αυξητική τάση στην παγκόσμια θερμοκρασία, με αποκλίσεις, όμως, σε περιφερειακό επίπεδο. Η μέση θερμοκρασία της Γής αυξήθηκε τα τελευταία 100 χρόνια ( ) κατά 0,74 ο C ± 0,18 ο C, όμως, όχι με σταθερό ρυθμό. Οι ρυθμοί αύξησης δείχνουν να μεγαλώνουν τα τελευταία 50 χρόνια, με όλο και συχνότερες εμφανίσεις καυσώνων. Τα τελευταία 50 οι ρυθμοί αύξησης ήταν 0.13 C ± 0.03 C ανά δεκαετία. Η θέρμανση του πλανήτη ήταν πιο έντονη στις ηπειρωτικές περιοχές από τους ωκεανούς. Εποχιακά η αύξηση ήταν μεγαλύτερη στο χειμερινό ημισφαίριο. Στις αστικές περιοχές η άνοδος της θερμοκρασίας είναι μεγαλύτερη λόγω των αυξημένων εκπομπών θερμότητας και ρύπων, και της μειωμένης κυκλοφορίας του αέρα (κτίρια). Πάνω από την επιφάνεια της γης, σύμφωνα με παρατηρήσεις των τελευταίων 50 χρόνων, η ανώτερη τροπόσφαιρα θερμάνθηκε περισσότερο από την επιφάνεια της γης, ενώ η στρατόσφαιρα σημειώνει μείωση από το 1979, πράγμα που αποτελεί σημαντική ένδειξη της συμβολής του ενισχυμένου φαινομένου του θερμοκηπίου. Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt,M.Tignor and H.L. Miller (eds.). 19

21 [Η ενότητα συντάχθηκε με βάση τα: Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 996 pp. ; Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, 2007, IPCC] Αλλαγές στις ακραίες τιμές της θερμοκρασίας Η θερμοκρασία συνδέεται με διάφορα φαινόμενα κλιματικών ακραίων (όπως για παράδειγμα οι καύσωνες και οι ψυχρές περίοδοι), και έχει επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία, το φυσικό περιβάλλον και τα οικοσυστήματα. Τα θερμοκρασιακά ακραία συχνά εμφανίζονται σε μικρές χρονικά κλίμακες, πράγμα που απαιτεί καθημερινές και πιο συχνές μετρήσεις. Τα ακραία που μελετώνται είναι τα εξής: Αριθμός θερμών/ψυχρών ημερών/νυκτών στη διάρκεια του έτους Η μέγιστη/ελάχιστη δηλαδή: ετήσια μέγιστη/ελάχιστη ημερήσια θερμοκρασία, o Η πιο χαμηλή ελάχιστη ημερήσια θερμοκρασία που εμφανίζεται στη διάρκεια ενός έτους o Η πιο χαμηλή μέγιστη ημερήσια θερμοκρασία που εμφανίζεται στη διάρκεια ενός έτους o Η πιο υψηλή ελάχιστη ημερήσια θερμοκρασία που εμφανίζεται στη διάρκεια ενός έτους o Η πιο υψηλή μέγιστη ημερήσια θερμοκρασία που εμφανίζεται στη διάρκεια ενός έτους Η διάρκεια των ψυχρών/θερμών περιόδων Ο χρόνος επανεμφάνισης μιας ακραία θερμής/ψυχρής ημέρας («θερμότερη/ ψυχρότερη ημέρα των τελευταίων Χ ετών») Πρέπει να γίνεται ξεχωριστή μελέτη της μέσης ημερήσιας μεγίστης και της μέσης ημερήσιας ελάχιστης θερμοκρασίας ή των θερμών και ψυχρών περιόδων, επειδή το κάθε ακραίο έχει διαφορετικές επιπτώσεις στο φυσικό περιβάλλον και τον άνθρωπο. Επίσης οι τάσεις των ήπιων ακραίων (αριθμός ζεστών 20

22 ημερών/νυκτών) είναι διαφορετικές από τις τάσεις των «πιο ακραίων» ακραίων (μέγιστη/ελάχιστη ετήσια μέγιστη/ ελάχιστη ημερήσια θερμοκρασία). Οι αλλαγές στη διάρκεια των θερμών περιόδων οφείλονται κυρίως στις αντικυκλωνικές ανωμαλίες, το μπλοκάρισμα της ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας (Xoplaki et al., 2003; Meehl and Tebaldi, 2004; Cassou et al., 2005; Della-Marta et al., 2007b), ή/και στις αλλαγές του φαινομένου της εξατμισοδιαπνοής, που βοηθά στην ψύξη της επιφάνειας της γης (Lorenz et al., 2010). Παρατηρούμενες αλλαγές Από το 1950 είναι πολύ πιθανό ότι υπήρξε μια συνολική μείωση του αριθμού των ψυχρών ημερών και νυκτών, και μία συνολική αύξηση των θερμών ημερών και νυκτών σε παγκόσμια κλίμακα. (Trenberth et al. 2007; Vose et al. 2005) Είναι πιθανό ότι αυτές οι αλλαγές συνέβησαν σε ηπειρωτική κλίμακα, στην βόρεια Αμερική, την Ευρώπη και την Αυστραλία. Υπάρχει μέτρια βεβαιότητα για μια αυξητική τάση στις ημερήσιες ακραίες τιμές της θερμοκρασίας, στο μεγαλύτερο μέρος της Ασίας. Σχετικά με τις τάσεις στην Αφρική και την νότια Αμερική η βεβαιότητα των εκτιμήσεών μας κυμαίνεται από χαμηλή έως μέτρια, ανάλογα την περιοχή. Παγκοσμίως σε πολλές περιοχές (αλλά όχι και όλες), με επαρκή στοιχεία, υπάρχει μέτρια βεβαιότητα ότι η διάρκεια και ο αριθμός των θερμών περιόδων (καύσωνες) αυξήθηκε από τα μέσα του 20 ου αιώνα. (Alexander et al., 2006) Προβλεπόμενες αλλαγές Κατά το τέλος του 21 ου αιώνα προβλέπεται σημαντική αύξηση των ακραίων θερμοκρασιακών γεγονότων. Είναι προφανώς σίγουρο ότι μέχρι το τέλος του 21 ου αιώνα, θα υπάρξει αύξηση της συχνότητας και της έντασης των θερμών ημερών και νυκτών σε παγκόσμια κλίμακα. Αυτό συνδέεται με την μέση αλλαγή στις θερμοκρασίες, αλλά αλλαγές στην μεταβλητότητα μπορούν να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο σε κάποιες περιοχές (Kharin et al., 2007; Sterl et al., 2008; Orlowsky and Seneviratne, 2011). Είναι πολύ πιθανό ότι η διάρκεια, η συχνότητα ή/και η ένταση των καυσώνων θα αυξηθεί στις περισσότερες ηπειρωτικές περιοχές. Σύμφωνα με το σενάριο εκπομπών SRES A2 A1B, στο τέλος του 21 ου αιώνα, η «μία στα 20 χρόνια» θερμότερη ημέρα θα μετατραπεί σε «μία στα 1 με 2 χρόνια» θερμότερη μέρα για τις περισσότερες περιοχές, με εξαίρεση τα μεγάλα πλάτη όπου θα μετατραπεί στην «μια στα 1 με 5 χρόνια» (Kharin et al.,2007). Σε απόλυτα όρια αυτή η ημέρα που ονομάζεται «μία στα 20 χρόνια» θερμότερη ημέρα, θα είναι πιθανόν, στα μέσα του 21 ου αιώνα, θερμότερη κατά 1 ο C με 3 ο C και στο τέλος του 21

23 21 ου αιώνα κατά 2 ο Cμε 5 ο C ανάλογα με την περιοχή και το σενάριο εκπομπών (B1, A1B, and A2 scenarios adapted from Kharin et al., 2007). (εικόνα 2.5). Σε πολλές περιοχές και εποχές, οι πιο ήπιες ακραίες τιμές στις ηπειρωτικές περιοχές αναμένεται να μεγαλώσουν πιο γρήγορα από τη μέση παγκόσμια τιμή της θερμοκρασίας (Orlowsky and Seneviratne, 2011). Οι προβλέψεις που αναφέρονται σε αλλαγές σε παγκόσμια κλίμακα είναι πολύ πιο αξιόπιστες από εκείνες που αναφέρονται στην μέση κλίμακα. Τοπικές αλλαγές στις ακραίες τιμές της θερμοκρασίας θα διαφέρουν από τις αλλαγές στην παγκόσμια μέση τιμή (Schor et al.,2004). Πάντως, η αύξηση της παγκόσμιας μέσης θερμοκρασίας δεν συνεπάγεται απαραίτητα αύξηση σε όλες τις εποχές και περιοχές του πλανήτη (βλ. ενότητα Changes in Extremes and Their Relationship to Changes in Regional and Global Mean Climate σελ.121) Συμβολή ανθρώπινου παράγοντα Είναι πιθανό ότι ο ανθρώπινος παράγοντας συνέβαλλε στην μετατόπιση των ημερήσιων ακραίων τιμών προς μεγαλύτερες θερμοκρασίες, σε παγκόσμια κλίμακα. (Hegerl et al., 2007) Στις παρακάτω εικόνες, με βάση την SREX (σελ.135, ), εμφανίζονται οι αλλαγές των ποσοστών των ζεστών (εικ ) και ψυχρών ημερών (εικ ). Η μέγιστη/ελάχιστη ετήσια μέγιστη/ελάχιστη ημερήσια θερμοκρασία της 20ετίας του 2 ου μισού του εικοστού αιώνα, σήμερα εμφανίζεται πιο συχνά. Η εικόνα δείχνει ανά πόσα χρόνια σήμερα εμφανίζονται αυτές οι ακραίες τιμές. Στην εικόνα φαίνεται για διάφορες περιοχές του πλανήτη κατά πόσους ο C θα αυξηθεί η Τ max για τις περιόδους και Η Τ max των τελευταίων 20 ετών προβλέπεται να εμφανίζεται πιο συχνά στο μέλλον. Στην εικόνα φαίνεται για διάφορες περιοχές του πλανήτη, ανά πόσα χρόνια θα εμφανίζεται αυτή η Τ max και

24 Εικόνα : Προβλεπόμενες ετήσιες και εποχιακές αλλαγές στην ημερήσια Τ max για την περίοδο Αριστερή στήλη: κλάσμα των θερμών ημερών ( ημερών που το T max τους ανήκει στο 10% των πιο υψηλών T max του έτους προς το σύνολο των ημερών του χρόνου. Μεσαία στήλη: κλάσμα ψυχρών ημερών ( που το T max τους ανήκει στο 10% των πιο χαμηλών T max του έτους) προς το σύνολο των ημερών του χρόνου. Δεξιά στήλη : ποσοστό ημερών με θερμοκρασία Τ max >30 o C. τα ποσοστά αυτά είναι η διαφορά των αντίστοιχων ποσοστών της περιόδου μείον τα ποσοστά της περιόδου Στην 1 η γραμμή φαίνεται η αλλαγή για το σύνολο του έτους, στην 2 η για τους μήνες Δεκέμβριος-Ιανουάριος- Φεβρουάριος (DJF) και η 3 η για τους μήνες Ιούνιος-Ιούλιος-Αύγουστος (JJA). (Πηγή: SREX, σελ.137) 23

25 Εικόνα : Προβλεπόμενες ετήσιες και εποχιακές αλλαγές στην ημερήσια Τ min για την περίοδο Αριστερή στήλη: κλάσμα των θερμών ημερών ( ημερών που το T min τους ανήκει στο 10% των πιο υψηλών T min του έτους προς το σύνολο των ημερών του χρόνου. Μεσαία στήλη: κλάσμα ψυχρών ημερών (που το T min τους ανήκει στο 10% των πιο χαμηλών T min του έτους) προς το σύνολο των ημερών του χρόνου. Δεξιά στήλη : ποσοστό ημερών με θερμοκρασία Τ min >20 o C. Tα ποσοστά αυτά είναι η διαφορά των αντίστοιχων ποσοστών της περιόδου μείον τα ποσοστά της περιόδου Στην 1η γραμμή φαίνεται η αλλαγή για το σύνολο του έτους, στην 2η για τους μήνες Δεκέμβριος-Ιανουάριος- Φεβρουάριος (DJF) και η 3η για τους μήνες Ιούνιος-Ιούλιος-Αύγουστος (JJA). (Πηγή: SREX, σελ.138) 24

26 Εικόνα : Εκτιμώμενος χρόνος επανεμφάνισης ακραίων θερμοκρασιών σήμερα. Η ένδειξη ΑΝΤ αναφέρεται στις αλλαγές που προκαλούνται μόνο από τον άνθρωπο, ενώ η ένδειξη ALL, αναφέρεται στις αλλαγές που προκλήθηκαν από τον άνθρωπο και όλους τους άλλους φυσικούς παράγοντες. Η κόκκινη μπάρα αφορά την πιο χαμηλή T min ημερήσια θερμοκρασία που εμφανίζεται στη διάρκεια ενός έτους, η πράσινη αφορά την πιο χαμηλή T max ημερήσια θερμοκρασία που εμφανίζεται στη διάρκεια ενός έτους, η μπλε αφορά την πιο υψηλή T min ημερήσια θερμοκρασία που εμφανίζεται στη διάρκεια ενός έτους, και η μωβ αφορά την πιο υψηλή T max ημερήσια θερμοκρασία που εμφανίζεται στη διάρκεια ενός έτους. (Πηγή: SREX σελ.135) 25

27 Εικόνα 2.1.4: Προβλεπόμενες αλλαγές της μεγίστης θερμοκρασίας των 20 τελευταίων ετών για τις περιόδους και για τα τρία σενάρια εκπομπών. (Oι αλλαγές εκφράζονται σε μονάδες ο C). (Πηγή: SREX, σελ.139) 26

28 Εικόνα 2.1.5: Προβλεπόμενος χρόνος επανεμφάνισης της μεγιστης θερμοκρασίας των 20 τελευταίων ετών για τις περιόδους και για τα τρία σενάρια εκπομπών. (Πηγή: SREX, σελ.140) 27

29 [η ενότητα συντάχθηκε με βάση τα στοιχεία της ενότητας Temperature, της SREX (παρ , σελ )] Που οφείλονται οι αλλαγές στην θερμοκρασία; Η θερμοκρασία του πλανήτη καθορίζεται από την εισερχόμενη από τον Ήλιο ακτινοβολία, και από το πώς απορροφάται, κατανέμεται και επανεκπέμπεται από την ατμόσφαιρα, το έδαφος και τους ωκεανούς. Ο κύριος μηχανισμός που ρυθμίζει την θερμοκρασία στην ατμόσφαιρα, είναι το γνωστό φαινόμενο του θερμοκηπίου, που περιγράφεται παρακάτω. Ανωμαλίες στον μηχανισμό αυτό, προκαλούν μεταβολές στη θερμοκρασία του πλανήτη. Άλλοι παράγοντες που διαμορφώνουν τη θερμοκρασία του πλανήτη είναι κάποιες απειροελάχιστες μεταβολές της ηλιακής ακτινοβολίας, ηφαιστειακές εκρήξεις, φυσικά φαινόμενα τύπου El Niño, φυσικές αποκλίσεις του ίδιου του ηλιακού συστήματος, αντικυκλωνικές ανωμαλίες, η ατμοσφαιρική κυκλοφορία, ή/και το φαινόμενο της εξατμισοδιαπνοής, που βοηθά στην ψύξη της επιφάνειας της γης. Η ανθρώπινη δραστηριότητα έχει συμβάλλει στην μεταβολή της σύστασης της ατμόσφαιρας και του εδάφους, επηρεάζοντας έτσι τις φυσικές διεργασίες ρύθμισης της θερμοκρασίας. Για παράδειγμα η αύξηση των θερμοκηπικών αερίων ενισχύουν την θέρμανση του πλανήτη, ενώ η αύξηση των αιωρούμενων σωματιδίων ενισχύουν την ανακλαστικότητα της ατμόσφαιρας, με αποτέλεσμα την ψύξη του πλανήτη. Όμως οι αλλαγές οφείλονται και σε φυσικές αιτίες. Πάντως, δεν μπορούμε να γνωρίζουμε με βεβαιότητα τους παράγοντες που οδηγούν στις αλλαγές της θερμοκρασίας, εξαιτίας της μεγάλης πολυπλοκότητας των κλιματικών διεργασιών, της αλληλεξάρτησης τους, και της άγνοιας κάποιων από αυτών. (Μελάς Δ., Ασωνίτης Γ., Αμοιρίδης Β. Κλιματική Αλλαγή -Οδηγός εκπαιδευτικών, Αθήνα 2000,κεφ.1.2, 1.6) Εδώ παραβάλλεται η εξήγηση του φαινομένου του θερμοκηπίου, καθώς είναι ο κυριότερος μηχανισμός ρύθμισης της θερμοκρασίας. 28

30 Φυσικό φαινόμενο θερμοκηπίου Στην ατμόσφαιρα της Γής καταφθάνει ηλιακή ακτινοβολία, που αντιστοιχεί σε ροή περίπου 1966 W/m 2, στο όριο της ατμόσφαιρας. Ένα μέρος αυτής απορροφάται από το σύστημα Γης-ατμόσφαιρας, ενώ το υπόλοιπο διαφεύγει στο διάστημα. Περίπου το 30% της εισερχόμενης ηλιακής ακτινοβολίας ανακλάται, σε ποσοστό 6% από την ατμόσφαιρα, 3% από τα νέφη και 4% από την επιφάνεια της Γης. Το 70% της ηλιακής ακτινοβολίας απορροφάται, κατά 32% από την ατμόσφαιρα (συμπεριλαμβανομένου και του στρατοσφαιρικού στρώματος του όζοντος), κατά 3% από τα νέφη και κατά το μεγαλύτερο ποσοστό (51%) από την επιφάνεια και τους ωκεανούς. Ταυτόχρονα, η Γη εκπέμπει θερμική ακτινοβολία (κατά τρόπο ανάλογο με τον Ήλιο). Η ενέργεια που εκπέμπεται αντιστοιχεί σε μεγάλα μήκη κύματος, ενώ η ενέργεια προερχόμενη από τον Ήλιο με την αντιστοιχεί σε μικρά μήκη κύματος. Η ατμόσφαιρα της Γης, λόγω των συστατικών της, είναι αρκετά αδιαφανής σε ακτινοβολίες μεγάλου μήκους κύματος. Απορροφά, δηλαδή, το μεγαλύτερο μέρος της ακτινοβολίας που εκπέμπει, ποσοστό περίπου 71%. Η ίδια η ατμόσφαιρα επανεκπέμπει θερμική ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος, μέρος της οποίας απορροφάται από την επιφάνεια της Γης, η οποία θερμαίνεται ακόμη περισσότερο. Η γήινη ατμόσφαιρα συμπεριφέρεται, με τον τρόπο αυτό, ως μία δεύτερη - μαζί με τον Ήλιο - πηγή θερμότητας. Εικόνα Εδώ φαίνεται η διαδικασία απορρόφησης και επανεκπομπής της ηλιακής ακτινοβολίας που καταφθάνει στην ατμόσφαιρα της (Πηγή: Wikipedia ) 29

31 Αποτέλεσμα του συνολικού φαινομένου είναι η αύξηση της μέσης επιφανειακής θερμοκρασίας, γεγονός που καθιστά τη Γη κατοικήσιμη. Χωρίς το φυσικό φαινόμενο του θερμοκηπίου, η θερμοκρασία της γήινης επιφάνειας θα ήταν σε παγκόσμια και ετήσια βάση περίπου -18 C. Όλα τα αέρια συστατικά της ατμόσφαιρας που συμβάλλουν στο φαινόμενο του θερμοκηπίου, αναφέρονται συνολικά με τον όρο θερμοκηπικά αέρια. Αυτά απορροφούν την μεγάλου μήκους κύματος γήινη ακτινοβολία και επανεκπέμπουν θερμική ακτινοβολία θερμαίνοντας την επιφάνεια. Ορισμένα αέρια, όπως το όζον, έχουν ημιδιαφάνεια και στην ηλιακή ακτινοβολία, με αποτέλεσμα να απορροφούν ένα μέρος της, συμβάλλοντας ως ένα βαθμό και στην ψύξη της γήινης επιφάνειας. Επίδραση ανθρωπογενούς δραστηριότητας Το φαινόμενο του θερμοκηπίου είναι φυσικό, ωστόσο ενισχύεται από την ανθρώπινη δραστηριότητα, η οποία συμβάλλει στην αύξηση της συγκέντρωσης των αερίων του θερμοκηπίου καθώς και στην έκλυση άλλων ιχνοστοιχείων, όπως οι χλωροφθοράνθρακες (CFC's). Τα τελευταία χρόνια, καταγράφεται μία αύξηση στη συγκέντρωση αρκετών αερίων του θερμοκηπίου, ενώ ειδικότερα στην περίπτωση του διοξειδίου του άνθρακα, η αύξηση αυτή ήταν 31% την περίοδο Τα τρία τέταρτα της ανθρωπογενούς παραγωγής διοξειδίου του άνθρακα, οφείλεται σε χρήση ορυκτών καυσίμων, ενώ το υπόλοιπο μέρος προέρχεται από αλλαγές που συντελούνται στο έδαφος, κυρίως μέσω της αποδάσωσης. Εκτός από τον άνθρωπο, παράγεται μεθάνιο και από ζώα (π.χ. αγελάδες). [Contribution of Working Group I, Climate Change 2007 Contribution of Working Group I.,IPCC, Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών - Ινστιτούτο Ερευνών Περιβάλλοντος Στον παρακάτω πίνακα φαίνονται τα σημαντικότερα θερμοκηπικά αέρια. 30

32 Αέρια Επίπεδο 1988 Επίπεδο 1750 Ποσοστό αύξησης Συνεισφορά στο φαινόμενο [W/m 2 ] Διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) 365 ppm 278 ppm 31% 1,46 Μεθάνιο (CH 4 ) 1,745 ppb 0,7 ppb 150% 0,48 Υποξείδιο του Αζώτου (Ν 2 Ο) 314ppb 297 ppb 16% 0,15 Πίνακας Εδώ αναγράφονται τα αέρια θερμοκηπίου με τη μεγαλύτερη αύξηση συγκέντρωσης. Από το 1750 έως το 1988 σημείωσαν μεγάλα ποσοστά αύξησης συνεισφέροντας σημαντικά στο φαινόμενο του θερμοκηπίου (Πηγή: Contribution of Working Group I, Climate Change 2007 Contribution of Working Group I.,IPCC) 31

33 2.2 Κατακρημνίσεις Αλλαγές στις ακραίες τιμές κατακρήμνισης Σε αυτήν την ενότητα θα ασχοληθούμε με τις αλλαγές στα ακραία φαινόμενα κατακρήμνισης, δηλαδή, τις έντονες βροχοπτώσεις και χιονοπτώσεις, χωρίς να κάνουμε τον διαχωρισμό μεταξύ τους. Το χαλάζι θα θεωρηθεί, όμως σαν ξεχωριστό φαινόμενο. Το φαινόμενο της κατακρήμνισης εμφανίζει πολύ μεγάλες διαφοροποιήσεις από περιοχή σε περιοχή, εξελίσσεται, δηλαδή, σε κάποια επιφάνεια της γης με ρυθμό που μεταβάλλεται από σημείο σε σημείο, έτσι, είναι δύσκολο να δώσουμε έναν γενικό ορισμό για το τι είναι η «έντονη κατακρήμνιση». Η προσέγγιση για το τι είναι ακραίο φαινόμενο κατακρήμνισης γίνεται με βάση: Την συχνότητα που εμφανίζονται (π.χ. μία φορά στα 20 χρόνια) ή την πιθανότητα να εμφανιστούν (στην κατανομή πιθανοτήτων εμφάνισης να παίρνουν χαμηλό ποσοστό, κάτω από 5%), και Το αν ξεπερνούν κάποιο απόλυτο όριο (πχ. απόλυτο όριο για τις Η.Π.Α. αποτελούν τα 50,8mm/ ημέρα). Με βάση την SREX, μπορούμε να πούμε ότι συνολικά στον πλανήτη, από τα μέσα του 20 ου αιώνα μέχρι σήμερα, υπήρξε σημαντική αύξηση στον αριθμό των έντονων φαινομένων κατακρήμνισης, κυρίως στο βόρειο Ημισφαίριο. Ωστόσο, επειδή τα φαινόμενα κατακρήμνισης εμφανίζουν πολύ μεγάλες διαφοροποιήσεις από περιοχή σε περιοχή, αυτή η άνοδος δεν συναντήθηκε σε όλες τις περιοχές του πλανήτη, καθώς σε κάποιες περιοχές, ο αριθμός αυτός σημείωσε και μείωση. Αξίζει να παρατηρηθεί ότι σε πολλές περιοχές, όπου έχει μειωθεί η συνολική ποσότητα νερού που προέρχεται από τις κατακρημνίσεις, ο συνολικός αριθμός των έντονων βροχοπτώσεων και χιονοπτώσεων έχει μειωθεί. Σπάνια ακραία φαινόμενα βροχόπτωσης (π.χ. που συμβαίνουν μια φορά στα 50 χρόνια), τείνουν να γίνουν πιο συχνά (Trenberth et al., 2007). Η παρατηρούμενη συνολική αύξηση, συνάδει με την συνολική αύξηση της θερμοκρασίας, και την αυξημένη ποσότητα υδρατμών στην ατμόσφαιρα. (Alexander et al. 2006) 32

34 Παρατηρούμενες αλλαγές Είναι πιθανό ότι στις περισσότερες περιοχές του πλανήτη, ο αριθμός των έντονων βροχοπτώσεων ( έντονες βροχοπτώσεις με πιθανότητα εμφάνισης 5% ) έχει αυξηθεί, και σε λιγότερες έχει μειωθεί, όπως φαίνεται και στις εικόνες 2.2.1, 2.2.2, Η αύξηση αυτή δεν έχει γίνει στον ίδιο βαθμό σε όλες τις εποχές του έτους. Για παράδειγμα, στην Ευρώπη οι έντονες κατακρημνίσεις αυξήθηκαν πιο πολύ τον χειμώνα, ενώ στις υπόλοιπες εποχές η αύξηση είναι μικρότερη ή και μηδενική (Zolina et al., 2009). Οι πιο έντονες αυξήσεις έχουν συμβεί στην Βόρεια Αμερική (Kunkel et al., 2008). Όσον αφορά το χαλάζι υπάρχει μέτρια βεβαιότητα στις εκτιμήσεις λόγω ανεπαρκών και ανομοιογενών μετρήσεων. Προβλεπόμενες αλλαγές Κατά το τέλος του 21 ου αιώνα προβλέπεται πιθανή αύξηση της συχνότητας των έντονων φαινομένων κατακρήμνισης και άνοδος της συνολικής ποσότητας νερού, προερχόμενου από αυτά τα φαινόμενα, σε παγκόσμιο και τοπικό επίπεδο, με κύρια αύξηση στο βόρειο ημισφαίριο.ειδικά στα μεγάλα πλάτη, στις τροπικές περιοχές, και στα μεσαία πλάτη τον χειμώνα, οι αυξητικές αυτές τάσεις θα είναι εντονότερες (Kharin et al., 2007; Kim et al., 2010; Tebaldi et al.,2006). Με μέτρια βεβαιότητα, σε κάποιες περιοχές του πλανήτη, προβλέπεται να ενταθούν τα ακραία φαινόμενα κατακρήμνισης, με ταυτόχρονη, όμως, μείωση της συνολικής ποσότητας νερού. Θα υπάρχουν δηλαδή πιο συχνές έντονες βροχοπτώσεις και πολύ πιο σπάνιες ήπιες βροχοπτώσεις με αποτέλεσμα την μείωση της ποσότητας νερού στην διάρκεια του έτους (Tebaldi et al., 2006). Με βάση τα σενάρια εκπομπών, είναι πιθανό ότι σπάνια φαινόμενα πολύ έντονων κατακρημνίσεων που έχουν χρόνο επανεμφάνισης 20 χρόνια ( που εμφανίζονται, δηλαδή, μία φορά στα 20 χρόνια), θα εμφανίζονται πιο συχνά στο τέλος του 21 ου αιώνα, με χρόνο επανεμφάνισης από 5 έως 15 χρόνια, σε πολλές περιοχές. Πάντως, υπάρχουν και περιοχές όπου προβλέπεται σταθερότητα. (Tebaldi et al., 2006) Συμβολή ανθρώπινου παράγοντα Πρόσφατες μελέτες έδειξαν με μέτρια βεβαιότητα ότι ο ανθρώπινος παράγοντας έχει συμβάλλει στην εντατικοποίηση των ακραίων φαινομένων κατακρήμνισης σε παγκόσμια κλίμακα. Δεν υπάρχουν επαρκείς μελέτες, έτσι ώστε να βγει κάποιο 33

35 συμπέρασμα για την ανθρώπινη συνεισφορά στις τάσεις χαλαζόπτωσης (Hegerl et al., 2007). Παρακάτω παρατίθενται από την SREX, σελ , εικόνες που εξηγούν γραφικά τις παραπάνω αλλαγές. Στην εικόνα 2.2.1, εμφανίζονται οι αλλαγές στην ένταση των κατακρημνίσεων και των ποσοστών βροχερών ή χιονισμένων ημερών. Η εντονότερες κατακρημνίσεις των τελευταίων 20 ετών προβλέπεται να εμφανίζονται πιο συχνά στο μέλλον. Η εικόνα 2.2.2, κατά πόσο επί τοις εκατό θα μεταβληθεί ο χρόνος επανεμφάνισης αυτών των ημερών στις περιόδους και Η εικόνα 2.2.3, δείχνει ανά πόσα χρόνια θα εμφανίζεται αυτή η μέρα έντονης κατακρήμνισης στις περιόδους και

36 Εικόνα : Προβλεπόμενες ετήσιες και εποχιακές αλλαγές στις τιμές ημερήσιας κατακρήμνισης (σε mm) για την περίοδο Αριστερή στήλη: ένταση υγρών ημερών. Μεσαία στήλη: κλάσμα ημερών που ανήκουν στο 5% των πιο βροχερών του έτους προς το σύνολο των ημερών του έτους. Δεξιά στήλη: κλάσμα ημερών με κατακρήμνιση μεγαλύτερη από 10mm, προς το σύνολο των ημερών του έτους. Τα ποσοστά αυτά είναι η διαφορά των αντίστοιχων ποσοστών της περιόδου μείον τα ποσοστά της περιόδου Στην 1η γραμμή φαίνεται η αλλαγή για το σύνολο του έτους, στην 2η για τους μήνες Δεκέμβριος-Ιανουάριος-Φεβρουάριος (DJF) και η 3η για τους μήνες Ιούνιος-Ιούλιος-Αύγουστος (JJA). (Πηγή: SREX, (σελ.144)) 35

37 Εικόνα : Προβλεπόμενες αλλαγές (%) στον χρόνο επανεμφάνισης των εντονότερων φαινομένων κατακρήμνισης των 20 τελευταίων ετών για τις περιόδους και για τα τρία σενάρια εκπομπών. ((Πηγή: SREX, (σελ.145)) 36

38 Εικόνα : Προβλεπόμενος χρόνος επανεμφάνισης των εντονότερων φαινομένων κατακρήμνισης των 20 τελευταίων ετών για τις περιόδους και για τα τρία σενάρια εκπομπών. (Πηγή: SREX, (σελ.146)) 37

39 [η ενότητα συντάχθηκε με βάση την ενότητα Precipitation, της SREX (παρ , σελ )] Πού οφείλονται οι αλλαγές στα ακραία φαινόμενα κατακρήμνισης; Ο ανθρώπινος παράγοντας φαίνεται να έχει επηρεάσει και τα ακραία φαινόμενα κατακρήμνισης. Οι παρατηρούμενες αλλαγές στην συχνότητά τους φαίνονται να συνάδουν με την συνολική αύξηση της θερμοκρασίας, και την αυξημένη ποσότητα υδρατμών στην ατμόσφαιρα. Για να γίνει αντιληπτός ο βασικός, αλλά όχι μοναδικός, λόγος που προκαλεί τις παρατηρούμενες αλλαγές στα φαινόμενα αυτά, μελετούμε εν συντομία τον υδρολογικό κύκλο και τον μηχανισμό εξάτμισης των υδάτων. Ο υδρολογικός κύκλος και η εξάτμιση συμπύκνωση των υδρατμών Ο υδρολογικός κύκλος περιγράφει την συνεχόμενη ανακύκλωση και μεταφορά του νερού της γης συμπεριλαμβανομένων του νερού της ατµόσφαιρας, του εδάφους και των ωκεανών. Η συνεχής κυκλική διαδικασία του νερού οφείλεται στην ηλιακή ακτινοβολία Το νερό του πλανήτη αλλάζει συνεχώς φυσική κατάσταση, από την στερεά στην υγρή και την αέρια. Με την βοήθεια της θερμότητας και των ανέμων, τα νερά που βρίσκονται στην επιφάνεια της Γής εξατμίζονται και δημιουργούν τα νέφη. Οι υδρατμοί συμπυκνώνονται, υγροποιούνται και στη συνέχεια επιστρέφουν στο έδαφος και τους ωκεανούς με την μορφή κατακρημνισμάτων, εμπλουτίζοντας έτσι τις αποθήκες νερού της γης, είτε είναι αυτές επιφανειακές, όπως οι θάλασσες και οι λίμνες, είτε είναι υπόγειες. Στη συνέχεια εξατμίζονται εκ νέου ακολουθώντας τον ίδιο κύκλο. (Perlman, H., C. Makropoulos, and D. Koutsoyiannis, The water cycle, 19 pages, United States Geological Survey, 2005) 38

40 Εικόνα Ο υδρολογικός κύκλος (Πηγή: US Geological Survey) Η εξίσωση Clausius-Clapeyron Η ποσότητα νερού που θα απορροφηθεί από την ατμόσφαιρα και μετά θα επιστρέψει στη Γή με τη μορφή κατακρημνισμάτων, καθορίζεται από μία διαφορική εξίσωση γνωστή ως εξίσωση Clausius-Clapeyron, η οποία δίνει τη σχέση μεταξύ της θερμοκρασίας και της τάσης κορεσμένων υδρατμών. Λόγω της θερμικής τους κίνησης, μόρια νερού αποσπώνται από την επιφάνεια του νερού (εξατμίζονται) και διαχέονται στον υπερκείμενο αέρα. Εξάτμιση και συμπύκνωση λαβαίνουν χώρα ταυτόχρονα. Για μία δοσμένη θερμοκρασία η εξάτμιση και συμπύκνωση ισορροπούν και όσα μόρια εξατμίζονται άλλα τόσα συμπυκνώνονται. Τότε η θερμοκρασία των υδρατμών πάνω από το νερό είναι ίση με τη θερμοκρασία του νερού και δεν υπάρχει καθαρή μεταφορά μορίων από τη μία φάση στην άλλη. Σ αυτή την κατάσταση ο υπεράνω της επιφάνειας του νερού χώρος είναι κορεσμένος από υδρατμούς και η μερική πίεση των υδρατμών λέγεται πίεση (ή τάση) κόρου. Η τάση κόρου εξαρτάται από τη θερμοκρασία και δίνεται από την διαφορική εξίσωση γνωστή ως εξίσωση Clausius-Clapeyron, η οποία δίνει τη σχέση μεταξύ της θερμοκρασίας και της τάσης κορεσμένων υδρατμών σχετικά με την υγρή φάση. 39

41 Όπου L v, η λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης, η ενέργεια, δηλαδή, που απαιτείται για τη μετατροπή μίας μονάδας μάζας νερού σε υδρατμούς υπό σταθερή θερμοκρασία και πίεση, και R, η σταθερά ιδανικών αερίων Αυξήσεις στην παγκόσμια θερμοκρασία, προκαλούν μείωση στην τάση κόρου, με αποτέλεσμα να αυξάνεται η ποσότητα νερού που εξατμίζεται από το έδαφος, τις λίμνες, τα ποτάμια και τους ωκεανούς και να έχουμε, λοιπόν πιο έντονα φαινόμενα κατακρήμνισης. (Χαλδούπης Χ. Εισαγωγικά Στοιχεία Ατμοσφαιρικής Φυσικής,, Πανεπιστήμιο Κρήτης, Τμήμα Φυσικής, Ηράκλειο 2000) 2.3 Άνεμοι Σε αυτήν την ενότητα μελετούμε τις μεταβολές στην ταχύτητα των ανέμων σε διάφορες περιοχές της Γής. Οι ακραίες ταχύτητες ανέμου μπορούν να αποτελέσουν μεγάλη απειλή για την ανθρώπινη ασφάλεια, τη ναυσιπλοΐα, την αεροναυτική και την ασφάλεια των κτιρίων. Μεταβολές στον μέσο όρο της ταχύτητας μπορούν να επηρεάσουν την δυναμική εξάτμιση, τις ξηρασίες και την διαθεσιμότητα νερού (McVicar et al., 2008). Οι άνεμοι στα μεσαία πλάτη μπορούν να αυξήσουν την στάθμη της θάλασσας στις παράκτιες περιοχές, ενώ πιο μακροπρόθεσμες αλλαγές στην κύρια κατεύθυνση της κάθε περιοχής μπορούν να προκαλέσουν αλλαγές στην δραστηριότητα των κυμάτων και αστάθεια στη στάθμη της θάλασσας στις παράκτιες περιοχές (McInnes et al., 2009b). Οι αιολικές διεργασίες παίζουν σημαντικό ρόλο στην εξέλιξη των άγονων και ημιάγονων εδαφών καθώς συνδέονται άμεσα με τις αλλαγές στην βλάστηση και την υγρασία του εδάφους (Okin et al., 2006). Σε περιπτώσεις πυρκαγιών, μία απότομη αλλαγή στην κατεύθυνση του ανέμου μπορεί να αλλάξει την πορεία της φωτιάς μεταφέροντάς την σε ευρύτερη περιοχή (Mills, 2005), ενώ η ίδια η πυρκαγιά μπορεί να μεταβάλλει την τοπική κυκλοφορία των ανέμων γεννώντας ανεμοστρόβιλους (Cunningham and Reeder, 2009). Οι ακραίοι άνεμοι μελετώνται σε συνδυασμό με τα φαινόμενα που σχετίζονται, όπως τους τροπικούς και εξωτροπικούς κυκλώνες, τις καταιγίδες και τους ανεμοστρόβιλους. 40

42 Αλλαγές στις ακραίες τιμές των ανέμων προκύπτουν από αλλαγές στην ένταση και την τοποθεσία φαινομένων με τα οποία σχετίζονται (όπως αλλαγές στην τοπική συναγωγή), ή από αλλαγές σε κλιματικά συστήματα όπως τα μεγάλης κλίμακας συστήματα κυκλοφορίας (Rockel and Woth, 2007). Συνήθως μελετάμε τις μέγιστες ταχύτητες για συγκεκριμένες χρονικές κλίμακες (ημερήσια, μηνιαία, ετήσια), ή τις μέγιστες ταχύτητες ανεμοθυελλών. Αρκετές μελέτες ασχολήθηκαν με τις παρατηρούμενες αλλαγές στις μέσες και μέγιστες ταχύτητες των ανέμων σε διάφορα τμήματα του πλανήτη, όμως οι εκτιμήσεις που έγιναν έχουν χαμηλή βεβαιότητα, εξαιτίας των ανεπαρκών μετρήσεων, των ασυνεχειών, και των ελλιπών προσομοιώσεων. Πολύ χαμηλή βεβαιότητα υπάρχει, στις περιπτώσεις όπου το φαινόμενο που μελετάται είναι μικρής χωρικής κλίμακας (εξαίρεση αποτελούν οι τροπικοί κυκλώνες). Παρατηρούμενες αλλαγές Οι μελέτες της SREX, δεν επικεντρώθηκαν σε μεταβολές των ακραίων τιμών των ανέμων, αλλά σε αλλαγές φαινομένων που σχετίζονται με τον άνεμο, όπως στους τροπικούς και υποτροπικούς κυκλώνες και τα ωκεάνια κύματα, και κατέληξε ότι στα δυτικά μεσαία πλάτη των δύο ημισφαιρίων, εμφανίσθηκε αύξηση της συνολικής έντασης των φαινομένων αυτών (Trenberth et al., 2007). Παρακάτω γίνεται μια σύντομη αναφορά στις τάσεις της μέσης και των ακραίων τιμών της ταχύτητας του ανέμου, που έλαβαν χώρα κατά το δεύτερο μισό του 20 ου αιώνα, για διάφορες περιοχές του πλανήτη. Στην βόρεια Αμερική, κατά την περίοδο εμφανίσθηκε μία πτωτική τάση στις μέσες και μέγιστες ταχύτητες (Pryor et al., 2007). Πτώση επίσης έδειξαν οι μέσες και μέγιστες ταχύτητες κατά την περίοδο στον δυτικό και στο μεγαλύτερο μέρος του νότιου Καναδά (Wan et al., 2010). Στην Κίνα, κατά την περίοδο καταγράφθηκαν μειώσεις στις μέσες ταχύτητες και στους ανέμους των οποίων οι ταχύτητες ανήκουν στο 5% των μεγαλύτερων στην κατανομή ταχυτήτων (Guo et al., 2011) Στην Ευρώπη, κατά την περίοδο , μειώθηκε η συχνότητα εμφάνισης των πολύ ακραίων ταχυτήτων (που εμφανίζονται 2 με 10 41

43 φορές το χρόνο) (Smits et al. 2005). Παρατηρήσεις στην περιοχή της Μεσογείου, έδειξαν ότι η μέση ταχύτητα και οι ακραίες τιμές της μειώθηκαν από το 1951 μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του 70, ενώ στα επόμενα χρόνια εμφάνισαν αυξητικές τάσεις (Pirazolli and Tomasin 2003). Κυρίως μειωτικές τάσεις παρατηρήθηκαν στα μεσαία πλάτη του βόρειου ημισφαιρίου. Εντονότερες, σε σύγκριση με τις μέσες τιμές, ήταν οι μειώσεις στις ακραίες τιμές των επιφανειακών ανέμων (Vautard et al. 2010). Στο νότιο Ημισφαίριο, από το 1975 ως το 2006 αναφέρθηκαν μειώσεις στην μέση ταχύτητα του ανέμου, στο 88% της έκτασης της Αυστραλίας (με ουσιαστικότερες μειώσεις στο 57% της έκτασής της), ενώ αυξήσεις αναφέρθηκαν στο 12% της έκτασής της και συγκεκριμένα στην κεντρική Αυστραλία και τα νότια και ανατολικά παράλιά της, συμπεριλαμβανομένου και της Ταζμανίας (McVicar et al. 2008). Στην Ανταρκτική, μετά το 2 ο μισό του 20 ου αιώνα, σημειώθηκαν ανοδικές τάσεις στη μέση ταχύτητα (Turner et al., 2005). Γενικά, με εξαίρεση την Κίνα, οι εκτιμήσεις των αλλαγών στις μέσες και ειδικά στις ακραίες τιμές της ταχύτητας, έχουν χαμηλή βεβαιότητα. Συμπεράσματα για τις αλλαγές βγαίνουν κυρίως από την παρατήρηση σχετικών φαινομένων. Οι μεταβολές, που παρατηρήθηκαν σε τροπικούς κυκλώνες σε ολόκληρη τη Γή, ήταν στατιστικά ασήμαντες, πάραυτα, σημαντική ήταν αύξηση της έντασης των ανεμοθυελλών από το 1980 (βλ. παρακάτω ενότητα 3.3). Στην εικόνα που ακολουθεί φαίνονται τα ποσοστά των αλλαγών των μέσων και ακραίων τιμών της ταχύτητας των ανέμων, παγκοσμίως. 42

44 Εικόνα : Επάνω εμφανίζεται το ποσοστό των αλλαγών της μέσης ημερήσιας ταχύτητας, και κάτω το ποσοστό των αλλαγών των ακραίων ταχυτήτων που έχουν πιθανότητα εμφάνισης στη διάρκεια του έτους μικρότερη από 1%. Στην 1 η στήλη φαίνεται η αλλαγή για τους μήνες Δεκέμβριος- Ιανουάριος-Φεβρουάριος (DJF) και στην 2 η για τους μήνες Ιούνιος-Ιούλιος-Αύγουστος (JJA). Στην εικόνα εμφανίζονται εκτιμήσεις για τις οποίες συμφωνεί για το πρόσημο των αλλαγών, τουλάχιστον το 66% των μοντέλων. Οι μαύρες κουκίδες δηλώνουν ότι πάνω από το 90% των μοντέλων συμφωνούν για το πρόσημο των αλλαγών, ενώ οι κόκκινες κουκίδες δηλώνουν ότι πάνω από το 66% των μοντέλων συμφωνούν ότι έχουν συμβεί μικρές αλλαγές της τάξης του ±2%. (Πηγή: SREX,, σελ.151) [η ενότητα 2.3 συντάχθηκε με βάση την ενότητα Wind, της SREX (παρ , σελ )] 43

45 Άνεμοι Κατακρημνίσεις Θερμοκρασία Καιρικές και κλιματικές μεταβλητές Παρατηρούμενες αλλαγές από το 1950 Αιτίες παρατηρούμενων αλλαγών Αναμενόμενες αλλαγές μέχρι το 2100 με βάση τις παρατηρήσεις του 20 ου αιώνα Πολύ πιθανή μείωση του αριθμού των ασυνήθιστα κρύων ημερών και νυκτών και αύξηση των ασυνήθιστα ζεστών ημερών και νυκτών σε παγκόσμια κλίμακα. Μέτρια βεβαιότητα στην αύξηση της διάρκειας ή τον αριθμό των θερμών περιόδων(καύσωνες) στις περισσότερες περιοχές. Χαμηλή ή μέτρια βεβαιότητα στις τάσεις των ακραίων θερμοκρασιακών μεταβλητών, λόγω της έλλειψης στοιχείων σε πολλές περιοχές του πλανήτη. Πιθανή ανθρωπογενής επιρροή στη μεταβολή του αριθμού των θερμών/ψυχρών ημερών/νυκτών σε παγκόσμια κλίμακα. Δεν μπορούμε να αποδώσουμε ευθύνες σε κάποιο παράγοντα στην περίπτωση των μεταβολών σε τοπική κλίμακα(πλην κάποιων εξαιρέσεων). Προφανώς σίγουρη μείωση της συχνότητας και μεγέθους των ασυνήθιστα κρύων ημερών και νυκτών και αύξηση της συχνότητας και μεγέθους των ασυνήθιστα ζεστών ημερών και νυκτών σε παγκόσμια κλίμακα. Πολύ πιθανή αύξηση της διάρκειας ή/και συχνότητας των θερμών περιόδων στις περισσότερες περιοχές του πλανήτη. Σε περισσότερες περιοχές πιθανή αύξηση των έντονων φαινομένων κατακρήμνισης και σε λιγότερες μείωση. Έντονες διαφοροποιήσεις από περιοχή σε περιοχή. Μέτρια βεβαιότητα για το αν ο άνθρωπος έχει συμβάλλει στην ένταση των ακραίων γεγονότων κατακρήμνισης σε παγκόσμια κλίμακα. Πιθανή αύξηση της συχνότητα εμφανίσεων έντονων κατακρημνίσεων ή αύξηση της συνολικής ποσότητας νερού από τις βροχοπτώσεις σε πολλές περιοχές του πλανήτη, αλλά κυρίως στα μεγάλα πλάτη, τις τροπικές περιοχές, και κατά τη διάρκεια του χειμώνα, στα μέσα πλάτη. Χαμηλή βεβαιότητα εξαιτίας της έλλειψης δεδομένων. Χαμηλή βεβαιότητα εξαιτίας της έλλειψης δεδομένων. Χαμηλή βεβαιότητα εξαιτίας της έλλειψης δεδομένων (εξαιρούνται οι άνεμοι που σχετίζονται με τους τροπικούς κυκλώνες) Πίνακας 2.1: Στον παραπάνω πίνακα φαίνονται συνοπτικά οι παρατηρούμενες και οι προβλεπόμενες αλλαγές, καθώς και οι πιθανές αιτίες τους, όσον αφορά τη θερμοκρασία, τις κατακρημνίσεις και τους ανέμους. Οι εκτιμήσεις συνοδεύονται και από χαρακτηρισμούς της βεβαιότητάς τους και την πιθανότητα να συμβούν. (Πηγή: SREX, παρ. 3.1, σελ ) 44

46 Κεφάλαιο 3 : Παρατηρούμενες και προβλεπόμενες αλλαγές σε φαινόμενα που σχετίζονται με τα κλιματικά ακραία 3.1 Μουσώνες Τι είναι οι μουσώνες και από τι προκαλούνται; Οι μουσώνες είναι ισχυροί, εποχικοί άνεμοι που φυσούν κυρίως στον Ινδικό Ωκεανό και στη Ν. Σινική θάλασσα (ΝΑ. Ασία), αλλά και σε άλλες περιοχές της Γης. Το όνομα τους προέρχεται από την αραβική λέξη "μονσούν", που σημαίνει εποχικός. Οι μουσώνες εμφανίζονται κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού και του χειμώνα και διακρίνονται στους χειμερινούς και τους θερινούς, που παρουσιάζουν αντίθετες μεταξύ τους φορές (διευθύνσεις). Οι χειμερινοί μουσώνες πνέουν από τις Ηπείρους προς τους Ωκεανούς, ενώ οι θερινοί ακολουθούν την αντίστροφη πορεία, από τους Ωκεανούς προς τις Ηπείρους. Η δημιουργία τους οφείλεται στη διαφορά της θερμοκρασίας του αέρα μεταξύ των ηπειρωτικών περιοχών και του ωκεανού. Εξαιτίας της σχετικής αδράνειας του νερού στις θερμοκρασιακές μεταβολές, το καλοκαίρι οι ηπειρωτικές περιοχές θερμαίνονται γρηγορότερα από τη θάλασσα, ενώ τον χειμώνα συμβαίνει το αντίστροφο. Η διαφορά θερμοκρασίας συνεπάγεται και διαφορά βαρομετρικών πιέσεων. Αυτό προκαλεί την μετακίνηση των αέριων μαζών από τα κέντρα υψηλής πίεσης προς τα κέντρα χαμηλής πίεσης. Έτσι το καλοκαίρι έχουμε ανέμους που φυσούν από τους ωκεανούς προς τις ηπειρωτικές περιοχές, ενώ το χειμώνα ανέμους που φυσούν από τις ηπειρωτικές περιοχές προς τους ωκεανούς. Γενικά οι Μουσώνες εξαφανίζουν το σύστημα των αληγών ανέμων στις περιοχές του Βoρείου Ινδικού και της Ινδικής θάλασσας. Μουσώνες ινδικού Οι "Μουσώνες Ινδικού" είναι μουσώνες που πνέουν κυρίως στον Ινδικό Ωκεανό και που χαρακτηρίζονται ανάλογα της εποχής σε χειμερινούς και σε θερινούς μουσώνες, εκ των οποίων περισσότερο επικίνδυνοι είναι οι θερινοί. 45

47 Χειμερινοί μουσώνες : Κατά τους μήνες Οκτώβριο μέχρι Απρίλιο στο βόρειο ημισφαίριο στην περιοχή της νοτιοανατολικής Ασίας, η θερμοκρασία πάνω από την Ασιατική ήπειρο είναι χαμηλότερη από την θερμοκρασία της θάλασσας, συνεπώς δημιουργείται πεδίο υψηλών βαρομετρικών πιέσεων στα ηπειρωτικά (Αντικυκλώνας της Σιβηρίας) και χαμηλών στη θάλασσα Έτσι δημιουργείται ξηρός απόγειος άνεμος. Ο αντικυκλώνας της Σιβηρίας αρχίζει να κατέρχεται νοτιότερα και να δημιουργούνται άνεμοι με διεύθυνση Β. ΒΑ. και με ταχύτητα 6 με 8 μποφόρ. Κατά τη διάρκεια των χειμερινών μουσώνων είναι ο καιρός είναι αίθριος, δηλαδή ανέφελος ουρανός, με μικρή περιορισμένη βροχόπτωση και χαμηλές θερμοκρασίες. Περιοχές που στις οποίες εμφανίζονται οι χειμερινοί μουσώνες είναι όλες οι χώρες του Αραβικού κόλπου, το Ιράν, το Πακιστάν, ελάχιστα το Αφγανιστάν, η Ινδία, οι χώρες της ΝΑ. Ασίας και εντονότερα όλος ο Ινδικός Ωκεανός. Εικόνα Χειμερινοί και θερινοί μουσώνες του Ινδικού πάνω από την Ινδία. Με τα πράσινα βέλη φαίνεται η πορεία των ανέμων κατά τη διάρκεια των χειμερινών μηνών, ενώ με τα κόκκινα βέλη η πορεία των ανέμων κατά τη διάρκεια των θερινών μηνών (Πηγή: Wikipedia) 46

48 Θερινοί μουσώνες : Κατά τη διάρκεια των θερινών μηνών στο Β. Ημισφαίριο ο Σιβηρικός αντικυκλώνας μεταφέρεται από τις περιοχές της Ν. Ασίας προς τη Σιβηρία. Με την υπερθέρμανση των νοτίων ηπειρωτικών περιοχών εμφανίζονται εκτεταμένα χαμηλές πιέσεις, ενώ οι πιέσεις στη θάλασσα είναι αρκετά υψηλότερες. Η παραπάνω διάταξη των βαρομετρικών πιέσεων έχει ως συνέπεια να δημιουργούνται μουσώνες πιο έντονοι των χειμερινών με νοτιοδυτική διεύθυνση πάνω από τον Ινδικό Ωκεανό και των Σινικών θαλασσών (Βόρειας και Νοτίου). Στην περίπτωση των θερινών μουσώνων του Ινδικού οι καιρικές συνθήκες είναι πιο άγριες με την εμφάνιση συχνών, μικρής διάρκειας, καταρρακτωδών βροχών. Οι βροχές αυτές εκδηλώνονται κυρίως στις υπήνεμες ακτές και στη ηπειρωτικές ζώνες της νότιας και νοτιοανατολικής Ασίας και προέρχονται από απότομη άνοδο του αέρα είτε από πρόσκρουση στις ορεινές ακτές, ή παραθαλάσσιους ορεινούς όγκους, είτε από υπερθέρμασή του. Στον Ινδικό ωκεανό δεν παρουσιάζονται βροχοπτώσεις. Κατά τον ίδιο τρόπο δημιουργούνται και οι θερινοί μουσώνες που παρατηρούνται στις δυτικές ακτές της Αφρικής από Μαρόκο και νότια. [Πηγή: Παρατηρούμενες και προβλεπόμενες αλλαγές στους μουσώνες και σε φαινόμενα και κλιματικές μεταβλητές που συνδέονται με αυτούς Οι κλιματικές αλλαγές στις περιοχές όπου δραστηριοποιούνται μουσώνες, δεν έχουν γίνει πλήρως κατανοητές και ενέχουν μεγάλες αβεβαιότητες που έχουν να κάνουν με το σύστημα κυκλοφορίας και τις κατακρημνίσεις. Σε γενικά πλαίσια, πλην κάποιων εξαιρέσεων, δεν έχουν παρατηρηθεί αλλαγές στην εμφάνιση των μουσώνων. Αυτό το συμπέρασμα, όμως, έχει βασιστεί σε λίγες μελέτες και υπάρχουν ασυμφωνίες όσον αφορά τα μοντέλα προσομοίωσης των μουσώνων, ακόμη και ως προς το πρόσημο των αλλαγών (Wang et al., 2005; Kang and Shukla, 2006). Πάραυτα, είναι πιθανό ότι έχει συμβεί αύξηση των ακραίων κατακρημνίσεων σε πολλές περιοχές των μουσώνων, που, όμως δεν συνδέονται απαραίτητα με αλλαγές στα χαρακτηριστικά των μουσώνων (Hegerl et al., 2007). Οι αλλαγές στην συχνότητα και την ένταση των ακραίων κατακρημνίσεων (που είναι και οι πιο σημαντικές μεταβλητές όσον αφορά τους μουσώνες) και οι αλλαγές στις ακραίες ταχύτητες του ανέμου, που συμβαίνουν στις περιοχές των μουσώνων, 47

49 δεν είναι πλήρως κατανοητές, και επιφέρουν μεγάλες αβεβαιότητες. Καλύτερη απεικόνιση των αλλαγών στους μουσώνες έχουμε όταν τις μελετούμε σε μεγάλη χωρική και χρονική κλίμακα. Στο παρελθόν, κατά την Ολόκαινη εποχή, πριν από περίπου χρόνια εξαιτίας των μετακινήσεων του άξονα της Γής και της τροχιάς της, οι μουσώνες του βόρειου ημισφαιρίου μετακινήθηκαν σταδιακά, προς τους πόλους. Αυτή η μετακίνηση συνοδεύτηκε από εξασθένηση των βροχοπτώσεων (που προκαλούν οι μουσώνες), και από ενίσχυση της ξηρασίας στην Αφρική και την Ασία, ενώ στη νότια Αμερική, οι μουσώνες ήταν ασθενέστεροι και πιο ξηροί (Wanner et al., 2008). Παρακάτω γίνεται ανάλυση των κλιματικών αλλαγών που σχετίζονται με τους μουσώνες που παρατηρήθηκαν από το 2 ο μισό του 20 ου αιώνα και αυτών που προβλέπονται για τον 21 ο αιώνα. Παρατηρούμενες αλλαγές Σύμφωνα την SREX (παρ. 3.4, σελ ), παρατηρήθηκαν δύο αντίθετες τάσεις όσον αφορά τις κατακρημνίσεις στη διάρκεια των μουσώνων: μία μείωση στη συχνότητα των μέτριων σε ένταση κατακρημνίσεων και μία αύξηση στις έντονες και ελαφριές κατακρημνίσεις, δηλαδή μείωση των μέσων και αύξηση των ακραίων (αύξηση της μεταβλητότητας). Αυτό παρατηρήθηκε κυρίως στην τροπική ζώνη συναγωγής (βλέπε παράρτημα) στη ζώνη συναγωγής του νότιου Ειρηνικού, στον Ινδικό ωκεανό και στις περιοχές όπου υπάρχουν μουσώνες (Lau and Wu 2007). Στην περιοχή του Ινδικού και του Ειρηνικού, στην νοτιοανατολική Ασία και στη βόρεια Αυστραλία, κατά την περίοδο παρατηρήθηκε αύξηση των ακραίων κατακρημνίσεων (Caesar et al. 2011), και γενικότερα το κλίμα έγινε πιο υγρό (Alexander et al. 2006). Στις περιοχές της Κίνας όπου εμφανίζονται μουσώνες αναφέρεται μία μείωση των ελαφριών βροχοπτώσεων (0,1-0,3mm/ημέρα) από το 1960 έως το 2000 (Liu et al., 2011), ενώ η μέση εποχιακή και ετήσια ταχύτητα των ανέμων σημείωσε μείωση(guo et al., 2011). Οι ινδικοί μουσώνες παρουσίασαν αύξηση των ακραίων κατακρημνίσεων από το 1901 ως το 2005, αλλά, η αύξηση αυτή απέκτησε πιο εντατικούς ρυθμούς από το 1950 και έπειτα (Rajeevan et al., 2008). Οι τάσεις αυτές υπήρξαν έντονες στα μεγάλα υψόμετρα των βορειοδυτικών Ιμαλάιων, καθώς επίσης και στους πρόποδες τους μέχρι τη λεκάνη του ινδογάγκη κυρίως κατά την θερινή εποχή από το 1980 έως το 2002 (Sen Roy, 2009). 48

50 Στην βόρεια Αφρική στην περιοχή των μουσώνων παρατηρήθηκε αύξηση των βροχοπτώσεων, όμως μόνο μετά τα μέσα της δεκαετίας του 1990 (Fontaine et al., 2011). Παγκοσμίως, όμως, τα τελευταία 54 χρόνια, συνολικά οι βροχοπτώσεις οφειλόμενες στους μουσώνες, σημείωσαν μείωση. Η συνολική μείωση, οφείλεται κυρίως στην πτωτική τάση της μέσης τιμής των βροχοπτώσεων στην βόρεια Αφρική και τη νότια Ασία (Zhou et al., 2008a,b; Wang and Ding, 2006). Στις περιοχές των Αμερικανικών μουσώνων, αναφέρθηκε αύξηση της έντασης των κατακρημνίσεων στις ορεινές περιοχές του νοτιοδυτικού Μεξικού κατά την περίοδο Ταυτόχρονα, όμως, διαπιστώθηκε ότι ο αριθμός των συνεχόμενων ξηρών ημερών, αυξήθηκε (Cavazos et al., 2008). Προβλεπόμενες αλλαγές Σχετικά με τις μελλοντικές αλλαγές στους μουσώνες, η AR4 κατέληξε στο συμπέρασμα ότι οι κατακρημνίσεις των μουσώνων πρόκειται να αυξηθούν εξαιτίας της ενισχυμένης εξάτμισης, παρά την τάση για μείωση της ροής των μουσώνων (Christensen et al., 2007). Έρευνες που ολοκληρώθηκαν το 2006 έδειξαν ότι η ενίσχυση του υδρολογικού κύκλου θα συνοδευτεί και από μία εξασθένιση της γενικής κυκλοφορίας της ατμόσφαιρας (Held and Soden, 2006). Η ταχύτερη θέρμανση των εδαφών, από ότι των ωκεανών, σε ηπειρωτική κλίμακα οδηγεί σε θερμική αντίθεση μεταξύ εδάφους και ωκεανών, ιδιαίτερα το καλοκαίρι. Αυτό, λοιπόν, επηρεάζει έντονα την κυκλοφορία των μουσώνων. Ένα σενάριο που απορρέει από την παραπάνω ανάλυση, είναι ότι οι καλοκαιρινοί μουσώνες θα ενισχυθούν και οι χειμερινοί θα εξασθενίσουν (Meehl et al., 2007b; Sutton et al., 2007). Ένα δεύτερο σενάριο, όμως, προβλέπει συνολική εξασθένιση των τροπικών μουσώνων στα τέλη του 21 ου αιώνα (Tanaka et al., 2005). Οι βροχές των μουσώνων στον δυτικό Ειρηνικό αναμένεται να μειωθούν ελαφρώς, ενώ στον ανατολικό Ειρηνικό, γύρω από τον ισημερινό, πρόκειται να αυξηθούν εξαιτίας αλλαγών στην κυκλοφορία Walker (βλέπε παράρτημα) και στην τοπική κυκλοφορία Hadley (βλέπε παράρτημα). Επίσης οι παρατηρήσεις και τα μοντέλα δείχνουν ότι οι αλλαγές στους μουσώνες οφείλονται και στην παγκόσμια άνοδο της επιφανειακής θερμοκρασίας της θάλασσας (ΕΘΘ) (Lu et al., 2007). 49

51 Σε περιφερειακή κλίμακα, οι προβλέψεις των μοντέλων παγκόσμιας κυκλοφορίας έχουν χαμηλή βεβαιότητα όσον αφορά το πρόσημο των αλλαγών των χαρακτηριστικών των μουσώνων (αέρια κυκλοφορία και βροχοπτώσεις) (Hegerl et al., 2007). [Η ενότητα συντάχθηκε με βάση την ενότητα 3.4 Monsoons της Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, 2011, IPCC (παρ. 3.4, σελ )] 3.2 Το φαινόμενο El Niño Τι είναι το φαινόμενο El Niño και από τι προκαλείται; Το El Niño είναι ένα κλιματικό φαινόμενο κατά το οποίο τα κεντρικά και ανατολικά νερά του Ειρηνικού Ωκεανού κοντά στον ισημερινό είναι θερμότερα σε σχέση με άλλες περιοχές. Παρατηρήθηκε καταρχήν από τους ψαράδες του Περού, οι οποίοι το συνδύασαν με τη δραματική μείωση των αλιευτικών αποθεμάτων και την εμφάνιση ζεστών ρευμάτων στην περιοχή αλιείας με μια σχετική περιοδικότητα ορισμένων χρόνων. Κανονικές συνθήκες Υπό κανονικές συνθήκες η ατμοσφαιρική πίεση στον δυτικό Ειρηνικό, είναι χαμηλότερη από τον ανατολικό. Έτσι, λοιπόν, στην ατμοσφαιρική κυκλοφορία της τροπικής ζώνης κυριαρχούν οι αληγείς ανατολικοί άνεµοι που πνέουν από τη Νότια Αµερική προς την Ασία και την Αυστραλία. Οι ανατολικοί αυτοί άνεµοι παρασύρουν και συσσωρεύουν θερµά επιφανειακά νερά στο δυτικό Ειρηνικό και τον Ινδικό Ωκεανό, µε αποτέλεσµα η στάθµη της θάλασσας στην Ινδονησία να είναι κατά εκατοστά υψηλότερη από την αντίστοιχη στις ακτές του Ισημερινού και του Περού. Παράλληλα ψυχρά νερά από βαθύτερα στρώµατα της θάλασσας αναδύονται στις δυτικές ακτές της Νότιας Αµερικής, εμπλουτίζοντας τα επιφανειακά νερά με οξυγόνο και θρεπτικές ουσίες ευνοώντας την ανάπτυξη θαλάσσιας ζωής. Η επιφανειακή θερµοκρασία στις δυτικές ακτές του Ειρηνικού και στον Ινδικό κυµαίνεται έως και 8 ο C υψηλότερα έναντι των ανατολικών ακτών του Ειρηνικού. Καθώς ο ατμοσφαιρικός αέρας έρχεται σε επαφή µε τα θερµά νερά, 50

52 θερµαίνεται και ανέρχεται στην ατµόσφαιρα, µε αποτέλεσµα την εκδήλωση βροχοπτώσεων στα δυτικά. Εικόνα : Κανονικές συνθήκες. Οι άνεμοι πνέουν από νοτιοανατολικές προς βορειοδυτικές κατευθύνσεις (Πηγή: «Ωκεάνεια κυκλοφορία και τo φαινόμενο El Niño» Δρ. Τακβόρ Σουκισιάν) Το φαινόμενο El Niño Κατά τους χειμερινούς μήνες, για λόγους που ακόμα παραμένουν άγνωστοι, η ατμοσφαιρική πίεση στον δυτικό Ειρηνικό αυξάνεται και στα ανατολικά ελαττώνεται. Η αναστροφή της κατανομής της πίεσης ονομάζεται Νότια Κύμανση. Λόγω αλλαγής της κυκλοφορίας, τα θερμά νερά του δυτικού Ειρηνικού κινούνται ανατολικά προς τις ακτές της νοτίου Αμερικής. Καθώς το φαινόμενο αναπτύσσεται, προκαλεί ανύψωση του θερμοκλινούς στο δυτικό Ειρηνικό και πτώση στον ανατολικό. Έτσι, μειώνεται η ανάβλυση του ψυχρού βαθέως νερού και κατά συνέπεια σταματά η τροφοδοσία των επιφανειακών στρωμάτων με θρεπτικά άλατα. Ταυτόχρονα έχουμε μία μεγάλη αύξηση στην επιφανειακή θερμοκρασία της θάλασσας (στα ανατολικά) και δραματική πτώση στην ανάπτυξη του πλαγκτόν. Στις ακτές αυτές η θερμοκρασία ανεβαίνει έως και 7 ο C και οι παράκτιες περιοχές δέχονται αυξημένες βροχοπτώσεις, αντιμετωπίζοντας αρκετά συχνά πληµµυρικά επεισόδια. Οι περιοχές που βρέχονται από τον δυτικό Ειρηνικό όπως η Ινδία, η Ινδονησία και η Αυστραλία δοκιµάζονται από έντονη ξηρασία. Το φαινόμενο αυτό 51

53 συμβαίνει με μία σχετική περιοδικότητα 2 με 8 χρόνων. Οι βασικές ενδείξεις µε βάση της οποίες µπορεί να διαπιστωθεί η εκδήλωση του El Niño είναι : Αύξηση της ατμοσφαιρικής πίεσης στον Ινδικό Ωκεανό, την Ινδονησία και την Αυστραλία. Ταυτόχρονη µείωση της ατμοσφαιρικής πίεσης στην Ταϊτή και γενικότερα στον Ανατολικό Ειρηνικό Ωκεανό. Εξασθένηση των ανατολικών ανέµων στο Νότιο Ειρηνικό ή περιορισµός τους στις ανατολικότερες περιοχές. Έντονες βροχοπτώσεις στο Περού, Ακόλα και στις ερήµους της περιοχής. Η µετατόπιση των θερµών υδάτων προς τον Ανατολικό Ειρηνικό συμπαρασύρει τη ζώνη βροχοπτώσεων ανατολικά. Έτσι βροχές εκδηλώνονται σε περιοχές όπου σπάνια βρέχει. Εικόνα : Συνθήκες el Nino. Οι άνεμοι πνέουν από βορειοδυτικές προς νοτιοανατολικές κατευθύνσεις (Πηγή: «Ωκεάνεια κυκλοφορία και τo φαινόμενο El Niño» Δρ. Τακβόρ Σουκισιάν) Στο Νότιο ηµισφαίριο οι επιπτώσεις του El Niño είναι άµεσες και πιο έντονες σε σχέση µε το Βόρειο ηµισφαίριο. Στη Νότια Αµερική, ιδιαίτερα στο Περού και τον Ισημερινό, η εκδήλωση του El Niño συνεπάγεται θερµά και πολύ υγρά καλοκαίρια (Δεκέμβριος - Φεβρουάριος) µε µεγάλης συχνότητας πληµµυρικά επεισόδια. Όσο κινούμαστε προς την ενδοχώρα της Νότιας Αµερικής (Αργεντινή Βραζιλία) οι 52

54 συνθήκες είναι θερµότερες και υγρότερες από το κανονικό αλλά εντοπίζονται κυρίως κατά την περίοδο της άνοιξης και στις αρχές του καλοκαιριού (Σεπτέµβριος εκέµβριος), ενώ αυξάνεται η συχνότητα των χιονοπτώσεων κατά τη διάρκεια του χειµώνα. Αντίθετα στην Νοτιοανατολική Ασία και τη Βόρεια Αυστραλία επικρατούν θερµές και ξηρές συνθήκες µε συχνές εκδηλώσεις καταστροφικών πυρκαγιών. Παράλληλα στη δυτική Ανταρκτική καταγράφεται αύξηση της παγοκάλυψης. Στη Βόρεια Αµερική οι συνέπειες του El Niño είναι κατά βάση έµµεσες, µε θερµότερους από τα κανονικά επίπεδα χειµώνες στις Βορειοδυτικές Η.Π.Α και τον Καναδά και αρκετά ξηρούς στις δυτικές Η.Π.Α. Τέλος στις περιοχές της Ανατολικής Αφρικής οι συνεχείς βροχοπτώσεις της περιόδου από το Μάρτη έως και το Μάιο παρουσιάζουν µέγιστο. Έµµεσες επιπτώσεις του El Niño εντοπίζονται σε πολλές περιοχές του πλανήτη. Σε περιόδους ισχυρού El Niño οι επιπτώσεις αυτές διαρκούν αρκετούς µήνες µεταβάλλοντας ακόµα και τους χειµώνες του Νοτίου ηµισφαιρίου (Ιούνιος Αύγουστος). Το φαινόμενο La Niña Όπως περιγράψαμε, το El Niño ουσιαστικά σταµατά την άντληση του ψυχρού νερού στις ακτές της Ν. Αµερικής. Τεράστιες ποσότητες ψυχρού νερού παγιδεύονται κάτω από το θερµοκλινές. Όταν το El Niño παύσει να δρα, οι παγιδευμένες ποσότητες του κρύου νερού ανέρχονται στην επιφάνεια της θάλασσας, προκαλώντας πτώση των θεοκρασιών στις ακτές της νότιας Αμερικής. Οι θερµοκρασίες που παρουσιάζονται είναι χαµηλότερες και από τις κανονικές. Η αντίστροφη αυτή φάση του El Niño είναι γνωστή σαν φαινόµενο La Niña. Όσο ισχυρότερο είναι το El Niño τόσο ισχυρότερο θα είναι και το La Niña, αφού τα συσσωρευµένα ψυχρά ύδατα που θα αποδεσµευτούν θα είναι πολύ περισσότερα. [Πηγές: Σουκισιάν Τ. «Ωκεάνεια κυκλοφορία και τo φαινόμενο El Niño» Εθνικό Aστεροσκοπείο Αθηνών- El Niño Παρατηρούμενες και προβλεπόμενες αλλαγές στο φαινόμενο El Niño Το φαινόμενο El Niño δεν έχει ομαλή περιοδικότητα, ενώ η έντασή του παρουσιάζει αυξομειώσεις από την μία εμφάνιση στην άλλη. Σε βάθος χιλιετιών εμφάνισε μεγάλες διακυμάνσεις ως προς την έντασή του. Οι διακυμάνσεις αυτές οφείλονται κατά βάση στις μεταβολές της τροχιάς της Γής (Jansen et al., 2007; 53

55 Vecchi and Wittenberg, 2010). Κατά τη διάρκεια της πιο ψυχρής περιόδου του τελευταίου παγετώνα ( χρόνια πριν) οι εμφανίσεις του El Niño ήταν οι μεγαλύτερες σε ένταση στην ιστορία της Γης (τουλάχιστον στη μέχρι τώρα γνωστή) (An et al., 2004), ενώ πριν από περίπου χρόνια εμφανιζόταν αρκετά ασθενές (Rein et al., 2005; Brown et al., 2006; Otto-Bliesner et al., 2009). Παρατηρούμενες αλλαγές Η τελευταία αναφορά του IPCC, AR4, έδειξε ότι η φύση του ENSO είχε έντονες διαφοροποιήσεις από την εποχή που ξεκίνησαν να καταγράφονται συστηματικά μετρήσεις του φαινομένου. Στα τέλη του 19 ου αιώνα και στο πρώτο τέταρτο του 20 ου, και στη συνέχεια από το 1950 μέχρι σήμερα, με μέτρια βεβαιότητα, μπορούμε να πούμε ότι το El Niño εμφανίζεται έντονο και πιο συχνό (Vecchi and Wittenberg, 2010). Μετρήσεις δείχνουν μια γενικότερη μετατόπιση του φαινομένου από τα ανατολικά του Ειρηνικού, προς τον κεντρικό ειρηνικό ωκεανό (Yeh et al., 2009). Όμως, η έλλειψη στοιχείων δεν επιτρέπει πιο συγκεκριμένες εκτιμήσεις. Η παγκόσμια αύξηση της θερμοκρασίας θα επέβαλε και έντονες αλλαγές στην ένταση και τη συχνότητα του φαινομένου, όμως αυτές δεν παρατηρήθηκαν τόσο έντονες, και αυτό προκαλεί εντύπωση. Η αύξηση της θερμοκρασίας, πιθανόν να επηρέασε τη θέση εμφάνισης των μεγαλύτερων ανωμαλιών της επιφανειακής θερμοκρασίας της θάλασσας (ΕΘΘ) στον Ειρηνικό (Yeh et al. 2009). Πάντως, ορισμένες μελέτες (Q. Zhang et al., 2008) αποδίδουν τις αλλαγές του φαινομένου στην ανθρωπογενή αύξηση της θερμοκρασίας της γης, ενώ άλλες (Power and Smith, 2007), εκτιμούν πως οι αλλαγές αυτές κυμαίνονται στα φυσιολογικά πλαίσια των διακυμάνσεων του φαινομένου καθώς αυτό δεν εμφανίζει σταθερή περιοδικότητα, συχνότητα και ένταση. Προβλεπόμενες αλλαγές Τα μοντέλα πρόβλεψης του El Niño, για τον 21 ο αιώνα, παρουσιάζουν σημαντικές ασυμφωνίες. Κανένα από αυτά δεν μπορεί να περιγράψει με ακρίβεια όλες τις φάσεις του φαινομένου. Το καθένα εξειδικεύεται σε διαφορετική φάση του φαινομένου. Η πλειοψηφία όσων εξειδικεύονται στην αναλογία εμφάνισης του φαινομένου στον κεντρικό Ειρηνικό σε σχέση με τον ανατολικό, δείχνουν ότι στο μέλλον το El-Nino θα επικεντρώνεται πιο συχνά στον κεντρικό Ειρηνικό (Yeh et al., 2009). 54

56 Όλα τα μοντέλα πρόβλεψης του El Niño εκτιμούν, για τον 21 ο αιώνα, ότι η μεταβλητότητα του φαινομένου θα εξακολουθεί να υπάρχει. Προβλέπεται ότι θα δούμε αυξομειώσεις στην ένταση και τη συχνότητα του με ένα εύρος ±30%, που αποδίδεται στην αύξηση των συγκεντρώσεων του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα (van Oldenborgh et al., 2005). Όμως, τα μοντέλα αυτά, παρουσιάζουν σημαντικές ασυμφωνίες όσον αφορά τη συμπεριφορά του φαινομένου στη διάρκεια του 21 ου αιώνα. Ενδιαφέρον προκαλεί το γεγονός ότι όταν οι συγκεντρώσεις του CO 2 διπλασιάστηκαν ή τετραπλασιάστηκαν, παρατηρήθηκε αύξηση της έντασης του El Niño ενώ όταν οι συγκεντρώσεις αυτές πολλαπλασιάστηκαν επί 16 φορές, η ένταση του φαινομένου σημείωσε μείωση. Αυτό δηλώνει ότι υπάρχουν πολλοί πιθανοί τρόποι που το CO 2 επηρεάζει το El Niño, και αξίζει περεταίρω μελέτης (Cherchi et al., 2008). [Η ενότητα συντάχθηκε με βάση την ενότητα El Niño-Southern Oscillation της SREX (παρ. 3.5, σελ )] 3.3 Τροπικοί κυκλώνες Τι είναι οι τροπικοί κυκλώνες και πώς δημιουργούνται Ο τροπικός κυκλώνας είναι ένα βαρομετρικό χαμηλό, χωρίς μέτωπα, που σχηματίζεται σε τροπικές και υποτροπικές θαλάσσιες περιοχές και εμφανίζει οργανωμένη κατακόρυφη μεταφορά, αστάθεια και σχηματισμένη κυκλωνική κυκλοφορία στην επιφάνεια. Οι τροπικοί κυκλώνες αποτελούν ένα ιδιαίτερα επικίνδυνο μετεωρολογικό φαινόμενο. Συνοδεύονται από έντονες βροχοπτώσεις που συχνά ακολουθούνται από πλημμύρες, από ισχυρούς ανέμους και άσχημες συνθήκες στη θάλασσα. Η εμφάνισή τους μπορεί να προκαλέσει μεγάλες απώλειες σε ανθρώπινες ζωές και στην οικονομία. Κάθε χρόνο παρατηρούνται σχεδόν 100 τροπικοί κυκλώνες σε 7 περιοχές σε όλο τον κόσμο που ονομάζονται «λεκάνες». 55

57 Εικόνα 3.3.1: Κυκλώνας Κατρίνα από δορυφορική λήψη (πηγή: ΝΟΟΑ) Τα μετεωρολογικά αυτά φαινόμενα δημιουργούνται πάνω από θερμούς ωκεανούς ή μεγάλες θάλασσες στην ζώνη μεταξύ των γεωγραφικών παραλλήλων 7 και 15 εκατέρωθεν του Ισημερινού. Όταν επικρατούν συνθήκες αστάθειας στην ατμόσφαιρα, τα θερμά επιφανειακά νερά του ωκεανού (τουλάχιστον 26,5 ο C μέχρι βάθους 50 m) τροφοδοτούν με θερμότητα και υγρασία τον υπερκείμενο αέρα της περιοχής, ο οποίος και αρχίζει να ανέρχεται. Καθώς ανέρχεται η αέρια μάζα, ψύχεται και η υγρασία της συμπυκνώνεται. Έτσι, λοιπόν πρόσθετη ενέργεια εκλύεται, που ενισχύει την ανάπτυξη κατακόρυφων καταιγιδοφόρων νεφών. Οι ασθενείς άνεμοι πού επικρατούν ψηλά δεν διαλύουν τις καταιγίδες αλλά διευκολύνουν την ενίσχυσή τους. Οι άνεμοι που πνέουν κοντά στην επιφάνεια, εξαιτίας της δύναμης Coriolis παίρνουν μορφή έλικας και η στροβίλωση του αέρα επιταχύνει την ανοδική κίνηση. Έτσι περισσότεροι υδρατμοί προσροφώνται και ωθούνται προς τα πάνω με νέα έκλυση θερμικής ενέργειας και περαιτέρω ενίσχυση των ανέμων. Δηλαδή καθώς εξελίσσεται το φαινόμενο, η δύναμή του αυξάνει ραγδαία, καθώς τροφοδοτείται συνεχώς με υδρατμούς ενώ η εξασθένησή του αρχίζει, όταν πάψει αυτή η τροφοδοσία και αυτό πάνω από ψυχρά νερά ή ηπειρωτικές περιοχές. Οι τροπικοί κυκλώνες, κατά κανόνα, εκδηλώνονται, στην ζώνη μεταξύ των γεωγραφικών παραλλήλων 7 και 15 εκατέρωθεν του Ισημερινού. Αυτό συμβαίνει γιατί από τη ζώνη αυτή, αρχίζει να ενεργεί η δύναμη Coriolis που δημιουργεί την κυκλική κυκλοφορία και κατευθύνει τους ανέμους προς το κέντρο χαμηλής πίεσης. Οι παράγοντες που οδηγούν στην δημιουργία των τροπικών κυκλώνων, χωρίς, όμως να είναι πάντα όλοι τους αναγκαίοι, είναι: 56

58 Θερμοκρασία θάλασσας μεγαλύτερη των 26,5 ο C και σε βάθος μεγαλύτερο των 50 m. Όταν τα νερά του ωκεανού φτάνουν τέτοιες θερμοκρασίες, προκαλούν επαρκή αστάθεια στην υπερκείμενη ατμόσφαιρα ώστε να τροφοδοτήσει μεταφορά θερμότητας και συστήματα καταιγίδων. Μεγάλη πτώση της θερμοκρασίας στην ατμόσφαιρα καθ' ύψος. Η ψύξη επιτρέπει την απελευθέρωση της θερμότητας από συμπύκνωση, η οποία ενισχύει τον τροπικό κυκλώνα. Έντονη υγρασία, ιδιαίτερα στα χαμηλότερα προς μεσαία στρώματα της τροπόσφαιρας. Οι μεγάλες ποσότητες υγρασίας στην ατμόσφαιρα, ευνοούν την ανάπτυξη τέτοιων διαταραχών. Απόσταση τουλάχιστον 555 km ή 5 βαθμούς γεωγραφικού πλάτους από τον Ισημερινό. Να μην υπάρχει έντονη διάτμηση του ανέμου καθ' ύψος και οι διαφορές αυτές να είναι μικρότερες των 38 km/h. H πίεση στο μάτι του κυκλώνα να είναι μικρότερη από 980 mbar. Εικόνα Η δομή ενός κυκλώνα και η κατανομή της πίεσης και της ταχύτητας του ανέμου σε συνάρτηση με την απόσταση από το μάτι του κυκλώνα (Πηγή:Thomson higher education, 2007) 57

59 Οι περιοχές όπου δραστηριοποιούνται οι τροπικοί κυκλώνες είναι ο Ειρηνικός, ο βόρειος Ατλαντικός και ο νότιος Ινδικός ωκεανός. Επειδή για την ανάπτυξή τους οι τροπικοί κυκλώνες χρειάζονται θερμοκρασίες υδάτων άνω των 26,5 ο C, εμφανίζονται κυρίως τους καλοκαιρινούς και φθινοπωρινούς μήνες για κάθε ημισφαίριο. [Πηγές: Καρακώστας Θ, Γενική και δυναμική μετεωρολογία Κατσαφάδος Π., Μαυροματίδης Η., 2010, Αρχές Κλιματολογίας-Μετεωρολογίας ] Παρατηρούμενες και προβλεπόμενες αλλαγές στους τροπικούς κυκλώνες Οι κυκλώνες αποτελούν ένα μετεωρολογικό φαινόμενο που παρουσιάζει μεγάλη φυσική μεταβλητότητα, επομένως είναι δύσκολο να αποφανθούμε για το αν οι παρατηρούμενες διακυμάνσεις αποτυπώνονται σαν αλλαγές στις ακραίες, και μέσες τιμές των μεταβλητών, ή αν βρίσκονται απλά στα πλαίσια της φυσικής μεταβλητότητας (Webster et al., 2005). Είναι δύσκολο να έχουμε μια εποπτική και ακριβή γνώση για την εξέλιξη των κυκλώνων στο παρελθόν, καθώς η μελέτη τους δεν ήταν εύκολη πριν τη χρήση δορυφορικών μετρήσεων, δηλαδή πριν από 30 με 40 χρόνια. Τα δεδομένα που έχουμε είναι ανομοιογενή καθώς πριν τη χρήση δορυφόρων ήταν αρκετά αναξιόπιστα και ελλιπή, ενώ με την εξέλιξη της τεχνολογίας αυτά τα προβλήματα περιορίστηκαν. Εκτιμήσεις της παλαιότερης δραστηριότητας των κυκλώνων έχουν γίνει με την μελέτη αρχειακών ντοκουμέντων (Chenoweth and Devine, 2008) ιζημάτων σε βάλτους, ισοτόπων σε κοράλλια, πετρωμάτων σε σπήλαια και δακτύλιους δέντρων (Frappier et al., 2007a). Οι μεταβλητές που μελετώνται για την εξέλιξη των κυκλώνων είναι η ένταση, η συχνότητα, η διάρκεια, και η πορεία που ακολουθούν. Για την καταγραφή της συχνότητας απαιτείται μόνο εντοπισμός και η αναφορά του κυκλώνα σε οποιοδήποτε στάδιο της ζωής τους. Η έντασή του όμως απαιτεί συνεχή παρακολούθηση και μετρήσεις συγκεκριμένων μεταβλητών σε όλη τη ζωή του (Landsea et al., 2006). Παρατηρούμενες αλλαγές Μετά τη χρήση δορυφορικών μετρήσεων διαπιστώθηκε μια γενική αυξητική τάση στην συχνότητα των ισχυρότερων κυκλώνων μετά το 1970 (IPCC, 2007b). Χρονοσειρές της συνολικής καταναλισκόμενης ισχύος που προκύπτει από τον 58

60 συνδυασμό της συχνότητας, της έντασης και της διάρκειας των τροπικών κυκλώνων, δείχνουν, για τα τελευταία 25 χρόνια αυξητικές τάσεις στον βόρειο Ατλαντικό και στον βορειοδυτικό Ειρηνικό (όπου οι τάσεις αυτές είναι ασθενέστερες) (Holland and Webster, 2007; Landsea, 2007; Mann et al., 2007a). Αυξήσεις στην ποσότητα των τροπικών υδρατμών και βροχοπτώσεων και επιμήκυνση των περιόδων εμφάνισης των κυκλώνων έχουν εντοπισθεί στον βόρειο Ατλαντικό (Trenberth et al., 2005; Lau and Wu, 2007). Είναι πιθανό ότι τα τελευταία 100 χρόνια σημειώθηκε αύξηση της συχνότητας εμφάνισης των πιο έντονων κυκλώνων στον Ατλαντικό καθώς ταυτόχρονα αυξήθηκε και η μέση επιφανειακή θερμοκρασία της θάλασσας (ΕΘΘ), ενώ η συνολική καταναλισκόμενη ισχύς έδειξε μια πιθανή ανοδική τάση σε αυτήν την περιοχή από το 1950 (Kunkel et al., 2008). Βέβαια αυτές οι παρατηρήσεις, όπως είπαμε και παραπάνω, δεν αποκλείεται να βρίσκονται στα πλαίσια των φυσικών διακυμάνσεων και της φυσικής μεταβλητότητας του φαινομένου. Μελέτες δείχνουν ότι η μεταβλητότητα μπορεί να σχετίζεται με την επιφανειακή θερμοκρασία της θάλασσας (ΕΘΘ) και άλλους παράγοντες όπως η θερμοκρασία της τροπόπαυσης και την διάτμηση των ανέμων (Emanuel, 2007). Πάντως, δεν έχει εξακριβωθεί ποιος παράγοντας, η ΕΘΘ ή η διαφορά της τοπικής ΕΘΘ με την τροπική μέση τιμή της ΕΘΘ, παίζει μεγαλύτερο ρόλο (Swanson, 2008). Πέρα από την φυσική μεταβλητότητα της ΕΘΘ (Zhang and Delworth, 2009), μελέτες δείχνουν ότι η ΕΘΘ παρουσιάζει μια αυξητική τάση εξαιτίας της αύξησης των θερμοκηπικών αερίων (Karoly and Wu, 2005; Knutson et al., 2006; Santer et al., 2006; Gillett et al., 2008a), των τροποσφαιρικών αεροσώλς (Mann and Emanuel, 2006) και των αεροσώλς υγρής μορφής (Evan et al., 2009). Η ΕΘΘ παγκοσμίως αυξάνεται αλλά στον Ατλαντικό έχει μεγαλύτερους ρυθμούς αύξησης και αυτό μπορεί να εξηγεί και την αύξηση της δραστηριότητας των κυκλώνων του Ατλαντικού, καθώς σε άλλες λεκάνες παρατηρείται αμυδρή αύξηση ή και στασιμότητα (Holland and Webster, 2007). Το αναμενόμενο θα ήταν, μια αύξηση της ΕΘΘ να επέφερε και γραμμική αύξηση της συχνότητας και της έντασης των τροπικών κυκλώνων. Όμως, η αύξηση της μέσης θερμοκρασίας της Γής επηρεάζει και άλλους παράγοντες που συμβάλλουν στη δημιουργία των κυκλώνων, όπως τις συνθήκες ευστάθειας, ή την διάτμηση του ανέμου και την υγρασία του αέρα. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να απαιτείται και μεγαλύτερη θερμοκρασία επιφανείας για την γένεση του κυκλώνα. Έτσι η σχέση μεταξύ της ΕΘΘ και της συχνότητας του κυκλώνα είναι πιο πολύπλοκη (Ryan et al., 1992; Dutton et al., 2000; Yoshimura et al., 2006; Bengtsson et al., 2007; Knutson et al., 2008; Johnson and Xie, 2010). 59

61 Εικόνα Εδώ φαίνεται η διακύμανση της ΕΘΘ (συνεχής γραμμή) και η ισχύς των κυκλώνων (διακεκομμένη γραμμή) σε συνάρτηση με τον χρόνο. Παρατηρούμε πως υπάρχει μια αυξητική τάση στην συνολική ισχύ των κυκλώνων αλλά και στην μέση ΕΘΘ. Επίσης βλέπουμε πως υπάρχει μία εξάρτηση της ισχύος των κυκλώνων με την ΕΘΘ. Μπορούμε, τέλος να παρατηρήσουμε τις έντονες φυσικές διακυμάνσεις. (Πηγή: Emannuel, 2005) Προβλεπόμενες αλλαγές Σύμφωνα, πάντα, με την Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, 2011, IPCC σε παγκόσμιο επίπεδο η συχνότητα του συνόλου των κυκλώνων αναμένεται να παραμείνει σταθερή ή και να μειωθεί σε ποσοστά από 6% έως 34%, (Knutson et al., 2010) ενώ προβλέπεται αύξηση της μέσης έντασης των τροπικών κυκλώνων. Η συχνότητα εμφάνισης των κυκλώνων κατηγορίας 4 και 5 στον Ατλαντικό ωκεανό αναμένεται να αυξηθεί έως και κατά 80% στα επόμενα 80 χρόνια (Knutson et al., 2008). Προβλέπεται επίσης, με μέτρια βεβαιότητα, μείωση των ασθενών καταιγίδων και αύξηση των ισχυρότερων στις περισσότερες λεκάνες απορροής. Είναι πιθανό ότι η μέση μέγιστη ταχύτητα του ανέμου θα αυξηθεί κατά 2 με 11% παγκοσμίως (Oouchi et al., 2006; Bengtsson et al., 2007; Gualdi et al., 2008; Knutson et al., 2008; Sugi et al., 2009; Bender et al., 2010; Emanuel, 2007). Αυξητική τάση θα δείξουν και τα ποσοστά των καταιγίδων και βροχοπτώσεων που συμβαίνουν κοντά στους κυκλώνες ακολουθώντας την υπερθέρμανση του 21 ου 60

62 αιώνα (Knutson et al., 2010). Η συνολική παγκόσμια μείωση της συχνότητας των κυκλώνων θα μειωθεί πιθανότατα λόγω της αύξησης της κατακόρυφης διάτμησης του ανέμου (που αποτελεί τροχοπέδη στην ανάπτυξη του κυκλώνα) (Vecchi and Soden, 2007c; Zhao et al., 2009; Bender et al., 2010) και της εξασθένισης της τροπικής ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας (που συνδέεται με μείωση της ανοδικής ροής των αέριων μαζών από την επιφάνεια της θάλασσας) (Sugi et al., 2002; Bengtsson et al., 2007). [Η ενότητα συντάχθηκε με βάση την ενότητα Tropical Cyclones της SREX (παρ. 3.5, σελ )] 3.4 Υποτροπικοί κυκλώνες Τι είναι οι υποτροπικοί κυκλώνες και πώς δημιουργούνται Οι υποτροπικοί κυκλώνες ή αλλιώς κυκλώνες των μέσων γεωγραφικών πλατών είναι μια ομάδα κυκλώνων που ορίζονται ως συνοπτικής κλίμακας φαινόμενα και δεν έχουν ούτε τροπικά ούτε πολικά χαρακτηριστικά. Συναντώνται στα γεωγραφικά πλάτη 30 ο - 60 ο του βόρειου και νότιου ημισφαιρίου. Αυτοί οι κυκλώνες είναι τα μετεωρολογικά φαινόμενα που μαζί με τους αντικυκλώνες παίζουν μεγάλο ρόλο στην διαμόρφωση του καιρού στο μεγαλύτερο μέρος της Γής και συμβάλλουν στην μεταφορά θερμότητας και υγρασίας από τα μικρά πλάτη προς τους πόλους. Δημιουργούνται κυρίως πάνω από ωκεανούς αλλά μπορούν να είναι και αποτέλεσμα ροής του αέρα πάνω από τα βουνά ή μετατροπής από τροπικούς κυκλώνες. 61

63 Εικόνα Δορυφορική λήψη υποτροπικού κυκλώνα πάνω από τις νοτιοανατολικές Η.Π.Α. (Πηγή: Noaa) Ο υποτροπικός κυκλώνας αποτελείται από δύο διαφορετικές αέριες μάζες, μία πολική και μία θερμή τροπική. Ξεκινά να αναπτύσσεται από ένα στάσιμο μέτωπο, δηλαδή μια επιφάνεια ασυνέχειας ανάμεσα στις δύο αέριες μάζες, που παρουσιάζουν μια σχετική κίνηση μεταξύ τους. Βόρεια και παράλληλα αυτού του μετώπου, οι ψυχρές μάζες κινούνται δυτικά, ενώ νότια, οι θερμές μάζες κινούνται ανατολικά, εξαιτίας της δύναμης Coriolis. Σε κάποια χρονική στιγμή, εξαιτίας μιας διαταραχής, η επιφάνεια του στάσιμου μετώπου ξεκινά κυματισμό, και αν αυτός ο κυματισμός είναι ασταθής επεκτείνεται και δημιουργείται μία μετωπική ύφεση στην τομή των μετώπων. Το ψυχρό μέτωπο ακολουθεί το θερμό και σπρώχνει τον αέρα προς νοτιοανατολικές διευθύνσεις ενώ το θερμό σπρώχνει τον αέρα προς βορειοδυτικές. Στο βόρειο ημισφαίριο οι κινήσεις των αέριων μαζών είναι αντίστροφες των δεικτών του ρολογιού, ενώ στο νότιο ακολουθούν την κανονική φορά των δεικτών. Η ατμοσφαιρική πίεση είναι χαμηλότερη από πριν και αρκετές ισοβαρείς περικλείουν την κορυφή του κύματος. Λόγω της πύκνωσης των ισοβαρών δημιουργείται ισχυρή κυκλωνική ροή καθώς ο αέρας στροβιλίζεται με κλίση προς το κέντρο του χαμηλού και οι άνεμοι αυξάνουν ταχύτητα. Καθώς η ψυχρή αέρια μάζα είναι ελαφρύτερη της θερμής, η πρώτη μετατοπίζει την δεύτερη προς τα πάνω. Σε αυτό το σημείο οι υδρατμοί της θερμής αέριας μάζας που έρχονται σε επαφή με την ψυχρή, συμπυκνώνονται και εκδηλώνονται φαινόμενα έντονης βροχόπτωσης. Το ψυχρό μέτωπο κινείται γρηγορότερα από το θερμό περιορίζοντας την θερμή αέρια μάζα και τα φαινόμενα βροχόπτωσης εξελίσσονται σε έντονες καταιγίδες, 62

64 χιονοπτώσεις ή και χαλάζι. Το όλο σύστημα κινείται ανατολικά. Σταδιακά η θερμή μάζα περιορίζεται όλο και περισσότερο από την ψυχρή και κατά συνέπεια, και στις δύο πλευρές του μετώπου ο αέρας είναι ψυχρός. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την σταδιακή διάλυση του κυκλώνα. Εικόνα Τα βασικά στάδια ανάπτυξης του κυκλώνα (πηγή: Encyclopedia Britanica) [Πηγή: Κατσαφάδος Π., Μαυροματίδης Η., 2010, Αρχές Κλιματολογίας- Μετεωρολογίας ] Παρατηρούμενες αλλαγές στους υποτροπικούς κυκλώνες Οι υποτροπικοί κυκλώνες αποτελούν έναν από τους κυριότερους μηχανισμούς μεταφοράς θερμότητας και υγρασίας προς τους πόλους και μπορεί να συνοδεύονται από έντονες καιρικές συνθήκες όπως ανεμοθύελλες, εξάρσεις καταιγίδων και ακραίων φαινομένων κατακρήμνισης. Έτσι, τυχόν γεωγραφική μετατόπισή των υποτροπικών κυκλώνων ή αλλαγές στην ένταση τους μπορεί να 63

65 επηρεάσει δραστικά την θερμοκρασία του πλανήτη και τα φαινόμενα κατακρημνίσεων. (Gutowski et al., 1992; Wernli et al., 2002) Γιατί όμως να περιμένουμε αλλαγές στους υποτροπικούς κυκλώνες; Η κλιματική αλλαγή μπορεί να επηρεάσει τη θερμοβαθμίδα από τους πόλους προς τον ισημερινό με αποτέλεσμα να μεταβληθούν οι συνθήκες ευστάθειας στα μέσα γεωγραφικά πλάτη που ευθύνονται για την δημιουργία και εξέλιξη των υποτροπικών κυκλώνων. Αλλαγές μπορούν να προκληθούν από μεταβολές σε διάφορα στρώματα της ατμοσφαιρικής στήλης, από την κατώτερη τροπόσφαιρα ως την στρατόσφαιρα (Deser et al., 2007; Bader et al., 2011 and Son et al., 2010). Μία γεωγραφική μετατόπιση των αεροχειμάρρων (βλέπε παράρτημα) θα προκαλέσει μετατόπιση και των καταιγίδων που συνοδεύουν τους κυκλώνες (Wettstein and Wallace, 2010). Παρατηρούμενες αλλαγές Σύμφωνα με την Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, 2011, IPCC είναι πιθανό ότι υπήρξε από το 1950 μία αύξηση της συχνότητας και της έντασης των υποτροπικών κυκλώνων (Trenberth et al., 2007; Table 3.8) στο βόρειο ημισφαίριο και συγκεκριμένα στον βόρειο Ατλαντικό και Ειρηνικό ωκεανό (Trenberth et al., 2007, p. 312). Τα τελευταία 60 χρόνια παρατηρήθηκε στα μεγάλα πλάτη (Weisse et al., 2005; Wang et al., 2006; Schneidereit et al., 2007; Raible et al., 2008; Vilibic and Sepic, 2010) [και λιγότερο στα μέσα πλάτη (Wang et al., 2006; Raible et al., 2008)] του Ατλαντικού μια βορειοανατολική μετατόπιση των χειμερινών κυκλώνων. Παρόμοιες τάσεις έδειξαν να έχουν και οι αρκτικοί κυκλώνες (X.D. Zhang et al., 2004; Sorteberg and Walsh, 2008; Sepp and Jaagus, 2011). Στις ευρωπαϊκές ακτές του ατλαντικού υπήρξε μία περίοδος που ξεκίνησε με πολύ χαμηλή δραστηριότητα υποτροπικών κυκλώνων το 1960 και σταδιακά κατέληξε σε υψηλή δραστηριότητα το 1990 (Hanna et al., 2008; Allan et al., 2009;). Μελέτες έδειξαν, για τα τελευταία 50 χρόνια μία αύξηση στη συχνότητα και την ένταση (η ένταση αυξήθηκε κατά 20%-60%), των χειμερινών υποτροπικών κυκλώνων του βόρειου Ειρηνικού (Chang, 2007) και μία αύξηση των πιο έντονων υποτροπικών κυκλώνων που συνδέθηκαν με ανωμαλίες στην ΕΘΘ (NINO3.4). Άλλες πηγές έδειξαν ελαφριά μείωση στην ένταση και καμία ουσιαστική μεταβολή στην συχνότητα στις νότιες ανατολικές ακτές των Η.Π.Α. Ακόμη, στους υποτροπικούς κυκλώνες, του βόρειου Ειρηνικού παρατηρήθηκε μία μετατόπιση προς τον Ισημερινό, και μία αύξηση των καταιγίδων στην ανατολική ακτή των Η.Π.Α. κατά την 64

66 διάρκεια εμφάνισης του el Nino. (Eichler and Higgins, 2006; Favre and Gershunov, 2006; Seierstad et al., 2007). Οι μελέτες της δραστηριότητας στην βόρεια Ασία είναι λίγες για να δώσουν κάποιο αξιόπιστο αποτέλεσμα. Πάραυτα έδειξαν μειωμένη ένταση και συχνότητα και μία μετακίνηση προς τα βόρεια. (X.D. Zhang et al.,2004) and X.D. Zhang et al., 2004; X. Wang et al., 2009) Στο νότιο ημισφαίριο οι μελέτες είναι ακόμη λιγότερες. Στις περιοχές της νοτιοανατολικής Αυστραλίας η ένταση και η συχνότητά των τροπικών κυκλώνων μειώθηκε από τα μέσα του 19 ου αιώνα ενισχύοντας τα επιχειρήματα για μια μετακίνησή τους προς τον νότιο πόλο (Alexander and Power 2009 and Fyfe, 2003; Hope et al., 2006; Wang et al., 2006). Η τάση αυτή συνδέθηκε με την μείωση της μεσημβρινής θερμοβαθμίδας (Frederiksen 2007). Συμπερασματικά, μπορούμε να πούμε, με αρκετά μεγάλη σιγουριά, ότι υπήρξε μία μετακίνηση των κυριότερων υποτροπικών κυκλώνων προς τους πόλους τα τελευταία 50 χρόνια. Συνολικά οι κυκλώνες των μεγάλων γεωγραφικών πλατών εμφανίζονται πιο έντονοι και εκείνοι των μικρότερων, εξασθενημένοι, όμως για αυτό το συμπέρασμα οι επιστήμονες δείχνουν να είναι επιφυλακτικοί, δηλώνοντας χαμηλή βεβαιότητα. Συμβολή ανθρώπινου παράγοντα Για τις αλλαγές αυτές εικάζεται ότι διαδραμάτισε κάποιο ρόλο η ανθρώπινη δραστηριότητα, αλλά πάλι υπάρχει επιφύλαξη σε αυτήν την υπόθεση, καθώς οι συστηματικές μετρήσεις ξεκίνησαν μετά το 1970 (όπως στην περίπτωση των τροπικών κυκλώνων), και υπάρχει ανομοιογένεια δεδομένων, οφειλόμενη στις ελλείπεις μετρήσεις των παλαιότερων χρόνων, ενώ οι παρατηρούμενες αλλαγές δεν αποκλείεται να είναι μέρος των φυσικών διακυμάνσεων του φαινομένου (Hegerl et al., 2007). [Η ενότητα συντάχθηκε με βάση την ενότητα Extratropical Cyclones της SREX, (παρ , σελ )] 65

67 Εξωτροπικοί κυκλώνες Τροπικοί κυκλώνες El-Nino και άλλα είδη κλιματικών ποικιλομορφιών Μουσώνες Φαινόμενα που συνδέονται με καιρικά και κλιματικά ακραία Παρατηρούμενες αλλαγές από το 1950 Χαμηλή βεβαιότητα εξαιτίας της έλλειψης δεδομένων. Αιτίες παρατηρούμενων αλλαγών Χαμηλή βεβαιότητα εξαιτίας της έλλειψης δεδομένων. Αναμενόμενες αλλαγές μέχρι το 2100 με βάση τις παρατηρήσεις του 20ου αιώνα Χαμηλή βεβαιότητα εξαιτίας της ασυμφωνίας μεταξύ των μοντέλων. Μέτρια βεβαιότητα για αυξητικές τάσεις στη συχνότητα του φαινομένου στον κεντρικό Ειρηνικό στο ύψος του Ισημερινού. Ανεπαρκή στοιχεία για πιο συγκεκριμένες εκτιμήσεις. Likely trends in Southern Annular Mode (SAM). Χαμηλή βεβαιότητα για μακροπρόθεσμες αυξητικές τάσεις (40 χρόνια και άνω) στην δραστηριότητα των τροπικών κυκλώνων Πιθανή μετακίνηση των εξωτροπικών κυκλώνων προς τους Πόλους. Χαμηλή βεβαιότητα για αλλαγές στην έντασή τους σε τοπική κλίμακα. Πιθανή ανθρωπογενής επιρροή στις εκτιμώμενες τάσεις του SAM. Οι ανθρωπογενείς επιρροές στις τάσεις του ΝΑΟ είναι εξίσου πιθανές όσο και απίθανες. Δεν μπορούμε να αποδώσουμε ευθύνες σε κάποιο παράγοντα στην περίπτωση των μεταβολών στο ENSO. Χαμηλή βεβαιότητα για ανθρωπογενή επιρροή στις εκτιμώμενες τάσεις των τροπικών κυκλώνων, λόγω της ελλιπούς κατανόησης των κλιματικών διεργασιών των τροπικών κυκλώνων, των ανεπαρκών στοιχείων παρελθοντικών εμφανίσεων. Χαμηλή βεβαιότητα για ανθρωπογενή επιρροή στην μετακίνηση των εξωτροπικών κυκλώνων προς τους Πόλους. Χαμηλή βεβαιότητα εξαιτίας της ασυμφωνίας μεταξύ των μοντέλων. Πιθανή μείωση, ή καμία αλλαγή στη συχνότητα των τροπικών κυκλώνων. Πιθανή αύξηση στη μέση μέγιστη ταχύτητα του ανέμου, αλλά μάλλον όχι για όλες τις περιοχές. Πιθανή αύξηση στις έντονες βροχοπτώσεις που σχετίζονται με τους τροπικούς κυκλώνες. Πιθανές αλλαγές στην δραστηριότητα των εξωτροπικών κυκλώνων σε τοπική κλίμακα, αλλά χαμηλή βεβαιότητα σε προβλέψεις που αφορούν λεπτομέρειες των εξωτροπικών κυκλώνων, εξαιτίας ελλείψεων των μοντέλων αναπαράστασης. Μέτρια βεβαιότητα για μείωση των καταιγίδων των εξωτροπικών κυκλώνων. Πίνακας 3.1: Στον παραπάνω πίνακα φαίνονται συνοπτικά οι παρατηρούμενες και οι προβλεπόμενες αλλαγές, καθώς και οι πιθανές αιτίες τους, οσων αφορά τους μουσώνες, το El-Nino και άλλα είδη κλιματικών ποικιλομορφιών, τους τροπικούς και εξωτροπικούς κυκλώνες. Οι εκτιμήσεις συνοδεύονται και από χαρακτηρισμούς της βεβαιότητάς τους και την πιθανότητα να συμβούν. (Πηγή: SREX, παρ. 3.1, σελ ) 66

68 Κεφάλαιο 4 : Οι επιπτώσεις των κλιματικών αλλαγών στο περιβάλλον Οι κλιματικές αλλαγές που αναλύθηκαν στα προηγούμενα κεφάλαια επηρεάζουν μια σειρά φαινομένων που συνδεονται με φυσικές καταστροφές και είναι επικίνδυνα για τον άνθρωπο. Αλλαγές στις μέσες και ακραίες τιμές των κλιματικών μεταβλητών έχουν άμεσες ή έμμεσες επιπτώσεις στην εμφάνιση ξηρασιών, πλημμυρών, στην στάθμη της θάλασσας, στα θαλάσσια κύματα, τις παράκτιες περιοχές την γεωμορφολογία και τους παγετώνες. Οι επιπτώσεις αυτές συζητώνται παρακάτω. 4.1 Ξηρασίες Η ξηρασία ορίζεται γενικά ως η περίοδος που χαρακτηρίζεται από ασυνήθιστα ξηρό καιρό που διαρκεί τόσο ώστε να προκαλέσει υδρολογική ανισορροπία (SREX glossary, σελ.557). Μπορούμε να διακρίνουμε τρία είδη ξηρασίας: την μετεωρολογική που χαρακτηρίζει την ασυνήθιστη έλλειψη κατακρημνίσεων, την αγροτική ξηρασία που συνδέεται με την έλλειψη βροχόπτωσης και υγρασίας στο έδαφος για την ανάπτυξη των φυτών, την υδρολογική ξηρασία που αφορά τα ελλείμματα των αποθεμάτων ύδρευσης και άρδευσης (π.χ. λίμνες, ποταμούς, υδροφόρος ορίζοντας). Οι ξηρασίες οφείλονται κατά κύριο λόγο : στην έλλειψη βροχοπτώσεων, που αποτελεί τη σημαντικότερη αιτία ξηρασίας, στην αυξημένη δυναμική εξατμισοδιαπνοή, που εξαρτάται από την ποσότητα υγρασίας του εδάφους και την θερμοκρασία και ενισχύεται από την έντονη ακτινοβολία, στις μεγάλες ταχύτητες ανέμου στην μειωμένη πίεση υδρατμών, που συνδέεται με την θερμοκρασία και την σχετική υγρασία και οδηγεί σε αυξημένη εξάτμιση στις προηγούμενες συνθήκες του εδάφους (όπως την ύπαρξη λίμνης, χιονοκάλυψη, ή και υπόγεια ύδατα) 67

69 (e.g., Heim Jr., 2002) Η ξηρασία είναι ένα φαινόμενο αρκετά σύνθετο που καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από τις μεταβολές των ακραίων τιμών των κλιματικών μεταβλητών, και σε μικρότερο από τις αλλαγές στις μέσες τιμές. Κλιματικά φαινόμενα, όπως οι μουσώνες και το el Nino επηρεάζουν την εμφάνιση ξηρασιών, και αλλαγές στην ένταση, τη συχνότητα, τη διάρκεια και τη γεωγραφική θέση τους προκαλούν αλλαγές αντίστοιχα στην ένταση, τη συχνότητα, τη διάρκεια και την θέση των ξηρασιών (βλέπε ενότητα 1.3). Και από την πλευρά τους, όμως, οι ξηρασίες μέσω των αλληλεπιδράσεων ατμόσφαιρας- εδάφους μπορούν να προκαλέσουν αλλαγές στο κλίμα, επηρεάζοντας κλιματικές μεταβλητές, όπως η θερμοκρασία (εάν υπάρχει νερό, εξατμίζεται, απορροφώντας θερμότητα από την επιφάνεια, και έτσι μειώνεται η θερμοκρασία της) και η βροχόπτωση (η έλλειψη υγρασίας στην επιφάνεια μειώνει το ποσοστό των υδρατμών και άρα το ποσοστό νερού των κατακρημνίσεων) (Koster et al., 2004b; Seneviratne et al., 2006a; Hirschi et al., 2011). Εικόνα Ξηρασία στα περίχωρα Yingtan Shanghai/Reuters) κοντά στο ποταμό Γάγγη (Πηγή: Stringer 68

70 Παρατηρούμενες αλλαγές Οι ξηρασίες που παρατηρούνται στο σύγχρονο κλίμα δεν είναι πρωτοφανείς. Στο μακρινό παρελθόν έχουν συμβεί έντονες και μακροχρόνιες ξηρασίες στην Ευρώπη, την βόρεια Αμερική και την Αυστραλία (Jansen et al., 2007). H Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, 2011, IPCC, αναφέρει πως από το 1970, παγκοσμίως, στις περιοχές που εμφανίζονταν έντονες ξηρασίες, παρατηρήθηκε διπλασιασμός στον αριθμό τους (Trenberth et al., 2007 and Dai et al., 2004). Αυτές οι τάσεις διαπιστώθηκε, πως οφείλονται κατά κύριο λόγο στην αύξηση της θερμοκρασίας και όχι τόσο στην έλλειψη βροχοπτώσεων (Dai et al., 2004). Από την άλλη πλευρά, μελέτες που επικεντρώθηκαν στην υγρασία του εδάφους, έδειξαν συνολική μείωση στην ένταση και τη διάρκεια των ξηρασιών κατά την περίοδο , όμως οι διαφοροποιήσεις από περιοχή σε περιοχή είναι μεγάλες. Σε αρκετές περιοχές, και κυρίως στα μεγάλα γεωγραφικά πλάτη του βόρειου ημισφαιρίου, υπήρξε αύξηση των ξηρασιών από το 1970 και ύστερα, αλλά πάλι παγκοσμίως οι τάσεις ήταν μειωτικές (Sheffield and Wood, 2008a). Προβλεπόμενες αλλαγές Στην SREX, εκτιμάται πως στο μέλλον θα αυξηθούν οι ξηρασίες κυρίως στις υποτροπικές περιοχές και τα μέσα γεωγραφικά πλάτη (Christensen et al., 2007). Είναι πολύ πιθανό ότι θα αυξηθεί η διάρκεια και η συχνότητα των ξηρασιών στις μεσογειακές περιοχές, στις νότιες περιοχές της Αυστραλίας και τη Νέα Ζηλανδία, ενώ είναι πιθανό ότι αυξητικές τάσεις θα έχουμε και στις περισσότερες υποτροπικές περιοχές και μικρές αλλαγές στην βόρεια Ευρώπη (Christensen et al., 2007). Η μείωση της υγρασίας στα ηπειρωτικά μέρη και το ρίσκο ξηρασιών είναι πιθανό ότι θα αυξηθούν στη διάρκεια των θερινών περιόδων σε πολλές ηπειρωτικές περιοχές των μέσων πλατών ( π.χ. στην κεντρική και νότια Ευρώπη, τις Μεσογειακές περιοχές, την κεντρική Αμερική και το Μεξικό, βορειοανατολική Βραζιλία) στη διάρκεια της άνοιξης στις αρκτικές περιοχές και στις ξηρές περιόδους της κεντρικής βόρειας Αμερικής (Wang, 2005; Tebaldi et al., 2006; Burke and Brown, 2008; Sheffield and Wood, 2008b; Sillmann and Roeckner, 2008) 69

71 Οι παρατηρήσεις και οι προβλέψεις σε τοπικό επίπεδο έχουν λιγότερο από μέτρια βεβαιότητα γιατί οι παράγοντες που συμβάλλουν στη δημιουργία μιας ξηρασίας είναι σύνθετοι και μεγάλης κλίμακας και είναι δύσκολο να εντοπισθούν, ενώ οι μετρήσεις και οι μελέτες που έχουν γίνει σε τοπική κλίμακα είναι λίγες και δεν είναι δυνατό να εξαχθούν αξιόπιστα συμπεράσματα. Συμβολή ανθρώπινου παράγοντα Η AR4 αναφέρει ότι είναι περισσότερο πιθανό από ότι δεν είναι ότι η ανθρωπογενής επιρροή συνέβαλλε στις αυξήσεις που παρατηρήθηκαν στο δεύτερο μισό του 20 ου αιώνα (Hegerl et al., 2007). 70

72 Εικόνα : Προβλεπόμενες ετήσιες και εποχιακές αλλαγές στις ξηρασίες για τις περιόδους και Αριστερή στήλη: αλλαγές στον μέγιστο αριθμό συνεχόμενων ξηρών ημερών (ημερών με βροχοπτώσεις <1mm). Δεξιά στήλη: αλλαγές στην υγρασία. Στην πρώτη γραμμή φαίνονται οι ετήσιες αλλαγές για την περίοδο , στην δεύτερη οι ετήσιες αλλαγές για το και στις γραμμές 3 και 4 φαίνονται οι εποχιακές αλλαγές για τους μήνες Δεκέμβριος- Ιανουάριος Φεβρουάριος (DJF)και Ιούνιος Ιούλιος-Αύγουστος (JJA) αντίστοιχα για την περίοδο Με τα «θερμά» χρώματα απεικονίζονται οι αυξήσεις στην ξηρασία ενώ με τα «ψυχρά», οι μειώσεις. Οι χάρτες δείχνουν τις διαφορές των μέσων ετήσιων ή εποχιακών τιμών για τις περιόδους και μείον τις μέσες ετήσιες ή εποχιακές τιμές της περιόδου Με χρώματα επισημαίνονται μόνο οι αλλαγές για τις οποίες συμφωνεί πάνω από το 66% των μοντέλων (Πηγή:Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, 2011, IPCC, (σελ.173). [Η ενότητα 4.1 συντάχθηκε με βάση την ενότητα Droughts της SREX, (παρ , σελ )] 71