Γ' ΚΟΙΝΟΤΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΣΤΗΡΙΞΗΣ

Transcript

1 Γ' ΚΟΙΝΟΤΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΣΤΗΡΙΞΗΣ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ ΠΡΟΟ ΟΥ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟΥ ΕΡΓΟΥ ΕΝ ΙΑΜΕΣΗ ΤΕΛΙΚΗ Τίτλος Υποέργου : Αυτοµατοποιηµένο σύστηµα µικρής διάρκειας πρόγνωσης των µέσης κλίµακας καταιγιδοφόρων συστηµάτων µε τη χρήση δορυφορικών εικόνων Meteosat Α/Α ΕΚΘΕΣΗΣ: 1 Κωδικός υποέργου Μέτρο : 8.3 : 03Ε 369 Εργο/ ράση : Αρµόδια ιεύθυνση ΓΓΕΤ : ΙΕΥΘΥΝΣΗ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΩΝ

2 1. ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΥΠΟΕΡΓΟΥ 1.1. Τίτλος υποέργου Αυτοµατοποιηµένο σύστηµα µικρής διάρκειας πρόγνωσης των µέσης κλίµακας καταιγιδοφόρων συστηµάτων µε τη χρήση δορυφορικών εικόνων Meteosat 1.2. Επιστηµονικός Υπεύθυνος Υποέργου Ονοµατεπώνυµο: Χαράλαµπος Φείδας Φορέας: Θέση: Πανεπιστήµιο Αιγαίου, Τµήµα Γεωγραφίας, Εργαστήριο ορυφορικής Μετεωρολογίας-Κλιµατολογίας Επίκουρος Καθηγητής ιεύθυνση: Πανεπιστήµιο Αιγαίου, Τµήµα Γεωγραφίας, Λόφος Πανεπιστηµίου, Μυτιλήνη, Τηλ.: xfeidas@geo.aegean.gr 1.3. Ανάδοχος Επωνυµία: Πανεπιστήµιο Αιγαίου ιεύθυνση: Λόφος Παν/µίου, Μυτιλήνη, Τ.Κ: Τηλ.: secr-vice-rector-opa@aegean.gr 1.4. ιάρκεια υποέργου: Προβλεπόµενη (αρχική σύµβαση και τροποποιήσεις αυτής) Μήνες : 36 Ηµεροµηνία έναρξης : 30/9/2005 Ηµεροµηνία λήξης : 30/9/2008 Χρονική παράταση (συνολικά σε σχέση µε την αρχική σύµβαση) : Απόφαση έγκρισης εκτέλεσης υποέργου και τροποποιήσεις αυτής ΑΡ. ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΟΥ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ ΑΙΤΙΑ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΗΣ ΑΡΧΙΚΗ ΑΠΟΦΑΣΗ 7806/ /6/ Η ΤΡΟΠΟΠ. ΑΠΟΦΑΣΗΣ ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

3 2. ΦΥΣΙΚΟ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ 2.1. Περίληψη πραγµατοποιηθεισών εργασιών (µέγιστο 1 σελίδα) Παρουσιάζεται συνοπτικά το φυσικό αντικείµενο του έργου όπως διαµορφώθηκε µε τη µέχρι τώρα υλοποίηση του. Στο πλαίσιο της τελικής έκθεσης αναφέρεται και η επίτευξη ή µή του τελικού στόχου του έργου. Το έργο υλοποιείται σε τρεις βασικές ενότητες εργασιών που αφορούν στην εκπόνηση της διδακτορικής διατριβής, την οργάνωση ενός σεµιναρίου και τις δράσεις δηµοσιοποίησης. Η µέχρι τώρα υλοποίηση της εκπόνησης της διδακτορικής διατριβής αφορούσε αρχικά στη συλλογή των δεδοµένων που είναι απαραίτητα για την εκτέλεση του έργου και στην οργάνωσή τους σε µια βάση δεδοµένων. Ακολούθησε η ανάπτυξη ενός αλγόριθµου για τον εντοπισµό και την παρακολούθηση της εξέλιξης των µέσης κλίµακας καταιγιδοφόρων συστηµάτων (ΜΚΣ) στην περιοχή της Μεσογείου µε τη χρήση δορυφορικών εικόνων Meteosat-8. Ο αλγόριθµος εφαρµόστηκε σε δορυφορικές εικόνες ενός έτους, για την περιοχή της Μεσογείου, παράγοντας µια βάση δεδοµένων µε τα χαρακτηριστικά όλων των ΜΚΣ που εντοπίστηκαν σε αυτή την περιοχή. Η στατιστική ανάλυση των χαρακτηριστικών των ΜΚΣ βρίσκεται αυτή τη στιγµή σε εξέλιξη σύµφωνα µε το χρονοδιάγραµµα του έργου. Τα αποτελέσµατα της ανάλυσης θα χρησιµοποιηθούν κατά τη διάρκεια του επόµενου τριµήνου στην προσοµοίωση της χρονικής εξέλιξης των ΜΚΣ. Το σεµινάριο µε αντικείµενα την έρευνα και την καινοτοµία και την εκµετάλλευση της Ε&Τ γνώσης θα οργανωθεί το επόµενος έτος (2008) είτε από τον Ανάδοχο Φορέα ΠΑ, είτε µεµονωµένα ή σε συνεργασία µε άλλους Ανάδοχους φορείς, για το σύνολο των έργων ΠΕΝΕ. Το σεµινάριο µε αντικείµενο την Ερευνητική Μεθοδολογία έχει ενσωµατωθεί στο µάθηµα «Μεθοδολογία της επιστηµονικής έρευνας» που διδάσκεται στο Πρόγραµµα Μετεπτυχιακών Σπουδών του Τµήµατος Γεωγραφίας. Στην παρούσα φάση, η υλοποίηση της δράσης δηµοσιοποίησης των αποτελεσµάτων του έργου δροµολογήθηκε µέσω της υποβολής δηµοσιεύσεων για παρουσίαση σε δυο συνέδρια το φθινόπωρο του ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

4 2.2. Αναλυτική Περιγραφή των Ενοτήτων Εργασιών (Ε.Ε.) που υλοποιήθηκαν ώσατε αναλυτική περιγραφή κάθε Ε.Ε. που υλοποιήθηκε µέχρι σήµερα (µεθοδολογία που ακολουθήθηκε, περιγραφή, πειράµατα-δοκιµές, αποτελέσµατα, τελικό χρονοδιάγραµµα υλοποίησης Ε.Ε., εµπλεκόµενοι φορείς και η συµβολή τους, παραδοτέα, πραγµατικό κόστος παραδοτέου). ΠΡΟΣΟΧΗ : Η περιγραφή των Ε.Ε. να γίνει µε σαφήνεια και να επικεντρωθεί στις πραγµατοποιηθείσες εργασίες και τα αποτελέσµατα χωρίς να περιλαµβάνει βιβλιογραφικές αναφορές και αναφορές στη διεθνή εµπειρία. Να αναφερθούν και να αιτιολογηθούν οι αποκλίσεις από τα συµβατικά στοιχεία. Συµπλήρωσατε όσες σελίδες κρίνονται απαραίτητες Το έργο υλοποιείται σε τρεις βασικές ενότητες εργασιών (ΕΕ): Ε.Ε.1: ιδακτορική διατριβή µε τίτλο «Ανάπτυξη αυτοµατοποιηµένου συστήµατος µικρής διάρκειας πρόγνωσης των µέσης κλίµακας καταιγιδοφόρων συστηµάτων µε τη χρήση δορυφορικών εικόνων Meteosat». Ε.Ε.2: Οργάνωση ενός σεµιναρίου. Ε.Ε.3: Ενέργειες δηµοσιοποίησης ( ηµοσιεύσεις σε επιστηµονικά περιοδικά και συνέδρια, δηµιουργία ιστοσελίδας του προγράµµατος, έκδοση φυλλαδίου σε ηλεκτρονική και έντυπη µορφή). Εκτιµώµενο χρονοδιάγραµµα υλοποίησης του έργου παρουσιάζεται στον Πίνακα 1. Πίνακας 1. Εκτιµώµενο χρονοδιάγραµµα υλοποίησης του έργου. Μήνες Οκτ 2005 Ιαν 2006 Απρ 2006 Ιούλ 2006 Οκτ 2006 Ιαν 2007 Απρ 2007 Ιούλ 2007 Οκτ 2007 Ιαν 2008 Απρ 2008 Ιούλ 2008 Οκτ 2008 Τίτλος φάσης Ε.Ε.1 ιδακτορική ιατριβή Ε.Ε.1.1. Συλλογή δεδοµένων Ε.Ε.1.2. Κλιµατική ανάλυση των ΜΚΣ Ε.Ε.1.3. Ανάπτυξη αυτόµατου συστήµατος µικρής διάρκειας πρόγνωσης της εξέλιξης των ΜΚΣ Ε.Ε.1.4. Εκτίµηση και επιχειρησιακή αξιολόγηση του συστήµατος Ε.Ε.2. Οργάνωση ενός σεµιναρίου Ε.Ε.3. Ενέργειες δηµοσιοποίησης ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

5 Ε.Ε.1: ιδακτορική διατριβή Η εκπόνηση της διδακτορικής διατριβής αποτελεί την κύρια ενότητα εργασίας του έργου µε παραδοτέο το τελικό κείµενο της διδακτορικής διατριβής. Το πραγµατικό κόστος υλοποίησης της δράσης µέχρι τον Απρίλιο 2007 εκτιµάται στο σύνολο των δαπανών που παρατίθενται στην έκθεση οικονοµικού ελέγχου (περίπου ευρώ). Η µέχρι τώρα υλοποίηση της εκπόνησης της διδακτορικής διατριβής συνοψίζεται σε µια σειρά από βήµατα που είτε είναι συνεχόµενου ή διαπλεκόµενου χαρακτήρα: Ε.Ε.1.1. Συλλογή δεδοµένων Η πρώτη δράση του έργου αφορά στη συλλογή των δεδοµένων που είναι απαραίτητα για την εκτέλεση του έργου. Στα πλαίσια αυτής της διαδικασίας, πραγµατοποιήθηκε αρχικά βιβλιογραφική έρευνα για το πληροφοριακό δυναµικό των δορυφορικών δεδοµένων Meteosat 8, τη διαθεσιµότητα και τους τρόπους απόκτησής τους. Κατόπιν, µε βάση τις ανάγκες και τους στόχους του έργου άρχισε η διαδικασία συλλογής των κατάλληλων δεδοµένων και η αποθήκευση για την περαιτέρω αξιοποίησή τους. Τα δεδοµένα που συγκεντρώθηκαν σε αυτή τη φάση περιλαµβάνουν: i. ορυφορικές εικόνες του δορυφορικού συστήµατος Meteosat 8 για την ευρύτερη περιοχή της Μεσογείου και όλα εκείνα τα στοιχεία που επιτρέπουν τη ραδιοµετρική και γεωµετρική διόρθωση των δεδοµένων αυτών. Τα δεδοµένα αυτά χρησιµοποιούνται κυρίως για τη δηµιουργία βάσης δεδοµένων µε τα χαρακτηριστικά των ΜΚΣ. Πηγή των δεδοµένων ήταν η υπηρεσία διανοµής του επίσηµου διαδικτιακού τόπου της EUMETSAT (European Organisation of the Exploitation of Meteorological Satellites). Συγκεντρώθηκαν και αποθηκεύτηκαν δορυφορικές εικόνες σε πέντε φασµατικές περιοχές στην περιοχή του υπερύθρου µε κέντρο τα 6.2µm, 7.3µm, 8.7µm, 10.8µm και 12.0µm. Τα φασµατικά αυτά κανάλια επιλέχθηκαν ως τα αντιπροσωπευτικότερα για τον καλύτερο δυνατό εντοπισµό των ΜΚΣ και τον προσδιορισµό των φασµατικών και γεωµετρικών χαρακτηριστικών τους. Το αρχείο δεδοµένων καλύπτει την περίοδο ενός έτους (από 1/6/2005 ως 31/6/2006). ii. εδοµένα ηλεκτρικών εκκενώσεων για 35 ηµέρες µε έντονη ηλεκτρική δραστηριότητα στην περιοχή της Μεσογείου και ιδιαίτερα της ελληνικής επικράτειας. Τα δεδοµένα ηλεκτρικών εκκενώσεων χρησιµοποιήθηκαν στη βαθµονόµηση του αλγόριθµου εντοπισµού και παρακολούθησης της εξέλιξης των ΜΚΣ στην περιοχή της Μεσογείου. Είναι σηµειακά δεδοµένα και παρέχουν τη θέση των καταγεγραµµένων ηλεκτρικών εκκενώσεων µε χρονική ακρίβεια msec και χωρική ακρίβεια Km στην περιοχή ενδιαφέροντος. Τα δεδοµένα αυτά καταγράφηκαν από το σύστηµα καταγραφής ZEUS και διατέθηκαν από το συνεργαζόµενο φορέα Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών (E.A.A). Το σύστηµα καταγραφής ηλεκτρικών εκκενώσεων ZEUS είναι σχεδιασµένο για τον εντοπισµό και την καταγραφή ηλεκτρικών εκκενώσεων µεταξύ των νεφών και της επιφάνειας (Cloud-to-Ground Lightnings) για για την περιοχή της Ευρώπης και της Αφρικής. Τα πρωτογενή δεδοµένα ταξινοµήθηκαν και αρχειοθετήθηκαν σε καταλόγους µε βάση το είδος και το χρόνο λήψης τους δηµιουργώντας µια ηλεκτρονική βάση δεδοµένων η οποία ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

6 αποτελεί ένα από τα αποτελέσµατα του έργου, η οποία επιτρέπει την εύκολη πρόσβαση σε αυτά και τη συνεχή ενηµέρωση της µε νέα στοιχεία. Η δράση αυτή θα συνεχιστεί τόσο µε ενηµέρωση των ήδη υπαρχόντων στοιχείων όσο και µε συλλογή και άλλου είδους δεδοµένων (δεδοµένα βροχόπτωσης και προγνωστικά πεδία µετεωρολογικών παραµέτρων) τα οποία απαιτούνται για την ολοκλήρωση του έργου. Εµπλεκόµενος φορέας στη δράση αυτή, πέραν του Πανεπιστηµίου Αιγαίου το οποίο µέσω του εργαστηρίου ορυφορικής Μετεωρολογίας και Κλιµατολογίας υποστηρίζει µε υποδοµές και τεχνογνωσία όλες τις δράσεις, ήταν και το Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών το οποίο ήταν υπεύθυνο για τη συλλογή και διάθεση των δεδοµένων ηλεκτρικών εκκενώσεων ενώ επιπλέον συνέδραµε µε την παροχή τεχνογνωσίας για την επεξεργασία και ανάλυσή τους. Η φάση αυτή υλοποιείται σχεδόν καθ όλη τη διάρκεια του έργου καθώς εκτός των ιστορικών στοιχείων απαιτούνται και δεδοµένα που θα καταγραφούν κατά τη διάρκεια εκτέλεσης του. Ουσιαστικά αποτελεί µια φάση που θα προηγείται κάθε ενός από τα τρία κύρια στάδια έρευνας. Το µεγαλύτερο όµως µέρος της φάσης αυτής που αφορά στην επόµενη φάση (Ε.Ε.1.2) έχει ήδη ολοκληρωθεί µε µια καθυστέρηση περίπου 2 µηνών (Πίνακας 1) η οποία οφείλεται στον πολύ µεγάλο όγκο δεδοµένων (35000 εικόνες συνολικού µεγέθους περίπου 180 Gbyte) που έπρεπε να συγκεντρωθεί, να ταξινοµηθεί και να αποθηκευτεί. Παραδοτέο της δράσης αυτής αποτελεί η ηλεκτρονική βάση δεδοµένων που δηµιουργήθηκε η οποία λόγω του τεράστιου όγκου βρίσκεται αποθηκευµένη στα υπολογιστικά συστήµατα του εργαστηρίου ορυφορικής Μετεωρολογίας και Κλιµατολογίας του Πανεπιστηµίου Αιγαίου. Ε.Ε.1.2. Κλιµατική ανάλυση των Μέσης Κλίµακας Καταιγιδοφόρων Συστηµάτων (ΜΚΣ) µε βάση τις δορυφορικές εικόνες Η φάση αυτή έχει ερευνητικό χαρακτήρα και αποτελεί τη βάση για τη δηµιουργία του συστήµατος πρόγνωσης µικρής διάρκειας της εξέλιξης των Μέσης Κλίµακας Καταιγιδοφόρων Συστηµάτων (ΜΚΣ). Η έναρξη της υλοποίησή της καθυστέρησε κατά δυο µήνες λόγω της αντίστοιχης καθυστέρησης ολοκλήρωσης της προηγούµενης φάσης (Συλλογή δεδοµένων) και αναµένεται να ολοκληρωθεί τον Ιούλιο 2007 (Πίνακας 1). Υλοποιείται σε τρία πακέτα εργασίας (ΠΕ): ΠΕ1. Aυτοµατοποιηµένη µέθοδος εντοπισµού και παρακολούθησης των ΜΚΣ Στο συγκεκριµένο ΠΕ ολοκληρώθηκε πλήρως και αφορούσε στην ανάπτυξη ενός αλγόριθµου για τον εντοπισµό και την παρακολούθηση της εξέλιξης των ΜΚΣ στην περιοχή της Μεσογείου µε τη χρήση δορυφορικών εικόνων Meteosat-8. Για τον εντοπισµό και την παρακολούθηση των ΜΚΣ η περιοχή ενδιαφέροντος που εξετάζεται, απεικονίζεται στην Εικόνα 1. Εµπλεκόµενοι φορείς στο συγκεκριµένο πακέτο εργασίας ήταν το Πανεπιστήµιο Αιγαίου Τµήµα Γεωγραφίας ως υπεύθυνος φορέας υλοποίησης του έργου, ο συνεργαζόµενος φορέας του εξωτερικού (GSFC/NASA) κυρίως σε ότι αφορά στην παροχή ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

7 τεχνογνωσίας και λογισµικού σχετικών µε τη µεθοδολογία εκτίµησης της βροχόπτωσης και ο 2 ος ανάδοχος Virtual Trip ΕΠΕ (VT ΕΠΕ) ο οποίος ανέλαβε την εγκατάσταση και την επιχειρησιακή λειτουργία του κώδικα στην Ελλάδα. Μέρος του αλγόριθµου περιλαµβάνεται στο CD που κατατέθηκε στη ΓΓΕΤ. Η αυτοµατοποιηµένη µέθοδος που αναπτύχθηκε στα πλαίσια της δράσης αυτής χρησιµοποιεί µε επιµέρους βελτιώσεις και προσαρµογές την αυτοµατοποιηµένη µέθοδο που ανέπτυξαν οι Feidas and Cartalis (2001), η οποία θα καλείται από εδώ και πέρα ως µέθοδος FC. Η τεχνική αυτή επιλέχθηκε καθώς ήταν η µόνη τεχνική που είχε δηµιουργηθεί και εφαρµοστεί µε επιτυχία στην περιοχή της ανατολικής Μεσογείου και επιπλέον ήταν πλήρως αυτοµατοποιηµένη. Η νέα αυτοµατοποιηµένη µέθοδος που προέκυψε είναι προσαρµοσµένη πλέον στα νέα δορυφορικά δεδοµένα (Meteosat-8) και γενικότερα στις σύγχρονες ανάγκες του συγκεκριµένου επιστηµονικού πεδίου. Εικόνα 1. Η περιοχή ενδιαφέροντος για τον εντοπισµό και την παρακολούθηση των ΜΚΣ. Συνοπτικά, η µέθοδος FC εξετάζει όλη την περιοχή ενδιαφέροντος σε µια εικόνα υπερύθρου (IR) του Meteosat-7 για τον εντοπισµό όλων των κορυφών των νεφών µε θερµοκρασία λαµπρότητας και έκταση µικρότερης από µία τιµή κατωφλίου. Κάθε σύνολο των εικονοστοιχείων µε τιµές θερµοκρασίας λαµπρότητας µικρότερης της τιµής κατωφλίου και µε αριθµό εικονοστοιχείων µεγαλύτερο από 100Km 2 καλείται νεφικός πυρήνας (Εικόνα 2). Για κάθε νεφικό πυρήνα που εντοπίζεται, υπολογίζεται µία σειρά παραµέτρων όπως η έκταση, οι συντεταγµένες του κέντρου σταθµισµένες από τη θερµοκρασία λαµπρότητας του κάθε εικονοστοιχείου του νέφους, η θέση του εµπρόσθιου άκρου του νέφους, η γωνία µεταξύ του πρωτεύοντος άξονα του νέφους και του x άξονα, µέση θερµοκρασία, η ταχύτητα κίνησης του νέφους και ο συντελεστής ισχύος ο οποίος ορίζεται από την σχέση Σn i (ΨΤ i - ΨΤ o ) για κάθε κανάλι (όπου n i είναι ο αριθµός των εικονοστοιχείων µε την ίδια ψηφιακή τιµή ΨΤ i η οποία είναι µεγαλύτερη του ορισθέντος κατωφλίου ΨΤ o ). ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

8 T i <= T threshold C 1 C 0 C 2 Εικόνα 2. (α) Εντοπισµός ενός υποψήφιου ΜΚΣ µε βάση το κατώφλι θερµοκρασίας της µεθόδου. (β) Η παρακολούθηση των ΜΚΣ από την µια δορυφορική εικόνα στην άλλη γίνεται µε την υπέρθεση τους. ιάδοχο ΜΚΣ του C 0 θεωρείται εκείνο (C 1 ή C 2 ) του οποίου ο λόγος της έκτασης της υπερκάλυψης σε σχέση µε το µέγεθός του ξεπερνά ένα δεδοµένο κατώφλι. Στο επόµενο στάδιο του αλγόριθµου παρακολουθούνται (tracking) όλα τα ΜΚΣ από τη δηµιουργία τους µέχρι την διάλυσή τους λαµβάνοντας υπόψη τις τυχόν διασπάσεις και συνενώσεις των πυρήνων. Συγκεκριµένα, συγκρίνονται διαδοχικές εικόνες (ανά 15min) και καθορίζεται η υπέρθεση των ΜΚΣ. Εάν η υπέρθεση δύο συστηµάτων είναι µεγαλύτερη από 30% της έκτασης του ενός ή του άλλου τότε τα ΜΚΣ ταιριάζουν. Στο σηµείο αυτό υπολογίζονται οι πιθανές διασπάσεις και συνενώσεις πυρήνων. Για το διαχωρισµό των ΜΚΣ στη νέα, προσαρµοσµένη στον Meteosat-8, µέθοδο FC χρησιµοποιείται ένα κατώφλι για τη θερµοκρασία λαµπρότητας και ένα κατώφλι για την έκταση του νεφικού πυρήνα. Ως κατώφλι θερµοκρασίας λαµπρότητας της κορυφής των νεφικών ΜΚΣ (Εικόνα 2α) χρησιµοποιήθηκε η τιµή των 226Κ η οποία προέκυψε µε την αξιοποίηση του διαθέσιµου πληροφοριακού υλικού των ηλεκτρικών εκκενώσεων. Η συγκεκριµένη διαδικασία βαθµονόµησης της µεθόδου αναφέρεται αµέσως παρακάτω και εφαρµόζεται στη βασική φασµατική περιοχή για τον εντοπισµό ΜΚΣ µε κέντρο τα 10.8µm (κανάλι 9). Το κατώφλι για το µέγεθος των νεφικών πυρήνων που µπορούν να χαρακτηριστούν ως ΜΚΣ (Εικόνα 2α) είναι τα 100Km 2, καθώς η τιµή αυτή οριοθετεί το κατώτατο µέγεθος για τα µέσης κλίµακας φαινόµενα στις ατµοσφαιρικές επιστήµες. Οποιαδήποτε άλλη παράµετρος (και για οποιαδήποτε άλλη φασµατική περιοχή που χρησιµοποιείται εκτός της περιοχής των 10.8µm) που υπολογίζεται για τον καθέναν από τους νεφικούς πυρήνες οι οποίοι πληρούν τα κριτήρια της θερµοκρασίας και του µεγέθους που προαναφέρθηκαν και χαρακτηρίζονται κατά συνέπεια ΜΚΣ, χρησιµοποιείται ως επιπρόσθετο στοιχείο για τη µελέτη της έντασης της καταιγιδοφόρου δραστηριότητας και της εξέλιξης των ΜΚΣ και όχι ως απαραίτητο κριτήριο για τον διαχωρισµό των εντοπισµένων νεφικών πυρήνων σε ΜΚΣ. Οι προσαρµογές και βελτιώσεις στη µέθοδο FC που πραγµατοποιήθηκαν στα πλαίσια του έργου περιλαµβάνουν: i. Προσαρµογή του αλγόριθµου στη χωρική, χρονική και φασµατική ανάλυση του Meteosat-8. Στο δορυφορικό σύστηµα Mεteosat-8 το κύριο όργανο φέρει την ονοµασία SEVIRI (Spinning Enhanced Visible and Infra-Red Imager). Το όργανο αυτό είναι σχεδιασµένο να ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

9 σαρώνει την γήινη επιφάνεια σε 12 διαφορετικές φασµατικές περιοχές ενώ καταγράφει και παρέχει το πληροφοριακό υλικό για το οποίο είναι σχεδιασµένο κάθε 15min παρέχοντας έτσι τη δυνατότητα καλύτερης χρονικής ανάλυσης της πληροφορίας σε σχέση µε τον Mεteosat-7 (χρονική ανάλυση 30min). Η χωρική ανάλυση του συγκεκριµένου δορυφορικού συστήµατος στο κατακόρυφο σηµείο κατόπτευσης (Sub Satellite Point) είναι 3Km για τους διαύλους της υπέρυθρης φασµατικής περιοχής στην οποία επικεντρώνεται η µέθοδος FC. Με σκοπό την καλύτερη δυνατή εξασφάλιση της συνέχειας της πληροφορίας επιλέχθηκε το πληροφοριακό δυναµικό που προέρχεται µόνο από τo θερµικό υπέρυθρo φάσµα για να είναι έτσι δυνατή η παρακολούθηση του νεφικού συστήµατος ηµέρα και νύχτα. Πιο συγκεκριµένα, οι φασµατικές περιοχές από τις οποίες συλλέγεται πληροφοριακό υλικό και αναλύεται περαιτέρω στην µέθοδο FC αναφέρονται στον Πίνακα 2. Πίνακας 2:Φασµατικές περιοχές του δορυφόρου Meteosat 8 που αξιοποιούνται από τον αλγόριθµο εντοπισµού και παρακολούθησης των ΜΚΣ. Κανάλι Κέντρο φασµατικών περιοχών (µm) 5 6,2 6 7,3 7 8,7 9 10, Η χωρική ανάλυση σε όλες τις φασµατικές περιοχές του Πίνακα 2 για την περιοχή µελέτης και σε προβολικά συστήµατα ισοδύναµης επιφάνειας είναι προσεγγιστικά 5Km ενώ η χρονική ανάλυση είναι 15min. Στο σηµείο αυτό αξίζει να σηµειωθεί ότι οπουδήποτε χρειάζεται ο υπολογισµός αποστάσεων µεταξύ εικονοστοιχείων, για να εξαλειφθούν σφάλµατα λόγω της µεταβλητής χωρικής ανάλυσης του δορυφορικού συστήµατος, έχει προσαρµοστεί στον αλγόριθµο, ύστερα από ενδελεχή µελέτη στα γεωειδή και τα προβολικά συστήµατα, µια µαθηµατική εξίσωση της σφαιρικής γεωµετρίας που ονοµάζεται απόσταση µέγιστων κύκλων (Great Circle Distance) ως η καταλληλότερη για τις υπολογιστικές ανάγκες της συγκεκριµένης µελέτης. Με την εφαρµογή αυτής της εξίσωσης (όπου απαιτείται) επιτυγχάνεται, όπως εξάλλου προαναφέρθηκε, ο υπολογισµός αποστάσεων µε ακρίβεια και ανεξάρτητα από την χωρική ανάλυση των εικονοστοιχείων µεταξύ των οποίων απαιτείται - σε ορισµένες περιπτώσεις - ο υπολογισµός της µεταξύ τους απόστασης. Ο τελικός αλγόριθµος επανασχεδιάστηκε λαµβάνοντας υπόψη τη νέα χωρική (~5 km), χρονική (15 min) και φασµατική ανάλυση (5 κανάλια) του Meteosat-8. ii. Καθορισµός του κατωφλίου θερµοκρασίας λαµπρότητας για τον εντοπισµό των ΜΚΣ. Η πρώτη βασική προσαρµογή της τεχνικής FC αφορούσε στην εύρεση του καταλληλότερου κατωφλίου θερµοκρασίας λαµπρότητας στα IR κανάλια του Meteosat-8 για τον εντοπισµό των ΜΚΣ στην περιοχή ενδιαφέροντος. ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

10 Τα δεδοµένα ηλεκτρικών εκκενώσεων που συλλέχθηκαν στo πρώτο ΠΕ χρησιµοποιούνται για την εύρεση του καταλληλότερου κατωφλίου θερµοκρασίας στον εντοπισµό των ΜΚΣ. Τα δεδοµένα των ηλεκτρικών εκκενώσεων αφορούν συνολικά 35 ηµέρες έντονης ηλεκτρικής δραστηριότητας κατά τη διάρκεια του έτους Ο λόγος που επιλέχθηκε το συγκεκριµένο είδος πληροφορίας είναι το γεγονός ότι οι ηλεκτρικές εκκενώσεις εκδηλώνονται σε µεγάλο ποσοστό µέσα σε καταιγιδοφόρα συστήµατα κατακόρυφης ανάπτυξης και για το λόγο αυτό χρησιµοποιούνται για τον εντοπισµό των ΜΚΣ στο σύνολο των νεφικών πυρήνων που εντοπίζονται από τον αλγόριθµο FC. Η διαδικασία που εφαρµόστηκε περιλαµβάνει τα παρακάτω στάδια: (α) Αρχικά πραγµατοποιήθηκε αντιστοίχηση των ηλεκτρικών εκκενώσεων στις δορυφορικές εικόνες. Πιο συγκεκριµένα, σε κάθε καταγεγραµµένη ηλεκτρική εκκένωση υπήρχε η πληροφορία των συντεταγµένων (γεωγραφικό µήκος και πλάτος) και της χρονικής στιγµής στην οποία εκδηλώθηκαν. Με βάση αυτές τις πληροφορίες κάθε ηλεκτρική εκκένωση αποδόθηκε σε συγκεκριµένο εικονοστοιχείο της αντίστοιχης χρονικά δορυφορικής εικόνας. Επειδή βασικός σκοπός της διαδικασίας αυτής είναι η αντιστοίχηση µίας τιµής θερµοκρασίας λαµπρότητας της κορυφής των νεφών σε κάθε ηλεκτρική εκκένωση, έπρεπε αρχικά να ξεπεραστεί το πρόβληµα της διαφορετικής χρονικής ανάλυσης των δύο ειδών δεδοµένων (οι δορυφορικές εικόνες παρέχονται ανά 15min ενώ οι ηλεκτρικές εκκενώσεις παρέχονται µε συχνότητα msec). Γνωρίζοντας λοιπόν, τον αριθµό των γραµµών και των στηλών (3712 x 3712) που καταγράφονται από το δορυφορικό σύστηµα σε διάρκεια 15 min για τη δηµιουργία µιας εικόνας ολόκληρου του γήινου δίσκου, υπολογίστηκαν τα χρονικά όρια µέσα στα οποία σαρώνεται η περιοχή ενδιαφέροντος από το δορυφορικό αισθητήρα. Πιο αναλυτικά, η διαίρεση 3712 / 15 = 247,47 παρέχει προσεγγιστικά τον αριθµό των γραµµών που καταγράφονται από τον αισθητήρα κάθε λεπτό της ώρας (min). Γνωρίζοντας ακόµη από ποια γραµµή ξεκινά να απεικονίζεται και σε ποια γραµµή τελειώνει η περιοχή µελέτης υπολογίζεται µε απλή αναλογική ότι για την καταγραφή της περιοχής µελέτης (Εικόνα 1) απαιτούνται 2,43 min ενώ η περιοχή αυτή ξεκίνα να καταγράφεται ύστερα από 1,32 min από την έναρξη της σάρωσης της συνολικής εικόνας. Ως χρονικό επίκεντρο λήψης της εικόνας για την περιοχή µελέτης θεωρείται κατά συνέπεια το χρονικό σηµείο των 2,53min (1,32 + 2,43 / 2) από τη στιγµή έναρξης σάρωσης κάθε νέας δορυφορικής εικόνας του γήινου δίσκου. Τελικός σκοπός των προαναφερθέντων συλλογισµών και υπολογισµών είναι η εύρεση ενός χρονικού διαστήµατος µέσα στο οποίο οποιαδήποτε κίνηση των νεφικών συστηµάτων να µην ξεπερνά τα όρια της χωρικής διακριτικής ικανότητας του δορυφορικού συστήµατος. Το χρονικό αυτό διάστηµα είναι κατά συνέπεια, το καταλληλότερο για την αντιστοίχηση των ηλεκτρικών εκκενώσεων στις δορυφορικές εικόνες. Για το σκοπό αυτό θεωρώντας ως µέγιστη τιµή ταχύτητας κίνησης των ΜΚΣ τα 65 km/h, για χρονικό εύρος ±3 min από το χρονικό επίκεντρο τα ΜΚΣ θα έχουν µετακινηθεί περίπου κατά 3,25 Km. Η µετακίνηση αυτή είναι µικρότερη από τη χωρική ανάλυση του δορυφορικού συστήµατος η οποία στην περιοχή ενδιαφέροντος και για προβολή σε ισοδύναµη επιφάνεια (είδος προβολικού συστήµατος) είναι 5 Km. Συµπερασµατικά, σε κάθε δορυφορική εικόνα της περιοχής ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

11 µελέτης γίνεται αντιστοίχηση όλων των ηλεκτρικών εκκενώσεων οι οποίες απέχουν χρονικά ±3 min από το χρονικό επίκεντρο των εικόνων αυτών. Στη συνέχεια, λαµβάνοντας υπόψη ότι χωρική ακρίβεια της θέσης των καταγεγραµµένων ηλεκτρικών εκκενώσεων καταγεγραµµένης πληροφορίας φτάνει µέχρι τα 25 Km στην περιοχή ενδιαφέροντος, σε κάθε ηλεκτρική εκκένωση αποδίδεται η ελάχιστη τιµή θερµοκρασίας λαµπρότητας που σηµειώνεται σε ένα πλέγµα µεγέθους (25 x 25) Km 2 στην εικόνα, έχοντας ως κέντρο του πλέγµατος την αρχικά καταγεγραµµένη θέση της ηλεκτρικής εκκένωσης (Εικόνα 4). Η νέα θέση κάθε ηλεκτρικής εκκένωσης έχει τις συντεταγµένες του εικονοστοιχείου µε την αντίστοιχη ελάχιστη θερµοκρασία (Εικόνα 5). Εικόνα 3. Αντιστοίχηση των ηλεκτρικών εκκενώσεων στους εντοπισµένους νεφικούς πυρήνες σε µια εικόνα του θερµικού υπερύθρου (10.8µm). Εικόνα 4. Απόδοση σε µια ηλεκτρική εκκένωση (πράσινο χρώµα) της ελάχιστης τιµής θερµοκρασίας λαµπρότητας που σηµειώνεται σε ένα πλέγµα µεγέθους (25 x 25) Km 2 στην εικόνα (κόκκινο χρώµα). ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

12 Εικόνα 5. Οι νέες θέσεις των ηλεκτρικών εκκενώσεων σε µια εικόνα του θερµικού υπερύθρου (10.8µm). Με πράσινο χρώµα απεικονίζονται οι αρχικές θέσεις των ηλεκτρικών εκκενώσεων που καταγράφονται. Με κόκκινο χρώµα απεικονίζονται οι τελικές θέσεις των αντίστοιχων εκκενώσεων. Η διαδικασία αυτή εφαρµόστηκε για το σύνολο των δεδοµένων ηλεκτρικών εκκενώσεων που καταγράφηκαν την περίοδο των 35 ηµερών έντονης ηλεκτρικής δραστηριότητας. Ακολούθησε στατιστική επεξεργασία των αποτελεσµάτων της προαναφερθείσας διαδικασίας (προέκυψαν δηλαδή αρχεία δεδοµένων όπου σε κάθε ηλεκτρική εκκένωση αντιστοιχήθηκε µία τιµή θερµοκρασίας λαµπρότητας). Πιο συγκεκριµένα, λόγω του γεγονότος ότι σε ένα εικονοστοιχείο είναι δυνατό να αντιστοιχούν περισσότερες από µία ηλεκτρικές εκκενώσεις στο διάστηµα των ±3 min, υπολογίστηκε η συχνότητα εµφάνισης µίας, δύο ή και παραπάνω εκκενώσεων για το διάστηµα αυτό στο ίδιο εικονοστοιχείο (Ένταση 1, Ένταση 2 κ.ο.κ) ανά τιµή θερµοκρασίας. Τα διαγράµµατα µε την απόλυτη και τη σχετική συχνότητα εµφάνισης ηλεκτρικών εκκενώσεων παρουσιάζονται στις Εικόνα 6 έως Εικόνα 9. Από τα διαγράµµατα αυτά προκύπτουν τα εξής: Από την Εικόνα 6 και Εικόνα 8 είναι εµφανές ότι σε όλες τις περιπτώσεις ο µεγαλύτερος αριθµός ηλεκτρικών εκκενώσεων εµφανίζεται σε εικονοστοιχεία µε θερµοκρασίες λαµπρότητας µεταξύ 220Κ - 230Κ. Όσο αυξάνεται ο αριθµός των ταυτόχρονων ηλεκτρικών εκκενώσεων ανά εικονοστοιχείο το µέγιστο της κατανοµής µεταπίπτει σε µικρότερες τιµές θερµοκρασίας λαµπρότητας. Στις περισσότερες περιπτώσεις (εµφάνιση 1 ως 9 ηλεκτρικών εκκενώσεων ανά εικονοστοιχείο και ανά τιµή θερµοκρασίας) παρουσιάζεται µέγιστο περίπου στη τιµή των 225Κ. Από τα αντίστοιχα διαγράµµατα των αθροιστικών κατανοµών των συχνοτήτων εµφάνισης (έντασης) των ηλεκτρικών εκκενώσεων ανά εικονοστοιχείο και ανά τιµή θερµοκρασίας (Εικόνες 7 και 9) παρατηρείται ότι όσο αυξάνει ο αριθµός των ταυτόχρονων ηλεκτρικών εκκενώσεων ανά εικονοστοιχείο σε τόσο χαµηλότερες θερµοκρασίες αυτές συσσωρεύονται. Το 80% του ποσοστού των ηλεκτρικών εκκενώσεων για συχνότητες εµφάνισης ανά εικονοστοιχείο ίση µε 1 εµφανίζεται σε νέφη µε θερµοκρασίες χαµηλότερες των 250Κ ενώ το ίδιο ποσοστό για συχνότητες εµφάνισης ανά εικονοστοιχείο µεγαλύτερες του 5 εντοπίζεται σε θερµοκρασίες µικρότερες των 240Κ. ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

13 Μεγάλος αριθµός εκκενώσεων ανά εικονοστοιχείο (>10) εµφανίζεται σε χαµηλές θερµοκρασίες, µικρότερες των 230Κ. Εικόνα 6. Ένταση ηλεκτρικών εκκενώσεων (αριθµός ηλεκτρικών εκκενώσεων) από 1 έως 4 ανά εικονοστοιχείο και ανά τιµή θερµοκρασίας. Εικόνα 7. Αθροιστικές κατανοµές του ποσοστού των ηλεκτρικών εκκενώσεων για ένταση (αριθµός ηλεκτρικών εκκενώσεων) από 1 ως 4 ανά εικονοστοιχείο και ανά τιµή θερµοκρασίας. ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

14 Εικόνα 8. Ένταση ηλεκτρικών εκκενώσεων (αριθµός ηλεκτρικών εκκενώσεων) µεγαλύτερος από 4 ανά εικονοστοιχείο και ανά τιµή θερµοκρασίας. Εικόνα 9. Αθροιστικές κατανοµές του ποσοστού των ηλεκτρικών εκκενώσεων για ένταση (αριθµός ηλεκτρικών εκκενώσεων) µεγαλύτερη από 4 ανά εικονοστοιχείο και ανά τιµή θερµοκρασίας. Συνοψίζοντας τη διαδικασία που αναφέρθηκε προηγουµένως, αρχικά αναπτύχθηκε αλγόριθµος µε βάση τον οποίο πραγµατοποιήθηκε η αντιστοίχηση των ηλεκτρικών εκκενώσεων στις δορυφορικές εικόνες. Στη συνέχεια όπως προαναφέρθηκε, σε κάθε ηλεκτρική εκκένωση αποδόθηκε µία τιµή θερµοκρασίας λαµπρότητας η οποία είναι η ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

15 ελάχιστη τιµή θερµοκρασίας που σηµειώνεται σε ένα πλέγµα 25Km 2 στην εικόνα του θερµικού υπερύθρου (10.8µm) µε κέντρο τις αρχικές συντεταγµένες κάθε ηλεκτρικής εκκένωσης. Ως τελική θέση κάθε ηλεκτρικής εκκένωσης θεωρήθηκε τελικά η θέση του εικονοστοιχείου στο οποίο η τιµή θερµοκρασίας ήταν η ελάχιστη. Τα αποτελέσµατα της διαδικασίας αυτής αποτυπώθηκαν στα διαγράµµατα των εικόνων 5 ως 9 και φανερώνουν συνοπτικά ότι οι ηλεκτρικές εκκενώσεις εµφανίζονται σε χαµηλές θερµοκρασίες και πιο συγκεκριµένα όσο µικρότερες είναι οι τιµές θερµοκρασίας τόσο µεγαλύτερη είναι η ένταση του φαινόµενου. (β) Για τις ηµεροµηνίες στις οποίες υπήρχε η διαθέσιµη πληροφορία των ηλεκτρικών εκκενώσεων εντοπίστηκαν τα υποψήφια ΜΚΣ στην περιοχή µελέτης και ακολούθως καταγράφηκε η εξέλιξή τους µέσω της µεθόδου FC. Η διαδικασία αυτή πραγµατοποιήθηκε για κατώφλια εντοπισµού των υποψήφιων ΜΚΣ µε τιµές θερµοκρασίας λαµπρότητας από 220Κ ως 230Κ µε βήµα 2Κ. Το εύρος αυτό εκτιµήθηκε ως κατάλληλο από την προηγούµενη διαδικασία κατά την οποία αποδείχθηκε ότι το µέγιστο εµφάνισης των ηλεκτρικών εκκενώσεων εµφανίζεται µεταξύ αυτών των δύο τιµών (Εικόνες 6 και 8) ενώ παράλληλα η ένταση του φαινόµενου είναι µεγάλη για θερµοκρασίες µικρότερες των 230Κ (80% των εκκενώσεων µε ένταση µεγαλύτερη των 10 εκκενώσεων ανά εικονοστοιχείο συσσωρεύονται σε αυτές τις θερµοκρασίες). Για κάθε διαφορετική τιµή κατωφλίου θερµοκρασίας συλλέχθηκε ο αριθµός των νεφικών συστηµάτων (υποψήφια ΜΚΣ) που εντοπίστηκαν και σε αυτά, αντιστοιχήθηκαν οι ηλεκτρικές εκκενώσεις µε τιµές θερµοκρασίας µικρότερες από την εκάστοτε τιµή κατωφλίου του αλγόριθµου FC. Το αποτέλεσµα της συγκεκριµένης διαδικασίας ήταν για κάθε τιµή κατωφλίου θερµοκρασίας να συγκεντρωθεί ένας αριθµός εντοπισµένων από τον αλγόριθµο FC νεφικών συστηµάτων (υποψήφιων ΜΚΣ) µαζί µε τις ηλεκτρικές εκκενώσεις που αντιστοιχήθηκαν σε αυτά. Για το χαρακτηρισµό ενός νεφικού συστήµατος ως καταιγιδοφόρου αρκεί έστω σε ένα από τα στάδια εξέλιξής του ο αριθµός των καταγεγραµµένων ηλεκτρικών εκκενώσεων σε αυτό να είναι τουλάχιστον πέντε (5). Ως µη καταιγιδοφόρα θεωρήθηκαν όλα εκείνα τα νεφικά συστήµατα στα οποία δεν είχε σηµειωθεί καµία ηλεκτρική εκκένωση σε κανένα από τα στάδια εξέλιξης τους. Τα νεφικά συστήµατα στα οποία ο αριθµός των ηλεκτρικών εκκενώσεων δεν ξεπέρασε την τιµή 4 σε κανένα από τα στάδια εξέλιξης τους δεν θεωρήθηκαν καταιγιδοφόρα γιατί ο µικρός αριθµός εκκενώσεων σε αυτά δεν κρίθηκε ικανός ώστε να χαρακτηριστούν µε ασφάλεια ως ηλεκτρικά ενεργά γεγονός το οποίο είναι βασικό χαρακτηριστικό των ΜΚΣ. Εξάλλου, ο µικρός αριθµός εκκενώσεων που καταγράφηκε σε κάποιο (ή κάποια) από τα στάδια εξέλιξή τους είναι δυνατό να οφείλεται σε θόρυβο του συστήµατος καταγραφής µε συνέπεια τη δηµιουργία κάποιων «εικονικών» ηλεκτρικών εκκενώσεων. Ο αριθµός των συγκεκριµένων νεφικών συστηµάτων που συγκεντρώθηκε σε κάθε διαφορετικό κατώφλι θερµοκρασίας λαµπρότητας χρησιµοποιήθηκε στους στατιστικούς δείκτες (FAR και POD) στον πίνακα 2 για την αξιολόγηση του ποσοστού των έντονα καταιγιδοφόρων συστηµάτων (αριθµός ηλεκτρικών εκκενώσεων µεγαλύτερος από 5) που εντοπίστηκαν στα διάφορα θερµοκρασιακά κατώφλια από τον αλγόριθµο FC. Για το διαχωρισµό των νεφικών συστηµάτων σε καταιγιδοφόρα και µη, µε βάση τον αριθµό των ηλεκτρικών εκκενώσεων που σηµειώνονται σε αυτά, αναπτύχθηκε σχετικός ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

16 αλγόριθµος ο οποίος παράλληλα υπολογίζει συγκεκριµένες στατιστικές παραµέτρους για τον προσδιορισµό του καταλληλότερου κατωφλίου θερµοκρασίας εντοπισµού των ΜΚΣ στις εικόνες του θερµικού υπερύθρου. Αυτές είναι: Τα µεγέθη P cv και P ncv τα οποία αναφέρονται στα ποσοστά των καταιγιδοφόρων συστηµάτων κατακόρυφης ανάπτυξης (ή όχι αντίστοιχα): P cv : Ποσοστό του αριθµού των καταιγιδοφόρων συστηµάτων που εντοπίστηκαν (νεφικά συστήµατα στα οποία έστω σε ένα από τα στάδια εξέλιξής τους ο αριθµός των καταγεγραµµένων ηλεκτρικών εκκενώσεων σε αυτά είναι τουλάχιστον πέντε) σε σχέση µε το άθροισµα των καταιγιδοφόρων συστηµάτων και µη καταιγιδοφόρων (νεφικά συστήµατα στα οποία δεν υπάρχει καµία ηλεκτρική εκκένωση σε κανένα από τα στάδια εξέλιξής τους). P ncv : Ποσοστό του αριθµού των µη καταιγιδοφόρων συστηµάτων που εντοπίστηκαν σε σχέση µε το άθροισµα των καταιγιδοφόρων συστηµάτων και µη καταιγιδοφόρων Οι δείκτες FAR (False Alarm Ratio) και POD (Probability Of Detection) οι οποίοι υπολογίζονται από τις σχέσεις: FAR = [Ν false /(N false +N good )]*100 (1) POD = [ N good /(N false +N good )]*100 (2) όπου Ν false είναι ο αριθµός των νεφικών συστηµάτων στα όποια σηµειώθηκε κατά τη διάρκεια ζωής τους από µια έως τέσσερεις ηλεκτρικές εκκενώσεις. Ως N good είναι ο αριθµός των νεφικών συστηµάτων στα όποια σηµειώθηκε τουλάχιστον σε ένα στάδιο της εξέλιξής τους αριθµός ηλεκτρικών εκκενώσεων µεγαλύτερος ή ίσος µε πέντε. Οι τιµές των παραµέτρων που υπολογιστήκαν παρουσιάζονται συγκεντρωτικά στον Πίνακα 3 που ακολουθεί: Πίνακας 3. Ποσοστά υποψήφιων ΜΚΣ (αριθµός ηλεκτρικών εκκενώσεων πάνω από 5) σε σχέση µε το σύνολο των νεφικών συστηµάτων που εντοπίστηκαν για διάφορες τιµές κατωφλίου θερµοκρασίας. Κατώφλι Θερµοκρασίας (Κ) Pcv (%) Pncv (%) FAR (%) POD (%) ,3 64,7 22,3 77, ,5 60,6 27,1 72, ,9 52,1 16,9 83, ,5 47,5 16,3 83, ,8 50,2 20,8 79, ,2 49,8 17,3 82,7 Από τον Πίνακα 3 παρατηρείται ότι για τιµή θερµοκρασίας 226Κ το ποσοστό των καταιγιδοφόρων συστηµάτων που εντοπίστηκαν µε βάση το κριτήριο που αναφέρθηκε προηγούµενα (τουλάχιστον 5 ηλεκτρικές εκκενώσεις σε κάποιο από τα στάδια εξέλιξης του νεφικού συστήµατος) είναι το µεγαλύτερο από κάθε άλλη τιµή θερµοκρασίας που ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

17 εξετάστηκε (52,5%). Το ποσοστό των µη καταιγιδοφόρων συστηµάτων κατακόρυφης ανάπτυξης είναι αντίστοιχα το µικρότερο (47,5%). Για την ίδια τιµή της θερµοκρασίας (226Κ) οι στατιστικοί δείκτες FAR και POD παρουσιάζουν την καλύτερη αναλογία γεγονός που ενισχύει ότι η τιµή 226Κ αποτελεί το καταλληλότερο κατώφλι για τον εντοπισµό των ΜΚΣ. Συµπερασµατικά, από τον Πίνακα 3 προκύπτει ότι το αντιπροσωπευτικότερο κατώφλι για τον χαρακτηρισµό των νεφικών σχηµατισµών που εντοπίζονται από τον αλγόριθµο FC ως ΜΚΣ αντιστοιχεί στους 226Κ. iii. Υπολογισµός επιπλέον παραµέτρων για τα ΜΚΣ. Μια από τις σηµαντικότερες βελτιώσεις του αλγόριθµου FC αποτελεί ο υπολογισµός επιπλέον παραµέτρων για τους νεφικούς πυρήνες που εντοπίζονται µε σκοπό την καλύτερη δυνατή ανάλυση των χαρακτηριστικών τους. Τα δεδοµένα αυτά θα αποθηκευτούν σε µία κλιµατική βάση δεδοµένων που θα δηµιουργηθεί στα πλαίσια του έργου και θα χρησιµοποιηθούν για την προσοµοίωση της χρονικής εξέλιξης των χαρακτηριστικών του ΜΚΣ που ακολουθεί σε επόµενο στάδιο. Οι παράµετροι αυτοί είναι: Επικρατούσα τιµή θερµοκρασίας ενός εντοπισµένου νεφικού πυρήνα: Η συγκεκριµένη τιµή θερµοκρασίας, φαίνεται να χαρακτηρίζει τη θερµοκρασία της τροπόπαυσης αλλά και βοηθά και στον καλύτερο προσδιορισµό της βροχόπτωσης που προέρχεται από τις πιο ψυχρές περιοχές ενός ΜΚΣ, η οποία κατά κανόνα είναι µεγάλης έντασης. Ο υπολογισµός της συγκεκριµένης παραµέτρου γίνεται για όλα τα διαφορετικά κανάλια που χρησιµοποιούνται από τον αλγόριθµο. Ποσοστό εικονοστοιχείων µε τιµή µικρότερη της επικρατούσας σε σχέση µε το σύνολο των τιµών θερµοκρασίας όλων των εικονοστοιχείων του νέφους: Η παράµετρος αυτή αναµένεται να αποτελέσει µία ποσοτική εκτίµηση των κορυφών των νεφών ΜΚΣ πάνω από την τροπόπαυση (overshooting tops) των νεφικών συστηµάτων. Ο υπολογισµός της συγκεκριµένης παραµέτρου γίνεται για όλα τα διαφορετικά κανάλια που χρησιµοποιούνται από τον αλγόριθµο. Εκκεντρότητα: Κάθε ΜΚΣ που εντοπίζεται, προσεγγίζεται σχηµατικά µε µία έλλειψη και υπολογίζεται η εκκεντρότητά της (στην προκειµένη περίπτωση ως εκκεντρότητα αναφέρεται ο λόγος του µήκους του µεγάλου προς το µικρό ηµιάξονα της έλλειψης που αντιστοιχεί στο νεφικό πυρήνα)(εικόνα 10). Η εκκεντρότητα των ΜΚΣ αποτελεί ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά για την ταξινόµηση τους και την περαιτέρω ανάλυση ανάλογα µε το αν είναι επιµηκυµένα (µικρές τιµές εκκεντρότητας) ή όχι. Η εκκεντρότητα υπολογίζεται σύµφωνα µε το επόµενο σχήµα από την εξής σχέση: e = (ΟΑ) / (ΟΒ) (4) ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

18 Εικόνα 10: Σχηµατική απεικόνιση της έλλειψης µε την οποία γίνεται η προσοµοίωση των ΜΚΣ Περιοχή µε υψηλό δυναµικό κατακόρυφης ανάπτυξης (Convective Cores Area): Ο υπολογισµός του συγκεκριµένου λόγου παρέχει ένα ποσοτικό προσδιορισµό των ψυχρότερων εικονοστοιχείων των ΜΚΣ τα οποία αποτελούν ουσιαστικά τις περιοχές όπου οι διαδικασίες έντονης κατακόρυφης ανάπτυξης του νέφους είναι σε εξέλιξη. Η συγκεκριµένη παράµετρος καθορίζει σε σηµαντικό βαθµό και τη φάση εξέλιξης των ΜΚΣ (ανάπτυξη, διάλυση). Ο υπολογισµός γίνεται µε βάση την επόµενη σχέση: CCA=100* (A c /A) (5) όπου A c είναι η έκταση µίας περιοχής µέσα στα ΜΚΣ στην οποία οι θερµοκρασίες λαµπρότητας που σηµειώνονται είναι µικρότερες από µία τιµή κατωφλίου η οποία υπολογίστηκε από την ανάλυση των ηλεκτρικών εκκενώσεων που αναφέρθηκε προηγούµενα. Η τιµή αυτή βρέθηκε ίση µε 219,5Κ και αποτελεί την επικρατούσα τιµή θερµοκρασίας λαµπρότητας για ένταση ηλεκτρικών εκκενώσεων ανά εικονοστοιχείο µεγαλύτερη από 10. Στη σχέση (5) το µέγεθος Α αναφέρεται στην συνολική έκταση (αριθµός εικονοστοιχείων) του ΜΚΣ. Ρυθµός µεταβολής της θερµοκρασίας των περιφερειακών εικονοστοιχείων των νεφικών πυρήνων [Peripheral Gradient(PG)] (Εικόνα 11): Ο υπολογισµός του µεγέθους αυτού παρέχεται από την παρακάτω µαθηµατική εξίσωση: 1 PG(i, j) = + 2d 2 ( T (i 1, j) T (i + 1, j) ) + ( T (i, j 1) T (i, j ) 2 B B B B 1) όπου d είναι η χωρική ανάλυση του κάθε εικονοστοιχείου και Τ Β είναι οι θερµοκρασίες λαµπρότητας των αντίστοιχων εικονοστοιχείων. Για κάθε περιφερειακό εικονοστοιχείο του νεφικού συστήµατος που εντοπίζεται, υπολογίζεται ο συγκεκριµένος συντελεστής και στη συνέχεια η τιµή για την όποια το 5% της δηµιουργούµενης κατανοµής παρουσιάζει τιµές µεγαλύτερες από αυτή ονοµάζεται PG95. Ο συντελεστής PG mean προκύπτει από τον υπολογισµό της µέσης τιµής της (6) ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

19 κατανοµής της. Τα µεγέθη αυτά (PG95, PG mean ) αποτελούν σηµαντικούς παράγοντες για την ένταση της καταιγιδοφόρου δραστηριότητας των ΜΚΣ που εντοπίζονται. Εικόνα 11. Απεικονίζονται (α) δυο νεφικοί πυρήνες (C1 και C2) όπως αυτοί εντοπίστηκαν από τον αλγόριθµο FC (β) και τα περιφερειακά εικονοστοιχεία των πυρήνων αυτών. Ποσοστό περιφερειακών εικονοστοιχείων σε σχέση µε το σύνολο των εικονοστοιχείων που απαρτίζουν το ΜΚΣ: Το ποσοστό αυτό αποτελεί συµπληρωµατική παράµετρο για την αξιολόγηση της σηµαντικότητας της τιµής της εκκεντρότητας. Πιο συγκεκριµένα, αν το ποσοστό αυτό είναι µεγάλο σηµαίνει ότι το νέφος αποτελείται κυρίως από περιφερειακά εικονοστοιχεία και πιθανές µεγάλες τιµές εκκεντρότητας δεν είναι βαρύνουσας σηµασίας. Το ποσοστό αυτό αποτελεί εξάλλου µέτρο της σηµαντικότητας της παραµέτρου «PG» (σχέση 6) και κατά συνέπεια της εκτίµησης της έντασης καταιγιδοφόρου δραστηριότητας των ΜΚΣ. Λοξότητα (Skewness): Εξετάζοντας κάθε νεφικό σύστηµα ως ξεχωριστό διακριτό σύνολο τιµών ο υπολογισµός της συγκεκριµένης στατιστικής παραµέτρου αναδεικνύει την ασυµµετρία των τιµών θερµοκρασίας λαµπρότητας των εικονοστοιχείων της κορυφής του ΜΚΣ. Ο υπολογισµός του µεγέθους αυτού γίνεται σε όλα τα κανάλια που µελετώνται. (7) όπου Υ είναι η µέση τιµή των θερµοκρασιών που σηµειώνονται σε ολόκληρο το ΜΚΣ, Υ i είναι η τιµή της θερµοκρασίας λαµπρότητας ενός εικονοστοιχείου (i), Ν είναι ο αριθµός των εικονοστοιχείων από τα οποία απαρτίζεται το ΜΚΣ και S είναι η τυπική απόκλιση του συνόλου των τιµών θερµοκρασίας λαµπρότητας ολόκληρου του ΜΚΣ Κύρτωση (Kurtosis): Το µέγεθος αυτό καταδεικνύει το εύρος των παρατηρούµενων θερµοκρασιών λαµπρότητας σε κάθε νεφικό πυρήνα και την οµοιογένεια τους. Ο υπολογισµός του µεγέθους αυτού γίνεται σε όλα τα κανάλια που µελετώνται. (8) ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

20 όπου Υ είναι η µέση τιµή των θερµοκρασιών που σηµειώνονται σε ολόκληρο το ΜΚΣ, Υ i είναι η τιµή της θερµοκρασίας λαµπρότητας ενός εικονοστοιχείου (i), Ν είναι ο αριθµός των εικονοστοιχείων από τα οποία απαρτίζεται το ΜΚΣ και S είναι η τυπική απόκλιση του συνόλου των τιµών θερµοκρασίας λαµπρότητας ολόκληρου του ΜΚΣ Συµµεταβλητότητα (Covariance): Υπολογίζεται το συγκεκριµένο στατιστικό µέγεθος µεταξύ των τιµών των θερµοκρασιών λαµπρότητας όλων των συνδυασµών των καναλιών που χρησιµοποιούνται στον αλγόριθµο, µε σκοπό την ανάδειξη της συσχέτισης µεταξύ καναλιών. Η µαθηµατική σχέση µε την οποία υπολογίζεται η συµµεταβλητότητα είναι: (9) όπου Υ, Χ είναι η µέση τιµή των θερµοκρασιών των καναλιών που παρατηρούνται σε ολόκληρο το ΜΚΣ, Υ i και Χ i είναι οι τιµές της θερµοκρασίας λαµπρότητας ενός εικονοστοιχείου (i) στα δύο διαφορετικά κανάλια που εξετάζονται κάθε φορά και Ν είναι ο αριθµός των εικονοστοιχείων από τα οποία απαρτίζεται το ΜΚΣ. ιαφορά των τιµών θερµοκρασίας που αντιστοιχούν στο 10% και το 50% του συνόλου των εικονοστοιχείων που αποτελούν ένα ΜΚΣ: Το µέγεθος αυτό είναι ενδεικτικό για τον βαθµό των κατακόρυφών ανοδικών κινήσεων στα ΜΚΣ. Ρυθµοί µεταβολής της µέσης και της ελάχιστης τιµής θερµοκρασίας: Οι ρυθµοί µεταβολής των µέσων και ελάχιστων τιµών της θερµοκρασίας λαµπρότητας του νέφους είναι σηµαντικοί για το διαχωρισµό των φάσεων (φάση ανάπτυξης, ωρίµανσης και διάλυσης) και την ένταση των ανοδικών κινήσεων που χαρακτηρίζουν τα ΜΚΣ. (10) όπου Τ(t) είναι ο ρυθµός µεταβολής της θερµοκρασίας (µέσης ή ελάχιστης), Τ(t) είναι η θερµοκρασία λαµπρότητας στο χρονικό βήµα εξέλιξης t, T(t- t) είναι η θερµοκρασία λαµπρότητας στο προηγούµενο χρονικό βήµα εξέλιξης και t είναι η χρονική διαφορά µεταξύ δύο διαδοχικών σταδίων εξέλιξης του ΜΚΣ. Η µονάδα µέτρησης είναι ( C/hr) και υπολογίζονται για όλες τις διαθέσιµες φασµατικές περιοχές. Ποσοστά διαφοράς των θερµοκρασιών των νεφικών εικονοστοιχείων µεταξύ των καναλιών των δορυφορικών εικόνων: Ο υπολογισµός αυτών των διαφορών των τιµών θερµοκρασιών µεταξύ των εξεταζόµενων καναλιών αποδεικνύεται χρήσιµος στη µελέτη των ΜΚΣ και πιο συγκεκριµένα, στον εντοπισµό των κορυφών τους σε ύψη πάνω από την τροπόπαυση και την αναγνώριση της φάσης του περιεχόµενου νερού. Για παράδειγµα, το ποσοστό των εικονοστοιχείων στα οποία ισχύει η σχέση: Τ 6.2µm T 10.8µm > 0 (11) ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

21 αποτελεί µέτρο για τις κορυφές των νεφών µε ύψη πάνω από την τροπόπαυση (overshooting tops) και κατά συνέπεια χαρακτηρίζει το βαθµό της κατακόρυφης ανάπτυξης των ΜΚΣ. Επίσης, το ποσοστό των εικονοστοιχείων στα οποία ισχύει η σχέση: Τ 10.8µm T 12µm > 0 (12) αναδεικνύει το ποσοστό της παγοποίησης των υδρατµών µέσα στα ΜΚΣ. Το γεγονός αυτό καθορίζει σε µία δεύτερη ανάλυση τον βαθµό της κατακόρυφης ανάπτυξης µέσα στα ΜΚΣ καθώς και την πιθανότητα χαλαζόπτωσης από τα συστήµατα αυτά. Ποσοστό των τοπικών ελάχιστων Θερµοκρασίας: Υπολογίζεται το ποσοστό των τοπικών ελάχιστων θερµοκρασίας (φασµατική περιοχή 10.8µm) που εµφανίζονται σε σχέση µε το σύνολο των εικονοστοιχείων που αποτελούν το ΜΚΣ. Ως τοπικό ελάχιστο θεωρείται το εικονοστοιχείο του οποίου η θερµοκρασία είναι µικρότερη από τις τιµές θερµοκρασίας των γειτονικών του εικονοστοιχείων µέσα σε ένα πλέγµα εικονοστοιχείων [3 X 3] εικονοστοιχείων (Εικόνα 12). T 1 T 2 T 3 T 4 Τ 5 T 6 T 6 T 7 T 8 Εικόνα 12: Το «παράθυρο 3x3» µέσα στο όποιο γίνεται έλεγχος για το αν ένα εικονοστοιχείο Τ 5 αποτελεί τοπικό ελάχιστο ή όχι. Τα εικονοστοιχεία αυτά αντιπροσωπεύουν περιοχές όπου διαδικασίες κατακόρυφης ανάπτυξης είναι σε εξέλιξη και κατά συνέπεια το ποσοστό αυτό καθορίζει την καταιγιδοφόρo δραστηριότητα των ΜΚΣ. Μέση τιµή Βαθµίδας κλίσης (Mean Slope index): Ένα επιπλέον µέγεθος (που συνδέεται µε τα τοπικά ελάχιστα θερµοκρασίας) για το χαρακτηρισµό του µέτρου της καταιγιδοφορου δραστηριότητας των ΜΚΣ αποτελεί η βαθµίδα κλίσης η οποία υπολογίζεται για τη φασµατική περιοχή για την οποία µελετήθηκε η ηλεκτρική δραστηριότητα των νεφικών συστηµάτων και προσδιορίστηκε το κατώφλι θερµοκρασίας (226Κ) για τον χαρακτηρισµό των νεφικών συστηµάτων ως ΜΚΣ. Η βαθµίδα κλίσης παρέχεται από την σχέση: S = T T min (13) όπου S είναι η µέση βαθµίδα κλίσης, T 1-6 είναι η µέση τιµή των έξι γειτονικών εικονοστοιχείων αυτού στο όποιο εντοπίστηκε τοπικό ελάχιστο και T min είναι η τιµή θερµοκρασίας στην οποία εντοπίστηκε τοπικό ελάχιστο (Εικόνα 11). Το µέγεθος T 1-6 υπολογίζεται µε βάση τη σχέση: (13) ενώ τα εικονοστοιχεία που αντιπροσωπεύει η πάνω σχέση παριστάνονται σχηµατικά στην Εικόνα 13. ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

22 T i, j-1 T i-2, j T i, j T i+2, j T i, j+1 Εικόνα 13: Υπολογισµός της µέσης βαθµίδας κλίσης (Mean Slope Index) µε βάση την εικονιζόµενη διάταξη των εικονοστοιχείων γύρω από το εικονοστοιχείο στο οποίο βρέθηκε τοπικό ελάχιστο θερµοκρασίας. Από τη διαδικασία εντοπισµού των ΜΚΣ προκύπτουν δυο είδη αρχείων για κάθε δορυφορική εικόνα που επεξεργάζεται ο αλγόριθµος. Στο ένα είδος αρχείων (αρχεία εικόνας) αποθηκεύονται µόνο οι νεφικοί πυρήνες που εντοπίστηκαν και στο άλλο (αρχεία κειµένου) αποθηκεύονται όλες οι τιµές των παραµέτρων που υπολογίζονται για κάθε νεφικό πυρήνα ξεχωριστά. iv. Μέθοδος εκτίµησης της βροχόπτωσης. Όσον αφορά τη µέθοδο εκτίµησης βροχόπτωσης, η τεχνική που χρησιµοποιήθηκε φέρει την ονοµασία NAWT (Negri Arkin Wetzel Technique). Η µέθοδος αυτή επιλέχθηκε γιατί κατά την εφαρµογή της χρησιµοποιούνται κατώφλια θερµοκρασίας για τον εντοπισµό των βροχοφόρων νεφικών εικονοστοιχείων δηµιουργώντας οµοειδή σύνολα παρόµοια µε αυτά των ΜΚΣ που εντοπίζονται από τον αλγόριθµο εντοπισµού και παρακολούθησης των ΜΚΣ. Το γεγονός αυτό συντέλεσε στη δυνατότητα προσαρµογής της µεθόδου στο βασικό αλγόριθµο. Η συγκεκριµένη µέθοδος βασίζεται, όσον αφορά τα δεδοµένα εισόδου, εξ ολοκλήρου σε δορυφορικά δεδοµένα στο υπέρυθρο από γεωστάσιµους δορυφόρους ενώ αρχικά εφαρµόστηκε και ελέγχθηκε για τροπικά καταιγιδοφόρα νεφικά συστήµατα. Στη µέθοδο εκτίµησης βροχόπτωσης NAWT όπως αυτή χρησιµοποιήθηκε αρχικά, η επιφάνεια του νέφους προσδιορίζεται από µια ισόθερµη των 253 K µε ισόθερµες T 50% και T 10% που καθορίζουν το 50% και 10% των ψυχρότερων περιοχών της περιοχής του νέφους. Οι τιµές εκτίµησης βροχόπτωσης στις περιοχές όπου εφαρµόστηκε για πρώτη φορά η συγκεκριµένη τεχνική είναι: R i =8 mm/h για θερµοκρασία λαµπρότητας Τ i < T 10%, R i =2 mm/h για T 10% < Τ i < T 50% και για Τ i > T 50% τότε R i = 0. Επιβάλλεται όµως στο σηµείο αυτό να σηµειωθεί ότι, οι συγκεκριµένες τιµές βροχόπτωσης είναι δυνατό να διαφοροποιηθούν ανάλογα µε τις µετεωρολογικές συνθήκες και την τοπογραφία στις περιοχές όπου εφαρµόζονται. Για τον λόγο αυτό χρειάστηκε επαναβαθµονόµηση της τεχνικής αυτής. Πιο συγκεκριµένα, για την επαναβαθµονόµηση της µεθόδου στην περιοχή µελέτης χρησιµοποιήθηκαν τα αποτελέσµατα πρόσφατης µελέτης του Feidas (2005) σύµφωνα µε τα οποία η τεχνική NAWT που εφαρµόστηκε παρουσιάζει την καλύτερη απόδοση µεταξύ 225Κ και 240Κ. Σε αυτές τις τιµές θερµοκρασίας τα αντίστοιχα κατώφλια για την ένταση της βροχόπτωσης επαναπροσδιορίστηκαν ως εξής: Άν Τ i < Τ 10% τότε R i = 10.5mm/hr Άν Τ 10% < Τ i < T 50% τότε R i = 3.2mm/hr ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

23 Άν Τ i >Τ 50% τότε R i = 0.0mm/hr όπου Τ i είναι η θερµοκρασία λαµπρότητας ενός νεφικού εικονοστοιχείου και R i είναι η ένταση βροχόπτωσης που αντιστοιχεί σε αυτό. Στον αλγόριθµο του εντοπισµού των ΜΚΣ υπολογίζεται το ποσοστό των εικονοστοιχείων κάτω από τις τιµές κατωφλίων T threshold < Τ 10% (Convective Rain Area) και Τ 10% <T threshold <Τ 50% (Stratiform Rain Area) αντίστοιχα, µε τελικό αποτέλεσµα σε κάθε νεφικό πυρήνα να συλλέγεται το ποσοστό αυτού που συνδέεται µε έντονη βροχόπτωση (R i = 10.5mm/hr) και το ποσοστό που συνδέεται µε ασθενή βροχόπτωση (R i = 3.2mm/hr). ΠΕ2. Στατιστική Ανάλυση των χαρακτηριστικών των ΜΚΣ Η στατιστική ανάλυση των χαρακτηριστικών των ΜΚΣ περιλαµβάνει τον υπολογισµό βασικών στατιστικών παραµέτρων (µέση τιµή, επικρατούσα τιµή κ.α) για όλα τα µεγέθη που σχετίζονται µε τα γεωµετρικά χαρακτηριστικά, το δυναµικό κατακόρυφης ανάπτυξης και την ταχύτητα και διεύθυνση κίνησης των ΜΚΣ. Το παρόν ΠΕ βρίσκεται σε εξέλιξη σύµφωνα µε το χρονοδιάγραµµα του έργου. Εµπλεκόµενοι φορείς στο συγκεκριµένο πακέτο εργασίας ήταν το Πανεπιστήµιο Αιγαίου Τµήµα Γεωγραφίας, το οποίο είχε την εποπτεία και υλοποίηση της δράσης ενώ χρησιµοποιήθηκαν και τα υπολογιστικά συστήµατα του 2 ου ανάδοχου Virtual Trip ΕΠΕ (VT ΕΠΕ). Παραδοτέο αποτελεί η δηµιουργία της βάσης µε τα χαρακτηριστικά των ΜΚΣ στην περιοχή της Μεσογείου. Μέρος της βάσης αυτής περιλαµβάνεται στο CD που κατατέθηκε στη ΓΓΕΤ. Πιο αναλυτικά, σκοπός καταρχήν της συγκεκριµένης ανάλυσης ήταν η ανάδειξη των γενικών τάσεων των ΜΚΣ όσον αφορά στα γεωµετρικά, δυναµικά και φασµατικά χαρακτηριστικά µεγέθη τους στην ευρύτερη περιοχή της Μεσογείου. εύτερος, αλλά εξίσου σηµαντικός, στόχος της στατιστικής ανάλυσης ήταν η εύρεση των εξισώσεων που προσοµοιάζουν την κίνηση, την διάρκεια ζωής, την έκταση καθώς και την εξέλιξη και άλλων χαρακτηριστικών των ΜΚΣ, µέσω µεθόδων µονοµεταβλητής και πολυµεταβλητής παλινδρόµησης και συσχέτισης. Στα πλαίσια της στατιστικής ανάλυσης των ΜΚΣ στην ευρύτερη περιοχή της Μεσογείου συλλέχθηκαν όλα τα ΜΚΣ που εντοπίστηκαν σε αυτή την περιοχή (Εικόνα 1) για το χρονικό διάστηµα από 1/6/2005 ως 31/5/2006. Στα διαγράµµατα που ακολουθούν (Εικόνα 15 και Εικόνα 16), απεικονίζεται ενδεικτικά κατά τους µήνες Ιούνιο και Ιούλιο του 2005 η κατανοµή των ΜΚΣ στις διάφορες κατευθύνσεις κίνησης κατά τη διάρκεια ζωής τους. Η διεύθυνση κίνησης υπολογίστηκε ως εξής: Μεταξύ δυο διαδοχικών χρονικών βηµάτων (σταδίων εξέλιξης) κάθε ΜΚΣ υπολογίζεται η γωνία (Θ) που σχηµατίζεται µεταξύ της ευθείας γραµµής (G 1 G 2 ) που ενώνει τα κέντρα βάρους των νεφικών πυρήνων C 1 και C 2 (οι νεφικοί πυρήνες C 1 και C 2 αποτελούν ουσιαστικά ένα ΜΚΣ σε δύο διαφορετικά στάδια εξέλιξης t και t+ t) και του οριζόντιου άξονα του καρτεσιανού συστήµατος συντεταγµένων που έχει ως αρχή των αξόνων το κέντρο βάρους (G 1 ) του ΜΚΣ τη χρονική στιγµή t. Η γωνία Θ παριστάνεται σχηµατικά στην Εικόνα 14. Για κάθε στάδιο εξέλιξης των ΜΚΣ υπολογίζεται µε τον τρόπο που προαναφέρθηκε, η γωνία Θ. Στη συνέχεια, οι τιµές που προκύπτουν κατηγοριοποιούνται µε ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

24 βάση τα τέσσερα τεταρτηµόρια του καρτεσιανού συστήµατος. Σε όποια κατηγορία ανήκει ο µεγαλύτερος αριθµός τιµών γωνιών Θ που υπολογίζονται για όλα τα στάδια εξέλιξης ενός ΜΚΣ αυτή θα είναι και η επικρατούσα διεύθυνση του ΜΚΣ [για παράδειγµα, αν στο πρώτο τεταρτηµόριο (0 <Θ < 90 ) συγκεντρωθούν οι περισσότερες τιµές γωνιών ενός ΜΚΣ τότε η διεύθυνση του συγκεκριµένου ΜΚΣ θεωρείται βορειοανατολική (ΝΕ)]. Εικόνα 14. Υπολογισµός της διεύθυνσης των ΜΚΣ. Στην Εικόνα 17 και Εικόνα 18 παρουσιάζονται οι χάρτες µε τη µέση διεύθυνση κίνησης για όλα τα ΜΚΣ που εντοπίστηκαν από τον αλγόριθµο στους δυο αυτούς µήνες. Εικόνα 15: Κατανοµή των ΜΚΣ στις διάφορες κατευθύνσεις κίνησης κατά τον µήνα Ιούνιο. ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

25 Εικόνα 16: Κατανοµή των ΜΚΣ στις διάφορες κατευθύνσεις κίνησης κατά τον µήνα Ιούλιο. Εικόνα 17: Χαρτογραφική απεικόνιση της µέσης διεύθυνσης των ΜΚΣ κατά τη διάρκεια του Ιουνίου ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

26 Εικόνα 18: Χαρτογραφική απεικόνιση της µέσης διεύθυνσης των ΜΚΣ κατά τη διάρκεια του Ιουλίου Στην Εικόνα 19 έως Εικόνα 22 παρουσιάζονται τα διαγράµµατα και οι χάρτες µε την κατανοµή του αριθµού των ΜΚΣ στις ώρες στις οποίες εντοπίστηκαν για πρώτη φορά. Εικόνα 19: Ώρα εντοπισµού των ΜΚΣ κατά τον µήνα Ιούνιο. ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

27 Εικόνα 20: Ώρα εντοπισµού των ΜΚΣ κατά τον µήνα Ιούλιο. Εικόνα 21: Χαρτογραφική απεικόνιση της θέσης και της ώρας αρχικού εντοπισµού των ΜΚΣ κατά τη διάρκεια του Ιουνίου ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

28 Εικόνα 22: Χαρτογραφική απεικόνιση της θέσης και της ώρας αρχικού εντοπισµού των ΜΚΣ κατά τη διάρκεια του Ιουλίου Αναφορικά µε τη διάρκεια ζωής και την απόσταση που διανύουν τα ΜΚΣ τα αποτελέσµατα παρουσιάζονται στην Εικόνα 23 και Εικόνα 24. Εικόνα 23: ιάρκεια ζωής των ΜΚΣ κατά τον µήνα Ιούνιο. ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε

29 Εικόνα 24: ιάρκεια ζωής των ΜΚΣ κατά τον µήνα Ιούλιο. Συγκεντρωτικά τα πρώτα ενδεικτικά αποτελέσµατα που προκύπτουν από την ανάλυση των παραµέτρων αυτών για τους δυο καλοκαιρινούς µήνες Ιούνιο και Ιούλιο του 2005 είναι: Υπάρχει παντελής έλλειψη ΜΚΣ στην περιοχή της ανατολικής και νοτιοανατολικής Μεσογείου στους δύο µήνες που εξετάστηκαν. Η κατάσταση αυτή πιθανόν να αποτελεί το αποτέλεσµα της επικράτησης ροής ξηρού αέρα από το βορά λόγω των ετησιών ανέµων (µελτέµια) που επηρεάζουν την ανατολική λεκάνη της Μεσογείου και ιδιαίτερα την περιοχή του Αιγαίου από τα µέσα Ιουλίου µέχρι τα µέσα Σεπτεµβρίου. Η συντριπτική πλειοψηφία των ΜΚΣ εκδηλώνεται πάνω από την ξηρά. Το γεγονός αυτό σχετίζεται µε τον ηµερήσιο κύκλο θέρµανσης της ξηράς και της θάλασσας. Η ισχυρή θέρµανση του εδάφους αυτή την εποχή κατά τη διάρκεια της ηµέρας φαίνεται να είναι ικανή να δηµιουργήσει ασταθείς συνθήκες στη κατώτερη τροπόσφαιρα οι οποίες σε συνδυασµό µε την ύπαρξη υδρατµών είναι απαραίτητες συνθήκες για την κατακόρυφη κίνηση αερίων µαζών, πλούσιων σε υδρατµούς και την δηµιουργία καταιγιδοφόρων συστηµάτων (Εικόνα 21 και Εικόνα 22). Το γεγονός αυτό αποτυπώνεται εξάλλου στην Εικόνα 19 και Εικόνα 20 όπου η πλειοψηφία των ΜΚΣ εντοπίζονται για πρώτη φορά µεταξύ 10:00 UTC και 16:00 UTC. Το χρονικό αυτό διάστηµα αντιστοιχεί από το µεσηµέρι µέχρι το απόγευµα για την περιοχή ενδιαφέροντος κατά τη διάρκεια του οποίου η θέρµασνη του εδάφους και κατά συνέπεια οι ανοδικές κινήσεις στην ατµόσφαιρα φθάνουν τις µεγαλύτερες τιµές τους. Εµφανής είναι ακόµη η παρουσία µεγάλου αριθµού ΜΚΣ κατά µήκος όλων των µεγάλων και εκτεταµένων οροσειρών µέσα στην γεωγραφική περιοχή ενδιαφέροντος (Πυρηναία, Αλπεις, Άτλας και τα όρη των Βαλκανίων). Ο λόγος είναι ότι η ορογραφία είναι πολύ σηµαντικός παράγοντας για την κατακόρυφη κίνηση αερίων µαζών και κατά συνέπεια τη δηµιουργία συνθηκών για την εµφάνιση ΜΚΣ. ΚΩ. ΥΠΟΕΡΓΟΥ : 03Ε