1K1 ΚΙΝΗΜΑΤΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΧΑΛΑΖΟΚΑΤΑΙΓΙ ΩΝ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΜΑΚΕ ΟΝΙΑΣ ηµήτριος Φόρης Κέντρο Μετεωρολογικών Εφαρµογών ΕΛ.Γ.Α., Αεροδρόµιο "Μακεδονία", Θεσσαλονίκη Περίληψη Στην παρούσα εργασία µελετώνται τα κινηµατικά χαρακτηριστικά των χαλαζοκαταιγίδων στην περιοχή της Κεντρικής Μακεδονίας για την περίοδο 1997-21 µε ανάλυση των εικόνων του καταγραφικού συστήµατος του ραντάρ Θεσσαλονίκης. Ειδικότερα εξετάζεται η συµπεριφορά του χρόνου ζωής τους, της διανυόµενης από τις καταιγίδες απόστασης, της ταχύτητας και της διεύθυνσής τους σε σχέση µε τον τύπο των καταιγίδων, τη συνοπτική κατάσταση κυκλοφορίας και την εποχή. ιερευνάται τέλος η µεταβολή της ταχύτητας των χαλαζοκαταιγίδων κατά την υπερπήδηση ορεινών όγκων. KINMATIC CHARACTRISTICS OF HAILSTORMS IN TH RGION OF CNTRAL MACDONIA Dimitrios Foris Meteorological Applications Center, L.G.A., "Macedonia" Airport, Thessaloniki Abstract In this study, the kinematic characteristics of hailstorms in the region of Central Macedonia for the period 1997-21 are examined, by analyzing the pictures from the Thessaloniki radar recording system. Specifically, the behavior of lifetime, distance covered, velocity and direction of hailstorms is investigated with respect to the type of storms, the synoptic circulation patterns and the season. Finally, the hailstorms velocity change during their passage over mountainous terrain is examined. Λέξεις κλειδιά: (χαλαζοκαταιγίδες, µονοκυτταρικές-πολυκυτταρικές καταιγίδες, χρόνος ζωής, µέσος άνεµος) Key words: (hailstorms, singlecell-multicell storms, lifetime, mean wind) 1. Εισαγωγή Στα πλαίσια του Εθνικού Προγράµµατος Προστασίας των καλλιεργειών από το χαλάζι που εφαρµόζεται από τον ΕΛ.Γ.Α. στην περιοχή της Κεντρικής Μακεδονίας (Karacostas, 1984), οι καταιγίδες παρατηρούνται από το ραντάρ καιρού της Θεσσαλονίκης και καταγράφονται από το καταγραφικό σύστηµα ΤΙΤΑΝ που παρέχει ανά 3.5 λεπτά πληροφορίες για τη θέση, την ένταση, την εξέλιξη και την κίνησή τους. Στην εργασία αυτή ως πειραµατική µονάδα λαµβάνεται το κύτταρο καταιγίδας (ορθότερα «κυτταρικό σύµπλεγµα»). Μελετήθηκαν τα στοιχεία του καταγραφικού συστήµατος για την περίοδο 1997-21 και αφού εντοπίστηκαν όλα τα σωρειτόµορφα κύτταρα (787) στην περιοχή µελέτης (Σχήµα 1) µε ανακλαστικότητα (ένταση) ίση ή µεγαλύτερη από 35 dbz, διαιρέθηκαν σε τέσσερις κατηγορίες, ανάλογα µε το αν έδωσαν χαλάζι στο έδαφος ή όχι και µε το αν υπέστησαν σπορά ή όχι. Η µελέτη επικεντρώθηκε στα κύτταρα εκείνα (8) που έδωσαν χαλάζι χωρίς να υποστούν σπορά, δηλαδή στα ανεπηρέαστα από εξωτερικούς παράγοντες µε στόχο την ερµηνεία της συµπεριφοράς τους. 2. Μεθοδολογία Οι κινηµατικές παράµετροι που εξετάζονται στην εργασία αυτή είναι η διανυόµενη από τις καταιγίδες απόσταση, ο χρόνος ζωής των κυττάρων, η διεύθυνση και η ταχύτητα κίνησής τους. Το διανυόµενο διάστηµα υπολογίζεται από την αρχική και την τελική θέση της καταιγίδας, οι οποίες παρέχονται από το καταγραφικό σύστηµα σε γεωγραφικές συντεταγµένες (λ, φ) και µετατρέπονται σε km. Με όµοιο τρόπο υπολογίζεται η µέση διεύθυνση κίνησης σε µοίρες (η διεύθυνση προς την οποία κινούνται οι καταιγίδες). Μελετάται η µέση διεύθυνση, χωρίς να λαµβάνονται υπόψη οι µικρές διακυµάνσεις που µπορεί να οφείλονται στην ορογραφία (εµποδισµοί, καναλισµοί, κτλ.). Από την ώρα εµφάνισης και διάλυσης υπολογίζεται ο χρόνος ζωής. Από το χρόνο ζωής και τη διανυόµενη απόσταση υπολογίζεται και η µέση ταχύτητα κίνησης. Η ταχύτητα παρέχεται από το σύστηµα κάθε 3.5 λεπτά, και αυτή η "στιγµιαία" τιµή χρησιµοποιείται για τη µελέτη της συµπεριφοράς των καταιγίδων σε σχέση µε την υποκείµενη ορογραφία.
1K1 Σχήµα 1. Η περιοχή µελέτης της Κεντρικής Μακεδονίας. Η κατανοµή των παραµέτρων αυτών εξετάζεται σε σχέση µε τον τύπο των καταιγίδων (µονοκυτταρικές, πολυκυτταρικές, κτλ.), µε τους συνοπτικούς τύπους κυκλοφορίας και µε την εποχή (µηνιαίες κατανοµές). Ειδικότερα, η µέση ταχύτητα των χαλαζοκαταιγίδων εξετάζεται σε σχέση µε το µέσο άνεµο που επικρατεί πάνω από την περιοχή ενδιαφέροντος, ο οποίος υπολογίζεται από τα στοιχεία της ραδιοβόλισης της Θεσσαλονίκης (6 ή 12 UTC), που είναι αρκετά αντιπροσωπευτικά. Ανάλογα µε το χρόνο εµφάνισης των καταιγίδων χρησιµοποιείται η χρονικά πλησιέστερη ραδιοβόλιση. Για την κατάταξη των καταιγίδων σε τύπους έχει προταθεί µια πλειάδα κατηγοριοποιήσεων. Εδώ ακολουθείται η κλασική κατάταξη σε µονοκυτταρικές (Byers and Braham, 1949), πολυκυτταρικές (Marwitz, 1972) και υπερκυτταρικές (Browning, 1964), µε την προσθήκη της γραµµής λαίλαπας που αποτελεί ξεχωριστή περίπτωση. Παρόλο που συχνά υπάρχει µια επικάλυψη χαρακτηριστικών µεταξύ των τριών πρώτων τύπων και ένα συνεχές φάσµα δοµών τους θα απέδιδε καλύτερα την πραγµατικότητα (Foote, 1977), έγινε η κατάταξη αυτή µε βάση τα επικρατούντα χαρακτηριστικά δοµής και εξέλιξής τους στο ραντάρ. Για την κατάταξη των ηµερών καταιγίδων σε συνοπτικούς τύπους κυκλοφορίας χρησιµοποιήθηκε µια µη µηχανική ταξινόµηση τύπου "περιβάλλον-προς-κυκλοφορία" (Sioutas and Flocas, 23), η οποία, αν και υποκειµενική, είναι πολύ χρήσιµη επιχειρησιακά. Σύµφωνα µε αυτήν, αναγνωρίζονται οκτώ διακεκριµένες κατηγορίες που βασίζονται κυρίως στην κυκλοφορία στη στάθµη των 5 hpa και δευτερευόντως στις συνθήκες της επιφάνειας. Ο τύπος έξαρσης (RIDG) δεν έχει δώσει κατά την περίοδο µελέτης χαλαζοκαταιγίδες. Οι υπόλοιποι τύποι είναι: κλειστό χαµηλό (CLOSD), αποκοµµένο χαµηλό (CUT), αυλώνας µεγάλου µήκους κύµατος (LW), βορειοδυτικό ρεύµα (NW), νοτιοδυτικό ρεύµα (SW), αυλώνας µικρού µήκους κύµατος (SWT) και ζωνική ροή (ZONAL). Για την ταυτοποίηση των χαλαζοπτώσεων µε τις υπεύθυνες γι' αυτές καταιγίδες χρησιµοποιήθηκαν εκτός από το καταγραφικό σύστηµα, δεδοµένα ενός δικτύου χαλαζοµέτρων, καθώς και επιβεβαιωµένες αναφορές αγροτών.
1K1 3. Γενικά για την κίνηση των καταιγίδων Η κίνηση και η διάδοση των καταιγίδων µπορεί να ταξινοµηθεί σε τρεις διαφορετικούς µηχανισµούς: µεταφορά, εξαναγκασµένη διάδοση και αυτοδιάδοση. Η µεταφορά είναι η διαδικασία κατά την οποία µια καταιγίδα παρασύρεται από το µέσο άνεµο καθώς εξελίσσεται µέσα στο χρόνο ζωής της. Η εξαναγκασµένη διάδοση αναφέρεται στη συντηρούµενη αναδηµιουργία µιας σωρειτογενούς καταιγίδας από κάποιον εξωτερικό µηχανισµό εξαναγκασµού, συνήθως κλίµακας µεγαλύτερης από της καταιγίδας. Παραδείγµατα αποτελούν τα µέτωπα, η κυκλωνική σύγκλιση, η ορογραφική σύγκλιση και τα µετωπικά όρια που παράγονται από την εκροή προηγηθεισών καταιγίδων στο στάδιο διάλυσης. Η αυτοδιάδοση αναφέρεται στη διαδικασία κατά την οποία µια καταιγίδα αναδηµιουργείται ή προκαλεί τη δηµιουργία παρόµοιων στοιχείων καταιγίδας (κυττάρων) µέσα στο γενικότερο σύστηµα της καταιγίδας. Παραδείγµατα αποτελούν ο εξαναγκασµός που οφείλεται στα καθοδικά ρεύµατα και τα ριπαία µέτωπα, η εξαναγκασµένη ανοδική κίνηση µέσω της θέρµανσης σε ανώτερα επίπεδα (που προκαλεί αυξηµένη εισροή λόγω κατακόρυφων βαροβαθµίδων), η ανάπτυξη κατακόρυφων βαροβαθµίδων λόγω περιστροφής της καταιγίδας και η αυξηµένη σύγκλιση στα χαµηλά επίπεδα (Cotton and Anthes, 1989). Πολλά σωρειτόµορφα καταιγιδοφόρα συστήµατα επηρεάζονται και από τους τρεις µηχανισµούς, τουλάχιστο σε κάποιο στάδιο της ζωής τους. Οι υπερκυτταρικές καταιγίδες είναι τυπικό παράδειγµα αυτοδιάδοσης, ενώ οι καταιγίδες των γραµµών λαίλαπας δηµιουργούνται από εξαναγκασµένη διάδοση και αυτοδιάδοση. 4. Σύγκριση κινηµατικών χαρακτηριστικών των διαφόρων τύπων καταιγίδων Πρώτα-πρώτα εξετάζεται η διανυόµενη από τις καταιγίδες απόσταση µέσα στο χρόνο ζωής τους. Από το σύνολο των περιπτώσεων εξαιρείται ένα 12% περίπου, οι οποίες είναι σχεδόν στάσιµες, ορογραφικές. Οι µονοκυτταρικές καταιγίδες που είναι καταιγίδες αέριας µάζας (και αποτελούν το 72% περίπου του συνόλου) διανύουν ένα διάστηµα ως 3 km σε ποσοστό 85%, ενώ οι πολυκυτταρικές, που εµφανίζουν µια διακριτή διάδοση µε ανάπτυξη νέων "θυγατρικών" κυττάρων στη δεξιά πλευρά τους, διανύουν υπερδιπλάσιο διάστηµα ως 75 km σε ποσοστό 91%. Αυτό ερµηνεύεται από την εξέταση της κατανοµής του χρόνου ζωής τους: οι µονοκυτταρικές, σύµφωνα και µε το εννοιολογικό τους µοντέλο, παρουσιάζουν χρόνο ζωής ως 1.5 ώρα σε ποσοστό 86%, ενώ οι πολυκυτταρικές από 1.5 ως 3 ώρες σε ποσοστό 82% (Σχήµα 2). Τα αποτελέσµατα αυτά είναι στατιστικώς σηµαντικά σε επίπεδο σηµαντικότητας,5 µε το µη παραµετρικό κριτήριο της διαµέσου (µε p-value 5,35*1-3 για την απόσταση και 2,97*1-8 για το χρόνο ζωής). 4 3 2 1 ΜΟΝΟΚΥΤΤΑΡΙΚΕΣ 4 3 2 1 1 2 3 4 5 75 1 2 ΑΠΟΣΤΑΣΗ (km) 1 2 3 4 5 75 1 2 ΑΠΟΣΤΑΣΗ (km) 6 45 3 ΜΟΝΟΚΥΤΤΑΡΙΚΕΣ 4 3 2 1 3 6 9 12 18 21 24 27 3 6 9 12 18 21 24 27 ΧΡΟΝΟΣ ΖΩΗΣ (min) ΧΡΟΝΟΣ ΖΩΗΣ (min) Σχήµα 2. Σύγκριση διανυθείσας απόστασης και χρόνου ζωής µεταξύ µονοκυτταρικών και πολυκυτταρικών καταιγίδων. Στη συνέχεια εξετάζεται η κατανοµή της µέσης ταχύτητας µονοκυτταρικών και πολυκυτταρικών καταιγίδων, οι οποίες εµφανίζουν παραπλήσια κατανοµή, όπως και ο λόγος της µέσης ταχύτητάς τους ως προς το µέσο άνεµο (Σχήµα 3). Αυτό εξηγεί το γεγονός ότι οι βραχύβιες µονοκυτταρικές διανύουν µικρότερη απόσταση σε αντίθεση µε τις µακροβιότερες πολυκυτταρικές που διανύουν µεγαλύτερη
1K1 απόσταση κατά τη διάρκεια της ζωής τους. Και αυτά τα αποτελέσµατα είναι στατιστικώς σηµαντικά σε επίπεδο α=,5. Παρεµπιπτόντως, οι υπερκυτταρικές καταιγίδες εµφανίζουν ταχύτητες 28-36 km/h, ενώ οι γραµµές λαίλαπας πολύ µεγαλύτερες ταχύτητες, 55-81 km/h. Και οι δύο αυτοί τύποι εµφανίζονται σπάνια στην περιοχή µελέτης, γι' αυτό και το συγκεκριµένο δείγµα είναι µικρό. 4 3 2 1 ΜΟΝΟΚΥΤΤΑΡΙΚΕΣ 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 ΜΕΣΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑ (km/hr) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 ΜΕΣΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑ (km/hr) 4 3 2 1 ΜΟΝΟΚΥΤΤΑΡΙΚΕΣ 4 3 2 1,5 1 1,5 2 3 >3 ΛΟΓΟΣ Vav/CM,5 1 1,5 2 3 >3 ΛΟΓΟΣ Vav/CM Σχήµα 3. Μέση ταχύτητα των κυττάρων και λόγος της µέσης ταχύτητας προς το µέσο άνεµο (CM) για µονοκυτταρικές και πολυκυτταρικές καταιγίδες. Ο µέσος άνεµος, που αποτελεί µια καλή προσέγγιση του ανέµου πηδαλιούχησης των καταιγίδων (Weisman and Klemp, 1984), υπολογίζεται από το πρόγραµµα ανάλυσης των ραδιοβολίσεων SHARP (Hart and Korotky, 199) για την εκτίµηση της ταχύτητας των καταιγίδων (cell motion, CM) ως σταθµισµένος µε την πυκνότητα µέσος άνεµος στα κατώτερα 6 km της ατµόσφαιρας. Προγενέστερες µελέτες (Sioutas and Flocas, 1996) έχουν δείξει ότι αυτός ο µέσος άνεµος υποεκτιµά γενικά το µέτρο της ταχύτητας των καταιγίδων, κάτι που επίσης είναι εµφανές στο Σχήµα 3. Το Σχήµα 4 δείχνει το λόγο της µέσης ταχύτητας των κυττάρων προς το µέσο άνεµο (CM) για δύο περιπτώσεις: όταν ο µέσος άνεµος είναι ασθενής, η µέση ταχύτητα των κυττάρων είναι πολύ µεγαλύτερη του µέσου ανέµου, ενώ όταν αυτός είναι ισχυρός (CM > 5 kt), η έντασή του είναι συγκρίσιµη µε τη µέση ταχύτητα κίνησης των καταιγίδων. Οι δύο περιπτώσεις συµπεριφέρονται διαφορετικά και το αποτέλεσµα αυτό είναι στατιστικώς σηµαντικό. Η δεύτερη περίπτωση είναι η κλασική περίπτωση πηδαλιούχησης των κυττάρων από το µέσο άνεµο, ενώ στην πρώτη περίπτωση διαπιστώνεται ότι ως ταχύτητα κίνησης των καταιγίδων νοείται η ταχύτητα διάδοσης (storm motion), δηλαδή το διανυσµατικό άθροισµα του cell motion και του διανύσµατος διάδοσης (propagation vector) ή ότι έχουµε αναδηµιουργία του κυττάρου σε νέα θέση. 4 4 3 2 1 3 2 1,5 1 1,5 2 3 >3 ΛΟΓΟΣ Vav/CM (CM<5kt),5 1 1,5 2 3 >3 ΛΟΓΟΣ Vav/CM (CM>5kt) Σχήµα 4. Λόγος της µέσης ταχύτητας των κυττάρων προς το µέσο άνεµο (CM). Ακολούθως εξετάζεται η απόκλιση της πραγµατικής διεύθυνσης κίνησης από το µέσο άνεµο (CM). Από το Σχήµα 5 παρατηρούµε ότι το 66% περίπου των µονοκυτταρικών εµφανίζει µικρή απόκλιση ως ο δεξιά ή αριστερά του CM, κάτι που φανερώνει ότι το CM αποτελεί ως προς τη διεύθυνση µια αρκετά καλή
1K1 προσέγγιση. Παράλληλα, για τις πολυκυτταρικές, όπου η πραγµατική κίνηση αποτελεί ουσιαστικά τη διάδοση, παρατηρείται στο 63% των περιπτώσεων µια απόκλιση από ως 45 ο προς τα δεξιά του CM. Για τις πολυκυτταρικές καταιγίδες η απόκλιση αυτή (των 2 ο στην Alberta και των 3 ο στις κεντρικές Η.Π.Α.) είναι χαρακτηριστική και εκφράζει την ταχύτητα διάδοσης της καταιγίδας (storm motion). 135 165 45 18 ΜΟΝΟΚΥΤΤΑΡΙΚΕΣ -165 3-135 135 165 18 45 3-165 -135 - - 75-75 75-75 45 CM - -45 45 CM - -45 Σχήµα 5. Απόκλιση της πραγµατικής διεύθυνσης κίνησης των καταιγίδων από αυτήν του µέσου ανέµου (CM). 5. Κινηµατικά χαρακτηριστικά των καταιγίδων σε σχέση µε τη συνοπτική κυκλοφορία. Όπως προαναφέρθηκε, η κατάταξη των συνοπτικών καταστάσεων κυκλοφορίας γίνεται σε επτά τύπουςδιατάξεις (Σχήµα 6). Μελετώνται αρχικά οι µέσες, µέγιστες και ελάχιστες τιµές της διανυόµενης από τις καταιγίδες απόστασης και του χρόνου ζωής τους για κάθε συνοπτική διάταξη κυκλοφορίας (Σχήµα 7). Σχήµα 6. ιατάξεις συνοπτικής κυκλοφορίας: a LW, b NW, c SW, d ZONAL, e SWT, f CLOSD και g CUT. 25 mean min max 4 mean min max ΑΠΟΣΤΑΣΗ (km) 2 1 5 ΧΡΟΝΟΣ ΖΩΗΣ (min) 3 2 1 CLOSD CUT LW NW SW SWT ZONAL ΣΥΝΟΠΤΙΚΟΣ ΤΥΠΟΣ CLOSD CUT LW NW SW SWT ZONAL ΣΥΝΟΠΤΙΚΟΣ ΤΥΠΟΣ Σχήµα 7. ιανυόµενη απόσταση και χρόνος ζωής των καταιγίδων για κάθε συνοπτικό τύπο κυκλοφορίας.
1K1 Εξετάζοντας τις µέσες τιµές (Πίνακας 1) παρατηρούµε ότι οι επτά διατάξεις µπορούν να διαιρεθούν σε δύο οµάδες: στην πρώτη, που περιλαµβάνει τους τύπους SW, ZONAL, NW και SWT έχουµε µακρόβιες καταιγίδες που διανύουν µεγαλύτερες αποστάσεις, ενώ στη δεύτερη, που περιλαµβάνει τους τύπους LW, CUT και CLOSD έχουµε βραχύβιες καταιγίδες που διανύουν µικρότερες αποστάσεις. Οι πιο µακρόβιες καταιγίδες εµφανίζονται στον τύπο SW, οι πιο βραχύβιες στον τύπο CLOSD. Η τρίτη στήλη του Πίνακα 1 δίνει την αθροιστική σχετική συχνότητα των καταιγίδων των οποίων ο λόγος της µέσης ταχύτητάς τους προς το µέσο άνεµο (CM) είναι µεγαλύτερος από 2, για κάθε τύπο κατά φθίνουσα σειρά. Ο τύπος CLOSD µε τις µικρές ταχύτητες βρίσκεται σε συµφωνία µε τις προηγούµενες στήλες και σε αρκετά καλή ο τύπος SW. Αντίθετα, οι τύποι CUT και NW βρίσκονται σε εντελώς διαφορετική θέση από την αναµενόµενη. Η τέταρτη στήλη του Πίνακα 1, που είναι η ποσοστιαία διαφορά µεταξύ µονοκυτταρικών και πολυκυτταρικών καταιγίδων για κάθε τύπο, προσπαθεί να ερµηνεύσει αυτή τη διαφοροποίηση (κατ' αύξουσα σειρά). ιαπιστώνεται ότι ενώ ο τύπος CLOSD κυριαρχείται από βραχύβιες µονοκυτταρικές και ο SW από µακρόβιες πολυκυτταρικές, οι τύποι NW και CUT εξακολουθούν να µη συµπεριφέρονται κατά τα αναµενόµενα. Συνάγεται λοιπόν ότι αυτό δεν οφείλεται στην ταχύτητα των κυττάρων, αλλά στο µέσο άνεµο, που για τον τύπο NW είναι µεγάλος, ενώ για τον CUT µικρός, και αποδίδεται στο ανεµολογικό καθεστώς του ίδιου του τύπου κυκλοφορίας. Πίνακας 1. Μέση διανυόµενη απόσταση Sav, µέσος χρόνος ζωής Τav, αθροιστική σχετική συχνότητα του λόγου (>2) µέσης ταχύτητας προς το µέσο άνεµο Vav/CM και διαφορά σχετικής συχνότητας µονοκυτταρικώνπολυκυτταρικών καταιγίδων για κάθε τύπο κυκλοφορίας. Sav (km) Τav (min) %(Vav/CM)>2 % (single-multicells) SW 41 SW 77 CUT 55 SW 26 ZONAL 39 NW 73 ZONAL 4 NW 44 NW 23 ZONAL 72 SW 36 LW 44 SWT 23 SWT 69 SWT 29 CUT 49 CUT 16 LW 64 LW 25 SWT 5 LW CUT 63 NW 23 ZONAL 56 CLOSD CLOSD 56 CLOSD 18 CLOSD 69 Εξετάζεται στη συνέχεια η κατανοµή της πραγµατικής διεύθυνσης κίνησης για κάθε τύπο (Σχήµα 8). Παρατηρείται µια πολύ ικανοποιητική συµφωνία µε την επικρατούσα ροή για τους τύπους NW, SW, SWT και ZONAL, ενώ οι υπόλοιποι τρεις τύποι εµφανίζουν πιο περίπλοκες κατανοµές διεύθυνσης, που πιθανότατα εξαρτώνται από τη σχετική θέση των κέντρων κυκλοφορίας και της περιοχής ανάπτυξης των καταιγίδων. Όσο για την απόκλιση της διεύθυνσης κίνησης από αυτήν του µέσου ανέµου, σε όλους τους τύπους παρατηρείται µέγιστο γύρω από τις ο δεξιά του CM, επειδή σε όλους τους τύπους επικρατούν οι µονοκυτταρικές καταιγίδες. 3 N NW 2 1 3 N 2 1 SW 3 N 2 1 SWT 6 N ZONAL 4 2 3 N CLOSD 3 N LW 2 N CUT 2 1 2 1 1 Σχήµα 8. Κατανοµή της διεύθυνσης κίνησης των κυττάρων για κάθε συνοπτικό τύπο κυκλοφορίας.
1K1 6. Μηνιαία µεταβολή κινηµατικών χαρακτηριστικών Η µηνιαία κατανοµή της διανυόµενης απόστασης και του χρόνου ζωής, ως σχετική συχνότητα εµφάνισης φαίνεται στον Πίνακα 2. Πίνακας 2. Εκατοστιαία κατανοµή της διανυόµενης απόστασης S και του χρόνου ζωής Τ. S Τ Απρ. Μάι Ιούν. Ιούλ. Αύγ. Σεπ. (km) (min) Απρ. Μάι Ιούν. Ιούλ. Αύγ. Σεπ. <3 78 89 7 87 78 36 <6 78 57 52 6 52 4 3-7 22 9 23 9 18 38 6-12 11 36 37 32 38 38 >7 2 7 4 4 26 >12 11 7 11 8 1 22 Παρατηρείται ενδεικτικά ότι κατά το Μάιο και τον Ιούλιο διανύονται µικρότερες αποστάσεις σε µεγαλύτερο χρόνο, ενώ κατά το Σεπτέµβριο πολύ µεγάλες αποστάσεις σε σχετικά µικρότερο χρόνο. Μπορεί να συναχθεί µια "µέση" ταχύτητα των κυττάρων ανά µήνα, καθώς και µια µέση µηνιαία διεύθυνση κίνησης, που φαίνονται στον Πίνακα 3. Πίνακας 3. Μέση µηνιαία ταχύτητα και διεύθυνση κίνησης. Απρίλιος Μάιος Ιούνιος Ιούλιος Αύγουστος Σεπτέµβριος Μέση ταχύτητα (km/h) 25 17 23 16 19 42 ιεύθυνση κίνησης (µοίρες) 2 1 12 167 6 86 Μια ερµηνεία για τα αποτελέσµατα µπορεί να δοθεί αν εξεταστεί το σχετικό πλήθος των καταιγίδων ανά µήνα και ανά συνοπτικό τύπο κυκλοφορίας, µε βάση τα αναφερθέντα στο Κεφάλαιο 5: κατά τον Απρίλιο κυριαρχεί ο τύπος CUT που εµφανίζει µεγάλες ταχύτητες, το Σεπτέµβριο ο SW που εµφανίζει αρκετά µεγάλες ταχύτητες, τον Ιούνιο ο SW και ο NW µε µικρές ταχύτητες και τον Ιούλιο ο LW µε µικρές και ο SWT µε µέτριες ταχύτητες. Το Μάιο και τον Αύγουστο δεν µπορεί να προσδιοριστεί επικρατών τύπος. 7. Ταχύτητα κίνησης των χαλαζοκαταιγίδων και ορογραφία Από τις ανά 3.5 λεπτά "στιγµιαίες" ταχύτητες των καταιγίδων δηµιουργήθηκαν γραφήµατα όπως αυτά του Σχήµατος 9, που για διάφορα βουνά της περιοχής ενδιαφέροντος παρουσιάζεται η µεταβολή της ταχύτητας (ελάχιστης, µέσης, µέγιστης) των καταιγίδων καθώς διέρχονται πάνω από τα βουνά αυτά κατά συγκεκριµένη διεύθυνση. Η χρονική κλίµακα µε τη βοήθεια του καταγραφικού συστήµατος ΤΙΤΑΝ και γεωγραφικού συστήµατος πληροφοριών µετατράπηκε σε χωρική. Η κίνηση στο σχήµα είναι από τα αριστερά προς τα δεξιά. ΒΟΡΑΣ Β -ΝΑ ΒΕΡΜΙΟ Β -ΝΑ 6 6 6 ΜΕΣΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑ (km/hr) 4 2 1 5 ΥΨΟΣ (km) ΜΕΣΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑ (km/hr) 4 2 4 2 ΥΨΟΣ (km) 3 6 9 1218212427333363942454851 ΙΑΣΤΗΜΑ (km) 3 6 9 12 18 21 24 27 3 33 36 39 42 45 48 ΙΑΣΤΗΜΑ (km) Σχήµα 9. Μεταβολή της ταχύτητας των καταιγίδων κατά την υπερπήδηση ορεινών όγκων (α Βόρας, β Βέρµιο). Παρατηρείται µια σηµαντική µείωση της ταχύτητας των καταιγίδων στα προσήνεµα των βουνών, ενώ, αφού αυτές υπερπηδήσουν τα βουνά επιταχύνονται, κάτι που είναι εµφανέστερο στις µικρότερες ταχύτητες. Στις µεγαλύτερες ταχύτητες η επίδραση της ορογραφίας είναι µικρότερη. Η συµπεριφορά της ροής του αέρα πάνω από ένα εµπόδιο εξαρτάται από την κατακόρυφη κατανοµή του ανέµου, την ευστάθεια και το σχήµα του εµποδίου. Μια σηµαντική παράµετρος είναι ο αριθµός Froude (F) που ερµηνεύεται ως ο λόγος της κινητικής ενέργειας του αέρα προς τη δυναµική ενέργεια που είναι απαραίτητη για την υπερπήδηση του εµποδίου. Όταν η ροή είναι υπερκρίσιµη (F>1), αυξάνει σε πάχος και
1K1 επιβραδύνεται καθώς διασχίζει το εµπόδιο, ενώ στα υπήνεµα η δυναµική µετατρέπεται σε κινητική ενέργεια. Όταν η ροή είναι υποκρίσιµη (F<1), λεπταίνει και επιταχύνεται πάνω από το εµπόδιο. Στις περιπτώσεις που εξετάστηκαν διαπιστώθηκε ότι αλλού η ροή είναι (συνήθως) υπερκρίσιµη (Σχήµα 9β) και αλλού υποκρίσιµη (Σχήµα 9α) και συναρτάται από τη σχετική θέση του ορεινού όγκου και της καταιγίδας. 8. Συµπεράσµατα Συνοψίζοντας τα παραπάνω συνάγονται τα εξής: Οι µακροβιότερες πολυκυτταρικές καταιγίδες διανύουν υπερδιπλάσια κατά µέσον όρο απόσταση από τις µονοκυτταρικές, ενώ οι µέσες ταχύτητές τους είναι παραπλήσιες. Σε περιπτώσεις ασθενούς µέσου ανέµου (-6 km) οι καταιγίδες κινούνται ταχύτερα απ' αυτόν, ενώ όταν αυτός είναι ισχυρός έχουν ταχύτητες συγκρίσιµες µ' αυτόν. Οι µονοκυτταρικές καταιγίδες εµφανίζουν µικρή ( ο ), ενώ οι πολυκυτταρικές µεγαλύτερη (-45 ο ) απόκλιση από το µέσο άνεµο προς τα δεξιά του. Με τους τύπους κυκλοφορίας SW, ZONAL, NW και SWT έχουµε µακροβιότερες καταιγίδες που διανύουν µεγαλύτερες αποστάσεις από ό,τι µε τους τύπους LW, CUT και CLOSD. Η µεγαλύτερη µέση ταχύτητα των καταιγίδων παρατηρείται το Σεπτέµβριο και η µικρότερη τον Ιούλιο. Κατά τη διάβαση των ορεινών όγκων, οι καταιγίδες επιβραδύνονται γενικά στα προσήνεµα και επιταχύνονται στα υπήνεµα. Βιβλιογραφία Browning, K.A., 1964: Airflow and precipitation trajectories within severe local storms which travel to the right of the winds. J. Atmos. Sci., 21, 634-639. Byers, H.R., and R.R. Braham, Jr., 1949: The Thunderstorm. US Government Printing Office, Washington, DC. Cotton, W.R., and R.A. Anthes, 1989: Storm and Cloud Dynamics. Academic Press, Inc., San Diego, CA. Foote, G.B., 1977: Response to "The structure and mechanism of hailstorms". Meteor. Monogr., 38, 45-57. Karacostas, T.S., 1984: The design of the Greek National Hail Suppression Program. 9 th Conf. on Wea. Mod., AMS, Park City, Utah. Marwitz, J.D., 1972b: The structure and motion of severe hailstorms. Part II: Multicell storms. J. Appl. Meteor., 11, 18-188. Sioutas, M.V., and H.A. Flocas, 1996: Influence of environmental winds on propagation and motion of thunderstorms in Northern Greece. J. Geophys. Research, 11, No D21, 26,255-26,265. Sioutas, M.V., and H.A. Flocas, 23: Hailstorms in Northern Greece: synoptic patterns and thermodynamic environment. Theor. Appl. Climatol., 75, 189-22. Weisman, M.L., and J.B. Klemp, 1984: The structure and classification of numerically simulated convective storms in directionally varying wind shears. Mon. Wea. Rev., 112, 2479-2498.