ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΥΝΑΜΙΚΗ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΑ

ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΥΝΑΜΙΚΗ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΑ Κεφ. 6: Ατµοσφαιρικές ιαταραχές ρ. Ιωάννης Πυθαρούλης Θερµές ευχαριστίες στους: Επ. Καθ. Π. Ζάνη Μεταπτ. Φοιτητή Χ. Ντόγρα Μεταπτ. Φοιτητή Σ. Κέππα Τοµέαςοµέας Μετεωρολογίας και Κλιµατολογίας, Τµήµα Γεωλογίας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης 1

Αέριες µάζες Αέρια µάζα σηµαίνει ένα τεράστιο σώµα αέρα, το οποίο παρουσιάζει οριζόντια οµοιογένεια, κυρίως, ως προς τη θερµοκρασία και υγρασία ύο βασικά στοιχεία µας ενδιαφέρουν σε µια αέρια µάζα: 1. Η ποσότητα των υδρατµών (υγρασία) που µεταφέρει, από την οποία εξαρτάται το ποσό του υετού ή καλύτερα το ποσό των υδροαποβληµάτων που δύναται να αφήσει περνώντας από µια περιοχή. 2. Η θερµοκρασία και κυρίως η κατακόρυφη κατανοµή της, γιατί αυτή είναι άµεσα συνδεδεµένη µε το είδος της ισορροπίας της αέριας µάζας. Για τη µελέτη των αερίων µαζών πρέπει να καθοριστούν: 1. Η πηγή τους (η περιοχή πάνω στην οποία σχηµατίστηκε) 2. Η διαδροµή που ακολούθησε µέχρι να φτάσει στην περιοχή που εξετάζουµε 3. Η ηλικία, δηλαδή ο χρόνος στον οποίο έγινε η παραπάνω διαδροµή 2

Ταξινόµηση αερίων µαζών Η ταξινόµηση γίνεται σύµφωνα µε την πηγή και τη διαδροµή τους ΠΟΛΙΚΕΣ ΑΕΡΙΕΣ ΜΑΖΕΣ (P) Θαλάσσιες Πολικές αέριες µάζες (mp Polar maritime ) µε πηγή µία θαλάσσια περιοχή Ηπειρωτικές Πολικές αέριες µάζες (cp Polar continental) µε πηγή µία ηπειρωτική περιοχή ΤΡΟΠΙΚΕΣ ΑΕΡΙΕΣ ΜΑΖΕΣ (Τ) Θαλάσσιες Τροπικές αέριες µάζες (mτ Tropical maritime) µε πηγή µια θαλάσσια περιοχή Ηπειρωτικές Τροπικές αέριες µάζες (cτ Tropical continental) µε πηγή µια ηπειρωτική περιοχή 3

Ταξινόµηση αερίων µαζών Στα µέσα γεωγραφικά πλάτη δεν δηµιουργούνται αέριες µάζες µιας και εκεί επικρατούν άνεµοι δυτικής συνιστώσας, (westerlies) οι οποίοι συµβάλλουν στην ανάµιξη µεταξύ τροπικών και πολικών αερίων µαζών. Αρκτικές (Α - Arctic) αέριες µάζες (ψυχρές) Ισηµερινές (Ε - Equatorial) αέριες µάζες (θερµές) Όταν µια αέρια µάζα είναι πολύ ψυχρότερη της επιφάνειας πάνω από την οποία κινείται, συµβολίζεται µε (K - Kalt) και όταν είναι σηµαντικά θερµότερη µε το γράµµα (W - Warm). mpw mpk cpk ca mtw mtk ctw me Mια ηπειρωτική αέρια µάζα (c) κινούµενη πάνω από θαλάσσια περιοχή µπορεί να εµπλουτισθεί µε υδρατµούς και να µετατραπεί σε θαλάσσια (m). Το αντίστροφο όµως συµβαίνει πολύ δύσκολα. 4

Ταξινόµηση αερίων µαζών 5

Ταξινόµηση αερίων µαζών Polar Tropical Tropical 6

Ταξινόµηση αερίων µαζών Continental Maritime Continental 7

Επιφάνειες ασυνέχειας Μέτωπα Ορισµοί Η διαχωριστική επιφάνεια ανάµεσα σε δύο αέριες µάζες µε διαφορετικά θερµουγροµετρικά χαρακτηριστικά είναι µία επιφάνεια ασυνέχειας και ονοµάζεται µετωπική επιφάνεια (στην ουσία είναι µία µεταβατική ζώνη). Η τοµή της µετωπική επιφάνειας µε ένα οριζόντιο επίπεδο (χάρτης καιρού) είναι µία γραµµή που ονοµάζεται µέτωπο και κατά µήκος αυτού εντοπίζεται συνήθως η καιρική δραστηριότητα στα µέσα γεωγραφικά πλάτη. Ψυχρή-ξηρή αέρια µάζα Μετωπική επιφάνεια Θερµή-υγρή αέρια µάζα 8

Επιφάνειες ασυνέχειας Μέτωπα Ορισµοί 9

Επιφάνειες ασυνέχειας Μέτωπα Ορισµοί Η έκταση, οριζόντια και κατακόρυφα και το πλάτος της µεταβατικής ζώνης των µετώπων, κυµαίνονται µέσα σε µεγάλα όρια. Ένα µέτωπο είναι σηµαντικό από συνοπτικής πλευράς όταν: Ύψος: τουλάχιστον µέχρι τα 850 hpa περίπου Μήκος: τουλάχιστον έως 350 km Πλάτος: 5-50 km. Θεωρία του Πολικού µετώπου (Polar front theory),, 1918 (J. Bjerknes,, V. Bjerknes,, H. Solberg, T. Bergeron) Σηµαντικότητα: Η καιρική δραστηριότητα στα µέσα γεωγραφικά πλάτη παρατηρείται κυρίως κατά µήκος των µετωπικών ζωνών 10

Επιφάνειες ασυνέχειας Μέτωπα Ορισµοί Ο καιρός που συνοδεύει ένα µέτωπο εξαρτάται από: Την ταχύτητα κίνησης του µετώπου Την ποσότητα της υγρασίας των αερίων µαζών Την ευστάθεια των αερίων µαζών Την ταχύτητα και τη διεύθυνση του ανέµου στα ανώτερα στρώµατα της τροπόσφαιρας Την τοπογραφία της περιοχής 11

Επιφάνειες ασυνέχειας Μέτωπα Η κλίση των µετωπικών επιφανειών Οι µετωπικές επιφάνειες παρουσιάζουν µέσα στην ατµόσφαιρα κάποια κλίση ως προς το έδαφος, καθώς οι αέριες µάζες που διαχωρίζουν βρίσκονται σε κίνηση. Ο ψυχρότερος αέρας, ως πιο βαρύς, τείνει να εισχωρήσει σαν σφήνα κάτω από το θερµότερο αέρα. εϕα = f g T u T εφα= κλίση της µετωπικής επιφάνειας ( z/ x) f=2ωηµφ (ω=γων.ταχ. της γης, φ=γεωγρ.πλάτος) g= επιτάχυνση της βαρύτητας T = µέση τιµή των θερµοκρασιών από τις δύο πλευρές του µετώπου u= διαφορά ταχυτήτων στις δύο πλευρές του µετώπου T= διαφορά θερµοκρασιών στις δύο πλευρές του µετώπου 12

Επιφάνειες ασυνέχειας Μέτωπα Η κλίση των µετωπικών επιφανειών εϕα = f g T u T = 2ωηµϕ T u g T ω=7.29 x 10-5 s -1 φ=30 ο εϕα = Η τιµή g= = 9.8 m/s 2 T = 300 Κ u= = 5 m/s T= = 3 Κ 2 7. 29 10 ηµ 30 1 250 z = x 9. 8 5 300 5 3 1 250 είναι γενικά µια τυπική κλίση των µετωπικών επιφανειών 13

Επιφάνειες ασυνέχειας Μέτωπα Είδη µετώπων Θερµό µέτωπο Ψυχρό µέτωπο Συνεσφιγµένο µέτωπο Στάσιµο µέτωπο 14

Επιφάνειες ασυνέχειας Μέτωπα Είδη µετώπων 15

Επιφάνειες ασυνέχειας Μέτωπα Θερµά µέτωπα Στα θερµά µέτωπα ο αέρας που ακολουθεί ανέρχεται πάνω από τον σχετικά ψυχρότερο που προηγείται. Αυτό οδηγεί στη δηµιουργία κυρίως στρατόµορφων νεφών και βροχόπτωσης κατά µήκος και προς τα βόρεια του θερµού µετώπου. Πριν το πέρασµα Καθώς περνά Μετά το πέρασµα Άνεµοι Νότιοι-Νοτιοανατολικοί Μεταβλητοί Νότιοι-Νοτιοδυτικοί Θερµοκρασία Μικρή άνοδος Σταθερή άνοδος Σταθερή Πίεση Μικρή πτώση Σταθεροποίηση Μικρή άνοδος Κλίση: 1/300-1/50 Συνήθως 1/100 Κατακόρυφη απόσταση: έως 6000 µ. Φαινόµενα: Βροχή ή χιόνι µέτριας εντάσεως αλλά µεγάλης διάρκειας 16

Επιφάνειες ασυνέχειας Μέτωπα Θερµά µέτωπα Αν ο θερµός αέρας είναι αρκετά ασταθής είναι δυνατόν να εµφανιστούν και καταιγίδες (cumulonimbus) cumulonimbus). Σε ένα θερµό µέτωπο µπορεί να παρατηρηθεί ακόµα και οµίχλη. 17

Επιφάνειες ασυνέχειας Μέτωπα Θερµά µέτωπα 18

Cirrus 19

Cirrostratus 20

Altostratus 21

Nimbostratus 22

Cumulonimbus 23

Επιφάνειες ασυνέχειας Μέτωπα Ψυχρά µέτωπα Στα ψυχρά µέτωπα οι ψυχρές αέριες µάζες εισχωρούν σαν σφήνα κάτω από τις θερµότερες αέριες µάζες που προηγούνται. Τα φαινόµενα είναι πιο έντονα από ότι στα θερµά µέτωπα καθώς οι θερµές αέριες µάζες εξαναγκάζονται σε άνοδο πιο απότοµα. Αυτό οδηγεί σε µία σχετικά περιορισµένη ζώνη ισχυρών καταιγίδων κατά µήκος ή ακριβώς πίσω από το µέτωπο. Πριν το πέρασµα Καθώς περνά Μετά το πέρασµα Άνεµοι Νότιοι-Νοτιοδυτικοί Ενισχυµένοι µεταβλητών διευθύνσεων υτικοί-βορειοδυτικοί Θερµοκρασία Σταθερή Σηµαντική πτώση Σταθερή πτώση Πίεση Σταθερή πτώση Ελάχιστη τιµή και µετά άνοδος Σταθερή άνοδος Κλίση: 1/150-1/50 Συνήθως 1/80 Κατακόρυφη απόσταση: 3500-4500 µ. Φαινόµενα: Έντονες βροχές και καταιγίδες, ισχυροί άνεµοι, πτώση 24 πτώση θερµοκρασίας

Επιφάνειες ασυνέχειας Μέτωπα Ψυχρά µέτωπα ιαδοχή φαινοµένων: Ένταση ανέµων αυξάνει Ατµ. πίεση µειώνεται Εµφάνιση νεφών Σταδιακή αύξηση βροχής Έντονες καταιγίδες Καιρός αιθριάζει µε το πέρασµα του µετώπου 25

Stratocumulus 26

Cumulonimbus 27

Nimbostratus 28

Altostratus 29

Επιφάνειες ασυνέχειας Μέτωπα Συνεσφιγµένα µέτωπα Προκύπτει όταν ένα ταχέως κινούµενο ψυχρό µέτωπο συναντήσει κατά την κίνησή του ένα προπορευόµενο θερµό µέτωπο 30

Επιφάνειες ασυνέχειας Μέτωπα Συνεσφιγµένα µέτωπα Τα συνεσφιγµένα µέτωπα διακρίνονται σε θερµού και ψυχρού τύπου ανάλογα µε το αν οι αέριες µάζες πίσω από τη σύσφιξη είναι θερµότερες ή ψυχρότερες από τις αέριες µάζες µπροστά από τη σύσφιξη. 31

Επιφάνειες ασυνέχειας Μέτωπα Μόνιµα µέτωπα Αρκτικό µέτωπο του Ατλαντικού mp Β.Ατλαντικού - αρκτικές Πολικό µέτωπο Β. Ατλαντικού cp Β.Αµερικής mt Ατλαντικού Το καλοκαίρι µετατοπίζεται και εξασθενεί Πολικό µέτωπο Β. Ειρηνικού P Β.Ειρηνικού mt Ειρηνικού εν υπάρχει το καλοκαίρι Ενδοτροπικό µέτωπο εν οφείλεται σε θερµοκρασιακές µεταβολές αλλά σε σύγκλιση στις τροπικές περιοχές Μεσογειακό µέτωπο κατά τη χειµερινή περίοδο 32

Επιφάνειες ασυνέχειας Μέτωπα Μόνιµα µέτωπα 33

Υφέσεις Ορισµός Ύφεση ή βαροµετρικό χαµηλό είναι το βαροµετρικό σύστηµα, το οποίο στη µέση στάθµη της θάλασσας παρουσιάζει στο κέντρο του τιµές ατµοσφαιρικής πίεσης µικρότερες από εκείνες που παρουσιάζει η γύρω περιοχή. 34

Υφέσεις Ορισµός - Γενικά Στο Βόρειο ηµισφαίριο ο άνεµος πνέει αντίθετα από τη φορά των δεικτών του ρολογιού, ενώ στο Νότιο ηµισφαίριο συµβαίνει το αντίθετο. Ο άνεµος πνέει κατά την εφαπτοµένη προς τις ισοβαρείς µε κλίση προς το εσωτερικό του συστήµατος λόγω επίδρασης της δύναµης της τριβής. 35

Υφέσεις Ορισµός Γενικά Οι υφέσεις είναι συστήµατα κακοκαιρίας µε έντονη νέφωση, υετό και ισχυρούς ανέµους. 36

Υφέσεις Ορισµός Γενικά 37

Υφέσεις Κατηγορίες Υφέσεων i. Μετωπικές Υφέσεις ii. iii. iv. Θερµικές Υφέσεις Ορογραφικές Υφέσεις Υφέσεις Αστάθειας v. Τροπικοί Κυκλώνες vi. Άλλες υφέσεις, όπως - τα πολικά χαµηλά, - οι υφέσεις της Μεσογείου µε χαρακτηριστικά τροπικών κυκλώνων και πολικών χαµηλών, - τα Ανατολικά Κύµατα (Easterly Waves) στην Αφρική, τον τροπικό Ατλαντικό και τον τροπικό Ειρηνικό ωκεανό 38

Υφέσεις Μετωπικές Υφέσεις Κύριες Μετωπικές υφέσεις είναι τα βαροµετρικά χαµηλά που δηµιουργούνται εκτός των τροπικών κατά µήκος εκτεταµένων µετωπικών επιφανειών (όπως το πολικό µέτωπο) και συνοδεύονται από µετωπική δράση. 39

Υφέσεις Μετωπικές Υφέσεις ευτερεύουσες Μετωπικές υφέσεις είναι τα βαροµετρικά χαµηλά που δηµιουργούνται σε µικρότερης κλίµακας µετωπικές επιφάνειες, όπως τα ψυχρά µέτωπα προϋπαρχόντων µετωπικών υφέσεων, και συνοδεύονται από µετωπική δράση. 40

Dacre (2004). Climatology and development mechanisms of frontal waves. PhD thesis. University of Reading 41

Υφέσεις Μετωπικές Υφέσεις Η Μετωπική ύφεση είναι ένας στρόβιλος δύο διαφορετικών από θερµοϋγροµετικής άποψης αερίων µαζών. Κάθε µετωπική ύφεση περιλαµβάνει ένα θερµό και ένα ψυχρό µέτωπο. 42

Υφέσεις Μετωπικές Υφέσεις 43

Υφέσεις Μετωπικές Υφέσεις ΨΥΧΡΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΨΥΧΡΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΘΕΡΜΟΣ ΤΟΜΕΑΣ 44

Υφέσεις Κύκλος ζωής των µετωπικών υφέσεων ( 2-3 ηµέρες) Α) Στάσιµο µέτωπο µε δύο ρεύµατα αέρα να κινούνται παράλληλα. Β) ιαταραχή (π.χ. λόγω ανάγλυφου ή τοπικής θέρµανσης) που δηµιουργεί τα δύο µέτωπα, περιστροφική κίνηση, ανοδικές κινήσεις και χαµηλή πίεση στο κέντρο. Γ) Μέγιστο της έντασης της ύφεσης και σύσφιξη στο κέντρο της ύφεσης. ) Η σύσφιξη αναπτύσσεται και η ύφεση εξασθενεί. Νορβηγικό Μοντέλο 45

Υφέσεις Κύκλος ζωής των µετωπικών υφέσεων Μοντέλο των Shapiro and Keyser (1990) Schultz et al. (1998) 46

Υφέσεις Οικογένειες υφέσεων Οι µετωπικές υφέσεις σπάνια εµφανίζονται µεµονωµένα. ύο, τρεις ή και περισσότερες µετεωπικές υφέσεις που ακολουθούν η µία την άλλη ονοµάζονται «οικογένεια υφέσεων». Η πρώτη, η οδηγός, είναι µια γηραιά συνεσφιγµένη ύφεση, η επόµενη είναι µια µερικώς συνεσφιγµένη και η τρίτη είναι µία νεώτερη µορφή µετωπικής ύφεσης. 47

Υφέσεις Κατηγορίες Υφέσεων i. Μετωπικές Υφέσεις ii. iii. iv. Θερµικές Υφέσεις Ορογραφικές Υφέσεις Υφέσεις Αστάθειας v. Τροπικοί Κυκλώνες vi. Άλλες υφέσεις, όπως - τα πολικά χαµηλά, - οι υφέσεις της Μεσογείου µε χαρακτηριστικά τροπικών κυκλώνων και πολικών χαµηλών, - τα Ανατολικά Κύµατα (Easterly Waves) στην Αφρική, τον τροπικό Ατλαντικό και τον τροπικό Ειρηνικό ωκεανό 48

Υφέσεις Θερµικές Υφέσεις Θερµικές υφέσεις είναι τα βαροµετρικά χαµηλά που δηµιουργούνται εξαιτίας της ανοµοιόµορφης θέρµανσης ξηρών θαλασσών. Σχηµατίζονται όταν ο αέρας που βρίσκεται πάνω από την ξηρά υπερθερµανθεί από την υποκείµενη επιφάνεια. 49

Υφέσεις Θερµικές Υφέσεις Μεγάλη είναι η σηµασία της κατακόρυφης αστάθειας και γενικά των συνθηκών των ανώτερων στρωµάτων. Σηµειώνονται µόνο ψυχρά µέτωπα. Παρατηρούνται κυρίως τοπικές βροχές. Όταν υπάρχει αυξηµένη υγρασία και αστάθεια µπορεί να δηµιουργηθούν και σποραδικές καταιγίδες. Παρατηρούνται κυρίως πάνω από ηπειρωτικές περιοχές του θερινούς µήνες. Παράδειγµα το βαροµετρικό χαµηλό του Πακιστάν κατά το καλοκαίρι. 50

Υφέσεις Θερµικές Υφέσεις 51

Υφέσεις Ορογραφικές Υφέσεις Ορογραφικές υφέσεις είναι τα βαροµετρικά χαµηλά που σχηµατίζονται από διαταραχές της ροής λόγω της ύπαρξης ενός ορεινού όγκου. Παρατηρούνται στην υπήνεµη πλευρά του ορεινού όγκου. 52

Υφέσεις Ορογραφικές Υφέσεις Ορογραφικές υφέσεις σχηµατίζονται όταν µία αέρια µάζα συναντήσει έναν ορεινό όγκο. Ο αέρας κοντά στο έδαφος τείνει να αποφύγει τον ορεινό όγκο είτε ανυψούµενος είτε παρακάµπτοντας. Η πίεση αυξάνει πάνω στην προσήνεµη πλευρά και µειώνεται στην υπήνεµη πλευρά οπότε σχηµατίζεται µία ύφεση στην υπήνεµη πλευρά. Παράδειγµα οι ορογραφικές υφέσεις στην βόρεια Ιταλία όταν τα ψυχρά µέτωπα επιβραδύνονται από τις Άλπεις. 53

Υφέσεις Υφέσεις Αστάθειας Ο µηχανισµός σχηµατισµού υφέσεων αστάθειας είναι ίδιος όπως στα θερµικά χαµηλά µε τη διαφορά ότι η θέρµανση τώρα δίνεται από την απελευθερούµενη λανθάνουσα θερµότητα συµπυκνώσεως και όχι από την θέρµανση από κάτω. Σηµαντική η ύπαρξη (ή η απουσία) σηµαντικών τιµών απόλυτου στροβιλισµού στο περιβάλλον που εκδηλώνεται η αστάθεια. Οι υφέσεις αστάθειας είναι συχνές στις τροπικές περιοχές. 54

Υφέσεις Τροπικός κυκλώνας Τροπικός κυκλώνας είναι ένα συνοπτικής κλίµακας βαροµετρικό χαµηλό χωρίς µέτωπα, που σχηµατίζεται σε τροπικές ή υποτροπικές θαλάσσιες περιοχές και εµφανίζει οργανωµένη κατακόρυφη µεταφορά - αστάθεια (convective activity) και καλά σχηµατισµένη κυκλωνική κυκλοφορία στην επιφάνεια. Σε πολύ ισχυρούς τροπικούς κυκλώνες η ελάχιστη πίεση µπορεί να φτάσει περίπου τα 900 mb και η µέγιστη µέση ταχύτητα ανέµου στα 10µ περίπου τα 80 m/s (~290 km/h). Σε ορισµένους τροπικούς κυκλώνες η ελάχιστη πίεση και η µέγιστη ταχύτητα ανέµου έχουν πάρει ακόµα πιο ακραίες τιµές. 55

Υφέσεις Τροπικός κυκλώνας Hurricane Katrina (2005) 56

Υφέσεις Τροπικός κυκλώνας 59

Υφέσεις Τροπικός κυκλώνας Ταξινόµηση τροπικών κυκλώνων Σύµφωνα µε τον Παγκόσµιο Μετεωρολογικό Οργανισµό (Foley 1995), τροπικός κυκλώνας είναι ένας γενικός όρος για τα ακόλουθα τέσσερα στάδια µίας ύφεσης: Τροπική ιαταραχή (tropical disturbance): µία περιοχή οργανωµένης αστάθειας µε διάµετρο 200-600 χλµ η οποία έχει ένα µεταβατικό µη-µετωπικό µετωπικό χαρακτήρα Τροπική Ύφεση (tropical depression): ένας ασθενής τροπικός κυκλώνας µε ξεκάθαρη κυκλωνική κυκλοφορία στην επιφάνεια και µέγιστη ένταση µέσου ανέµου (10-λέπτου λέπτου) µικρότερη από 17 m/s (~34 knots) Τροπική Καταιγίδα (tropical storm): ένας τροπικός κυκλώνας µε κλειστές ισοβαρείς και µέγιστη ένταση µέσου ανέµου (10-λέπτου λέπτου) από 17 έως και 32 m/s (34-63 knots) Τυφώνας (Hurricane / Typhoon): ένας έντονος τροπικός κυκλώνας µε µέγιστη ένταση µέσου ανέµου (10-λέπτου λέπτου) µεγαλύτερη ή ίση των 33 m/s (64 knots) 62

Υφέσεις Τροπικός κυκλώνας Ταξινόµηση τροπικών κυκλώνων 63

Υφέσεις Τροπικός κυκλώνας οµή τροπικών κυκλώνων 64

Υφέσεις Τροπικός κυκλώνας οµή τροπικών κυκλώνων Μέσα στο «µάτι» του Hurricane Katrina (2005) 66

οµή τροπικών κυκλώνων Είναι συστήµατα θερµού πυρήνα, δηλαδή παρουσιάζουν θερµές θερµοκρασιακές ανωµαλίες στον πυρήνα τους. Παρουσιάζουν έντονη κυκλωνική κυκλοφορία και σύγκλιση κοντά στο έδαφος (όπου ο στροβιλισµός παίρνει τις µέγιστες τιµές) και αντικυκλωνική κυκλοφορία και απόκλιση στα ανώτερα επίπεδα (κοντά στην τροπόπαυση) ------------------------------------------ Στο µάτι όπου υπάρχει καθοδικές κινήσεις και ασθενείς επιφανειακοί άνεµοι υπάρχει σχεδόν αίθριος καιρός. Οι ισχυρότεροι άνεµοι κοντά στο έδαφος και οι εντονότερες βροχοπτώσεις παρατηρούνται σε µια ακτίνα περίπου 40-50 km από το κέντρο τους, στο τείχος του µατιού (eyewall). Παρατηρούνται ανοδικές κινήσεις, ισχυροί άνεµοι και βροχόπτωση στην περιοχή των ζωνών βροχόπτωσης (rainbands) η οποία εκτείνεται πέρα από το τείχος 68 του µατιού.

Υφέσεις Τροπικός κυκλώνας ιαστάσεις 69

Υφέσεις Τροπικός κυκλώνας Γέννηση τροπικών κυκλώνων Για τη δηµιουργία ενός τροπικού κυκλώνα θα πρέπει να επικρατούν ευνοϊκές συνθήκες στο ατµοσφαιρικό περιβάλλον: Θερµά ωκεάνια ύδατα (τουλάχιστον 26-27 27 C) µέχρι βάθους 60m. Ύπαρξη σχετικά υγρών αερίων µαζών στη µέση τροπόσφαιρα (>50-60%). Ένα ατµοσφαιρικό περιβάλλον το οποίο να είναι αρκετά ασταθές ώστε να διευκολύνεται η ανύψωση των θερµών και υγρών επιφανειακών αερίων µαζών. ηµιουργούνται σε απόσταση από τον Ισηµερινό (5-20 20 N και S) λόγω της αναγκαιότητας της δύναµης Coriolis. Ύπαρξη θετικού σχετικού στροβιλισµού στα κατώτερα στρώµατα της τροπόσφαιρας. Μικρές τιµές διατµητικού ανέµου (wind shear) από την επιφάνεια έως την ανώτερη τροπόσφαιρα (850 200 mb). Στον Ατλαντικό πρέπει να είναι λιγότερο από 7.5-10 m/s. 70

Υφέσεις Τροπικός κυκλώνας Γέννηση τροπικών κυκλώνων Για την περαιτέρω ανάπτυξη ενός τροπικού κυκλώνα, µετά στο στάδιο της γέννησής του, σηµαντικό ρόλο παίζουν οι επιφανειακές ροές λανθάνουσας θερµότητας από τη θάλασσα. Οι επιφανειακές ροές αισθητής θερµότητας παίζουν δευτερεύοντα ρόλο. Οι πρώτοι που τόνισαν τη σηµαντικότητα των επιφανειακών ροών λανθάνουσας θερµότητας ήταν οι Malkus and Riehl (1960) και Ooyama (1969). Στη συνέχεια ο Emanuel (1986) πρότεινε το µηχανισµό WISHE (Wind Induced Surface Heat Exchange) που περιγράφει τον τρόπο που οι επιφανειακές ροές λανθάνουσας θερµότητας επηρεάζουν την ανάπτυξη των τροπικών κυκλώνων. Σηµειώνεται ότι οι επιφανειακές ροές λανθάνουσας θερµότητας εξαρτώνται κυρίως από την ταχύτητα του ανέµου και τη διαφορά της θερµοδυναµικής κατάστασης µεταξύ της επιφάνειας της θάλασσας και του οριακού στρώµατος. 71

Υφέσεις Τροπικός κυκλώνας Περιοχές γέννησης και οι τροχιές των τροπικών κυκλώνων παγκοσµίως 72

Υφέσεις Τροπικός κυκλώνας Κύκλος ζωής 73

Υφέσεις Τροπικός κυκλώνας Επιπτώσεις: Παλιρροιακά κύµατα (storm surge) 74

Υφέσεις Τροπικός κυκλώνας Επιπτώσεις: Πληµµύρες Εικόνες από Hurricane Katrina (2005) 75

Υφέσεις Τροπικός κυκλώνας Επιπτώσεις: Πληµµύρες Εικόνες από Hurricane Mitch (1998) 76

Υφέσεις Τροπικός κυκλώνας Επιπτώσεις: Ισχυροί άνεµοι - Ανεµοστρόβιλοι Εικόνες από Hurricane Andrew (1992) 77

Ανεµοστρόβιλος - Tornado Ο Ανεµοστρόβιλος είναι µία βίαια περιστρεφόµενη στήλη αέρα, η οποία είναι σε επαφή µε την επιφάνεια του εδάφους και µε ένα καταιγιδοφόρο νέφος. Οι ανεµοστρόβιλοι µπορεί να έχουν διάφορα µεγέθη, αλλά έχουν τη µορφή µίας ορατής χοάνης, της οποίας το στενό κάτω άκρο ακουµπάει το έδαφος και συχνά περιβάλλεται από ένα νέφος συντριµµιών. Οι περισσότεροι ανεµοστρόβιλοι έχουν ταχύτητες ανέµου ανάµεσα στα 64 km/h και 177 km/h, έχουν διάµετρο περίπου 100 m, και ταξιδεύουν αρκετά χιλιόµετρα πριν διαλυθούν. Όµως, ορισµένοι µπορεί να φτάσουν ταχύτητες ανέµου µεγαλύτερες από 480 km/h, να έχουν διάµετρο µεγαλύτερη από 1.6 km, και να ταξιδέψουν για περισσότερα από 100 km. 78

Ανεµοστρόβιλος - Tornado 79

Υφέσεις Υφέσεις της Μεσογείου µε χαρακτηριστικά τροπικών κυκλώνων και πολικών χαµηλών Αυτές οι υφέσεις έχουν τα χαρακτηριστικά των τροπικών κυκλώνων και των πολικών χαµηλών, όπως ίδια µορφή στις δορυφορικές εικόνες, έλλειψη µετώπων, έντονη κατακόρυφη µεταφορά, ισχυρές ταχύτητες ανέµου κοντά στο έδαφος, δοµή θερµού πυρήνα. Όµως όσον αφορά το µηχανισµό ανάπτυξής τους παρουσιάζουν µεγαλύτερες οµοιότητες µε τα πολικά χαµηλά καθώς έχει δειχθεί (Pytharoulis,, Craig, Ballard 2000) ότι σε αυτές τις υφέσεις οι επιφανειακές ροές λανθάνουσας και αισθητής θερµότητας παίζουν εξίσου σηµαντικό ρόλο. ορυφορική εικόνα του MeteoSat Σύνθεση εικόνων δορυφόρων στο ορατό φάσµα στις πολικής τροχιάς του NOAA στις 16 Ιανουαρίου 1995 7 Οκτωβρίου 1996 84

Υφέσεις Υφέσεις της Μεσογείου µε χαρακτηριστικά τροπικών κυκλώνων και πολικών χαµηλών ορυφορική εικόνα του MeteoSat στις 16 Ιανουαρίου 1995 85

Υφέσεις Αφρικανικά Ανατολικά Κύµατα (African Easterly Waves) ιαταραχές της χαµηλής τροπόσφαιρας (<5 km) ) (Dunn( 1940) Προέλευση η Β Αφρική Riehl (1945) Οφείλονται σε αστάθεια του Αφρικανικού Ανατολικού Αεροχειµάρρου (Burpee 1972) Βαροκλινική-Βαροτροπική Βαροτροπική Αστάθεια Μείωση PV προς Βορρά Η ύπαρξη του αεροχειµάρρου οφείλεται στην αντιστροφή της θερµοβαθµίδας χαµηλά στην Τροπόσφαιρα, λόγω έντονης θερµοκρασιακής διαφοράς ανάµεσα στη Σαχάρα και τον Κόλπο της Γουϊνέας Περίοδος: : 3-53 ηµέρες / µ. κύµατος: : 2000-2500 km 86

Υφέσεις Αφρικανικά Ανατολικά Κύµατα (African Easterly Waves) 87

Υφέσεις Οι υφέσεις της Μεσογείου -Σχηµατισµός στη Μεσόγειο -Μετάβαση από τον Ατλαντικό στη Μεσόγειο και αναγέννηση µέσα στη Μεσόγειο - Σαχαριανές υφέσεις 88

Υφέσεις Οι υφέσεις της Μεσογείου 89

Αντικυκλώνες Ορισµός - Γενικά Αντικυκλώνας ή βαροµετρικό υψηλό ή κέντρο υψηλών πιέσεων είναι το βαροµετρικό σύστηµα, το οποίο στη µέση στάθµη της θάλασσας παρουσιάζει στο κέντρο του τιµές ατµοσφαιρικής πίεσης µεγαλύτερες από εκείνες που παρουσιάζει η γύρω περιοχή. 90

Αντικυκλώνες Ορισµός - Γενικά Στο Βόρειο ηµισφαίριο ο άνεµος πνέει σύµφωνα µε τη φορά των δεικτών του ρολογιού, ενώ στο Νότιο ηµισφαίριο συµβαίνει το αντίθετο. Ο άνεµος πνέει κατά την εφαπτοµένη προς τις ισοβαρείς µε κλίση προς το εξωτερικό του συστήµατος λόγω επίδρασης της δύναµης της τριβής. 91

Αντικυκλώνες Ορισµός Γενικά Ο αντικυκλώνας είναι γενικά σύστηµα καλοκαιρίας και σχετίζεται - µε αίθριο καιρό - µε πολύ ασθενείς και ευµετάβλητους ανέµους (στο κέντρο του) - συχνά µε θερµοκρασιακές αναστροφές Ο αντικυκλώνας είναι ένας µεγάλος στρόβιλος οµοιόµορφης θερµοϋγροµετρικά αέριας µάζας 92

Αντικυκλώνες Είδη αντικυκλώνων Με κριτήριο την κατανοµή της θερµοκρασίας και της πίεσης καθ ύψος πάνω από το κέντρο τους: Ψυχροί αντικυκλώνες Θερµοί αντικυκλώνες 93

Αντικυκλώνες Είδη αντικυκλώνων Με κριτήριο τον τρόπο γένεσης, την κίνηση και τη συχνότητα παραµονής τους σε µια τοποθεσία: ΜόνιµοιΜόνιµοι Αζορών ή Β. Ατλαντικού, Β. Ειρηνικού Ν. Ειρηνικού, Ν. Ατλαντικού, Ν. Ινδικού ωκεανού Εποχιακοί Σιβηρικός ή Ασιατικός, Β. Αµερικής ή Καναδά ΚινητοίΚινητοί Εµποδισµού (blocking anticyclones) 94

Αντικυκλώνες Είδη αντικυκλώνων Αντικυκλώνας Εµποδισµού Όταν στη µέση τροπόσφαιρα επικρατεί έντονη µεσηµβρινή (Βορράς- Νότος) κυκλοφορία δηµιουργούνται κύµατα συνοπτικού µήκους µε µεγάλο πλάτος. (α) «µεσηµβρινός εµποδισµός» (β) «εµποδισµός απορροής» (γ) «ωµέγα εµποδισµός» Αυτές οι µορφές εµποδισµού (στη µέση τροπόσφαιρα), σχετίζονται µε ένα ισχυρό, εκτεταµένο θερµό αντικυκλώνα στην επιφάνεια («αντικυκλώνας εµποδισµού») που εµποδίζει την προς ανατολάς κανονική πορεία των υφέσεων. 97

Αντικυκλώνες Είδη αντικυκλώνων Σύστηµα «ωµέγα» 98

Ράχη Ridge Αυλώνας Trough Αντικυκλώνας Βαρ.Υψηλό High Ύφεση Βαρ. Χαµηλό Low Ισχυρότεροι άνεµοι σε περιοχές που οι ισοβαρείς (σε οριζόντιες επιφάνειες) ή οι ισοϋψείς (σε ισοβαρικές επιφάνειες) είναι πυκνότερες 100

Υφέσεις Κυκλογένεση Με τον όρο κυκλογένεση (cyclogenesis) εννοούµε τη γένεση-ανάπτυξη ή ακόµη και την ενίσχυση µιας ύφεσης. Οι υφέσεις επιφανείας συνδέονται άµεσα µε τη ροή στη µέση και ανώτερη τροπόσφαιρα. Η µορφή ροής στην ανώτερη ατµόσφαιρα είναι, κυρίως, υπεύθυνη για την κυκλογένεση (σε µεσηµβρινή ροή). Αν η απόκλιση των αερίων µαζών στην ανώτερη ατµόσφαιρα είναι µεγαλύτερη της επιφανειακής σύγκλισης τότε η ύφεση «βαθαίνει». 105

Υφέσεις Κυκλογένεση & Αντικυκλογένεση 106

Υφέσεις Κυκλογένεση & Αντικυκλογένεση 107

Τύποι κυκλοφορίας 108

Γενική κυκλοφορία Η παγκόσµια κυκλοφορία θα ήταν απλή και ο καιρός µονότονος εάν η Γη δεν περιστρεφόταν, αν ο άξονας περιστροφής δεν είχε κλίση και δεν υπήρχαν ανοµοιογένειες στην κατανοµή ξηράς-θάλασσας θάλασσας. Υπάρχουν τρεις βασικές κυκλοφορίες µεγάλης κλίµακας: Hadley cell ακτύλιος κυκλοφορίας µεταξύ του ισηµερινού και των υποτροπικών γεωγρ. πλατών Ferrel cell Στα µέσα γεωγραφικά πλάτη οι άνεµοι πνέουν προς τα ανατολικά και βόρεια κοντά στην επιφάνεια Polar cell ηµιουργεί υψηλές πιέσεις σε µεγάλα γεωγραφικά πλάτη 109

Γενική κυκλοφορία 110

Γενική κυκλοφορία Υφέσεις Μεσογείου 111

Γενική κυκλοφορία Υφέσεις Μεσογείου 112

Γενική κυκλοφορία Τροπικοί κυκλώνες στο Β. Ατλαντικό 113