ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΙΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΙΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ «Ανάπτυξη Τυπολογίας Περιβαλλοντικών Βάσεων Δεδομένων για την ευρύτερη περιοχή της Ανατολικής Μεσογείου» Διπλωματική Εργασία του Φώτη Κανέλλου Επιβλέπων καθηγητής: Κωνσταντίνος Κουτσικόπουλος Φεβρουάριος 2015

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ [#] ΑΚΡΟΝΥΜΙΑ [00] ΣΥΝΟΨΗ [01] ΕΙΣΑΓΩΓΗ [02] ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΤΥΠΟΛΟΓΙΑ; [03] ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ ΤΩΝ ΚΥΡΙΟΤΕΡΩΝ ΠΒΔ 03_α. Ωκεανογραφικές ΒΔ 03_β. Κλιματικές (Ατμοσφαιρικές) ΒΔ [04] ΚΡΙΤΗΡΙΑ & ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ 04_α. Ταξινόμηση Ατμοσφαιρικών Βάσεων Δεδομένων 04_β. Ταξινόμηση Ωκεανογραφικών Βάσεων Δεδομένων [05] ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΠΕΡΙΠΤΩΣΕΩΝ (CASE STUDIES) 05_α. Θερμοκρασία και Αλατότητα σε στήλη νερού 05_β. Ένταση και Διεύθυνση Ανέμου στα 10 m 05_γ. Θερμοκρασία του Αέρα στα 2 m και Βροχόπτωση [06] ΑΠΟΤΙΜΗΣΗ ΤΥΠΟΛΟΓΙΚΟΥ ΠΙΝΑΚΑ [ _ ] ΠΗΓΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΗΣΗΣ 2

[ # ] ΑΚΡΟΝΥΜΙΑ Ελληνικά ΕΑΑ: Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών ΕΛ.ΚΕ.Θ.Ε.: Ελληνικό Κέντρο Θαλασσίων Ερευνών ΕΜΥ: Εθνική Μετεωρολογική Υπηρεσία ΕΦΑΠ2: Εργαστήριο Φυσικής της Ατμόσφαιρας του Πανεπιστημίου Πατρών ΜΣ: Μετεωρολογικός Σταθμός (ΜΣ) ΟΑΜ&ΠΚ: Ομάδα Ατμοσφαιρικών Μοντέλων και Πρόγνωσης Καιρού ΠΒΔ: Περιβαλλοντικές Βάσεις Δεδομένων Αγγλικά CDO: Climate Data Online CDR: Climate Data Record CF: Climate and Forecast CSV: Comma Separated Value format CTD: Conductivity Temperature Depth DBT: Digital Bathy Thermographs DIVA: Data-Interpolating Variational Analysis DRB: Drifting Buoys E2E: End-to-End EEA: European Environmental Agency EOSDIS: Earth Observing System Data and Information System GEOSS: Global Earth Observation System of System GOES: Geostationary Operational Environmental Satellites GSOD: Global Summary of the Day GTS: Global Telecommunication System GTSPP: Global Temperature and Salinity Profile Programme HNODC: Hellenic National Oceanographic Data Centre IOC/UNESCO: Intergovernmental Oceanographic Commission of UNESCO IODE: Intergovernmental Oceanographic Data and Information Exchange LAS: Live Access Server MBT: Mechanical Bathy Thermographs MRB: Moored Buoys NCDC: National Climatic Data Center 3

NetCDF: Network Common Data Form NOAA: National Oceanic and Atmospheric Administration NODC: National Oceanographic Data Center NVODS: National Virtual Ocean Data System OBIS: Ocean Biogeographic Information System OHC: Ocean Heat Content ODP: Ocean Data Portal ODV: Ocean Data View format OSD: Ocean Station Data OSPO: Office of Satelite and Product Operations OST: Ocean Surface Topography PFL: Profiling Floats PO.DAAC: Physical Oceanography Distributed Active Archive Center POES: Polar Orbiting Environmental Satellites SDN: Sea Data Net SOTO: State Of The Ocean SSS: Sea Surface Salinity SST: Sea Surface Temperature STD: Salinity Temperature - Depth THREDDS: Thematic Real-time Environmental Distributed Data Services WIS: WMO Information System WMO: World Meteorological Organization WOA: World Ocean Atlas WOD: World Ocean Database XBT: expendable Bathy - Thermograph data 4

[00] ΣΥΝΟΨΗ Η μελέτη και παρακολούθηση του Περιβάλλοντος με σκοπό την κατανόηση και προστασία του, προϋποθέτουν τη δυνατότητα καταγραφής, επεξεργασίας και αποθήκευσης πλήθους μετρήσεων καθώς και τη χρήση μαθηματικών μοντέλων. Για τον σκοπό αυτό έχουν αναπτυχθεί από διεθνείς οργανισμούς (Κυβερνητικούς και Μη) ειδικές Περιβαλλοντικές Βάσεις Δεδομένων που ανάλογα με τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά τους καταγράφουν τις τιμές διαφόρων περιβαλλοντικών μεταβλητών. Για την αποτελεσματικότερη χρήση των ΠΒΔ και την συγκριτική αξιολόγησή τους αναπτύχθηκε ένας Τυπολογικός Πίνακας βασισμένος σε δώδεκα (12) παραμέτρους με σκοπό την κατάταξη των κυριότερων ΠΒΔ σε αυτόν. Ως εκ τούτου, επιλέχθηκαν δεκαεπτά (17) ΠΒΔ, που υποστηρίζονται είτε από διεθνείς ή από ελληνικούς φορείς, και περιλαμβάνουν την περιοχή της ανατολικής Μεσογείου. Η ανάπτυξη του Τυπολογικού Πίνακα επιτρέπει την κατάταξη οποιασδήποτε άλλης ΠΒΔ σε αυτόν ενώ αποτελεί και ένα χρήσιμο εργαλείο στο σχεδιασμό μελλοντικών τέτοιων Βάσεων. Κάνοντας χρήση των φίλτρων του Πίνακα επιλέχθηκαν τρείς (3) μελέτες περιπτώσεων για την συγκριτική αξιολόγηση των αποτελεσμάτων δύο (2) ΠΒΔ που πληρούν όμοια κριτήρια. Στα συμπεράσματα της εργασίας περιλαμβάνεται η διαπίστωση ότι παρά την ετερογένεια της πληροφορίας που παρατηρείται μεταξύ των ΠΒΔ, υπάρχουν οι προϋποθέσεις να εξαχθούν ασφαλείς και χρήσιμες παρατηρήσεις. 5

ABSTRACT Over the past decades, an effort has been made by several Governments and Non- Governmental Organizations to develop and support Environmental Data Bases (EDBs) containing specific environmental parameters and characteristics. The aim was to study and monitor environmental variables in order to better understand and predict their structures and trends and thus protect the global ecosystem. In order to achieve an effective way of using the various Environmental DBs a typological Table was developed in accordance to specific parameters. Priority was given to those EDBs that focus on the eastern part of Mediterranean. This Typology allows every EDB to be classified according to specific spatio-temporal scales and parameters and simultaneously can offer a better approach for designing other EDBs in the future. Three (3) case studies were selected based on the Typological Table for comparative assessment of the EDBs. In general the EDB are heterogeneous and do not follow the same data structure. However under some circumstances, interesting information can be extracted that expands and completes our knowledge about the Environment. 6

[01] ΕΙΣΑΓΩΓΗ Δεν έχουν περάσει πολλές εβδομάδες από την κρίσιμη αλλά και αποδυναμωμένη λόγω των σημαντικών απουσιών, διάσκεψη για το κλίμα και την κλιματική αλλαγή που πραγματοποιήθηκε τέλη Σεπτεμβρίου (2014) στα Ηνωμένα Έθνη, στη Νέα Υόρκη. Στόχος της διάσκεψης ήταν οι 125 αρχηγοί κρατών και κυβερνήσεων μαζί με τους κορυφαίους εκπροσώπους της οικονομίας να καταλήξουν σε μια δεσμευτική συμφωνία για το κλίμα η οποία θα μπορούσε να υπογραφεί το 2015 στο Παρίσι. Η μονοήμερη σύνοδος στη Νέα Υόρκη ήταν η σημαντικότερη συνάντηση κορυφής μετά την αποτυχημένη Σύνοδο της Κοπεγχάγης το 2009, και αποτέλεσε την αφορμή για πλήθος διαδηλώσεων σε χιλιάδες πόλεις ανά το κόσμο κατά της κλιματικής αλλαγής. Η παραπάνω είδηση καταδεικνύει τον σημαντικό ρόλο που μπορούν και οφείλουν πλέον να διαδραματίσουν οι ίδιοι οι πολίτες για τη διαμόρφωση στρατηγικών για το κλίμα. Η προστασία του περιβάλλοντος και ο περιορισμός της κλιματικής αλλαγής δεν δύναται να επιτευχθούν με αποκλειστική ευθύνη και αρμοδιότητα της διεθνούς επιστημονικής κοινότητας. Απεναντίας, αποτελεί πλέον ζωτική ανάγκη η άμεση και έγκυρη ευαισθητοποίηση των πολιτών μέσω της ενημέρωσης και πληροφόρησης για όλες τις τρέχουσες περιβαλλοντικές εξελίξεις. Το γεγονός αυτό προϋποθέτει την ύπαρξη Περιβαλλοντικών Βάσεων Δεδομένων (ΠΒΔ) όπου θα αποθηκεύονται, επεξεργάζονται και αναλύονται όλα τα δεδομένα που συλλέγονται από τους χιλιάδες κατανεμημένους σταθμούς μέτρησης ή που υπολογίζονται από τα διάφορα μαθηματικά μοντέλα προσομοίωσης καθώς και την δυνατότητα της ελεύθερης και απρόσκοπτης πρόσβασης σε αυτές από οποιοδήποτε μέρος του πλανήτη. Η ανάγκη λοιπόν να αναπτυχθούν ολοκληρωμένα συστήματα παρακολούθησης και καταγραφής κλιματολογικών, μετεωρολογικών, ωκεανογραφικών και βιολογικών δεδομένων που θα είναι ελεύθερης πρόσβασης και κατανοητά στο ευρύ κοινό αποτελεί μέρος της εκστρατείας ευαισθητοποίησης της κοινής γνώμης και άσκησης πίεσης προς τις κυβερνήσεις για ανάληψη πολιτικής δράσης. Η παρούσα εργασία φιλοδοξεί να υπηρετήσει αυτόν ακριβώς τον σκοπό. Να συμβάλλει στην καταγραφή, ομαδοποίηση και συγκριτική αξιολόγηση των χαρακτηριστικών των κυριότερων ΠΒΔ που έχουν αναπτυχθεί από εθνικά ιδρύματα και διεθνείς οργανισμούς με σκοπό την κατανόηση των δεδομένων που συλλέγουν και την αποτελεσματικότερη 7

χρήση τους. Η εφαρμογή της σύγχρονης τεχνολογίας επιτρέπει πλέον οι ΠΒΔ να τροφοδοτούνται με πλήθος δεδομένων και περιβαλλοντικών παραμέτρων από οποιοδήποτε σχεδόν σημείο του πλανήτη και καθ όλη τη διάρκεια του έτους. Ειδικότερα, την τελευταία δεκαετία, με την ανάπτυξη των αισθητήρων νέας γενιάς και της δορυφορικής τηλεπισκόπισης, η παρακολούθηση της ροής των πληροφοριών μπορεί να γίνει και σε (σχεδόν) πραγματικό χρόνο ενώ η χρήση τεχνικών κωδικοποίησης και διόρθωσης σφαλμάτων προσδίδουν υψηλό συντελεστή αξιοπιστίας στα δεδομένα αυτά. Χάριν οικονομίας και λόγω του ότι η ατμόσφαιρα και οι ωκεανοί βρίσκονται άρρηκτα συνδεδεμένοι μεταξύ τους και μαζί συνθέτουν μια αρκετά σαφή και ολοκληρωμένη εικόνα του κλίματος, η παρούσα εργασία θα επικεντρωθεί αποκλειστικά σε ατμοσφαιρικές και ωκεανογραφικές ΠΒΔ που έχουν αναπτυχθεί τόσο από Ελληνικούς όσο και από διεθνείς οργανισμούς. Ιδιαίτερο βάρος θα δοθεί στα στοιχεία και τις βάσεις που καλύπτουν την περιοχή της Ανατολικής Μεσογείου. Η ανάπτυξη της επιχειρησιακής τυπολογίας των ΠΒΔ βασίστηκε σε χαρακτηριστικά και πληροφορίες όπως τις διάφορες χώρο-χρονικές κλίμακες, τον τύπο αρχείου αποθήκευσης των δεδομένων, τη δυνατότητα πρόσβασης σε αυτά, τα εργαλεία και τις μεθόδους καταγραφής, τη χρήση τεχνικών διόρθωσης σφαλμάτων στην αποστολή των δεδομένων και τις μορφές επεξεργασίας και απεικόνισης των αποτελεσμάτων. Ειδικότερα για τις ατμοσφαιρικές ΒΔ λήφθηκαν επιπλέον υπόψη η ατμοσφαιρική θερμοκρασία, η βροχόπτωση, οι άνεμοι, τα σύννεφα, η ατμοσφαιρική πίεση, τα σωματίδια και άλλα κλιματικά δεδομένα ανώτερης ατμόσφαιρας ενώ για τις ωκεανογραφικές ΒΔ αξιολογήθηκαν η θερμοκρασία στην επιφάνεια της θάλασσας, τα ρεύματα, η αλατότητα, η θερμοκρασία του νερού σε διάφορα βάθη, τα κύματα και άλλες ωκεανογραφικές παράμετροι. 8

[02] ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΤΥΠΟΛΟΓΙΑ; Ένας απλός αλλά μάλλον όχι επαρκής και αποτελεσματικός τρόπος να εξεταστούν οι κυριότερες ΠΒΔ που διατίθενται αυτή τη στιγμή στο Διαδίκτυο θα ήταν η μία προς μία παρουσίασή τους. Κατ αυτό τον τρόπο, ναι μεν, θα γνωρίζαμε τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά και τις δυνατότητες της καθεμίας ΒΔ, θα υστερούσαμε όμως στην κατανόηση της διαφορετικότητάς τους και της ικανότητά τους να ανταποκριθούν στην αποστολή τους. Για το λόγο αυτό εφαρμόζεται η Τυπολογία. Μέσω της Τυπολογίας επιχειρείται μια σχετική ομαδοποίηση των επιμέρους πληθώρων χαρακτηριστικών των προς μελέτη ΠΒΔ σε ένα μικρό και διαχειρίσιμο αριθμό διαφορετικών τύπων παραμέτρων και πληροφοριών. Με βάση την Τυπολογία αυτή μπορεί αργότερα οποιαδήποτε νέα ΠΒΔ να ταξινομηθεί εύκολα και γρήγορα σε κάποιον από τους υπάρχοντες τύπους των ΠΒΔ αρκεί αυτός να την περιγράφει πληρέστερα. Τα πλεονεκτήματα που παρέχει η χρήση της Τυπολογίας είναι ότι: α. Επιτρέπει την άμεση κατάταξη της πληροφορίας σε σημαντική και μη και επομένως διευκολύνει την διαχείρισή της. β. Συμβάλλει στον σχεδιασμό στρατηγικών ανάπτυξης ΠΒΔ βάσει συγκεκριμένων κριτηρίων και προδιαγραφών. Παρά το γεγονός ότι δεν υπάρχει συγκεκριμένος τρόπος για να εφαρμοστεί μια Τυπολογία καθώς εξαρτάται από την κάθε περίσταση, σε γενικές γραμμές θα πρέπει να ισχύει η αρχή: 9

«Ελάχιστη ποικιλομορφία μέσα στους Τύπους Μέγιστη ποικιλομορφία μεταξύ των Τύπων» 10

[03] ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ ΤΩΝ ΚΥΡΙΟΤΕΡΩΝ ΠΒΔ 03_α. Ωκεανογραφικές Βάσεις Δεδομένων 1. National Oceanographic Data Center (NODC) To Εθνικό Ωκεανογραφικό Κέντρο Δεδομένων των ΗΠΑ είναι ένα από τα μεγαλύτερα εθνικά κέντρα συλλογής περιβαλλοντικών δεδομένων που διαχειρίζεται η Εθνική Υπηρεσία Ωκεανών και Ατμόσφαιρας (National Oceanic and Atmospheric Administration NOAA) του Υπουργείου Εμπορίου των ΗΠΑ. Ιδρύθηκε το 1961 και σκοπός του Κέντρου είναι να παρέχει επιστημονική διαχείριση και αξιόπιστη διαμοίραση των περιβαλλοντικών δεδομένων παγκοσμίως. Τα αρχεία δεδομένων που συγκεντρώνει το NODC παρέχουν μια συνεχή καταγραφή του μεταβαλλόμενου περιβάλλοντος της Γης και υποστηρίζουν πολλές ερευνητικές και επιχειρησιακές εφαρμογές. Τα προϊόντα και οι υπηρεσίες δεδομένων που παρέχει το Κέντρο προσφέρονται προς αξιοποίηση σε επιστήμονες και μηχανικούς όχι μόνο στις Ηνωμένες Πολιτείες αλλά και τον υπόλοιπο κόσμο. Πρόκειται για μία από τις πιο ολοκληρωμένες πηγές πληροφόρησης σχετικές με τα θαλάσσια/ ωκεανογραφικά περιβαλλοντικά δεδομένα και πληροφορίες στον κόσμο. Το NODC καταχωρεί και ενημερώνει το αρχείο του με περιβαλλοντικά δεδομένα που αποκτά είτε από εγχώριες ή ξένες δραστηριότητες και βάσει αυτών παράγει προϊόντα και ερευνητικά εργαλεία που συμβάλλουν στην παρακολούθηση των παγκόσμιων περιβαλλοντικών αλλαγών. Τα δεδομένα αυτά περιλαμβάνουν φυσικές, βιολογικές και χημικές μετρήσεις που προέρχονται από in situ ωκεανογραφικές παρατηρήσεις τόσο σε παράκτιες όσο και μεγάλα βάθη περιοχές, δορυφορική τηλεπισκόπηση των ωκεανών και εφαρμογή μοντέλων προσομοίωσης ωκεανών. Ήδη τα στοιχεία της ΒΔ που διατηρεί το NODC καλύπτουν μια χρονική περίοδο που ξεπερνά τα 100 χρόνια και ο όγκος τους αναμένεται να αυξηθεί με γεωμετρική πρόοδο καθώς αναπτύσσονται νέα και βελτιωμένα συστήματα παρατήρησης των ωκεανών. Παράλληλα έχει αυξηθεί σημαντικά και το ενδιαφέρον της επιστημονικής και εκπαιδευτικής κοινότητας για πρόσβαση στα δεδομένα της Βάσης καθώς η μελέτη τους δίνει σημαντική πληροφόρηση για το φαινόμενο της κλιματικής αλλαγής, τις συμπεριφορές των ωκεανών αλλά και τη διαχείριση των παράκτιων και θαλάσσιων πόρων, τις θαλάσσιες μεταφορές και τις φυσικές καταστροφές. 11

Η πρόσβαση στο σύνολο των ωκεανογραφικών δεδομένων και πληροφοριών του NODC είναι εφικτή από οποιονδήποτε. Αντίγραφα συγκεκριμένης κατηγορίας δεδομένων (datasets) ή και δεδομένα από το αρχείο της ΒΔ του Κέντρου παρέχονται στους χρήστες σε διάφορες μορφές αρχείων ή και μέσω Διαδικτύου. Η παροχή των δεδομένων αυτών κοστολογείται ανάλογα με τα έξοδα που αντιστοιχούν στον εντοπισμό και ανάκτησή τους και όχι σε επιβαρύνσεις πνευματικής ιδιοκτησίας. Ωστόσο, όλα τα δεδομένα που παρέχονται στο δημόσιο δικτυακό τόπο του NODC είναι δωρεάν. Συνολικά υπάρχουν τρία (3) Παγκόσμια Κέντρα Δεδομένων για την Ωκεανογραφία: α. Το Παγκόσμιο Κέντρο Δεδομένων στις ΗΠΑ (Silver Spring, Maryland) β. Το Παγκόσμιο Κέντρο Δεδομένων στη Ρωσία (Μόσχα) γ. Το Παγκόσμιο Κέντρο Δεδομένων στην Κίνα (Tianjin) Το NODC διατηρεί τη μεγαλύτερη συλλογή στον κόσμο με προϊόντα SST αλλά και αναλύσεις άλλων χαρακτηριστικών της επιφάνειας. Αυτά τα δεδομένα είναι διαθέσιμα σε ανάλυση γρίλιας 4 km και ενημερώνονται μέχρι δύο φορές την ημέρα. Το αρχείο που συγκεντρώνει και δίνει πρόσβαση στις διεθνείς συλλογές δεδομένων SST από όλο τον κόσμο ονομάζεται Group for High Resolution SST (GHRSST). Τα GHRSST προϊόντα είναι διαθέσιμα καθημερινά. Μερικά σύνολα δεδομένων αφορούν όλο τον πλανήτη ενώ άλλα καλύπτουν συγκεκριμένες περιοχές και η ανάλυσή τους κυμαίνεται μεταξύ 1 έως 25 km. Όλα τα σύνολα δεδομένων (data sets) διατίθενται από το NODC μόλις 30 μέρες μετά την παρατήρηση ενώ παρέχεται και μια περίληψη των διαθέσιμων προϊόντων και μηχανισμών πρόσβασης στα GHRSST δεδομένα. 12

Εικόνα 3.1: Τα δεδομένα του NODC είναι κατανεμημένα με βάση τον παγκόσμιο χάρτη (πηγή http://www.nodc.noaa.gov/oc5/wod/datageo.html) Τα δεδομένα αυτά βρίσκονται συγκεντρωμένα σε δύο διαφορετικές Ωκεανογραφικές ΒΔ. Η πρώτη ονομάζεται Global Temperature-Salinity Profile Program (GTSPP) και η δεύτερη World Ocean Database (WOD). Οι δύο αυτές ΒΔ είναι εξίσου κρίσιμες και αλληλοσυμπληρώνονται. Τα κυριότερα σημεία τους συνοψίζονται στον παρακάτω Πίνακα. Πίνακας 3.1: Τα χαρακτηριστικά των ΒΔ GTSPP και WOD GTSPP Επικεντρώνεται στη διαχείριση δεδομένων μετά το 1990 Αποτελείται από real-time δεδομένα που εκπέμπονται μέσω του Παγκόσμιου Συστήματος Τηλεπικοινωνιών (GTS) καθώς και από delayed-mode δεδομένα από τα διάφορα Εθνικά Ωκεανογραφικά Κέντρα Δεδομένων που συμμετέχουν στην WOD Περιλαμβάνει δεδομένα ακόμα και από τον 19ο αιώνα Κάθε τρεις (3) μήνες μαζεύει τα δεδομένα του GTSPP προκειμένου να εφαρμόσει επιπλέον διαδικασίες Ποιοτικού Ελέγχου και να αναφέρει τυχόν λάθη και αστοχίες. Επίσης, περιλαμβάνει ιστορικά δεδομένα που έχουν ανακτηθεί στα πλαίσια του 13

Διεθνή Ανταλλαγή Ωκεανογραφικών Δεδομένων και Πληροφοριών (IODE) Περιλαμβάνει κυρίως μετρήσεις Θερμοκρασίας και Αλατότητας σε συνάρτηση με το βάθος Ανανεώνεται σε καθημερινή βάση και εξυπηρετεί τις ανάγκες της κοινότητας για real-time Ωκεανογραφικές και Ατμοσφαιρικές προβλέψεις Ο Ποιοτικός Έλεγχος των δεδομένων είναι υποτυπώδης έργου της Αρχαιολογίας και Διάσωσης Παγκόσμιων Ωκεανογραφικών Δεδομένων (IOC/IODE Global Oceanographic Data Archaeology and Rescue project) Περιλαμβάνει μετρήσεις από περισσότερες από είκοσι (20) μεταβλητές όπως Θερμοκρασία, Οξυγόνο, Θρεπτικά Συστατικά, και Πλαγκτόν Χρησιμοποιείται ευρέως για Ωκεανογραφικές και Κλιματικές διαγνωστικές αναλύσεις, για μακροπρόθεσμες εξομοιώσεις των δεδομένων με τα αριθμητικά μοντέλα και για συγκρίσεις με δορυφορικά δεδομένα Περιλαμβάνει αναλυτικούς ελέγχους της ποιότητας των δεδομένων Σκοπός είναι οι δύο ΒΔ μελλοντικά να είναι απόλυτα συγχρονισμένες ούτως ώστε να μην περιέχουν αλληλεπικαλυπτόμενη πληροφορία. 2. Physical Oceanography Distributed Active Archive Center (PO.DAAC) Τα Δεδομένα και το Σύστημα Πληροφόρησης του Συστήματος Παρατήρησης της Γης (Earth Observing System Data and Information System) της NASA περιλαμβάνει συνολικά 12 Εξειδικευμένα Κέντρα Συλλογής Δεδομένων μεταξύ των οποίων και εκείνο της Φυσικής Ωκεανογραφίας (Physical Oceanography DAAC) όπου καταγράφονται Επιφανειακές Θερμοκρασίες Θαλασσών (SST), οι Άνεμοι στους Ωκεανούς, η Κυκλοφορία και τα Ρεύματα, η Τοπογραφία και η Βαρύτητα. Το Κέντρο αυτό επεξεργάζεται, αρχειοθετεί, καταγράφει και κατανέμει δεδομένα από παλαιούς και σύγχρονους Δορυφόρους του Συστήματος Παρατήρησης της Γής (Earth Observing System) και Προγράμματα Μετρήσεων Πεδίου. Η αποστολή του Κέντρου είναι να συγκεντρώνει τα Ωκεανογραφικά και Κλιματολογικά Δεδομένα της NASA και να τα καθιστά προσβάσιμα και εκμεταλλεύσιμα στην παγκόσμια επιστημονική κοινότητα. 14

Από τότε που εκτοξεύθηκε ο πρώτος Δορυφόρος Παρατήρησης Ωκεανών της NASA το 1978, το Κέντρο PO.DAA παίζει πρωτεύοντα ρόλο στην καταγραφή δεδομένων από μετρήσεις που αφορούν την Τοπογραφία Επιφανείας των Ωκεανών (OST), την Θαλάσσια Επιφανειακή Θερμοκρασία (SST), τους Ανέμους στους Ωκεανούς, την Θαλάσσια Επιφανειακή Αλατότητα (SSS), την βαρύτητα, την κυκλοφορία των Ωκεανών και τους πάγους. Η πολιτική πρόσβασης στα δεδομένα της NASA είναι ανοιχτή και δωρεάν τόσο για τις ΗΠΑ όσο και για τον υπόλοιπο κόσμο. Για την καλύτερη πρόσβαση και διαμοίραση των δεδομένων μέσω του Διαδικτύου έχει αναπτυχθεί μια Web εφαρμογή (LAS) που είναι εξαιρετικά παραμετροποιήσιμη και επιτρέπει την ευέλικτη πρόσβαση σε γεω- επιστημονικά δεδομένα. Ο LAS κατέχει σύνολα δεδομένων που περιλαμβάνουν έως και 30 χρόνια καθημερινής καταγραφής. Ωστόσο, η δυνατότητα ανάλυσης όλου του χρονικού εύρους δεν είναι εφικτή. Ανάλογα με τον αριθμό κόκκων (granules) και ανάλυσης των δεδομένων, οι χρήστες μπορούν να αναμένουν λογικά ένα εύρος μεταξύ ενός έτους (για υψηλής ανάλυσης δεδομένα) έως 10 ετών (χαμηλής ανάλυσης) για μια ολοκληρωμένη ανάλυση. Ο απαιτούμενος χρόνος και το ακριβές ποσό των δεδομένων ποικίλλουν ανάλογα με την κίνηση της ιστοσελίδας. 15

Εικόνα 3.2: Για την πρόσβαση στη ΒΔ του PO.DAAC χρησιμοποιείται το ειδικό λογισμικό Ferret (πηγή http://ferret.pmel.noaa.gov/nvods/ui.vm) Κάθε σύνολο δεδομένων που πρόκειται να αρχειοθετηθεί και/ή να κατανεμηθεί από το PO.DAAC πρέπει προηγουμένως να περάσει από μια διαδικασία ελέγχου και αποδοχής. Κατά τη διαδικασία αυτή τα δεδομένα αναλύονται προκειμένου να αναγνωριστούν οι γεωφυσικές τους παράμετροι και ανάλογα με τη σημασία και σπανιότητά τους να πάρουν έναν συντελεστή προτεραιότητας. Αυτό αποτελεί και το πρώτο στάδιο του λεγόμενου Κύκλου Ζωής Δεδομένων (Dataset Lifecycle). Αργότερα ακολουθεί το στάδιο της Ολοκλήρωσης και Συμβατότητας των Δεδομένων (Dataset Integration) προκειμένου αυτά να είναι πλήρως συμβατά και προσβάσιμα από όλα τα πρωτόκολλα (πχ. FTP, OPeNDAP, THREDDS), τα εργαλεία (πχ. HiTIDE, LAS, SOTO) και τις υπηρεσίες (πχ. Web Portal, Web Services, Datacasting, EMS, GCMD, ECHO/REVERB). Αμέσως μετά γίνεται ένας έλεγχος των δεδομένων προκειμένου να διαπιστωθεί ότι όλες οι απαιτήσεις και προσδοκίες 16

ικανοποιούνται και ύστερα τα σύνολα αυτά καθίστανται Επιχειρησιακά (Fully Operational). Σε περίπτωση που διατεθούν νεότερες εκδόσεις των υπαρχόντων δεδομένων τότε ο Κύκλος αυτός επαναλαμβάνεται. Τέλος, τα παλαιότερα σύνολα δεδομένων και τα εσφαλμένα δεδομένα που ενδέχεται να μολύνουν το συνολικό αρχείο μπαίνουν σε καραντίνα και αργότερα απομακρύνονται από τη δημόσια προβολή (Dataset Retirement). Εικόνα 3.3: Διάγραμμα Ροής του Κύκλου Ζωής Δεδομένων. Τα μπλε βέλη αναπαριστούν τη χρονική αλληλουχία των βημάτων ενώ τα κόκκινα τις συνθήκες κατά τις οποίες τα δεδομένα είτε αποσύρονται ή αντικαθίστανται από νεότερα (πηγή http://podaac.jpl.nasa.gov/po.daac_datamanagementpractices_dataset_lifecycle). 3. Intergovernmental Oceanographic Data and Information Exchange (IODE) Η λειτουργία του άρχισε το 1960 με σκοπό να ενισχύσει αφενός την θαλάσσια έρευνα, διευκολύνοντας την ανταλλαγή των ωκεανογραφικών δεδομένων και πληροφοριών μεταξύ των συμμετεχόντων κρατών-μελών και αφετέρου να καλύψει τις ανάγκες των χρηστών για δεδομένα και πληροφόρηση. Στο δίκτυο του IODE συμμετέχουν περισσότερα από 80 Ωκεανογραφικά Κέντρα Δεδομένων σε αντίστοιχες χώρες. 17

Μία από τις σημαντικότερες πηγές ωκεανογραφικών δεδομένων που αναπτύχθηκαν και υποστηρίχθηκαν από το Κέντρο είναι και το IODE Ocean Data Portal (http://www.oceandataportal.org/). Μέσα από αυτή την απρόσκοπτη και έγκαιρη πρόσβαση σε ποιοτικά θαλάσσια δεδομένα και υπηρεσίες προωθείται η ανταλλαγή και διάδοση των θαλάσσιων πληροφοριών και η βαθύτερη κατανόηση των διεργασιών τους. Στόχος της υπηρεσίας ODP είναι η εφαρμογή της end to end διαχείρισης των δεδομένων και η one-stop shop προσέγγιση. Στην πράξη αυτό σημαίνει ότι μπορεί να υποστηρίξει ένα πλήρες φάσμα των διαδικασιών, συμπεριλαμβανομένου του εντοπισμού των δεδομένων, της αξιολόγησής τους (μέσω εφαρμογών απεικόνισης και χρήσης των μεταδεδομένων) και της πρόσβασης σε αυτά παρέχοντας μια πλατφόρμα βασισμένη σε πρότυπα που ενοποιεί όλα τα θαλάσσια δεδομένα και υπηρεσίες. Εικόνα 3.4: Η συνεργασία όλων των συστημάτων μεταξύ τους επιτρέπει την άμεση συλλογή και μετάδοση της πληροφορίας (πηγή http://www.iode.org) 4. Hellenic National Oceanographic Data Centre - HNODC Το Ελληνικό Εθνικό Κέντρο Ωκεανογραφικών Δεδομένων (HNODC) ιδρύθηκε το 1986 18

από τη συνεργασία της Ελλάδας με τη Διακυβερνητική Ωκεανογραφική Επιτροπή της UNESCO (Intergovernmental Oceanographic Commission - IOC/UNESCO). Είναι ο υπεύθυνος Εθνικός Φορέας για τη διαχείριση ωκεανογραφικών δεδομένων και πληροφοριών και ανήκει στο Ελληνικό Κέντρο Θαλασσίων Ερευνών (ΕΛ.ΚΕ.Θ.Ε.). Σκοπός του είναι η προστασία και αποτελεσματική διαχείριση ωκεανογραφικών δεδομένων και πληροφοριών που συλλέγονται από εθνικά, ευρωπαϊκά και διεθνή προγράμματα μέσω των διαδικασιών της συγκέντρωσης, τεκμηρίωσης, κωδικοποίησης, επεξεργασίας, ποιοτικού ελέγχου, αποθήκευσης και διανομής των δεδομένων και των προϊόντων αυτών. Αποτελεί μέλος του διεθνούς δικτύου των Εθνικών Ωκεανογραφικών Κέντρων Δεδομένων (NODCs) για την Ανταλλαγή Ωκεανογραφικών Δεδομένων και Πληροφοριών (IOC/IODE) και ο συντονιστής του IOC/IODE στην Ελλάδα. Η συλλογή των δεδομένων καλύπτει όλη την περιοχή της Μεσογείου με έμφαση στην ανατολική πλευρά. Στα δεδομένα αυτά περιλαμβάνονται οι φυσικές, χημικές και βιολογικές παράμετροι που βρίσκονται συγκεντρωμένες σε μια στήλη νερού, όπως η θερμοκρασία της θάλασσας, το PH, η περιεκτικότητα σε Αμμώνιο, η αλατότητα κτλ. Η πρόσβαση στα δεδομένα είναι ελεύθερη και μόνο σε ορισμένες περιπτώσεις απαιτείται υποβολή γραπτού αιτήματος μέσω email. 19

Εικόνα 3.5: Η αναζήτηση στη ΒΔ μπορεί να γίνει βάσει χρονικών και γεωγραφικών κριτηρίων (πηγή http://mapserver.ath.hcmr.gr/pagin/v27/index_new.php) 5. Σύστημα ΠΟΣΕΙΔΩΝ Το σύστημα ΠΟΣΕΙΔΩΝ αποτελεί ένα εργαλείο για τον εθνικό σχεδιασμό, τη διαχείριση και προστασία του θαλάσσιου περιβάλλοντος της χώρας. Με την εγκατάσταση ενός δικτύου πλωτών ωκεανογραφικών μετρητικών σταθμών (buoys) στο Αιγαίο και το Ιόνιο Πέλαγος και τη δημιουργία ενός ειδικού επιχειρησιακού κέντρου για την πρόγνωση και επεξεργασία των δεδομένων, ο ΠΟΣΕΙΔΩΝ αποτελεί μια πρωτοποριακή υποδομή για τα Ευρωπαϊκά δεδομένα. Συμβάλλει στην ανάπτυξη των οικονομικών δραστηριοτήτων, την πρόληψη καταστροφικών περιστατικών, τη διασφάλιση της ανθρώπινης ζωής καθώς και στην ανάπτυξη της Επιχειρησιακής Ωκεανογραφίας στην Ελλάδα. Το δίκτυο πλωτών μετρητικών σταθμών καταγράφει τις φυσικές, βιολογικές και χημικές παραμέτρους τόσο των Ελληνικών θαλασσών όσο και της Ατμόσφαιρας. Στη συνέχεια τα δεδομένα μεταδίδονται, σε near real time (κάθε 3 ώρες), στο Επιχειρησιακό Κέντρο, μέσω δορυφόρου, όπου τροφοδοτούν μοντέλα πρόγνωσης τελευταίας γενιάς. Τα δεδομένα διατίθενται είτε ως γραφήματα χρονοσειρών ή ως κείμενο με βάση τη μορφή της τελευταίας μετάδοσης. Μερικές από τις παραμέτρους που παρακολουθούνται είναι η Ατμοσφαιρική Πίεση - Θερμοκρασία, η κατεύθυνση - ταχύτητα Ανέμου, δεδομένα Ρευμάτων (κατεύθυνση ταχύτητα), δεδομένα Κυμάτων (ύψος κατεύθυνση), η 20

Επιφανειακή Θερμοκρασία (Θάλασσας), κα. Επίσης παρέχει πρόγνωση καιρού έως 5 ημερών. Διαχείριση των δεδομένων και Ποιοτικός Έλεγχος Τα δεδομένα που λαμβάνονται, επεξεργάζονται και αναλύονται από το επιχειρησιακό κέντρο του ΠΟΣΕΙΔΩΝΑ απαιτούν μια σωστή διαχείριση προκειμένου να διατεθούν ύστερα για προγνωστικούς και ερευνητικούς σκοπούς. Διαχείριση των Δεδομένων σημαίνει την αποτελεσματική αποθήκευση, τον 'καθαρισμό' τους και τέλος τη διάθεσή τους στην τελική πηγή. Αρχικά τα δεδομένα βρίσκονται σε μορφή αρχείου κειμένου και στη συνέχεια μεταφέρονται σε μια κανονικοποιημένη ΒΔ mysql. Εικόνα 3.6: Η εφαρμογή αφορά κατεξοχήν τον Ελλαδικό χώρο (πηγή http://www.poseidon.hcmr.gr/listview.php?id=17) Η ΒΔ είναι σχεδιασμένη κατά τρόπο που να επιτρέπει την ταχεία πρόσβαση στις παραμέτρους και στα μεταδεδομένα. Επίσης, υπάρχει σύνδεση των πληροφοριών αυτών με μηχανισμούς ελέγχου ποιότητας. Αυτή η διαδικασία ελέγχου της ποιότητας είναι απαραίτητη γιατί όχι μόνο προσδίδει ένα υψηλό επίπεδο αξιοπιστίας των δεδομένων αλλά και αποτρέπει λάθη και αστοχίες. Λόγω της διακοπτόμενης ροής και 21

της ποικιλίας των δεδομένων από τις μετρήσεις των θαλασσών, συχνά σε αυτά υπεισέρχονται λάθη, πλεονάζουσα πληροφορία και συντελεστής αβεβαιότητας. Τέλος, οι αστοχίες των αισθητήρων, τα αγκυροβόλια και τα προβλήματα στη μετάδοση είναι από τις συχνότερες αιτίες των κατεστραμμένων δεδομένων. Η πρόσβαση στο LAS του ΠΟΣΕΙΔΩΝΑ γίνεται ελεγχόμενα και μόνο κατόπιν έγκρισης από το ΕΛΚΕΘΕ/ Σύστημα ΠΟΣΕΙΔΩΝ 6. SeaDataNet Το SeaDataNet είναι ένα τυποποιημένο σύστημα διαχείρισης των μεγάλων και διαφορετικών συνόλων δεδομένων που συλλέγονται τόσο από τον ωκεανογραφικό στόλο (in situ) όσο και από τα αυτόματα συστήματα παρακολούθησης. Το δίκτυο υποδομής SeaDataNet περιλαμβάνει εθνικά ωκεανογραφικά κέντρα δεδομένων από 36 χώρες που συνορεύουν με τις Ευρωπαϊκές θάλασσες (τη Μεσόγειο, τη Μαύρη Θάλασσα, τη Βαλτική, τη Βόρεια Θάλασσα), την Αρκτική και τον Βόρειο Ατλαντικό και 600 εργαστήρια συλλογής επιστημονικών δεδομένων από Κυβερνητικούς Οργανισμούς και Ιδιωτικές Επιχειρήσεις. Για το λόγο αυτό χαρακτηρίζεται και ως Pan-European Infrastructure ενώ η πρώτη φάση ανάπτυξής του έγινε μεταξύ 2006 έως 2011. Η δικτύωση των εν λόγω κέντρων δεδομένων σε ένα μοναδικό εικονικό σύστημα διαχείρισης, επιτρέπει την on-line πρόσβαση στα σύνολα πληροφοριών του συστήματος. Κατ' αυτό τον τρόπο αντιμετωπίζεται το πρόβλημα της κατακερματισμένης, μη επαληθεύσιμης, αδιαφανούς και συχνά, όχι εύκολα προσπελάσιμης, πληροφορίας που συλλέγεται από τα διάφορα συστήματα παρατήρησης της θάλασσας, τους αισθητήρες των ερευνητικών σκαφών, τα αεροπλάνα και τους δορυφόρους για τη μέτρηση των φυσικών, γεωφυσικών, γεωλογικών, βιολογικών και χημικών παραμέτρων. Η δεύτερη φάση του προγράμματος SeaDataNet 2 ξεκίνησε την 1η Οκτωβρίου 2011 και θα διαρκέσει τέσσερα (4) χρόνια. Σκοπός της είναι η αναβάθμιση της υπάρχουσας υποδομής και λειτουργίας του δικτύου και η παροχή υψηλής ποιότητας υπηρεσιών και δεδομένων. 22

Εικόνα 3.7: Η δομή λειτουργίας του SeaDataNet II (πηγή http://www.seadatanet.org/overview/context-and-objectives) Στην ομάδα του SeaDataNet συμμετέχουν: α. 40 Εθνικά Ωκεανογραφικά Κέντρα Δεδομένων και Δορυφορικά Κέντρα Δεδομένων που αποτελούν τη ραχοκοκαλιά συγκέντρωσης Θαλάσσιων δεδομένων και πληροφοριών β. Ερευνητικά εργαστήρια και κέντρα μοντελοποίησης, ειδικοί στην ανάπτυξη προϊόντων προστιθέμενης αξίας γ. Τέσσερις Διεθνείς Οργανισμοί Εικόνα 3.8: Οι χώρες που συμμετέχουν στο πρόγραμμα (πηγή 23

http://www.seadatanet.org/overview/partners) Tο δίκτυο SeaDataNet παρέχει μια ολοκληρωμένη και εναρμονισμένη εικόνα και πρόσβαση σε αυτούς τους πόρους δεδομένων, μέσω της προσέγγισης του κατανεμημένου δικτύου. Αυτό επιτυγχάνεται με την ανάπτυξη, την υλοποίηση και τη λειτουργία της υπηρεσίας Common Data Index (CDI) που δίνει στους χρήστες μια εξαιρετικά λεπτομερή εικόνα της διαθεσιμότητας και της γεωγραφικής εξάπλωσης των θαλάσσιων δεδομένων μεταξύ των διαφόρων Κέντρων Δεδομένων σε όλη την Ευρώπη. Το CDI προσφέρει ένα ευρετήριο (μεταδεδομένων) βασισμένο σε ISO 19115 - ISO 19139 για επιμέρους σύνολα δεδομένων (όπως δείγματα, χρονοσειρές, χαρακτηριστικά, τροχιές, κα) και παρέχει το περιβάλλον για online πρόσβαση σε αυτά. Σύνολα δεδομένων είναι διαθέσιμα σε μορφή ODV, τα οποία μπορεί να χρησιμοποιηθούν απ' ευθείας στο ελεύθερο πακέτο λογισμικού Ocean Data View (ODV). Το πρόγραμμα αυτό διαθέτει επίσης τη λειτουργία Data Interpolating Variational Analysis (DIVA) 7. Argo To Argo είναι ένα σύστημα παρατήρησης της θερμοκρασίας, της αλατότητας και των ρευμάτων στους ωκεανούς το οποίο βρίσκεται σε επιχειρησιακή λειτουργία από τις αρχές του 2000. Μεταδίδει σε real-time δεδομένα τόσο για το κλίμα όσο και για την ατμόσφαιρα ενώ φιλοδοξεί να ερευνήσει και την Θερμική Χωρητικότητα των Ωκεανών (OHC). Στο σύστημα του Argo συμμετέχουν περισσότερες από 3600 σημαδούρες (floats) που έχουν τη δυνατότητα να βυθίζονται σε μεγάλα βάθη (έως και 2000 m) και να ξανά ανεβαίνουν στην επιφάνεια ανά τακτά χρονικά διαστήματα καταγράφοντας αδιαλείπτως το προφίλ του βυθού στη συγκεκριμένη θέση και μεταδίδοντας τα αποτελέσματα σε λίγες ώρες. Κατ' αυτό τον τρόπο υπολογίζεται αυτόματα η αλατότητα, η θερμοκρασία και η ταχύτητα των ρευμάτων. Η διάθεση των δεδομένων στο κοινό γίνεται χωρίς περιορισμούς και δωρεάν. Κάθε τέτοια σημαδούρα ζυγίζει 20-30 Kg. Παρά την πληθώρα των σημαδούρων (η κατανομή τους αντιστοιχεί σε γρίλιες 3 μοιρών) υπάρχουν ακόμα πολλές ακάλυπτες περιοχές να καλυφθούν και μαζί με τις συντηρήσεις/ βλάβες που απαιτούνται, υπολογίζεται ότι κάθε χρόνο πρέπει να 24

διοχετεύονται γύρω στις 800 σημαδούρες στους ωκεανούς. Επίσης, το σύστημα διαθέτει δύο τρόπους μετάδοσης των δεδομένων. Μέσω real-time διακινείται ένα 90% των δεδομένων προς τους χρήστες και σε λιγότερο από 24 ώρες, αφού προηγουμένους έχει γίνει ποιοτικός έλεγχος, ενώ μέσω του delayed-mode διακινείται το υπόλοιπο ποσοστό των δεδομένων. Εικόνα 3.9: Η κατανομή των οργάνων μέτρησης (σημαδούρες) που συμμετέχουν στο πρόγραμμα Argo (πηγή http://www.argo.ucsd.edu/about_argo.html) Αντικειμενικοί στόχοι του προγράμματος είναι: α. Η ποσοτικοποίηση των μεταβολών της κατάστασης του ωκεανού και ο υπολογισμός του μοτίβου της μεταβλητότητας του κλίματος μεταξύ μιας χρονικής περιόδου από μήνες έως δεκαετίες, συμπεριλαμβανομένου της δυνατότητας αποθήκευσης και μεταφοράς θερμότητας και καθαρού νερού. β. Τα δεδομένα να ενισχύσουν τα στοιχεία του δορυφορικού συστήματος Jason (για τον υπολογισμό υψομέτρων) μέσω των μετρήσεων της θερμοκρασίας κάτω από την επιφάνεια, της αλατότητας και της ταχύτητας και χάρη στην επαρκή κάλυψη και υψηλή ανάλυση να επαληθευτεί η διακύμανση του υψομέτρου της επιφάνειας της θάλασσας. γ. Τα δεδομένα να χρησιμοποιηθούν στην αρχικοποίηση των ωκεανογραφικών και ατμοσφαιρικών μοντέλων πρόβλεψης και στη δοκιμή τους. δ. Να τεκμηριωθεί η μεταβλητότητα του κλίματος κατά τη διάρκεια των εποχών και των δεκαετιών και να βοηθήσει στην κατανόηση του τρόπου πρόγνωσης αυτού. 25

03_β. Κλιματικές (Ατμοσφαιρικές) Βάσεις Δεδομένων 1. National Climatic Data Center (NCDC) Το Εθνικό Κέντρο Κλιματικών Δεδομένων των ΗΠΑ δημιουργήθηκε το 1934 και κατέχει πληροφορίες χρονικής περιόδου μεγαλύτερης από 150 χρόνων καταγραφής και κάθε μέρα προστίθενται 224 Gigabytes νέας πληροφορίας. Τα αρχεία του Κέντρου NCDC αποτελούν το 99% του συνόλου των δεδομένων NOAA, συμπεριλαμβανομένου πάνω από 320 εκατομμύρια τυπωμένων εγγράφων, 2.5 εκατομμύρια μικροδιαφάνειες και περισσότερα από 1.2 Petabytes (10 15 bytes) αποθηκευμένων ψηφιακών δεδομένων σε σκληρούς δίσκους. Κατέχει επίσης μετεωρολογικές δορυφορικές εικόνες από το 1960. Τα δεδομένα συλλέγονται από μια ευρεία ποικιλία πηγών, συμπεριλαμβανομένων των μετεωρολογικών δορυφόρων, των ραντάρ, αυτοματοποιημένων μετεωρολογικών σταθμών σε Αερολιμένες, παρατηρήσεων Εθνικών Μετεωρολογικών Υπηρεσιών (ΕΜΥ), αεροσκαφών, πλοίων, μετεωρολογικών μπαλονιών (radiosonde), ραδιοβολίδων, δικτύων ηλιακής ακτινοβολίας και άλλων προϊόντων πρόγνωσης/ προειδοποίησης/ ανάλυσης. Συνολικά το δίκτυο περιλαμβάνει περισσότερους από 90.000 σταθμούς βάσης σε όλο τον κόσμο, τα δύο τρίτα των οποίων είναι αποκλειστικά για την καταγραφή των βροχοπτώσεων. Η πρόσβαση στα δεδομένα παρέχεται μέσω του Climate Data Online (CDO) και περιλαμβάνει ελεγμένες ποιοτικά ημερήσιες, μηνιαίες, εποχιακές και ετήσιες μετρήσεις θερμοκρασίας, βροχόπτωσης και ανέμου. 26

Εικόνα 3.9: Οι παγκόσμιες μετρήσεις της μέσης θερμοκρασίας για τον μήνα Οκτώβριο (http://gis.ncdc.noaa.gov/map/viewer/#app=cdo&cfg=cdo&theme=daily&layers=111&no de=gis) 2. Εθνική Μετεωρολογική Υπηρεσία Για την κάλυψη του ελλαδικού χώρου η ΕΜΥ, η οποία ιδρύθηκε το 1931, συνεργάζεται με τις αντίστοιχες υπηρεσίες άλλων χωρών σε συγκεκριμένους χρόνους του 24ώρου μεταξύ των οποίων και ανταλλάσσονται μετεωρολογικές παρατηρήσεις. Για τις παρατηρήσεις τους οι ανά τον κόσμο μετεωρολογικές υπηρεσίες χρησιμοποιούν ειδικά πλοία μετεωρολογικών παρατηρήσεων καθώς και πλοία μετεωρολογικούς σταθμούς (Weather ships ή ocean station vessels). Επιπρόσθετα σημαντικές πληροφορίες παρέχουν και οι τεχνητοί μετεωρολογικοί δορυφόροι. Τα κλιματικά δεδομένα διακρίνονται στα επιφανειακά και της ανώτερης ατμόσφαιρας. Στα επιφανειακά περιλαμβάνονται όσα δεδομένα συλλέγονται από το Δίκτυο των 141 Μετεωρολογικών Σταθμών (ΜΣ) επιφανείας και αφορούν ημερήσιες, μηνιαίες και ετήσιες μετρήσεις. Τα δεδομένα ανώτερης ατμόσφαιρας συλλέγονται από το Δίκτυο Μετεωρολογικών Σταθμών ανώτερης ατμόσφαιρας και αφορούν μόνο μηνιαίες και ετήσιες μετρήσεις. 27

Χαρακτηριστικές παράμετροι που μετρώνται είναι η ηλιοφάνεια και ακτινοβολία, η νέφωση, ο άνεμος, η πίεση, η θερμοκρασία εδάφους, κα. Εικόνα 3.10: Δεδομένα πρόγνωσης της ΕΜΥ για την Καλαμάτα (πηγή http://www.hnms.gr/hnms/greek/forecast/meteogram_city_html?&dr_city=kalamata) 3. ΣΚΙΡΩΝ Πρόκειται για ένα ολοκληρωμένο σύστημα περιορισμένης περιοχής που αναπτύχθηκε από την Ομάδα Ατμοσφαιρικών Μοντέλων και Πρόγνωσης Καιρού (ΟΑΜ&ΠΚ) και λειτουργεί από το 1996. Χρησιμοποιείται σε πάνω από 20 ερευνητικά ινστιτούτα και Μετεωρολογικές Υπηρεσίες σε όλο τον κόσμο. Βασίζεται στο μοντέλο Eta/NCEP. Λειτουργεί επιχειρησιακά στο Πανεπιστήμιο Αθηνών (ΕΚΠΑ) υπό τον τομέα Φυσικής Περιβάλλοντος Μετεωρολογίας. Μία από τις δυνατότητες του SKIRON είναι η προσομοίωση του κύκλου σκόνης (λήψημεταφορά-εναπόθεση και επιπτώσεις της στην ακτινοβολία). Επίσης, είναι ένα μοναδικό σύστημα που παρέχει πρόβλεψη της συγκέντρωσης σκόνης και εναπόθεσής της 28

παγκοσμίως. Εικόνα 3.11: Δεδομένα πρόγνωσης της εφαρμογής ΣΚΙΡΩΝ σε μορφή γραφημάτων (πηγή http://forecast.uoa.gr/gmap/index.php?lat=50.850092&lon=4.352209) 4. ΕΦΑΠ2 Το Εργαστήριο Φυσικής της Ατμόσφαιρας του Πανεπιστημίου Πατρών διατηρεί δική του ιστοσελίδα όπου παρουσιάζει μετεωρολογικές προγνώσεις σχετικά με τη θερμοκρασία στα 2 m, την ταχύτητα και διεύθυνση ανέμου στα 10 m και την αθροιστική βροχόπτωση τόσο στη Μεσόγειο όσο και στην Ελλάδα. Η ανάλυση για την Μεσόγειο είναι στα 25 x 25 km ενώ για την Ελλάδα στα 5 x 5 km. 29

Εικόνα 3.12: Τριήμερη πρόγνωση θερμοκρασία επιφάνειας για την Μεσόγειο (πηγή http://www.weather.upatras.gr/windmediterranean.aspx) 5. Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών Το δίκτυο αυτόματων σταθμών του ΕΑΑ αποτελείται από 293 σταθμούς τύπου Davis σε όλη τη χώρα με συνεχή επέκταση, οι οποίοι μετρούν όλες τις βασικές μετεωρολογικές παραμέτρους, δηλαδή πίεση, θερμοκρασία, υγρασία, βροχόπτωση, διεύθυνση και ένταση του ανέμου. Ορισμένοι σταθμοί καταγράφουν επίσης και την ηλιακή και υπεριώδη ακτινοβολία. Όλες οι καταγραφές πραγματοποιούνται με χρονικό βήμα 10 λεπτών και συλλέγονται σε πραγματικό χρόνο από το ΕΑΑ και αφού περάσουν από ποιοτικό έλεγχο, αρχειοθετούνται για μελλοντική χρήση. Η γεωγραφική κατανομή των σταθμών φαίνεται στην παρακάτω εικόνα 30

Εικόνα 3.13: Το δίκτυο αυτόματων Σταθμών στην Ελλάδα (πηγή http://meteo.gr/meteoplus/gmap.cfm) Εκ των οποίων: α. οι 25 βρίσκονται σε υψόμετρο μεγαλύτερο των 1000 m β. οι 36 διαθέτουν αισθητήρες ολικής και υπεριώδους ακτινοβολίας 6. Office of Satelite and Product Operations (OSPO) Πρόκειται για ένα δίκτυο περιβαλλοντικών δορυφόρων που συμβάλουν στην πρόβλεψη και καταγραφή κλιματικών φαινομένων στον πλανήτη, παρέχοντας εικόνες υψηλής χωρικής και χρονικής ανάλυσης. Το δίκτυο αυτό αποτελείται από δύο τύπους δορυφόρων: α. τους Γεωστατικούς Επιχειρησιακούς Περιβαλλοντικούς Δορυφόρους (GOES), για παρακολούθηση συγκεκριμένων περιοχών, με άμεσες και βραχυπρόθεσμες προβλέψεις, και β. τους Περιβαλλοντικούς Δορυφόρους Πολικής Τροχιάς (POES) που χρησιμοποιούνται 31

για παγκόσμια και μακρόχρονη παρακολούθηση των κλιματολογικών φαινομένων. Και οι δύο τύποι δορυφόρων είναι εξίσου απαραίτητοι για την παροχή ενός πλήρους συστήματος παγκόσμιας παρακολούθησης. Εικόνα 3.14: Οι πρώτες δορυφορικές εικόνες από τον δορυφόρο TIROS-1, που χρησιμοποιήθηκε για την παρακολούθηση των συννέφων. Ο εξοπλισμός του περιλάμβανε μόλις δύο απλές κάμερες που κάθε 30 δευτερόλεπτα τραβούσαν από μία φωτογραφία (πηγή http://earthobservatory.nasa.gov/iotd/view.php?id=43401). 32

04 ΚΡΙΤΗΡΙΑ & ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ Όπως έχει ήδη αναφερθεί η Τυπολογία των ΠΒΔ βασίζεται στην δυνατότητα κατάταξης μιας τέτοιας ΒΔ σε μια ομάδα με βάση τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της και τις παραμέτρους της. Ζητούμενο είναι να αναγνωριστούν και να καταγραφούν τα στοιχεία εκείνα που συνθέτουν μια ΠΒΔ και την διακρίνουν από κάποια άλλη. Οι κυριότερες παράμετροι που θα χρησιμοποιηθούν στην παρούσα εργασία προκειμένου να ταξινομηθούν οι διάφορες ΒΔ περιγράφονται αναλυτικά παρακάτω: Κατηγορία ΠΒΔ α. Ατμοσφαιρική ΒΔ: Πρόκειται για τις ΒΔ οι οποίες μελετούν την ατμόσφαιρα και το κλίμα είτε αποκλειστικά ή σε αλληλεπίδραση με τους ωκεανούς. Χαρακτηριστικότερη περίπτωση τέτοιων ΒΔ είναι οι Μετεωρολογικές. β. Ωκεανογραφική ΒΔ: Μελετά τη συμπεριφορά των ωκεανών, των θαλασσών και των λιμνών, καθώς και τον πυθμένα αυτών και τις ακτές που τα περιβάλλουν. Οι πληροφορίες που συγκεντρώνει αφορούν τη φυσική, χημική και βιολογική σύσταση των υδάτων. Γεωγραφική κάλυψη α. Ελλάδα: Κάθε ΒΔ που περιλαμβάνει μετρήσεις και υπολογισμούς μοντέλων που αφορούν την ελληνική επικράτεια, ολόκληρη ή τμήμα αυτής. Πρόκειται για ΒΔ που στήθηκαν είτε από ελληνικούς ή και διεθνείς φορείς. Στην παρούσα εργασία θα δοθεί ιδιαίτερη σημασία και προτεραιότητα στην προβολή τέτοιων ΒΔ. β. Μεσόγειος: Η Ελλάδα διαδραματίζει πρωτεύοντα ρόλο στη ανάδειξη και προστασία της Μεσογείου και αντιστρόφως επηρεάζεται άμεσα από τις τυχόν μεταβολές της κατάστασής της. γ. Ευρώπη: Στα πλαίσια της Ευρωπαϊκής Ένωσης έχουν αναπτυχθεί ΒΔ που περιλαμβάνουν πληροφορίες σχετικές με τα περιβαλλοντικά δεδομένα των κρατών μελών της προκειμένου να διαμορφωθεί μια κοινή πολιτική προστασίας και διαχείρισης 33

του Περιβάλλοντος δ. Πλανήτης: Η μελέτη ορισμένων περιβαλλοντικών φαινομένων επιβάλλει την ολιστική προσέγγιση. Ο πλανήτης μελετάται συνολικά με ενιαίο και ομοιόμορφο τρόπο προσφέροντας μακροπρόθεσμες εκτιμήσεις. Μορφή αρχείου α. CSV, ASCII, XLS, PNG, PDF: Πρόκειται για μορφές αρχείων που είναι εύκολα προσβάσιμες και διαχειρίσιμες, καθώς δεν απαιτούν κάποιο ιδιαίτερο εργαλείο ή μεθοδολογία. Προφανώς οι ΒΔ που διαθέτουν την πληροφορία σε αυτή τη μορφή είναι περισσότερο ελκυστικές. β. NetCDF: Είναι ένα σύνολο βιβλιοθηκών λογισμικού και μορφών δεδομένων που αυτό-προσδιορίζονται και είναι ανεξάρτητες από την υπολογιστική μηχανή. Υποστηρίζουν τη δημιουργία, πρόσβαση και ανταλλαγή επιστημονικών δεδομένων σε διάταξη πίνακα και είναι ιδιαίτερα δημοφιλείς μεταξύ των ΠΒΔ. γ. ArcGIS: Χρησιμοποιείται για την ανάγνωση και ανάλυση χαρτών καθώς και άλλων γεωγραφικών πληροφοριών δ. ODV: Είναι ένα δωρεάν πακέτο λογισμικού που επιτρέπει την διαδραστική αναζήτηση, ανάλυση και απεικόνιση ωκεανογραφικών και άλλων γεω-σχετικών προφίλ, χρονοσειρών και ακολουθιών δεδομένων. Μορφή απεικόνισης Διαδραστικός χάρτης: Τα δεδομένα απεικονίζονται με τη μορφή χρωματικού κώδικα σε χάρτη δίνοντας έτσι πληροφορία για συγκεκριμένες γεωγραφικές περιοχές. Γράφημα: Τα δεδομένα αναπαρίστανται με τη μορφή γραφικής παράστασης σε συνάρτηση με τον χρόνο ή το βάθος. 34

Πίνακας: Τα δεδομένα παρατίθενται στη μορφή πίνακα. Υπολογισμός δεδομένων Από μετρήσεις: Όλα τα δεδομένα που συλλέγονται στη ΒΔ προέρχονται από μετρήσεις και in situ παρατηρήσεις. Πολλοί διεθνείς οργανισμοί και φορείς έχουν αναπτύξει ένα πολύπλοκο και εκτεταμένο δίκτυο οργάνων μέτρησης που επιτρέπει την συνεχή και άμεση παρακολούθηση των περιβαλλοντικών μεταβλητών. Από μοντέλο: Ορισμένες ΒΔ και ιδιαίτερα οι ατμοσφαιρικές, που επιχειρούν να κάνουν και προβλέψεις καιρικών φαινομένων, βασίζονται στη χρήση πολύπλοκων μαθηματικών μοντέλων και ελάχιστα σε μετρήσεις. Πρόσβαση δεδομένων Ελεύθερη & Δωρεάν: Τα δεδομένα διατίθενται ελεύθερα στο Διαδίκτυο ή μπορούν να αποσταλούν σε ψηφιακό δίσκο κατόπιν αιτήματος δωρεάν. Η πλειοψηφία των ΠΒΔ ανήκει σε αυτή την κατηγορία. Με συνδρομή: Ο αιτούμενος οφείλει να καταβάλλει ένα καθορισμένο χρηματικό ποσό ανάλογα με το είδος της πληροφορίας που αναζητά. Συνήθως χρεώνεται η αναζήτηση στα ιστορικά αρχεία καθώς μια τέτοια διαδικασία απαιτεί χρόνο και κόστος. Περιορισμένη: Ζητείται τεκμηρίωση για τους λόγους πρόσβασης στα δεδομένα και κατόπιν εξέτασης του αιτήματος χορηγείται ή όχι αυτή η δυνατότητα. 35

Έλεγχος Ποιότητας Ειδικά όταν μια ΒΔ τροφοδοτείται σε πραγματικό χρόνο με πλήθος περιβαλλοντικών δεδομένων, κρίνεται σκόπιμο πριν την επεξεργασία και δημοσίευση των αποτελεσμάτων στο ευρύ κοινό να πραγματοποιείται ένας έλεγχος ποιότητας αυτών. Αυτό σημαίνει ότι ελέγχεται η δομή, η ακεραιότητα και η εγκυρότητα των μετρήσεων προκειμένου να διαπιστωθεί αν έχουν πραγματοποιηθεί σύμφωνα με τις προδιαγραφές και αν η μετάδοσή τους ήταν επιτυχημένη. Χρονοσειρά Η εξέλιξη της τεχνολογίας έχει επιδράσει με επαναστατικό τρόπο και στο τρόπο καταγραφής των μετρήσεων με τη χρήση των ειδικών οργάνων. Η συνεργασία των δορυφορικών επικοινωνιών με τα εκτεταμένα δίκτυα οργάνων παρακολούθησης στη Γη επιτρέπουν την απευθείας μετάδοση των δεδομένων ακόμα και σε συχνότητα 15 λέπτου. Ωστόσο, σύνηθες χρονοσειρές μέτρησης των μεταβλητών εξακολουθούν να θεωρούνται η ημερήσια και η εβδομαδιαία μέτρηση. Χρονική περίοδος Μπορεί σήμερα η μελέτη των περιβαλλοντικών παραμέτρων να έχει εξαπλωθεί σε πολλούς τομείς και περιοχές ανά τον κόσμο αλλά ιστορικά δεν αποτελεί καινούριο φαινόμενο η καταμέτρησή τους. Σε πολλές περιπτώσεις είχε ήδη ξεκινήσει η καταγραφή δεδομένων από μετρήσεις από τον προπερασμένο αιώνα. Ως εκ τούτου υπάρχουν ΠΒΔ που περιέχουν πληροφορίες για ορισμένες μεταβλητές (συνήθως τη θερμοκρασία) που είχαν μετρηθεί από τα μέσα του 19ου αιώνα. 36

Όργανα μέτρησης Σημαδούρες (Buoys): Πρόκειται για συσκευές τεχνολογικά εξελιγμένες που έχουν την δυνατότητα να βυθίζονται σε μεγάλα βάθη (μέχρι και τα 2000 m) και να αναδύονται ύστερα από κάποιες μέρες και πάλι στην επιφάνεια. Κατ' αυτό τον τρόπο γίνεται η καταγραφή των μεταβλητών σε ολόκληρη τη στήλη νερού και όταν επανέρχονται στην επιφάνεια εκπέμπουν τα αποτελέσματα των μετρήσεων με τη βοήθεια των δορυφόρων στα κέντρα ελέγχου και καταγραφής. Είναι ιδιαίτερα δημοφιλής η χρήση τους και υπολογίζεται ότι έχουν ήδη τοποθετηθεί μερικές χιλιάδες από αυτές στους ωκεανούς. Πλοία: Η χρήση των πλοίων στη μελέτη και καταγραφή των περιβαλλοντικών δεδομένων είναι ίσως η παλαιότερη μέθοδος και συνίσταται στο γεγονός ότι καθημερινά, χιλιάδες πλοία διασχίζουν σχεδόν όλες τις θάλασσες του πλανήτη. Έτσι, με την προσαρμογή ειδικών οργάνων μέτρησης στα πλοία υπολογίζονται οι μεταβλητές κατά τη διάρκεια της αποστολής και μόνο για τη συγκεκριμένη πορεία του πλοίου. Μπαλόνια καιρού: Πρόκειται για μεγάλα μπαλόνια με ήλιο (He) που είναι εξοπλισμένα με ειδικά όργανα μέτρησης της ατμόσφαιρας (πίεση, θερμοκρασία, υγρασία, άνεμοι) και που αφήνονται σε μεγάλα ύψη για μεγάλο χρονικό διάστημα. Με τη βοήθεια GPS και δορυφόρων παρακολουθείται η πορεία τους και συλλέγονται τα δεδομένα τους. Ακτογραμμές: Οι ακτογραμμές προσφέρονται για την τοποθέτηση οργάνων μέτρησης και παρακολούθησης τόσο των ατμοσφαιρικών όσο και των ωκεανογραφικών μεταβλητών. Δορυφόροι: Η συμβολή των δορυφόρων στην καταγραφή των δεδομένων είναι τεράστια και ουσιαστικά έχει αλλάξει όλο το τοπίο στην παρακολούθηση του περιβάλλοντος. Χρονικοί και γεωγραφικοί περιορισμοί που άλλοτε καθιστούσαν αδύνατη την συνολική παρακολούθηση του πλανήτη, πλέον, έχουν ξεπεραστεί και με τη βοήθεια λίγων μόνο δορυφόρων συλλέγονται μετρήσεις και εικόνες από όλα τα μέρη της Γής σχεδόν σε πραγματικό χρόνο. 37

Παράμετροι Θερμοκρασία αέρα: Ονομάζεται η θερμοκρασία την οποία έχει ο ατμοσφαιρικός αέρας πάνω από μια περιοχή. Ο ατμοσφαιρικός αέρας θερμαίνεται αφενός μεν από τις ηλιακές ακτίνες που τον διαπερνούν και αφετέρου από την επιφάνεια του εδάφους που θερμαίνεται επίσης από την ηλιακή ακτινοβολία, πολύ όμως ισχυρότερα του αέρος. Ατμοσφαιρική πίεση (Βαρομετρική πίεση): Ονομάζεται η πίεση που ασκεί η ατμόσφαιρα, με το βάρος της, στην επιφάνεια της Γης. Η πρόγνωση του καιρού σε μια περιοχή βασίζεται κυρίως στη γνώση της εκάστοτε ατμοσφαιρικής πίεσης και της θερμοκρασίας της ατμόσφαιρας της υπ' όψιν περιοχής. Θερμοκρασία στήλης νερού: Το θαλάσσιο νερό παγώνει σε χαμηλότερη θερμοκρασία (περίπου στους -1,9 o C) και η πυκνότητά του αυξάνεται με τη μείωση της θερμοκρασίας ως το σημείο τήξης του. Άνεμοι: Η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ δύο γειτονικών περιοχών προκαλεί διαφορά και στην ατμοσφαιρική πίεση με την ψυχρότερη περιοχή να εμφανίζει μεγαλύτερες τιμές πίεσης. Ως αποτέλεσμα δημιουργείται αέρια μάζα από την ψυχρότερη στη θερμότερη περιοχή. Βροχόπτωση: Η ένταση της βροχόπτωσης περιγράφεται με βάση τα χιλιοστά βροχής που πέφτουν ανά ώρα και μετριέται με το ειδικό όργανο που λέγεται βροχόμετρο. Αλατότητα: Ως αλατότητα ορίζεται το ολικό ποσό των στερεών υλικών που περιέχονται σε 1000gr θαλασσινού νερού. Η μέθοδος που χρησιμοποιείται για την μέτρηση της αλατότητας είναι διαμέσου της αγωγιμότητας. Σημείο δρόσου: Χαρακτηρίζεται το σημείο εκείνο της θερμοκρασίας που όταν οι υδρατμοί ψυχθούν δημιουργούν το φαινόμενο της δρόσου, δηλαδή τις σταγόνες δρόσου. Η σχετική υγρασία στην περίπτωση αυτή είναι 100%. Ρεύματα: Τα θαλάσσια ρεύματα παίζουν σημαντικό ρόλο στη μεταφορά θερμότητας από τα μικρότερα προς τα μεγαλύτερα γεωγραφικά πλάτη. Η κίνηση των ρευμάτων επηρεάζεται από τη μορφολογία του πυθμένα των θαλασσών, την περιστροφική κίνηση της Γης, τους ανέμους και τις διαφορές της ατμοσφαιρικής πίεσης. Νέφωση: Ονομάζεται η κλασματική κάλυψη του ουρανού από νέφη, ανεξάρτητα του είδους των, που παρατηρείται από ένα γεωγραφικό τόπο. Ο υπολογισμός της νέφωσης γίνεται με τη βοήθεια των μετεωρολογικών χαρτών και την εμπειρική παρατήρηση. Κυματισμός: Ενδιαφέρον παρουσιάζουν το ύψος κύματος, η ταχύτητα και το μήκος του. Κυριότερη αιτία των παρατηρούμενων κυμάτων αποτελεί ο άνεμος. 38

Ανάλυση γρίλιας Κάθε ΠΒΔ παρακολουθεί και υπολογίζει τα περιβαλλοντικά δεδομένα μιας περιοχής σε συγκεκριμένη ανάλυση. Ανάλογα με τον αριθμό των κατανεμημένων οργάνων μέτρησης στην περιοχή ο υπολογισμός των μεταβλητών μπορεί να γίνει με ιδιαίτερη ακρίβεια και άρα υψηλή ανάλυση. Όσο πιο μεγάλη είναι η περιοχή που παρακολουθείται τόσο πιο δύσκολο είναι να διατηρηθεί το υψηλό επίπεδο ανάλυσης των μετρήσεων. Έτσι, ΠΒΔ που καταγράφουν μετρήσεις από όλο τον πλανήτη συνήθως χρησιμοποιούν γρίλια μεγέθους 10 o x 10 o,, (όπου 1 o = 60 ναυτικά μίλια). Η κατάταξη των ΠΒΔ που παρουσιάστηκαν στο 3 ο κεφάλαιο, σε έναν τυπολογικό πίνακα με βάση τις παραμέτρους που αναλύθηκαν, θα επιτρέψει την άμεση αναζήτηση και ομαδοποίηση αυτών. Με τη βοήθεια αυτού του πίνακα θα αναζητηθούν ομάδες ΠΒΔ που να πληρούν συγκεκριμένα κριτήρια προκειμένου να συγκριθούν μεταξύ τους. Έτσι, για παράδειγμα, με τη χρήση των φίλτρων του τυπολογικού πίνακα μπορούμε να προσδιορίσουμε εύκολα και γρήγορα ποιες ΒΔ μπορούν να δώσουν στοιχεία για την θερμοκρασία (σε στήλη) νερού και την αλατότητα με τη μορφή διαδραστικού χάρτη, με δωρεάν πρόσβαση και βασιζόμενα σε μετρήσεις για την περιοχή του Αιγαίου. Το αποτέλεσμα της αναζήτησης αυτής θα είναι η πρώτη μελέτη περίπτωσης που θα εξεταστεί στο επόμενο κεφάλαιο. Η δεύτερη μελέτη περίπτωσης αφορά δύο ΒΔ που αναπτύχθηκαν και υποστηρίζονται από ελληνικούς φορείς και εξετάζουν την ένταση του ανέμου στα 10 m, βασιζόμενες σε μετρήσεις και παριστάνοντας τα αποτελέσματα με τη μορφή χαρτών. 39

Τέλος, στην τρίτη μελέτη περίπτωσης εξετάζεται η θερμοκρασία του αέρα στα 2 m και η βροχόπτωση για τις ίδιες ΒΔ που πληρούν και τα κριτήρια της δεύτερης περίπτωσης. 40

04_α. Ταξινόμηση Ατμοσφαιρικών Βάσεων Δεδομένων

42

43

44

45

04_β. Ταξινόμηση Ωκεανογραφικών Βάσεων Δεδομένων 46

47

48

49

50

[05] ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΠΕΡΙΠΤΩΣΕΩΝ (CASE STUDIES) 05_α. Θερμοκρασία και Αλατότητα σε στήλη νερού ΝΟΑΑ Μέσω της εφαρμογής WOD του NOAA αποκτούμε πρόσβαση σε όλα τα δεδομένα του πλανήτη, κατανεμημένα σε ανάλυση 10 ο x 10 ο. Επίσης, μπορούμε να επιλέξουμε αν θα αντιστοιχούν στο επίπεδο βάθους της μέτρησης (observed depth level) ή θα γίνει η αναγωγή τους σε κάποιο από τα τυποποιημένα επίπεδα (standard depth level) Εικόνα 5.1: Ο παγκόσμιος χάρτης της ΒΔ του WOD χωρισμένος σε γρίλιες 10 ο x 10 ο (πηγή http://www.nodc.noaa.gov/oc5/wod/datageo.html) Η γρίλια με τον αύξοντα αριθμό 1302 αντιστοιχεί στην Νότιο Ανατολική Μεσόγειο και περιλαμβάνει κατεξοχήν τον Ελλαδικό χώρο. Τα αρχεία που περιέχουν όλα τα δεδομένα της παραπάνω περιοχής για Standard Depth Data είναι τα παρακάτω:

Εικόνα 5.2: Τα αρχεία του WMO που αντιστοιχούν στην γρίλια 1302 σε standard depth (πηγή http://www.nodc.noaa.gov/cgibin/oc5/wod/getgeodata.pl?depth=o&worldocean.x=814&worldocean.y=183) και είναι στη μορφή αριθμητικών μετρήσεων: Εικόνα 5.3: Η μορφή του αρχείου OSDS1302 52

Προκειμένου να διαβαστούν και να απεικονιστούν τα παραπάνω δεδομένα λόγω της συμπιεσμένης μορφής που είναι, θα απαιτηθεί η εγκατάσταση του προγράμματος ODV. Στη συνέχεια, μετά την εγκατάσταση, ο χρήστης θα πρέπει να δημιουργήσει μια νέα ODV συλλογή (collection) και να επιλέξει από το μενού Definition of Collection Variables την επιλογή World Ocean Database Variables, όπως φαίνεται στην εικόνα: Εικόνα 5.4: Η δημιουργία ενός διαδραστικού χάρτη ODV (πηγή http://odv.awi.de/en/software/download/) Επιλέγοντας ένα-ένα τα συμπιεσμένα αρχεία εμφανίζεται κάθε φορά ένα παράθυρο που ενημερώνει το πλήθος των σταθμών που αντιστοιχούν στην συγκεκριμένη γρίλια και που πρόκειται να απεικονιστούν στον παγκόσμιο χάρτη. Έτσι στην περίπτωση του αρχείου OSDS1302.gz αντιστοιχούν συνολικά 11328 σταθμοί: 53

Εικόνα 5.5: Η ενημέρωση του χάρτη με τα δεδομένα του αρχείου OSDS1302 Τα εισερχόμενα δεδομένα θα κατανεμηθούν στον χάρτη. Στη δεξιά στήλη θα εμφανιστούν όλες οι μετρούμενες μεταβλητές που είναι εξαρτώμενες του βάθους μαζί με τις τιμές τους, την ημερομηνία και ώρα, την τοποθεσία κα. Εικόνα 5.6: Η δεξιά στήλη με αναλυτικές πληροφορίες κάθε μέτρησης 54

Αντίστοιχα, κατά την εισαγωγή του αρχείου CTDS1302.gz θα εισαχθούν επιπλέον 5504 μετρήσεις: Εικόνα 5.7: Η ενημέρωση του χάρτη με τα δεδομένα του αρχείου CTDS1302 Καθώς στη γρίλια 1302 δεν περιλαμβάνεται τμήμα του βόρειου Αιγαίου εισάγουμε τις μετρήσεις που αντιστοιχούν και στη γρίλια 1402. Εικόνα 5.8: Προσθήκη των μετρήσεων της γρίλιας 1402 55

Και ο τελικός χάρτης θα περιλαμβάνει συνολικά 34322 σταθμούς που κατανέμονται σε ολόκληρη την περιοχή του Αιγαίου και Λιβυκού Πελάγους και σε τμήμα της Μαύρης Θάλασσας: Εικόνα 5.9: Ο χάρτης του ODV με τις πλήρως ενημερωμένες γρίλιες 1302 & 1402 Για τη διευκόλυνση της συγκρητικής μελέτης της εργασίας και την καλύτερη κατανόηση των περιβαλλοντικών δεδομένων θα περιοριστούμε στην επεξεργασία των μετρήσεων που περιέχονται μόνο στο Αιγαίο (Βόρειο & Νότιο), με γεωγραφικό πλάτος μεταξύ 35 ο Β και 42 ο Β και μήκος από 20 ο Α έως 28 ο Α, όπως φαίνεται στο σχήμα: 56

Εικόνα 5.10: Μέσω της επιλογής Station Selection Criteria από το Μενού της εφαρμογής μπορούμε να περιορίσουμε την αναζήτησή μας στα γεωγραφικά πλάτη και μήκη που οριοθετούν το Αιγαίο Το σύνολο των μετρήσεων που εμπεριέχονται στη νέα υπο εξέταση περιοχή είναι πλέον 14431: Εικόνα 5.11: Η κατανομή των 14431 μετρήσεων στο Αιγαίο Μέσα από το εργαλείο της στατιστικής ανάλυσης που παρέχει η εφαρμογή ODV 57

φαίνεται πως έχει κατανεμηθεί το πλήθος των μετρήσεων στο χρόνο (ανά έτη και ανά μήνα): Εικόνα 5.12: Τα εργαλεία στατιστικής ανάλυσης του ODV για την περιοχή του Αιγαίου Επιλέγοντας τα εργαλεία Time Histogram και Season Histogram στο επόμενο παράθυρο μπορούμε να δούμε την κατανομή των μετρήσεων, για τη συγκεκριμένη περιοχή, κατά τη διάρκεια των ετών από το 1850 έως σήμερα καθώς και σε ποιες εποχές μέσα στο έτος αυτές έλαβαν χώρα. 58

Εικόνα 5.13: Το Time Histogram της εφαρμογής ODV για την περίοδο 1850 έως σήμερα Εικόνα 5.14: Το Season Histogram της εφαρμογής ODV για την περίοδο 1850 έως σήμερα 59

Μπορούμε να περιορίσουμε επιπλέον την αναζήτησή μας για το έτος 2005 μόνο, ώστε να μην περιλαμβάνονται στοιχεία μισού αιώνα πίσω, σύμφωνα με τις παρακάτω εικόνες: Εικόνα 5.15: Επιλογή χρονικής περιόδου στην εφαρμογή ODV Μετά την εφαρμογή του φίλτρου το πλήθος των σταθμών που παρατηρούνται στη συγκεκριμένη περιοχή για το έτος 2005 έχει μειωθεί μόλις στους 44: 60

Εικόνα 5.16: Ο χάρτης της εφαρμογής ODV με τις μετρήσεις του έτους 2005 που πραγματοποιήθηκαν στο Αιγαίο Χωρίζοντας την παραπάνω περιοχή σε Βόρειο και Νότιο Αιγαίο είναι δυνατόν να παρατηρηθούν χρήσιμα συμπεράσματα όσον αφορά τις μεταβολές των τιμών της αλατότητας και θερμοκρασίας μεταξύ αυτών των γειτονικών περιοχών. Βόρειο Αιγαίο Απομονώνουμε τις μετρήσεις που αφορούν μόνο την περιοχή του Β. Αιγαόυ και που ορίζεται από τις παρακάτω συντεταγμένες: 61

Εικόνα 5.17: Οι γεωγραφικοί παράλληλοι που ορίζουν το τμήμα του Β. Αιγαίου Ο χάρτης με την επιλεγμένη περιοχή του Β. Αιγαίου περιλαμβάνει πλέον 19 συνολικα μετρήσεις: Εικόνα 5.18: Το τμήμα του Β. Αιγαίου περιλαμβάνει 19 μετρήσεις Τα διαγράμματα διασποράς (scatter plots) της Αλατότητας και Θερμοκρασίας που 62

αφορούν την καθορισμένη γεωγραφική περιοχή (με ανάλυση γρίλιας 10 o x 10 o ), για τη χρονική περίοδο του έτους 2005, δίνονται παρακάτω και φανερώνουν τη συσχέτιση των μεταβλητών αυτών με το βάθος: Εικόνα 5.19: Διαγράμματα διασποράς Θερμοκρασίας Αλατότητας σε συνάρτηση με βάθος (m) για το έτος 2005 στο Β. Αιγαίο Με κόκκινο χρώμα απεικονίζεται η συνάρτηση μιας μόνο μέτρησης που πραγματοποιήθηκε στις 04 Μαρτίου 2005 και ώρα 19:40 στη θέση 25.66 ο Ε/ 39.25 ο Ν και κάλυπτε ένα βάθος έως τα 300 m (σύμφωνα με τις πληροφορίες της δεξιάς στήλης). Νότιο Αιγαίο Αντίστοιχα, οι συντεταγμένες που ορίζουν το Ν. Αιγαίο είναι οι παρακάτω: 63

Εικόνα 5.20: Οι γεωγραφικοί παράλληλοι που ορίζουν το τμήμα του Ν. Αιγαίου Εικόνα 5.21: Το τμήμα του Ν. Αιγαίου περιλαμβάνει 25 μετρήσεις Τα διαγράμματα διασποράς (scatter plots) της Αλατότητας και Θερμοκρασίας σε 64

συνάρτηση με το βάθος για την περιοχή του Ν. Αιγαίου κατά τη διάρκεια του έτους 2005, δίνονται παρακάτω: Εικόνα 5.22: Διαγράμματα διασποράς Θερμοκρασίας Αλατότητας σε συνάρτηση με βάθος (m) για το έτος 2005 στο Ν. Αιγαίο 65

PO.DAAC Χρησιμοποιώντας τη ΒΔ του NVODS η οποία βασίζεται στο λογισμικό ανοιχτού κώδικα Ferret που επιτρέπει την απεικόνιση και ανάλυση πολύπλοκων μαθηματικών μοντέλων (κάτι αντίστοιχο του MATLAB), επιλέγουμε την αντίστοιχη γεωγραφικη περιοχή του Αιγαίου (Βόρειο & Νότιο) του προηγούμενου παραδείγματος προκειμένου να εξετάσουμε και πάλι τη Θερμοκρασία και Αλατότητα. Εικόνα 5.23: Ο διαδραστικός χάρτης της ΒΔ του PO.DAAC (πηγή http://ferret.pmel.noaa.gov/nvods/ui.vm) Προκειμένου να απεικονίσουμε τις παραμέτρους που θέλουμε (Θερμοκρασία και Αλατότητα) για συγκεκριμένες χρονικές περιόδους, θα πρέπει να επιλεγούν τα κατάλληλα Data Sets από την λίστα: 66

Εικόνα 5.24: Το επιλεγμένο data set με τις μηνιαίες τιμές Θερμοκρασίας Αλατότητας του 2005 Έτσι, επιλέγοντας το Data Set: World Ocean Atlas 2005 με ανάλυση γρίλιας 1 ο x 1 ο μπορούμε να απεικονίσουμε τις μεταβολές της μέσης Θερμοκρασίας (σε βαθμούς ο C) και μέσης Αλατότητας (PPS), με τη χρήση χρωματικής κλίμακας πάνω στον γεωγραφικό χάρτη: Εικόνα 5.25: Οι μέσες τιμές της Θερμοκρασίας Αλατότητας για τον μήνα Ιανουάριο 2005 67

Οι παραπάνω δύο εικόνες αντιστοιχούν στις μέσες τιμές της Θερμοκρασίας (αριστερά) και Αλατότητας (δεξιά) για τον μήνα Ιανουάριο του 2005 στην επιφάνεια της θάλασσας (βάθος = 0 m). Οι αντίστοιχες απεικονίσεις για τους μήνες Ιούνιο και Αύγουστο φαίνονται παρακάτω: Εικόνα 5.26: Οι μέσες τιμές της Θερμοκρασίας Αλατότητας για τον μήνα Ιούνιο 2005 Εικόνα 5.27: Οι μέσες τιμές της Θερμοκρασίας Αλατότητας για τον μήνα Αύγουστο 2005 68

Οι μέσες τιμές της Θερμοκρασίας και Αλατότητας καθόλη τη διάρκεια του έτους 2005 κατανεμημένες στο χάρτη είναι: Εικόνα 5.28: Οι μέσες τιμές της Θερμοκρασίας Αλατότητας για όλο το έτος 2005 Βόρειο Αιγαίο Προκειμένου να εξετάσουμε την συμφωνία των αποτελεσμάτων των μετρήσεων αυτής της ΒΔ με το προηγούμενο παράδειγμα θα διαχωρίσουμε και πάλι την ευρύτερη περιοχή του Αιγαίου σε Βόρειο και Νότιο με σύνορο την παράλληλο 39 ο. Έτσι, μπορούμε να εξάγουμε τις γραφικές παραστάσεις της μέσης Θερμοκρασίας και Αλατότητας της περιοχής του Β. Αιγαίου καθ όλη τη διάρκεια του έτους (2005) πάνω στην επιφάνεια της θάλασσας (Εικόνες 5.29 & 5.30) καθώς και για τους μήνες Ιούνιο και Αυγούστου σε συνάρτηση με το βάθος (Εικόνες 5.31 & 5.32). 69

Εικόνα 5.29: Η καμπύλη μέσης τιμής της Θερμοκρασίας Β. Αιγαίου στη διάρκεια του 2005 στην επιφάνεια θαλάσσης (Z = 0 m) Εικόνα 5.30: Η καμπύλη μέσης τιμής της Αλατότητας Β. Αιγαίου στη διάρκεια του 2005 στην επιφάνεια θαλάσσης (Z = 0 m) 70

Εικόνα 5.31: Οι καμπύλες μέσης τιμής της Θερμοκρασίας στο Β. Αιγαίο σε συνάρτηση με το βάθος Z(m) για τους μήνες Ιούνιο & Αύγουστο (2005) 71

Εικόνα 5.32: Οι καμπύλες μέσης τιμής της Αλατότητας στο Β. Αιγαίο σε συνάρτηση με το βάθος Z(m) για τους μήνες Ιούνιο & Αύγουστο (2005) 72

Νότιο Αιγαίο Οι αντίστοιχες γραφικές παραστάσεις της μέσης Θερμοκρασίας και Αλατότητας της περιοχής του Ν. Αιγαίου για το έτος 2005 πάνω στην επιφάνεια της θάλασσας (Εικόνες 5.33 & 5.34) καθώς και για τους μήνες Ιούνιο και Αυγούστου σε συνάρτηση με το βάθος (Εικόνες 5.35 & 5.36) είναι: Εικόνα 5.33: Η καμπύλη μέσης τιμής της Θερμοκρασίας Ν. Αιγαίου στη διάρκεια του 2005 στην επιφάνεια θαλάσσης (Z = 0 m) 73

Εικόνα 5.34: Η καμπύλη μέσης τιμής της Αλατότητας N. Αιγαίου στη διάρκεια του 2005 στην επιφάνεια θαλάσσης (Z = 0 m) 74

Εικόνα 5.35: Οι καμπύλες μέσης τιμής της Θερμοκρασίας στο N. Αιγαίο σε συνάρτηση με το βάθος Z(m) για τους μήνες Ιούνιο & Αύγουστο (2005) 75

Εικόνα 5.36: Οι καμπύλες μέσης τιμής της Αλατότητας στο N. Αιγαίο σε συνάρτηση με το βάθος Z(m) για τους μήνες Ιούνιο & Αύγουστο (2005) 76

Τα αποτελέσματα θα είναι τελείως διαοφορετικά αν αντί για το παραπάνω data set επιλεγεί κάποιο άλλο όπως το Data Set: COADS monthly climatology Sea surface temperature το οποίο υπολογίζει μεταξύ άλλων και μέσες τιμές θερμοκρασιών στην επιφάνεια της θάλασσας (SST) καθόλη τη διάρκεια του έτους: Εικόνα 5.37: Το επιλεγμένο data set με τις μηνιαίες τιμές θερμοκρασίας στην επιφάνεια της θάλασσας 77

Εικόνα 5.38: Η κατανομή της ετήσιας μέσης τιμής της Θερμοκρασίας στην επιφάνεια της θάλασσας (Z = 0 m) στην περιοχή του Αιγαίου 78

Εικόνα 5.39: Οι αποκλίσεις της θερμοκρασίας στην επιφάνεια της θάλασσας μεταξύ των μηνών Ιουνίου & Αυγούστου (Z = 0 m) στην περιοχή του Αιγαίου 79

Συμπεράσματα α. Οι μετρήσεις που έχουν γίνει μέσα στα γεωγραφικά πλαίσια της γρίλιας 1302 και 1402, δεν ακολουθούν κάποια συγκεκριμένη χρονοσειρά ούτε αφορούν κάποιο σταθερό σημείο. Πρόκειται για ένα σύνολο διάσπαρτων χωρικά και χρονικά μετρήσεων που αφορούν τις μεταβολές τις θερμοκρασίας και αλατότητας σε συνάρτηση με το βάθος. Οι μόνοι περιορισμοί που μπορούν να τεθούν αφορούν τη χρονική περίοδο και γεωγραφική κάλυψη. β. Στην περίπτωση της εφαρμογής LAS τα δεδομένα δεν προέρχονται από μεμονωμένες μετρήσεις, έστω διάσπαρτες στο χρόνο, αλλά αποτελούν τμήματα ενός γενικότερου πλαισίου δεδομένων (data sets) που όμως δεν μπορούν να συσχετιστούν μεταξύ τους. γ. Και στις δύο παραπάνω εφαρμογές είναι δυνατή η επιλογή συγκεκριμένης γεωγραφικής περιοχής κάλυψης έστω και αν αυτή απεικονίζεται με διαφορετική ανάλυση γρίλιας. δ. Επίσης παρέχεται και στις δύο ΒΔ η μελέτη των μεταβλητών Θερμοκρασίας και Αλατότητας σε συνάρτηση του βυθού και μάλιστα σε μεγάλα βάθη (μεγαλύτερα από 1500 m) ε. Στην πρώτη περίπτωση το αρχείο με τα δεδομένα συνδέεται άμεσα με την υπο εξέταση γεωγραφική περιοχή ασχέτως της χρονικής περιόδου ενώ στην δεύτερη περίπτωση τα δεδομένα ανήκουν σε ένα ευρύτερο πλαίσιο και δεν δύναται να φιλτραριστούν γεωγραφικά εκ των προτέρων ενώ μερικές φορές ακόμα και η χρονική περίοδος στην οποία διατίθενται είναι προκαθορισμένη. στ. Από την ανάλυση των γραφημάτων και των χαρτών που δίνουν οι μετρήσεις των Θερμοκρασιών και Αλατότητας και στις δύο ΒΔ για τις περιοχές του Βορείου & Νοτίου Αιγαίου προκύπτουν τα εξής: Η Θερμοκρασία τόσο στην επιφάνεια της θάλασσας (Z = 0 m) όσο και στη στήλη νερού έως βάθος Z = 1500 m παραμένει σε ελαφρώς υψηλότερα επίπεδα στο Ν. Αιγαίο σε σχέση με το Β. Αιγαίο καθ όλη τη διάρκεια του έτους. Η Αλατότητα στα περισσότερα διαγράμματα εμφανίζεται επίσης σε υψηλότερα 80

επίπεδα στην περιοχή του Ν. Αιγαίου σε όλο το προφίλ των μετρήσεων από την επιφάνεια της θάλασσας έως και τα 1500 m. Επίσης, παρατηρούνται σημαντικές διαφορές στις τιμές της Θερμοκρασίας και Αλατότητας μεταξύ των μηνών του Ιουνίου και Αυγούστου σε όλο το Αιγαίο. Ειδικότερα τον Αύγουστο υπάρχει μια αισθητή πτώση των τιμών η οποία επηρεάζει τόσο το Βόρειο όσο και το Νότιο Αιγαίο. Παρά το γεγονός ότι το σύνολο των μετρήσεων στην ΒΔ του NOAA για την περιοχή του Αιγαίου είναι μόλις 44 για το έτος 2005, υπάρχει συμφωνία αποτελεσμάτων και τάσεων των μεταβλητών της Θερμοκρασίας και Αλατότητας με τα αντίστοιχα που εμφανίζει η ΒΔ του PO.DAAC ζ. Τα παραπάνω αποτελέσματα των μετρήσεων και των δύο ΒΔ επιβεβαιώνουν και προσδιορίζουν τη μέχρι τώρα διαπίστωση ότι το Αιγαίο συμπεριφέρεται με διαφορετικό τρόπο τόσο μεταξύ της Βόρειας και της Νότιας περιοχής του, όσο και σε σχέση με συγκεκριμένες χρονικές περιόδους. Οι κυριότερες αιτίες που συμβαίνει αυτό είναι: λόγω της τοπογραφίας του πυθμένα, όπου το Βόρειο Αιγαίο είναι αρκετά πιο βαθύ σε ορισμένα σημεία του, ενώ ρηχά στηθαία χωρίζουν τις λεκάνες του Βορείου Αιγαίου από το Νότιο τμήμα του και η ανταλλαγή των υδάτων μεταξύ τους δεν είναι δυνατή. λόγω της σύνδεσής του με τη Μαύρη Θάλασσα και τη Θάλασσα του Μαρμαρά μέσω των στενών των Δαρδανελίων, όπου τα νερά της Μαύρης Θάλασσας έχουν χαμηλότερη θερμοκρασία κατά 4 ο C, η περιοχή του Βόρειου Αιγαίου εμφανίζει χαμηλότερες θερμοκρασίες. λόγω των εκροών γλυκού νερού από τους ποταμούς κατά μήκος τόσο των Ελληνικών όσο και των Τουρκικών ακτογραμμών (Έβρος, Νέστος, Στρυμόνας, Αξιός, Αλιάκμονας, Πηνειός, Karamenderes, Bakircay, Gediz Nehri και Kucukmenderes), το Βόρειο τμήμα του Αιγαίου έχει χαμηλότερες τιμές στην αλατότητα. λόγω της επίδρασης των ετησίων βόρειων μελτεμιών στη διάρκεια των θερινών περιόδων ένα μεγάλο μέρος από τα νερά της Μαύρης Θάλασσας έξω από τα στενά των Δαρδανελίων ρέει νοτιοδυτικά προς τις ανατολικές ακτές της Ελλάδας καθιστώντας τους μήνες του Ιουλίου και Αυγούστου πιο ψυχρούς σε σχέση με τον Ιούνιο. 81

Εικόνα 5.40: Δορυφορική απεικόνιση Βορείου Αιγαίου, όπου φαίνεται η πορεία των υδάτων από τα Δαρδανέλια 82

05_β. Ένταση και Διεύθυνση Ανέμου στα 10 m Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών Στο πλαίσιο του προγράμματος INTERRREG IIIb/WERMED (Weatherrouting dans la M diterran e Occidentale) το Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών εκπόνησε μελέτη για την ένταση και τη διεύθυνση των ανέμων σε ολόκληρη τη θαλάσσια περιοχή της Μεσογείου για 3 έτη (από 04/2003 έως 03/2006). Ο κύριος στόχος του συγκεκριμένου προγράμματος ήταν να βοηθήσει την εμπορική και επιβατική ναυσιπλοΐα προτείνοντας εναλλακτικές διαδρομές για ένα πλοίο ώστε να μειωθεί ο χρόνος αλλά και το κόστος του ταξιδιού (weatherouting). Για την εύρεση της βέλτιστης διαδρομής λαμβάνονται υπόψη οι μετεωρολογικές συνθήκες του ταξιδιού, ο κυματισμός καθώς και το είδος του πλοίου. Έχοντας στη διάθεσή του ο καπετάνιος ενός πλοίου τις εναλλακτικές διαδρομές μπορεί να επιλέξει την κατάλληλη ώστε να μειώσει το χρόνο του ταξιδιού αλλά και την κατανάλωση καυσίμου. Με βάση την ολοκλήρωση του παραπάνω στόχου κρίθηκε αναγκαία η μελέτη της ευρύτερης θαλάσσιας περιοχής της Μεσογείου. Η μεθοδολογία συνίστατο στον υπολογισμό των μηνιαίων χρονοσειρών βάσει των ωριαίων τιμών των παραμέτρων του ανέμου σε κάθε σημείο της γρίλιας στην περιοχή ενδιαφέροντος. Η στατιστική ανάλυση αυτών των μηνιαίων χρονοσειρών έγινε με τον υπολογισμό των μεγίστων και μέσων τιμών, της τυπικής απόκλισης καθώς και της 99ης, 90ης, 75ης, 50ης και 25ης ποσοστιαίας τιμής της έντασης του ανέμου. Η εποχιακή μεταβλητότητα εξετάστηκε δια μέσου των ακραίων μηνιαίων τιμών. Τα αποτελέσματα για τον μήνα του Αυγούστου παρουσιάζονται παρακάτω. Πρόκειται για τη μέση μηνιαία τιμή της ταχύτητας του ανέμου στα 10 m πάνω από τη θάλασσα που επικρατούσε τον συγκεκριμένο μήνα κατά τη διάρκεια των τριών ετών. 83

Εικόνα 5.41: Η μέση μηνιαία τιμή της ταχύτητας ανέμου για τον Αύγουστο των ετών 2003 έως 2006 (πηγή http://www.meteo.gr/meteoplus/wind_climatology_for_meteo.cfm) 84

ΣΚΙΡΩΝ Στα πλαίσια της συγκριτικής μελέτης των διαφορετικών μεταξύ τους ΒΔ και προκειμένου να μελετήσουμε τα στοιχεία μιας άλλης εφαρμογής που να δίνει την αντίστοιχη πληροφορία της έντασης του ανέμου στα 10 m για την ευρύτερη περιοχή της Μεσογείου και την ίδια χρονική περίοδο, απευθυνθήκαμε στην Ομάδα Ατμοσφαιρικών Μοντέλων και Πρόγνωσης Καιρού (ΟΑΜ&ΠΚ) του Πανεπιστημίου Αθηνών (ΣΚΙΡΩΝ). Παρά το γεγονός ότι στην ιστοσελίδα (http://forecast.uoa.gr/marina.php?option=2) της ομάδας διατίθενται μόνο δεδομένα πρόγνωσης είτε σε μορφή γραφημάτων ή σε χρωματικούς χάρτες, εν τούτοις υπάρχει η δυνατότητα πρόσβασης (κατόπιν γραπτής αίτησης) σε παλαιότερα στοιχεία. Παρακάτω ακολουθούν τα αποτελέσματα των μετρήσεων της έντασης του ανέμου στα 10 m για την περιοχή της Μεσογείου απεικονισμένα σε χάρτη με τη χρήση χρωματικής κλίμακας. Η χρονική περίοδος αφορά τον μήνα Αύγουστο του 2003 και οι μετρήσεις αφορούν την ώρα 12 UTC για κάθε 24 ώρες: 85

86

87

88

Εικόνα 5.42: Οι ημερήσιες τιμές της έντασης του ανέμου για τον Αύγουστο του 2003 89

Συμπεράσματα α. Η χρήση της χρωματικής κλίμακας προκειμένου να περιγραφεί η ένταση των ανέμων, από την μια μεριά διευκολύνει την συνολική παρατήρηση του φαινομένου σε όλη την γεωγραφική επικράτεια της Μεσογείου αλλά από την άλλη στερεί τη δυνατότητα παρακολούθησης της συνεχούς εξέλιξης του φαινομένου. β. Τα δεδομένα που συλλέγονται για τον υπολογισμό της μεταβλητότητας της έντασης του ανέμου, και για τις δύο ΒΔ, υπόκεινται σε πρωτογενή επεξεργασία και αποδίδονται απευθείας στη μορφή ενός χρωματικού χάρτη. γ. Ενώ στη πρώτη περίπτωση υπήρχε η δυνατότητα μέσω της στατιστικής ανάλυσης να υπολογιστούν οι μέσες τιμές για μεγάλα χρονικά διαστήματα (μηνιαίες μέσες τιμές), στη δεύτερη ΒΔ υπάρχουν για κάθε μέτρηση, ξεχωριστά στιγμιότυπα χωρίς τη δυνατότητα συγκεντρωτικής επεξεργασίας αυτών. δ. Στα αποτελέσματα του προγράμματος του ΕΑΑ παρατηρείται ότι ο Αύγουστος, όπως και οι υπόλοιποι μήνες του καλοκαιριού, χαρακτηρίζονται από την παρουσία των Ετησίων (Μελτέμια) στο Κεντρικό και Νοτιοανατολικό Αιγαίο με μέσες ταχύτητες μεγαλύτερες των 8 m/s ενώ στην υπόλοιπη Μεσόγειο η μέση ένταση δεν ξεπερνάει τα 4 m/s. ε. Αντίστοιχα, παρατηρώντας τα διαγράμματα ΣΚΙΡΩΝ επιβεβαιώνεται η παρουσία των Μελτεμιών καθώς παρατηρείται η αύξηση της έντασης του ανέμου, στην περιοχή του ΝΑ Αιγαίου, η οποία σε ορισμένα στιγμιότυπα αγγίζει τα 13 m/s σε αντίθεση με την υπόλοιπη περιοχή της Μεσογείου η οποία κινείται σε πολύ χαμηλότερα επίπεδα. 90

05_γ. Θερμοκρασία του Αέρα στα 2 m και Βροχόπτωση Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών Ένας από τους πρώτους Σταθμούς Αναφοράς που εγκατέστησε το ΕΑΑ στην Ελλάδα ήταν το 2006 στα Χανιά. Μεταξύ των στοιχείων που συγκεντρώνονται στον σταθμό αυτόν είναι αναφορές μεγίστων και ελαχίστων θερμοκρασιών καθώς και μηνιαίων βροχοπτώσεων. Για τη μελέτη περίπτωσης θα χρησιμοποιηθεί η χρονική περίοδος του Αυγούστου του 2006 και θα μελετηθούν τόσο οι μεταβολές της θερμοκρασίας του αέρα σε ύψος 2 m όσο και η αθροιστική ημερήσια βροχόπτωση κατά την περίοδο αυτή στα Χανιά. Από την ιστοσελίδα του Ινστιτούτου Ερευνών Περιβάλλοντος του ΕΑΑ ξεκινά η αναζήτηση των δεδομένων στο αρχείο αφού πρώτα επιλεγεί το αντίστοιχο γεωγραφικό διαμέρισμα (Πελοπόννησος, Κρήτη, κτλ) και ο υπό εξέταση σταθμός: 91

Εικόνα 5.43: Η αναζήτηση των δεδομένων ξεκινά με βάση το γεωγραφικό διαμέρισμα (πηγή http://penteli.meteo.gr/meteosearch/) Στη συνέχεια, μέσω μιας φόρμας, αφού επιλεχθεί η χρονική περίοδος (μήνας και έτος) που μας ενδιαφέρει να αναζητήσουμε, εξάγεται ο πίνακας με όλα τα ιστορικά δεδομένα. Επίσης στη φόρμα αυτή παρέχονται και πληροφορίες για τον σταθμό όπως σε τι υψόμετρο βρίσκεται, σε ποια τοποθεσία, ο κωδικός του, το ύψος των αισθητήρων και αν διαθέτει αισθητήρες ηλιακής ακτινοβολίας. 92

Εικόνα 5.44: Η αναζήτηση των δεδομένων βάσει του μήνα και έτους. Στα δεδομένα του πίνακα περιλαμβάνονται οι ημερήσιες μετρήσεις, σχετικές με τη μέση, τη μέγιστη και ελάχιστη θερμοκρασία μαζί με την ώρα παρατήρησης, την ημερήσια βροχόπτωση, τη μέση και μέγιστη ταχύτητα ανέμου μαζί με την ώρα παρατήρησης και την επικρατούσα διεύθυνση. 93

Εικόνα 5.45: Τα δεδομένα των μετρήσεων στη μορφή πίνακα (πηγή http://penteli.meteo.gr/meteosearch/datahelp.asp) Μεταφέροντας τα δεδομένα των θερμοκρασιών (μέγιστη, ελάχιστη και μέση) σε μορφή γραφήματος προκύπτει η παρακάτω εικόνα: 94

Εικόνα 5.46: Οι ελάχιστες μέγιστες τιμές της θερμοκρασίας & βροχόπτωσης του Αυγούστου 2006 (ΕΑΑ) Τέλος, από τον παραπάνω πίνακα φαίνεται επίσης ότι τα επίπεδα βροχόπτωσης για όλη την περίοδο του Αυγούστου 2003, στα Χανιά κυμάνθηκαν στο μηδέν για αυτό και στο γράφημα αντιστοιχούν σε μια ευθεία πάνω στον άξονα x. 95

ΣΚΙΡΩΝ Απευθυνόμενοι πάλι στην ΟΑΜ&ΠΚ του Πανεπιστημίου Αθηνών (ΣΚΙΡΩΝ) μέσω γραπτού αιτήματος αποκτήσαμε πρόσβαση στο ιστορικό αρχείο προβλέψεων με τα μετεογράμματα θερμοκρασίας, πίεσης, βροχόπτωσης και ταχύτητας ανέμου για τον Αύγουστο του 2006 και την περιοχή της Σούδας των Χανίων. Τα αρχεία αφορούσαν όλες τις μέρες του Αυγούστου και ήταν στην παρακάτω μορφή: Εικόνα 5.47: Στιγμιότυπο από τα μετεογράμματα θερμοκρασίας πίεσης βροχόπτωσης - ανέμου του Αυγούστου 2006 96