Αγροµετεωρολογία - Κλιµατολογία

Αγροµετεωρολογία - Κλιµατολογία 7 ο Μάθηµα 5. Υδατώδη ατµοσφαιρικά κατακρηµνίσµατα (συνέχεια) 5.3 Χαλάζι Το χαλάζι δηµιουργείται πάντοτε σε νέφη κατακόρυφης ανάπτυξης και κυρίως σε σωρειροµελανίες. Ως πιθανότερη άποψη σχηµατισµού των χαλαζοκόκκων θα µπορούσε να είναι η ακόλουθη: Στις ανώτερες περιοχές των νεφών τύπου σωρειτοµελανίας, η θερµοκρασία είναι πολύ κάτω από τους 0 ο C, µε αποτέλεσµα να συµβαίνει αυτόµατη πήξη των υδροσταγόνων του νέφους που βρίσκονται σε υπέρτηξη (υπέρτηξη είναι η διαδικασία κατά την οποία ένα υγρό ή αέριο, παρά το γεγονός ότι βρίσκεται σε θερµοκρασία χαµηλότερη του σηµείου πήξης του, παραµένει σε µη στερεή µορφή). Εξαιτίας των έντονων ανοδικών και καθοδικών ρευµάτων, που επικρατούν στα νέφη αυτού του τύπου, οι αρχικοί παγοκρύσταλλοι (χαλαζόκοκκοι) συγκρούονται µε άλλα υδροσταγονίδια ή µεταξύ τους και αυξάνουν το µέγεθος τους. Όταν οι χαλαζόκοκκοι αυτοί αποκτήσουν τέτοιο µέγεθος που τα ανοδικά ρεύµατα αδυνατούν να τα συγκρατήσουν, τότε αυτοί εγκαταλείπουν το νέφος και εάν καταφέρουν να φτάσουν στην επιφάνεια του εδάφους, πριν λιώσουν, δηµιουργείται το φαινόµενο του χαλαζιού (Φλόκας 1990, Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). Οι χαλαζόκοκκοι αποτελούνται από φλοιούς, σαν τα κρεµµύδια, µε σχήµα σφαιρικό, κωνικό ή ανώµαλο, µε διαµέτρους που κυµαίνονται συνήθως από 0.4 έως 10.0 εκατοστά (Σχήµα 1). O µεγαλύτερος χαλαζόκοκκος παρατηρήθηκε στην Aurora- Nebraska, στις 23/6/2003, µε διάµετρο ίση µε 17.8 εκατοστά και βάρος 453 γραµµάρια ενώ ο βαρύτερος χαλαζόκοκκος παρατηρήθηκε στις 19/3/1970 στο Coffeyville-Kansas µε διάµετρο ίση µε 14.5 εκατοστά και βάρος 757 γραµµάρια (NOAA 2012). Η χαλαζόπτωση είναι µικρής διάρκειας, µερικών λεπτών της ώρας (2-8 λεπτά), σπανιότατα φτάνει την 1 ώρα, µε αυστηρά τοπικό χαρακτήρα και παρακολουθεί την κίνηση του καταιγιδοφόρου νέφους (Φλόκας 1990, Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). Στη χώρα µας η χαλαζόπτωση προκαλεί τεράστιες καταστροφές στις καλλιέργειες και για το λόγο αυτό εφαρµόζονται από τον Ο.Γ.Α. µακρόπνοα προγράµµατα χαλαζικής προστασίας. 1

Σχήµα 1. (πάνω αριστερά) µεγάλος χαλαζόκοκκος ασυνήθιστου σχήµατος, (πάνω δεξιά) χαλάζι που καλύπτει το έδαφος, (κάτω) χαλαζόκοκκοι διαφόρων διαστάσεων (NOAA 2012). 5.4 Επιπτώσεις της χαλαζόπτωσης στις καλλιέργειες Η χαλαζόπτωση αποτελεί έναν από τους σοβαρότερους κινδύνους της γεωργικής παραγωγής. Οι αποζηµιώσεις οι οποίες δίνονται κατά έτος από την Πολιτεία στους καλλιεργητές της χώρας µας για την καταστροφή ή την µείωση της εµπορικής αξίας των προϊόντων τους είναι οι µεγαλύτερες συγκριτικά µε τους άλλους φυσικούς κινδύνους που απειλούν τις καλλιέργειες (Θεοχαράτος 2002). Τα προβλήµατα που δηµιουργεί η χαλαζόπτωση στους φυτικούς οργανισµούς είναι συνάρτηση του µεγέθους και της πυκνότητας των χαλαζόκοκκων, της ταχύτητας πρόσπτωσης πάνω στα φυτά, της ευαισθησίας που παρουσιάζουν τα φυτά ακόµη και του σταδίου ανάπτυξης στο οποίο αυτά βρίσκονται (Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). Έτσι, όταν τα φυτά βρίσκονται στο στάδιο ανάπτυξης των οφθαλµών, τότε µπορεί να καταστραφεί µερικώς ή πλήρως η νεαρή βλάστηση. Ανάλογα µε την ένταση της χαλαζόπτωσης µπορεί να παρατηρηθεί διάλυση της επιδερµίδας και τραυµατισµός ή και πτώση των ανθέων, καρπών, φύλλων και βλαστών (Σχήµα 2) (Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). Οι ζηµιές από την χαλαζόπτωση είναι ποσοτικές και ποιοτικές. Οι ποσοτικές αναφέρονται στην πτώση των καρπών στο έδαφος από ισχυρά χτυπήµατα των 2

χαλαζόκοκκων ή στη µείωση του τελικού µεγέθους των καρπών λόγω ηπιότερων τραυµατισµών. Οι ποιοτικές αφορούν στην άξια του προϊόντος, η οποία είναι υποβαθµισµένη µιας και παρατηρείται ακανόνιστο σχήµα καρπών, κηλίδες στην επιφάνεια τους κ.α (Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). Οι χαλαζοπτώσεις εκτός από τις άµεσες έχουν και έµµεσες επιπτώσεις στα φυτά οι οποίες µπορεί να εκδηλωθούν αρκετές ηµέρες ή και µήνες αργότερα. Τα πληγέντα φυτά από την χαλαζόπτωση παρουσιάζουν µεγαλύτερη ευαισθησία σε µυκητολογικές και άλλες ασθένειες ως και σε εντοµολογικές προσβολές. Το γεγονός αυτό έχει σαν αποτέλεσµα η εκτιµηθείσα ζηµιά να είναι σηµαντικά µεγαλύτερη τόσο κατά το έτος προσβολής όσο και κατά το επόµενο έτος. Ως παράδειγµα αναφέρονται οι επιπτώσεις µιας ισχυρής χαλαζοκαταιγίδας που έπληξε πέντε ποικιλίες αµπέλου, ηλικίας 20 ετών, στην Αργεντινή. Η καλλιέργεια αµπέλου παρουσίασε ολοκληρωτική καταστροφή του φυλλώµατος, πτώση του 90% των ταξιανθιών (ταξιανθία είναι η διάταξη µε την οποία βρίσκονται τα άνθη επάνω στον ανθικό άξονα) και πολλαπλές βλάβες και τραυµατισµοί στα υπόλοιπα φυτά. Η παραγωγή κατά το έτος της χαλαζόπτωσης ουσιαστικά µηδενίστηκε ενώ το επόµενο έτος ήταν µειωµένη από 62% έως 82% ανάλογα µε την ποικιλία (Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). Σχήµα 2. Καταστροφή καρπών και φυλλώµατος µετά από χαλαζόπτωση (ABC 2012, Cornell University 2012). Για την βελτίωση της παραγωγικότητας και των συνθηκών διαβίωσης των πληγέντων από τη χαλαζόπτωση φυτών, οι παραγωγοί γεωργικών προϊόντων 3

εφαρµόζουν διάφορες καλλιεργητικές τεχνικές, όπως κλάδεµα, λίπανση κ.α. Επίσης, σε περιοχές που πλήττονται συχνά από ισχυρές χαλαζοπτώσεις επιλέγονται φυτικά είδη και ποικιλίες µε µεγαλύτερη ανθεκτικότητα στο φαινόµενο αυτό. Για την ανάπτυξη ποικιλιών µε ανθεκτικότητα στη χαλαζόπτωση πραγµατοποιούνται έρευνες σε συνθήκες τεχνητής χαλαζόπτωσης, χρησιµοποιώντας θρυµµατισµένο πάγο, επιτυγχάνοντας διάφορα επίπεδα καταστροφής, στα διάφορα στάδια ανάπτυξης των φυτών (Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). 5.5 Πρόβλεψη των χαλαζοπτώσεων Η πρόβλεψη των χαλαζοπτώσεων σε µια περιοχή είναι δυνατή µε ένα ισχυρής εµβέλειας ραντάρ (ραντάρ καιρού) που τοποθετείται σε κατάλληλη θέση. Με αυτό εντοπίζεται κάθε ύποπτο νέφος για χαλαζόπτωση (Σχήµα 3). Με κατάλληλους χειρισµούς µπορεί να προσδιοριστεί το µέγεθος του νέφους, το ύψος του από την επιφάνεια του εδάφους, η διεύθυνση και η ταχύτητα του. Επιπλέον ανιχνεύεται η ύπαρξη και το µέγεθος των χαλαζόκοκκων ως και η θερµοκρασία στο κέντρο του νέφους. Εάν διαπιστωθεί ότι πρόκειται για χαλαζοφόρο νέφος, τότε παρακολουθείται το ύψος και η διεύθυνση του. Ταυτόχρονα, η αρµόδια υπηρεσία µε ένα σύστηµα τηλεφωνικού δικτύου ειδοποιεί τους παραγωγούς των περιοχών, οι οποίες είναι πιθανόν να πληγούν από το συγκεκριµένο νέφος. Ποιες περιοχές και πότε ακριβώς θα πληγούν είναι δυνατόν να εντοπιστούν το πολύ δυο ώρες πριν από τη χαλαζόπτωση, αν και στις περισσότερες περιπτώσεις ασφαλής πρόβλεψη µπορεί να γίνει µόνο µερικά λεπτά της ώρας πριν από την εκδήλωση του φαινοµένου (Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). Σχήµα 3. (αριστερά) Με ένα ραντάρ καιρού οι µετεωρολόγοι βλέπουν µέσα σε µια καταιγίδα. Επειδή το χαλάζι αντανακλά περισσότερη ενέργεια από ότι οι σταγόνες βροχές, το χαλάζι φαίνεται µέσα στο καταιγιδοφόρο νέφος συνήθως σε κόκκινες (έντονες) αποχρώσεις (NOAA 2012), (δεξιά) Απεικόνιση χαλαζοκαταιγίδας µέσω ραντάρ καιρού στο υτικό Τέξας. Οι αποχρώσεις ροζ και άσπρο προσδιορίζουν τις περιοχές όπου το καταιγιδοφορό νέφος περιέχει χαλάζι στο εσωτερικό του (UBS 2012). 4

5.6 Αντιµετώπιση χαλαζοπτώσεων Η αντιµετώπιση των ζηµιών από τις χαλαζοπτώσεις γίνεται κυρίως µε δυο τρόπους, είτε µε τη χρήση δικτύων για την κάλυψη της καλλιέργειας είτε µε επεµβάσεις διαφόρων ουσιών, συνήθως, ιωδιούχου αργύρου στο χαλαζοφόρο νέφος. Αντιχαλαζικά δίκτυα: Τα αντιχαλαζικά δίκτυα αποτελούνται από ανθεκτικά τεντωµένα δίχτυα τα οποία τοποθετούνται σε ειδική εγκατάσταση ώστε να καλύπτεται µε τη µορφή στέγης κάθε γραµµή δένδρων ή καλλιέργειας, παραµένοντας όµως ακάλυπτος ο χώρος µεταξύ των γραµµών. Τα αντιχαλαζικά δίκτυα έχουν διαφορετικό διαµέτρηµα και σχήµα οπών. Οι χαλαζόκοκκοι αναπηδούν κατά την πτώση τους στο τεντωµένο δίχτυ και συσσωρεύονται µεταξύ των γραµµών φύτευσης (Σχήµα 4) (Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). Η αποτελεσµατικότητα των αντιχαλαζικών δικτύων είναι αναµφισβήτητη, παρόλα αυτά δεν εφαρµόζονται σε µεγάλη κλίµακα µιας και παρουσιάζουν δυο µειονεκτήµατα. Το πρώτο µειονέκτηµα αφόρα το υψηλό κόστος και για το λόγο αυτό χρησιµοποιούνται στην κάλυψη κυρίως καλλιεργειών υψηλής εισοδηµατικής αξίας, όπως είναι φυτώρια, υπαίθριες αγροκαλλιέργειες και πρώιµα λαχανικά. Το δεύτερο µειονέκτηµα σχετίζεται µε την καθυστέρηση ωρίµανσης των προϊόντων. Ως παράδειγµα αναφέρεται η καθυστέρηση στην ωρίµανση σταφυλιών κατά 7-10 ηµέρες σε αµπελώνα που έχει καλυφτεί µε αντιχαλαζικά δίκτυα, σε σύγκριση µε παρακείµενο ακάλυπτο αµπελώνα (Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). Σχήµα 4. Αντιχαλαζικά δίκτυα (Daleys 2012, FLTS 2012, Viewpoint 2012). 5

Σε περιοχές όπου παρατηρούνται χιονοπτώσεις µε µεγάλη συχνότητα, τα δίκτυα συγκεντρώνεται και αποθηκεύονται κατά τη διάρκεια του χειµώνα και τοποθετούνται ξανά την άνοιξη, διότι το βάρος του χιονιού προκαλεί σοβαρές ζηµιές σε αυτά και στα υποστυλώµατα τους (Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). Επέµβαση στο χαλαζοφόρο νέφος: Ο δεύτερος τρόπος αντιµετώπισης των χαλαζοπτώσεων γίνεται µε επέµβαση στο νέφος και συγκεκριµένα µε τη σπορά διαφόρων υλικών τα οποία είναι συσκευασµένα υπό µορφή φυσιγγίων. Τα υλικά αυτά µπορεί να είναι είτε εκρηκτική υλη είτε ενώσεις όπως ο Ιωδιούχος Άργυρος, ξηρός πάγος, διάφορες ουσίες (κοινό αλάτι, ουρία κ.α.) (Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). Η επέµβαση στο νέφος µε εκρηκτική υλη δηµιουργεί ουσιαστικά έκρηξη µέσα στο νέφος στοχεύοντας στην αύξηση της θερµοκρασίας ώστε να προκληθεί µερική ή ολική τήξη (λιώσιµο) των χαλαζόκοκκων (Θεοχαράτος 2002). Ο µηχανισµός δράσης των υπόλοιπων ουσιών βασίζεται στην υπόθεση ότι στο χαλαζοφόρο νέφος υπάρχει έλλειµµα φυσικών παγοπυρήνων. Με την είσοδο των υλικών σποράς στο νέφος δηµιουργείται αυξηµένος αριθµός τεχνητών παγοπυρήνων, οι οποίοι ανταγωνίζονται τους φυσικούς για το διαθέσιµο υπέρψυχρο νερό. Με δεδοµένο ότι το συνολικό ποσό νερού στο νέφος παραµένει αµετάβλητο, σχηµατίζεται σηµαντικά µεγαλύτερος αριθµός χαλαζόκοκκων, µικρότερου, όµως µεγέθους από αυτούς που θα σχηµατίζονταν χωρίς την είσοδο στο νέφος των υλικών σποράς. Έτσι, οι χαλαζόκοκκοι που προέρχονται από νέφη που έχουν υποστεί σπορά λόγω του µικρότερου µεγέθους που έχουν, είναι λιγότερο καταστρεπτικοί ή και καθόλου, όταν κατά τη διαδροµή τους στην ατµόσφαιρα λιώσουν, οπότε πέφτουν στο έδαφος υπό µορφή βροχής. Το υλικό το οποίο χρησιµοποιείται κυρίως είναι ο Ιωδιούχος Άργυρος και η επέµβαση στο νέφος γίνεται είτε από το έδαφος µε κατάλληλους εκτοξευτήρες είτε από αέρος µε τη χρήση αεροπλάνων (Σχήµα 5) (Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). Η επιλογή του τρόπου επέµβασης στο χαλαζοφόρο νέφος εξαρτάται από την τεχνολογία που έχει αναπτυχτεί για την αντιµετώπιση του αντίξοου αυτού φαινοµένου στην κάθε χώρα, λαµβάνοντας υπόψη το ανάγλυφο της υπό προστασίας περιοχής και το κόστος σε σχέση µε το αναµενόµενο όφελος. Γενικά, η χρήση εναέριων µέσων θεωρείται πιο αποτελεσµατική, διότι είναι δυνατή η καλύτερη στόχευση και διασπορά του υλικού µέσα στο νέφος. Επειδή όµως το κόστος εξοπλισµού και λειτουργίας είναι υψηλό, έχει διαδοθεί ευρέως η επέµβαση στο χαλαζοφόρο νέφος από το έδαφος. Συγκεκριµένα χρησιµοποιούνται ρουκέτες εδάφους-αέρος για τη διασπορά του Ιωδιούχου Αργύρου στα χαλαζοφόρα νέφη λόγω του χαµηλού κόστους προµήθειας, εγκατάστασης και λειτουργίας (Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). 6

Τα εναέρια µέσα προϋποθέτουν την ύπαρξη ειδικά εξοπλισµένου αεροσκάφους µε εξειδικευµένο προσωπικό. Το αεροσκάφος είναι εφοδιασµένο µε δυο διαφορετικούς τύπους φυσιγγίων υλικού σποράς, τα εκτοξευόµενα και τα ακρόκαυστα. Η χρήση εκτοξευόµενων φυσιγγίων γίνεται, όταν το αεροσκάφος πετά πάνω από το χαλαζοφόρο νέφος. Στην περίπτωση αυτή τα φυσίγγια κατά την πτώση τους, καίγονται και απελευθερώνουν τους µικροκρυστάλλους του Ιωδιούχου Αργύρου. Αντίθετα, τα ακρόκαυστα φυσίγγια καίγονται παραµένοντας στις βάσεις τους που βρίσκονται στα φτερά του αεροπλάνου. Αυτά χρησιµοποιούνται στην περίπτωση σποράς στη βάση του νέφους (οµαλό ανάγλυφο, καλή ορατότητα, περιορισµένος χρόνος επέµβασης κ.α.) (Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). Η χρήση του Ιωδιούχου Αργύρου στη χαλαζική προστασία µπορεί να έχει δυσµενείς επιπτώσεις στα χερσαία και υδάτινα οικοσυστήµατα ιδιαίτερα σε περιοχές, όπου οι έντονες χαλαζοπτώσεις είναι σύνηθες φαινόµενο (Χρονοπούλου-Φλόκας 2010). Σχήµα 5. Ειδικά εξοπλισµένο αεροσκάφος µε φυσίγγια υλικού σποράς (3D GAA 2012). Βιβλιογραφία Θεοχαράτος Γ.Α., (2002) Μαθήµατα Γεωργικής και ασικής Μετεωρολογίας, Πανεπιστηµιακές Σηµειώσεις, Πανεπιστήµιο Αθηνών, Τοµέας Φυσικής Περιβάλλοντος-Μετεωρολογίας, σελ. 118. Φλόκας Α.Α., (1990) Μαθήµατα Μετεωρολογίας και Κλιµατολογίας. Εκδόσεις ΖΗΤΗ, σελ 465. Χρονοπούλου-Σερέλη Α., Φλόκας Α.Α., (2010) Μαθήµατα Γεωργικής Μετεωρολογίας και Κλιµατολογίας, Εκδόσεις ΖΗΤΗ, σελ. 557. ABC, (2012) Hail storm wipes out whole crops on the north coast. ABC Rural. (accessed at 20/11/2012, http://www.abc.net.au/rural/content/2008/s2399554.htm) Cornell University, (2012) Cornell fruit. Cornell University, N.Y., U.S.A. (accessed at 20/11/2012, http://www.fruit.cornell.edu/tfabp/gallery.htm) Daleys, (2012) Hail storm brings in spring. The Daley News, Daleys Australia. (accessed at 20/11/2012, http://www.daleysfruit.com.au/newsletter/oct2008.htm) FLTS, (2012) Orchard & Vineyard: Hail netting. Finger Lakes Trellis Supply, N.Y., U.S.A. (accessed at 20/11/2012, http://www.fingerlakestrellissupply.com/2009/01/08/hail-netting/). NOAA, (2012) Hail. National Oceanic and Atmospheric Administration, National Weather Service Forecast Office, U.S.A. (accessed at 20/11/2012, http://www.erh.noaa.gov/er/cae/svrwx/hail.htm) UBS, (2012) Interpreting radar reflectivity images. Department of Earth, Ocean and Atmospheric Environment, University of British Columbia, Vancouver, Canada (accessed at 20/11/2012, http://www.eos.ubc.ca/courses/atsc201/a201resources/ RadarStormInterpTutorial/RadarReflectInterp.html) Viewpoint, (2012) Protect your crop: Anti Hail Net. Viewpoint Enterprise CO., LTD, Taiwan-Tayland. (accessed at 20/11/2012, http://www.viewpointtw.com/anti-hail-net.htm) 3D GAA, (2012) Hail suppression. 3D s.a. General Aviation Applications, Thessaloniki, Greece (accessed at 20/11/2012, http://www.3dsa.gr/photos.html#bn-photocenter-1-1-966044231) 7