Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής Μελέτη των θερμοκρασιακών μεταβολών στην στρατόσφαιρα και του επίπεδου της τροπόπαυσης Αριστοφάνης Τσιριγγάκης Επιβλέπων: Κλεαρέτη Τουρπάλη Επικ. Καθηγήτρια Θεσσαλονίκη Φεβρουάριος 2014 1

Ευχαριστίες Ένα μεγάλο ευχαριστώ στην επιβλέπων αυτής της διπλωματικής εργασίας Επικ. Καθηγήτρια κυρία Κλεαρέτη Τουρπάλη. Η βοήθεια σας ήταν πολύτιμη για την κατανόηση και επεξεργασία των αποτελεσμάτων αλλά και για την εξαγωγή συμπερασμάτων. Σας ευχαριστώ για την προτροπής σας η παρούσα εργασία να γίνει σε πειραματική μορφή καθώς αποτέλεσε πηγή έμπνευση για την περεταίρω ενασχόληση μου με την μελέτη της ατμόσφαιρας. Ευχαριστώ παρά πολύ την Prof.Dr. Ulrike Langematz για την δημιουργία του μοντέλου EMAC-FUB και για τις προσομοιώσεις που δίνουν τα δυο σενάρια SCN- B2d και SCN-B2c. Επίσης θέλω να ευχαριστήσω την οικογένεια μου για την υποστήριξη της καθόλη την διάρκεια των σπουδών μου και της εκπόνηση της διπλωματικής μου εργασίας. Η βοήθεια τους ήταν πολύτιμη και μου έδωσε την δυνατότητα να ασχοληθώ απερίσπαστος με την διπλωματική εργασία μου. Ευχαριστώ πολύ επίσης τους φίλους και φιλές μου στην Θεσσαλονίκη για την υποστήριξη τους τόσο σε φιλικό όσο και σε επιστημονικό επίπεδο. Ευχαριστώ τον υποψήφιο διδάκτορα Ηλία Φουντουλακη για την πολύτιμη βοήθεια του και τον χρόνο που διάθεσε για με βοηθήσει με το τεχνικό κομμάτι της διπλωματικής εργασίας. Ευχαριστώ τον επίκουρο καθηγητή Πρόδρομο Ζάνη και το μεταδιδακτορικό ερευνητή Στέργιο Μίσιο για την βοήθεια τους σε αυτήν την διπλωματική εργασία. 2

Περιεχόμενα 1. Εισαγωγή i. Περίληψη τους θέματος της Διπλωματικής Εργασίας 4 ii. Δεδομένα 5 iii. Χαρακτηριστικά της στρατόσφαιρας και της τροπόπαυσης 6 iv. Επιλογή των χρονικών περιόδων μελέτης 10 v. Στατιστική επεξεργασία 13 2. Κατανομή θερμοκρασίας 14 3. Θερμοκρασιακές μεταβολές A. Σενάριο SCN2d i. Σύγκριση χρονικών περιόδων 1980-1989 και 1960-1969 24 ii. Σύγκριση χρονικών περιόδων 2090-2099 και 1980-1989 29 iii. Σύγκριση χρονικών περιόδων 2090-2099 και 1960-1969 34 B. Σενάριο SCN2c i. Σύγκριση χρονικών περιόδων 1980-1989 και 1960-1969 40 ii. Σύγκριση χρονικών περιόδων 2090-2099 και 1980-1989 44 iii. Σύγκριση χρονικών περιόδων 2090-2099 και 1960-1969 49 C. Σύγκριση σεναρίου SCN2d με σενάριο SCN2c i. Σύγκριση για χρονική περίοδο 1960-1969 54 ii. Σύγκριση για χρονική περίοδο 1960-1969 59 iii. Σύγκριση για χρονική περίοδο 1960-1969 62 4. Μεταβολές επιπέδου της τροπόπαυση i. Εισαγωγή 69 ii. Κλιματολογία Τροπόπαυσης 70 iii. Σενάριο SCN2c 72 iv. Σενάριο SCN2d 75 v. Σύγκριση σεναρίου SCN2d με σενάριο SCN2c 78 5.References 81 3

Εισαγωγή Περίληψη τους θέματος της Διπλωματικής Εργασίας και στόχοι Η Διπλωματική μελέτη ασχολείται με τις μεταβολές της θερμοκρασίας στην στρατόσφαιρα και τις αντίστοιχες μεταβολές του ύψους της τροπόπαυσης, που οφείλονται στην συνεισφορά του όζοντος και των θερμοκηπίων αέριων (GHGs) σε τρεις διαφορετικές χρονικές περιόδους 1960-1969,1980-1989 και 2090-2100. Οι στόχοι της Διπλωματικής Εργασίας αυτής είναι: 1. Η μελέτη της συνεισφοράς της συγκέντρωσης του στρατοσφαιρικού όζοντος στις μεταβολές της θερμοκρασίας της στρατόσφαιρας και των αλλαγών που εμφανίζονται στην τροπόπαυση την περίοδο 1960-2100 2. Η μελέτη της συνεισφοράς της αύξησης των θερμοκηπικών αέριων την περίοδο 1960-2100 στην μεταβολής της θερμοκρασίας της στρατόσφαιρας αλλά και του επίπεδου της τροπόπαυσης. 3. Η σύγκριση της σημαντικότητας του κάθε παράγοντα για την εξαγωγή συμπεράσματος σχετικά με το ποιος παράγον επηρεάζει τις θερμοκρασιακές αλλαγές στην στρατόσφαιρα σε μεγαλύτερο βαθμό για την ιδία χρονική περίοδο 1960-2100. Κίνητρα για την μελέτη των μεταβολών στην στρατόσφαιρας Οι κλιματικές μεταβολές που συμβαίνουν στην ατμόσφαιρα τα τελευταία χρόνια έχουν οδηγήσει στην ραγδαία αλλαγή των φαινομένων που εμφανίζονται στην τροπόσφαιρα της γης. Η μεταβολή της συγκέντρωσης του όζοντος και η αύξηση των θερμοκηπικών αεριών έχουν συμβάλει αναμφίβολα σε αυτές τις μεταβολές. Η αλληλεπίδραση όμως των αλλαγών που συμβαίνουν στην στρατόσφαιρα και η μελέτη της είναι ένας ιδιαίτερα ενδιαφέρον και με αυξανομένη ένταση στην μελέτη του ατμοσφαιρικός τομέας. Η συνεισφορά της στρατόσφαιρας και των διαδικασιών που συμβαίνουν μέσα σε αυτήν και επηρεάζουν το γενικό κλίμα της ατμόσφαιρας αποτελούν ένα προσοδοφόρο έδαφος για μελέτες. Πιο συγκεκριμένα οι μεταβολές που συμβαίνουν στην θερμοκρασία της στρατόσφαιρας και οφείλονται στο όζον και τα θερμοκηπικά αέρια θα αποτελέσουν ένα σημαντικό παρόντα τα επόμενα χρόνια καθώς οι μεταβολές των δυο αυτών παραγόντων την περίοδο 1960-2100 ήταν και θα συνεχίσουν να είναι σημαντικές. Η μεταβολές της θερμοκρασίας της στρατόσφαιρα συμβάλει σημαντικά στην αλλαγή της κυκλοφορίας της ατμόσφαιρας και συμβάλει στην αλλαγή του γενικότερου κλίματος της γης άρα η μελέτη της είναι ζωτικό κομμάτι στην κατανόηση της λειτουργιάς της ατμόσφαιρας 4

Δεδομένα Για αυτήν τη μελέτη χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα από το μοντέλο EMAC-FUB το οποίο είναι μια διαμόρφωση του μοντέλου EMAC που χρησιμοποιήθηκε από το Freie Universitat Berlin. Αυτή η διαμόρφωση τρέχει σε ανάλυση L39 ( 39 επίπεδα από την επιφάνεια έως 80 χιλιόμετρα) και χρησιμοποιεί τη βελτιωμένη παραμετροποίηση ακτινοβολία μικρού μήκους κύματος από (Nissen et al.[2007]). Για την εξαγωγή συμπερασμάτων και πιθανών μελλοντικών αλλαγών έχουν χρησιμοποιηθεί και από το Institut fur Meteorologie of Freie Univeversitat Berlin προσομοιώσεις για την περίοδο 1960 2100 που χρησιμοποιούν την εν λόγο διαμόρφωση. Από τις προσομοιώσεις του μοντέλου είχαμε στην διάθεση μας αποτελέσματα που ακολούθησαν δυο σενάρια από τα σενάρια του CCMVal2 ( Climate Chemistry Model Validation-2).Tα σενάρια αυτά είναι : (1) το SCN-B2d και (2) το σενάριο SCN-B2c Το σενάριο SCN-B2d( αναφέρεται σε αυτήν την διπλωματική εργασία ως SCN2d) ακολουθεί τις προδιαγραφές από την CCMVal για το ισοζύγιο από αέρια του θερμοκηπίου, αεροζόλ και ηφαιστειακά αεροζόλ όπως επίσης και φυσική, ηλιακή και QBO μεταβλητότητα [Eyring et al.,2008; Eyring et al.,2010]. Οι προσωρινές κατανομές SSTs και SICs έχουν ληφθεί από ένα ζευγάρι ενσωματώσεις AOGCM (ECHAM5-MPIOM) που είναι καθορισμένες στο EMAC-FUB. Στο σενάριο SCN-B2c ( αναφέρεται από εδώ και στο εξής SCN2c) είναι ακριβώς ίδιο με το σενάριο SCN2d αλλά οι συγκεντρώσεις των αέριων του θερμοκηπίου έχουν σταθερά τις τιμές του 1960 και τα SSTs/SICs έχουν καθοριστεί με βάση τις μέσες τιμές του σεναρίου SCN2d για την περίοδο 1955 έως 1964. [Eyring et al.,2010] Ονομασία μοντέλου Ονομασία σεναρίου Χρονική περίοδο Resolution SSTs/SICs QBO GHGs ODS O3 and aerosol precursors EMAC (EMAC- FUB config.) EMAC (EMAC- FUB config.) CCMVal_ SCN_B2d (SCN2d) 1960-2100 CCMVal_ SCN_B2c (SCN2c) 1960-2100 T42L39 T42L39 Modeled (MPI-OM) 1955-1964 Average of Values used in SCN2d, repeating each year OBS/ Repeating In future OBS/ Repeating In future A1B [IPCC 2000] Stable at 1960 values OBS+adjusted A1 scenario (WMO 2007,table 8-5) Same as SCN2d OBS extended RETRO data Set until 2000 and adjusted IIASA scenario through 2100 Same as SCN2d 5

[Blanca Ayarzagόena Porras (2012)] Η εύρεση της πίεσης της τροπόπαυσης γίνεται τη χρήση ενός αλγορίθμου που χρησιμοποιεί τον θερμικό ορισμό του επιπέδου της τροπόπαυσης με την χρήση δεδομένων πλέγματος. Ο θερμικός αυτός ορισμός της τροπόπαυσης είναι ο ίδιος που συνίσταται από τoν WMO [WMO, 1957]. Ουσιαστικά ο υπολογισμός γίνεται με την διαδικασία εύρεσης του κατωφλιού στο οποίο η θερμοβαθμίδα διατηρείται σχεδόν σταθερή για μια συγκεκριμένη κάθετη απόσταση. Τα λάθη στον συγκεκριμένο τρόπο υπολογισμού της τροπόπαυσης κυμαίνονται από 30-40 hpa στις περιοχές εκτός των τροπικών και από 10-20hPa στις τροπικές περιοχές. Οι μεγαλύτερες αποκλίσεις εμφανίζονται στις υποτροπικές περιοχές. Αυτός ο αλγόριθμος περιγράφεται αναλυτικά στο άρθρο [T. Reichler, 2003]. Χαρακτηριστικά της στρατόσφαιρας και της τροπόπαυσης Η ατμόσφαιρα είναι το αεριώδες στρώμα που περιβάλει τον πλανήτη μας, εκτείνεται για αρκετές εκατοντάδες χιλιόμετρα και περιέχει διάφορα στοιχειά όπως το οξυγόνο που είναι απαραίτητα για την επιβίωση μας. Εκτός αυτού στην ατμόσφαιρα λαμβάνουν χώρα πληθώρα μετεωρολογικών και χημικών φαινομένων και μηχανισμών που επηρεάζουν τις μετεωρολογικές συνθήκες αλλά και το κλίμα του πλανήτη μας γενικότερα. Άρα η μελέτη της ατμόσφαιρα και των στρωμάτων της είναι απολύτως απαραίτητη. Η ατμόσφαιρα αποτελείται από τα εξής τμήματα: τροπόσφαιρα,στρατόσφαιρα, μεσόσφαιρα, θερμόσφαιρα και τις μεταξύ τους διαχωρίστηκες περιοχές: τροπόπαυση, στρατόπαυση,μεσόπαυση. Figure 1: Atmosphere vertical structure 6

Source: 2006. Steven C. Wofsy, Abbott Lawrence Rotch Professor of Atmospheric and Environmental Science, lecture notes. Στην συγκεκριμένη εργασία θα ασχοληθούμε κυρίως με τα εξής δυο μέρη της ατμόσφαιρα: 1. Στρατόσφαιρα Η στρατόσφαιρα είναι το ατμοσφαιρικό στρώμα που το όποιο εκτείνεται πάνω από την περιοχής της τροπόπαυσης από τα 12 χιλιόμετρα περίπου έως την περιοχή της στρατόπαυσης περίπου έως τα 50 χιλιόμετρα, ανάλογα με την γεωγραφική περιοχή και την εποχή. Είναι σχεδόν ισόθερμη έως τα 20 χιλιόμετρα περίπου πάνω από την τροπόπαυση και μετά αυξάνει έως της στρατόπαυση. Η αύξηση της θερμοκρασία στην περιοχή αύτη οφείλεται κυρίως στην απορρόφηση της υπεριώδους ακτινοβολίας από το όζον που υπάρχει εντός της στρατόσφαιρας σε πολύ μεγαλύτερες συγκεντρώσεις από ότι στην υπόλοιπη ατμόσφαιρα και δημιουργεί το λεγόμενο στρώμα του όζοντος που εκτείνεται περίπου μεταξύ 15-35 km από την επιφάνεια της Γης και παίζει σημαντικό ρολό στην προστασίας την επιφάνειας της γης από την υπεριώδη ακτινοβολία. Είναι γενικά ευσταθές και με σταθερή στρωμμάτωση και για αυτό τον λόγο είχε γενικά η μελέτη των μεταβολών που συμβαίνουν σε αυτήν είχε υποεκτιμηθεί σε σχέση με την μελέτη της τροπόσφαιρας, όμως σε αυτήν εμφανίζονται στα μεγάλα κυρίως γεωγραφικά πλάτη σημαντικές μεταβολές στην κυκλοφορία της στρατόσφαιρας. 2. Τροπόπαυση Σύμφωνα με τον WMO ( World Meteorological Organization) η τροπόπαυσης ορίζεται ως το χαμηλότερο επίπεδο στο οποίο η θερμοβαθμίδα της θερμοκρασίας μειώνεται στους 2 ο C/km ή και λιγότερο, υπό την προϋπόθεση ότι η μέση τιμή της θερμοβαθμίδας ανάμεσα σε αυτό το επίπεδο και όλα τα υπόλοιπα εντός 2 km δεν υπερβαίνει τους 2 ο C/km. Γενικά η τροπόπαυση είναι το ατμοσφαιρικό οριακό στρώμα που εκτείνεται μεταξύ της τροπόσφαιρα και της στρατόσφαιρας. Μέσα σε αυτό το στρώμα δεν παρατηρείται μεταβολή της θερμοκρασίασ η όποια διατηρείται σχεδόν σταθερή και αυτό έχει αποτελέσει τον τρόπο υπολογισμού του ύψους της. Το ύψος αυτό δεν διατηρείται σταθερό αλλά διαφέρει όσο μετακινούμαστε από το ισημερινό (14-16 km) προς του πόλους όπου μειώνεται έως και τα 7-8 km Μεταβολές της στρατοσφαιρικής θερμοκρασίας και λόγοι που οδηγούν σε αυτήν Οι μεταβολές που εμφανίζονται στην θερμοκρασίας της στρατόσφαιρας μπορεί να οφείλονται σε διαφόρους λογούς όπως είναι, η συγκέντρωση του όζοντος, η παρουσία αέριων του θερμοκηπίου ο ενδεκαετής κύκλος του Ήλιου κτλ. Οι μελέτες που γίνονται 7

αυτήν την εποχή ερευνούν την αλληλεπίδραση διαφόρων παραγόντων που επηρεάζουν το κλίμα στην στρατόσφαιρα και τα αποτελέσματα που μπορεί να επιφέρουν αυτές οι μεταβολές στο σύστημα της ατμόσφαιρας της Γη. Θεωρείται ότι οι μεταβολές στην ατμόσφαιρα επηρεάζονται κυρίως από τα δυο κατώτερα στρώματα της ατμοσφαίρας, τροπόσφαιρα και στρατόσφαιρα που περιλαμβάνουν περίπου το 99% την μάζας των στοιχείων της ατμόσφαιρας. Δυο παράγοντες θα μας απασχολήσουν σε αυτήν την εργασία: a) Οι μεταβολές λόγο αλλαγής της συγκέντρωσης όζοντος Η καταστροφή του στρώματος τους όζοντος στην στρατόσφαιρα από την παρουσία χλώριου που φτάνει στην στρατόσφαιρα από μέσω ενώσεων όπως CFHs, αλογόνων, HCFCs έχει συμβάλει στην σημαντική μείωση τους συγκέντρωση του στρατοσφαιρικού όζοντος επηρεάζοντας τον κύκλο καταστροφής και δημιουργίας του όζοντος που αποτελεί μια από τις κύριες πήγες θέρμανσης της στρατόσφαιρα. Ο κύκλος αυτό αποτελείται από την εξώθερμη αντίδραση δημιουργίας του όζοντος και την διάσπασης σε οξυγόνο όταν εκτεθεί σε ηλιακή ακτινοβολία με μήκος κύματος κυρίως μεταξύ 200-300 nm συμφώνα με τον τύπο Η γενική μείωση του όζοντος που έγινε αισθητή ιδιαίτερα κατά τα τέλη της δεκαετίας του 1980 έχει αποτελέσει ένα κύριο λόγο μείωσης της θερμοκρασία της στρατόσφαιρας και η μελέτη της εξέλιξης αυτής της μεταβολής της θερμοκρασίας συνάρτηση της μελέτης της αναμενόμενης ανάκαμψης του στρώματος του όζοντος αποτελεί ένα ιδιαίτερα ενδιαφέρον πεδίο μελέτη.[wmo, 2012] b) Οι μεταβολές λόγο αύξησης των θερμοκηπίων αέριων Οι αύξηση των συγκεντρώσεων διαφόρων αέριων του θερμοκηπίου ( GHGs ) με κυριότερα το διοξείδιο του άνθρακα και το μεθάνιο έχουν συμβάλει καίρια στην αύξηση της θερμοκρασίας κυρίως της τροπόσφαιρας μέσω της ισχυρής απορρόφησης αυτών των αέριων στην περιοχή της υπέρυθρης ακτινοβολίας του εκπέμπεται από την επιφανείς της γης. Αυτή η συγκράτησης της ακτινοβολίας λόγο του ενισχυμένου φαινομένου τους θερμοκηπίου και η μετέπειτα επανεκπομπή της προ της επιφάνεια της γης έχει αποτελέσει ένα από τους κύριους λογούς θέρμανσης της ατμόσφαιρας της γης. Αν και οι μεταβολές κυρίως εμφανίζονται στην τροπόσφαιρα όπου οι συγκεντρώσεις των θερμοκηπικών αερίων είναι οι μεγαλύτερες σε όλη την ατμόσφαιρα, τα θερμοκηπικά αέρια συμβάλουν σημαντικά και στην θέρμανσης της στρατόσφαιρας δημιουργώντας με 8

την παρουσία του όζοντος και άλλων παραγόντων ένα περίπλοκο σύστημα που μεταβάλει την θερμοκρασία της στρατόσφαιρας. Η αναμενόμενη ραγδαία αύξηση των συγκεντρώσεων τον GHGs τα επόμενα χρόνια έως και το τέλος εικοστού πρώτου αιώνα αναμένεται να έχεις σημαντικές επιπτώσεις εκτός από την τροπόσφαιρα και στην στρατόσφαιρας, για αυτό και η μεταβολές της θερμοκρασίας της στρατόσφαιρας λόγο των θερμοκηπικών αέριων αποτελεί έναν από τους κύριους παράγοντες ενασχόλησης της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας. Οι μεταβολές της τροπόπαυσης Η τροπόπαυση βρίσκεται στο μέσο μεταξύ της τροπόσφαιρας και της στρατόσφαιρας και επηρεάζεται από πληθώρα μεταβολών που συμβαίνουν στην ατμόσφαιρα. Πρόσφατα μετεωρολογικά (1979-1999) δεδομένα δείχνουν μεταβολή τους ύψους της τροπόπαυση και αύξηση του που οφείλεται κυρίως σε συνεισφορές από τα GHGs αλλά και από την συγκέντρωση τους όζοντος στην στρατόσφαιρας [B.D.Santer, et al. (2003)] Η θέρμανση της τροπόσφαιρας από την αύξησης των θερμοκηπικών αεριών κατά την συγκεκριμένη περίοδο και η ψύξη της στρατόσφαιρα που οφείλεται στην έλλειψη του όζοντος έχει γενικά οδηγήσει σε αύξησης του ύψους της τροπόπαυση. Αλλά σημαντικά φαινόμενα που επηρεάζουν την τροπόσφαιρα και στη στρατόσφαιρα Εκτός από τις μεταβολές που αναφέραμε παραπάνω υπάρχουν και αλλά φαινόμενα που μπορούν να επηρεάσουν την θερμοκρασία στην στρατόσφαιρα και την τροπόσφαιρα. Τα δυο κυριότερα φαινόμενα είναι : a) Πολικός στρόβιλος Ο πολικός στρόβιλος (αναφέρεται και ως πολική δύνη) είναι μία επίμονη μεγάλης κλίμακας κυκλωνική κυκλοφορία του ατμοσφαιρικού αέρα, η οποία παρατηρείται στα μέσα και ανώτερα στρώματα της τροπόσφαιρας και της στρατόσφαιρας. Το κέντρο αυτής της κυκλοφορίας εντοπίζεται πάνω από τους πόλους του πλανήτη μας. Στην περίπτωση της Αρκτικής, ο πολικός στρόβιλος είναι συνήθως ασύμμετρος και χαρακτηρίζεται από την παρουσία μίας σκάφης (επιμηκυμμένη περιοχή χαμηλών γεωδυναμικών υψών) πάνω από την ανατολική Β. Αμερική. Θα πρέπει να σημειωθεί πως ο πολικός στρόβιλος είναι ένας τύπος κυκλοφορίας του οποίου το "αποτύπωμα" είναι ορατό μόνο στην ανώτερη ατμόσφαιρα (τυπικά πάνω από τα 5 km) και σε καμία περίπτωση στην επιφάνεια. Ο πολικός στρόβιλος της Αρκτικής χαρακτηρίζεται από την παρουσία ισχυρών δυτικών ζωνικών ανέμων στα μεσαία και ανώτερα στρώματα της τροπόσφαιρας και της 9

στρατόσφαιρας (περιστροφή με φορά αντίθετη από αυτή των δεικτών του ρολογιού, θεωρώντας ότι βλέπουμε την τομή του Β. πόλου). Εξαιτίας της παρουσίας του στροβίλου, το στρώμα του ατμοσφαιρικού αέρα επάνω ακριβώς από την περιοχή του πόλου απομονώνεται και αναπτύσσει εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, η θερμοκρασία της στρατόσφαιρας στο ύψος των 10 hpa μπορεί να πέσει ακόμα και στους -70 με -80 ο C. [www.meteoclub.gr/themata/egkyklopaideia/4770- sudden-stratospheric-warming]. b) Φαινόμενο Αιφνίδιας Στρατοσφαιρικής Θέρμανσης Το φαινόμενο της ΑΣΘ προκαλείται από την αλληλεπίδραση μεταξύ της ζωνικής κυκλοφορίας της πολικής στρατόσφαιρας (πολικός στρόβιλος) και κατακόρυφα κινούμενων πλανητικών κυμάτων της τροπόσφαιρας. Υπό "φυσιολογικές" συνθήκες, η ζωνική ροή του πολικού στροβίλου είναι αρκούντως ισχυρή ώστε αυτά τα πλανητικά κύματα να ανακλώνται και να ανακατευθύνονται προς τον ισημερινό. Παρόλα αυτά, η διαρκής αλληλεπίδραση του πολικού στροβίλου με τέτοιου είδους κύματα είναι δυνατόν να οδηγήσει σε σταδιακή εξασθένιση της ζωνικής ροής. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, ένα ισχυρό πλανητικό κύμα της τροπόσφαιρας που κινείται κατακόρυφα, διεισδύοντας στην κατώτερη στρατόσφαιρα, είναι δυνατόν να οδηγήσει σε εκτόπιση του πολικού στροβίλου. Το γεγονός αυτό έχει ως αποτέλεσμα την μεταφορά θερμότερων αερίων μαζών από τα μεσαία γεωγραφικά πλάτη προς την Αρκτική (πολλές φορές με βίαιο τρόπο), οπότε και λαμβάνει πλέον χώρα το φαινόμενο της ΑΣΘ. Σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Μετεωρολογίας (ΠΟΜ), ένα επεισόδιο ΑΣΘ ταυτοποιείται όταν παρατηρείται αύξηση της θερμοκρασίας στα 10 hpa (μέση στρατόσφαιρα) καθώς κινούμαστε από το γεωγραφικό πλάτος των 65 μοιρών βόρεια προς την Αρκτική. Απαραίτητη προϋπόθεση είναι η θετική αυτή θερμοβαθμίδα να διατηρείται για 5 συνεχείς ημέρες. Αυτή θεωρείται μία "μικρή" ΑΣΘ. Εάν επιπρόσθετα, παρατηρηθεί και στροφή της ζωνικής ροής από δυτική σε ανατολική διεύθυνση (πολικός στρόβιλος στρεφόμενος κατά τη φορά των δεικτών του ρολογιού) για 5 συναπτές ημέρες, τότε η ΑΣΘ χαρακτηρίζεται ως ισχυρή [www.meteoclub.gr/themata/egkyklopaideia/4770- sudden-stratospheric-warming]. c) Brewer-Dobson Circulation Είναι ένα μοντέλο κυκλοφορίας στην στρατόσφαιρα το οποίο ερμηνεύει την κυκλοφορία του αέρα στην από την κατώτερη στρατόσφαιρα και τα ισημερινά γεωγραφικά πλάτη σε περιοχές της στρατόσφαιρας έξω από τους τροπικούς(προς τις πολικές περιοχές). Αυτή η κυκλοφορίας συμβαίνει μόνο στο αντίστοιχο χειμερινό ημισφαίριο κάθε φόρα. Η κυκλοφορία αυτή γίνεται με ατμοσφαιρικά κύματα [Holton, J. R., 1990] και μπορεί να επιταχύνεται λόγο της κλιματικής αλλαγής [Neal Butchart (April 2001) ] 10

Επιλογή των χρονικών περιόδων μελέτης και μονάδες δεδομένων Επιλογή Χρονικών περιόδων Ο λόγος που επιλέξαμε τις συγκεκριμένες χρονικές περιόδους σύγκρισης έχει ως στόχο να ερευνήσουμε τις μεταβολές που ψάχνουμε να βρούμε σε περιόδους καμπής των στοιχείων της ατμόσφαιρα που μελετάμε ( Οζον, GHGs) χρησιμοποιώντας τα στοιχειά έτσι ώστε να είναι όσο τον δυνατόν πιο αξιόπιστα. i. Περίοδος 1960-1969 : Η περίοδος αυτή είναι η πρώτη που έχει δεδομένα παρατηρήσεων στο πρόγραμμα και είναι η εναρκτήρια περίοδος. Έχει παρθεί σαν μια βάση αναφοράς όπου το όζον και τα GHGs δεν έχουμε μεταβληθεί σημαντικά από τον άνθρωπο. ii. Περίοδος 1980-1989 : Η περίοδος αυτής έχει παρθεί ως το σημείο στο όποιο η πτώση στην συγκέντρωση του όζοντος και η εμφάνιση της τρύπα του όζοντος έχει αρχίσει να επιφέρει επιπτώσεις στην ατμόσφαιρα της γη. Οι εμφανείς επιπτώσεις σε αυτήν την περίοδο οδήγησε στην λήψη αποφάσεων για τον περιορισμό της καταστροφή και την προσπάθεια ανάκαμψης τους στρατοσφαιρικού όζοντος (Ριο 1992). Σε αυτήν την περίοδο τα GHGs έχουν ακόμη αυξηθεί σημαντικά αλλά γενικά το φαινόμενο του θερμοκηπίου δεν έχει ερευνηθεί συστηματικά. Όποτε για την συγκεκριμένη περίοδο αναμένουμε ισχυρή συνεισφορά στις μεταβολές που μελετάμε κυρίως από το όζον αλλά και από την αύξηση των θερμοκηπικών αερίων αν και αναμένουμε η συνεισφορά τους να αυξηθεί τα επόμενα χρόνια iii. Περίοδος 2090-2099: Επιλέχθηκε η συγκεκριμένη περίοδος για μελέτη λόγο της αναμενόμενης ανάκαμψης του όζοντος στα αρχικά επίπεδα συγκέντρωσης που παρατηρούσαμε πριν το 1980. Επίσης η εκρηκτική αύξηση των GHGs που αναμένεται να συνεχιστεί μέχρι το τέλος του 21 ου αιώνα και οι επιπτώσεις αυτής τη αύξησης στη στρατόσφαιρα πρέπει να μελετηθούν για μας παρουσιάσουν μια εκτίμηση για την εξέλιξη της ατμόσφαιρας στο τέλος του αιώνα. Η απουσία ενδιάμεσων περιόδων οφείλεται στην προσπαθεί να μην γίνουν ανακριβείς εκτιμήσεις σε περιόδους από το 2000 και μετά λόγο της αναθεωρήσεις εκτιμήσεων για την εξέλιξη του όζοντος και των GHGs αλλά και την ύπαρξη δεδομένων παρατηρήσεων για την συγκέντρωση όζοντος και GHGs από το 2000 και μετά που δεν υπάρχουν στο μοντέλο που χρησιμοποιούμε, αλλά λαμβάνονται ως εκτιμήσεις. 11

Θερμοκρασία σε Kelvin Η θερμοκρασία της ατμόσφαιρα σε Kelvin αποτελεί ένα από τα δυο κυρία δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν στην μελέτη αυτή για να δούμε τις μεταβολές που εμφανίζονται στη στρατόσφαιρας. Η θερμοκρασία στα μοντέλα που χρησιμοποιήσαμε είναι η μέση ζωνική θερμοκρασία από 90 ο έως -90 ο που υπάρχει στην ατμόσφαιρα και η μεταβολής της με την ατμοσφαιρική πίεση από 1000-0,1 hpa. Η θερμοκρασία έχει ληφθεί ως η μέση τιμή της θερμοκρασία στον αντίστοιχο μήνα μελέτης και καλύπτει όλους τους μήνες ενός έτους. Πίεση τροπόπαυσης σε hpa Η πίεση της τροπόπαυση είναι ένα μέσω έλεγχου του ύψους της τροπόπαυση. Για παράδειγμα μια αύξηση της πίεση της τροπόπαυση σημαίνει ότι η τροπόπαυσης βρίσκεται σε χαμηλότερο ύψος πιο κοντά στην επιφάνεια της γης. Οι τιμές είναι τιμές πίεσης σε hpa όπως αυτές διαμορφώνεται σε διαφορετικές ζώνες γεωγραφικών πλατών όπως στα δεδομένα της θερμοκρασίας. Στα διαγράμματα θερμοκρασιακών διάφορων εμφανίζονται μόνο οι μήνες Ιανουάριος, Μάρτιος, Απρίλιος, Ιούλιος, Σεπτέμβριος και Οκτώβριος. Η επιλογή των μηνών αυτών έγινε έτσι ώστε να περιλαμβάνει όσο το δυνατών μεγαλύτερο εύρος φαινομένων. Οι μήνες Μάρτιος και Σεπτέμβριος εμφανίζουν τα αντίστοιχα ελάχιστα συγκέντρωσης όζοντος στους πόλους. Οι μήνες Ιανουάριος και Ιούλιος χρησιμοποιήθηκαν λόγο της ισχυρής παρουσίας του πολικού στροβίλου σε αυτούς τους μήνες. Ενώ οι υπόλοιποι μήνες λαμβάνονται ως μεταβατικοί μήνες. 12

Στατιστικά Επεξεργασία Στατιστικά προγράμματα που χρησιμοποιήθηκαν Στην συγκεκριμένη εργασία έχει χρησιμοποιηθεί για την εξαγωγή συμπερασματικών και ποιο αναλυτικών αποτελεσμάτων το στατιστικό Student s t-test ανεξάρτητων δειγμάτων, που χρησιμοποιείται για την εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με την υπόθεση ότι τα δυο ανεξάρτητη δείγματα μας έχουν ίδιους μέσους όρους. Σε αυτό το στατιστικό τεστ η μηδενική υπόθεση δηλώνει ότι δεν υφίσταται διαφορά ανάλυσα στις μέσες τιμές των δύο πληθυσμών. Για τον υπολογισµό της τιμής του στατιστικού δείκτη ελέγχου t και των βαθμών που καθορίζει τις κρίσιμες περιοχές στο στατιστικό πίνακα κατανοµής t ( 22 Στατιστικές Μέθοδοι Ανάλυσης Πειραµατικών εδοµένων Συνεργασίας,Χρήστος Κατσάνος και Νικόλαος Αβούρης, Πανεπιστήµιο Πατρών ). Οι σχέσεις που χρησιμοποιούνται στο τεστ αυτό είναι οι: και Οι τιμές του t μας δίνουν την σημαντικότητα της διάφορα ανάμεσα στις 2 μέσες τιμές με την χρήση του δείκτη α ή df όπως φαίνεται στον παρακάτω πινάκα. Οι τιμές του συντελεστή α που μας ενδιαφέρουν είναι οι α=0,05 ( ποσοστό σημαντικότητα 95%) και α=0,01 ( ποσοστό σημαντικότητα 99%). Τα δείγματα μας αποτελούνται από περιόδους 10 ετών άρα οι βαθμοί ελευθερίας που θα έχουμε από το t στατιστικό τεστ θα είναι 18, επομένως οι τιμές του t που μας αφορούν και εντοπίζουμε στην συγκεκριμένη εργασία είναι οι τιμές: 1. t = 2.101 ( ποσοστό θετικής σημαντικότητα 95%) 2. t = 2.878 ( ποσοστό θετικής σημαντικότητα 99%) 3. t = -2.101 ( ποσοστό αρνητικής σημαντικότητα 95%) 4. t = -2.878 ( ποσοστό αρνητικής σημαντικότητα 99%) 13

14

Κατανομή της θερμοκρασίας και επίπεδο τροπόπαυσης στην ατμόσφαιρα για τα δυο σενάρια SCN2c και SCN2d Ιανουάριος 15

Figure 2,3,4,5,6,7: January zonal mean temperature for period 1960-1969, period 1980-1989 and period 2090-2099 for scenarios SCN2d and SCN2c Μάρτιος 16

Figure 8,9,10,11,12,13: March zonal mean temperature for period 1960-1969, period 1980-1989 and period 2090-2099 for scenarios SCN2d and SCN2c 17

Απρίλιος 18

Figure 14,15,16,17,18,19: April zonal mean temperature for period 1960-1969, period 1980-1989 and period 2090-2099 for scenarios SCN2d and SCN2c Ιούλιος 19

Figure 20,21,22,23,24,25: July zonal mean temperature for period 1960-1969, period 1980-1989 and period 2090-2099 for scenarios SCN2d and SCN2c Σεπτέμβριος 20

Figure 26,27,28,29,30.31: September zonal mean temperature for period 1960-1969, period 1980-1989 and period 2090-2099 for scenarios SCN2d and SCN2c 21

Οκτώβριος 22

Figure 32,33,34,35,36,37: October zonal mean temperature for period 1960-1969, period 1980-1989 and period 2090-2099 for scenarios SCN2d and SCN2c Χρησιμότητα των διαγραμμάτων θερμοκρασιακής κατάστασης και συμπεράσματα Τα διαγράμματα αυτά δίνουν γενικές πληροφορίες για τις συνθήκες που επικρατούν στην ατμόσφαιρα και βοηθούν στην εξαγωγή μερικών γενικών συμπερασμάτων. Πιο συγκεκριμένα παρουσιάζουν την θερμοκρασιακή κατανομή της ατμόσφαιρας και το επίπεδο της τροπόπαυσης (σε hpa) και αντιστοιχούν στους μέσους όρους της δεκαετίας που απεικονίζεται στο κάθε διαγράμματα. Η θερμοκρασία εμφανίζεται με διαφορετικό χρώμα ανάλογα την τιμή και το επίπεδο της τροπόπαυση είναι η άσπρη γραμμή και αναφέρεται σε πίεση ( hpa). Στα διαγράμματα αυτά βλέπουμε ότι εμφανίζονται διαφορές και στην θερμοκρασία που επικρατεί στη ατμόσφαιρα αλλά και στο επίπεδο τη τροπόπαυσηw. Οι διαφορές αυτές ποικίλουν ανάλογα με την χρονική περίοδο αλλά και το αντίστοιχο σενάριο (SCN2c ή SCN2d). Βλέπουμε ότι οι μεγαλύτερες διαφορές εμφανίζονται ανάμεσα στις χρονικές περιόδους 2090-2099 με 1960-1969 ιδιαίτερα στο σενάριο SCN2d που περιλαμβάνει και την μεταβολή των αέριων του θερμοκηπίου (GHGs). Στα διαγράμματα αυτού του σεναρίου υπάρχει μια χαρακτηριστική αύξηση της θερμοκρασίας της τροπόσφαιρας και ψύξη της στρατόσφαιρας με το πέρασμα των χρονών, αλλά εμφανίζεται και μεταβολή του επιπέδου της τροπόπαυσης.στο σενάριο SCN2c παρατηρούμε ότι οι διαφορές αυτές είναι κατά πολύ μικρότερες σε σχέση με το προηγούμενο σενάριο και αυτό οφείλεται στην μη μεταβολή των θερμοκηπικών αερίων του υπάρχει στο σενάριο SCN2c. Επιπλέον μπορούμε να δούμε και διαφορές ανάμεσα στα σενάρια SCN2c ή SCN2d ιδιαίτερα στην τελευταία χρονική περίοδο 2090-2099. Παρόλα αυτά επειδή αυτές οι διαφορές μερικές φορές δεν είναι εμφανείς και επειδή χρειάζεται να γίνει στατιστική ανάλυση και μελέτη των τιμών θερμοκρασίας της ατμόσφαιρας και επίπεδου τροπόπαυση για να εμφανιστούν οι διαφορές αλλά και η σημαντικότητα τους αυτά τα διαγράμματα έχουν περισσότερο εισαγωγικό και ενημερωτικό χαρακτήρα. 23

Συγκριτικές καταστάσεις μεταξύ των διαφόρων χρονικών περιόδων και σεναρίων 1. Σύγκριση ανάμεσα στις περιόδους 1980-1989 και 1960-1969 για το σενάριο SCN2d Figure 38: January temperature differences and significance levels between periods 1980-1989 and 1960-1969 scenario SCN2d 24

Figure 39: March temperature differences and significance levels between periods 1980-1989 and 1960-1969 scenario SCN2d Figure 40: April temperature differences and significance levels between periods 1980-1989 and 1960-1969 scenario SCN2d Figure 41: July temperature differences and significance levels between periods 1980-1989 and 1960-1969 scenario SCN2d 25

Figure 42: September temperature differences and significance levels between periods 1980-1989 and 1960-1969 scenario SCN2d Figure 43: October temperature differences and significance levels between periods 1980-1989 and 1960-1969 scenario SCN2d 26

Ιανουάριος Εμφανίζεται σημαντική θέρμανση κατά το μήνα Ιανουάριο στην τροπόσφαιρα ιδιαίτερα στα μεσαία και ισημερινά γεωγραφικά πλάτη από -40 ο έως 20 ο που μπορεί να οφείλεται κυρίως σε αύξηση των θερμοκηπικών αεριών. Επίσης βλέπουμε ότι έχει επέλθει σημαντική ψύξη ίδιος εντός των ισοπληθών σημαντικότητας 99% στην ανώτερη κυρίως στρατόσφαιρα που σε ορισμένα σημεία φτάνει και τους -2,-3 βαθμούς Κ ενώ η αντίστοιχη ψύξη στην χαμηλότερη στρατόσφαιρα είναι πιο μικρής κλίμακας και εντάσεως. Οι δυο μεγαλύτερες μεταβολές που παρατηρούνται εμφανίζονται κοντά στον βόρειο πόλο και στα επίπεδα των 100-10 hpa υπάρχει μια μεγάλη θέρμανση της τάξης έως και των 5 βαθμών Κ που πιθανώς να οφείλεται σε εμφάνιση του φαινομένου της αιφνίδιας στρατοσφαιρικής θέρμανσης, ενώ μεταξύ του 1-0,1 hpa εμφανίζεται ψύξη φτάνει έως και τους -7 βαθμούς Κ και συνδέεται το φαινόμενο της ΑΣΘ. Μάρτιος Στην τροπόσφαιρα υπάρχει μια σχετική θέρμανση που εντοπίζεται κυρίως στον βόρειο πόλο αλλά και μεταξύ των γεωγραφικών πλατών 10 ο -40 ο και -10 ο με -40 ο καθώς και στην τροπόπαυση πάνω από τον ισημερινό. Η ψύξη εμφανίζεται κατά κύριο λόγο στην ανώτερη στρατόσφαιρα με τιμές έως και -1 ο Κ από -90 έως 60 ο περίπου που είναι σημαντική σε όλα τα γεωγραφικά πλάτη εκτός από τις περιοχές - 10 ο με 10 ο και από 60 ο μέχρι 90 ο. Άλλες σημαντικές μεταβολές που παρατηρούνται εμφανίζονται κοντά στον βόρειο πόλο και στα επίπεδα των 100-10 hpa υπάρχει μια μεγάλη ψύξης της τάξης έως και των -7 βαθμών Κ, ενώ στην περιοχή του 1hPa εμφανίζεται θέρμανση φτάνει έως και τους 5 βαθμούς Κ αλλά το γεγονός ότι δεν εμφανίζει κάποια σημαντικότητα δείχνει ότι μάλλον οφείλεται σε κάποιες μεγάλες ετήσιες μεταβολές που δεν καλύπτουν μεγάλο μέρος της δεκαετίας μελέτης. Απρίλιος Σε αντίθεση με τον μήνα Μάρτιο τον μήνα Απρίλιο οι διαφορές θερμοκρασίας είναι αυξημένες σε ένταση και έκταση με τις κυριότερες μεταβολές να εμφανίζονται στην ανώτερη και μέση στρατόσφαιρα από -60 ο έως και 90 ο μοίρες και με τιμές έως και -5 ο Κ στην περιοχή των 80 ο. Παρατηρείται επίσης μια σημαντική ψύξη της τάξη των -2 ο Κ στην κατώτερη στρατόσφαιρα μεταξύ 100-10 hpa και στο γεωγραφικό πλάτος από -70 ο έως - 90 ο. Αντίθετα στο επίπεδο των 10 hpa και στην περιοχή των 80 ο εμφανίζεται ισχυρή θέρμανση έως και 4 ο Κ. Μεγάλης έκτασης θέρμανση, περίπου 1-2 ο Κ, υπάρχει στις περιοχές της τροπόσφαιρα στα γεωγραφικά πλάτη -50 ο έως -50 ο που ιδιαίτερα γύρω από τον ισημερινό εκτείνεται 27

έως και την βάση της τροπόπαυσης, ενώ στα γεωγραφικά πλάτη των -80 ο εμφανίζεται σημαντική θέρμανση στην μέση κατώτερη τροπόσφαιρα. Ιούλιος Γενικά ως αφορά τις διαφορές των περιόδων δεν υπάρχουν οι πολύ σημαντικές μεταβολές που εμφανίζονται στους προηγούμενους μήνες, αλλά εμφανίζεται ανάμεσα στα γεωγραφικά πλάτη -60 ο έως 90 ο μια γενική ψύξη της τάξης των 1-2 ο Κ, ενώ στην στρατόσφαιρα εμφανίζεται μια θέρμανση περίπου 1 ο Κ στις περιοχές 50 ο με 70 ο, -40 ο με -20 ο αλλά και στην περιοχή 20 ο 40 ο. Όλες οι άλλες θερμοκρασιακές μεταβολές δεν παρουσιάζουν κάποια σημαντικότητα Σεπτέμβριος Βλέπουμε ότι για τον μήνα Σεπτέμβριο οι διαφορές θερμοκρασίας παρουσιάζουν σημαντικότητα στην ανώτερη στρατόσφαιρα στις εξής περιοχές: στο επίπεδο των 10-1 hpa και γεωγραφικό πλάτος -90 ο με -60 ο με διαφορές έως και -5 ο Κ και στις περιοχές -40 ο έως 90 ο σε παρόμοιο επίπεδο με διαφορές έως και 2 ο Κ. Στην κατώτερη τροπόσφαιρα παρατηρείται και πάλι θέρμανση της τάξης τους 1 ο Κ που είναι σημαντική κυρίως στην στις περιοχές -40 ο έως 70 ο. Οκτώβριος Στα μεσαία και ισημερινά γεωγραφικά πλάτη (-40 ο έως 60 ο ) παρουσιάζεται σημαντική θέρμανσης έως και 1 ο Κ που καλύπτει όλη την τροπόσφαιρα και φτάνει έως και την βάση της τροπόπαυσης. Αντίθετα μέση και ανώτερη στρατόσφαιρα περίπου από τα 50 hpa έως 0,1 hpa παρουσιάζεται ψύξης της τάξης των 1-2 ο Κ για τα γεωγραφικά πλάτη -50 ο έως και 60 ο. Επίσης στην περιοχή της κατώτερης στρατόσφαιρα και συγκεκριμένα στα επίπεδα από 100-50 hpa και από -90 ο έως - 80 ο εμφανίζεται μια ψύξη της τάξης των -2 ο Κ. Γενικά συμπεράσματα από την σύγκριση των περιόδων 1980-1989 με 1960-1969 Γενικά η πτώση της θερμοκρασίας που εμφανίζεται κυρίως στην μέση και ανώτερη στρατόσφαιρα και είναι της τάξης των 1-2 ο Κ και συσχετίζεται με την συνολική μείωση που υφίσταται το στρώμα τους όζοντος στα συγκεκριμένα επίπεδα. Βέβαια εμφανίζονται και αρκετά μεγαλύτερες μειώσεις σε μερικούς μήνες που φτάνουν και τους -8 ο Κ κυρίως στα μεγάλα γεωγραφικά πλάτη των 80 ο και -80 ο και σχετίζονται με φαινόμενα που συνδέονται με την ύπαρξη των πολικών στροβίλων Αρκτικής και Ανταρκτικής και το φαινόμενο της Αιφνίδιας Στρατοσφαιρικής Θέρμανσης που 28

μπορεί να συμβαίνει μερικές χρονιές τις περιοχές των πόλων. Στην κατώτερη κυρίως τροπόσφαιρα εμφανίζεται μια θέρμανση της τάξης του 1-2 ο Κ την περίοδο 1980-1989 σε σύγκριση με την περίοδο 1960-1969 που οφείλεται αφενός στην αύξηση των θερμοκηπικών αεριών που μεταβάλλονται συμφώνα με το σενάριο SCN2d που μελετάμε αλλά και πιθανώς στην αύξησης της συνολικής εισερχόμενη ακτινοβολίας που δέχεται η γη και οφείλεται στην μείωση της συνολική απορρόφηση τους στρώματος τους όζοντος στην στρατόσφαιρα. Η θέρμανση αυτή εμφανίζεται συνήθως στην μέση και κατώτερη τροπόσφαιρα κυρίως στα μεσαία και ισημερινά γεωγραφικά πλάτη και ιδιαίτερα στις ζώνες -40 ο με -20 ο και 20 ο με 40 ο. Επιπλέον η μετατόπιση των περιοχών ψύξης στην στρατόσφαιρα αλλά και η εμφάνιση ψυχρών περιοχών ακριβώς πάνω από το επίπεδο της τροπόπαυσης στα ισημερινά γεωγραφικά πλάτη οφείλονται στην στρατοσφαιρική κυκλοφορία[sparc CCMVal (2010)] που έχει διαφορετική συμπεριφορά κατά τους χειμερινούς μήνες για κάθε ημισφαίριο. 2. Σύγκριση ανάμεσα στις περιόδους 2090-2099 και 1980-1989 για το σενάριο SCN2d Figure 50: January temperature differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1980-1989 scenario SCN2d 29

Figure 51: March temperature differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1980-1989 scenario SCN2d Figure 52: April temperature differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1980-1989 scenario SCN2d 30

Figure 53: July temperature differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1980-1989 scenario SCN2d Figure 54: September temperature differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1980-1989 scenario SCN2d 31

Figure 55: October temperature differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1980-1989 scenario SCN2d Ιανουάριος Εμφανίζεται αρνητική διαφορά θερμοκρασίας ίδιος στην ανώτερη ακόμη και πάνω από -14 ο Κ, ενώ θετική διαφορά θερμοκρασίας εμφανίζεται στην τροπόσφαιρα με αύξηση που φτάνει, κυρίως στην περιοχή γύρω από τον ισημερινό στην ανώτερη τροπόσφαιρα αλλά και στην περιοχή τους βορίου πόλου να ξεπερνά και τους 6 ο Κ. Στην διαχωριστική επιφάνεια που υπάρχει συνήθως στην περιοχή της τροπόπαυση εμφανίζονται πολύ μικρές διαφορές θερμοκρασία ανάμενα στις δυο χρονικές περιόδους, η περιοχή αυτήν καλύπτει σχεδόν όλη της ατμόσφαιρα από τα γεωγραφικά πλάτη 60 ο έως 90 ο. Μάρτιος Για τον μήνα Μάρτιο εμφανίζεται μια ψύξη πάνω από το επίπεδο των 10 hpa και από 60 ο έως 90 ο με διαφορές έως και -17 ο Κ.Η συμπεριφορά στην τροπόσφαιρα είναι περίπου ιδία με αυτήν του μήνα Ιανουάριο αλλά με μια επέκταση της θέρμανση στο επίπεδο των 100 hpa και σημαντική μείωση της περιοχής των μηδενικών διαφορών θερμοκρασίας στον βόρειο πόλο που συμπιέζεται από την πολύ ψυχρή περιοχή που βρίσκεται από πάνω της. 32

Απρίλιος Για τον Απρίλιο η ψύξη στη στρατόσφαιρα έχει εξομαλυνθεί χωρικά και παρουσιάζει δυο μέγιστα ψύξης στις περιοχές από -20 ο έως -40 ο και από 20 ο έως 40 ο στην ανώτερη στρατόσφαιρα. Στην τροπόσφαιρα η μεγαλύτερη θέρμανσης εμφανίζεται στην περιοχή του ισημερινού με έως και 7 ο Κ. Η περιοχή μηδενικών αποκλίσεων πάνω από την τροπόπαυση ακολουθεί την δομή της και δεν εμφανίζεται παρά μια ελάχιστη αύξησης στην περιοχή του βορείου πόλου πάνω από την τροπόπαυση. Ιούλιος Τον μήνα Ιούλιο εμφανίζεται μια σημαντική ψύξη στην ανώτερη στρατόσφαιρα στην περιοχή του γεωγραφικών πλατών του βορείου πόλου αλλά και μια διεύρυνση και μετατόπιση της περιοχή μηδενικών αποκλίσεων θερμοκρασίας στην περιοχή των 100 hpa αλλά αυτήν την φορά στα γεωγραφικά πλάτη του νότιου πόλου. Σεπτέμβριος Τον Σεπτέμβριο εμφανίζεται μια σημαντική διεύρυνση της περιοχής μη σημαντικών θερμοκρασιακών διαφόρων που φτάνει μέχρι το επίπεδο περίπου του 1-2 hpa στα γεωγραφικά πλάτη από -60 ο έως -90 ο. Επίσης εμφανίζεται μια αύξηση της θερμοκρασία στον βόρειο πόλο που δεν υπήρχε τον Ιούλιο και η περιοχή στον βόρειο πόλο όπου εμφανίζεται μια θερμοκρασιακή ανωμαλία φαίνεται να εξομαλύνεται. Οκτώβριος Για τον μήνα Οκτώβριο βλέπουμε ότι η ψύξη στα γεωγραφικά πλάτη του νότιο πόλου που βρίσκονταν στην ανώτερη στρατόσφαιρα έχει εξαφανιστεί αλλά εμφανίζεται μια ακανόνιστη διαταραχή στην περιοχή μη σημαντικών θερμοκρασιακών διαφόρων πάνω από την τροπόπαυση που έχει αρχίσει να μειώνεται στον νότιο πόλο και να αυξάνεται στον βόρειο πόλο. Σε γενικές πάντως γραμμές δεν εμφανίζονται σημαντικές διαφορές με τον μήνα Σεπτέμβριο. Γενικά συμπεράσματα από την σύγκριση των περιόδων 2090-2099 με 1980-1989 Από την μελέτη των συγκριτικών διαγραμμάτων μπορεί να εξαχθεί το συμπέρασμα ότι η στρατόσφαιρα έχει ψυχθεί σε κατά κύριο λόγο στα μεσαία και ανωτέρα τμήματα της κατά μέσο όρο 7-8 ο Κ όπου μερικές φορές φτάνει σε τμήματα των πολικών περιοχών να ξεπερνά τους -15 ο Κ. Η τροπόσφαιρα έχει θερμανθεί κατά κύριο λόγο στην περιοχή του ισημερινού και του βορείου πόλου και οι διαφορές 33

που κυμαίνονται συνήθως μεταξύ 4-6 ο Κ. Η περιοχή της κατώτερης στρατόσφαιρας κοντά στην τροπόπαυση εμφανίζει πολύ μικρές θερμοκρασιακές διαφορές σε χαρακτηριστική ακολουθία με το σχήμα της τροπόπαυσης. Οι περιοχές αυτές έχουν την τάση να διευρύνονται στους πόλους σημαντικά και να καλύπτουν μεγάλο κομμάτι της ατμόσφαιρας. Οι αυξήσεις αυτές των περιοχών μηδενικών διαφόρων σχετίζονται με την εποχή και εμφανίζονται τόσο θερινούς μήνες στην περιοχή του νότιου πόλου και τους χειμερινούς μήνες στην περιοχή του βόρειο πόλου. Αυτό το γεγονός θα μπορούσε να συνδεθεί σε αυτές τις περιοχές με τους πολικούς στροβίλους αλλά και το φαινόμενο της ΑΣΘ. Επίσης παρατηρείται ότι η αύξηση των περιοχών μηδενικών θερμοκρασιακών διαφόρων στους πόλους συνοδεύεται συνήθως από μια περιοχή με μεγάλη αρνητική θερμοκρασιακή διάφορα στην ανώτερη στρατόσφαιρα πάνω δηλαδή από την περιοχή μηδενικών θερμοκρασιών διαφόρων. Μετατοπίσεις τον ψυχρών περιοχών που εμφανίζονται στην ανώτερη στρατόσφαιρα και ισημερινά γεωγραφικά πλάτη καθώς ο διαχωρισμός αυτών περιοχών σε δυο κέντρα ψύξης όπως φαίνεται για τον μηνά Απρίλιο οφείλονται στην μεταβολή της έντασης της στρατοσφαιρική κυκλοφορία η οποία είναι διαφορετική για τους χειμερινούς μήνες του κάθε ημισφαιρίου. [SPARC CCMVal (2010)] 3. Σύγκριση ανάμεσα στις περιόδους 2090-2099 και 1960-1969 για το σενάριο SCN2d Figure 44: January temperature differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1960-1969 scenario SCN2d 34

Figure 45: March temperature differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1960-1969 scenario SCN2d Figure 46: April temperature differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1960-1969 scenario SCN2d 35

Figure 47: July January temperature differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1960-1969 scenario SCN2d Figure 48: September temperature differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1960-1969 scenario SCN2d 36

Figure 49: October temperature differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1960-1969 scenario SCN2d Ιανουάριος Οι μεγαλύτερες αρνητικές διαφορές θερμοκρασίας εμφανίζονται σε όλη τη στρατόσφαιρα σε αυτήν την περίοδο με εξαίρεση την περιοχή από 40 ο γεωγραφικό πλάτος έως 90 ο και από 200 1 hpa που δεν εμφανίζονται αξιόλογες διαφορές. Οι διαφορές θερμοκρασία φτάνουν έως και τους -20 ο Κ πάνω από την στρατόπαυση ενώ στην στρατόσφαιρα η γενική μείωση είναι γύρω στους 8 ο με 10 ο βαθμούς. Θέρμανση εμφανίζεται κατά κύριο λόγο σε όλη την τροπόσφαιρα, περίπου 6 ο Κ κατά μέσο ορό με της σημαντικότερες μεταβολές να εμφανίζονται στην μέση και ανώτερη τροπόσφαιρα στην περιοχή -40 ο έως 40 ο και στις βόρειες πολικές περιοχές από 60 ο έως 90 ο όπου φτάνει και ξεπέρνα τους 8 ο Κ. Μάρτιος Παρόμοια συμπεριφορά με τον μήνα Ιανουάριο όπου ότι οι μεγαλύτερες αρνητικές διαφορές εμφανίζονται σε όλη της στρατόσφαιρα σε αυτήν την περίοδο με εξαίρεση την περιοχή από 40 ο γεωγραφικό πλάτος έως 90 ο και από 200 40 hpa που οι διαφορές θερμοκρασία είναι σχεδόν μηδενικές. Αντίθετα στην στρατόσφαιρα αυτές οι διάφορες φτάνουν και τους -13 ο στον βόρειο πόλο πάνω από το επίπεδο των 10 hpa ενώ στην στρατόσφαιρα η γενική μείωση είναι γύρω στους 8 ο -6 ο βαθμούς. Θέρμανση εμφανίζεται κατά κύριο λόγο σε όλη την τροπόσφαιρα, με παρόμοια κατανομή με τον μηνά Ιανουάριο αλλά με μικρότερη ένταση και έκταση. 37

Απρίλιος Οι διαφορές των δυο περιόδων εμφανίζονται μειωμένες για το Απρίλιο στην στρατόσφαιρα όπου οι μέγιστες τιμές είναι μέχρι -11 ο Κ στην ανώτερη στρατόσφαιρα κοντά στο επίπεδο της στρατόπαυση και τα γεωγραφικά πλάτη από -40 ο έως 40 ο. Υπάρχει μια διαχωριστική επιφάνεια μεταξύ των θέρμων και ψυχρών περιοχών σε ακανόνιστο σχήμα που βρίσκεται σχεδόν πάνω από την τροπόπαυση και στην όποια οι διαφορές θερμοκρασία μηδενίζονται. Παρόμοιας συμπεριφορά στην τροπόπαυση με τους άλλους δυο μήνες με την διάφορα ότι δεν εμφανίζεται η μεγάλη θέρμανση στον βόρειο πόλο που υπάρχει τον Ιανουάριο και τον Μάρτιο. Ιούλιος Τον μήνα Ιούλιο εμφανίζεται στην στρατόσφαιρα μια ψυχρή περιοχή από τα γεωγραφικά πλάτη -90 ο έως -60 ο με θερμοκρασίες έως και -13 ο Κ με -14 ο Κ πάνω από το επίπεδο του 1 hpa ενώ παράλληλη στα ίδια γεωγραφικά πλάτη αλλά στην περιοχή γύρω και κάτω από τα 100 hpa εξαπλώνεται η περιοχή μηδενικών θερμοκρασιακών διαφορών. Επίσης επεκτείνεται η θέρμανση προς τα βόρεια γεωγραφικά πλάτη στην τροπόσφαιρα εκτός από την καθιερωμένη περιοχή γύρω από το ισημερινό. Μια θερμοκρασιακή ανωμαλία εμφανίζεται στην περιοχή των 100 hpa και από 50 ο έως 90 ο με μια ξαφνική θέρμανση στην περιοχή αυτή. Σεπτέμβριος Τον μηνά Σεπτέμβριο εμφανίζονται παρόμοιες συνθήκες με το Ιούλιο μόνο που η περιοχή μηδενικών διαφόρων μεγαλώνει και πλησιάζει το επίπεδο των 10 hpa. Η ανωμαλία του προηγουμένου διαγράμματος στην περιοχή των 100 hpa και από 50 ο έως 90 ο έχει εξαλειφτεί και υπάρχει αύξηση της διαφοράς θερμοκρασία στον βόρειο πόλο. Οκτώβριος Για τον μήνα Οκτώβριο βλέπουμε ότι η ψύξη στην στρατόσφαιρα παραμένει στα ιδία επίπεδα με τον μήνα Σεπτέμβριο ενώ το ίδιο συμβαίνει και στην τροπόσφαιρα. Αντίθετα η περιοχή πάνω από την τροπόπαυση, στην οποια υπάρχουν πολύ μικρές διαφορές θερμοκρασίας, εμφανίζεται να επεκτείνεται και στον βόρειο πόλο εκτός από τον νότιο. Και στις δυο περιπτώσεις πλέον εκτείνεται έως και το επίπεδο των 10 hpa. 38

Γενικά συμπεράσματα από την σύγκριση των περιόδων 2090-2099 με 1960-1969 Η αύξηση των θερμοκηπικών αεριών έχει επιδράσει σημαντικότατα στην συνολική θερμοκρασιακή μεταβολή που υφίσταται η τροπόσφαιρα ιδιαίτερα στα γεωγραφικά πλάτη γύρω από τον ισημερινό αλλά και σε μερικές περιπτώσεις και στην περιοχή του βόρειου πόλου. Η θερμοκρασιακή αύξηση που εμφανίζεται στην περίοδο 2090-2099 σε σχέση με την περίοδο 1960-1969 είναι της τάξης των 4-6 ο Κ αλλά σε μερικές περιπτώσεις στον ισημερινό και στη μέση και ανώτερη τροπόσφαιρα εμφανίζονται και θερμοκρασίες που ξεπερνούν τους 8-10 ο Κ. Αντίθετα στην στρατόσφαιρα και ιδίως στην ανώτερη στρατόσφαιρα κοντά στην στρατόπαυση η μείωσης της θερμοκρασίας που εμφανίζεται στην περίοδο 2090-2099 είναι πολύ μεγάλη και ξεπερνά σε πολλές περιπτώσεις τους -10 ο Κ ενώ σε μια περίπτωση έχει σημειωθεί και θερμοκρασία που αντιστοιχεί σε -21 ο Κ. Υπάρχει σημαντική διάφορα στην διάφορα θερμοκρασία μεταξύ κατώτερης και ανώτερης στρατόσφαιρας αφού στην χαμηλή και μέση στρατόσφαιρα η θερμοκρασία σπάνια μειώνεται πάνω από -6 ο Κ. Από τα συγκριτικά διάγραμμα φαίνεται ότι στην διαχωριστική επιφάνεια που εμφανίζεται συνήθως στην περιοχή της τροπόπαυση και έχει παρόμοιο σχήμα με αυτή εμφανίζονται μικρές διαφορές θερμοκρασία, σχεδόν μηδενικές. Αυτή η περιοχή έχει την τάση να διευρύνεται ορισμένους μήνες και να καλύπτει σημαντικό κομμάτι της ατμόσφαιρας κοντά στους πόλους κατά την αντίστοιχη χειμερινή περίοδο στο κάθε ημισφαίριο. Και στην σύγκριση αυτών των περιόδων εμφανίζονται φαινόμενα που συνδέονται με την στρατοσφαιρική κυκλοφορία. 39

4. Σύγκριση ανάμεσα στις περιόδους 1980-1989 και 1960-1969 για το σενάριο SCN2c Figure 56: January temperature differences and significance levels between periods 1980-1989 and 1960-1969 scenario SCN2c Figure 57: March temperature differences and significance levels between periods 1980-1989 and 1960-1969 scenario SCN2c 40

Figure 58: April temperature differences and significance levels between periods 1980-1989 and 1960-1969 scenario SCN2c Figure 59: July temperature differences and significance levels between periods 1980-1989 and 1960-1969 scenario SCN2c 41

Figure 60: September temperature differences and significance levels between periods 1980-1989 and 1960-1969 scenario SCN2c Figure 61: October temperature differences and significance levels between periods 1980-1989 and 1960-1969 scenario SCN2c 42

Ιανουάριος Tον μήνα Ιανουάριο από την σύγκριση ανάμεσα στις δυο πρώτες χρονικές περιόδους 1980-1989 με 1960-1969 προκύπτει μια σημαντική ψύξη στην μέση και ανώτερη στρατόσφαιρα που οφείλεται στην μείωση τους όζοντος στην στρατόσφαιρα. Η μείωση αυτή είναι περίπου 1-2 ο Κ κατά μέσο ορό και εμφανίζεται στην γεωγραφική περιοχή από -90 ο έως -20 ο και στο επίπεδο του 1hPa. Στην τροπόσφαιρα βλέπουμε ότι εμφανίζονται μεικτές τάση με οι διαφορές θερμοκρασία κυμαίνονται μεταξύ 1 ο Κ και -1 ο Κ ανάλογα με την περιοχή χωρίς να έχουν κάποια σημαντική μεταβολή Μάρτιος Για τον μήνα Μάρτιος προκύπτει ότι στην σύγκριση των χρονικών περιόδων 1980-1989 με 1960-1969 έχει εμφανιστεί μια ψύξη περίπου -1 ο Κ στην ανώτερη στρατόσφαιρα κοντά στην στρατόπαυση ενώ εμφανίζεται μικρή ψύξη στην τροπόσφαιρα. Εμφανίζονται επίσης μερικές θερμικές ανωμαλίες στον βόρειο πόλο, μια ψύξη έως και -4 ο Κ χαμηλά στο επίπεδο των 100 hpa και μια θέρμανση έως και 3 ο Κ στο επίπεδο των 10-1 hpa. Απρίλιος Για τον μήνα Απρίλιο έχει εμφανιστεί μια ψύξη περίπου -1 ο Κ στα μέσα γεωγραφικά πλάτης, από -20 ο έως -40 ο και από 20 ο έως 40 ο, της ανώτερης στρατόσφαιρας κοντά στην στρατόπαυση ενώ εμφανίζεται μια αξιόλογη θέρμανση στην τροπόσφαιρα κοντά στον βόρειο πόλο περίπου 1 ο Κ και μια ψύξη στα προηγούμενα γεωγραφικά πλάτη 20 ο έως 40 ο. Ιούλιος Για τον μήνα Ιούλιο βλέπουμε ότι στην χρονική περίοδο 1980-1989 με 1960-1969 έχει εμφανιστεί μια ψύξη περίπου -1 ο Κ στα γεωγραφικά πλάτης της ανώτερης στρατόσφαιρας κοντά στην στρατόπαυση, με εξαίρεση την περιοχή από -90 ο έως 60 ο και στο επίπεδο των 10-1 hpa όπου εμφανίζεται μια θέρμανση έως και 3 ο Κ, ενώ δεν εμφανίζεται μια αξιόλογη μεταβολή στην τροπόσφαιρα με τις διαφορές να κυμαίνονται μεταξύ -1 ο Κ και 1 ο Κ. Σεπτέμβριος Για τον μήνα Ιούλιο βλέπουμε ότι στην χρονική περίοδο 1980-1989 με 1960-1969 έχει εμφανιστεί μια ψύξη περίπου -1 ο Κ στα γεωγραφικά πλάτης της ανώτερης στρατόσφαιρας κοντά στην στρατόπαυση την περιοχή από -40 ο έως 80 ο και στο 43

επίπεδο του 1 hpa ενώ δεν εμφανίζεται καμία σημαντική θέρμανση ή ψύξη στην τροπόσφαιρα. Οκτώβριος Για τον μήνα Οκτώβριο έχει εμφανιστεί μια ψύξη περίπου -1 ο με -2 ο Κ στην ανώτερη στρατόσφαιρα κοντά στην στρατόπαυση ενώ στην τροπόσφαιρα εμφανίζονται μεικτές τάσεις με τις περισσότερες περιοχές να θερμαίνονται από 0-1 ο Κ ενώ μερικές περιοχές ψύχονται επίσης κατά 0-1 ο Κ. Εμφανίζονται επίσης μερικές θερμικές ανωμαλίες στον νότιο πόλο, μια ψύξη έως και -5 ο Κ χαμηλά στο επίπεδο των 100-10 hpa και μια θέρμανση έως και 3 ο Κ πάνω από το επίπεδο του 1 hpa. 5. Σύγκριση ανάμεσα στις περιόδους 2090-2099 και 1980-1989 για το σενάριο SCN2c Figure 62: January temperature differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1980-1989 scenario SCN2c 44

Figure 63: March temperature differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1980-1989 scenario SCN2c Figure 64: April temperature differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1980-1989 scenario SCN2c 45

Figure 65: July temperature differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1980-1989 scenario SCN2c Figure 66: October temperature differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1980-1989 scenario SCN2c 46

Figure 67: October temperature differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1980-1989 scenario SCN2c Ιανουάριος Από την μελέτη της χρονικής περιόδου 2090-2099 βλέπουμε ότι η αύξηση του όζοντος σε σχέση με την δεκαετία του 1980-1989 έχει οδηγήσει σε αύξηση της θερμοκρασία στα περισσότερα σημεία με εξαίρεση 2 περιοχές που εμφανίζεται ψύξη στην ατμόσφαιρα κατά κύριο λόγο στην περιοχή των πόλων και στα επίπεδα των 10hPa και στον βόρειο πόλο πάνω από τα 1hPa. Υπάρχει σημαντική θέρμανση σε αυτήν την περίοδο λίγο κάτω από τα 100hPa στα γεωγραφικά πλάτη του νότιου πόλου της τάξης των 3 ο Κ αλλά και μια μη σημαντική θέρμανση έως και 6 ο Κ μεταξύ 100-10 hpa στον βόρειο πόλο Μάρτιος Εμφανίζεται μια αντίστροφη της ψύξης της στρατόσφαιρα με θέρμανση έως και 1 ο Κ κοντά στην στρατόπαυση και στα μέσα γεωγραφικά πλάτη, ενώ η τροπόσφαιρα διατηρεί σχεδόν σταθερή θερμοκρασία με ίσως με μια μικρή θέρμανση 0-1 ο Κ στα γεωγραφικά πλάτη 20 ο έως 40 ο. Οι θερμικές μεταβολές στον βόρειο πόλο στα επίπεδα 100-10 hpa και 10-1 hpa παρά την ένταση τους δεν είναι σημαντικές. 47

Απρίλιος Τον μήνα Απρίλιο εμφανίζεται μια αντίστροφη της ψύξης της στρατόσφαιρα με θέρμανση έως και 1 ο Κ κοντά στην στρατόπαυση και στα μέσα κυρίως γεωγραφικά πλάτη, ενώ η τροπόσφαιρα εμφανίζεται θέρμανση στην περιοχή των 20 ο -40 ο της τάξης 0-1 ο Κ. Στα γεωγραφικά πλάτη του βόρειο πόλου και στο επίπεδο των 100 hpa βλέπουμε μια θέρμανση έως και 3 ο Κ ενώ στο επίπεδο των 10 hpa εμφανίζεται μια μικρή ψύξη έως και -2 ο Κ που δεν εμφανίζουν ωστόσο κάποια σημαντικότητα. Ιούλιος Τον Ιούλιο υπάρχει μια θέρμανση έως και 1 ο Κ κοντά στην στρατόπαυση και στα γεωγραφικά πλάτη από 10 ο έως 90 ο, ενώ στη τροπόσφαιρα εμφανίζεται θέρμανση στην περιοχή των 40 ο -60 ο της τάξης 0-1 ο Κ. Γενικά δεν υπάρχουν άλλες σημαντικές μεταβολές. Σεπτέμβριος Συγκρίνοντας τις περιόδους 2090-2099 με 1980-1989 προκύπτει μια θετική διάφορα θερμοκρασίας έως και 1 ο Κ κοντά στην στρατόπαυση και στα γεωγραφικά πλάτη από -40 ο έως 90 ο, ενώ στη τροπόσφαιρα εμφανίζεται θέρμανση στην περιοχή των -20 ο έως 20 ο της τάξης 0-1 ο Κ και μια ψύξη της τάξης των 0-1 ο Κ στην περιοχή των -60 ο. Οκτώβριος Στην τροπόσφαιρα παρατηρείται αρνητική διάφορα θερμοκρασίας 0 έως -1 ο Κ που είναι σημαντική στην περιοχή από -10 ο έως 10 ο. Επίσης εμφανίζεται μια θέρμανση έως και 6 ο Κ στην περιοχή του νοτίου πόλου και στο επίπεδων των 100-10 hpa. Αντίθετα στην στρατόσφαιρα παρουσιάζεται θέρμανση έως και 1 ο Κ κοντά στην στρατόπαυση στα γεωγραφικά πλάτη από -60 ο έως -10 ο. 48

6. Συγκρίσεις του μοντέλου SCN2c για την περίοδο 2090-2099 με 1960-1969 Figure 68: January temperature differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1960-1969 scenario SCN2c 49

Figure 69: March temperature differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1960-1969 scenario SCN2c Figure 70: April temperature differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1960-1969 scenario SCN2c Figure 71: July temperature differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1960-1969 scenario SCN2c 50

Figure 72: September temperature differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1960-1969 scenario SCN2c Figure 73: October temperature differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1960-1969 scenario SCN2c Ιανουάριος Η χρονική σύγκριση των περιόδων 2090-2099 με 1960-1969 δείχνει μια ελαφρά ψύξη στην ανώτερη και μέση στρατόσφαιρα ιδιαίτερα στην περιοχή των πόλων της τάξης του 1 ο Κ με δυο εξαιρέσεις όπου σε συγκεκριμένα επίπεδα πίεσης, από 100-51

10 hpa αλλά και πάνω από την στάθμη του 1 hpa εμφανίζεται θέρμανση και ψύξη αντίστοιχα έως και 5 ο Κ που δεν είναι όμως σημαντικές και πιθανών να οφείλονται σε φαινόμενο ΑΣΘ. Η τροπόσφαιρα γενικά δεν παρουσιάζει αξιοσημείωτες μεταβολές. Μάρτιος Η στρατόσφαιρας έχει ψύξη σε μικρό βαθμό περίπου -1 ο Κ που είναι σημαντική στα επίπεδα των 100-1 hpa και στα γεωγραφικά πλάτη από -90 ο έως -40 ο. Απρίλιος Για τον μήνα Απρίλιο δεν έχει σημειωθεί σχεδόν καμία αξιόλογη μεταβολή της θερμοκρασίας για τον μηνά Απρίλιο σε αυτό το σενάριο. Ιούλιος Γενικά συγκρίνοντας τις δυο χρονικές περιόδους 2090-2099 με 1960-1969 είναι εμφανές ότι υπάρχει μια ψύξη στην μέση και ανώτερη στρατόσφαιρα της τάξης 0-1 ο Κ που είναι ιδιαίτερα εμφανή στα γεωγραφικά πλάτη από 20 ο έως 90 ο. Αντιθέτως δεν έχει σημειωθεί σχεδόν καμία αξιόλογη μεταβολή της θερμοκρασίας για τον μηνά Ιούλιο στην τροπόσφαιρα σε αυτό το σενάριο με εξαίρεση την περιοχή από 40 ο έως 50 ο. Στα γεωγραφικά πλάτη του νοτίου πόλου και στο επίπεδο των 20-1 hpa βλέπουμε μια θέρμανση έως και 3 ο Κ που δεν εμφανίζει κάποια σημαντικότητα. Σεπτέμβριος Τον μήνα Σεπτέμβριο εμφανίζεται μια ψύξη στην μέση και ανώτερη στρατόσφαιρα της τάξης 0-1 ο Κ κυρίως τα γεωγραφικά πλάτη 40 ο -80 ο ενώ έχει σημειωθεί αξιόλογη μεταβολή της θερμοκρασίας για τον μηνά Ιούλιο στην τροπόσφαιρα στην περιοχή γύρω από τον ισημερινό της τάξης του 1 ο Κ. Οκτώβριος Δεν εμφανίζεται καμιά σημαντική μεταβολή στην θερμοκρασία για τον Οκτώβριο ανάμεσα στις περιόδους 2090-2099 και 1960-1969. Γενικά σχόλια για το σενάριο SCN2c Ανάμεσα στις δυο περιόδους 1980-1989 και 1960-1969 φαίνεται να υπάρχει μια ψύξη στην ατμόσφαιρα και ιδιαίτερα στην ανώτερη στρατόσφαιρα της τάξης του 1 ο Κ περίπου που είναι αναμενομένη και μπορεί να ερμηνευτεί από την μείωση του στρώματος τους όζοντος στην στρατόσφαιρα που έχει σαν συνέπεια την μείωση της 52

θερμοκρασία στην στρατόσφαιρα. Η τροπόσφαιρα για την ιδία περίοδο δεν εμφανίζει αξιόλογες μεταβολές και οφείλεται κατά κύριο λόγο στο γεγονός ότι σε αυτό το σενάριο δεν μεταβάλλονται τα αέρια του θερμοκηπίου αλλά είναι σταθερά στις τιμές του 1960. Ανάμεσα στις επόμενες χρονικές περιόδους 2090-2099 και 1980-1989 εμφανίζεται στην στρατόσφαιρα μια μικρή θέρμανση της τάξης τού 1 ο Κ ενώ το ίδιο φαινόμενο εμφανίζεται και στην τροπόσφαιρα αλλά σε ελαφρώς μικρότερο βαθμό. Αυτό οφείλεται κατά κύριο λόγο στο ότι οι τιμές του όζοντος το 2090-2099 αναμένεται από το σενάριο να είναι μεγαλύτερες από ότι στην περίοδο 1980-1989 και αυτό οδηγεί αναπόφευκτα σε αύξηση της θερμοκρασία στην στρατόσφαιρα. Γενικά για την συνολική μελέτη των περιόδων 1960-1969 με 2090-2099 βλέπουμε ότι δεν υπάρχουν αξιοσημείωτες μεταβολές στην θερμοκρασίας της ατμόσφαιρας και υπάρχει μόνο μια μικρής ψύξη στην στρατόσφαιρα της τάξη του 0,5 ο Κ. Στην τροπόσφαιρα γενικά δεν μεταβάλλεται η θερμοκρασία αφού δεν έχουμε μεταβολές αέριων του θερμοκηπίου και από ότι φαίνεται οι αυξομειώσεις του όζοντος στην στρατόσφαιρα δεν επηρεάζουν σημαντικά την θερμοκρασία στην στρατόσφαιρα. Μπορούμε τέλος να παρατηρήσουμε μερικές έντονες θερμικές μεταβολές που εμφανίζονται στου πόλους κατά την αντίστοιχη θερμή και ψυχρή περίοδο και μπορεί να οφείλεται σε παροδικές ετήσιες μεταβολές του πολικού στροβίλου. Ως γνωστών το φαινόμενο της αιφνίδιας στρατοσφαιρικής θέρμανση μπορεί να οδηγήσει σε μεγάλες μεταβολές για ένα συγκεκριμένο έτος που όμως δεν είναι σημαντικές για την συνολική μεταβολή ανάμεσα στις δεκαετίες που μελετάμε. 53

7. Σύγκριση του σεναρίου SCN2c με το σενάριο SCN2d για τη περίοδο 1960-1969 Figure 74: January temperature differences and significance levels between scenarios SCN2d and SCN2c for period 1960-1969 Figure 75: March temperature differences and significance levels between scenarios SCN2d and SCN2c for period 1960-1969 54

Figure 76: April temperature differences and significance levels between scenarios SCN2d and SCN2c for period 1960-1969 Figure 77: July temperature differences and significance levels between scenarios SCN2d and SCN2c for period 1960-1969 55

Figure 78: September temperature differences and significance levels between scenarios SCN2d and SCN2c for period 1960-1969 Figure 79: October temperature differences and significance levels between scenarios SCN2d and SCN2c for period 1960-1969 56

Ιανουάριος Για τον μήνα Ιανουάριο και την περίοδο 1960-1969 συγκρίνοντας το σενάριο SCN2d με το σενάριο SCN2c εμφανίζεται πολύ μικρή μεταβολή στις συνθήκες στην ατμόσφαιρα. Στην στρατόσφαιρα δεν εμφανίζονται σημαντικές μεταβολές ενώ στα γεωγραφικά πλάτη του νοτίου πόλου της τροπόσφαιρας υπάρχει μια σημαντική θέρμανση της τάξης του 0-1 ο Κ καθώς και μερικές περιοχές με μια μικρή ψύξη. Οι μεγάλες θερμοκρασιακές μεταβολές που υπάρχουν στα γεωγραφικά πλάτη του βόρειου πόλου είναι προφανώς ετήσιες για αυτό δεν έχουν κάποια σημαντικότητα. Μάρτιος Για τον μήνα Μάρτιο εμφανίζονται ίδιες τάσεις με το μηνά Ιανουάριο αλλά υπάρχει μια αντιστροφή στις θερμικές ανωμαλίες που εμφανίζονται στα επίπεδα πάνω από τον βόρειο πόλο αλλά δεν είναι σημαντικές. Απρίλιος Τον Απρίλιο οι μόνες αξιοσημείωτες μεταβολές ανάμεσα στα σενάρια είναι μια θέρμανση της τάξης του 1 ο Κ στο επίπεδο των 100 10 hpa στα γεωγραφικά πλάτη - 90 ο με -60 ο. Επίσης εμφανίζεται μια μικρή ψύξη της τάξης του 0-1 ο Κ στην περιοχή των 20 ο - 40 ο γεωγραφικών πλατών στη μέση και κατώτερη τροπόσφαιρα. Ιούλιος Γενικά μελετώντας την χρονική περίοδο 1960-1969 για τα δυο σενάρια υπάρχει μια θέρμανση 0-1 Ο Κ στην κατώτερη τροπόσφαιρα στο βόρειο πόλο αλλά και μια παρόμοια θέρμανση στην ανώτερη στρατόσφαιρα στα γεωγραφικά πλάτη 50 ο με 90 ο. Σεπτέμβριος Ο μήνας Σεπτέμβριος είναι αυτός με τις μεγαλύτερες μεταβολές σε σύγκριση με τους υπόλοιπους μήνες για την συγκριμένη περίοδο. Υπάρχουν αρκετές θερμάνσεις της τάξης του 0-1 ο Κ κατά κύριο λόγο στην ανώτερη τροπόσφαιρα στα γεωγραφικά πλάτη -50 ο με -30 ο και 30 ο με 50 ο, αλλά και στην μέση στρατόσφαιρα στα γεωγραφικά πλάτη 60 ο με 80 ο. Εμφανίζεται επίσης μια μεγάλη θέρμανση που είναι σημαντική ανάμεσα στα επίπεδα 100 1 hpa στον νότιο πόλο και φτάνει και τους 5 ο Κ. 57

Οκτώβριος Ο μήνας Οκτώβριος εμφανίζει μόνο μερικές σημαντικές μεταβολές, μια ψύξη στην κατώτερη τροπόσφαιρα στην περιοχή 40 ο με 60 ο της τάξης του 0-1 ο Κ και μια θέρμανση ιδίας τάξης στο επίπεδο των 100 hpa και στα γεωγραφικά πλάτη 20 ο με 40 ο. Γενικά σχόλια για την διαφορά των σεναρίων SCN2d και SCN2c για την δεκαετία 1960-1969 Από τα διαγράμματα προκύπτει ότι δεν υπάρχει αισθητή διαφορά ανάμεσα στα δυο σενάρια για την χρονική περίοδο 1960-1969. Γενικά εμφανίζονται μερικές ενδείξεις ότι η αύξηση των αέριων του θερμοκηπίου που υπάρχει στον σενάριο SCN2d ίσως αρχίζει να επηρεάζει την θερμοκρασία στην τροπόσφαιρα κατά 0-0,5 ο. Στην στρατόσφαιρα οι διάφορες είναι ασήμαντες και σε μερικούς μήνες που εμφανίζονται αυτές μάλλον έχουν να κάνουν με κάποια ετήσια διαταραχή στον στους πολικούς στροβίλους κατά τους αντίστοιχους μήνες. 8. Συγκρίσεις του μοντέλου SCN2d με το μοντέλο SCN2c για τη περίοδο 1980-1989 Figure 80: January temperature differences and significance levels between scenarios SCN2d and SCN2c for period 1980-1989 58

Figure 81: March temperature differences and significance levels between scenarios SCN2d and SCN2c for period 1980-1989 Figure 82: April temperature differences and significance levels between scenarios SCN2d and SCN2c for period 1980-1989 59

Figure 83: July temperature differences and significance levels between scenarios SCN2d and SCN2c for period 1980-1989 Figure 84: September temperature differences and significance levels between scenarios SCN2d and SCN2c for period 1980-1989 60

Figure 85: October temperature differences and significance levels between scenarios SCN2d and SCN2c for period 1960-1969 Ιανουάριος Για τον μήνα Ιανουάριο κατά την περίοδο 1980-1989 εμφανίζονται σημαντικές μεταβολές στις συνθήκες κυρίως στην τροπόσφαιρα. Στην στρατόσφαιρα παρατηρούνται σημαντικές μεταβολές με αρνητικές διαφορές θερμοκρασίας ανάμεσα στους 0-1 ο Κ κατά κύριο λόγο στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη πάνω από το επίπεδο των 100 hpa αλλά και στον νότιο πόλο σε διάφορα επίπεδα πίεσης. Στην τροπόσφαιρα υπάρχει μια σημαντική θέρμανση περίπου 1-2 ο Κ που φτάνει ως την τροπόπαυση στα γεωγραφικά πλάτη 30 ο με -40 ο, -90 ο έως -60 ο αλλά και στην περιοχή 40 ο με 60 ο. Μάρτιος Τον μηνά Μάρτιο εμφανίζεται μείωση της διαφοράς των δυο σεναρίων στην στρατόσφαιρα και οι σημαντικές περιοχές που εμφανίζουν ψύξη περιορίζονται σε μια μικρή περιοχή πάνω από τα 100 hpa στα γεωγραφικά πλάτη 20 ο έως -20 ο. Οι σημαντικές περιοχές που εμφανίζουν θέρμανση είναι στην τροπόπαυση στα γεωγραφικά πλάτη -90 ο έως -60 ο και από 40 ο έως -40 ο με διαφορές περίπου 1 ο Κ. Απρίλιος Παρόμοιες τάσεις εμφανίζονται και για τον Απρίλιο ανάμεσα στα δυο με την διαφορά ότι οι σημαντικές περιοχές που είναι θερμότερες κατά περίπου 0,5 ο Κ στο σενάριο SCN2d επεκτείνονται γεωγραφικά και καλύπτουν όλη την περιοχή από -90 ο έως 50 ο. Επίσης εμφανίζεται σημαντική ψύξη στα επίπεδα πάνω από το 1 hpa της 61

τάξης του 0-1 ο Κ στην περιοχή των 20 ο με 40 ο στην μέση και κατώτερη τροπόσφαιρα. Ιούλιος Τον Ιούλιο η στρατόσφαιρα είναι πιο ψυχρή στο σενάριο SCN2d κατά 1-2 ο Κ αλλά η ψύξη αυτή είναι σημαντική πάνω από στην στρατόπαυση. Αντίθετα η τροπόσφαιρα είναι πιο θερμή ιδιαίτερα στα γεωγραφικά πλάτη από -40 ο έως 40 ο που υπάρχει θετική διαφορά περίπου 1 ο Κ. Σεπτέμβριος Παρόμοια συμπεριφορά με τον Ιούλιο εμφανίζεται το Σεπτέμβριο αλλά η ψύξη στην στρατόσφαιρα μειώνεται στους 0-1 ο Κ και η θέρμανση στην τροπόσφαιρα επεκτείνεται έως και τις 60 ο γεωγραφικό πλάτος. Οκτώβριος Κατά το μήνα Οκτώβριο υπάρχει σημαντική θέρμανση σε όλη σχεδόν την τροπόσφαιρα, από -40 ο έως 50 ο γεωγραφικό πλάτος, κατά 1 ο Κ αλλά και στα γεωγραφικά πλάτη του νοτίου πόλου από -90 ο έως -60 ο ανάμεσα στα 100 10 hpa εμφανίζεται σημαντική διαφορά έως και 3 ο Κ. Αντίθετα στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη της μέσης στρατόσφαιρας, από -20 ο έως -10 και από 10 ο έως 50 ο και πάνω από το επίπεδο του 1hPa εμφανίζεται σημαντική διαφορά περίπου 0 με -1 ο Κ ανάμεσα στα δυο σενάρια. Γενικά σχόλια για την διαφορά των σεναρίων SCN2d και SCN2c για την δεκαετία 1980-1989 Σε αυτήν την περίοδο η αύξηση των αεριών του θερμοκηπίου στο σενάριο SCN2d έχει επηρεάσει σημαντικά την θερμοκρασία στην τροπόσφαιρα κατά 1 ο Κ που είναι ιδιαίτερα σημαντική στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη. Αυτή η διαφορά των δυο σεναρίων οφείλεται στο ότι το σενάριο SCN2c δεν υπολογίζει την εξέλιξη των αεριών του θερμοκηπίου, τα όποια που μένουν σταθερά στις τιμές του 1960. Επίσης γνωρίζοντας ότι και τα δυο σενάρια υπολογίζουν παροιμία εξέλιξη του όζοντος για όλο το διάστημα που καλύπτουν, προκύπτει με κάποια ακρίβεια ότι η ψυχρότερη στρατόσφαιρα εμφανίζεται στο σενάριο SCN2d και φτάνει έως και τους -2 ο Κ για μερικούς μήνες. Αυτή η διαφορά οφείλεται στο ενισχυμένο φαινόμενο του θερμοκηπίου. Τέλος για αυτήν την περίοδο βλέπουμε ότι θερμικές ανωμαλίες που εμφανίζονται στους πόλους υπάρχουν μόνο τον μήνα Οκτώβριο. Η κατανομή των ψυχρών περιοχών στην στρατόσφαιρα μεταβάλλεται ανάλογα τον μηνά λόγο της συνεισφορά της κυκλοφορίας του αέρα στην στρατόσφαιρα. Αυτές οι διαφορές γίνεται ιδιαίτερα εμφανείς ανάμεσα στους χειμερινούς μήνες του βόρειου 62

ημισφαιρίου και τους χειμερινούς μήνες του νοτίου ημισφαιρίου (αντίστοιχοι καλοκαιρινοί στο βόρειο). Χαρακτηριστικό παράδειγμα η ψυχρή περιοχή για τον μηνά Ιανουάριο πάνω απ την τροπόπαυση στα ισημερινά γεωγραφικά πλάτη δεν υπάρχει τον μήνα Ιούλιο. [SPARC CCMVal (2010)] 9. Σύγκριση του σεναρίου SCN2c με το σενάριο SCN2d για τη περίοδο 2090-2099 Figure 86: January temperature differences and significance levels between scenarios SCN2d and SCN2c for period 2090-2099 63

Figure 87: March temperature differences and significance levels between scenarios SCN2d and SCN2c for period 2090-2099 Figure 88: April temperature differences and significance levels between scenarios SCN2d and SCN2c for period 2090-2099 64

Figure 89: July temperature differences and significance levels between scenarios SCN2d and SCN2c for period 2090-2099 Figure 90: September temperature differences and significance levels between scenarios SCN2d and SCN2c for period 2090-2099 65

Figure 91: October temperature differences and significance levels between scenarios SCN2d and SCN2c for period 2090-2099 Ιανουάριος Για τον μήνα Ιανουάριο και την περίοδο 2090-2099 υπάρχουν σημαντικές διαφορές ανάμεσα στα δυο σενάρια. Στην στρατόσφαιρα εμφανίζονται σημαντικές μεταβολές με ψύξη μεγαλύτερη ακόμη και από -10 ο Κ ιδιαίτερα αισθητή στην ανώτερη στρατόσφαιρα. Στην μέση και ανώτερη τροπόσφαιρα υπάρχει σημαντική διάφορα περίπου 6-8 ο Κ η οποία είναι εντονότερη στα γεωγραφικά πλάτη 20 ο με - 20 ο. Θέρμανση της ίδιας τάξης υπάρχει και στην κατώτερη τροπόσφαιρα στα γεωγραφικά πλάτη από 90 ο έως 60 ο.οι διαφορές εξομαλύνονται στην περιοχή πάνω από την τροπόπαυσης με τις διαφορές θερμοκρασίας των σεναρίων να είναι μικρές και να μην έχουν κάποια σημαντικότητα. Οι διάφορες αυτες είναι μεταξύ 0 και -2 ο Κ και αυτή η περιοχή εκτείνεται μέχρι από τα 100 έως τα 10 hpa στον βόρειο πόλο. Μάρτιος Τον μήνα Μάρτιο εμφανίζονται παρόμοιες τάσεις με τον μήνα Ιανουάριο αλλά η διάφορα θερμοκρασία στην τροπόσφαιρα και στην στρατόσφαιρα μειώνεται περίπου κατά 1 ο Κ και επίσης μειώνεται η έκταση της περιοχής μηδενικών διάφορων θερμοκρασίας στον βόρειο πόλο που πλέον είναι λίγο κάτω από την στάθμη των 10 hpa. 66

Απρίλιος Σημαντικές διαφορές για τον μήνα Απρίλιο συγκριτικά με τους δυο προηγούμενους μήνες αφού στην στρατόσφαιρα η διάφορα των δυο σεναρίων μειώνεται περαιτέρω ιδιαίτερα στις περιοχές των πόλων όπου οι περιοχές μηδενικών διαφορών θερμοκρασίας εκτείνεται και στους δυο πόλους αλλά σε μικρότερο επίπεδο από τους προηγούμενους μήνες. Στην τροπόσφαιρα εμφανίζονται επίσης μεικτές στάσεις με τις διαφορές θερμοκρασίας να είναι περίπου στους 6-8 ο Κ στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη και 2-4 ο Κ στους πόλους. Ιούλιος Τον Ιούλιο η μέση στρατόσφαιρα είναι πιο ψυχρή στο σενάριο SCN2d κατά 8-10 ο Κ, μια διαφορά που μεγαλώνει καθώς αυξάνεται το ύψος. Επίσης η περιοχή μηδενικών θερμοκρασιακών διαφόρων μειώνεται σημαντικά στο βόρειο πόλο και αυξαίνεται στον νότιο πόλο σε έκταση. Στην τροπόσφαιρα η κατάσταση παραμένει ιδία με το μήνα Απρίλιο. Σεπτέμβριος Ιδία συμπεριφορά με τον Ιούλιο εμφανίζεται τον Σεπτέμβριο αλλά αυτόν τον μήνα εμφανίζεται σημαντική αύξηση του επίπεδου της περιοχής μηδενικών αποκλίσεων αλλά επίσης αυξάνεται και η διάφορα θερμοκρασίας στον βόρειο πόλο κατα 1 ο Κ σε σχέση με τον Ιούλιο. Οκτώβριος Για τον μήνα Οκτώβριο βλέπουμε η περιοχή μηδενικών αποκλίσεων αρχίζει πάλι να μειώνεται στον νότιο πόλο και να επεκτείνεται και στον βόρειο πόλο ενώ επίσης αυξάνεται πάλι η διαφορά θερμοκρασίας στον βόρειο πόλο. Γενικά σχόλια για την διαφορά των σεναρίων SCN2d και SCN2c για την δεκαετία 2090-2099 Η διαφορά της θερμοκρασίας στην ατμόσφαιρα ανάμεσα στα δυο σενάρια έχει εκτοξευτεί σε αυτήν την δεκαετία και αυτό οφείλεται στην ραγδαία αύξηση των αεριών του θερμοκηπίου με αποκορύφωμα τα τέλη του 21 ου αιώνα όπως αυτή υπολογίζεται από το σενάριο SCN2d. Η αύξηση των αεριών του θερμοκηπίου έχει αυξήσει την συνολική θερμοκρασία της τροπόσφαιρας κατά μέσο ορό 4-6 ο Κ,μια διαφορά που φτάνει και στους 8 ο Κ στην ανώτερη και μέση τροπόσφαιρα στα γεωγραφικά πλάτη του ισημερινού. Αντίθετα το ενισχυμένο φαινόμενο του θερμοκηπίου συμβάλει στην σημαντική μείωση της θερμοκρασίας της στρατόσφαιρας μέσο της συγκράτηση της θερμοκρασίας που εκπέμπεται από την 67

επιφάνεια της γης. Για αυτό το λόγο εμφανίζεται μεγάλη ψύξη στην στρατόσφαιρα που για μερικούς μήνες φτάνει και τους -15 ο Κ σε σχέση με το σενάριο SCN2c. Έκτος από αυτά μπορούμε να δούμε ότι υπάρχει μια διαχωριστική επιφάνεια που γενικά ακολουθεί σε σχήμα την τροπόπαυση και βρίσκεται από πάνω την. Σε αυτήν την διαχωριστική επιφάνεια οι διαφορές θερμοκρασίας των δυο σεναρίων σχεδόν μηδενίζονται, και επίσης η περιοχή αυτή εκτείνεται και σε επίπεδο αρκετά πάνω από την τροπόπαυση κατά τους χειμερινούς μήνες στον αντίστοιχο πόλο. Αυτή η συμπεριφορά μπορεί να σχετίζεται και με την ύπαρξη του πολικού στροβίλου και του φαινομένου της ΑΣΘ κατά τους χειμερινούς μήνες του κάθε ημισφαίριου. Παρόμοια εξάρτηση από την κυκλοφορία της στρατόσφαιρας, όπως αναφέρεται και στα σχόλια για την περίοδο 1980-1989 (σύγκριση SCN2D με SCN2c) εμφανίζεται και σε αυτήν την περίοδο. [SPARC CCMVal (2010)] 68

Μεταβολές στο επίπεδο της τροπόπαυσης Εισαγωγικά σχόλια Για το σενάριο SCN2d την περίοδο 2090-2099 εμφανίζονται μερικές ανωμαλίες στις τιμές πίεσης της τροπόπαυσης που ισχύουν για τα γεωγραφικά πλάτη από 35 ο έως -35 ο ιδιαίτερα για τους μήνες Ιανουάριο με Μάιο. Σε αυτούς τους μήνες για τις χρονιές 2093, 2095 και 2097 οι τιμές πίεση της τροπόπαυση από ένα μέσο ορό 80-90 hpa εκτοξεύονταν πάνω από τα 140 hpa. Αυτές οι τιμές είναι μη φυσιολογικές και φάνουν να απέχουν πάνω από 3 φορές την τυπική απόκλιση του δείγματος και προφανώς οφείλονται στην προσομοίωση του σεναρίου SCN2d. Αυτές οι τιμές εμπόδιζαν την σωστή στατιστική επεξεργασία των τιμών για την εξαγωγή συμπερασμάτων και για αυτόν το λόγο οι συγκεκριμένες χρονιές αφαιρέθηκαν από τον υπολογισμό την δεκαετίας 2090-2099. Αντίθετα από τους υπόλοιπους μήνες τον Απρίλιο αντί για την χρονιά 2093 όπου εμφανίζονται λογικές τιμές πίεση έχει αφαιρεθεί η χρονιά 2092 στην οποία εμφανίζονται μη φυσιολογικές τιμές. Άρα στα διάγραμμα που περιλαμβάνουν τιμές τις δεκαετίας 2090-2099 του σενάριο SCN2d η δεκαετία αντί να περιλαμβάνει 10 τιμές πίεσης, 1 για κάθε χρόνο, περιλαμβάνει επτά τιμές.στην στατιστική επεξεργασία για την εξαγωγή των ισοπληθών σημαντικότητα οι τιμές έχουν αλλάξει σε σχέση αυτές που έχουμε στα διάγραμμα για την θερμοκρασίας στην ατμόσφαιρα και είναι : 1. t = 2.131 ( ποσοστό θετικής σημαντικότητα 95%) 2. t = 2.947 ( ποσοστό θετικής σημαντικότητα 99%) 3. t = -2.131 ( ποσοστό αρνητικής σημαντικότητα 95%) 4. t = -2.947 ( ποσοστό αρνητικής σημαντικότητα 99%) Οι τιμές αυτές ισχύουν μόνο για τα διάγραμμα όπου περιλαμβάνουν την περίοδο 2090-2099 του σεναρίου SCN2d. Όλα τα υπόλοιπα διάγραμμα τις τροπόπαυσης που δεν περιλαμβάνουν αυτές τις χρονιές έχουν τις ίδιες τιμές για τις ισοπληθείς σημαντικότητας που αναφέρονται στην εισαγωγή της διπλωματική εργασία. 69

1. Διάγραμμα Κλιματολογίας τροπόπαυσης για τα δυο σενάρια SCN2d και SCN2c Figure 92: Tropopause zonal mean pressure for period 1960-1969 scenario SCN2c Figure 93: Tropopause zonal mean pressure for period 1980-1989 scenario SCN2c 70

Figure 94: Tropopause zonal mean pressure for period 2090-2099 scenario SCN2c Figure 95: Tropopause zonal mean pressure for period 1960-1969 scenario SCN2d 71

Figure 96: Tropopause zonal mean pressure for period 1980-1989 scenario SCN2d Figure 97: Tropopause zonal mean pressure for period 2090-2099 scenario SCN2c 72

Στα συγκεκριμένα διαγράμματα εμφανίζεται η πίεση της τροπόπαυση για όλους τους μήνες στα διάφορα γεωγραφικά πλάτη. Τα διαγράμματα αυτά λειτουργούν ως βάσεις αναφοράς για τα συγκριτικά διαγράμματα που ακολουθούν. Κατά τους μήνες Μάιο έως Νοέμβριο στα γεωγραφικά πλάτη από -60 ο έως -90 ο εμφανίζονται μη φυσιολογικές τιμές με την πίεση να μειώνεται σημαντικά ακόμη και κάτω από το επίπεδο των 160 hpa. Η συγκεκριμένη συμπεριφορά εμφανίζεται και για τα δυο σενάρια. Αυτό μπορεί να οφείλεται σε λάθος κατά τον υπολογισμό της με το θερμικό κριτήριο όπως αυτό ορίζεται από τον WMO [T. Reichler, 2003]. 2. Μεταβολές στο επίπεδο της τροπόπαυση στο σενάριο SCN2c Figure 98: Tropopause pressure level differences and significance levels between periods 1980-1989 and 1960-1969 scenario SCN2c 73

Figure 99: Tropopause pressure level differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1980-1989 scenario SCN2c Figure 100: Tropopause pressure level differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1960-1969 scenario SCN2c Σχόλια για τις μεταβολές στην τροπόπαυση στον σενάριο SCN2c 74

Οι μεταβολές τους όζοντος που υπάρχουν στο σενάριο SCN2c για την σύγκριση ανάμεσα στην περίοδο 1980-1989 και την περίοδο 1960-1969 δεν έχουν μεταβάλει αισθητά το επίπεδο της τροπόπαυσης παρά μόνο στις πολικές περιοχές. Σημαντικές μεταβολές υπάρχουν μόνο κατά τους μήνες Οκτώβριο, Νοέμβριο και Δεκέμβριο στα νότια γεωγραφικά πλάτη αλλά και τους μήνες Μάρτιο, Απρίλιο και Μάιο στα βόρεια γεωγραφικά πλάτη. Σε αυτές τις περιοχές η πίεση της τροπόπαυσης έχει μειωθεί 5-10 hpa. Για την δεύτερη περίοδο 2090-2099 παρουσιάζεται μια μικρή πτώση της πίεσης της τροπόπαυσης στα μεσαία και ισημερινά γεωγραφικά πλάτη αλλά μια σημαντική αύξηση κατά τους μήνες Νοέμβριο και Δεκέμβριο στο νότιο πόλο και Γενάρη με Απρίλιο στον βόρειο πόλο όπου το επίπεδο της τροπόπαυσης έχει ανέβει κατά 10-20 hpa. Τέλος ανάμεσα στις περιόδους 2090-2099 και 1960-1969 υπάρχουν σχεδόν μηδαμινές αλλαγές στον επίπεδο της τροπόπαυσης που να είναι σημαντικές. Ως γενικά συμπεράσματα για το σενάριο SCN2c μπορούμε να καταλήξουμε ότι η συνολική μεταβολή του όζοντος ανάμεσα στα έτη 1960-2100 δεν δημιουργεί σημαντικές μεταβολές στον επίπεδο της τροπόπαυσης και η μονή περίοδος που αυτές εμφανίζονται είναι κατά την περίοδο 2090-2099 με 1980-1989 όπου το όζοντος από τις χαμηλές τιμές της δεκαετίας 1980-1989 καταλήγει στις αυξημένες τιμές την δεκαετίας 2090-2099. 3. Μεταβολές στο επίπεδο της τροπόπαυση στο σενάριο SCN2d Figure 101: Tropopause pressure level differences and significance levels between periods 1980-1989 and 1960-1969 scenario SCN2d 75

Figure 102: Tropopause pressure level differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1980-1989 scenario SCN2d Figure 103: Tropopause pressure level differences and significance levels between periods 2090-2099 and 1960-1969 scenario SCN2d 76

Σχόλια για τις μεταβολές στην τροπόπαυση στον σενάριο SCN2d Από τα διαγράμματα για της μεταβολές της τροπόπαυσης παρατηρείται ότι για την σύγκριση της περιόδου 1980-1989 με την περίοδο 1960-1969 έχει μειωθεί η πίεση κατά 0-5 περίπου hpa. Αύξηση του επιπέδου της τροπόπαυσης δεν υπάρχει σχεδόν καθόλου για αυτήν την περίοδο στο συγκεκριμένο σενάριο. Η εξέλιξη στην χρονική περίοδο 2090-2099 με την περίοδο 1980-1989 είναι πολύ διαφορετική από την προηγουμένη σύγκριση. Γενικά βλέπουμε ότι σε όλες σχεδόν τις περιοχές έχει σημειωθεί σημαντική μείωση της πίεσης της τροπόπαυσης κατά 10 έως 20 hpa κατά μέσο ορό με εξαίρεση τα γεωγραφικά πλάτη γύρω από -40 ο και 40 ο για όλους σχεδόν τους μήνες όπου εμφανίζονται μεικτές τάσεις με τις διαφορές πίεσης να κυμαίνονται συνήθως από -10 έως 10 hpa, αλλά δεν εμφανίζουν κάποια σημαντικότητα λόγο της μεγάλης τυπικής απόκλισης των τιμών σε αυτά τα γεωγραφικά πλάτη για την περίοδο 2090-2099.Επίσης μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι τους μήνες Ιούλιο με Δεκέμβριο και Ιανουάριο με Μάιο μπορούμε να δούμε ότι στα γεωγραφικά πλάτη του νότιο και βόρειου πόλου αντίστοιχα οι διαφορές πίεσης χάνουν την σημαντικότητα τους. Ανάμεσα στις περιόδους 2090-2099 και 1960-1969 εμφανίζεται ένα χαρακτηριστικό μοτίβο στις μεταβολές πίεσης της τροπόπαυσης. Παρατηρείται ότι υπάρχει γενικά μια χαρακτηριστική μείωση της πίεσης της τροπόπαυσης που είναι σημαντική ιδιαιτέρα για όλα τα γεωγραφικά πλάτη και όλους τους μήνες εκτός από τις περιοχές γύρω από τα γεωγραφικά πλάτη των 40 ο και -40 ο. Επίσης οι περιοχές στους πόλους όπου δεν εμφανίζουν κάποια σημαντικότητα μειώνονται χωρικά για την σύγκριση της περιόδους 2090-2099 με την περίοδο 1960-1969. Γενικά για αυτό το σενάριο μπορεί να εξαχτεί το συμπέρασμα ότι η διακυμάνσεις τους όζοντος και των αέριων τους θερμοκηπίου έχουν επιδράσει σημαντικά στην μεταβολή του επίπεδου της τροπόπαυσης. Βλέπουμε ότι γενικά η πίεση της τροπόπαυσης έχει μειωθεί στην περίοδο 2090-2099 που σημαίνει ότι ύψος της τροπόπαυσης έχει αυξηθεί. Οι αποκλίσεις κατά την δεκαετία 2090-2099 στα γεωγραφικά πλάτη 40 ο και -40 ο καθώς και αυτές κατά τους μήνες Ιούνιο με Δεκέμβριο στο νότιο ημισφαίριο μπορεί να οφείλονται στο τρόπο υπολογισμού της τροπόπαυσης με το κριτήριο της θερμοκρασίας [Τ. Reichler, 2003]. 77

4. Διαφορές στο επίπεδο της τροπόπαυση ανάμεσα στα σενάρια SCN2d και SCN2c Figure 104: Tropopause pressure level differences and significance levels between scenarios SCN2d and SCN2c for period 1960-1969 Figure 105: Tropopause pressure level differences and significance levels between scenarios SCN2d and SCN2c for period 1980-1989 78

Figure 106: Tropopause pressure level differences and significance levels between scenarios SCN2d and SCN2c for period 2090-2099 Σχόλια για τις διαφορές στο επίπεδο της τροπόπαυσης ανάμεσα στα σενάρια SCN2d και SCN2c Από την μελέτη των διαγραμμάτων για την διαφορά των δυο σεναρίων στην πρώτη περίοδο 1960-1969 φαίνεται ότι οι διαφορές κυμαίνονται μεταξύ -5 και 5 hpa αλλά οι περιοχές που αυτή είναι σημαντική είναι μηδαμινές. Αυτό είναι σχετικά αναμενόμενο αφού τα αέρια του θερμοκηπίου δεν έχουν αυξηθεί σημαντικά για αυτήν την περίοδο. Την δεύτερη περίοδο είναι εμφανές ότι η τροπόπαυση είναι σε κατώτερο επίπεδο πίεσης στον σενάριο SCN2d από ότι στο σενάριο SCN2c με την διαφορά να κυμαίνεται περίπου στα -5 με -10 hpa σε μερικές περιπτώσεις. Αυτές οι διάφορες είναι σημαντικές κατά κύριο λόγο στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη από 40 ο έως -40 ο σχεδόν για όλους τους μήνες τους χρόνου εκτός από το Ιούνιο και η σημαντικότητα της διαφοράς μειώνεται όσο κινούμαστε προς τους πόλους. Γενικά στον νότιο πόλο ιδιαίτερα για τους μήνες Μάιο με Δεκέμβριο εμφανίζεται αύξηση της πίεσης. Άρα βλέπουμε ότι το επίπεδο της τροπόπαυσης επηρεάζεται καθώς αυξάνουν τα αέρια του θερμοκηπίου. Στην τελευταία περίοδο 2090-2099 βλέπουμε μια πιο χαρακτηριστική δομή στην διαφορά των δυο σεναρίων των που συμπίπτει με την δομή του βλέπουμε για τη σύγκριση της περιόδου 2090-2099 με την περίοδο 1960-1969 στον σενάριο SCN2d ( 79