H ΠΡΟΓΝΩΣΗ ΤΟΥ ΚΑΙΡΟΥ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΗΠΕΙΡΟΥ Αριθμητικές προσομοιώσεις των ατμοσφαιρικών συνθηκών σε πλέγμα υψηλής ανάλυσης, στην περιοχή της Ηπείρου. Σύστημα προειδοποίησης εμφάνισης ακραίων καιρικών φαινομένων. Αριστείδης Μπαρτζώκας ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ
ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΑΚΡΑΙΩΝ ΚΑΙΡΙΚΩΝ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ Μεταφορές Γεωργία Υγεία Τουρισμός Πυρκαγιές Οικονομία
ΣΚΟΠΟΣ Δημιουργία συστήματος έγκαιρης και έγκυρης πρόγνωσης ακραίων καιρικών φαινομένων Λεπτομερής πρόγνωση καιρού (πλέγμα 2 x 2 km) Ενήμερωση αρμόδιων τοπικών αρχών και του κοινού
ΕΤΑΙΡΟΙ Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων (Επικεφαλής εταίρος) Περιφέρεια Ηπείρου Ινστιτούτο Ατμοσφαιρικών Ερευνών και Κλίματος Ιταλίας Περιφέρεια Καλαβρίας Πανεπιστήμιο Μάλτας Μετεωρολογική Υπηρεσία Κύπρου Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών (Συνεργαζόμενος εταίρος) Ινστιτούτο Επιστημών Θάλασσας Ιταλίας (Συνεργαζόμενος εταίρος)
ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Επίγειες μετρήσεις από χερσαίους και θαλάσσιους μετεωρολογικούς σταθμούς Δορυφορικά δεδομένα Δεδομένα ηλεκτρικών εκκενώσεων Μετεωρολογικά μοντέλα ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας Μοντέλα πρόγνωσης ύψους κύματος
Από το 2007, στο Εργαστήριο Μετεωρολογίας του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων, λειτουργεί επιχειρησιακά το μέσης κλίμακας μη υδροστατικό μετεωρολογικό μοντέλο ΜΜ5 (PSU/NCAR Mesoscale Modeling, v. 3). Οι αρχικές και συνοριακές συνθήκες παρέχονται από το Global Forecast System (GFS), U.S. Weather Service (00:00UTC analysis, 6-ωρες προγνώσεις, πλέγματος 1-μοίρας). Συστοιχία Ηλεκτρονικών Υπολογιστών Εργαστηρίου Μετεωρολογίας Πανεπιστημίου Ιωαννίνων 8 units 16 επεξεργαστές μνήμη 8GB χωρητικότητα 650GB Αποκτήθηκε στα πλαίσια του προγράμματος RISKMED (ARCHIMED INTERREG III)
Grid 1: Ευρώπη, 24x24Km. Πρόγνωση 3 ημερών ανά 6-ωρο. Grid 2: Ελλάδα, 8x8Km. Πρόγνωση 3 ημερών ανά 6-ωρο. Grid 3: Ήπειρος, 2x2Km. Πρόγνωση 2 ημερών ανά 2-ωρο. Χρησιμοποιούνται μικροφυσικό σχήμα Schultz σχήμα Kain-Fritsch-2 για τις κατακόρυφες κινήσεις μεταφοράς σχήμα MRF για το πλανητικό οριακό στρώμα 23 «σ» κατακόρυφα επίπεδα λαμβάνονται υπ όψη οι ανταλλαγές ακτινοβολίας μεγάλου και μικρού μήκους κύματος με τα νέφη και τον ανέφελο αέρα (cloud radiation) Ήπειρος Ιόνιο Πέλαγος
ΕΥΡΩΠΗ 300 hpa 500 hpa ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ & ΝΕΦΗ T-850 hpa ΒΡΟΧΟΠΤΩΣΗ ΑΝΕΜΟΣ
ΕΛΛΑΔΑ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ & ΝΕΦΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΑΝΕΜΟΣ ΒΡΟΧΟΠΤΩΣΗ
ΒΟΡΕΙΟΔΥΤΙΚΗ ΕΛΛΑΔΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΑΝΕΜΟΣ ΒΡΟΧΟΠΤΩΣΗ
Βροχόπτωση 15:00-17:00 Βροχόπτωση 17:00-19:00
Βροχόπτωση 19:00-21:00 Βροχόπτωση 21:00-23:00
ΠΕΡΙΟΧΗ ΗΠΕΙΡΟΥ 1. Ηγουμενίτσα 2. Πάργα 3. Πρέβεζα 4. Άρτα 5. Κακαβιά Μουργκάνα 6. Παραμυθιά Καλαμάς 7. Σούλι 8. Ξηροβούνι Άραχθος 9. Δελβινάκι Κόνιτσα Δ. Ζαγόρι 10.Ιωάννινα 11. Πυρσόγιαννη Γράμμος 12.Χαράδρα Αωού Τύμφη 13.Ανατολικό Ζαγόρι 14.Μέτσοβο 15. Β. Τζουμέρκα 16.Ν. Τζουμέρκα
ΑΚΡΑΙΑ ΚΑΙΡΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ Ελάχιστη θερμοκρασία Μέγιστη θερμοκρασία Βροχόπτωση Καταιγίδες Ισχυροί άνεμοι Χιονόπτωση
ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΑ ΟΡΙΑ ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗΣ Παράμετρος Ταχύτητα Ανέμου (beaufort) Κίτρινο Επίπεδο Πορτοκαλί Επίπεδο Κόκκινο Επίπεδο 7-8 8-9 > 9 Υετός (mm / 6h) 8-15 15-30 > 30 Καταιγίδα (mm / 6h) [50% convective] Υψηλή θερμοκρασία ( C) Χαμηλή θερμοκρασία ( C) Χιόνι (mm / 6h) [θερμοκρασία < 2 C] 8-15 15-30 > 30 33-36 36-39 > 39 (-4) - (+2) (-8) - (-4) < (-8) 3-8 8-15 > 15
ΧΑΡΤΗΣ ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗΣ ΑΚΡΑΙΩΝ ΚΑΙΡΙΚΩΝ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ (RISK MAP) Εξέλιξη Περιοχή Ημερομηνία Καιρικό φαινόμενο Περιοχή χωρίς προειδοποίηση Επιλεγμένη περιοχή από τον χρήστη
Δυσφορία λόγω ζέστης και υγρασίας Δυσφορία λόγω ψύχους και ανέμου Κίνδυνος εξάπλωσης πυρκαγιάς
ΔΙΑΔΙΚΤΥΑΚΟΣ ΤΟΠΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΗ ΣΕΛΙΔΑ ΠΡΟΓΝΩΣΤΙΚΟΙ ΧΑΡΤΕΣ RISKMAP ΕΠΙΠΕΔΑ ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΟΤΗΤΑΣ
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 1 ΕΤΟΥΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ
ΜΕΤΕΩΓΡΑΜΜΑΤΑ
ΔΙΚΤΥΟ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΩΝ ΣΤΑΘΜΩΝ
ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΗΜΕΡΑ ΕΒΔΟΜΑΔΑ
ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ
www.epirusmonitoring.gr
Θερμοκρασία Υγρασία Ταχύτητα Ανέμου Διεύθυνση Ανέμου www. epirusmonitoring.gr - (Ιωάννινα 7/5/09)
Ηλιακή Ακτινοβολία Ατμοσφαιρική Πίεση Βροχόπτωση Θερμοκρασία Εδάφους www. epirusmonitoring.gr - (Ιωάννινα 7/5/09)
1/6/2007 1/7/2007 31/7/2007 30/8/2007 29/9/2007 29/10/2007 28/11/2007 28/12/2007 27/1/2008 26/2/2008 27/3/2008 26/4/2008 26/5/2008 1/6/2007 1/7/2007 31/7/2007 30/8/2007 29/9/2007 29/10/2007 28/11/2007 28/12/2007 27/1/2008 26/2/2008 27/3/2008 26/4/2008 26/5/2008 Temperature difference (C) Temperature difference (C) 1/6/2007 1/7/2007 31/7/2007 30/8/2007 29/9/2007 29/10/2007 28/11/2007 28/12/2007 27/1/2008 26/2/2008 27/3/2008 26/4/2008 26/5/2008 1/6/2007 1/7/2007 31/7/2007 30/8/2007 29/9/2007 29/10/2007 28/11/2007 28/12/2007 27/1/2008 26/2/2008 27/3/2008 26/4/2008 26/5/2008 Temperature difference (C) Temperature difference (C) ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ MM5 (λειτουργία ενός έτους) Ioannina T minimum Air temperature difference (MM5 t+04 - Station 04UTC) Ioannina T maximum Air temperature difference (MM5 t+12 - Station 12UTC) 15 10 5 0-5 -10-15 15 10 5 0-5 -10-15 Arta T minimum Arta T maximum Air temperature difference (MM5 t+04 - Station 04UTC) Air temperature difference (MM5 t+12 - Station 12UTC) 15 10 5 0-5 -10-15 15 10 5 0-5 -10-15
1/6/2007 1/7/2007 31/7/2007 30/8/2007 29/9/2007 29/10/2007 28/11/2007 28/12/2007 27/1/2008 26/2/2008 27/3/2008 26/4/2008 26/5/2008 1/6/2007 1/7/2007 31/7/2007 30/8/2007 29/9/2007 29/10/2007 28/11/2007 28/12/2007 27/1/2008 26/2/2008 27/3/2008 26/4/2008 26/5/2008 Wind speed difference (m/s) Wind speed difference (m/s) 1/6/2007 1/7/2007 31/7/2007 30/8/2007 29/9/2007 29/10/2007 28/11/2007 28/12/2007 27/1/2008 26/2/2008 27/3/2008 26/4/2008 26/5/2008 1/6/2007 1/7/2007 31/7/2007 30/8/2007 29/9/2007 29/10/2007 28/11/2007 28/12/2007 27/1/2008 26/2/2008 27/3/2008 26/4/2008 26/5/2008 Wind speed difference (m/s) Wind speed difference (m/s) Ioannina wind, t+12 Ioannina wind, t+36 Wind speed difference (MM5 t+12 - Station 12UTC) Wind speed difference (MM5 t+36 - Station 12UTC) 10 10 5 5 0 0-5 -5-10 -10 Arta wind, t+12 Arta wind t+36 Wind speed difference (MM5 t+12 - Station 12UTC) Wind speed difference (MM5 t+36 - Station 12UTC) 10 10 5 5 0 0-5 -5-10 -10
ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΑΞΙΟΠΙΣΤΙΑΣ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΜΜ5 ΣΤΗ ΒΡΟΧΟΠΤΩΣΗ ΤΗΣ ΗΠΕΙΡΟΥ ΓΙΑ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΕΣ ΟΡΙΖΟΝΤΙΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΚΑΙ ΕΠΙΛΟΓΕΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Να επαληθευτεί η πρόγνωση της βροχόπτωσης Να διαπιστωθεί εάν είναι απαραίτητη η ενεργοποίηση «σχήματος» παραμετροποίησης των κατακόρυφων κινήσεων μεταφοράς σε πλέγματα με πολύ μικρές οριζόντιες διαστάσεις (2Km) Να αναζητηθεί ποιο από τα τρία «σχήματα» που εφαρμόζονται συχνότερα διεθνώς (Kain-Fritsch-2, Betts-Miller, Grell) συμβάλλει στην ακριβέστερη πρόγνωση της βροχόπτωσης στην Ήπειρο
22 ημέρες με μεγάλα ποσά βροχής στην Ήπειρο (xειμερινές ημέρες 2009-2010) Δεδομένα βροχής από 14 αυτόματους μετεωρολογικούς σταθμούς του Π.Ι. και του Ε.Α.Α. Για την επαλήθευση του μοντέλου και για τη σύγκριση των διαφόρων σχημάτων παραμετροποίησης, χρησιμοποιήθηκαν συναρτήσεις που υπολογίζονται από πίνακες συνάφειας (Bias, Threat, PC, POD κ.α.) καθώς επίσης και το Μέσο Απόλυτο Σφάλμα (ΜΑΕ). ΙΟΝΙΟ ΠΕΛΑΓΟΣ Σαγιάδ α Τράπεζ α Δολιαν ά Ελευθεροχώρι Ηγουμενίτσα Παραμυθιά Αμμουδιά Νησί Μέτσοβο Πανεπιστήμιο Καταρράκτης Βουργαρέλι Άρτα Κομπότ ι Το ύψος βροχής που προβλέπει το μοντέλο στη θέση των σταθμών, υπολογίζεται με δύο μεθόδους: Μέθοδος Cressman Μέθοδος 9 σημείων
Μέθοδος Cressman Ρ2 R Ρ1 D2 D1 Ρ3 D3 D4 Ρ4 ( 2 2 2 2 W P ) /( W ) W ( R Dn ) /( R Dn ) P= n n n, με n 1,4 n 1, 4 n
Μέθοδος 9 σημείων Ρ4 Ρ3 Ρ2 Ρ5 Ρ1 Ρ9 Ρ6 Ρ7 Ρ8
Χρήση Πινάκων Συνάφειας Συναρτήσεων Επίδοσης 1) Ορίζονται κατώφλια ύψους βροχής (1.0mm, 2.5mm, 5.0mm, 10.0mm, 20.0mm) 2) Για κάθε μία από τις 22 ημέρες σχηματίζονται οι πίνακες συνάφειας H (Hits): αριθμός περιπτώσεων όπου το μοντέλο και η παρατήρηση έχουν τιμή πάνω από το κατώφλι F (False alarms): αριθμός περιπτώσεων όπου το μοντέλο προέβλεψε λανθασμένα ύψος βροχής πάνω από το κατώφλι M (Missing): αριθμός περιπτώσεων όπου το μοντέλο προέβλεψε λανθασμένα ύψος βροχής κάτω από το κατώφλι C (Correct negatives): αριθμός περιπτώσεων όπου το μοντέλο προέβλεψε σωστά ύψος βροχής πάνω από το κατώφλι Συνάρτηση Probability of Detection: POD = H/ (H+M) Τιμές 0-1. Βέλτιστη τιμή=1 Εκφράζει το ποσοστό των παρατηρήσεων με ύψος βροχής πάνω από την τιμή του κατωφλίου που προβλέφθηκαν σωστά
κατώφλια Μέθοδος Cressman Πλέγμα 8 Km - Ελλάς Μέθοδος Cressman Πλέγμα 2Km - Ήπειρος Μέθοδος 9 σημείων Πλέγμα 2Km - Ήπειρος t+12 ΒΜ GR KF2 ΒΜ GR KF2 NOCP ΒΜ GR KF2 NOCP 1,0mm 0,90 0,96 0,96 0,85 0,93 0,92 0,79 0,91 0,98 0,97 0,88 2,5mm 0,86 0,91 0,90 0,80 0,88 0,86 0,72 0,88 0,94 0,94 0,82 5,0mm 0,77 0,82 0,79 0,71 0,81 0,75 0,65 0,82 0,91 0,87 0,78 10,0mm 0,58 0,66 0,61 0,53 0,65 0,55 0,49 0,65 0,74 0,70 0,64 20,0mm 0,46 0,44 0,40 0,50 0,61 0,40 0,42 0,69 0,72 0,58 0,55 t+24 1,0mm 0,93 0,92 0,92 0,87 0,90 0,90 0,78 0,93 0,95 0,95 0,84 2,5mm 0,91 0,92 0,82 0,81 0,88 0,83 0,72 0,89 0,93 0,94 0,81 5,0mm 0,78 0,77 0,82 0,69 0,77 0,75 0,61 0,81 0,85 0,87 0,71 10,0mm 0,67 0,67 0,67 0,58 0,62 0,56 0,51 0,71 0,77 0,71 0,63 20,0mm 0,43 0,49 0,37 0,43 0,41 0,36 0,38 0,57 0,66 0,52 0,51 t+36 1,0mm 0,90 0,93 0,93 0,85 0,90 0,90 0,80 0,89 0,94 0,93 0,86 2,5mm 0,86 0,85 0,88 0,80 0,84 0,84 0,75 0,86 0,91 0,90 0,80 5,0mm 0,81 0,82 0,80 0,75 0,78 0,77 0,69 0,81 0,86 0,84 0,80 10,0mm 0,65 0,75 0,60 0,63 0,67 0,61 0,54 0,73 0,80 0,72 0,69 20,0mm 0,49 0,53 0,44 0,46 0,45 0,39 0,42 0,62 0,79 0,57 0,60 t+48 1,0mm 0,91 0,95 0,85 0,89 0,89 0,84 0,75 0,92 0,96 0,89 0,82 2,5mm 0,88 0,88 0,80 0,85 0,87 0,81 0,72 0,90 0,93 0,86 0,78 5,0mm 0,80 0,79 0,82 0,75 0,76 0,71 0,61 0,82 0,85 0,82 0,72 10,0mm 0,76 0,69 0,66 0,63 0,66 0,59 0,52 0,76 0,82 0,70 0,61 20,0mm 0,36 0,39 0,36 0,41 0,47 0,44 0,42 0,57 0,65 0,51 0,50
Η παραμετροποίηση των κατακόρυφων κινήσεων μεταφοράς σε πλέγμα διάστασης 2Km είναι απαραίτητη Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο Cressman για τον υπολογισμό του ύψους βροχής στη θέση του σταθμού, προκύπτει ότι και για τα τρία σχήματα παραμετροποίησης η τιμή του ύψους βροχής δε βελτιώνεται σημαντικά μεταβαίνοντας από το πλέγμα ανάλυσης 8Km στο πλέγμα μεγαλύτερης ανάλυσης των 2Km, ενώ, θεωρώντας ως προβλεπόμενο ύψος βροχής στη θέση του σταθμού εκείνη την τιμή, εκ των 9 γειτονικών, η οποία είναι η πλησιέστερη στην παρατήρηση, προκύπτει ότι υπάρχει βελτίωση καθώς η ανάλυση αυξάνεται από τα 8Km στα 2Km. Στην περίπτωση όμως αυτή φαίνεται να υπάρχει μία μικρή μετατόπιση της κατανομής της βροχής στο χώρο, γεγονός που δικαιολογείται από το ιδιαίτερα έντονο ανάγλυφο της περιοχής. Μεταξύ των σχημάτων που παραμετροποιούν τις κατακόρυφες κινήσεις μεταφοράς, προκύπτει ότι τα σχήματα Grell και Kain-Fritsch-2 προβλέπουν καλύτερα τη βροχή που σημειώνεται στην περιοχή, με το πρώτο να υπερτερεί κυρίως στα μεγάλα ποσά βροχής Το σύνολο των σχημάτων που χρησιμοποιήθηκαν στη μελέτη, υποεκτιμούν το ύψος βροχής στην Ήπειρο
Ευχαριστώ πολύ!