Κλιματολογική μελέτη των ανέμων στις ελληνικές θάλασσες και μελλοντικές εκτιμήσεις των μεταβολών τους με τη χρήση κλιματικού περιοχικού μοντέλου

Περίληψη

Οι κύριοι στόχοι της παρούσας διατριβής ειδίκευσης είναι η αξιολόγηση του Περιοχικού Κλιματικού Μοντέλου ICTP – RegCM3 να προσομοιώνει το πεδίο του επιφανειακού ανέμου πάνω από τις ελληνικές θάλασσες, και η χρήση του για την εξαγωγή κατωφλίων ακραίων ταχυτήτων του επιφανειακού ανέμου, καθώς και για την ενδοετήσια κατανομή αυτών. Αξιολογείται η ικανότητα του μοντέλου στην αποτύπωση των κύριων χαρακτηριστικών του πεδίου του επιφανειακού ανέμου στην περιοχή μελέτης και στην ενδοετήσια μεταβλητότητά του, με σύγκριση με δεδομένα των παρατηρήσεων 15 επίγειων μετεωρολογικών σταθμών. Διερευνάται η ύπαρξη κοινών μικρότερων υποπεριοχών, που παρουσιάζουν ιδιαίτερα τοπικά χαρακτηριστικά στο πεδίο του επιφανειακού ανέμου. Γίνεται σύγκριση της διεύθυνση και της ταχύτητας του ανέμου, μεταξύ σημείων πλέγματος και σταθμών. Επίσης, διερευνώνται τα αίτια απόκλισης της ταχύτητας, με την προσαρμογή γνωστών παραμετρικών κατανομών στα δεδομένα της ταχύτητας. Η μελέτη της ενδοετήσιας διακύμανσης του επιφανειακού ανέμου, όπως προκύπτει από τα δεδομένα του μοντέλου, γίνεται τόσο με την δημιουργία μηνιαίων χαρτών, όπου παρουσιάζεται η μέση μηνιαία ταχύτητα και η επικρατούσα μηνιαία διεύθυνση, καθώς επίσης, και με τη δημιουργία δύο τομών, που παρουσιάζουν το μεγαλύτερο μέρος της ενδοετήσιας μεταβλητότητας. Επίσης, χρησιμοποιούνται αντίστοιχα σχήματα για την προβολή των μελλοντικών διαφορών. Στη συνέχεια, εφαρμόζονται παραμετρικές και μη παραμετρικές στατιστικές μέθοδοι για την εξαγωγή κατωφλίων ακραίων ταχυτήτων ανέμων από τα δεδομένα του μοντέλου. Εισάγεται μία αξιόπιστη αυτοματοποιημένη διαδικασία υπολογισμού των κατωφλίων ακραίων ταχυτήτων από τις μεθόδους Peaks Over Threshold – POT. Επίσης, με βάση τις τιμές κατωφλίων που προέκυψαν, μελετάται η ενδοετήσια κατανομή των ακραίων ανέμων. Τέλος, σχεδιάζονται χάρτες μελλοντικών διαφορών.

The main objectives of this thesis are evaluating the ability of the Regional Climate Model ICTP – RegCM3 to simulate the surface wind field over the Greek seas, and the use of the model to extract extreme wind speed thresholds and extreme winds’ interannual distribution. The ability of the model to capture the main characteristics of the surface wind field and it’s interannual variability are evaluated by comparing the model’s data to observation data from 15 land meteorological stations. The existence of sub-regions, inside the region of study, that exhibit special local wind features is examined. Comparisons in wind speed and direction between adjacent station – grid point are being made. Also, the reasons of deviations in wind speed are examined through the fitting of some well known parametric distributions to the data of the model and the observations. The study of interannual variation of the surface wind, as produced from the model’s data, is performed by producing monthly maps showing the average monthly wind speed and the monthly prevailing wind direction, and by the production of two cross-sections, which the include greatest part of the interannual variability. Also,c orresponding figures for projecting future changes are shown. Application of both parametric and non-parametric statistical methods for extracting extreme wind speed thresholds from the model’s data. A reliable automated  procedure for calculating the thresholds of extreme speed based on Peaks Over Threshold – POT methods is induced. Furthermore, the interannual distribution of extreme winds is studied, based on the threshold values that resulted. Maps for future changes are presented.