Μελέτη των συνοπτικών, δυναμικών και θερμοδυναμικών χαρακτηριστικών των χαλαζοκαταιγίδων στην κεντρική Μακεδονία με αντικειμενικό σκοπό τη δυνητικότητα πρόγνωσης αυτών = On the study of synoptic, dynamic and thermodynamic characteristics of hailstorms in central Macedonia for the potentiality of predicting-forecasting them

Περίληψη

Αντικειμενικός σκοπός στην παρούσα διπλωματική εργασία είναι η μελέτη του φαινομένου των χαλαζοκαταιγίδων και η δημιουργία ενός μοντέλου-αλγορίθμου με στόχο την πρόγνωση αυτών στην Κεντρική Μακεδονία.
Για αυτό το σκοπό επιλέγεται ένα σύνολο ημερών χαλαζόπτωσης κατά τις περιόδους Απριλίου-Σεπτεμβρίου των ετών 2008 – 2010. Τα δεδομένα προέρχονται από ραδιοβολίσεις (12 UTC), από ένα μετεωρολογικό ραντάρ και από χάρτες καιρού. Μέσω αυτών υπολογίστηκαν διάφορες μετεωρολογικές παράμετροι, ενδεικτικές για την παρουσία και ανάπτυξη χαλαζοκαταιγίδων.
Η μεθοδολογία για τη δημιουργία του μοντέλου-αλγορίθμου απαιτεί τη χρήση γραμμικών και μη γραμμικών εξισώσεων, οι οποίες είχαν ως εξαρτημένη μεταβλητή τη μέγιστη ανακλαστικότητα. Η επιλογή των ανεξάρτητων μεταβλητών πραγματοποιήθηκε με μετεωρολογικά και στατιστικά κριτήρια.
Οι μετεωρολογικές παράμετροι που συμμετείχαν είναι: οι δείκτες αστάθειας SHOW, LIFT και KINX, οι τιμές αναλογίας μίγματος στην επιφάνεια (MRSUR), σχετικής υγρασίας στην επιφάνεια (RHSUR), δυνητικής θερμοκρασίας στο μέσο στρώμα ανάμιξης (MLTH), υετίσιμου νερού (PWAT) και το ύψος της ισόθερμου των -5 οC (H-5).
H μεθοδολογία στην οποία βασίστηκε η δημιουργία του μοντέλου-αλγορίθμου περιείχε τη χρήση συσχετίσεων και της πολλαπλής παλινδρόμησης. Αυτή εφαρμόστηκε για τη δημιουργία ενός μοντέλου γραμμικής παλινδρόμηση και ενός μοντέλου μη γραμμικής παλινδρόμησης. Το δεύτερο υπήρξε αποδοτικότερο του πρώτου.
Το μη γραμμικό μοντέλο παλινδρόμησης ελέγχθηκε και ως προς την ευαισθησία του. Η χρήση 5, 6 και 7 και 9 ανεξάρτητων μεταβλητών αποδείχθηκε λιγότερο ικανοποιητική από αυτή των 8.
Το μοντέλο-αλγόριθμος εφαρμόστηκε ξεχωριστά για τις 6 πρώτες σε συχνότητα συνοπτικές καταστάσεις. Καθένας θεωρήθηκε αποδεκτός και για ορισμένες καταστάσεις αποδοτικότερος από αυτόν που εφαρμόστηκε στο σύνολο των συνοπτικών καταστάσεων.

The objective on this work is to study the phenomenon of hailstorms and to create a model-algorithm in order to predict-forecast them in Central Macedonia.
Α number of days were chosen for the time period from April to September for the years 2008, 2009 and 2010. The data used were obtained from atmospheric soundings (12UTC), a  weather radar and weather charts. By using those data, meteorological parameters and indices were calculated.
The adopted methodology requires the use of both linear and nonlinear equations, which have used as a dependent variable the maximum daily reflectivity of the radar. The independent variables were chosen by meteorological and statistical criteria.
The methodology of developing the model-algorithm relied on correlation and nonlinear multiple regression analysis. The adopted parameters were: Showalter index (SHOW), Lifted index (LIFT), K index (KINX), mixing ratio at the surface (MRSUR), relative humidity at the surface (RHSUR), potential temperature of the mean mixing layer (MLTH), precipitable water (PWAT) and height of -5oC isothermal.
Multiple regression was used for the development of a linear model-algorithm and a nonlinear model-algorithm. The second was more efficient than the linear one.
The nonlinear model-algorithm was also developed with the use of 5, 6, 7 and 9 independent variables. In all cases the most efficient model-algorithm was the one consisted of 8 independent parameters.
Finally, the model-algorithm was used separately for the 6 more common synoptic types. The model-algorithm was reliable in all synoptic types and in some of them showed even better results from the initial.