Κλιματολογία των αέριων μαζών πάνω από την περιοχή της Θεσσαλονίκης.

Περίληψη

Η εκπόνηση της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής ειδίκευσης, έχει ώς κύριο στόχο τη μελέτη και την ταξινόμηση των αερίων μαζών στην περιοχή της ανατολικής Μεσογείου και ιδιαίτερα πάνω από την πόλη της Θεσσαλονίκης, χρησιμοποιώντας μια αντικειμενική στατιστική μέθοδο. Χρησιμοποιήθηκαν ημερήσια κλιματολογικά δεδομένα ERA-Interim από το ECMWF για τη χρονική περίοδο 1981-2010. Συγκεκριμένα, οι κλιματικές παράμετροι που επιλέχθηκαν είναι η θερμοκρασία, η σχετική υγρασία, η ταχύτητα του ανέμου και ο δυναμικός στροβιλισμός για 15 διαφορετικά ισοβαρικά επίπεδα. Ως περιοχή μελέτης ορίσθηκε η ευρύτερη περιοχή της Θεσσαλονίκης (22οΑ-24οΑ και 39,5οΒ-42οΒ) με χωρική διακριτοποίηση 0,5οx0,5ο και χρονική ανάλυση 6 ώρες. Η μεθοδολογία που ακολουθείται περιλαμβάνει την αποκωδικοποίηση των δεδομένων μέσω του προγράμματος Excel, όπου γίνεται έλεγχος αναστροφής στην ανώτερη και κατώτερη ατμόσφαιρα. Στη συνέχεια εφαρμόστηκε η ανάλυση κατά συστάδες σε δυο βήματα (TSCA) μέσω του στατιστικού προγράμματος SPSS και ταξινομήθηκαν οι αέριες μάζες σε κλάσεις ανά εποχιακή βάση . Επίσης, υπολογίστηκαν οι οπισθοτροχιές των αερίων μαζών  για 5 ημέρες με το μοντέλο HYSPLIT-4 προκειμένου να εντοπιστεί η προέλευση των αερίων μαζών. Τέλος, δημιουργήθηκαν οι χάρτες των οπισθοτροχιών για κάθε αέρια μάζα, μέσω του προγράμματος SURFER.
Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της μελέτης προέκυψαν 5 τύποι αερίων μαζών για κάθε εποχή, όπου ταξινομήθηκαν με βάση τα κύρια χαρακτηριστικά τους. Η πρώτη αέρια μάζα χαρακτηρίζεται από χαμηλές θερμοκρασίες και μικρά ποσοστά υγρασίας και προέρχεται από τα ΒΔ τΗ εκπόνηση της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής ειδίκευσης, έχει ώς κύριο στόχο τη μελέτη και την ταξινόμηση των αερίων μαζών στην περιοχή της ανατολικής Μεσογείου και ιδιαίτερα πάνω από την πόλη της Θεσσαλονίκης, χρησιμοποιώντας μια αντικειμενική στατιστική μέθοδο. Χρησιμοποιήθηκαν ημερήσια κλιματολογικά δεδομένα ERA-Interim από το ECMWF για τη χρονική περίοδο 1981-2010. Συγκεκριμένα, οι κλιματικές παράμετροι που επιλέχθηκαν είναι η θερμοκρασία, η σχετική υγρασία, η ταχύτητα του ανέμου και ο δυναμικός στροβιλισμός για 15 διαφορετικά ισοβαρικά επίπεδα. Ως περιοχή μελέτης ορίσθηκε η ευρύτερη περιοχή της Θεσσαλονίκης (22οΑ-24οΑ και 39,5οΒ-42οΒ) με χωρική διακριτοποίηση 0,5οx0,5ο και χρονική ανάλυση 6 ώρες. Η μεθοδολογία που ακολουθείται περιλαμβάνει την αποκωδικοποίηση των δεδομένων μέσω του προγράμματος Excel, όπου γίνεται έλεγχος αναστροφής στην ανώτερη και κατώτερη ατμόσφαιρα. Στη συνέχεια εφαρμόστηκε η ανάλυση κατά συστάδες σε δυο βήματα (TSCA) μέσω του στατιστικού προγράμματος SPSS και ταξινομήθηκαν οι αέριες μάζες σε κλάσεις ανά εποχιακή βάση . Επίσης, υπολογίστηκαν οι οπισθοτροχιές των αερίων μαζών  για 5 ημέρες με το μοντέλο HYSPLIT-4 προκειμένου να εντοπιστεί η προέλευση των αερίων μαζών. Τέλος, δημιουργήθηκαν οι χάρτες των οπισθοτροχιών για κάθε αέρια μάζα, μέσω του προγράμματος SURFER.
Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της μελέης Ευρώπης (χαρακτηριστικά πολικής ηπειρωτικής αέριας μάζας). Η δεύτερη αέρια μάζα έχει και αυτή χαμηλές θερμοκρασίες αλλά μεγαλύτερα ποσά υγρασίας  και η πηγή της βρίσκεται στη κυρίως ανατολική, ΒΑ Ευρώπη αλλά παραμένει αρκετό χρόνο πάνω από τη Μαύρη Θάλασσα και έτσι εμπλουτίζεται σε υγρασία (χαρακτηριστικά πολικής θαλάσσιας αέριας μάζας). Η τρίτη αέρια μάζα χαρακτηρίζεται από μέσες θερμοκρασίες για την εποχή εμφάνισης, αρκετή υγρασία και ζωνική κυκλοφορία πάνω από τη Μεσόγειο (χαρακτηριστικά μεσογειακής αέριας μάζας). Η τέταρτη αέρια μάζα χαρακτηρίζεται από υψηλές θερμοκρασίες και συνδέεται με την υποτροπική ράχη πάνω από την Ευρώπη (χαρακτηριστικά τροπικής ηπειρωτικής αέριας μάζας). Τέλος, η πέμπτη αέρια μάζα χαρακτηρίζεται από υψηλές θερμοκρασίες και υψηλή υγρασία (χαρακτηριστικά τροπικής θαλάσσιας αέριας μάζας)

The main purpose of this master thesis is the classification of air masses in the eastern Mediterranean area and especially over Thessaloniki, using an objective statistical method. Daily ERA-Interim climatic data from ECMWF for the period 1981-2010 was used. Specifically, the climatic parameters selected are temperature, relative humidity, wind speed and dynamic vorticity for 15 different pressure levels. The area of the study was defined as the surrunding area of Thessaloniki (22ο-24οΑ and 39,5οΒ-42οΒ) with a spatial resolution of 1,5οx1,5ο and a time interval of 6 hours. The methodology followed involves data decoding using Excel program, where inversion control is performed in the upper and lower atmosphere. Two-step cluster analysis (TSCA) have been applied using SPSS statistical program and air masses were classified in groups on a seasonal basis. Also, 5-day back trajectories of air masses have been calculated with the HYSPLIT-4 model in order to identify the origin of air masses. Finally, back trajectory maps for each air mass were created with the SURFER program.
According to the results of the study, 5 types of air mass were produced for each season, where they were classified according to their main characteristics. The first air mass is characterized by low temperatures and low humidity levels and is derived from the NW of Europe (Polar continental air mass).  The second air mass has also low temperatures, but larger amounts of humidity and the source is in particular North-East Europe, but remains several days over the Black Sea and it is enriched with moisture (Polar maritime air mass). The third air mass is characterized by average temperatures for the display period, sufficient moisture and zonal circulation over the Mediterranean (Mediterranean air mass). The fourth air mass is characterized by high temperatures and it is connected to the subtropical ridge over Europe (Tropical continental air mass). Finally, the fifth air mass is characterized by high temperatures and high relative humidity (Tropical maritime air mass).