Μελέτη της δομής της τροπόσφαιρας κατά τη διάρκεια περιπτώσεων παγετού στη Θεσσαλονίκη = Study of the structure of the troposphere during frost events in Thessaloniki.

Περίληψη

Η παρούσα εργασία μελετάει τη δομή της τροπόσφαιρας σε δύο περιπτώσεις παγετού, ακτινοβολίας  και μεταφοράς, στη Θεσσαλονίκη, δίνοντας έμφαση στα συνοπτικά και θερμοδυναμικά τους χαρακτηριστικά. Χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα σταθμών, ραδιοβολίσεις και επιχειρησιακές πλεγματικές αναλύσεις του Ευρωπαϊκού Κέντρου Μεσοπρόθεσμων Προγνώσεων Καιρού (ECMWF).
Μετά από ανάλυση των περιπτώσεων παγετού των τελευταίων 5 ετών (2015-2019), επιλέχθηκε για περαιτέρω μελέτη το πολύ ισχυρό ψυχρό επεισόδιο της περιόδου 6 έως 13 Ιανουαρίου 2017. Αυτό το επεισόδιο χαρακτηρίστηκε από εκτεταμένο παγετό, ο οποίος ήταν αρχικά παγετός μεταφοράς και στη συνέχεια ακτινοβολίας. Στη δυτική Ευρώπη είχε αναπτυχθεί ένα σύστημα υψηλών πιέσεων με αποτέλεσμα να μεταφερθούν πολικές αέριες μάζες στην κεντρική και την ανατολική Ευρώπη. Στο επίπεδο των 500 hPa εμφανίστηκε πάνω από τη νοτιοανατολική Ευρώπη ένα χαμηλό των υψών και στη Βαλκανική χερσόνησο μια λίμνη ψυχρού αέρα λόγω μεταφοράς. Η ελάχιστη θερμοκρασία 2μ στο αεροδρόμιο της Θεσσαλονίκης έπεσε στους -9.95°C. Έντονες θερμοκρασιακές αναστροφές παρατηρήθηκαν στην κατώτερη τροπόσφαιρα κατά τη διάρκεια του παγετού ακτινοβολίας. Η επεξεργασία των διαθέσιμων δεδομένων των σταθμών έδειξε πως στην ημιαστική περιοχή (αεροδρόμιο Θεσσαλονίκης) ο παγετός ακτινοβολίας σχετίσθηκε με χαμηλότερες θερμοκρασίες από εκείνες του παγετού μεταφοράς, λόγω έντονης νυχτερινής ψύξης σε ανέφελες συνθήκες με άπνοια, σε συνδυασμό με τη μεγάλη λευκαύγεια λόγω των χιονοπτώσεων των προηγούμενων ημερών. Στο πολεοδομικό συγκρότημα ισχύει το αντίθετο, με την επίδραση του παγετού ακτινοβολίας να είναι μικρότερη στο εσωτερικό της πόλης. Κατά τη διάρκεια του παγετού μεταφοράς η ελάχιστη θερμοκρασία στην περιοχή του αεροδρομίου ήταν μέχρι 1.5 βαθμό θερμότερη από ότι στην πόλη της Θεσσαλονίκης. Αυτό πιθανώς οφείλεται στη σύντομη διέλευση των αερίων μαζών, υπό την επίδραση των Βόρειων ανέμων, πάνω από τη θάλασσα του Θερμαϊκού Κόλπου πριν επηρεάσουν το αεροδρόμιο.

The purpose of this thesis is to investigate the structure of the troposphere in two cases of frost, radiation and advection, in Thessaloniki and focus on their synoptic and thermodynamic characteristics. The data included meteorological station measurements, radiosondes and operational gridded analyses of the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF).
After the analysis of the frost cases of the last 5 years (2015-2019) at Thessaloniki, the very strong cold episode of the period 6 to 13 January 2017 was selected for further study. This episode was characterized by extended frost, which was initially due to advection frost and then radiation frost. A high pressure system had developed over Western Europe resulting to the advection of polar air masses to Central and Eastern Europe. A low prevailed at 500 hPa over southeastern Europe and a lake of cold air developed in the Balkan Peninsula due to transport. The minimum 2m air temperature dropped to -9.95 °C at Thessaloniki airport. Strong temperature inversions were observed in the lower troposphere during the radiation frost.
The processing of the available data of the stations showed that in the semi-urban area (Thessaloniki airport) the radiation frost was associated with lower temperatures than those of the advection frost, due to intense nocturnal cooling in cloud-free and low wind speed conditions, combined with the high albedo due to the snowfall of the previous days. The result was the opposite in the urban complex because of the lower effect of radiation frost in the city center. During the advection frost, the minimum temperature at the airport was up to 1.5 degrees warmer than in the city of Thessaloniki. This may have occurred because of the short passage of the air masses, steered by the northerly winds, over the sea of Thermaikos Gulf before they affect the airport.
Key words: Παγετός, Παγετός μεταφοράς, Παγετός ακτινοβολίας, Τροπόσφαιρα ECMWF, Θεσσαλονίκη, Opengrads, Frost, Advection frost, Radiation frost, ECMWF, Troposhpere, Thessaloniki, Opengrads.