Συνοπτική ανάλυση και προγνωσιμότητα της ψυχρής εισβολής του Ιανουρίου 2017 στον Ελλαδικό χώρο = Synoptic analysis and predictability of the cold air intrunsion of January 2017 in Greece.

Περίληψη

Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται η ψυχρή εισβολή που εμφανίσθηκε στην Ευρώπη τον Ιανουάριο του 2017, δίνοντας ιδιαίτερη έμφαση στον Ελλαδικό χώρο. Συγκεκριμένα το φαινόμενο έλαβε χώρα κατά τη χρονική περίοδο 6-12 Ιανουαρίου και είχε ιδιαίτερη ένταση στην ανατολική Ευρώπη με επιπτώσεις την απώλεια ανθρώπινων ζωών και την καθυστέρηση στις μεταφορές και στο εμπόριο.
 Αρχικά, ορίζονται κάποιες εισαγωγικές έννοιες απαραίτητες για την κατανόηση των μεθόδων που χρησιμοποιήθηκαν για τη διεκπαιρέωση της μελέτης. Περιγράφονται οι έννοιες της αριθμητικής πρόγνωσης καιρού, των ντετερμινιστικών μοντέλων και της στοχαστικής πρόγνωσης ενώ ακολουθεί μια σύντομη αναφορά δύο οργανισμών αριθμητικής πρόγνωσης καιρού, του Εθνικού Κέντρου Περιβαλλοντικών Προγνώσεων (NCEP) και του Ευρωπαϊκού Κέντρου Μεσοπρόθεσμων Προγνώσεων Καιρού (ECMWF), από τους οποίους χρησιμοποιήθηκαν τα δεδομένα για τη δημιουργία των χαρτών ανάλυσης και των διαγραμμάτων προγνωσιμότητας.
Στη συνέχεια ορίζεται η έννοια της ψυχρής εισβολής, αναφέρονται περιπτώσεις παλαιότερων, παρόμοιων φαινομένων στον Ελλαδικό χώρο (Ιανουάριος 2006, Φεβρουάριος 2008 κ.ά.) και περιγράφεται λεπτομερώς το φαινόμενο στον ευρύτερο Ευρωπαϊκό χώρο και στην Ελλάδα με τη χρήση μετεωρολογικών δεδομένων από επιχειρησιακές παρατηρήσεις.
Με την μελέτη και έρευνα των διαθέσιμων δεδομένων που αφορούν την θερμοκρασία στα 2 μέτρα και τη μέτρηση υετού 4 μετεωρολογικών σταθμών στην Ελλάδα (Αθήνα, Θεσσαλονίκη, Ελευσίνα και Ηράκλειο), συμπεραίνεται ότι το φαινόμενο ήταν αρκετά πιο έντονο στη βόρεια Ελλάδα με αρνητικές θερμοκρασίες και περισσότερες χιονοπτώσεις καθώς αρκτικές αέριες μάζες μεταφέρθηκαν από τη βορειο-ανατολική Ευρώπη και η έντασή του εξασθενούσε με τη μείωση του γεωγραφικού πλάτους.
Ακολουθεί η συνοπτική ανάλυση καθώς εξετάζονται η θερμοκρασία στα 2 μέτρα, το γεωδυναμικό ύψος στα 500 hPa, η πίεση στη μέση στάθμη της θάλασσας και η θερμοκρασία στα 850 hPa μέσω χαρτών ανάλυσης. Η ψυχρή εισβολή οφειλόταν στη μεταφορά αρκτικών αερίων μαζών από τη βορειο-ανατολική Ευρώπη και αποτέλεσε μια ξεχωριστή περίπτωση τόσο για την Ελλάδα όσο και για την Ευρώπη εξ’αιτίας της έντασής της και των εξαιρετικά χαμηλών θερμοκρασιών για την εποχή.
Τέλος, η μελέτη της προγνωσιμότητας δείχνει ότι το φαινόμενο προβλέφθηκε επιτυχώς από τις στοχαστικές προγνώσεις 5 ημέρες πριν την έναρξη του ενώ η διάρκειά του προβλέφθηκε 9 ημέρες πριν από τη λήξη του. Οι ντετερμινιστικές προγνώσεις προέβλεψαν την έναρξή του 5 ημέρες και τη λήξη του 10 ημέρες πριν, με μια υπερεκτίμηση της έντασής του.

In this thesis the concept of a cold wave is studied as a meteorological phenomenon, although we will particularly examine the cold wave that affected Europe in January 2017.  In more specific terms, the wave took place within the time period of 6-12 of January and was particularly intense in Eastern Europe where many casualties were reported as well as flight cancellations and delays in transports and trading.  
Firstly, some introductory terms are defined for a better understanding of the methods used for the completion of this study. The concepts of numerical weather prediction, deterministic models and ensemble predictions are described and defined while a short reference on two organizations which provide data on numerical weather prediction follows. These are the National Centers for Environmental Prediction (NCEP) and the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF). Their data was used to construct the maps and diagrams needed for the synoptic analysis and forecasting.
Moreover, the general concept of a cold wave is defined,  similar events that have occurred in Greece during the previous decades (January 2002 and 2006, February 2008, March 1987) are presented and furthermore, the characteristics of the cold wave of January 2017 in Europe as well as the area over Greece are described in detail.
According to the study of the available data which include surface temperature (2m) and precipitation measurements from 4 stations in Greece (Athens, Thessaloniki, Elefsina and Heraklion), it is concluded that the event was more intense in Northern Greece with more negative temperatures and heavy snowfall as it originated from North-Eastern Europe and its intensity weakened as the latitude decreases.
In the synoptic analysis that comes next, the surface temperature is examined as well as the mean sea-level pressure, the geopotential height at 500 hPa and the temperature at 850 hPa. The cold wave was caused by arctic air masses from the north-east and came to be an extraordinary case for Greece as well as Europe because of its intensity and the manifestation of extremely low temperatures.
In conclusion, the study of the predictability of the event shows that it was successfully forecasted 5 days before its outset while its duration was forecasted 9 days before it ended. The deterministic forecasts anticipated the event’s outset and duration 5 and 10 days in advance, respectively, with a slight overestimation regarding its intensity.