ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ · 2008-05-19 · Ένας δορυφόρος...

"Αρχιμήδης - Ενίσχυση ερευνητικών ομάδων στα Τ.Ε.Ι "

του Β’ Ε.Π.Ε.Α.Ε.Κ.- Γ’ Κ.Π.Σ Ενέργεια 2.2.3 ζ, Υποέργο 6, "Ακριβής χαρακτηρισμός του μέσου διάδοσης στην

Ελληνική επικράτεια σε χιλιοστομετρικά μήκη κύματος από δεδομένα τοπικής

κλιματολογίας, προσδιορισμός της επίδρασης της ατμόσφαιρας σε ασύρματα συστήματα

επικοινωνιών και αξιολόγηση στατικών και δυναμικών τεχνικών για την βελτίωση της

απόδοσής των".

ΠΕ2: Επεξεργασία δεδομένων και εξαγωγή χρήσιμων στατιστικών μετεωρολογικών

παραμέτρων που απαιτούνται ως είσοδοι στα μοντέλα διάδοσης.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Αναστάσιος Παπατσώρης, Κωνσταντίνος Πολυμέρης, Ειρήνη Σκλαρή

και Αθανασία Λάζου

Νοέμβριος 2007

1.3

ΕΙΣΑΓΩΓΗ Όλα τα ηλεκτρομαγνητικά επικοινωνιακά συστήματα αποτελούνται από ένα πομπό,

ένα δέκτη και ένα μέσο μετάδοσης. Σε μερικά συστήματα, το μέσο μετάδοσης είναι

μία άμεση ζεύξη όπως ένα συρμάτινο καλώδιο ή καλώδιο οπτικής ίνας. Στα ράδιο-

επικοινωνιακά συστήματα δεν υπάρχουν απευθείας συνδέσεις, το σύστημα είναι

ασύρματο. Το σήμα RF που παράγεται από τον πομπό στέλνεται στον ελεύθερο χώρο

και συλλέγεται από το δέκτη.

Οι κλιματολογικές συνθήκες επηρεάζουν σημαντικά ένα ασύρματο τηλεπικοινωνιακό

σύστημα κατά τη διάδοση ενός σήματος. Το χιόνι, η βροχή, ο άνεμος αλλά και οι

ατμοσφαιρικές κατακρημνίσεις σε οποιαδήποτε περιοχή και σε οποιοδήποτε χρόνο

μπορούν να καταστήσουν μία επικοινωνιακή ζεύξη εκτός λειτουργίας για αρκετό

χρονικό διάστημα με αποτέλεσμα η επικοινωνία μεταξύ δύο απομακρυσμένων

σημείων να μην είναι πλέον εφικτή.

Στο παρών παραδοτέο (ΠΕ2) υλοποιείται η επεξεργασία των δεδομένων που

ολοκληρώθηκε στο παραδοτέο (ΠΕ1) και συγκεκριμένα εστιάζεται στην εξαγωγή

χρήσιμων στατιστικών μετεωρολογικών παραμέτρων καθώς και στην αποτύπωση

ισοϋψών διαγραμμάτων (χαρτών) για το σύνολο της Ελληνικής επικράτειας που

απαιτούνται ως είσοδοι στα μοντέλα διάδοσης. Πριν όμως, παρουσιάζεται μια

εισαγωγή στις γενικές αρχές διάδοσης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και των

παραγόντων που την επηρεάζουν καθώς και στην δομή ενός δορυφορικού

συστήματος ώστε να εκτιμηθεί η σπουδαιότητα του συγκεκριμένου εγχειρήματος.

1-4

1 ΔΙΑΔΟΣΗ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΩΝ ΚΥΜΑΤΩΝ

1.1 Διάδοση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στο γήινο περιβάλλον

Η ενέργεια που ακτινοβολείτε από μία κεραία εκπομπής μπορεί να φτάσει στην

περιοχή της κεραίας λήψης ακολουθώντας διάφορους δρόμους στο γήινο περιβάλλον.

Η διαδρομή την οποία ένα ραδιοσήμα ακολουθεί εξαρτάται από πολλούς παράγοντες

όπως η συχνότητα του σήματος, οι ατμοσφαιρικές συνθήκες, και η ώρα που γίνεται η

διάδοση. Οι τρεις βασικές διαδρομές που ένα ραδιοσήμα μπορεί να ακολουθήσει

στον ελεύθερο χώρο είναι α) στην επιφάνεια της γης, β) στην ατμόσφαιρα, και γ) στο

χώρο.

1.2 Διάδοση στην επιφάνεια της γης

Σήματα που μεταδίδονται κοντά στην επιφάνεια του εδάφους ονομάζονται κύματα

εδάφους ή επιφάνειας (ground waves), είναι αυτά που εκπέμπονται από την κεραία

και παραμένουν κοντά στη επιφάνεια της γης.

Το κύμα εδάφους ακολουθεί την καμπυλότητα της γης και μπορεί να ταξιδέψει σε

αποστάσεις πέραν του ορίζοντος. Η διάδοση με κύματα εδάφους είναι ισχυρότερη

στις χαμηλές και μεσαίες συχνότητες, δηλαδή, είναι η κύρια διαδρομή σήματος για

ραδιοσήματα στην περιοχή των 30KHz ως 3MHz. Τα σήματα μπορούν να διαδοθούν

κατά εκατοντάδες και μερικές χιλιάδες μιλίων σε αυτές τις χαμηλές συχνότητες. Σε

συχνότητες υψηλότερες από 3MHz η γη αρχίζει να εξασθενεί τα ραδιοσήματα. Τα

αντικείμενα πάνω στη γη και τα χαρακτηριστικά του εδάφους γίνονται της ίδιας

τάξης μεγέθους με το μήκος κύματος του σήματος και συνεπώς θα απορροφούν και

θα επηρεάζουν το σήμα. Γι’ αυτό το λόγο, η διάδοση των σημάτων με κύματα

εδάφους πάνω από 3MHz δεν συνίσταται για αποστάσεις πέραν μερικών μιλίων.

1-5

1.3 Διάδοση στην ατμόσφαιρα

Η γήινη ατμόσφαιρα διαιρείται σε τρεις χωριστές περιοχές, ή στρώματα. Αυτά είναι η

Τροπόσφαιρα, η Στρατόσφαιρα και η Ιονόσφαιρα.

Συγκεκριμένα, έχουμε κύματα που φθάνουν στο δέκτη ύστερα από ανάκλαση ή

σκέδαση στην ιονόσφαιρα και ονομάζονται ουράνια κύματα (sky waves) ή

ιονοσφαιρικά. Η ιονόσφαιρα είναι το άνω στρώμα της ατμόσφαιρας που εκτείνεται

πάνω από τα 60km και χαρακτηρίζεται, τουλάχιστον, στα ψηλότερα στρώματά της

από ψηλή πυκνότητα ελευθέρων ηλεκτρονίων οπότε και συμπεριφέρεται ως αγώγιμο

στρώμα σε μια μεγάλη ζώνη συχνοτήτων ανακλώντας τα προσπίπτοντα κύματα.

Μπορούμε με καλή προσέγγιση να θεωρήσουμε ότι αυτή η περιοχή της ατμόσφαιρας

έχει μια αξιοσημείωτη επίδραση στη διάδοση συχνοτήτων κάτω από 30MHz και

κύρια στο διάστημα από 1 έως 30MHz.

Η στρατόσφαιρα βρίσκεται μεταξύ της τροπόσφαιρας και της ιονόσφαιρας. Η

θερμοκρασία σε όλη αυτήν την περιοχή θεωρείται σχεδόν σταθερή και υπάρχει λίγος

υδρατμός.. Η στρατόσφαιρα έχει σχετικά μικρή επίδραση στα ραδιοκύματα επειδή

είναι μια σχετικά ήρεμη περιοχή με ελάχιστες ή καθόλου αλλαγές θερμοκρασίας.

Από την άλλη μεριά, κύματα ανακλώνται ή σκεδάζονται στην τροπόσφαιρα και

ονομάζονται τροποσφαιρικά. Η τροπόσφαιρα είναι το κατώτερο τμήμα της

ατμόσφαιρας στο οποίο κάτω από κανονικές συνθήκες η τιμή της θερμοκρασίας

ελαττώνεται με το ύψος. Η τροπόσφαιρα εκτείνεται από την επιφάνεια του εδάφους

έως ένα ύψος που κυμαίνεται από περίπου 6km στους πόλους μέχρι 17km στον

ισημερινό. Μια μέση τιμή, για μια περιοχή που δεν ανήκει στις δύο αυτές ακραίες

τοποθεσίες, είναι τα 10km. Η τροπόσφαιρα είναι εκείνο το τμήμα της ατμόσφαιρας

όπου οι μεταβολές του δείκτη διάθλασης της πίεσης και της υγρασίας καθώς επίσης

τα νέφη και οι υδρομετεωρίτες (βροχή, χιόνι, χαλάζι) επηρεάζουν σημαντικά τη

διάδοση των ραδιοσυχνοτήτων για συχνότητες πάνω από 30MHz. Συγκεκριμένα,

πάνω από 30MHz: (α) τοπικές μεταβολές του δείκτη διάθλασης στην τροπόσφαιρα

μπορεί να σκεδάσουν την ενέργεια, (β) απότομες μεταβολές της κατακόρυφης δομής

1-6

του δείκτη διάθλασης μπορεί να προκαλέσουν φαινόμενα ανάκλασης και (γ)

εκτεταμένες ανώμαλες μεταβολές του δείκτη διάθλασης με το ύψος δημιουργούν

φαινόμενα παγίδευσης των ραδιοακτίνων (ducting propagation). Όλοι οι

προηγούμενοι μηχανισμοί μπορούν να μεταφέρουν ενέργεια αρκετά μακριά από τον

κανονικό ορίζοντα, ειδικότερα μάλιστα η ανάκλαση επηρεάζει κυρίως τις συχνότητες

μεταξύ 30 έως 1000MHz ενώ η παγίδευση έχει επίδραση στις συχνότητες πάνω

περίπου από 1000MHz.

1.4 Διάδοση στο χώρο

Η τρίτη μέθοδος διάδοσης ραδιοκυμάτων είναι τα κύματα χώρου (space waves).

Περαιτέρω, το κύμα χώρου διακρίνεται στο κατ’ ευθείαν κύμα (direct wave)

δηλαδή, στο κύμα που ακολουθεί την ευθεία γραμμή σκόπευσης, και το ανακλώμενο

από το έδαφος κύμα (ground reflected wave) που φθάνει στο δέκτη ύστερα από

ανάκλαση από την επιφάνεια του εδάφους.

Το κύμα χώρου περιλαμβάνει επίσης το τμήμα της ενέργειας που λαμβάνεται από το

δέκτη αφού διαθλασθεί από την ατμόσφαιρα ή υποστεί περίθλαση (diffraction) από

τη γήινη επιφάνεια. Σημειώνεται ότι ο συγκεκριμένος μηχανισμός διάδοσης πρέπει να

λαμβάνεται πολύ σοβαρά υπόψη για συχνότητες κάτω από 1MHz, ενώ εξασθενεί

σημαντικά σε περιοχές ψηλότερων συχνοτήτων.

1.5 Διάδοση μέσω δορυφόρου

Ένας δορυφόρος είναι ένα φυσικό αντικείμενο που είναι σε τροχιά ή περιφέρεται

γύρω από κάποιο ουράνιο σώμα. Οι δορυφόροι, είναι φυσικοί και το δικό μας ηλιακό

σύστημα είναι ένα τέλειο παράδειγμα. Μια ισορροπία μεταξύ της αδράνειας του

περιφερόμενου δορυφόρου και της βαρυτικής έλξης του σώματος κρατά το δορυφόρο

σε τροχιά. Τεχνητοί δορυφόροι μπορούν να εκτοξευθούν σε τροχιά για διάφορους

σκοπούς. Σήμερα, χιλιάδες δορυφόροι βρίσκονται σε τροχιά, καλύπτοντας τρεις

μεγάλες γεωγραφικές περιοχές – Ατλαντικό, Ειρηνικό και Ινδικό ωκεανό –

εφοδιασμένοι με τηλεπικοινωνιακό υλικό μεγάλης χωρητικότητας. Οι συχνότητες

1-7

λειτουργίες που χρησιμοποιούν τα σημερινά δορυφορικά συστήματα καλύπτουν τις

ζώνες SHF (3-30GHz), EHF (30-300GHz) που διαιρούνται σε διάφορες υποζώνες

όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα. Η διαχείριση του ηλεκτρομαγνητικού

φάσματος για τηλεπικοινωνιακές εφαρμογές, γίνεται κάτω από την αιγίδα της

Διεθνούς Τηλεπικοινωνιακής Ένωσης (ITU).

Ζώνη συχνοτήτων Περιοχή (GHz) L 1 - 2 S 2 – 4 C 4 – 8 X 8 – 12 Ku 12 – 18 K 18 – 27

Kα 27 – 40 Χιλιοστομετρική περιοχή 40 - 300

Ένας δορυφόρος περιφέρεται γύρω από τη γη είτε σε κυκλική είτε σε ελλειπτική

τροχιά και έτσι είναι δυνατός ο υπολογισμός της θέσης ενός δορυφόρου οποιοδήποτε

χρονική στιγμή. Οι κύκλοι και οι ελλείψεις είναι ειδικά γεωμετρικά σχήματα που

μπορούν να περιγραφούν με μαθηματική ακρίβεια. Επιπλέον, η φορά περιφοράς του

δορυφόρου μπορεί να είναι είτε ίδια με τη φορά της γης ή αντίθετη. Στη πρώτη

περίπτωση η τροχιά καλείται θετικής φοράς και στη δεύτερη, αρνητικής φοράς. Οι

περισσότερες τροχιές είναι θετικής φοράς. Σε μία κυκλική τροχιά η ταχύτητα

περιφοράς είναι σταθερή. Ωστόσο, σε μια ελλειπτική τροχιά η ταχύτητα

μεταβάλλεται ανάλογα με το ύψος του δορυφόρου πάνω από τη γη. Φυσιολογικά η

ταχύτητα του δορυφόρου είναι μεγαλύτερη όταν είναι κοντά στη γη απ’ ότι όταν είναι

απομακρυσμένος.

Για να χρησιμοποιηθεί ένας δορυφόρος για σκοπούς επικοινωνιακής αναμετάδοσης, η

κεραία του επίγειου σταθμού πρέπει να μπορεί να ακολουθεί το δορυφόρο καθώς

διέρχεται από πάνω του. Ανάλογα με το ύψος και την ταχύτητα του δορυφόρου, ο

επίγειος σταθμός θα μπορεί να τον χρησιμοποιεί για επικοινωνιακούς σκοπούς μόνο

για εκείνη τη μικρή χρονική περίοδο που είναι ορατός. Η κεραία του επίγειου

σταθμού θα παρακολουθεί το δορυφόρο από ορίζοντα σε ορίζοντα, αλλά σε κάποιο

σημείο, ο δορυφόρος θα εξαφανιστεί από την άλλη πλευρά της γης. Κατ’ αυτό το

χρονικό διάστημα δε θα μπορεί να εξυπηρετεί επικοινωνιακά.

1-8

Μια λύση στο πρόβλημα αυτό δόθηκε με την χρήση των γεωστατικών δορυφόρων οι

οποίοι περιστρέφονται γύρω από τον ισημερινό της γης σε ύψος περίπου 22,300mil ή

35,860km και έχουν την ίδια γωνιακή ταχύτητα με αυτή με αποτέλεσμα να φαίνονται

από έναν παρατηρητή πάνω στη γη ως ακίνητοι. Εφόσον ο δορυφόρος φαίνεται ότι

παραμένει σταθερός, δεν απαιτούνται ειδικές κεραίες παρακολούθησης στους

επίγειους σταθμούς. Η κεραία μπορεί απλώς να σημαδεύει το δορυφόρο και να

παραμένει σε μια σταθερή θέση. Με αυτό τον τρόπο, είναι δυνατή μια συνεχής

επικοινωνία. Οι περισσότεροι επικοινωνιακοί δορυφόροι σε χρήση σήμερα είναι

γεωσύγχρονοι. Ένας τέτοιος δορυφόρος μπορεί να βλέπει ή να έχει πρόσβαση

περίπου στο 40% της γήινης επιφάνειας. Όσοι βρίσκονται μέσα σ’ αυτήν την περιοχή

μπορούν να χρησιμοποιήσουν το δορυφόρο για επικοινωνία.

Ο δορυφόρος μετά την εκτόξευση του δεν επιδέχεται επιδιορθώσεις βλαβών.

Επιβάλλεται να είναι όσο το δυνατόν, ένα αξιόπιστο σύστημα. Το συνολικό κόστος

ενός συνήθους τηλεπικοινωνιακού δορυφόρου ανέρχεται σε περίπου 150

εκατομμύρια δολάρια. Η ποιότητα των ψηφιακών δορυφορικών ζεύξεων αξιολογείται

από τη διαθεσιμότητα και την αξιοπιστία που επιτυγχάνεται. Η διαθεσιμότητα μιας

ζεύξης εκφράζεται από το ποσοστό της διάρκειας ενός έτους κατά το οποίο ο δέκτης

διατηρεί το συγχρονισμό του. Για να διατηρείται ο συγχρονισμός, ο ρυθμός

λανθασμένων ψηφίων (BER) δεν πρέπει να υπερβαίνει μια στάθμη κατωφλίου BERth

η οποία συνήθως λαμβάνεται ίση με 10-3, 10-7 ανάλογα με την εφαρμογή. Η

διαθεσιμότητα ενός συστήματος εκφράζεται από την πιθανότητα διακοπής του, Pout, ή

το χρόνο διακοπής της λειτουργίας του, Tout, μέσω των σχέσεων:

Pout = P(BER>BERth) (1.1)

Tout = 525600 * Pout (min/year) (1.2)

Ο ρυθμός λανθασμένων ψηφίων είναι φθίνουσα συνάρτηση της παραμέτρου (Eb/n0)

όπου, Eb η ενέργεια ενός ψηφίου και n0 η πυκνότητα θορύβου στην είσοδο του

αποκωδικοποιητή του δέκτη.

Η αξιοπιστία μιας δορυφορικής ζεύξης σχετίζεται με το ποσοστό λανθασμένων

ψηφίων στην έξοδο του δέκτη. Κατά τη λειτουργία υπό συνθήκες καθαρού ουρανού

1-9

(clear sky conditions), οπότε δεν υπάρχουν μεταβολές στην τροπόσφαιρα που

προκαλούν διαλείψεις του δορυφορικού συστήματος, το ποσοστό λαθών της ζεύξης

διατηρείται σταθερό. Κατά τη διάρκεια ενός έτους, το μέγεθος αυτό εμφανίζει τυχαίες

διακυμάνσεις λόγω της μεταβλητής απόσβεσης που εισάγεται εξαιτίας

βροχοπτώσεων. Η αξιοπιστία μιας δορυφορικής ζεύξης περιγράφεται ποσοτικά από

το ποσοστό του χρόνου κατά το οποίο επιτυγχάνεται ποσοστό λαθών μεγαλύτερο

μιας δεδομένης στάθμης. Ισοδύναμα, η αξιοπιστία περιγράφεται από την πιθανότητα

υπέρβασης μιας στάθμης ρυθμού λαθών Μ, δηλαδή την πιθανότητα:

PM = P(BER>M) (1.3)

Τόσο η διαθεσιμότητα όσο και η αξιοπιστία των δορυφορικών συστημάτων

επικοινωνιών προδιαγράφονται από την ITU–R και πρέπει να ανταποκρίνονται στις

απαιτήσεις για αξιόπιστες διεθνείς επικοινωνίες. Το ποσοστό λαθών μιας

δορυφορικής ζεύξης δεν πρέπει να υπερβαίνει ορισμένες στάθμες για ποσοστό

χρόνου μεγαλύτερο από συγκεκριμένη τιμή κατά τη διάρκεια έτους. Οι περιοριστικές

στάθμες και αντίστοιχα ποσοστά χρόνου συστήνονται από την ITU για διάφορους

ρυθμούς μετάδοσης ψηφίων και κώδικες για διόρθωση λαθών.

Πολλοί από τους παράγοντες που επηρεάζουν τη διάδοση του σήματος ενός επίγειου

τηλεπικοινωνιακού συστήματος ισχύουν και στην περίπτωση ενός δορυφορικού

συστήματος. Στη συγκεκριμένη όμως περίπτωση, λόγω των τεράστιων αποστάσεων

μεταξύ ενός γεωστατικού δορυφόρου και των επίγειων σταθμών, και καθώς είναι

γνωστό ότι το σήμα εξασθενεί ανάλογα με το τετράγωνο της αποστάσεως, τα

προβλήματα διάδοσης είναι πιο σημαντικά στον καθορισμό της αξιοπιστίας του

συστήματος,

Για χαμηλές γωνίες ανύψωσης της δορυφορικής ζεύξεως, όπως αυτό συμβαίνει όταν

λειτουργούμε ένα γεωστατικό δορυφόρο και ένα επίγειο σταθμό που βρίσκεται σε

τοποθεσία που χαρακτηρίζεται από ψηλό γεωγραφικό πλάτος, οι ανακλάσεις από το

έδαφος, οι μεταβολές του δείκτη διάθλασης της τροπόσφαιρας καθώς και η

παγίδευση των ραδιοακτίνων μπορεί να είναι σημαντικές αιτίες εξασθένησης του

σήματος. Επιπλέον, ραδιοσήματα που διέρχονται από την ιονόσφαιρα υπόκεινται σε

μεταπτώσεις, απορρόφηση, μεταβολή στην κατεύθυνση διάδοσης, καθυστέρηση

1-10

διάδοσης και μεταβολές της πόλωσης λόγω της παρουσίας ελεύθερων ηλεκτρονίων

και του γήινου μαγνητικού πεδίου.

Σαν γενικό πάντως συμπέρασμα, όταν η ζεύξη λειτουργεί κάτω από σχετικά μεγάλες

γωνίες ανύψωσης (μεγαλύτερες από 200 περίπου) και σε συχνότητες πάνω από τη

ζώνη UHF (300MHz-3GHz), τα κύρια προβλήματα διάδοσης εστιάζονται στην

απόσβεση λόγω ατμοσφαιρικών κατακρημνίσεων και στην απορρόφηση λόγω των

ατμοσφαιρικών αερίων. Η τελευταία περίπτωση διάλειψης αφορά κύρια τα

συστήματα που λειτουργούν σε συχνότητες EHF (>30GHz).

1.6 Διαλείψεις στο γήινο περιβάλλον

Η αρχή της διάδοσης ελευθέρου χώρου προϋποθέτει ότι η ατμόσφαιρα είναι ομογενές

μέσο και μη απορροφητικό, καθώς επίσης ότι το έδαφος είναι σε άπειρη απόσταση, ή

πρακτικά ο συντελεστής ανάκλασης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων πάνω σε αυτό

είναι αμελητέος. Στην πραγματικότητα όμως, για ένα πραγματικό τηλεπικοινωνιακό

σύστημα οι προϋποθέσεις αυτές δεν ισχύουν, καθώς το κύμα διαδίδεται σε μέσο που

δεν έχει τις ιδιότητες της "ιδανικής" ατμόσφαιρας και το έδαφος είναι γενικά σε

κοντινή απόσταση από την οπτική ευθεία ζεύξεως. Σε ένα τηλεπικοινωνιακό

σύστημα, πέρα από τις απώλειες διάδοσης του ελευθέρου χώρου και τις απώλειες των

ατμοσφαιρικών συνθηκών ένα πλήθος παραγόντων, εποχιακών και τοπικών,

συνιστούν τις διαλείψεις (fadings), που μπορεί να προκαλέσουν μεγάλες αποσβέσεις

στο σήμα. Η ένταση γενικά της διάλειψης αυξάνει με τη μέση συχνότητα του

φέροντος και το μήκος της ζεύξεως. Λόγω γενικά του μεγάλου αριθμού των

παραγόντων που συμβάλλουν στη δημιουργία των διαλείψεων, οι διαλείψεις είναι ένα

τυχαίο φαινόμενο που μπορεί να καθορισθεί μόνο με τη χρήση μιας συνάρτησης

στατιστικής κατανομής. Οι κυριότερες αιτίες διαλείψεων που αναφέρονται σε ένα

τηλεπικοινωνιακό σύστημα και οφείλονται στην τροπόσφαιρα είναι οι ακόλουθες:

Α) Το φαινόμενο των πολλαπλών διοδεύσεων (multipath propagation). Το φαινόμενο

αυτό είναι πολύ σημαντικό και λαμβάνεται πολύ σοβαρά στη σχεδίαση

τηλεπικοινωνιακών ζεύξεων, αλλά για συχνότητες κάτω των 10GHz.

1-11

B) Για συχνότητες που υπερβαίνουν τα 30GHz αξιόλογη επίδραση έχει επίσης και η

απορρόφηση που εισάγουν στο διαδιδόμενο σήμα τα αέρια της ατμόσφαιρας, όπως το

οξυγόνο και οι ατμοί.

Γ) Οι διαλείψεις που οφείλονται στην εξασθένηση Η/Μ κύματος από ατμοσφαιρικές

κατακρημνίσεις (π.χ. βροχή, χιόνι και χαλάζι), η απόσβεση που εισάγεται λόγω των

συγκεκριμένων σκεδαστών είναι πολύ σημαντική αλλά μόνο για συχνότητες του

φέροντος κύματος που υπερβαίνουν τα 10GHz.

1.7 Διαλείψεις που οφείλονται στην ατμοσφαιρική απορρόφηση

Σε συχνότητες πάνω περίπου από τα 50GHz, η απόσβεση που εισάγεται από τα

ατμοσφαιρικά αέρια υπερβαίνει κατά πολύ την απόσβεση που σχετίζεται ακόμη και

με την πιο έντονη βροχόπτωση. Για τις επίγειες όμως ραδιοζεύξεις που έχουν μεγάλο

μήκος (long radio paths), η απόσβεση αυτού του είδους είναι αξιοσημείωτη ακόμη

και για συχνότητες της τάξεως των 15GHz. Οι κύριες ατμοσφαιρικές συνιστώσες που

εισάγουν απόσβεση στο διαδιδόμενο σήμα, είναι το οξυγόνο και οι υδρατμοί, αν και

η παρουσία σύνθετων μορίων στους υδρατμούς μπορεί να έχει κάποια επίδραση

ακόμη και σε συχνότητες πάνω από τους 100GHz. Το οξυγόνο απορροφά ενέργεια

από τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα εξαιτίας της ηλεκτρικής διπολικής ροπής, ενώ οι

υδρατμοί λόγω της μαγνητικής διπολικής ροπής.

Η απορρόφηση λόγω οξυγόνου σε κάθε ύψος είναι προσεγγιστικά σταθερή με το

χρόνο, όπως ακριβώς και η αναλογία του οξυγόνου στην ατμόσφαιρα. Αντίθετα, το

περιεχόμενο υδρατμών είναι μια ποσότητα που έντονα διακυμαίνεται με το χρόνο,

και ως εκ τούτου η αντίστοιχη απορρόφηση ακολουθεί τον ίδιο νόμο. Η μέση τιμή

της συγκέντρωσης υδρατμών στο επίπεδο του εδάφους, για μεσαία κλίματα, είναι

περίπου 7,5g/m3, αλλά η ποσότητα των υδρατμών που μπορεί να συγκρατήσει ο

αέρας εξαρτάται κατά μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία του.

1-12

1.8 Εξασθένιση λόγω ατμοσφαιρικών αερίων

Η μείωση από τα ατμοσφαιρικά αέρια που προκαλείται κυρίως από την απορρόφηση

βασίζεται κυρίως στη συχνότητα, στη γωνία ανύψωσης, στο ύψος πάνω από την

επιφάνεια της θάλασσας και στην πυκνότητα του υδρατμού (απόλυτη υγρασία). Στις

συχνότητες κάτω από 10GHz, μπορεί κανονικά να παραμεληθεί. Έχει σημαντική

αύξηση σε συχνότητες πάνω από 10GHz, ειδικά για τις χαμηλές γωνίες ανύψωσης.

Σε μια δεδομένη συχνότητα η συμβολή οξυγόνου στην απορρόφηση λόγω αερίων

είναι σχετικά σταθερή. Εντούτοις, η μέγιστη εξασθένιση λόγω αερίων συμβαίνει κατά

τη διάρκεια της εποχής με τη μεγαλύτερη βροχόπτωση.

1.9 Εξασθένιση λόγω βροχής

Στην φασματική περιοχή 10-100GHz, η επίπτωση της βροχής στην εξασθένηση του

σήματος είναι πλέον σημαντική. Οι βροχοπτώσεις εισάγουν σημαντική απόσβεση που

αυξάνεται με τη συχνότητα. Επομένως, για την οικονομική σχεδίαση

τηλεπικοινωνιακών συστημάτων που ικανοποιούν τις προδιαγραφές αξιοπιστίας και

διαθεσιμότητας που συστήνει η ITU-R (International Telecommunication Union -

Radio), απαιτείται η διεξοδική μελέτη των προβλημάτων διάδοσης που δημιουργούν

οι βροχοπτώσεις και ο συστηματικός προσδιορισμός των επιπτώσεων τους.

Στη χώρα μας παρά την σχετικώς μεγάλη ποικιλία και ποσότητα σε κλιματικά

δεδομένα δεν έχει πραγματοποιηθεί καμία μελέτη για τον προσδιορισμό των

κλιματικών παραγόντων που αφορούν τις επίγειες και δορυφορικές επικοινωνίες. Σαν

αποτέλεσμα αυτού, για τον σχεδιασμό τηλεπικοινωνιακών συστημάτων

χρησιμοποιούνται προτεινόμενες τιμές από την ITU οι οποίες όμως δεν

ανταποκρίνονται πλήρως στις πραγματικές συνθήκες που επικρατούν στην Ελλάδα.

Στα πλαίσια του ερευνητικού έργου πραγματοποιήθηκε η επεξεργασία των τοπικών

κλιματολογικών δεδομένων που ελήφθησαν από 24 σταθμούς της χώρας μας σε μια

περίοδο 30 ετών και κατόπιν η στατιστική τους ανάλυση ώστε να υπολογιστεί η μέση

τιμή τους ανά σταθμό και ανά μήνα καθώς επίσης και ανά εποχή. Τέλος,

1-13

πραγματοποιήθηκε ο σχεδιασμός χαρτών της Ελληνικής επικράτειας για κάθε ένα

από τους διαθέσιμους κλιματικούς παράγοντες.

Ειδικότερα, επεξεργαστήκαμε τους παρακάτω κλιματικούς παράγοντες:

• Σχετική υγρασία

• Απόλυτη υγρασία

• Θερμοκρασία

• Νέφωση

• Πίεση

Παρακάτω, επισυνάπτονται, σε ξεχωριστό κεφάλαιο ο κάθε κλιματικός παράγοντας,

πίνακες των παραπάνω αποτελεσμάτων με τους αντίστοιχους χάρτες τους. Πρέπει να

σημειώσουμε ότι οι εποχές που αναφέρονται χρησιμοποιούν τους εξής μήνες:

• Χειμώνας – Δεκέμβριος, Ιανουάριος, Φεβρουάριος

• Άνοιξη – Μάρτιος, Απρίλιος, Μάιος

• Καλοκαίρι – Ιούνιος, Ιούλιος, Αύγουστος

• Φθινόπωρο – Σεπτέμβριος, Οκτώβριος, Νοέμβριος.

Επίσης, στην περίπτωση των πιέσεων κρίθηκε σκόπιμο να γίνει μόνο η παρουσίαση

των πινάκων, μιας και όπως είναι φανερό από εκεί οι διαφορές από μήνα σε μήνα και

από σταθμό σε σταθμό είναι ελάχιστες

2-1

2 ΠΙΝΑΚΕΣ ΚΑΙ ΧΑΡΤΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΣ ΥΓΡΑΣΙΑΣ Στον παρακάτω Πίνακα παρουσιάζονται οι μέσοι όροι της μηνιαίας απόλυτης

υγρασίας για τις 24 τοποθεσίες, όπως προέκυψαν από μετεωρολογικά δεδομένα 30

ετών που καλύπτουν την χρονική περίοδο 1975-2005.

ΑΠΟΛΥΤΗ ΥΓΡΑΣΙΑ ΣΤΑΘΜΟΙ Ιαν. Φεβρ. Μαρ. Απρ. Μαιος Ιούν. Ιούλ. Αύγ. Σεπτ. Οκτ. Νοεμ. Δεκ. Αγρίνιο 75,5 73,2 70,4 68,1 63,0 57,2 55,3 52,8 63,6 69,9 77,8 78,5

Αλεξανδρουπ. 75,3 73,4 72,6 71,4 68,1 60,1 53,9 53,6 59,9 68,2 75,3 77,0

Άργος 75,4 73,5 72,2 68,2 60,3 54,0 52,7 56,9 65,4 64,1 76,4 76,6

Αργοστόλι 71,6 70,8 70,7 70,7 70,0 65,9 62,9 64,8 67,9 70,1 73,7 73,2

Άρτα 72,6 70,9 70,0 71,9 68,5 64,6 64,1 65,5 70,3 73,2 77,5 76,5

Ελληνικό 68,8 67,6 65,8 62,5 58,6 52,2 46,8 46,7 53,5 62,0 68,8 70,1

Ηράκλειο 67,3 65,4 65,3 61,2 59,9 55,9 56,9 59,1 61,0 64,8 66,4 67,5

Ιωάννινα 77,9 73,6 69,2 69,0 65,8 58,4 52,7 55,9 65,2 72,5 79,9 82,1

Καλαμάτα 72,9 72,1 71,3 70,4 66,5 58,6 57,9 61,4 65,4 69,4 75,1 75,2

Καστοριά 78,6 73,4 66,6 62,4 63,5 53,1 49,3 52,5 59,5 69,1 77,5 80,4

Κέρκυρα 75,9 74,3 73,2 72,7 69,5 63,4 59,8 62,1 70,4 74,8 77,6 77,4

Κύθηρα 72,4 72,0 72,3 68,0 63,7 56,4 54,2 56,9 62,6 68,2 72,2 73,0

Λαμία 76,6 74,4 70,9 64,6 59,1 49,7 50,1 54,5 60,1 70,5 75,8 77,1

Λάρισα 79,8 75,0 72,6 68,1 61,3 48,8 46,3 49,9 58,7 69,8 79,2 82,0

Λήμνος 76,9 74,8 75,3 73,9 68,6 59,7 56,7 61,1 66,3 67,0 77,8 78,6

Μακεδονία 75,9 72,5 71,6 67,5 63,6 55,4 52,8 55,1 61,9 70,1 76,4 77,8

Μήλος 73,2 72,0 71,6 66,0 61,3 55,1 56,5 62,8 65,4 71,4 73,9 74,4

Μυτιλήνη 72,1 70,5 67,8 64,7 63,3 58,3 56,8 58,3 60,6 66,9 71,5 72,9

Πύργος 73,6 72,2 71,2 70,5 67,9 62,4 59,5 62,1 67,1 71,0 75,2 75,5

Σέρρες 78,1 72,0 67,6 63,4 60,7 54,2 51,9 54,9 60,5 70,0 77,1 80,6

Σκύρος 76,2 74,2 74,2 71,5 70,4 66,0 66,2 68,1 70,5 74,3 76,5 76,8

Σούδα 73,3 71,1 70,0 64,7 58,3 50,4 50,1 54,2 61,2 68,4 72,0 73,0

Χίος 73,2 72,4 71,8 69,8 67,4 61,4 57,7 59,6 63,6 70,9 74,8 74,3

Χρυσούπολη 74,4 72,4 72,3 72,0 67,3 62,8 57,5 59,0 65,0 69,7 75,3 75,0

Πίνακας 2-1. Μέσοι όροι μηνιαίας απόλυτης υγρασίας (%) για 24 τοποθεσίες στην Ελληνική Επικράτεια και για ην χρονική περίοδο 1975-2005.

Τα παραπάνω πινακοποιημένα αποτελέσματα παρουσιάζονται επίσης και σε μορφή

ισογραμμικών καμπυλών απόλυτης υγρασίας, από το Σχήμα 2-1 έως το Σχήμα 2-12.

2-2

Σχήμα 2-1. Χάρτης μέσης απόλυτης υγρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Ιανουάριο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

2-3

Σχήμα 2-2. Χάρτης μέσης απόλυτης υγρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Φεβρουάριο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

2-4

Σχήμα 2-3. Χάρτης μέσης απόλυτης υγρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Μάρτιο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

2-5

Σχήμα 2-4. Χάρτης μέσης απόλυτης υγρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Απρίλιο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

2-6

Σχήμα 2-5. Χάρτης μέσης απόλυτης υγρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Μάιο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

2-7

Σχήμα 2-6. Χάρτης μέσης απόλυτης υγρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Ιούνιο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

2-8

Σχήμα 2-7. Χάρτης μέσης απόλυτης υγρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Ιούλιο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

2-9

Σχήμα 2-8. Χάρτης μέσης απόλυτης υγρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Αύγουστο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

2-10

Σχήμα 2-9 . Χάρτης μέσης απόλυτης υγρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Σεπτέμβριο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

2-11

Σχήμα 2-10 . Χάρτης μέσης απόλυτης υγρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Οκτώβριο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

2-12

Σχήμα 2-11 . Χάρτης μέσης απόλυτης υγρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Νοέμβριο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

2-13

Σχήμα 2-12 . Χάρτης μέσης απόλυτης υγρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Δεκέμβριο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

2-14

Επίσης, στον Πίνακα 2 δίδονται οι μέσοι όροι κατά εποχή του μέσου έτους, όπως

προέκυψαν από επεξεργασία δεδομένων 30 ετών που καλύπτουν την χρονική περίοδο

1975-2005.

ΜΕΣΕΣ ΤΙΜΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΣ ΥΓΡΑΣΙΑΣ

ΣΤΑΘΜΟΙ Χειμώνας Άνοιξη Καλοκαίρι Φθινόπωρο Αγρίνιο 75,7 67,2 55,1 70,4

Αλεξανδρουπ. 75,3 70,7 55,9 67,8

Άργος 75,2 66,9 54,5 68,6

Αργοστόλι 71,9 70,5 64,6 70,6

Άρτα 73,3 70,1 64,7 73,7

Ελληνικό 68,8 62,3 48,6 61,4

Ηράκλειο 66,7 62,1 57,3 64,1

Ιωάννινα 77,9 68,0 55,7 72,5

Καλαμάτα 73,4 69,4 59,3 70,0

Καστοριά 77,4 64,2 51,6 68,7

Κέρκυρα 75,8 71,8 61,7 74,3

Κύθηρα 72,5 68,0 55,8 67,7

Λαμία 76,0 64,9 51,4 68,8

Λάρισα 78,9 67,4 48,3 69,2

Λήμνος 76,8 72,6 59,2 70,4

Μακεδονία 75,4 67,6 54,4 69,5

Μήλος 73,2 66,3 58,2 70,3

Μυτιλήνη 71,9 65,3 57,8 66,3

Πύργος 73,8 69,9 61,3 71,1

Σέρρες 76,9 63,9 53,7 69,2

Σκύρος 75,8 72,0 66,7 73,8

Σούδα 72,5 64,4 51,6 67,2

Χίος 73,3 69,6 59,6 69,8

Χρυσούπολη 73,9 70,5 59,8 70,0

Πίνακας 2-2. Μέσοι όροι εποχικής απόλυτης υγρασίας (%) για 24 τοποθεσίες στην Ελληνική Επικράτεια και για ην χρονική περίοδο 1975-2005.

2-15

Σχήμα 2-13. Χάρτης μέσης απόλυτης υγρασίας στην Ελλάδα για την εποχή της Άνοιξης που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

2-16

Σχήμα 2-14. Χάρτης μέσης απόλυτης υγρασίας στην Ελλάδα για την εποχή του Καλοκαιριού που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

2-17

Σχήμα 2-15. Χάρτης μέσης απόλυτης υγρασίας στην Ελλάδα για την εποχή του Φθινοπώρου που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

2-18

Σχήμα 2-16. Χάρτης μέσης απόλυτης υγρασίας στην Ελλάδα για την εποχή του Χειμώνα που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

3-1

3 ΠΙΝΑΚΕΣ ΚΑΙ ΧΑΡΤΕΣ ΣΧΕΤΙΚΗΣ ΥΓΡΑΣΙΑΣ

Στον παρακάτω Πίνακα παρουσιάζονται οι μέσοι όροι της μηνιαίας σχετικής

υγρασίας για τις 24 τοποθεσίες, όπως προέκυψαν από μετεωρολογικά δεδομένα 30

ετών που καλύπτουν την χρονική περίοδο 1975-2005.

ΣΧΕΤΙΚΗ ΥΓΡΑΣΙΑ

ΣΤΑΘΜΟΙ Ιαν. Φεβρ. Μαρ. Απρ. Μαιος Ιούν. Ιούλ. Αύγ. Σεπτ. Οκτ. Νοεμ. Δεκ. Αγρίνιο 6,3 6,4 7,1 8,6 11,0 13,0 14,4 14,3 12,9 10,7 9,0 7,2

Αλεξανδρουπ. 5,3 5,5 6,2 8,2 10,9 12,8 13,4 13,0 11,2 9,4 7,7 6,2

Άργος 6,1 6,1 6,8 8,4 10,4 12,6 14,0 14,3 13,0 5,7 8,6 6,8

Αργοστόλι - - - - - - - - - - - -

Άρτα 6,0 6,2 7,1 8,9 11,7 14,0 15,7 15,8 13,8 11,2 8,6 6,8

Ελληνικό 6,7 6,7 7,2 8,6 10,8 12,6 13,3 13,1 12,3 10,8 9,3 7,6

Ηράκλειο 7,2 7,0 7,6 8,6 10,6 12,7 14,6 15,0 13,5 11,6 9,4 7,9

Ιωάννινα 5,1 5,1 5,7 7,2 9,5 11,1 11,6 11,8 10,8 9,0 7,1 5,7

Καλαμάτα 6,9 7,0 7,6 9,1 11,5 13,1 14,8 15,6 13,8 11,4 9,6 7,8

Καστοριά 4,3 4,2 4,7 6,0 8,5 9,6 10,1 10,3 9,1 7,7 5,9 4,6

Κέρκυρα 7,0 7,0 7,7 9,2 11,9 13,9 15,1 15,6 14,3 12,0 9,7 7,8

Κύθηρα 7,2 7,1 7,7 8,6 10,3 12,0 13,5 14,1 13,3 11,7 9,8 8,1

Λαμία 5,9 6,0 6,7 8,1 10,2 11,7 13,0 13,3 11,9 10,1 8,0 6,4

Λάρισα 5,4 5,6 6,4 7,9 10,2 11,2 12,1 12,3 11,1 9,5 7,8 6,0

Λήμνος 6,2 6,2 7,1 8,9 11,1 13,1 14,1 14,7 12,9 6,9 8,7 7,1

Μακεδονία 5,2 5,5 6,5 8,1 10,8 12,5 13,7 13,7 12,0 9,9 7,8 6,0

Μήλος 7,2 7,1 7,7 8,6 10,3 12,3 13,8 15,0 13,7 12,0 9,8 8,1

Μυτιλήνη 6,6 6,6 7,1 8,7 11,3 13,6 14,8 14,8 12,8 10,9 9,0 7,5

Πύργος 6,8 6,9 7,6 9,1 11,7 13,8 15,2 15,6 14,0 11,5 9,3 7,6

Σέρρες 4,8 5,2 6,0 7,6 10,1 12,0 12,9 12,9 11,2 9,2 6,9 5,3

Σκύρος 7,2 7,1 7,7 9,3 11,9 14,5 16,3 16,3 14,3 11,9 9,8 8,1

Σούδα 7,2 7,1 7,7 8,7 10,2 11,6 13,0 13,7 13,1 11,5 9,7 8,1

Χίος 3,1 6,9 7,6 9,3 11,7 14,0 15,0 15,1 13,3 11,4 9,2 7,6

Χρυσούπολη 5,2 5,3 6,3 8,5 10,9 13,5 14,4 14,2 12,1 9,5 7,4 5,7

Πίνακας 3-1. Μέσοι όροι μηνιαίας σχετικής υγρασίας (%) για 24 τοποθεσίες στην Ελληνική Επικράτεια και για ην χρονική περίοδο 1975-2005.


ισογραμμικών καμπυλών απόλυτης υγρασίας, στα Σχήματα 17 έως 32 .

3-2

Σχήμα 3-1. Χάρτης μέσης σχετικής υγρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Ιανουάριο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

3-3

Σχήμα 3-2. Χάρτης μέσης σχετικής υγρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Φεβρουάριο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

3-4

Σχήμα 3-3 . Χάρτης μέσης σχετικής υγρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Μάρτιο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

3-5

Σχήμα 3-4 . Χάρτης μέσης σχετικής υγρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Μάιο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

3-6

Σχήμα 3-5. Χάρτης μέσης σχετικής υγρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Ιούνιο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

3-7

Σχήμα 3-6. Χάρτης μέσης σχετικής υγρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Ιούλιο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

3-8

Σχήμα 3-7. Χάρτης μέσης σχετικής υγρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Αύγουστο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

3-9

Σχήμα 3-8. Χάρτης μέσης σχετικής υγρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Σεπτέμβριο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

3-10

Σχήμα 3-9. Χάρτης μέσης σχετικής υγρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Οκτώβριο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

3-11

Σχήμα 3-10. Χάρτης μέσης σχετικής υγρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Νοέμβριο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

3-12

Σχήμα 3-11. Χάρτης μέσης σχετικής υγρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Δεκέμβριο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

3-13



1975-2005.

ΜΕΣΕΣ ΤΙΜΕΣ ΣΧΕΤΙΚΗΣ ΥΓΡΑΣΙΑΣ ΣΤΑΘΜΟΙ Χειμώνας Άνοιξη Καλοκαίρι Φθινόπωρο Αγρίνιο 6,6 8,9 13,9 10,8

Αλεξανδρουπ. 5,6 8,4 13,1 9,4

Άργος 6,3 8,5 13,6 9,1

Αργοστόλι - - - -

Άρτα 6,3 9,2 15,2 11,2

Ελληνικό 7,0 8,9 13,0 10,8

Ηράκλειο 7,4 8,9 14,1 11,5

Ιωάννινα 5,3 7,4 11,5 9,0

Καλαμάτα 7,2 9,4 14,5 11,6

Καστοριά 4,4 6,4 10,0 7,6

Κέρκυρα 7,3 9,6 14,9 12,0

Κύθηρα 7,5 8,9 13,2 11,6

Λαμία 6,1 8,3 12,7 10,0

Λάρισα 5,7 8,2 11,9 9,5

Λήμνος 6,5 9,0 14,0 9,5

Μακεδονία 5,5 8,5 13,3 9,9

Μήλος 7,5 8,9 13,7 11,8

Μυτιλήνη 6,9 9,0 14,4 10,9

Πύργος 7,1 9,5 14,9 11,6

Σέρρες 5,1 7,9 12,6 9,1

Σκύρος 7,5 9,6 15,7 12,0

Σούδα 7,5 8,9 12,8 11,4

Χίος 5,9 9,5 14,7 11,3

Χρυσούπολη 5,4 8,6 14,0 9,7

Πίνακας 3-2. Μέσοι όροι εποχικής σχετικής υγρασίας (%) για 24 τοποθεσίες στην Ελληνική Επικράτεια και για ην χρονική περίοδο 1975-2005.

3-14

Σχήμα 3-12. Χάρτης μέσης σχετικής υγρασίας στην Ελλάδα για την εποχή της Άνοιξης που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

3-15

Σχήμα 3-13. Χάρτης μέσης σχετικής υγρασίας στην Ελλάδα για την εποχή του Καλοκαιριού που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

3-16

Σχήμα 3-14. Χάρτης μέσης σχετικής υγρασίας στην Ελλάδα για την εποχή του Φθινοπώρου που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

3-17

Σχήμα 3-15. Χάρτης μέσης σχετικής υγρασίας στην Ελλάδα για την εποχή του Χειμώνα που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

4-1

4 ΠΙΝΑΚΕΣ ΚΑΙ ΧΑΡΤΕΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Στον παρακάτω Πίνακα παρουσιάζονται οι μέσοι όροι της μηνιαίας θερμοκρασίας για τις 24 τοποθεσίες, όπως προέκυψαν από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών που καλύπτουν την χρονική περίοδο 1975-2005.

ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ (οC) ΣΤΑΘΜΟΙ Ιαν. Φεβρ. Μαρ. Απρ. Μάιος Ιούν. Ιούλ. Αύγ. Σεπτ. Οκτ. Νοεμ. Δεκ. Αγρίνιο 8,3 9,2 11,5 15,2 20,4 24,8 27,2 24,3 23,0 18,0 13,1 9,5

Αλεξανδρουπ. 5,0 5,9 8,1 13,1 18,4 23,2 25,9 25,5 21,0 15,7 10,8 7,0

Άργος 8,1 8,5 10,7 14,7 20,0 24,9 27,3 26,5 22,6 17,8 12,9 9,5

Αργοστόλι 11,4 11,5 12,9 15,2 19,5 23,5 25,8 26,3 23,6 20,0 15,8 12,7

Άρτα 8,0 9,0 11,5 14,6 19,7 23,6 25,7 25,6 22,0 17,8 12,5 9,1

Ελληνικό 10,1 10,3 12,3 15,9 20,6 25,4 28,2 27,8 24,3 19,6 15,0 11,6

Ηράκλειο 11,9 12,0 13,4 16,5 20,2 24,3 26,2 25,9 23,6 20,3 16,4 13,4

Ιωάννινα 4,8 6,1 8,8 12,3 17,4 22,1 24,8 24,2 19,9 14,8 9,3 5,5

Καλαμάτα 9,7 10,1 11,8 14,7 19,5 24,1 26,3 25,9 22,8 18,6 14,0 10,8

Καστοριά 2,2 3,4 6,9 11,5 16,4 21,3 24,0 23,2 18,9 13,4 7,2 3,0

Κέρκυρα 9,7 10,3 12,0 15,0 19,8 24,0 26,5 26,5 22,7 18,5 14,3 11,1

Κύθηρα 10,7 10,7 12,0 14,7 18,8 23,3 26,0 25,8 23,0 19,3 15,5 12,4

Λαμία 7,1 8,1 10,7 15,0 20,2 25,4 27,0 26,0 22,5 17,0 11,9 8,2

Λάρισα 5,2 6,8 9,5 14,0 19,7 25,2 27,3 26,3 21,9 16,3 10,9 6,4

Λήμνος 7,4 7,8 9,7 13,8 18,5 23,6 25,9 25,1 21,5 12,7 12,3 9,1

Μακεδονία 5,2 6,8 9,7 14,3 19,7 24,5 26,8 26,2 21,9 16,3 11,1 6,9

Μήλος 10,6 10,5 12,0 15,2 19,3 23,9 25,5 25,0 22,7 19,0 15,1 12,0

Μυτιλήνη 9,5 9,9 11,7 15,7 20,3 24,8 26,7 26,3 23,0 18,6 14,4 11,3

Πύργος 9,6 10,1 12,2 15,2 19,7 23,9 26,4 26,3 23,0 18,7 14,1 11,0

Σέρρες 3,9 6,3 9,7 14,4 19,7 24,4 26,5 25,6 21,6 15,7 9,4 4,8

Σκύρος 9,9 10,2 11,5 15,0 19,3 23,7 25,5 25,1 22,2 18,3 14,6 11,6

Σούδα 10,9 11,0 12,6 15,8 20,1 24,6 26,6 26,1 23,1 19,3 15,6 12,6

Χίος 9,6 9,8 11,7 15,3 19,7 24,3 26,7 26,2 22,8 18,3 13,8 11,1

Χρυσούπολη 5,5 6,2 8,7 13,7 18,6 23,4 25,9 25,3 21,0 15,6 10,4 6,6

Πίνακας 4-1. Μέσοι όροι μηνιαίας θερμοκρασίας (%) για 24 τοποθεσίες στην Ελληνική Επικράτεια και για την χρονική περίοδο 1975-2005.


ισογραμμικών καμπυλών θερμοκρασιας, στα Σχήματα 33 έως 48.

4-2

Σχήμα 4-1. Χάρτης μέσης θερμοκρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Ιανουάριο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

4-3

Σχήμα 4-2. Χάρτης μέσης θερμοκρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Φεβρουάριο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

4-4

Σχήμα 4-3. Χάρτης μέσης θερμοκρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Μάρτιο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

4-5

Σχήμα 4-4. Χάρτης μέσης θερμοκρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Απρίλιο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

4-6

Σχήμα 4-5. Χάρτης μέσης θερμοκρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Μάιο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

4-7

Σχήμα 4-6. Χάρτης μέσης θερμοκρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Ιούνιο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

4-8

Σχήμα 4-7. Χάρτης μέσης θερμοκρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Ιούλιο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

4-9

Σχήμα 4-8. Χάρτης μέσης θερμοκρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Άυγουστο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

4-10

Σχήμα 4-9. Χάρτης μέσης θερμοκρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Σεπτεμβριο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

4-11

Σχήμα 4-10 . Χάρτης μέσης θερμοκρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Οκτώβριο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

4-12

Σχήμα 4-11 . Χάρτης μέσης θερμοκρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Νοεμβριο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

4-13

Σχήμα 4-12 . Χάρτης μέσης θερμοκρασίας στην Ελλάδα για τον μήνα Δεκέμβριο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

4-14



1975-2005.

ΜΕΣΕΣ ΤΙΜΕΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΩΝ (οC) ΣΤΑΘΜΟΙ Χειμώνας Άνοιξη Καλοκαίρι Φθινόπωρο Αγρίνιο 9,0 15,7 25,4 18,0

Αλεξανδρουπ. 6,0 13,2 24,8 15,8

Άργος 8,7 15,2 26,2 17,8

Αργοστόλι 11,9 15,9 25,2 19,8

Άρτα 8,7 15,2 25,0 17,4

Ελληνικό 10,7 16,2 27,1 19,6

Ηράκλειο 12,4 16,7 25,5 20,1

Ιωάννινα 5,4 12,8 23,7 14,7

Καλαμάτα 10,2 15,4 25,4 18,4

Καστοριά 2,9 11,6 22,8 13,2

Κέρκυρα 10,4 15,6 25,7 18,5

Κύθηρα 11,3 15,1 25,0 19,3

Λαμία 7,8 15,3 26,2 17,1

Λάρισα 6,2 14,4 26,2 16,4

Λήμνος 8,1 14,0 24,9 15,5

Μακεδονία 6,3 14,6 25,8 16,4

Μήλος 11,0 15,5 24,8 18,9

Μυτιλήνη 10,2 15,9 25,9 18,7

Πύργος 10,3 15,7 25,6 18,6

Σέρρες 5,0 14,6 25,5 15,6

Σκύρος 10,6 15,3 24,7 18,3

Σούδα 11,5 16,2 25,7 19,3

Χίος 10,2 15,6 25,7 18,3

Χρυσούπολη 6,1 13,7 24,9 15,7

Πίνακας 4-2. Μέσοι όροι εποχικής θερμοκρασίας (οC) για 24 τοποθεσίες στην Ελληνική Επικράτεια και για την χρονική περίοδο 1975-2005.

4-15

Σχήμα 4-13. Χάρτης μέσης εποχικής θερμοκρασίας (οC)στην Ελλάδα για την εποχή της Άνοιξης που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

4-16

Σχήμα 4-14. Χάρτης μέσης εποχικής θερμοκρασίας (οC)στην Ελλάδα για την εποχή του Καλοκαιριού που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

4-17

Σχήμα 4-15. Χάρτης μέσης εποχικής θερμοκρασίας (οC)στην Ελλάδα για την εποχή του Φθινοπώρου που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

4-18

Σχήμα 4-16. Χάρτης μέσης εποχικής θερμοκρασίας (οC)στην Ελλάδα για την εποχή του Χειμωνα που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

5-1

5 ΠΙΝΑΚΕΣ ΚΑΙ ΧΑΡΤΕΣ ΝΕΦΩΣΗΣ Στον παρακάτω Πίνακα παρουσιάζονται οι μέσοι όροι της μηνιαίας νέφωσης για τις

24 τοποθεσίες, όπως προέκυψαν από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών που

καλύπτουν την χρονική περίοδο 1975-2005.

ΝΕΦΩΣΗ ΣΤΑΘΜΟΙ Ιαν. Φεβρ. Μαρ. Απρ. Μαιος Ιούν. Ιούλ. Αύγ. Σεπτ. Οκτ. Νοεμ. Δεκ. Αγρίνιο 4,3 4,4 4,3 4,3 3,6 2,3 1,4 1,4 2,3 3,2 4,1 4,5

Αλεξανδρουπ. 4,3 4,1 4,2 4,1 3,3 2,3 1,4 1,3 1,8 3,2 4,3 4,8

Άργος 4,4 4,4 4,2 4,4 3,8 2,3 1,8 1,7 2,3 3,5 4,4 4,8

Αργοστόλι 4,2 4,3 4,1 3,8 3,1 1,7 0,8 1,0 1,9 3,1 4,2 4,6

Άρτα 4,1 4,2 4,0 4,2 3,5 2,0 1,2 1,2 2,0 3,0 4,0 4,4

Ελληνικό 4,8 4,7 4,5 4,1 3,4 2,1 1,1 1,1 2,0 3,4 4,4 4,8

Ηράκλειο 5,1 5,0 4,4 3,8 2,9 1,2 0,7 0,8 1,6 3,4 4,4 5,0

Ιωάννινα 4,3 4,5 4,4 4,8 4,1 2,7 2,0 2,0 2,6 3,4 4,2 4,5

Καλαμάτα 4,4 4,5 4,3 4,0 3,1 1,8 1,0 1,1 2,0 3,1 4,1 4,5

Καστοριά 4,3 4,4 4,5 4,6 4,3 2,9 2,2 2,3 2,7 3,9 4,6 4,7

Κέρκυρα 4,5 4,5 4,4 4,2 3,4 2,3 1,2 1,4 2,5 3,5 4,4 4,6

Κύθηρα 4,6 4,6 4,2 3,7 3,0 1,3 0,5 0,7 1,5 3,0 4,4 4,7

Λαμία 4,7 4,8 4,5 4,2 3,8 2,5 1,9 1,9 2,5 3,8 4,4 4,7

Λάρισα 4,8 4,7 4,7 4,4 4,0 2,9 2,0 1,9 2,7 3,8 4,6 4,8

Λήμνος 4,8 4,6 4,2 3,6 3,0 1,7 0,8 0,9 1,6 4,5 4,8

Μακεδονία 4,7 4,7 4,8 4,4 4,1 3,1 2,2 2,1 2,8 3,9 4,6 4,8

Μήλος 5,0 5,1 4,4 3,7 2,7 1,1 0,4 0,5 1,4 3,3 4,6 5,1

Μυτιλήνη 4,6 4,5 4,2 3,8 3,0 1,6 0,6 0,6 1,3 2,7 4,0 4,7

Πύργος 4,3 4,4 3,8 3,3 2,4 0,9 0,3 0,3 0,9 2,3 3,7 4,4

Σέρρες 4,5 4,4 4,5 4,3 4,2 3,1 2,3 2,3 2,6 3,6 4,4 4,5

Σκύρος 5,4 5,1 4,7 3,8 3,1 1,8 0,9 0,9 1,9 3,6 4,8 5,2

Σούδα 5,3 5,1 4,5 3,8 2,9 1,3 0,6 0,7 1,7 3,6 4,5 5,0

Χίος - - - - - - - - - - - -

Χρυσούπολη 4,3 4,2 4,5 4,2 3,8 2,8 2,0 1,7 2,3 3,5 4,6 4,7

Πίνακας 5-1. Μέσοι όροι μηνιαίας Νέφωσης (%) για 24 τοποθεσίες στην Ελληνική Επικράτεια και για ην χρονική περίοδο 1975-2005.


ισογραμμικών καμπυλών απόλυτης υγρασίας, στα Σχήματα 49 έως 64.

5-2

Σχήμα 5-1. Χάρτης μέσης Νέφωσης στην Ελλάδα για τον μήνα Ιανουάριο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

5-3

Σχήμα 5-2. Χάρτης μέσης Νέφωσης στην Ελλάδα για τον μήνα Φεβρουάριο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

5-4

Σχήμα 5-3. Χάρτης μέσης Νέφωσης στην Ελλάδα για τον μήνα Μάρτιο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

5-5

Σχήμα 5-4. Χάρτης μέσης Νέφωσης στην Ελλάδα για τον μήνα Απρίλιο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

5-6

Σχήμα 5-5. Χάρτης μέσης Νέφωσης στην Ελλάδα για τον μήνα Μάιο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

5-7

Σχήμα 5-6. Χάρτης μέσης Νέφωσης στην Ελλάδα για τον μήνα Ιούνιο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

5-8

Σχήμα 5-7. Χάρτης μέσης Νέφωσης στην Ελλάδα για τον μήνα Ιούλιο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

5-9

Σχήμα 5-8. Χάρτης μέσης Νέφωσης στην Ελλάδα για τον μήνα Αύγουστο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

5-10

Σχήμα 5-9. Χάρτης μέσης Νέφωσης στην Ελλάδα για τον μήνα Σεπτέμβριο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

5-11

Σχήμα 5-10. Χάρτης μέσης Νέφωσης στην Ελλάδα για τον μήνα Οκτώβριο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

5-12

Σχήμα 5-11. Χάρτης μέσης Νέφωσης στην Ελλάδα για τον μήνα Νοέμβριο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

5-13

Σχήμα 5-12. Χάρτης μέσης Νέφωσης στην Ελλάδα για τον μήνα Δεκέμβριο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

5-14



1975-2005.

ΜΕΣΕΣ ΤΙΜΕΣ ΝΕΦΩΣΗΣ ΣΤΑΘΜΟΙ Χειμώνας Άνοιξη Καλοκαίρι Φθινόπωρο Αγρίνιο 4,4 4,0 1,7 3,2

Αλεξανδρουπ. 4,4 3,9 1,7 3,1

Άργος 4,5 4,1 1,9 3,4

Αργοστόλι 4,4 3,7 1,2 3,1

Άρτα 4,2 3,9 1,5 3,0

Ελληνικό 4,7 4,0 1,4 3,3

Ηράκλειο 5,0 3,7 0,9 3,2

Ιωάννινα 4,4 4,5 2,2 3,4

Καλαμάτα 4,5 3,8 1,3 3,1

Καστοριά 4,5 4,4 2,5 3,7

Κέρκυρα 4,5 4,0 1,6 3,4

Κύθηρα 4,6 3,6 0,8 3,0

Λαμία 4,7 4,2 2,1 3,6

Λάρισα 4,8 4,4 2,3 3,7

Λήμνος 4,7 3,6 1,2 3,0

Μακεδονία 4,7 4,4 2,4 3,8

Μήλος 5,0 3,6 0,6 3,1

Μυτιλήνη 4,6 3,7 0,9 2,7

Πύργος 4,4 3,2 0,5 2,3

Σέρρες 4,5 4,3 2,6 3,5

Σκύρος 5,3 3,9 1,2 3,4

Σούδα 5,1 3,7 0,9 3,3

Χίος - - - -

Χρυσούπολη 4,4 4,2 2,2 3,5

Πίνακας 5-2 . Μέσοι όροι εποχικής νέφωση (%) για 24 τοποθεσίες στην Ελληνική Επικράτεια και για ην χρονική περίοδο 1975-2005.

5-15

Σχήμα 5-13. Χάρτης μέσης νέφωσης στην Ελλάδα για την εποχή της Άνοιξης που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

5-16

Σχήμα 5-14. Χάρτης μέσης νέφωσης στην Ελλάδα για την εποχή της Καλοκαίρι που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

5-17

Σχήμα 5-15. Χάρτης μέσης νέφωσης στην Ελλάδα για την εποχή της Φθινόπωρο που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

5-18

Σχήμα 5-16. Χάρτης μέσης νέφωσης στην Ελλάδα για την εποχή της Χειμώνα που κατασκευάστηκε από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών (1975-2005).

6-1

6 ΠΙΝΑΚΕΣ ΚΑΙ ΧΑΡΤΕΣ ΠΙΕΣΕΩΣ Στον παρακάτω Πίνακα παρουσιάζονται οι μέσοι όροι της μηνιαίας πιεσεως για τις

24 τοποθεσίες, όπως προέκυψαν από μετεωρολογικά δεδομένα 30 ετών που

καλύπτουν την χρονική περίοδο 1975-2005.

ΠΙΕΣΕΙΣ ΣΤΑΘΜΟΙ Ιαν. Φεβρ. Μαρ. Απρ. Μαιος Ιούν. Ιούλ. Αύγ. Σεπτ. Οκτ. Νοεμ. Δεκ. Αγρίνιο - - - - - - - - - - - -

Αλεξανδρουπ. 1020,3 1017,3 1018,2 1014,7 1015,2 1014,3 1013,3 1014,1 1017,5 1020,7 1019,1 1018,3

Άργος - - - - - - - - - - - -

Αργοστόλι 1017,7 1016,3 1015,2 1013,2 1013,9 1013,7 1012,4 1012,7 1015,2 1016,7 1016,6 1016,7

Άρτα 1019,6 1018,0 1016,1 1012,9 1014,0 1013,0 1011,6 1012,3 1014,6 1017,1 1016,7 1017,2

Ελληνικό 1017,9 1016,8 1015,6 1013,4 1013,8 1012,9 1011,6 1012,2 1015,2 1017,7 1017,9 1017,3 Ηράκλειο 1017,8 1016,4 1015,2 1013,2 1013,6 1012,6 1010,8 1011,5 1014,5 1016,8 1017,6 1017,8

Ιωάννινα 1020,3 1018,2 1016,9 1014,4 1015,1 1014,5 1013,3 1014,1 1016,8 1019,1 1019,5 1020,2

Καλαμάτα 1017,4 1016,4 1015,2 1013,5 1014,0 1013,4 1011,8 1012,3 1015,1 1017,1 1017,5 1016,9

Καστοριά 1021,9 1020,0 1017,5 1014,1 1014,9 1013,8 1013,3 1013,8 1016,3 1019,6 1019,9 1020,6

Κέρκυρα 1016,6 1015,5 1014,5 1012,8 1013,8 1013,6 1012,3 1012,6 1015,2 1016,7 1016,5 1015,8

Κύθηρα 1018,6 1017,4 1015,9 1013,9 1014,4 1013,5 1012,1 1012,7 1015,4 1017,5 1017,9 1017,8 Λαμία 1020,0 1018,2 1016,7 1013,3 1014,2 1013,1 1012,5 1013,6 1016,0 1018,8 1018,9 1019,4

Λάρισα 1018,5 1016,8 1015,6 1012,6 1013,2 1012,3 1011,6 1012,4 1015,3 1018,1 1018,0 1017,5

Λήμνος 1019,4 1018,3 1016,6 1013,4 1014,1 1012,9 1012,3 1013,1 1015,7 1018,6 1018,6 1018,4

Μακεδονία 1019,6 1018,0 1016,6 1013,3 1014,0 1013,3 1012,7 1013,5 1016,2 1018,9 1018,6 1018,3

Μήλος 1017,6 1016,5 1015,1 1013,0 1013,4 1012,3 1010,9 1011,5 1014,3 1016,6 1017,1 1016,8

Μυτιλήνη 1017,5 1016,4 1015,1 1012,7 1012,9 1011,7 1010,0 1010,6 1014,0 1016,9 1017,6 1017,0 Πύργος - - - - - - - - - - - -

Σέρρες 1020,3 1018,4 1016,6 1012,8 1013,8 1012,7 1012,2 1013,3 1015,7 1018,8 1019,0 1019,6

Σκύρος 1017,5 1016,2 1015,1 1012,6 1013,3 1012,6 1011,6 1012,3 1015,1 1017,6 1017,4 1016,7

Σούδα 1017,7 1016,8 1015,5 1013,6 1014,0 1013,3 1011,8 1012,3 1015,2 1017,4 1018,0 1017,3

Χίος 1018,0 1016,9 1015,3 1012,9 1013,0 1011,5 1009,7 1010,5 1013,9 1016,8 1017,6 1017,2

Χρυσούπολη 1020,5 1018,6 1016,9 1013,1 1014,0 1012,7 1012,2 1013,0 1015,3 1019,0 1018,5 1019,1

Πίνακας 6-1. Μέσοι όροι μηνιαίας πιέσεως για 24 τοποθεσίες στην Ελληνική Επικράτεια και για την χρονική περίοδο 1975-2005.

6-2

ΜΕΣΕΣ ΤΙΜΕΣ ΠΙΕΣΗΣ

ΣΤΑΘΜΟΙ Για όλη την χρονιά

Αγρίνιο -

Αλεξανδρουπ. 1016,9

Άργος -

Αργοστόλι 1015,0

Άρτα 1015,3

Ελληνικό 1015,2

Ηράκλειο 1014,8

Ιωάννινα 1016,9

Καλαμάτα 1015,0

Καστοριά 1017,2

Κέρκυρα 1014,7

Κύθηρα 1015,6

Λαμία 1016,2

Λάρισα 1015,2

Λήμνος 1016,0

Μακεδονία 1016,1

Μήλος 1014,6

Μυτιλήνη 1014,4

Πύργος -

Σέρρες 1016,1

Σκύρος 1014,8

Σούδα 1015,2

Χίος 1014,4

Χρυσούπολη 1016,1

Πίνακας 6-2. Μέσοι όροι ετήσιας πιέσεως για 24 τοποθεσίες στην Ελληνική Επικράτεια και για την χρονική περίοδο 1975-2005.

7-1

7 ΕΞΑΣΘΕΝΙΣΗ ΣΗΜΑΤΟΣ ΛΟΓΩ ΒΡΟΧΗΣ Το μέσο της βροχής αποτελείται από ένα πολύ μεγάλο αριθμό σταγόνων των οποίων

οι θέσεις, τα σχήματα και οι κατευθύνσεις είναι τυχαίες ποσότητες. Τα σωματίδια

βρίσκονται αρκετά μακριά μεταξύ τους, σε σύγκριση με το μήκος κύματος του

ραδιοκύματος που εξετάζουμε (10-30GHz). Η τελευταία, ιδιότητα, αν συνδυασθεί με

το γεγονός ότι το μήκος κύματος της ακτινοβολίας που προσπίπτει είναι της ίδιας

τάξεως μεγέθους με τα σταγονίδια, εξασφαλίζει σε μεγάλο βαθμό την υπόθεση

ανεξάρτητης σκέδασης.

Είναι αρκετά γνωστό από τη σχετική διεθνή βιβλιογραφία ότι οι σταγόνες της βροχής

είναι συνήθως μη σφαιρικές. Το μοντέλο που έχει γίνει αποδεκτό μέχρι τώρα για μία

σταγόνα που πέφτει, είναι αυτό ενός πεπλατυσμένου σφαιροειδούς που παρουσιάζει

μια γωνία κλίσεως ως προς τον ορίζοντα. Το μοντέλο που έχει εξαχθεί με τη χρήση

αριθμητικών τεχνικών καθορίζει το σχήμα των σταγόνων με ακτίνες μεταξύ 170 και

4000mm. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι τα σχήματα των σταγόνων που

καθορίζονται από το μοντέλο, συμφωνούν με εκείνα που έχουν παρατηρηθεί

πειραματικά. Πείραμα και θεωρία μαζί δείχνουν ότι:

1) Σταγόνες με ακτίνα ≤170μm ελάχιστα παραμορφώνονται και μπορεί να

θεωρηθούν σφαιρικές.

2) Το σχήμα των σταγόνων με ακτίνα μεταξύ 170 και 500μm μπορεί να

προσεγγισθεί με ένα σφαιροειδές.

3) Σταγόνες μεταξύ 500 και 2000μm παραμορφώνονται σε ασύμμετρα

σφαιροειδή, και τέλος.

4) Σταγόνες με ακτίνα μεγαλύτερη των 2000μm αναπτύσσουν μια ολοένα

αυξανόμενη πλάτυνση προς τα κάτω. Αυτή η πλάτυνση γίνεται ακόμη πιο

αισθητή σε ολοένα μεγαλύτερες ακτίνες.

Η μιγαδική διηλεκτρικότητα των σταγόνων υποτίθεται ότι είναι σταθερή σε όλο τον

όγκο της σταγόνας, μπορεί μάλιστα να βρεθούν τιμές της για διάφορες θερμοκρασίες.

Το μοντέλο που έχει εφαρμογή στην πράξη ισχύει για θερμοκρασίες από –20οC έως

7-2

+50oC. Το φασματικό διάστημα στο οποίο αναφέρεται εκτείνεται από 2μm έως

ορισμένες εκατοντάδες μέτρα σε μήκη κύματος.

Περαιτέρω, η γνώση της κατανομής του σχήματος των σταγόνων της βροχής για μία

δεδομένη ένταση βροχόπτωσης, έχει πολύ μεγάλη σημασία στον υπολογισμό της

απόσβεσης ενός ραδιοκύματος. Αυτή η κατανομή μεταβάλλεται σύμφωνα με τη

θερμοκρασία του ανέμου και εξαρτάται επίσης και από άλλες φυσικές παραμέτρους.

Αντιπροσωπευτικές τέτοιες κατανομές έχουν προταθεί από τους Laws Parsons,

Marshall και Palmer και πιο πρόσφατα από τους Joss et al. Οι Laws και Parsons,

έχουν προτείνει την κατανομή τους, ύστερα από μία σειρά μετρήσεων κατά τη

διάρκεια των ετών 1938 και 1939 στην Ουάσινγκτον.

Ο Πίνακας παρακάτω δείχνει το μέγεθος των σταγόνων για διάφορες εντάσεις

βροχόπτωσης.

Μέγεθος

σταγόνων

(cm)

Ένταση

βροχόπτωσης

(mm/hr)

Ποσοστό (%) του ολικού όγκου

0.25 1.25 2.5 5 12.5 25 50 100 125

0.05 28 10.9 7.3 4.7 2.6 1.7 1.2 1.0 1.0

0.1 50.1 37.1 27.8 20.3 11.5 7.6 5.4 4.6 4.1

0.15 18.2 31.3 32.8 31.0 24.5 18.4 12.5 8.8 7.6

0.2 3.0 13.5 19.0 22.2 25.4 23.9 19.9 13.9 11.7

0.25 0.7 4.9 7.9 11.8 17.3 19.9 20.9 17.1 13.9

0.3 1.5 3.3 5.7 10.1 12.8 15.6 18.4 17.7

0.35 0.6 1.1 2.5 4.3 8.2 10.9 15.0 16.1

0.4 0.2 0.6 1.0 2.3 3.5 6.7 9.0 11.9

0.45 0.2 0.5 1.2 2.1 3.3 5.8 7.7

0.5 0.3 0.6 1.1 1.8 3.0 3.6

0.55 0.2 0.5 1.1 1.7 2.2

0.6 0.3 0.5 1.0 1.2

0.65 0.3 0.7 1.0

0.7 0.3

Πίνακας 7-1 . Κατανομή μεγέθους σταγόνων για διάφορες εντάσεις βροχόπτωσης

7-3

Από την άλλη μεριά, μετρήσεις αρχείων σταγόνων που έγιναν πάνω σε αποξηραμένα

φίλτρα από του Marshall και Palmer, έδωσαν μια κατανομή που είναι σε πολύ καλή

προσέγγιση με εκείνη των Laws και Parsons. Με την εξαίρεση μικρών διαμέτρων, οι

πειραματικές μετρήσεις μπορεί να προσεγγισθούν με μία γενική σχέση της μορφής:

n(D) = N0 e-ΛD (1.4)

όπου, D είναι η διάμετρος της ισόογκης σφαίρας, n(D)δD είναι ο αριθμός των

σταγόνων με διάμετρο μεταξύ D + δD στη μονάδα όγκου του χώρου, και N0 είναι η

τιμή του n(D) για D=0. Έχει βρεθεί επίσης ότι:

N0 = 0.08 cm-4 (1.5)

Λ = 41 * R-0.21 (1.6)

όπου, R είναι η ένταση βροχόπτωσης σε mm/hr. Τέλος οι Joss et al., για μια

τοποθεσία στο Λουκάρνο της Ελβετίας, έχουν δώσει κατανομές μεγέθους που

αναφέρονται σε βροχή τύπου ψιχάλας, στρωσιγενή βροχή και καταιγίδα.

7.1 Ανάλυση κατανομής σημειακής έντασης βροχόπτωσης

Η ένταση της βροχόπτωσης (rainfall rate) καθορίζει το ύψος του νερού που φθάνει

στη γη ανά μονάδα χρόνου. Όπως είναι προφανές, η ένταση βροχόπτωσης εξαρτάται

από τον αριθμό των βροχοσταγόνων ανά μονάδα όγκου του ατμοσφαιρικού αέρα,

καθώς επίσης και από τη στατιστική κατανομή των μεγεθών των σταγόνων. Για μια

δεδομένη κατανομή μεγεθών, η ένταση βροχόπτωσης μπορεί να καθορισθεί από τη

σχέση:

R = 0.6·10-3 π ∫ D3V(D)n(D)dD (mm/hr) (1.7)

όπου, V(D) (m/s) είναι η τελική ταχύτητα πτώσεως σταγόνων διαμέτρου D, ενώ η

ολοκλήρωση εκτελείται σε όλα τα μεγέθη των σταγόνων. Σημειώνεται ότι το D

αναφέρεται στη διάμετρο της ισόογκης σφαιρικής σταγόνας. Αντικατάσταση επίσης

της (1.4) στην (1.7) οδηγεί σε μία αναλυτική έκφραση της έντασης βροχόπτωσης R

συναρτήσει των Nο και Λ.

Κατά τη διάρκεια βροχόπτωσης, η ένταση R είναι μία τυχαία διαδικασία του χρόνου

και του χώρου. Τα διαθέσιμα δεδομένα για την ένταση βροχόπτωσης δείχνουν

7-4

επιπλέον ότι οι κατανομές του R, που αναφέρονται σε σχετικά μικρό χρονικό

διάστημα, διαφέρουν για την ίδια τοποθεσία από μετρητή σε μετρητή. Αυτό βέβαια

δε σχετίζεται με τη χωρική ανομοιογένεια της βροχής, αλλά επιβάλει ωστόσο τη

γνώση της στατιστικής συμπεριφοράς μακρού χρονικού διαστήματος της σημειακής

έντασης βροχόπτωσης. Πράγματι, επιβεβαιώνεται πειραματικά ότι οι κατανομές

μακρού χρονικού διαστήματος R για διάφορα σημεία στην ίδια τοποθεσία συγκλίνουν

σε μία ενιαία τιμή.

Ο καθορισμός της στατιστικής κατανομής της έντασης βροχόπτωσης, για κάθε

περιοχή, είναι ένας πολύ σημαντικός παράγοντας για τον υπολογισμό της κατανομής

της απόσβεσης που εισάγεται στο σήμα από τη βροχή. Ως εκ τούτου, η γνώση της

κατανομής του R σε κάθε περιοχή θεωρείται απαραίτητη για τη σχεδίαση μιας

ραδιοζεύξεως, που λειτουργεί σε συχνότητες πάνω από 10GHz. Εάν δεν υπάρχουν

διαθέσιμα πειραματικά δεδομένα για μία συγκεκριμένη περιοχή, ο Διεθνής

Τηλεπικοινωνιακός Οργανισμός C.C.I.R. προτείνει τη χρήση δεκαπέντε κλιματικών

ζωνών (A, B, C, D, E, F, G, H, J, K, L, M, N, O, P, Q), που αναφέρονται στα

χαρακτηριστικά βροχόπτωσης των διαφόρων περιοχών της γήινης επιφάνειας. Σε

κάθε μία από αυτές τι ζώνες, δίνεται η αθροιστική κατανομή υπέρβασης του R για τα

διάφορα ποσοστά του χρόνου (βλ. Πίνακα ?).

% του

ολικού

χρόνου

A B C D E F G H J K L M N P Q

1.0 <0.1 0.5 0.7 2.1 0.6 1.7 3 2 8 1.5 2 4 5 12 14

0.3 0.8 2.0 2.8 4.5 2.4 4.5 7 4 11 4.2 7 11 15 34 49

0.1 2 3 5 8 6 8 12 10 20 12 15 22 35 65 72

0.03 5 6 9 13 12 15 20 18 28 23 33 40 65 105 96

0.01 6 12 15 19 22 28 30 32 35 42 60 63 95 145 135

0.003 14 21 26 29 41 54 45 55 45 70 105 95 140 195 142

0.001 22 32 42 42 70 78 65 83 55 100 150 120 180 250 170

Πίνακας 7-2 . Κατανομές υπέρβασης του R στις διάφορες κλιματικές ζώνες

7-5

7.2 Ανάγκη για στατιστική

Όπως προείπαμε δεν έχουμε αρκετά δεδομένα στη διάθεσή μας για να περιγράψουμε

ολοκληρωτικά την βροχή ως παράγοντας εξασθένισης ενός τηλεπικοινωνιακού

συστήματος. Αν είχαμε πλήρη περιγραφή για το μέγεθος, το σχήμα, τον

προσανατολισμό και το είδος των υδρομετεωριτών της σταγόνας της βροχής για όλες

τις περιοχές αλλά και για κάθε χρονικό διάστημα, η εξασθένιση και η διασπορά για

κάθε μονοπάτι διάδοσης θα μπορούσε να υπολογιστεί. Στην έλλειψη αυτών των

δεδομένων, τα μοντέλα πρέπει να είναι έτοιμα να παρέχουν εκείνες τις πληροφορίες

για τον καλύτερο σχεδιασμό των συστημάτων.

Για ένα περιορισμένο αριθμό περιοχών, ο χρόνος διαθεσιμότητας για ένα επίγειο ή

δορυφορικό σύστημα επικοινωνίας έχει υπολογισθεί μετά από παρατήρηση πολλών

χρόνων. Τα αποτελέσματα όμως δεν παρέχουν τις λεπτομέρειες από μία πλήρη

ανάλυση του φαινομένου της βροχής αλλά δίνουν μια στατιστική περιγραφή για την

εξασθένιση.

Όταν έχουμε μία νέα διάδοση δορυφορικού σήματος παρουσιάζεται ένας κατάλογος

με τις χειρότερες καιρικές συνθήκες που μπορούν να συμβούν. Όσο η διάδοση αυτή

εξακολουθεί να γίνεται για μεγάλο χρονικό διάστημα οι απαιτήσεις για περισσότερα

στοιχεία των καιρικών συνθηκών αυξάνονται. Τα στοιχεία αυτά θα πρέπει να

περιέχουν δεδομένα για την εξασθένιση του χειρότερου μήνα και για το μέσο όρο του

χρόνου, για κάθε τοποθεσία, όπου ένα σύστημα μπορεί να χτιστεί, και για κάθε

συχνότητα.

7.3 Παράγοντες για τον υπολογισμό της απόσβεσης του σήματος

Γενικά η απόσβεση λόγω βροχής επηρεάζεται και από άλλους παράγοντες όπως την

συχνότητα που λειτουργεί μια δορυφορική ζεύξη, την γωνία ανύψωσης της κεραίας

αλλά και τις κλιματολογικές συνθήκες τις κάθε περιοχής.

Η εξασθένιση αυξάνεται όσο αυξάνεται η συχνότητα μετάδοσης του δορυφορικού

σήματος. Ωστόσο, μεταδόσεις σε 6-4GHz έχουν ασήμαντη απόσβεση, η απόσβεση

7-6

του σήματος σε αυτές τις συχνότητες θα συμβεί μόνο σε καταιγίδες μεγάλης έντασης.

Αντίθετα, μεταδόσεις με 14-12GHz επηρεάζονται περισσότερο από την βροχή ακόμη

και σε βροχοπτώσεις μικρής έντασης. Αυτό οφείλεται στο μήκος κύματος του

σήματος καθώς και στο μέγεθος των σταγόνων μέσω των οποίων θα περάσει το

σήμα. Δορυφορικές ζεύξεις που λειτουργούν σε συχνότητες κάτω από 10GHz έχουν

μεγάλο μήκος κύματος με αποτέλεσμα να είναι λιγότερο ευαίσθητες στην βροχή. Για

παράδειγμα σε συχνότητες 4-6GHz το μήκος κύματος είναι περίπου 7cm, και

συχνότητες των 14-12GHz έχουν μήκος κύματος 2cm. Κάθε σταγόνα βροχής στο

μονοπάτι διάδοσης με διάμετρο που πλησιάζει το μισό του μήκους κύματος του

σήματος θα προκαλέσει την εξασθένισή του.

Το πόσο μια μετάδοση θα επηρεασθεί από την βροχή εξαρτάται και από την γωνία

ανύψωσης της κεραίας της ζεύξης αλλά και τις καιρικές συνθήκες που επικρατούν

στην συγκεκριμένη περιοχή. Οι δορυφόροι καλύπτουν περιοχές διαφορετικών

κλιμάτων με αποτέλεσμα να έχουμε διαφορά στο ποσό της απόσβεσης.

7.4 Ανάκτηση δεδομένων

H μετεωρολογική υπηρεσία λαμβάνει τα δεδομένα για τη βροχή από κάθε

μετεωρολογικό σταθμό της χώρας ανά πεντάλεπτο μέσα από ένα βροχογράφο ο

οποίος τα απεικονίζει σε μία γραφική παράσταση. Στον οριζόντιο άξονα έχουμε το

χρόνο σε πεντάλεπτα και στον κάθετο το ύψος της βροχής μέσα στον βροχογράφο.

Χρησιμοποιώντας τα αποτελέσματα που παραδοτέου (ΠΕ1) γίνεται ο υπολογισμός

του ρυθμού βροχόπτωσης.

7.5 Υπολογισμός ρυθμού βροχόπτωσης

Για να μπορέσουμε να καθορίσουμε την απόσβεση που εισάγει η βροχή σε ένα

τηλεπικοινωνιακό σύστημα θα πρέπει αρχικά να υπολογίσουμε τον ρυθμό

βροχόπτωσης R0.01(mm/h). Ως ρυθμός βροχόπτωσης R0.01 εννοούμε εκείνη την τιμή

“όριο”, για την οποία τιμή το 99.99% του συνόλου των τιμών είναι μικρότερες από

αυτή. Ουσιαστικά, το R0.01 είναι 52,56 min του συνολικού χρόνου ενός έτους και

αυτό απορρέει από την παρακάτω σχέση:

7-7

Διαθεσιμότητα στο 99.99% του χρόνου

Διακοπή λειτουργίας (%) = 1 – 0,9999(μη διαθεσιμότητα)=0,01% του χρόνου

ή (1.8)

Ένα έτος έχει 8.760 ώρες ή 8.760 x 60 min

0.0001 x 87.60 x 60 = 52.56 min ή περίπου 11 5-λεπτά

Φυσικά μπορούμε να υπολογίσουμε τον ρυθμό βροχόπτωσης και για άλλα ποσοστά

του χρόνου. Το παρακάτω πρόγραμμα σε Matlab, που επισυνάπτεται στο παραδοτέο

(ΠΕ2), υπολογίζει τον ρυθμό βροχόπτωσης R για κάθε σταθμό της Ελλάδος και για

διάφορα ποσοστά του χρόνου λαμβάνοντας υπόψη τις μετρήσεις που λάβαμε από την

Εθνική Μετεωρολογική Υπηρεσία (ΕΜΥ).

8-1

8 Εξαγωγή της αθροιστικής πυκνότητας πιθανότητας του Ρυθμού Βροχόπτωσης Προκειμένου να εξαχθεί η συνάρτηση αθροιστικής πυκνότητας πιθανότητας του

5άλεπτου ρυθμού βροχόπτωσης, όλα τα δεδομένα για όλα τα έτη και για κάθε

τοποθεσία έπρεπε να τύχουν στατιστικής επεξεργασίας. Έτσι αναπτύχθηκε ειδικός

κώδικας στο περιβάλλον Matlab, ο οποίος ουσιαστικά προσδιόρισε το ποσοστό του

χρόνου για τον οποίο υπερβαίνεται συγκεκριμένος ρυθμός βροχόπτωσης.

Χρησιμοποιώντας την ήδη υλοποιημένη εντολή prctile, ο καθορισμός της

αθροιστικής πυκνότητας πιθανότητας του ρυθμού βροχόπτωσης καθίσταται ιδιαίτερα

απλός και ταχύς, ενώ ο αναπτυχθείς κώδικας –ο οποίος δίδεται ευθύς παρακάτω-

είναι ιδιαίτερα σύντομος.

clear; A=[]; [c,v]=size(A); D=zeros(105408,1); t=0; for i=1:1:c for k=1:1:3 R(i,k)=A(i,k); end for j=4:1:15 R(i,j)=1.2*[A(i,j+1)-A(i,j)]; t=t+1; D(t,1)=R(i,j); end end C=sort(D); E(1,1)=prctile(C,90); E(2,1)=prctile(C,99); E(3,1)=prctile(C,99.9); E(4,1)=prctile(C,99.99); E(5,1)=prctile(C,99.999); E(6,1)=prctile(C,99.9999); E(7,1)=prctile(C,99.99999); disp(E) %-------------------------------------------- fileB1=fopen('C:\Stathmos RR.m','a'); fprintf(fileB1,' '); for s1=1:1:c for count=1:1:3 q1=num2str(R(s1,count),'%5d'); fprintf(fileB1,'%5s ',q1); end for count=4:1:15 if R(s1,count)==0 q1=num2str(R(s1,count),'%5d'); else q1=num2str(R(s1,count),'%5.1f'); end

8-2

if count~=15 fprintf(fileB1,'%5s ',q1); else fprintf(fileB1,'%5s ',q1); fprintf(fileB1,'\n '); end end end fclose(fileB1); fileB2=fopen('C:\ Stathmos RR Column.m','a'); fprintf(fileB2,' '); for s2=1:1:105408 q1=num2str(C(s2,1),'%5.3f'); fprintf(fileB2,'%5s ',q1); fprintf(fileB2,'\n '); end fclose(fileB2);

Στους παρακάτω Πίνακες δίνονται τα αποτελέσματα του προγράμματος, για όλα τα

διαθέσιμα δεδομένα που λάβαμε από την ΕΜΥ και για συγκεκριμένες διαθεσιμότητες

(99,9%, 99,99%, 99,999%). Επίσης, παρουσιάζεται ο χάρτης της Ελληνικής

επικράτειας για την κρίσιμη παράμετρο R0.01. Είναι σημαντικό να τονίσουμε ότι στο

σχεδιασμό τoυ παρακάτω χάρτη λάβαμε υπ’ όψιν μας μόνο σταθμούς της Ελληνικής

επικράτειας με δεδομένα περισσότερα των τριών χρόνων. Επίσης, για την

συμπλήρωση του χρησιμοποιήσαμε προτεινόμενες, από την ITU, τιμές του ρυθμού

βροχόπτωσης R0.01 από γειτονικούς σταθμούς της Ιταλίας, της Τουρκίας, της Αλβανίας

και της Βουλγαρίας.

8.1 Πίνακες και χάρτης R0.01 ρυθμών βροχόπτωσης

Σήμερα στη χώρα μας οι επιπτώσεις της βροχόπτωσης στη σχεδίαση ασύρματων

ζεύξεων σε συχνότητες μεγαλύτερες των 10GHz, εξακολουθούν να εκτιμούνται είτε

με την μεθοδολογία της Σύστασης P.530-11 [1] που εφαρμόζεται συμβιβαστικά σε

συνδυασμό με τη Σύσταση Ρ.837-4 [2], λόγω της μη ύπαρξης δεδομένων τοπικής

κλιματολογίας. Αξίζει να σημειωθεί ότι στη χώρα μας δεν υφίσταται σχετικός χάρτης

με την γεωγραφική κατανομή του ρυθμού βροχόπτωσης R0.01 (ο ρυθμός βροχόπτωσης

σε mm/hr που υπερβαίνεται για ποσοστό 0.01% του χρόνου του μέσου έτους και είναι

απαραίτητος για την εφαρμογή της Σύστασης Ρ.530-11), και έτσι δεν είναι δυνατόν

να προσδιοριστούν καίριες παράμετροι μιας τηλεπικοινωνιακής ζεύξης στη σταθερή

8-3

υπηρεσία ξηράς ή δορυφόρου, όπως για παράδειγμα τα περιθώρια διάλειψης (fade

margins) ανά περιοχή, ζώνη συχνοτήτων και κατηγορία φασματικής απόδοσης.

Προκειμένου να εξαχθεί ο ρυθμός βροχόπτωσης ο οποίος υπερβαίνεται για χρονικό

διάστημα ίσο προς το 0.01% του μέσου έτους για κάθε τοποθεσία, το Εργαστήριο

Επικοινωνιών ανέλυσε δεδομένα βροχόπτωσης έξη (6) ετών, από το έτος 2000 έως

και το έτος 2005. Τα δεδομένα αυτά προέρχονται από το δίκτυο βροχογράφων της

Εθνικής Μετεωρολογικής Υπηρεσίας οι οποίοι καταγράφουν τον πεντάλεπτο ρυθμό

βροχόπτωσης. Τα δεδομένα που μέχρι σήμερα αναλύθηκαν συμπεριλαμβάνουν

δεδομένα βροχόπτωσης για δώδεκα (12) τοποθεσίες-πόλεις. Οι τοποθεσίες αυτές

ευρίσκονται σε τέτοιες θέσεις -έχουν δηλαδή κατάλληλη γεωγραφική διασπορά-,

ώστε να μπορεί να θεωρηθεί ότι αποτελούν αντιπροσωπευτικό δείγμα για τον

χαρακτηρισμό της βροχόπτωσης στην Ελληνική Επικράτεια. Αναλύοντας τα

δεδομένα βροχόπτωσης διαπιστώθηκαν διάφορες ελλείψεις στις καταγραφές των

σχετικών εντύπων βροχογράφου με αποτέλεσμα από τα έξη συνολικά έτη δεδομένων

που ήταν διαθέσιμα για κάθε τοποθεσία, να χρησιμοποιηθούν μόνον τα πιο

αξιόπιστα. Συνολικά για έξη, τρεις, δύο και μία τοποθεσίες είχαμε αξιόπιστα

δεδομένα για 6, 5, 4 και 3 χρόνια, αντίστοιχα. Τα διαθέσιμα χρονικά διαστήματα για

τα οποία είχαμε αξιόπιστα δεδομένα βροχόπτωσης, κρίνονται ως ικανοποιητικά για

τον χαρακτηρισμό της συνάρτησης αθροιστικής πιθανότητας της βροχόπτωσης,

καθόσον έχει αποδειχθεί από προηγούμενες μελέτες σε δεδομένα βροχόπτωσης

πολλών ετών, ότι μια χρονική περίοδος που κυμαίνεται από τρία έως επτά έτη είναι

συνήθως επαρκής. Ο ρυθμός βροχόπτωσης μετριόταν από βροχογράφους τύπου

ανατρεπόμενου δοχείου και αποτυπωνόταν σε ειδική ταινία συνεχούς καταγραφής.

Στο πέρας κάθε μετεωρολογικής ημέρας η ταινία καταγραφής συλλεγόταν από το

αρμόδιο προσωπικό της Ε.Μ.Υ., το οποίο διάβαζε την ταινία και κατέγραφε στο

ειδικό έντυπο Α2961 τιμές βροχόπτωσης ανά πέντε λεπτά.

Τα δεδομένα του πεντάλεπτου ρυθμού βροχόπτωσης αναλύθηκαν στατιστικά με

ειδικό λογισμικό που σχεδιάστηκε από το Εργαστήριο Επικοινωνιών προκειμένου να

εξαχθεί ο ρυθμός πεντάλεπτης βροχόπτωσης που υπερβαίνεται για το 0.01% του

χρόνου του κάθε έτους των διαθέσιμων δεδομένων. Για την εφαρμογή όμως των

κατάλληλων μεθοδολογιών αξιολόγησης, ανάλυσης και σχεδίασης των ασύρματων

τηλεπικοινωνιακών συστημάτων απαιτείται γνώση του ρυθμού βροχόπτωσης του

8-4

ενός λεπτού που υπερβαίνεται για το 0.01% του χρόνου του μέσου έτους για κάθε

τοποθεσία. Έτσι, η συνάρτηση αθροιστικής πιθανότητας του πεντάλεπτου ρυθμού

βροχόπτωσης μετατράπηκε στην επιθυμητή μονόλεπτη συνάρτηση αθροιστικής

πιθανότητας χρησιμοποιώντας την ακόλουθη σχέση [3]:

[ ] ( )1( ) ( ) ( ) mm/hrbR P a R P τ

ττ= ,

όπου 1( )R P και ( )R Pτ είναι οι ρυθμοί βροχόπτωσης αναφερόμενοι σε χρόνους

ολοκλήρωσης 1 λεπτού και 5 λεπτών που υπερβαίνονται με ίδια πιθανότητα ( %)P και

a(τ), b(τ) είναι κατάλληλοι συντελεστές η τιμές των οποίων εξαρτώνται από το

διαθέσιμο διάστημα ολοκλήρωσης τ. Για τ=5min, τα a και b λαμβάνουν τις τιμές

0.986 και 1.038, αντίστοιχα. Οι τιμές των συντελεστών a και b έχουν εξαχθεί από

ανάλυση παλινδρόμησης που εφαρμόστηκε σε δεδομένα βροχόπτωσης που

προέρχονται από χώρες όπως η Κορέα, η Κίνα και η Βραζιλία. Επειδή η Κορέα, ένα

σημαντικό τμήμα της Κίνας και ένα μικρό μέρος της Βραζιλίας εμφανίζουν

χαρακτηριστικά βροχόπτωσης όμοια με αυτά της Ελλάδας, η ακρίβεια της σχέσης

μετατροπής θα πρέπει λογικά να είναι άριστη. Εναλλακτικά, μπορεί να εφαρμοστεί η

καθιερωμένη σχέση του Segal [4], η οποία είναι εφαρμόσιμη εντός εύρους

πιθανοτήτων 0.0001% ≤ P ≤ 0.03% ως εξής:

1( ) ( ) ( ) mm/hrR P P R Pτ τρ= ,

όπου ( )( ) ( ) bP a P ττρ τ= ⋅ είναι ο παράγοντας μετατροπής και a(τ), b(τ) είναι

κατάλληλα επιλεγμένοι συντελεστές των οποίων οι τιμές εξαρτώνται από τα

χαρακτηριστικά βροχόπτωσης και το διάστημα χρόνου ολοκλήρωσης τ. Για τ=5min

και χαρακτηριστικά βροχόπτωσης όμοια με αυτά της Ελλάδας έχουμε a=0.862 και

b=-0.0564. Συγκρίνοντας τα αποτελέσματα των τιμών που εξήχθησαν με τις δύο

μεθόδους, διαπιστώνονται ελάχιστες διαφορές της τάξης δέκατων των mm/hr της

παραμέτρου R0.01% για όλες τις τοποθεσίες, συνηγορώντας έτσι ανεξάρτητα και

επιβεβαιώνοντας την άριστη ακρίβεια στην επιλογή της μεθόδου μετατροπής της

αθροιστικής συνάρτησης πιθανότητας από διάστημα ολοκλήρωσης 5 λεπτών σε

διάστημα του 1 λεπτού.

Ο Πίνακας 8-1 παρουσιάζει τις δώδεκα τοποθεσίες για τις οποίες τα δεδομένα

βροχόπτωσης έχουν αναλυθεί. Ο Πίνακας 8-1 δίδει τις γεωγραφικές συντεταγμένες

και το υψόμετρο του μετεωρολογικού σταθμού παρατήρησης, το πλήθος των ετών για

8-5

τα οποία είχαμε αξιόπιστα δεδομένα, τον πεντάλεπτος ρυθμός R0.01%, τον

προκύπτοντα μονόλεπτο ρυθμό R0.01% καθώς και τις τιμές του μονόλεπτου ρυθμού

R0.01% που προτείνονται από την Σύσταση ITU-R P.837-4 της Διεθνούς Ενώσεως

Τηλεπικοινωνιών.

Μετεωρο-λογικός Σταθμός

Γεωγρ. Πλάτος Μήκος

Υψό-μετρο [m]

Έτη δεδο-μένων

5-min R0.01% [mm/hr]

1-min R0.01% [mm/hr]

ITU R0.01% [mm/hr]

Δια-φορά [%]

Αγρίνιο 38°36’ 21°21’

24 4 44.03 50.12 35.17 30

Αλεξα- νδρούπολη

40°51’ 25°57’

3 6 36.18 40.89 29.96 27

Ελληνικό 37°53’ 23°44’

40 6 33.53 37.78 25.93 31

Ηράκλειο 35°20’ 25°10’

39 6 32.11 36.12 29.02 20

Ιωάννινα 39°41’ 20°49’

483 5 44.54 50.73 36.70 28

Λαμία 38°54’ 22°16’

12 5 33.76 38.05 24.78 35

Λάρισα 39°39’ 22°26’

74 3 32.25 36.40 25.17 31

Λήμνος 39°55’ 25°14’

4 4 32.96 37.12 28.69 23

Μήλος 36°43’ 24°30’

130 6 38.30 43.38 29.06 33

Πύργος 37°55’ 21°17’

12 5 52.19 59.81 44.38 26

Σέρρες 41°06’ 23°34’

70 6 35.26 39.81 29.82 25

Χίος 38°20’ 26°48’

7 6 37.56 42.50 30.26 29

Μέσος Όρος Χώρας

38 43 31 28

Πίνακας 8-1 . Εξαχθείσες τιμές του μονόλεπτου ρυθμού βροχόπτωσης R0.01% (mm/hr) για διάφορες πόλεις της Ελλάδας.

Συγκρίνοντας τις τιμές της παραμέτρου R0.01% που προσδιορίστηκαν με αυτές που

προτείνονται από την ITU, καθίσταται φανερό ότι οι προτεινόμενες από την ITU

τιμές υποεκτιμούν τoν ρυθμό βροχόπτωσης R0.01%. Πράγματι, οι ποσοστιαίες

διαφορές που διακρίνονται στην τελευταία στήλη του Πίνακα 8-1, κυμαίνονται από

το 20% για το σταθμό του Ηρακλείου σε 35% για το σταθμό της Λαμίας. Στις Σέρρες,

από την ανάλυση των μετεωρολογικών δεδομένων προέκυψε R0.01%=39.81mm/hr,

8-6

ενώ η Σύσταση της ITU προτείνει R0.01%=29.82mm/hr, τιμή η οποία είναι κατά 25%

μικρότερη. Λαμβάνοντας τον μέσο όρο από όλες τις 12 τοποθεσίες που αναλύθηκαν

προκύπτει εθνικός μέσος όρος ρυθμού βροχόπτωσης R0.01%=43mm/hr, ο οποίος είναι

κατά 28% μεγαλύτερος από αυτόν που προτείνεται από την ITU. Η διαφορά αυτή αν

και σημαντική δεν προκαλεί ιδιαίτερη έκπληξη καθόσον η ακρίβεια της ισχύουσας

Σύστασης 837-4 έχει σφάλμα (rms error) περίπου 40%.

8.2 Κατασκευή χάρτη της παραμέτρου R0.01% στην Ελλάδα:

Προκειμένου να εφοδιαστεί ο αναλυτής-σχεδιαστής μηχανικός ραδιοεπικοινωνιών με

ένα χρηστικό εργαλείο που να αξιολογεί ορθά και να λαμβάνει υπόψη του τις

ιδιαιτερότητες της τοπικής κλιματολογίας, τα δεδομένα βροχόπτωσης από τους

δώδεκα μετεωρολογικούς σταθμούς υπέστησαν κατάλληλη επεξεργασία ώστε να

κατασκευαστεί χάρτης που να καλύπτει όλη την έκταση της Ελληνικής Επικράτειας.

Αυτό κατέστη εφικτό, διότι οι θέσεις (γεωγραφικό μήκος και πλάτος) των δώδεκα

μετεωρολογικών σταθμών είναι ισόρροπα κατανεμημένες εντός των γεωγραφικών

ορίων της χώρας μας. Με αυτόν τον τρόπο καθίσταται εφικτή η εκτίμηση της τιμής

της παραμέτρου R0.01% για μια τοποθεσία για την οποία δεν έχουμε τοπικά δεδομένα

βροχόπτωσης. Στο Σχήμα 8-1 παρουσιάζονται οι ισοϋετείς καμπύλες του ρυθμού

βροχόπτωσης R0.01%, ο οποίος είναι ο ρυθμός βροχόπτωσης που υπερβαίνεται για το

0.01% του χρόνου στο μέσο έτος. Η σχεδίαση του χάρτη βασίζεται στην στατιστική

επεξεργασία των διαθέσιμων δεδομένων βροχόπτωσης για τους δώδεκα

μετεωρολογικούς σταθμούς. Οι ισοϋετείς καμπύλες έχουν σχεδιαστεί

χρησιμοποιώντας την τεχνική της παρεμβολής σταθμισμένης αντιστρόφως ανάλογα

στη δύναμη της απόστασης (Inverse power of Distance Weighted interpolation -

IDW).

8-7

Σχήμα 8-1 . Ρυθμός βροχόπτωσης σε (mm/hr) που υπερβαίνεται για το 0.01% του χρόνου του μέσου έτους στην Ελλάδα, βασισμένος στην επεξεργασία τριών έως έξη ετών δεδομένων βροχόπτωσης για δώδεκα τοποθεσίες.

Επισκοπώντας το Σχήμα 8-1, αποκαλύπτεται ότι η εγκατάσταση ασύρματων

τηλεπικοινωνιακών συστημάτων σε περιοχές της Δυτικής Ελλάδας απαιτεί περιθώρια

διάλειψης υψηλότερα από κάθε άλλη περιοχή της πατρίδας μας. Επομένως, οι

περιοχές αυτές θα πρέπει να αποφεύγονται για την εγκατάσταση δορυφορικών

σταθμών εκπομπής προγράμματος και να προτιμούνται περιοχές όπου η παράμετρος

R0.01% λαμβάνει χαμηλές τιμές, όπως για παράδειγμα τοποθεσίες κοντά στο Ελληνικό,

το Ηράκλειο τη Λάρισα ή τη Λήμνο για τις οποίες παρατηρούνται τιμές της

παραμέτρου R0.01% που κυμαίνονται από 36mm/hr έως 38mm/hr. Ο χάρτης που

απεικονίζεται στο Σχήμα 8-1 μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί τόσο από παρόχους

τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών, π.χ. εταιρείες κινητής και σταθερής τηλεφωνίας, όσο

και από την εθνική αρχή διαχείρισης φάσματος ραδιοσυχνοτήτων για τον ορθολογικό

καθορισμό της ισχύος εκπομπής σταθμών ραδιοεπικοινωνιών κατά την διαδικασία

εκχώρησης ραδιοσυχνοτήτων.

8-8

8.3 Αναφορές

[1]. ITU-R Recommendation P.530-11, ‘Propagation data and prediction methods

required for the design of terrestrial line-of-sight systems’, 2005.

[2]. ITU-R Recommendation P.837-4, “Characteristics of precipitation for propagation modeling”, 2003.

[3]. Draft Revision of Recommendation P.837-5, “Characteristics of precipitation for propagation modeling”, May 2007.

[4]. Segal B., “The Influence of Raingauge Integration Time on measured Rainfall-Intensity Distribution Functions”, Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, Vol. 3, pp. 662-671, Dec. 1986.

[5]. ITU-R Recommendation P.838-3, “Specific attenuation model for use in prediction methods”, 2005.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ · 2008-05-19 · Ένας δορυφόρος...

Documents

Transcript of ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ · 2008-05-19 · Ένας δορυφόρος...