ΧΑΡΤΕΣΚΑΙΡΟΥusers.auth.gr/pyth/presentations/geologiko/...Βροχόπτωση...

11

ΧΑΡΤΕΣΧΑΡΤΕΣ ΚΑΙΡΟΥΚΑΙΡΟΥ

22

1)1)ΧάρτεςΧάρτες επιφάνειαςεπιφάνειας

1.1) 1.1) ∆εδοµένα∆εδοµένα

55

1.2) 1.2) ΤρόποςΤρόπος απεικόνισηςαπεικόνισης -- ΣύµβολαΣύµβολα

99

ΎφεσηΎφεση ήή βαροµετρικόβαροµετρικό χαµηλόχαµηλό είναιείναι τοτο βαροµετρικόβαροµετρικό σύστηµασύστηµα, , τοτο οποίοοποίοστηνστην επιφάνειαεπιφάνεια τουτου εδάφουςεδάφους παρουσιάζειπαρουσιάζει τιµέςτιµές ατµοσφαιρικήςατµοσφαιρικής πίεσηςπίεσηςµικρότερεςµικρότερες απόαπό εκείνεςεκείνες πουπου παρουσιάζειπαρουσιάζει ηη γύρωγύρω περιοχήπεριοχή..

1.3) 1.3) ΥφέσειςΥφέσεις -- ΒαροµετρικάΒαροµετρικά χαµηλάχαµηλά

1010

i.i. ΜετωπικέςΜετωπικές

ii.ii. ΟρογραφικέςΟρογραφικές

iii.iii. ΘερµικέςΘερµικές

iv.iv. ΤροπικοίΤροπικοί κυκλώνεςκυκλώνες

v.v. ΆλλεςΆλλες υφέσειςυφέσεις, , όπωςόπως τατα πολικάπολικά χαµηλάχαµηλά, , οιοι υφέσειςυφέσεις τηςτης ΜεσογείουΜεσογείου µεµεχαρακτηριστικάχαρακτηριστικά τροπικώντροπικών κυκλώνωνκυκλώνων καικαι πολικώνπολικών χαµηλώνχαµηλών, , ταταΑνατολικάΑνατολικά ΚύµαταΚύµατα (Easterly Waves)(Easterly Waves) στηνστην ΑφρικήΑφρική, , τοντον τροπικότροπικόΑτλαντικόΑτλαντικό καικαι τοντον τροπικότροπικό ΕιρηνικόΕιρηνικό ωκεανόωκεανό

1.3.1) 1.3.1) ΕίδηΕίδη ΥφέσεωνΥφέσεων ((πουπου ενδιαφέρουνενδιαφέρουν τητη ΣυνοπτικήΣυνοπτική ΜετεωρολογίαΜετεωρολογία))

1111

1.3.1.1)1.3.1.1) ΚύριεςΚύριες ΜετωπικέςΜετωπικές υφέσειςυφέσεις είναιείναι τατα βαροµετρικάβαροµετρικά χαµηλάχαµηλά πουπουδηµιουργούνταιδηµιουργούνται εκτόςεκτός τωντων τροπικώντροπικών κατάκατά µήκοςµήκος µεγάληςµεγάλης--κλίµακαςκλίµακαςβαροκλινικώνβαροκλινικών ζωνώνζωνών ((όπωςόπως τοτο πολικόπολικό µέτωποµέτωπο) ) καικαι συνοδεύονταισυνοδεύονται απόαπό µετωπικήµετωπικήδράσηδράση..

1212

∆ευτερεύουσες∆ευτερεύουσες ΜετωπικέςΜετωπικές υφέσειςυφέσεις είναιείναι τατα βαροµετρικάβαροµετρικά χαµηλάχαµηλά πουπουδηµιουργούνταιδηµιουργούνται σεσε µικρήςµικρής--κλίµακαςκλίµακας βαροκλινικέςβαροκλινικές ζώνεςζώνες, , όπωςόπως τατα ψυχράψυχράµέτωπαµέτωπα προϋπαρχόντωνπροϋπαρχόντων µετωπικώνµετωπικών υφέσεωνυφέσεων, , καικαι συνοδεύονταισυνοδεύονται απόαπό µετωπικήµετωπικήδράσηδράση..

1313

DacreDacre (2004). (2004). Climatology and Climatology and development mechanisms development mechanisms of frontal waves. of frontal waves. PhD thesis. PhD thesis. University of Reading University of Reading

1414

DacreDacre (2004). Climatology and development mechanisms of frontal (2004). Climatology and development mechanisms of frontal waves. PhD thesis. Univ. of Reading waves. PhD thesis. Univ. of Reading

1515

1.3.1.2)1.3.1.2) ΟρογραφικέςΟρογραφικές υφέσειςυφέσεις είναιείναι τατα βαροµετρικάβαροµετρικά χαµηλάχαµηλά πουπου σχηµατίζονταισχηµατίζονταιαπόαπό διαταραχέςδιαταραχές τηςτης ροήςροής λόγωλόγω τηςτης ύπαρξηςύπαρξης ενόςενός ορεινούορεινού όγκουόγκου. . ΠαρατηρούνταιΠαρατηρούνταιστηνστην υπήνεµηυπήνεµη πλευράπλευρά τουτου ορεινούορεινού όγκουόγκου..

1616

1.3.1.3)1.3.1.3) ΘερµικέςΘερµικές υφέσειςυφέσεις είναιείναι τατα βαροµετρικάβαροµετρικά χαµηλάχαµηλά πουπου σχηµατίζονταισχηµατίζονταιότανόταν οο αέραςαέρας υπερθερµανθείυπερθερµανθεί απόαπό τηντην υποκείµενηυποκείµενη επιφάνειαεπιφάνεια..

1717

1.3.1.4)1.3.1.4) ΤροπικόςΤροπικός κυκλώναςκυκλώνας είναιείναι έναένα συνοπτικήςσυνοπτικής κλίµακαςκλίµακας βαροµετρικόβαροµετρικόχαµηλόχαµηλό χωρίςχωρίς µέτωπαµέτωπα, , πουπου σχηµατίζεταισχηµατίζεται σεσε τροπικέςτροπικές ήή υποτροπικέςυποτροπικέςθαλάσσιεςθαλάσσιες περιοχέςπεριοχές καικαι εµφανίζειεµφανίζει οργανωµένηοργανωµένη κατακόρυφηκατακόρυφη µεταφοράµεταφορά(convective activity) (convective activity) καικαι καλάκαλά σχηµατισµένησχηµατισµένη κυκλωνικήκυκλωνική κυκλοφορίακυκλοφορία στηνστηνεπιφάνειαεπιφάνεια..ΣεΣε πολύπολύ ισχυρούςισχυρούς τροπικούςτροπικούς κυκλώνεςκυκλώνες ηη ελάχιστηελάχιστη πίεσηπίεση µπορείµπορεί νανα φτάσειφτάσειπερίπουπερίπου τατα 900 900 mbmb καικαι ηη µέγιστηµέγιστη µέσηµέση ταχύτηταταχύτητα ανέµουανέµου σταστα 1010µµ περίπουπερίπου τατα80 80 m/sm/s ((~290 ~290 km/h)km/h). . ΣεΣε ορισµένουςορισµένους τροπικούςτροπικούς κυκλώνεςκυκλώνες ηη ελάχιστηελάχιστη πίεσηπίεση καικαιηη µέγιστηµέγιστη ταχύτηταταχύτητα ανέµουανέµου έχουνέχουν πάρειπάρει ακόµαακόµα πιοπιο ακραίεςακραίες τιµέςτιµές. .

1818

∆ορυφορική∆ορυφορική εικόναεικόνα τουτου MeteoSatMeteoSatστοστο ορατόορατό φάσµαφάσµα στιςστις16 16 ΙανουαρίουΙανουαρίου 19951995

ΥφέσειςΥφέσεις µεµε χαρακτηριστικάχαρακτηριστικά τροπικώντροπικών κυκλώνωνκυκλώνων καικαι πολικώνπολικών χαµηλώνχαµηλώνστηστη ΜεσόγειοΜεσόγειο

ΣύνθεσηΣύνθεση εικόνωνεικόνων δορυφόρωνδορυφόρωνπολικήςπολικής τροχιάςτροχιάς τουτου NOAANOAA στιςστις

7 7 ΟκτωβρίουΟκτωβρίου 19961996

ΑυτέςΑυτές οιοι υφέσειςυφέσεις έχουνέχουν τατα χαρακτηριστικάχαρακτηριστικά τωντων τροπικώντροπικών κυκλώνωνκυκλώνων καικαι τωντων πολικώνπολικώνχαµηλώνχαµηλών, , όπωςόπως ίδιαίδια µορφήµορφή στιςστις δορυφορικέςδορυφορικές εικόνεςεικόνες, , έλλειψηέλλειψη µετώπωνµετώπων, , έντονηέντονηκατακόρυφηκατακόρυφη µεταφοράµεταφορά, , ισχυρέςισχυρές ταχύτητεςταχύτητες ανέµουανέµου κοντάκοντά στοστο έδαφοςέδαφος, , δοµήδοµή θερµούθερµούπυρήναπυρήνα. . ΌµωςΌµως όσονόσον αφοράαφορά τοτο µηχανισµόµηχανισµό ανάπτυξήςανάπτυξής τουςτους παρουσιάζουνπαρουσιάζουν µεγαλύτερεςµεγαλύτερεςοµοιότητεςοµοιότητες µεµε τατα πολικάπολικά χαµηλάχαµηλά καθώςκαθώς έχειέχει δειχθείδειχθεί ((PytharoulisPytharoulis, Craig, Ballard 2000) , Craig, Ballard 2000) ότιότισεσε αυτέςαυτές τιςτις υφέσειςυφέσεις οιοι επιφανειακέςεπιφανειακές ροέςροές λανθάνουσαςλανθάνουσας καικαι αισθητήςαισθητής θερµότηταςθερµότητας παίζουνπαίζουνεξίσουεξίσου σηµαντικόσηµαντικό ρόλορόλο..

1919

ΘΕΡΜΟΣΤΟΜΕΑΣ

ΨΥΧΡΟΣΤΟΜΕΑΣ

ΨΥΧΡΟΣΤΟΜΕΑΣ

1.3.2) 1.3.2) ∆οµή∆οµή τωντων µετωπικώνµετωπικών υφέσεωνυφέσεων

2020

ΘΕΡΜΟΘΕΡΜΟ ΜΕΤΩΠΟΜΕΤΩΠΟ

Πριν το πέρασµα Καθώς περνά Μετά το πέρασµα Άνεµοι Νότιοι-Νότιοανατολικοί Μεταβλητοί Νότιοι-Νοτιοδυτικοί

Θερµοκρασία Μικρή άνοδος Σταθερή άνοδος Σταθερή Πίεση Μικρή πτώση Σταθεροποίηση Μικρή άνοδος

Βροχόπτωση Ψιχάλες-Ελαφριά βροχόπτωση Ψιχάλες ή τίποτα Συνήθως καθόλου βροχή

ΣταΣτα θερµάθερµά µέτωπαµέτωπα οο αέραςαέρας πουπου ακολουθείακολουθεί ανέρχεταιανέρχεται πάνωπάνω απόαπό τοντον σχετικάσχετικά ψυχρότεροψυχρότεροπουπου προηγείταιπροηγείται. . ΑυτόΑυτό οδηγείοδηγεί στηστη δηµιουργίαδηµιουργία κυρίωςκυρίως στρατόµορφωνστρατόµορφων νεφώννεφών καικαιβροχόπτωσηςβροχόπτωσης κατάκατά µήκοςµήκος καικαι προςπρος τατα βόρειαβόρεια τουτου θερµούθερµού µετώπουµετώπου..

2121

Πριν το πέρασµα Καθώς περνά Μετά το πέρασµα Άνεµοι Νότιοι-Νοτιοδυτικοί Ενισχυµένοι µεταβλητών διευθύνσεων ∆υτικοί-Βορειοδυτικοί

Θερµοκρασία Σταθερή Σηµαντική πτώση Σταθερή πτώση Πίεση Σταθερή πτώση Ελάχιστη και µετά άνοδος Σταθερή άνοδος

Βροχόπτωση Μικρή περίοδος καταιγίδας Ισχυρές βροχοπτώσεις µε πιθανό

χαλάζι Καταιγίδες για µικρή περίοδο

ΨΥΧΡΟΨΥΧΡΟ ΜΕΤΩΠΟΜΕΤΩΠΟΣταΣτα ψυχράψυχρά µέτωπαµέτωπα οιοι ψυχρέςψυχρές αέριεςαέριες µάζεςµάζες εισχωρούνεισχωρούν σανσαν σφήνασφήνα κάτωκάτω απόαπό τιςτιςθερµότερεςθερµότερες αέριεςαέριες µάζεςµάζες πουπου προηγούνταιπροηγούνται. . ΤαΤα φαινόµεναφαινόµενα είναιείναι πιοπιο έντοναέντονα απόαπό ότιότι στασταθερµάθερµά µέτωπαµέτωπα καθώςκαθώς οιοι θερµέςθερµές αέριεςαέριες µάζεςµάζες εξαναγκάζονταιεξαναγκάζονται σεσε άνοδοάνοδο πιοπιο απότοµααπότοµα. . ΑυτόΑυτό οδηγείοδηγεί σεσε µίαµία σχετικάσχετικά περιορισµένηπεριορισµένη ζώνηζώνη ισχυρώνισχυρών καταιγίδωνκαταιγίδων κατάκατά µήκοςµήκος ήήακριβώςακριβώς πίσωπίσω απόαπό τοτο µέτωποµέτωπο..

2222

ΣΥΝΕΣΦΙΓΜΕΝΟΣΥΝΕΣΦΙΓΜΕΝΟΜΕΤΩΠΟΜΕΤΩΠΟ

ΤαΤα συνεσφιγµένασυνεσφιγµένα µέτωπαµέτωπαδιακρίνονταιδιακρίνονται σεσε θερµούθερµού καικαιψυχρούψυχρού τύπουτύπου ανάλογαανάλογα µεµετοτο αναν οιοι αέριεςαέριες µάζεςµάζες πίσωπίσωαπόαπό τητη σύσφιξησύσφιξη είναιείναιθερµότερεςθερµότερες ήή ψυχρότερεςψυχρότερεςαπόαπό τιςτις αέριεςαέριες µάζεςµάζεςµπροστάµπροστά απόαπό τητη σύσφιξησύσφιξη..

•• ΘερµόΘερµό µέτωποµέτωπο

•• ΨυχρόΨυχρό µέτωποµέτωπο

•• ΣυνεσφιγµένοΣυνεσφιγµένο µέτωποµέτωπο

•• ΣτάσιµοΣτάσιµο µέτωποµέτωπο

ΕίδηΕίδη µετώπωνµετώπων

2424

1.3.3) 1.3.3) ΚύκλοςΚύκλος ζωήςζωής µίαςµίας ύφεσηςύφεσης ((lifecycle)lifecycle) σταστα µέσαµέσα γεωγραφικάγεωγραφικά πλάτηπλάτη

ΝορβηγικόΝορβηγικό µοντέλοµοντέλο ((BjerknesBjerknes and Solberg 1922)and Solberg 1922)

2525

ΚύκλοςΚύκλος ζωήςζωής µίαςµίας ύφεσηςύφεσης ((lifecycle)lifecycle) σταστα µέσαµέσα γεωγραφικάγεωγραφικά πλάτηπλάτη

ΜοντέλοΜοντέλο τωντων Shapiro and Keyser Shapiro and Keyser ((1990)1990)

Schultz et al. Schultz et al. (1998)(1998)

2626

1)1) ΣυνέχειαΣυνέχεια µετώπωνµετώπων

ΤαΤα µέτωπαµέτωπα θαθα συνεχίσουνσυνεχίσουν νανα κινούνταικινούνται όπωςόπως κινούντανκινούνταν στουςστουςπροηγούµενουςπροηγούµενους χάρτεςχάρτες ((πρινπριν 6 6 ήή 12 12 ώρεςώρες))

2) 2) ΑσυνέχειαΑσυνέχεια στοστο πεδίοπεδίο τωντων ανέµωνανέµων

ΚίνησηΚίνηση τωντων ανέµωνανέµων σύµφωνασύµφωνα µεµε τητη φοράφορά τωντων δεικτώνδεικτών τουτου ρολογιούρολογιού στοστοΒόρειοΒόρειο ΗµισφαίριοΗµισφαίριο ((καικαι αντίστροφααντίστροφα στοστο ΝότιοΝότιο ηµισφαίριοηµισφαίριο) ) σταστα ΒαροµετρικάΒαροµετρικάυψηλάυψηλά. . ΤοΤο αντίστροφοαντίστροφο ισχύειισχύει σταστα ΒαροµετρικάΒαροµετρικά χαµηλάχαµηλά..

ΣεΣε περιοχέςπεριοχές µεµε απότοµηαπότοµη αλλαγήαλλαγή τηςτης διεύθυνσηςδιεύθυνσης τουτου ανέµουανέµου υπάρχειυπάρχει υποψίαυποψίαµετώπουµετώπου..

ΗΗ ασυνέχειαασυνέχεια τουτου ανέµουανέµου είναιείναι σπουδαίοσπουδαίο κριτήριοκριτήριο αναγνώρισηςαναγνώρισης µετώπουµετώπουκυρίωςκυρίως στιςστις θαλάσσιεςθαλάσσιες περιοχέςπεριοχές

3)3) ΜεταβολήΜεταβολή τηςτης ατµοσφαιρικήςατµοσφαιρικής πίεσηςπίεσης

ΗΗ ατµοσφαιρικήατµοσφαιρική πίεσηπίεση είναιείναι µεγαλύτερηµεγαλύτερη µπροστάµπροστά απόαπό έναένα θερµόθερµό µέτωποµέτωποαπόαπό ότιότι πίσωπίσω απόαπό αυτόαυτό..

ΗΗ ατµοσφαιρικήατµοσφαιρική πίεσηπίεση είναιείναι µεγαλύτερηµεγαλύτερη στηνστην περιοχήπεριοχή τηςτης πολύπολύ ψυχρήςψυχρήςαέριαςαέριας µάζαςµάζας σταστα ψυχράψυχρά µέτωπαµέτωπα..

ΆραΆρα, , ότανόταν περνάειπερνάει έναένα θερµόθερµό µέτωποµέτωπο, , ηη ατµοσφαιρικήατµοσφαιρική πίεσηπίεση ελαττώνεταιελαττώνεταιενώενώ ότανόταν περνάειπερνάει έναένα ψυχρόψυχρό µέτωποµέτωπο ηη ατµοσφαιρικήατµοσφαιρική πίεσηπίεση αυξάνεταιαυξάνεται..

1.4) 1.4) ΧάραξηΧάραξη µετώπωνµετώπων σεσε συνοπτικούςσυνοπτικούς χάρτεςχάρτες επιφάνειαςεπιφάνειας

2727

4)4) ΑσυνέχειαΑσυνέχεια στοστο σηµείοσηµείο δρόσουδρόσου

ΟιΟι θερµέςθερµές αέριεςαέριες µάζεςµάζες είναιείναι συνήθωςσυνήθως υγρότερεςυγρότερες, , ενώενώ οιοι ψυχρέςψυχρές είναιείναι ξηρότερεςξηρότερες..

ΆραΆρα, , µεγαλύτερηµεγαλύτερη υγρασίαυγρασία στοστο θερµόθερµό τοµέατοµέα απόαπό ότιότι στονστον ψυχρόψυχρό..

5)5) ΠεριοχέςΠεριοχές νεφώννεφών καικαι υετούυετού

ΑλληλουχίαΑλληλουχία νεφώννεφών καικαι φαινοµένωνφαινοµένων ((υετούυετού, , καταιγίδωνκαταιγίδων, , ισχυρώνισχυρών ανέµωνανέµων κλπκλπ) ) µεµετοτο πέρασµαπέρασµα τωντων ψυχρώνψυχρών καικαι θερµώνθερµών µετώπωνµετώπων..

6)6) ΑσυνέχειεςΑσυνέχειες στοστο πεδίοπεδίο τωντων θερµοκρασιώνθερµοκρασιών

ΤοΤο µέτωποµέτωπο καθορίζεταικαθορίζεται σανσαν τοτο όριοόριο µεταξύµεταξύ δύοδύο αερίωναερίων µαζώνµαζών µεµε διαφορετικήδιαφορετικήθερµοκρασίαθερµοκρασία..

ΣταΣτα ισχυράισχυρά καικαι απότοµααπότοµα µέτωπαµέτωπα υπάρχειυπάρχει έντονηέντονη καικαι µεγάληµεγάλη µεταβολήµεταβολή τουτουπεδίουπεδίου τηςτης θερµοκρασίαςθερµοκρασίας..

ΣταΣτα ασθενήασθενή καικαι διάχυταδιάχυτα µέτωπαµέτωπα υπάρχειυπάρχει βαθµιαίαβαθµιαία καικαι µικρήµικρή µεταβολήµεταβολή τουτου πεδίουπεδίουτηςτης θερµοκρασίαςθερµοκρασίας..

7)7) ΙσοβαρείςΙσοβαρείς

ΤαΤα δύοδύο µέτωπαµέτωπα συναντώνταισυναντώνται στοστο κέντροκέντρο τηςτης ύφεσηςύφεσης. .

ΕκείΕκεί πουπου οιοι ισοβαρείςισοβαρείς παρουσιάζουνπαρουσιάζουν κάποιοκάποιο ««σπάσιµοσπάσιµο»» είναιείναι τατα µέτωπαµέτωπα..

ΗΗ διαφοράδιαφορά πίεσηςπίεσης είναιείναι µεγαλύτερηµεγαλύτερη στοστο ψυχρόψυχρό µέτωποµέτωπο..

8)8) ΣυνδυασµόςΣυνδυασµός τωντων παραπάνωπαραπάνω

2828

•• ΗΗ εφεύρεσηεφεύρεση τηςτης ραδιοβολίδαςραδιοβολίδας τητη δεκαετίαδεκαετία τουτου 1930 1930 αύξησεαύξησε τιςτιςδιαθέσιµεςδιαθέσιµες πληροφορίεςπληροφορίες ((πίεσηςπίεσης, , θερµοκρασίαςθερµοκρασίας, , ανέµουανέµου, , υγρασίαςυγρασίας) ) γιαγιατηντην ανώτερηανώτερη ατµόσφαιραατµόσφαιρα καικαι οδήγησεοδήγησε σεσε εµπειρικέςεµπειρικές βελτιώσειςβελτιώσεις τωντωνπρογνώσεωνπρογνώσεων ((εφαρµογήεφαρµογή στηνστην αναπτυσσόµενηαναπτυσσόµενη αεροπορικήαεροπορικήβιοµηχανίαβιοµηχανία). ).

•• ΗΗ επιχειρησιακήεπιχειρησιακή τουςτους καθιέρωσηκαθιέρωση έγινεέγινε µετάµετά τοτο τέλοςτέλος τουτου ΒΒ’’ΠαγκοσµίουΠαγκοσµίου πολέµουπολέµου..

2) 2) ΧάρτεςΧάρτες καιρούκαιρού ισοβαρικώνισοβαρικών επιφανειώνεπιφανειών

2.1) 2.1) ∆εδοµένα∆εδοµένα

2929

ΘεσσαλονίκηΘεσσαλονίκη, 1200 , 1200 UTC 18/1/08UTC 18/1/08

3232

22.2) .2) ΤρόποςΤρόπος απεικόνισηςαπεικόνισης -- ΣύµβολαΣύµβολα

3434

ΑυλώναςΑυλώναςTroughTroughΡάχηΡάχη

RidgeRidge

ΑντικυκλώναςΑντικυκλώναςΒαρΒαρ..ΥψηλόΥψηλό

HighHigh

ΎφεσηΎφεσηΒαρΒαρ. . ΧαµηλόΧαµηλό

LowLowΙσχυρότεροιΙσχυρότεροι άνεµοιάνεµοι σεσε περιοχέςπεριοχές πουπου οιοιισοβαρείςισοβαρείς ((σεσε οριζόντιεςοριζόντιες επιφάνειεςεπιφάνειες) ) ήήοιοι ισοϋψείςισοϋψείς ((σεσε ισοβαρικέςισοβαρικές επιφάνειεςεπιφάνειες) ) είναιείναι πυκνότερεςπυκνότερες

3535

33) ) ΧρήσηΧρήση µετεωρολογικώνµετεωρολογικών χαρτώνχαρτών1)1) ΧάρτεςΧάρτες καιρούκαιρού επιφάνειαςεπιφάνειας

ΑπεικόνισηΑπεικόνιση παρατηρήσεωνπαρατηρήσεων επιφάνειαςεπιφάνειας καικαι χάραξηχάραξη ισοβαρώνισοβαρών συνήθωςσυνήθως ανάανά 4 4 hPahPa. .

ΠαρουσίασηΠαρουσίαση βαροµετρικώνβαροµετρικών κέντρωνκέντρων καικαι εντοπισµόςεντοπισµός θερµώνθερµών καικαι ψυχρώνψυχρών µετώπωνµετώπων

2) 2) ΧάρτηςΧάρτης 850 850 hPahPa

ΒρίσκεταιΒρίσκεται µεταξύµεταξύ περίπουπερίπου 1400 1400 καικαι 1600 1600 gpmgpm..

ΙσοϋψείςΙσοϋψείς συνήθωςσυνήθως ανάανά 40 40 γεωδυναµικάγεωδυναµικά µέτραµέτρα ((gpmgpm))..

ΙσόθερµεςΙσόθερµες ανάανά 55°°C. C.

ΠεριοχέςΠεριοχές µεµε νεφοκάλυψηνεφοκάλυψη ((δηλαδήδηλαδή TT--TTdd< < 55°°C)C)

33) ) ΧάρτηςΧάρτης 700700 hPahPa

ΒρίσκεταιΒρίσκεται περίπουπερίπου σταστα 3000 3000 gpmgpm..

ΙσοϋψείςΙσοϋψείς συνήθωςσυνήθως ανάανά 40 40 γεωδυναµικάγεωδυναµικά µέτραµέτρα ((gpmgpm))..


ΠεριοχέςΠεριοχές µεµε νεφοκάλυψηνεφοκάλυψη ((δηλαδήδηλαδή TT--TTdd< < 55°°C)C)

(& (& ΙσόπυκνεςΙσόπυκνες κατακόρυφωνκατακόρυφων κινήσεωνκινήσεων))

3636

4) 4) ΧάρτηςΧάρτης 500 500 hPahPa

ΒρίσκεταιΒρίσκεται περίπουπερίπου σταστα 5500 5500 gpmgpm..

ΙσοϋψείςΙσοϋψείς συνήθωςσυνήθως ανάανά 80 80 γεωδυναµικάγεωδυναµικά µέτραµέτρα ((gpmgpm)) αρχίζονταςαρχίζοντας απόαπό τατα 5400 5400 gpmgpm..


ΥπολογισµόςΥπολογισµός στροβιλισµούστροβιλισµού καικαι µεταφοράµεταφορά στροβιλισµούστροβιλισµού..

5) 5) ΧάρτηςΧάρτης 330000 hPahPa

ΙσοϋψείςΙσοϋψείς ανάανά 80 80 γεωδυναµικάγεωδυναµικά µέτραµέτρα ((gpmgpm))..

ΑνεµολογικόΑνεµολογικό πεδίοπεδίο γιαγια εντοπισµόεντοπισµό αεροχειµάρρωναεροχειµάρρων..

6) 6) ΧάρτηςΧάρτης ισοπαχούςισοπαχούς στρώµατοςστρώµατος 10001000--550000 hPahPa

ΙσοπαχείςΙσοπαχείς ανάανά 80 80 γεωδυναµικάγεωδυναµικά µέτραµέτρα ((gpmgpm))..

3737

ΟιΟι χάρτεςχάρτες τωντων διαφόρωνδιαφόρων ισοβαρικώνισοβαρικών επιπέδωνεπιπέδων επιτρέπουνεπιτρέπουν τητη µελέτηµελέτη τηςτηςκατακόρυφηςκατακόρυφης δοµήςδοµής τωντων µετεωρολογικώνµετεωρολογικών συστηµάτωνσυστηµάτων ((ππ..χχ. . ΒαροµετρικώνΒαροµετρικώνχαµηλώνχαµηλών καικαι υψηλώνυψηλών))

••ΚλίσηΚλίση τωντων συστηµάτωνσυστηµάτων µεµε τοτο ύψοςύψος

••ΚίνησηΚίνηση τωντων µετωπικώνµετωπικών συστηµάτωνσυστηµάτων στηνστην επιφάνειαεπιφάνεια µεµε τηντην επίδρασηεπίδραση τουτουανέµουανέµου τωντων ανώτερωνανώτερων στρωµάτωνστρωµάτων

••ΒαροµετρικάΒαροµετρικά χαµηλάχαµηλά ψυχρούψυχρού καικαι θερµούθερµού πυρήναπυρήνα

••ΒαροµετρικάΒαροµετρικά υψηλάυψηλά ψυχρούψυχρού καικαι θερµούθερµού πυρήναπυρήνα

4343

4) 4) ΠαράδειγµαΠαράδειγµα –– Case studyCase study

4444

MM5MM5

4545

MM5MM5

4646

MM5MM5

4747

MM5MM5

4848

SKIRONSKIRON

4949

SKIRONSKIRON

5050

SKIRONSKIRON

5151

SKIRONSKIRON

5252

SKIRONSKIRON

5353

•• Hadley cellHadley cell –– ∆ακτύλιος∆ακτύλιος κυκλοφορίαςκυκλοφορίας µεταξύµεταξύ τουτουισηµερινούισηµερινού καικαι τωντων υποτροπικώνυποτροπικών γεωγργεωγρ. . πλατώνπλατών

•• FerrelFerrel cellcell –– ΣταΣτα µέσαµέσα γεωγραφικάγεωγραφικά πλάτηπλάτη οιοιάνεµοιάνεµοι πνέουνπνέουν προςπρος τατα ανατολικάανατολικά καικαι βόρειαβόρειακοντάκοντά στηνστην επιφάνειαεπιφάνεια

•• Polar cellPolar cell –– ∆ηµιουργεί∆ηµιουργεί υψηλέςυψηλές πιέσειςπιέσεις σεσε µεγάλαµεγάλαγεωγραφικάγεωγραφικά πλάτηπλάτη

ΗΗ παγκόσµιαπαγκόσµια κυκλοφορίακυκλοφορία θαθα ήτανήταν απλήαπλή καικαι οο καιρόςκαιρός µονότονοςµονότονος εάνεάν ηη ΓηΓη δενδενπεριστρεφότανπεριστρεφόταν, , αναν οο άξοναςάξονας περιστροφήςπεριστροφής δενδεν είχεείχε κλίσηκλίση καικαι δενδεν υπήρχανυπήρχανανοµοιογένειεςανοµοιογένειες στηνστην κατανοµήκατανοµή ξηράςξηράς--θάλασσαςθάλασσας. . ΥπάρχουνΥπάρχουν τρειςτρεις βασικέςβασικές κυκλοφορίεςκυκλοφορίες µεγάληςµεγάλης κλίµακαςκλίµακας::

5) 5) ΚίνησηΚίνηση συνοπτικώνσυνοπτικών συστηµάτωνσυστηµάτων

5656

ΚύµαταΚύµατα RossbyRossby (C.G. (C.G. RossbyRossby 1939)1939)

6666

ΥφέσειςΥφέσεις ΜεσογείουΜεσογείου

6868

ΤροπικοίΤροπικοί κυκλώνεςκυκλώνες στοστο ΒΒ. . ΑτλαντικόΑτλαντικό

6969

ΑντικυκλώναςΑντικυκλώνας ΕµποδισµούΕµποδισµού

ΌτανΌταν στηστη µέσηµέση τροπόσφαιρατροπόσφαιρα επικρατείεπικρατεί έντονηέντονη µεσηµβρινήµεσηµβρινή ((ΒορράςΒορράς--ΝότοςΝότος) ) κυκλοφορίακυκλοφορία δηµιουργούνταιδηµιουργούνται κύµατακύµατα συνοπτικούσυνοπτικού µήκουςµήκους µεµεµεγάλοµεγάλο πλάτοςπλάτος..

((αα) ) ««µεσηµβρινόςµεσηµβρινός εµποδισµόςεµποδισµός»»

((ββ) ) ««εµποδισµόςεµποδισµός απορροήςαπορροής»»

((γγ) ) ««ωµέγαωµέγα εµποδισµόςεµποδισµός»»

ΑυτέςΑυτές οιοι µορφέςµορφές εµποδισµούεµποδισµού ((στηστη µέσηµέση τροπόσφαιρατροπόσφαιρα), ), σχετίζονταισχετίζονται µεµεέναένα ισχυρόισχυρό, , εκτεταµένοεκτεταµένο θερµόθερµό αντικυκλώνααντικυκλώνα στηνστην επιφάνειαεπιφάνεια((««αντικυκλώναςαντικυκλώνας εµποδισµούεµποδισµού»») ) πουπου εµποδίζειεµποδίζει τηντην προςπρος ανατολάςανατολάςκανονικήκανονική πορείαπορεία τωντων υφέσεωνυφέσεων..

7070

ΣύστηµαΣύστηµα ««ωµέγαωµέγα»»

7171

66) ) ΘερµοδυναµικάΘερµοδυναµικά διαγράµµαταδιαγράµµατα

ΤαΤα θερµοδυναµικάθερµοδυναµικά διαγράµµαταδιαγράµµατα χρησιµοποιούνταιχρησιµοποιούνται γιαγια τητη µελέτηµελέτη τωντων διαφόρωνδιαφόρωνθερµοδυναµικώνθερµοδυναµικών προβληµάτωνπροβληµάτων, , όπωςόπως::

••ΤονΤον προσδιορισµούπροσδιορισµού τηςτης στατικήςστατικής ευστάθειαςευστάθειας µιαςµιας στήληςστήλης ατµοσφαιρικούατµοσφαιρικού αέρααέρα

••ΤηνΤην εκτίµησηεκτίµηση τηςτης διαθέσιµηςδιαθέσιµης ενέργειαςενέργειας

••ΤηνΤην αναγνώρισηαναγνώριση καικαι διάκρισηδιάκριση τωντων αερίωναερίων µαζώνµαζών

••ΤηνΤην γραφικήγραφική επίλυσηεπίλυση καικαι προσδιορισµόπροσδιορισµό θερµοδυναµικώνθερµοδυναµικών ιδιοτήτωνιδιοτήτωνµετεωρολογικούµετεωρολογικού ενδιαφέροντοςενδιαφέροντος

ΤοΤο ΤεφίγραµµαΤεφίγραµµα ((tephigramtephigram) ) είναιείναι έναένα απόαπό τατα πλέονπλέον χρησιµοποιούµεναχρησιµοποιούµεναθερµοδυναµικάθερµοδυναµικά διαγράµµαταδιαγράµµατα. .

ΗΗ αρχικήαρχική τουτου µορφήµορφή προτάθηκεπροτάθηκε απόαπό τοντον ΆγγλοΆγγλο µετεωρολόγοµετεωρολόγο Sir Napier Shaw.Sir Napier Shaw.

ΗΗ ΤετµηµένηΤετµηµένη αντιπροσωπεύεταιαντιπροσωπεύεται απόαπό τητη θερµοκρασίαθερµοκρασία ΤΤ

ΗΗ ΤεταγµένηΤεταγµένη αντιπροσωπεύεταιαντιπροσωπεύεται απόαπό τηντην εντροπίαεντροπία ((s)s) πουπου παλαιότεραπαλαιότεραχαρακτηριζότανχαρακτηριζόταν απόαπό τοτο ΕλληνικόΕλληνικό γράµµαγράµµα ΦΦ

ΆραΆρα διάγραµµαδιάγραµµα ΤΤ--ΦΦ = = TephigramTephigram

7373

ΑπόΑπό έναένα τεφίγραµµατεφίγραµµα µπορούµεµπορούµε νανα πάρουµεπάρουµε τιςτις ακόλουθεςακόλουθες πληροφορίεςπληροφορίες::

•• ΚατακόρυφηΚατακόρυφη κατανοµήκατανοµή τηςτης θερµοκρασίαςθερµοκρασίας

•• ΚατακόρυφηΚατακόρυφη κατανοµήκατανοµή τηςτης υγρασίαςυγρασίας

•• ΕυστάθειαΕυστάθεια τηςτης τροπόσφαιραςτροπόσφαιρας ((ππ..χχ. . αναστροφέςαναστροφές))

•• ΒάσηΒάση νεφώννεφών

•• ΎψοςΎψος τηςτης τροπόπαυσηςτροπόπαυσης

•• ∆υνητικότητα∆υνητικότητα εκδήλωσηςεκδήλωσης καταιγίδωνκαταιγίδων

•• ∆ιαθέσιµη∆ιαθέσιµη ∆υναµική∆υναµική ΕνέργειαΕνέργεια γιαγια καταιγίδεςκαταιγίδες

•• ΈντασηΈνταση ανοδικώνανοδικών καικαι καθοδικώνκαθοδικών ρευµάτωνρευµάτων σεσε καταιγίδεςκαταιγίδες

•• ΚατακόρυφηΚατακόρυφη έκτασηέκταση καταιγίδωνκαταιγίδων

•• ««ΨυχρήΨυχρή//θερµήθερµή µεταφοράµεταφορά ((µόνοµόνο αναν υπάρχουνυπάρχουν δεδοµέναδεδοµένα ανέµουανέµου))»»

7575

Temperature (Temperature (°°C)C)

7777

ΤοπικήΤοπική ώραώρα 19:00, 2/5/200519:00, 2/5/2005

7878


7979


8080


8181


8282


8484

NormandNormand’’s Rules Rule

8585

Stable sounding

Unstable sounding

8686

CAPE < 0 Stable.

0 ≤ CAPE ≤ 1000 Marginally unstable.

1000 ≤ CAPE ≤ 2500 Moderately unstable.

2500 ≤ CAPE ≤ 3500 Very unstable.

CAPE > 3500-4000 Extremely unstable.

( )[ ]∑=

∆−=EL

LFCiiieep zTTTgCAPE /

CAPECAPE

8787

CAPECAPE

CINCINLCLLCL

LFCLFC

CAPE=CAPE=∆ιαθέσιµη∆ιαθέσιµη δυναµικήδυναµική ενέργειαενέργεια γιαγια ανωµεταφοράανωµεταφορά ((ενέργειαενέργεια))CINCIN==ΠαρεµπόδισηΠαρεµπόδιση ανωµεταφοράςανωµεταφοράς ((ενέργειαενέργεια))LCL=LCL=ΕπίπεδοΕπίπεδο συµπήκνωσηςσυµπήκνωσης ((βάσηβάση νεφώννεφών) ) ((hPahPa ήή χλµχλµ))LFC=LFC=ΕπίπεδοΕπίπεδο ελεύθερηςελεύθερης ανωµεταφοράςανωµεταφοράς ((hPahPa ήή χλµχλµ))EL=EL=ΕπίπεδοΕπίπεδο ισορροπίαςισορροπίας ((κορυφήκορυφή νεφώννεφών)) ((hPahPa ήή χλµχλµ))

ELEL

8888

77) ) ΜετεωρολογικάΜετεωρολογικά συστήµατασυστήµατα συντεταγµένωνσυντεταγµένων

ΣφαιρικόΣφαιρικό ΠολικόΠολικό ΣύστηµαΣύστηµα

ΑνεξάρτητεςΑνεξάρτητες µεταβλητέςµεταβλητές::

ΓεωγραφικόΓεωγραφικό πλάτοςπλάτος, , φφ

ΓεωγραφικόΓεωγραφικό µήκοςµήκος, , λλ

ΗΗ απόστασηαπόσταση τουτου σηµείουσηµείου απόαπό τοτο κέντροκέντρο τηςτης γηςγης, , rr

ΟΟ χρόνοςχρόνος, , tt

8989

ΠροσανατολισµένοΠροσανατολισµένο ΤοπικόΤοπικό ΣύστηµαΣύστηµα

ΠαραλείπεταιΠαραλείπεται ηη καµπυλότητακαµπυλότητα τηςτης γηςγης


i,i, ηµιάξοναςηµιάξονας OxOx µεµε φοράφορά προςπρος τηντην ανατολήανατολή

jj, , ηµιάξοναςηµιάξονας OyOy µεµε φοράφορά προςπρος τοτο ΒορράΒορρά

kk, , ηµιάξοναςηµιάξονας OzOz µεµε φοράφορά προςπρος τοτο ζενίθζενίθ τουτου τόπουτόπου

tt, , οο χρόνοςχρόνος

ΟλικήΟλική ταχύτηταταχύτητα V=V=u(x)u(x)ii+v(y)+v(y)jj+w(z)+w(z)kk

ΣχέσηΣχέση u(xu(x), ), v(yv(y), ), w(zw(z) ) µεµε τιςτις συνιστώσεςσυνιστώσες τουτου σφαιρικούσφαιρικού πολικούπολικού συστσυστ.: .:

u(xu(x)=r)=rσυνφσυνφddλλ//dtdt ((ζωνικήζωνική ταχύτηταταχύτητα))

v(yv(y)=rd)=rdφφ//dtdt ((µεσηµβρινήµεσηµβρινή ταχύτηταταχύτητα))

w(zw(z)=)=dz/dtdz/dt ((κατακόρυφηκατακόρυφη ταχύτηταταχύτητα))

r=r=R+zR+z R=R=ακτίναακτίνα τηςτης γηςγης (6378(6378kmkm--6356km) z6356km) z≤≤10km<<R10km<<R

ΟπότεΟπότε µεµε λάθοςλάθος <0.2% <0.2% θεωρούµεθεωρούµε ότιότι rr≅≅RR

9090

ΦυσικόΦυσικό ΣύστηµαΣύστηµα ΣυντεταγµένωνΣυντεταγµένων ΟΟ((s,ns,n))

ΠεριστροφήΠεριστροφή τουτου συστήµατοςσυστήµατος τωντων συντεταγµένωνσυντεταγµένων έτσιέτσι ώστεώστε

ΟΟx x παράλληλοςπαράλληλος ππ..χχ. . τωντων ισοβαρώνισοβαρών

ΟΟyy κάθετοςκάθετος σεσε αυτούςαυτούς

ΕφαρµογήΕφαρµογή µόνοµόνο στοστο οριζόντιοοριζόντιο επίπεδοεπίπεδο..


s,s, διεύθυνσηδιεύθυνση τηςτης ροήςροής τουτου προςπρος µελέτηµελέτη ρευστούρευστού

n, n, κάθετοςκάθετος στηστη διεύθυνσηδιεύθυνση τηςτης ροήςροής µεµε φοράφορά προςπρος τατα δεξιάδεξιά

tt, , οο χρόνοςχρόνος

9191

ΙσοβαρικόΙσοβαρικό ΣύστηµαΣύστηµα ΣυντεταγµένωνΣυντεταγµένων O(x,y,P,tO(x,y,P,t))

ΑντικατάστασηΑντικατάσταση τουτου z z µεµε τηντην πίεσηπίεση

ΙσεντροπικόΙσεντροπικό ΣύστηµαΣύστηµα ΣυντεταγµένωνΣυντεταγµένων O(x,yO(x,y,,θθ,t),t)ΑντικατάστασηΑντικατάσταση τουτου z z µεµε τητη δυνητικήδυνητική ((δυναµικήδυναµική) ) θερµοκρασίαθερµοκρασία

ΣίγµαΣίγµα ΣύστηµαΣύστηµα ΣυντεταγµένωνΣυντεταγµένων O(x,yO(x,y,,σσ,t),t)ΑντικατάστασηΑντικατάσταση τουτου z z µεµε τητη συντεταγµένησυντεταγµένη σσ

pp= = ατµοσφαιρικήατµοσφαιρική πίεσηπίεση στοστο ύψοςύψος zzppss==ατµοσφαιρικήατµοσφαιρική πίεσηπίεση στηνστην επιφάνειαεπιφάνεια τουτου εδάφουςεδάφους//θάλασσαςθάλασσας

Spp

=σ

9292

88) ) ΙσεντροπικήΙσεντροπική ανάλυσηανάλυση

ΣτηνΣτην ανάλυσηανάλυση τωντων αερίωναερίων µαζώνµαζών καικαι στηνστην κινηµατικήκινηµατική ανάλυσηανάλυση είναιείναι χρήσιµηχρήσιµη ηη ύπαρξηύπαρξηεπιφανειώνεπιφανειών πάνωπάνω στιςστις οποίεςοποίες κάποιεςκάποιες ποσότητεςποσότητες νανα διατηρούνταιδιατηρούνται. . ΣεΣε αυτήαυτή τηντην περίπτωσηπερίπτωσηείναιείναι εφικτήεφικτή, , µέσωµέσω τηςτης λεπτοµερήςλεπτοµερής ανάλυσηςανάλυσης αυτήςαυτής τηςτης επιφάνειαςεπιφάνειας σεσε διαδοχικούςδιαδοχικούςχρόνουςχρόνους, , ηη µέτρησηµέτρηση τηςτης κίνησηςκίνησης τουτου αέρααέρα καθώςκαθώς καικαι άλλωνάλλων ποσοτήτωνποσοτήτων στιςστις 33--διαστάσειςδιαστάσεις. .

ΠαρότιΠαρότι δενδεν υπάρχουνυπάρχουν επιφάνειεςεπιφάνειες πουπου νανα είναιείναι σεσε όλεςόλες τιςτις περιπτώσειςπεριπτώσεις αυστηράαυστηράσυντηρητικέςσυντηρητικές, , µπορούµεµπορούµε νανα βρούµεβρούµε ποσότητεςποσότητες όπωςόπως οιοι θθee, , θθww, , θθ πουπου σεσε ορισµένεςορισµένεςπεριπτώσειςπεριπτώσεις νανα διατηρούνταιδιατηρούνται. . ΑπόΑπό αυτέςαυτές, , οιοι δύοδύο πρώτεςπρώτες µεταβλητέςµεταβλητές διατηρούνταιδιατηρούνται σχεδόνσχεδόνπάνταπάντα, , αλλάαλλά είναιείναι δύσχρηστεςδύσχρηστες λόγωλόγω τωντων πολλώνπολλών τουςτους αναδιπλώσεωναναδιπλώσεων καικαιπαραµορφώσεωνπαραµορφώσεων. . ΕπειδήΕπειδή οιοι ατµοσφαιρικέςατµοσφαιρικές διαδικασίεςδιαδικασίες είναιείναι σεσε µεγάλοµεγάλο βαθµόβαθµό ξηρέςξηρέςαδιαβατικέςαδιαβατικές, , τουλάχιστοντουλάχιστον σεσε µικρέςµικρές χρονικέςχρονικές κλίµακεςκλίµακες, , καικαι επίσηςεπίσης επειδήεπειδή οιοι επιφάνειεςεπιφάνειες θθείναιείναι πιοπιο οµοιόµορφεςοµοιόµορφες απόαπό εκείνεςεκείνες άλλωνάλλων θερµοδυναµικώνθερµοδυναµικών µεταβλητώνµεταβλητών, , ηη ισεντροπικήισεντροπικήανάλυσηανάλυση θεωρείταιθεωρείται σηµαντικήσηµαντική..

ΒέβαιαΒέβαια πρέπειπρέπει νανα σηµειωθείσηµειωθεί ότιότι σανσαν ««ισεντροπικήισεντροπική ανάλυσηανάλυση»» θεωρούµεθεωρούµε ανάλυσηανάλυση σεσεεπιφάνειεςεπιφάνειες σταθερήςσταθερής δυναµικήςδυναµικής θερµοκρασίαςθερµοκρασίας, , θθ, , επειδήεπειδή γιαγια τηντην εντροπίαεντροπία, , ss, , ισχύειισχύει

∆ηλαδή∆ηλαδή, , επιφάνειεςεπιφάνειες στιςστις οποίεςοποίες ηη δυναµικήδυναµική θερµοκρασίαθερµοκρασία είναιείναισταθερήσταθερή καικαι εποµένωςεποµένως καικαι ηη εντροπίαεντροπία είναιείναι σταθερήσταθερή καλούνταικαλούνται ισεντροπικέςισεντροπικές..

ΗΗ πρώτηπρώτη περιγραφήπεριγραφή καικαι εφαρµογήεφαρµογή τηςτης συνοπτικήςσυνοπτικής ισεντροπικήςισεντροπικής ανάλυσηςανάλυσης έγινεέγινε απόαπό τοντονSir Napier ShawSir Napier Shaw στιςστις αρχέςαρχές τουτου 2020ουου αιώνααιώνα, , ενώενώ λίγολίγο αργότερααργότερα ότανόταν υπήρχανυπήρχαν επαρκήεπαρκήδεδοµέναδεδοµένα ανώτερηςανώτερης ατµόσφαιραςατµόσφαιρας δόθηκεδόθηκε ώθησηώθηση στηνστην ισεντροπικήισεντροπική ανάλυσηανάλυση απόαπό τοτοRossbyRossby καικαι τουςτους συνεργάτεςσυνεργάτες τουτου στοστο ΜΙΤΜΙΤ..

ttanconslncs p += θ

9494

ΣχέσηΣχέση ευστάθειαςευστάθειας καικαι δυναµικήςδυναµικής θερµοκρασίαςθερµοκρασίας::

••ΑνΑν ∂∂θθ//∂∂zz>0 => >0 => ευστάθειαευστάθεια (stable conditions)(stable conditions)

ΤότεΤότε, , ηη συχνότητασυχνότητα ταλάντωσηςταλάντωσης µιαςµιας αέριαςαέριας µάζαςµάζας πουπου µετατοπίζεταιµετατοπίζεται κατακόρυφακατακόρυφαδίνεταιδίνεται απόαπό τητη συχνότητασυχνότητα BruntBrunt--VaisalaVaisala, , ΝΝ

••ΑνΑν ∂∂θθ//∂∂zz<0 => <0 => αστάθειααστάθεια (unstable conditions)(unstable conditions)

••ΑνΑν ∂∂θθ//∂∂z=z=0 => 0 => ουδέτερηουδέτερη κατάστασηκατάσταση ((neutral conditions)neutral conditions)

)s(z

gN 1−

∂∂

=θ

θ

Μέσεςσυνθήκεςευσταθείς

Μέσες συνθήκεςµεταξύ πολύ µικρήςευστάθειας καιουδέτερηςκατάστασης

Μέσεςσυνθήκες πολύευσταθείς

ΚαιΚαι τατα 3 3 παραδείγµαταπαραδείγµατααφορούναφορούν τηντην ευστάθειαευστάθειασεσε κατακόρυφεςκατακόρυφεςµετατοπίσειςµετατοπίσεις αερίωναερίωνµαζώνµαζών..

Pytharoulis (1999)

9595

ΧαρακτηριστικάΧαρακτηριστικά τωντων ισεντροπικώνισεντροπικών επιφανειώνεπιφανειών::

••ΜίαΜία ισεντροπικήισεντροπική επιφάνειαεπιφάνεια µπορείµπορεί σεσε κάποιεςκάποιες περιοχέςπεριοχές νανα τέµνειτέµνει τοτο έδαφοςέδαφος καικαι άραάρα εκείεκείνανα µηνµην ορίζεταιορίζεται. . ΑυτόΑυτό συµβαίνεισυµβαίνει είτεείτε σεσε ισεντροπικέςισεντροπικές επιφάνειεςεπιφάνειες πουπου είναιείναι γενικάγενικά κοντάκοντάστοστο έδαφοςέδαφος ((ιδιαίτεραιδιαίτερα αναν υπάρχειυπάρχει έντονηέντονη ορογραφίαορογραφία), ), είτεείτε σεσε πολύπολύ θερµέςθερµές περιοχέςπεριοχές τουτουπλανήτηπλανήτη όπωςόπως οιοι έρηµοιέρηµοι. . ∆είτε∆είτε γιαγια παράδειγµαπαράδειγµα τηντην επιφάνειαεπιφάνεια τωντων 310310ΚΚ στηνστην εικόναεικόνα ((αα) ) τηςτης προηγούµενηςπροηγούµενης διαφάνειαςδιαφάνειας. . ΗΗ περιοχήπεριοχή στηνστην οποίαοποία ηη επιφάνειαεπιφάνεια τωντων 310310ΚΚ είναιείναι µέσαµέσαστοστο έδαφοςέδαφος αντιστοιχείαντιστοιχεί στηνστην έρηµοέρηµο ΣαχάραΣαχάρα. . ••ΜίαΜία ισεντροπικήισεντροπική επιφάνειαεπιφάνειαείναιείναι σεσε χαµηλότεροχαµηλότερο ύψοςύψος σεσεπεριοχέςπεριοχές µεµε θερµόθερµό αέρααέρα απόαπόότιότι σεσε περιοχέςπεριοχές µεµε ψυχρόψυχρόαέρααέρα..

••ΥπάρχειΥπάρχει µεταβολήµεταβολή τουτουύψουςύψους στοστο οποίοοποίο βρίσκεταιβρίσκεταιµίαµία ισεντροπικήισεντροπική επιφάνειαεπιφάνειαανάλογαανάλογα µεµε τηντην ώραώρα, , τηντηνεποχήεποχή καικαι µεµε τοτο γεωγραφικόγεωγραφικόπλάτοςπλάτος. . ΈτσιΈτσι τοτο χειµώναχειµώνα ηη300300ΚΚ είναιείναι στοστο οριακόοριακόστρώµαστρώµα σταστα τροπικάτροπικά πλάτηπλάτη, , ενώενώ σεσε πολύπολύ βόρειαβόρεια πλάτηπλάτηείναιείναι κοντάκοντά στηνστην τροπόπαυσητροπόπαυση(~8 (~8 kmkm ύψοςύψος στιςστις 6565οοΝΝ).).

9696

ΧαρακτηριστικάΧαρακτηριστικά τωντων ισεντροπικώνισεντροπικών επιφανειώνεπιφανειών ((ΣυνέχειαΣυνέχεια))::

••∆εν∆εν υπάρχειυπάρχει κάποιακάποια συγκεκριµένησυγκεκριµένη ισεντροπικήισεντροπική επιφάνειαεπιφάνεια πουπου νανα είναιείναι κατάλληληκατάλληλη γιαγια τητηµελέτηµελέτη όλωνόλων τωντων φαινοµένωνφαινοµένων, , σεσε οποιαδήποτεοποιαδήποτε εποχήεποχή καικαι τοποθεσίατοποθεσία. . ΗΗ επιλογήεπιλογή τηςτηςκατάλληληςκατάλληλης ισεντροπικήςισεντροπικής επιφάνειαςεπιφάνειας εξαρτάταιεξαρτάται απόαπό τοτο φαινόµενοφαινόµενο ήή τητη µεταβλητήµεταβλητή πουπουθέλουµεθέλουµε νανα µελετήσουµεµελετήσουµε, , τηντην εποχήεποχή καικαι τηντην περιοχήπεριοχή ενδιαφέροντοςενδιαφέροντος. .

ΈτσιΈτσι γιαγια παράδειγµαπαράδειγµα::

−−ΑνΑν ηη ισεντροπικήισεντροπική ανάλυσηανάλυση χρησιµοποιηθείχρησιµοποιηθεί καθηµερινάκαθηµερινά γιαγια ανάλυσηανάλυση τωντων συνοπτικώνσυνοπτικώνσυνθηκώνσυνθηκών κοντάκοντά στοστο έδαφοςέδαφος µεµε έµφασηέµφαση στηνστην υγρασίαυγρασία, , ηη επιλεγόµενηεπιλεγόµενη επιφάνειαεπιφάνεια πρέπειπρέπει ναναείναιείναι όσοόσο τοτο δυνατόνδυνατόν χαµηλότεραχαµηλότερα χωρίςχωρίς νανα τέµνειτέµνει τοτο έδαφοςέδαφος. . ΓιαΓια αυτόαυτό τοτο σκοπόσκοπό οο NamiasNamiasπρότεινεπρότεινε τιςτις ακόλουθεςακόλουθες επιφάνειεςεπιφάνειες γιαγια ισεντροπικήισεντροπική ανάλυσηανάλυση στηστη ΒόρειαΒόρεια ΑµερικήΑµερική::ΧειµώναςΧειµώνας 290290--295295ΚΚ, , ΆνοιξηΆνοιξη 295295--300300ΚΚ, , ΚαλοκαίριΚαλοκαίρι 310310--315315ΚΚ, , ΦθινόπωροΦθινόπωρο 300300--305305ΚΚ. .

−−ΣτονΣτον τροπικότροπικό καικαι υποτροπικόυποτροπικό ΒόρειοΒόρειο ΑτλαντικόΑτλαντικό ηη καταλληλότερηκαταλληλότερη επιφάνειαεπιφάνεια γιαγια τητηµελέτηµελέτη τωντων ΑφρικανικώνΑφρικανικών ΑνατολικώνΑνατολικών ΚυµάτωνΚυµάτων µέσωµέσω τουτου ισεντροπικούισεντροπικού δυναµικούδυναµικούστροβιλισµούστροβιλισµού ((τοτο καλοκαίρικαλοκαίρι καικαι τοτο φθινόπωροφθινόπωρο) ) θεωρείταιθεωρείται ηη 315315ΚΚ, , καθώςκαθώς αυτήαυτή ηηεπιφάνειαεπιφάνεια βρίσκεταιβρίσκεται κάτωκάτω απόαπό τατα µέγισταµέγιστα διαβατικήςδιαβατικής θέρµανσηςθέρµανσης..

−−ΣτηΣτη ΜεσόγειοΜεσόγειο τοτο χειµώναχειµώνα οιοι πιοπιο αντιπροσωπευτικέςαντιπροσωπευτικές επιφάνειεςεπιφάνειες γιαγια τητη µελέτηµελέτη τουτου ΙΙPVPVθεωρούνταιθεωρούνται οιοι

ΟιΟι τιµέςτιµές τωντων δύοδύο τελευταίωντελευταίων σηµείωνσηµείων βασίζονταιβασίζονται σεσε υποκειµενικέςυποκειµενικές επιλογέςεπιλογές καικαι οο κάθεκάθεερευνητήςερευνητής πρέπειπρέπει νανα επιλέξειεπιλέξει τηντην πιοπιο κατάλληληκατάλληλη ανάλογαανάλογα µεµε τιςτις ιδιαίτερεςιδιαίτερες συνθήκεςσυνθήκες τιςτιςµελέτηςµελέτης τουτου..

ΑνώτερηΑνώτερητροπόσφαιρατροπόσφαιρα

ΜέσηΜέσητροπόσφαιρατροπόσφαιρα

ΚατώτερηΚατώτερητροπόσφαιρατροπόσφαιρα

330 330 ΚΚ 315 315 ΚΚ 300 300 ΚΚ

9797

ΠλεονεκτήµαταΠλεονεκτήµατα τηςτης ισεντροπικήςισεντροπικής ανάλυσηςανάλυσης::

••ΚαλύτερηΚαλύτερη απεικόνισηαπεικόνιση τηςτης πραγµατικήςπραγµατικής τροχιάςτροχιάς µιαςµιας αέριαςαέριας µάζαςµάζας ((ότανόταν ηη κίνησηκίνηση είναιείναιξηρήξηρή αδιαβατικήαδιαβατική). ). ΠολύΠολύ καλήκαλή συσχέτισησυσχέτιση µεµε τιςτις δορυφορικέςδορυφορικές εικόνεςεικόνες. . ΈτσιΈτσι µαςµας δίνεταιδίνεται ηηδυνατότηταδυνατότητα εντοπισµούεντοπισµού λαθώνλαθών στιςστις αριθµητικέςαριθµητικές προγνώσειςπρογνώσεις καικαι διόρθωσήςδιόρθωσής τουςτους..

••ΚαλύτερηΚαλύτερη απεικόνισηαπεικόνιση τηςτης 33--διάστατηςδιάστατης µεταφοράςµεταφοράς τηςτης υγρασίαςυγρασίας καθώςκαθώς καικαι άλλωνάλλωνσυστατικώνσυστατικών τηςτης ατµόσφαιραςατµόσφαιρας..

••ΕυκολότεροςΕυκολότερος εντοπισµόςεντοπισµός τωντων διαβατικώνδιαβατικών διαδικασιώνδιαδικασιών..

••ΕυκολότερηΕυκολότερη κατανόησηκατανόηση περίπλοκωνπερίπλοκων δυναµικώνδυναµικών θεωριώνθεωριών καθώςκαθώς καικαι ευκολότεροςευκολότεροςυπολογισµόςυπολογισµός συγκεκριµένωνσυγκεκριµένων δυναµικώνδυναµικών καικαι θερµοδυναµικώνθερµοδυναµικών πεδίωνπεδίων, , ππ..χχ. . δυναµικόςδυναµικόςστροβιλισµόςστροβιλισµός, , ατµοσφαιρικήατµοσφαιρική ευστάθειαευστάθεια, , διαθέσιµηδιαθέσιµη δυναµικήδυναµική ενέργειαενέργεια..

ΜειονεκτήµαταΜειονεκτήµατα τηςτης ισεντροπικήςισεντροπικής ανάλυσηςανάλυσης::

••∆υσκολότερος∆υσκολότερος υπολογισµόςυπολογισµός ((απόαπό τηντην ισοβαρικήισοβαρική ανάλυσηανάλυση) ) σεσε επιχειρησιακήεπιχειρησιακή βάσηβάση

••ΟιΟι ισεντροπικέςισεντροπικές επιφάνειεςεπιφάνειες µπορείµπορεί νανα τέµνουντέµνουν τοτο έδαφοςέδαφος

••ΗΗ κατάλληληκατάλληλη ισεντροπικήισεντροπική επιφάνειαεπιφάνεια εξαρτάταιεξαρτάται απόαπό τηντην ώραώρα ((αναν ηη µελέτηµελέτη µαςµας είναιείναισχετικάσχετικά κοντάκοντά στοστο έδαφοςέδαφος), ), τηντην εποχήεποχή, , τοτο γεωγραφικόγεωγραφικό πλάτοςπλάτος καικαι τοτο φαινόµενοφαινόµενο πουπουθέλουµεθέλουµε νανα µελετήσουµεµελετήσουµε. . ΓιαΓια περισσότερεςπερισσότερες πληροφορίεςπληροφορίες δείτεδείτε τιςτις προηγούµενεςπροηγούµενες 2 2 διαφάνειεςδιαφάνειες..

9898

99) ) ΟλικήΟλική –– ΜερικήΜερική ΠαράγωγοςΠαράγωγος ωςως προςπρος τοτο χρόνοχρόνο

dtVdr

tV∂∂r

ΕκφράζειΕκφράζει τηντην ολικήολική µεταβολήµεταβολή τουτου πεδίουπεδίου τηςτης ταχύτηταςταχύτητας ωςως προςπρος τοτοχρόνοχρόνο κατάκατά τηντην κίνησηκίνηση στηνστην ατµόσφαιραατµόσφαιρα

LangrangianLangrangian

ΕκφράζειΕκφράζει τητη µεταβολήµεταβολή τουτου πεδίουπεδίου τηςτης ταχύτηταςταχύτητας ωςως προςπρος τοτο χρόνοχρόνο σεσεέναένα συγκεκριµένοσυγκεκριµένο σηµείοσηµείο στοστο χώροχώρο

EulerianEulerian

TVtT

dtdT

∇⋅+∂∂

=r

VVtV

dtVd rr

rr

∇+∂∂

=

ΗΗ παραπάνωπαραπάνω σχέσησχέση ισχύειισχύει γιαγια οποιοδήποτεοποιοδήποτε βαθµωτόβαθµωτό ήή διανυσµατικόδιανυσµατικό πεδίοπεδίο

9999

VVtV

dtVd rr

rr

∇+∂∂

=

ΑνΑν ηη ροήροή χαρακτηρίζεταιχαρακτηρίζεται ωςως στρωτήστρωτή

καικαι ηη ολικήολική µεταβολήµεταβολή τηςτης ταχύτηταςταχύτητας οφείλεταιοφείλεται στηστη µεταφοράµεταφορά τηςτης ταχύτηταςταχύτηταςστηστη µονάδαµονάδα τουτου χρόνουχρόνου

VVdtVd

tV rr

rr

∇=⇒=∂∂ 0

100100

µεταφοράµεταφορά θερµήςθερµής αέριαςαέριας µάζαςµάζας ((warm air advection)warm air advection)0>∇⋅− TVr

TVdtdT

tTTV

tT

dtdT

∇⋅−=∂∂

⇒∇⋅+∂∂

=rr

µεταφοράµεταφορά ψυχρήςψυχρής αέριαςαέριας µάζαςµάζας ((cold air advection)cold air advection)0<∇⋅− TVr

101101

ΕφαρµογήΕφαρµογή τουτου 22ουου νόµουνόµου τουτου Newton Newton στηνστην ατµόσφαιραατµόσφαιρα

∑=

=n

1ii mF α

rrΓιαΓια µοναδιαίαµοναδιαία µάζαµάζα έχουµεέχουµε gFFF BT

n

1ii

rrrrr++==∑

=

α

•• ∆ύναµης∆ύναµης τριβήςτριβής

•• ∆ύναµη∆ύναµη βαροβαθµίδαςβαροβαθµίδας

•• ∆ύναµη∆ύναµη βαρύτηταςβαρύτητας

TFr

BFr

gr

ΟΟ 22οςος νόµοςνόµος τουτου Newton Newton ισχύειισχύει σεσε απόλυτααπόλυτα συστήµατασυστήµατα ήή συστήµατασυστήµατααδρανείαςαδρανείας ((µηµη--επιταχυνόµεναεπιταχυνόµενα συστήµατασυστήµατα). ). ΈτσιΈτσι έχουµεέχουµε::

∑=

=++=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

3

1iiBT FgFF

dtVd rrrrr

r

α

αα

α

102102

ΑπόλυτηΑπόλυτη καικαι σχετικήσχετική κίνησηκίνηση

0VVVrrr

+= σα

•• ΤαχύτηταΤαχύτητα σηµείουσηµείου στηνστην επιφάνειαεπιφάνεια τηςτης γηςγης, , ωςως προςπροςαδρανειακόαδρανειακό σύστηµασύστηµα αναφοράςαναφοράς

•• ΤαχύτηταΤαχύτητα τουτου σχετικούσχετικού συστήµατοςσυστήµατος, , ωςως προςπροςαπόλυτοαπόλυτο ((αδρανειακόαδρανειακό) ) σύστηµασύστηµα

•• ΤαχύτηταΤαχύτητα τουτου σηµείουσηµείου ωςως προςπρος τοτο σχετικόσχετικό σύστηµασύστηµααναφοράςαναφοράς

αVr

σVr

0Vr

)R()V(2dtVd

dtVd...

RVV

VdtVd

dtVd rrrrr

rr

rrrr

rrrr

××+×+=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⇒⇒

⎪⎭

⎪⎬

⎫

×+=

×+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ωωω

ω

ω

α

α

σα

α

σ

α

α

α

103103

)R()V(2dtVd

dtVd rrrrr

rr

××+×+=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ωωω

α

α

•• ΑπόλυτηΑπόλυτη επιτάχυνσηεπιτάχυνση

•• ΣχετικήΣχετική επιτάχυνσηεπιτάχυνση

•• CoriolisCoriolis επιτάχυνσηεπιτάχυνση

•• ΚεντροµόλοςΚεντροµόλος επιτάχυνσηεπιτάχυνση )R(rrr

×× ωω

α

α⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛dtVdr

dtVdr

)V(2rr

×ω

104104

TB

BT

FgF)R()V(2dtVd

)R()V(2dtVd

dtVd

gFFdtVd

rrrrrrrrr

rrrrrrr

rrrr

+++××−×−=⇒

⎪⎪

⎭

⎪⎪

⎬

⎫

××+×+=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

++=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

ωωωωωω

α

α

α

α

105105

TB FgF)R()V(2dtVd rrrrrrrrr

+++××−×−= ωωω

kdtdwj

dtdvi

dtdu

dtVd rrrr

++=

kR

vudtdwj

Rvw

Rtanu

dtdvi

Ruw

Rtanuv

dtdu

dtVd rrrr

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ +−+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+++⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ +−=

222 ϕϕ

ΛαµβάνονταςΛαµβάνοντας υπόψηυπόψη τηντην καµπυλότητακαµπυλότητα τηςτης γηςγης::

106106


+++××−×−= ωωω

)V(2rr

×ωCoriolisCoriolis επιτάχυνσηεπιτάχυνση::

•• ΟφείλεταιΟφείλεται στηνστην 33--DD σχετικήσχετική ταχύτηταταχύτητα τουτου αέρααέρα

•• ΕξαρτάταιΕξαρτάται απόαπό τητη σχετικήσχετική ταχύτηταταχύτητα καικαι απόαπό τηντην ταχύτηταταχύτητα περιστροφήςπεριστροφής τηςτης γηςγης

•• ΕάνΕάν ηη ταχύτηταταχύτητα είναιείναι 0, 0, δενδεν υπάρχειυπάρχει CoriolisCoriolis επιτάχυνσηεπιτάχυνση

•• ΕίναιΕίναι διάνυσµαδιάνυσµα κάθετοκάθετο στονστον 33--DD άνεµοάνεµο, , µεµε φοράφορά προςπρος τατα δεξιάδεξιά τουτου διανύσµατοςδιανύσµατος τουτου ανέµουανέµου στοστο ΒόρειοΒόρειο ηµισφαίριοηµισφαίριο καικαι

προςπρος τατα αριστεράαριστερά τουτου διανύσµατοςδιανύσµατος τουτου ανέµουανέµου στοστο ΝότιοΝότιο ηµισφαίριοηµισφαίριο

•• ΈχειΈχει αµελητέααµελητέα επίδρασηεπίδραση σεσε φαινόµεναφαινόµενα µεµε περίοδοπερίοδο πολύπολύ µικρότερηµικρότερη απόαπό τηντηνπερίοδοπερίοδο περιστροφήςπεριστροφής τηςτης γηςγης

107107


+++××−×−= ωωω

)V(2Fc

rrr×−= ω ksinjcosi0

rrrrϕωϕωω ++=

keujfui)ewfv(...wvusincos0kji

2Fc

rrr

rrr

r+−−==−= ϕωϕω

ϕω sin2f = ϕω cos2e =

15 sec10292.7 −−⋅== ωωr

108108


+++××−×−= ωωω

)R(rrr

×× ωωΚεντροµόλοςΚεντροµόλος επιτάχυνσηεπιτάχυνση::

•• ΟφείλεταιΟφείλεται στηνστην περιστροφήπεριστροφή τηςτης γηςγης περίπερί τοντον άξονάάξονά τηςτης καικαι δενδεν προϋποθέτειπροϋποθέτει τηντηνκίνησηκίνηση τουτου αέρααέρα. . ΕποµένωςΕποµένως υπάρχειυπάρχει πάνταπάντα

•• ΕίναιΕίναι διάνυσµαδιάνυσµα µεµε φοράφορά προςπρος τοντον άξοναάξονα τηςτης γηςγης

•• ΤοΤο µέτροµέτρο τηςτης είναιείναι όπουόπου rr είναιείναι ηη απόστασηαπόσταση τουτου σηµείουσηµείου απόαπό τοντον άξοναάξονα τηςτηςγηςγης. . ΆραΆρα εξαρτάταιεξαρτάται µόνοµόνο απόαπό τοτο γεωγραφικόγεωγραφικό πλάτοςπλάτος καικαι δενδεν έχειέχει καµίακαµία σχέσησχέση µεµετιςτις διάφορεςδιάφορες ιδιότητεςιδιότητες τουτου αέρααέρα

ΜέγιστηΜέγιστη τιµήτιµή τηςτης κεντροµόλουκεντροµόλου επιτάχυνσηςεπιτάχυνσης ≈≈ 0.03 0.03 m/sm/s22

r2ωr

109109


+++××−×−= ωωω

g)R(g)MSL,45(s/m80616.9g

s/m03.0)R(maxo2

2 rrrrrrrr

≅××−⇒⎭⎬⎫

===×× ωωϕ

ωω

110110


+++××−×−= ωωω

kzPj

yPi

xPPFB

rrrr

∂∂

−∂∂

−∂∂

−=∇−=ρρρρ1111

∆ύναµη∆ύναµη ΒαροβαθµίδαςΒαροβαθµίδας::

kFjFiFF zyxT

rrrr++=

∆ύναµη∆ύναµη ΤριβήςΤριβής::

111111


+++××−×−= ωωω

kdtdwj

dtdvi

dtdu

dtVd rrrr

++=

keujfui)ewfv()V(rrrrr

+−−=×− ω2ϕω sin2f =

ϕω cos2e =

kgjig)R(grrrrrrrr

−+=≅××− 00ωω

kFjFiFF zyxT

rrrr++=

z

y

x

FgeuzP1

dtdw

FfuyP1

dtdv

FewfvxP1

dtdu

+−+∂∂

−=

+−∂∂

−=

+−+∂∂

−=

ρ

ρ

ρkzPj

yPi

xPPFB

rrrr

∂∂

−∂∂

−∂∂

−=∇−=ρρρρ1111

112112


+++××−×−= ωωω

kR

vudtdwj

Rvw

Rtanu

dtdvi

Ruw

Rtanuv

dtdu

dtVd rrrr

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ +−+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+++⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ +−=

222 ϕϕ

keujfui)ewfv()V(rrrrr

+−−=×− ω2ϕω sin2f =

ϕω cos2e =

kFjFiFF zyxT

rrrr++=

z

y

x

FgeuzP

Rvu

dtdw

FfuyP

Rvw

Rtanu

dtdv

FewfvxP

Ruw

Rtanuv

dtdu

+−+∂∂

−=+

−

+−∂∂

−=++

+−+∂∂

−=+−

ρ

ρϕ

ρϕ

1

1

1

22

2

kzPj

yPi

xPPFB

rrrr

∂∂

−∂∂

−∂∂

−=∇−=ρρρρ1111

kgjig)R(grrrrrrrr

−+=≅××− 00ωω

113113

z

y

x

FgeuzP1

dtdw

FfuyP1

dtdv

FewfvxP1

dtdu

+−+∂∂

−=

+−∂∂

−=

+−+∂∂

−=

ρ

ρ

ρ

ΕξισώσειςΕξισώσεις κίνησηςκίνησης ωςως προςπρος σχετικόσχετικό σύστηµασύστηµα συντεταγµένωνσυντεταγµένων::

ΕξισώσειςΕξισώσεις κίνησηςκίνησης ωςως συµπεριλαµβάνονταςσυµπεριλαµβάνοντας καικαι τουςτους όρουςόρουςλόγωλόγω τηςτης καµπυλότηταςκαµπυλότητας τηςτης γηςγης::

z

y

x

FgeuzP

Rvu

dtdw

FfuyP

Rvw

Rtanu

dtdv

FewfvxP

Ruw

Rtanuv

dtdu

+−+∂∂

−=+

−

+−∂∂

−=++

+−+∂∂

−=+−

ρ

ρϕ

ρϕ

1

1

1

22

2

114114

1100) ) ΓεωστροφικόςΓεωστροφικός άνεµοςάνεµος –– ΆνεµοςΆνεµος βαροβαθµίδαςβαροβαθµίδας

ΓεωστροφικήΓεωστροφική ισορροπίαισορροπία ((απόαπό σηµειώσειςσηµειώσεις ∆υναµ∆υναµ. . ΜετΜετ. . τουτου καθκαθ. . ΘΘ. . ΚαρακώσταΚαρακώστα)):: ΧαρακτηρίζεταιΧαρακτηρίζεται ηη κατάστασηκατάσταση εκείνηεκείνη τουτου ρευστούρευστού ((αέραςαέρας) ) κατάκατά τηντην οποίαοποία, , ηη οριζόντιαοριζόντια συνιστώσασυνιστώσα τηςτης δύναµηςδύναµης CoriolisCoriolis καικαι ηηοριζόντιαοριζόντια συνιστώσασυνιστώσα τηςτης βαροβαθµίδαςβαροβαθµίδας βρίσκονταιβρίσκονται σεσε πλήρηπλήρη ισορροπίαισορροπία..

ΤοπικόΤοπικό προσανατολισµένοπροσανατολισµένο σύστηµασύστηµα αξόνωναξόνων::

ΦυσικόΦυσικό σύστηµασύστηµα αξόνωναξόνων::xp

fv

yp

fu

g

g

∂∂

=

∂∂

−=

ρ

ρ1

1Επιφάνεια

xz

fgv

yz

fgu

g

g

∂∂

=

∂∂

−=

επίπεδοΙσοβαρικό

np

fvg ∂

∂=ρ1

Επιφάνεια

nz

fgvg ∂∂

=

επίπεδοΙσοβαρικό z: γεωδυναµικό ύψος

∂n: απόσταση µεταξύ τωνισοϋψών (σε µέτρα)

115115

ΑπόΑπό τιςτις παραπάνωπαραπάνω σχέσειςσχέσεις προκύπτειπροκύπτει τοτο διάνυσµαδιάνυσµα τουτου γεωστροφικούγεωστροφικού ανέµουανέµου::

ΕίναιΕίναι εµφανέςεµφανές απόαπό τιςτις παραπάνωπαραπάνω σχέσειςσχέσεις ότιότι όσοόσο πυκνότερεςπυκνότερες είναιείναι οιοι ισοβαρείςισοβαρείςστηνστην επιφάνειαεπιφάνεια ήή οιοι ισοϋψείςισοϋψείς σεσε έναένα ισοβαρικόισοβαρικό επίπεδοεπίπεδο, , τόσοτόσο πιοπιο ισχυρόςισχυρός θαθαείναιείναι οο γεωστροφικόςγεωστροφικός άνεµοςάνεµος..

ΟιΟι σχέσειςσχέσεις υπολογισµούυπολογισµού τουτου γεωστροφικούγεωστροφικού ανέµουανέµου δενδεν περιέχουνπεριέχουν αναφοράαναφορά στοστοχρόνοχρόνο καικαι εποµένωςεποµένως δενδεν µπορούνµπορούν νανα χρησιµοποιηθούνχρησιµοποιηθούν γιαγια τηντην πρόγνωσηπρόγνωση τηςτηςεξέλιξηςεξέλιξης τουτου πεδίουπεδίου τηςτης ταχύτηταςταχύτητας τουτου ανέµουανέµου. . ΓιΓι’’ αυτόαυτό τοτο λόγολόγο καικαιαναφέρονταιαναφέρονται ωςως διαγνωστικέςδιαγνωστικές σχέσειςσχέσεις..

ΗΗ γεωστροφικήγεωστροφική ισορροπίαισορροπία είναιείναι µίαµία διαγνωστικήδιαγνωστική έκφρασηέκφραση πουπου δίνειδίνει µίαµίαπροσεγγιστικήπροσεγγιστική σχέσησχέση ανάµεσαανάµεσα στοστο πεδίοπεδίο τηςτης πίεσηςπίεσης καικαι τηςτης οριζόντιαςοριζόντιαςταχύτηταςταχύτητας τουτου ανέµουανέµου σεσε µεγάληςµεγάλης κλίµακαςκλίµακας µετεωρολογικάµετεωρολογικά συστήµατασυστήµατα καικαικυρίωςκυρίως σταστα µέσαµέσα γεωγραφικάγεωγραφικά πλάτηπλάτη..

jviuu ggg

rrr+=

116116

ΣταΣτα συνοπτικήςσυνοπτικής--κλίµακαςκλίµακας συστήµατασυστήµατα τωντων µέσωνµέσων--γεωγραφικώνγεωγραφικών πλατώνπλατών, , οιοιοριζόντιεςοριζόντιες ταχύτητεςταχύτητες τουτου ανέµουανέµου κυρίωςκυρίως στηνστην ανώτερηανώτερη τροπόσφαιρατροπόσφαιρα είναιείναι κατάκατά--προσέγγισηπροσέγγιση γεωστροφικέςγεωστροφικές. .

ΤέτοιεςΤέτοιες κινήσειςκινήσεις, , οιοι οποίεςοποίες συχνάσυχνά αναφέρονταιαναφέρονται σανσαν σχεδόνσχεδόν--γεωστροφικέςγεωστροφικές ((quasiquasi--geostrophicgeostrophic) ) είναιείναι απλούστερεςαπλούστερες στηνστην ανάλυσήανάλυσή τουςτους απόαπό αυτέςαυτές πολλώνπολλών τροπικώντροπικώνσυστηµάτωνσυστηµάτων ήή συστηµάτωνσυστηµάτων πλανητικήςπλανητικής--κλίµακαςκλίµακας..

ΈναΈνα µέτροµέτρο τηςτης εγκυρότηταςεγκυρότητας τηςτης γεωστροφικήςγεωστροφικής προσέγγισηςπροσέγγισης είναιείναι οο αριθµόςαριθµόςRossbyRossby (R(Roo))..

ΟΟ αριθµόςαριθµός RossbyRossby είναιείναι οο αδιάστατοςαδιάστατος λόγοςλόγος τουτου µεγέθουςµεγέθους τηςτης επιτάχυνσηςεπιτάχυνσης ωςωςπροςπρος τοντον όροόρο τηςτης δύναµηςδύναµης CoriolisCoriolis: (U: (U22/L)/(f/L)/(fooU).U).

ΌσοΌσο πιοπιο µικρόςµικρός (<<1) (<<1) είναιείναι οο αριθµόςαριθµός RossbyRossby τόσοτόσο καλύτερακαλύτερα οο γεωστροφικόςγεωστροφικόςάνεµοςάνεµος προσεγγίζειπροσεγγίζει τοντον πραγµατικόπραγµατικό..

LfURo

o ⋅=

117117

••ΣυνοπτικάΣυνοπτικά συστήµατασυστήµατα µέσωνµέσων γεωγραφικώνγεωγραφικών πλατώνπλατών::L~1000 km, U~10 L~1000 km, U~10 m/sm/s, f, f00~10~10--44 ss--1 1 => => RRoo=0.1=0.1 <<1<<1

••ΣυνοπτικάΣυνοπτικά συστήµατασυστήµατα τροπικώντροπικών καικαι υποτροπικώνυποτροπικών περιοχώνπεριοχών ((ππ..χχ. . ΑφρικανικάΑφρικανικάΑνατολικάΑνατολικά ΚύµαταΚύµατα –– African Easterly Waves):African Easterly Waves):L~1000 km, U~5 L~1000 km, U~5 m/sm/s, f, f00~0.38~0.38··1010--44 ss--1 1 ((~~1515°°ΝΝ)) => => RRoo~0.13~0.13 <<1<<1

••ΜετωπικάΜετωπικά συστήµατασυστήµατα µέσωνµέσων γεωγραφικώνγεωγραφικών πλατώνπλατών::L~50 km, U~10 L~50 km, U~10 m/sm/s, f, f00~10~10--44 ss--11 => => RRoo=2=2ΕποµένωςΕποµένως σεσε αυτάαυτά τατα συστήµατασυστήµατα δενδεν εφαρµόζεταιεφαρµόζεται ηη γεωστροφικήγεωστροφική προσέγγισηπροσέγγιση

118118

ΆνεµοςΆνεµος βαροβαθµίδαςβαροβαθµίδας ((απόαπό σηµειώσειςσηµειώσεις ∆υναµ∆υναµ. . ΜετΜετ. . τουτου καθκαθ. . ΘΘ. . ΚαρακώσταΚαρακώστα)):: ΣεΣεµιαµια ισοταχήισοταχή καικαι καµπυλόγραµµηκαµπυλόγραµµη κίνησηκίνηση οο άνεµοςάνεµος βαροβαθµίδαςβαροβαθµίδας χαρακτηρίζεταιχαρακτηρίζεταισανσαν τοτο αποτέλεσµααποτέλεσµα τηςτης τέλειαςτέλειας ισορροπίαςισορροπίας µεταξύµεταξύ τηςτης δύναµηςδύναµης τηςτης πίεσηςπίεσης, , τηςτηςδύναµηςδύναµης CoriolisCoriolis καικαι τηςτης φυγόκεντρηςφυγόκεντρης δύναµηςδύναµης..

ΓιαΓια κυκλωνικήκυκλωνική ροήροή οο γεωστροφικόςγεωστροφικός άνεµοςάνεµος είναιείναι µεγαλύτεροςµεγαλύτερος απόαπό τοντον άνεµοάνεµοβαροβαθµίδαςβαροβαθµίδας, , ενώενώ γιαγια αντικυκλωνικήαντικυκλωνική ροήροή οο γεωστροφικόςγεωστροφικός άνεµοςάνεµος είναιείναιµκρότεροςµκρότερος απόαπό τοντον άνεµοάνεµο βαροβαθµίδαςβαροβαθµίδας. .

ΕπειδήΕπειδή οο άνεµοςάνεµος βαροβαθµίδαςβαροβαθµίδας είναιείναι περισσότεροπερισσότερο γενικόςγενικός απόαπό τοντον γεωστροφικόγεωστροφικόάνεµοάνεµο αφούαφού λαµβάνειλαµβάνει υπόψηυπόψη τουτου τηντην καµπυλότητακαµπυλότητα τηςτης ροήςροής, , αναµένεταιαναµένεται ότιότι ηησυµφωνίασυµφωνία µεταξύµεταξύ τουτου ανέµουανέµου βαροβαθµίδαςβαροβαθµίδας καικαι τουτου πραγµατικούπραγµατικού ανέµουανέµου θαθα είναιείναικαλύτερηκαλύτερη απόαπό ότιότι ηη σύγκρισησύγκριση µεταξύµεταξύ τουτου γεωστροφικούγεωστροφικού ανέµουανέµου καικαι τουτουπραγµατικούπραγµατικού. . ΑυτόΑυτό συµβαίνεισυµβαίνει ειδικάειδικά στηνστην κυκλωνικήκυκλωνική ροήροή, , όπουόπου οο γεωστροφικόςγεωστροφικόςάνεµοςάνεµος είναιείναι µιαµια υπερεκτίµησηυπερεκτίµηση τουτου πραγµατικούπραγµατικού ανέµουανέµου. . ΟΟ κατάκατά τιτι µικρότεροςµικρότεροςάνεµοςάνεµος βαροβαθµίδαςβαροβαθµίδας είναιείναι µιαµια καλύτερηκαλύτερη προσέγγισηπροσέγγιση σεσε αυτήαυτή τηντην περίπτωσηπερίπτωση..

ΓιαΓια συνοπτικάσυνοπτικά συστήµατασυστήµατα σταστα µέσαµέσα γεωγραφικάγεωγραφικά πλάτηπλάτη, , ηη διαφοράδιαφορά µεταξύµεταξύ τωντωνταχυτήτωνταχυτήτων τουτου γεωστροφικούγεωστροφικού ανέµουανέµου καικαι τουτου ανέµουανέµου βαροβαθµίδαςβαροβαθµίδας σπάνιασπάνιαυπερβαίνειυπερβαίνει τοτο 1010--15%.15%.

rPrfrrfvL δδ

ρ++−=

42

22

rPrfrrfvH δδ

ρ−−=

42

22

119119

25 25 knotsknots

120120

ΠαρουσιάσειςΠαρουσιάσεις::1.1. ΘαλάσσιαΘαλάσσια//απόγειααπόγεια αύρααύρα

Sea / Land breezeSea / Land breeze

2.2. ΓέννησηΓέννηση, , κύκλοςκύκλος ζωήςζωής καικαι χαρακτηριστικάχαρακτηριστικά τωντων τροπικώντροπικών κυκλώνωνκυκλώνων

Tropical Tropical cyclogenesiscyclogenesis, lifecycle, characteristics, tropical cyclones, lifecycle, characteristics, tropical cyclones

3.3. ΗΗ µετάβασηµετάβαση τωντων τροπικώντροπικών κυκλώνωνκυκλώνων πάνωπάνω στηνστην ξηράξηρά

Tropical cyclones, LandfallTropical cyclones, Landfall, , storm surgestorm surge

4.4. ΟΟ ΤυφώναςΤυφώνας Andrew (1992)Andrew (1992) τουτου ΒΒ. . ΑτλαντικούΑτλαντικού ωκεανούωκεανού

Hurricane Andrew (1992), North Atlantic oceanHurricane Andrew (1992), North Atlantic ocean

5.5. ΟΟ ΤυφώναςΤυφώνας Katrina (Katrina (20052005)) τουτου ΒΒ. . ΑτλαντικούΑτλαντικού ωκεανούωκεανού

Hurricane Katrina (2005), North Atlantic oceanHurricane Katrina (2005), North Atlantic ocean

6.6. ΑµµοθύελλεςΑµµοθύελλες

Sand storms, Sand storms, haboubhaboub

121121

ΠαρουσιάσειςΠαρουσιάσεις::7.7. ΑνεµοστρόβιλοιΑνεµοστρόβιλοι –– ΣίφωνεςΣίφωνες

Tornadoes Tornadoes -- WaterspoutsWaterspouts

8.8. ΑεροχείµαρροιΑεροχείµαρροι

Jet streamsJet streams

9.9. ΣύγχρονεςΣύγχρονες µέθοδοιµέθοδοι πρόγνωσηςπρόγνωσης καιρούκαιρού –– ΑριθµητικάΑριθµητικά µοντέλαµοντέλα

Modern methods, weather prediction, atmospheric numerical modelsModern methods, weather prediction, atmospheric numerical models

10.10.ΚαύσωνεςΚαύσωνες

Heat wavesHeat waves

11.11.ΨυχρέςΨυχρές εισβολέςεισβολές

Cold intrusionsCold intrusions

12.12.ΜετεωρολογικέςΜετεωρολογικές ΒόµβεςΒόµβες

Meteorological BombsMeteorological Bombs

13.13.ΥφέσειςΥφέσεις µεµε χαρακτηριστικάχαρακτηριστικά τροπικώντροπικών κυκλώνωνκυκλώνων στηστη ΜεσόγειοΜεσόγειο

Mediterranean hurricanes, tropical cyclonesMediterranean hurricanes, tropical cyclones

ΧΑΡΤΕΣΚΑΙΡΟΥusers.auth.gr/pyth/presentations/geologiko/...Βροχόπτωση...

Documents

Transcript of ΧΑΡΤΕΣΚΑΙΡΟΥusers.auth.gr/pyth/presentations/geologiko/...Βροχόπτωση...