Ανάλυση της ενδοετήσιας μεταβλητότητας των μετεωρολογικών παραμέτρων στην Ελλάδα

Abstract

The global warming and the consequent climate change phenomena are ongoing, causing a wide range of negative impacts to the natural environment and to the humans. This fact makes the need for investigating these phenomena more than urgent. The climate change research often takes place through the use of indices. Generally, the indices are metrics, whose changes can reveal climate shifts. Some characteristic climate change indices are the climate parameters, such as temperature, rainfall, relative humidity etc. Climate variability is an important climate feature, which refers to the deviations of the climate parameters from an average, given state. Thus is directly linked to the occurrence of extreme weather events such as extreme rainfall, heatwaves and drought. Climate change intensifies the extreme weather events by increasing their frequency and intensity. In the present dissertation, the temperature variability in Greece throughout the year is investigated, using specially designed for this purpose indices. Temperature data from 19 meteorological stations of the Hellenic National Meteorological Service network are used. Data cover more than a 60-year time period. In order to define the indices, Fourier harmonic analysis methods are used. In that way, a pattern of temperature evolution is provided, where the temperature values can be calculated through theoretical ways. The comparison of these values with the observed temperature values gives the methodology for the definition of indices. 4 indices are calculated, whose trends are investigated interanually. The results are further evaluated by clustering methods, in order to find out whether they are in accordance with current technical directives which divide Greek territory into climatic zones. The temperature variability evolution in Greece seems to follow the trends of average temperature: Decreasing trend since 1960 and up to the late 70s, then the trend is increasing. According to the results, in 14 of the 19 stations the trends of indices are interannually increasing. Thus a pattern of increased temperature variability is emerging in large part of the country. There is an increasing trend in the occurrence of extreme warm daily average temperature values, above 30 °C. Generally, it appears that higher temperatures are prevailing while the lower ones are relenting. The groupings of the 19 meteorological stations which derived from clustering techniques on the basis of the indices results, are in good accordance with the provisions of the directive of Technical Chamber of Greece, regarding the division of the Greek territory into 4 climatic zones. The methodology applied in the present dissertation for the temperature variability investigation, can be also used to the other meteorological parameters which have cyclic changes throughout the year, such as solar radiation, rainfall, relative humidity etc.

Τα φαινόμενα της παγκόσμιας υπερθέρμανσης και της συνεπακόλουθης κλιματικής αλλαγής είναι σε εξέλιξη, προκαλώντας αρνητικές επιπτώσεις στο φυσικό περιβάλλον και τον άνθρωπο. Το γεγονός αυτό καθιστά την ανάγκη για την έρευνα αυτών των φαινομένων επιτακτική. Η έρευνα της κλιματικής αλλαγής γίνεται συχνά με τη χρήση δεικτών. Οι δείκτες γενικά είναι μεγέθη με τιμές που μπορούν να προσδιοριστούν, των οποίων οι μεταβολές μπορούν να φανερώσουν μεταβολές του κλίματος. Χαρακτηριστικές περιπτώσεις δεικτών κλιματικής αλλαγής αποτελούν οι κλιματικές παράμετροι όπως είναι η θερμοκρασία, η βροχόπτωση, η σχετική υγρασία κ.α. Η κλιματική μεταβλητότητα αποτελεί σημαντική ιδιότητα του κλίματος, η οποία αναφέρεται στις αποκλίσεις των κλιματικών παραμέτρων από μια δεδομένη, μέση κατάσταση. Κατ’ αυτόν τον τρόπο είναι άμεσα συνδεδεμένη με την εμφάνιση ακραίων καιρικών φαινομένων όπως είναι η ακραία βροχόπτωση, οι καύσωνες και η ξηρασία. Η κλιματική αλλαγή ενισχύει τα ακραία καιρικά φαινόμενα, αυξάνοντας την ένταση και τη συχνότητα εμφάνισής τους. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή διερευνάται η ενδοετήσια μεταβλητότητα της θερμοκρασίας στην Ελλάδα με τη χρήση ειδικά διαμορφωμένων γι’ αυτό το σκοπό δεικτών. Χρησιμοποιούνται δεδομένα θερμοκρασίας 19 μετεωρολογικών σταθμών του δικτύου της Ελληνικής Μετεωρολογικής Υπηρεσίας, τα οποία καλύπτουν χρονική περίοδο 60 και πλέον ετών. Για τον καθορισμό των δεικτών εφαρμόζονται μέθοδοι αρμονικής ανάλυσης Fourier. Μέσω της αρμονικής ανάλυσης παρέχεται ένα σχήμα μεταβολής της θερμοκρασίας, όπου οι τιμές της υπολογίζονται με θεωρητικό τρόπο. Από τη σύγκριση των τιμών αυτών με τις πραγματικές τιμές θερμοκρασίας προκύπτει η μέθοδος σχηματισμού των δεικτών. Για τις ανάγκες της παρούσας διατριβής υπολογίζονται συνολικά 4 δείκτες και διερευνώνται οι τάσεις τους διαχρονικά. Τα αποτελέσματα που προκύπτουν αξιολογούνται περαιτέρω με μεθόδους συσταδοποίησης, για να διαπιστωθεί κατά πόσο συμφωνούν με ισχύουσες τεχνικές οδηγίες αναφορικά με το διαχωρισμό της ελληνικής επικράτειας σε κλιματικές ζώνες. Η εξέλιξη της μεταβλητότητας της θερμοκρασίας στην ελληνική επικράτεια φαίνεται να ακολουθεί τις τάσεις της μέσης θερμοκρασίας: Μειωτική τάση μετά το 1960, μέχρι περίπου τα τέλη της δεκαετίας του 1970, και στη συνέχεια αυξητική τάση. Στους 14 από τους 19 μετεωρολογικούς σταθμούς εμφανίζεται αυξητική διαχρονικά τάση στις τιμές των δεικτών. Διαμορφώνεται κατ’ αυτόν τον τρόπο τάση αύξησης της μεταβλητότητας της θερμοκρασίας σε ευρύ τμήμα της ελληνικής επικράτειας. Σε όλους τους σταθμούς διαπιστώνεται αυξητική τάση στην εμφάνιση θερμών ακραίων τιμών, μέσης ημερήσιας θερμοκρασίας μεγαλύτερης των 30 °C. Διαφαίνεται συνολικά ότι οι υψηλότερες θερμοκρασίες επικρατούν ενώ αντίθετα οι χαμηλότερες υποχωρούν. Οι ομαδοποιήσεις των 19 μετεωρολογικών σταθμών οι οποίες προέκυψαν με τεχνικές συσταδοποίησης με βάση τα αποτελέσματα των δεικτών, είναι σε καλή γενικά συμφωνία με τις προβλέψεις της ισχύουσας τεχνικής οδηγίας του Τεχνικού Επιμελητηρίου Ελλάδας, σχετικά με το διαχωρισμό της ελληνικής επικράτειας σε 4 κλιματικές ζώνες. Η μεθοδολογία που εφαρμόζεται στην παρούσα διατριβή για τη διερεύνηση της μεταβλητότητας της θερμοκρασίας, μπορεί κατ’ αναλογία να εφαρμοστεί και στις άλλες μετεωρολογικές παραμέτρους των οποίων οι τιμές μεταβάλλονται κυκλικά εντός του έτους, όπως είναι π.χ. η ηλιακή ακτινοβολία, η βροχόπτωση, η σχετική υγρασία κ.α.