1 1 ΧΑΡΤΕΣ ΧΑΡΤΕΣ ΚΑΙΡΟΥ ΚΑΙΡΟΥ
11
ΧΑΡΤΕΣΧΑΡΤΕΣ ΚΑΙΡΟΥΚΑΙΡΟΥ
22
1)1)ΧάρτεςΧάρτες επιφάνειαςεπιφάνειας
1.1) 1.1) ∆εδοµένα∆εδοµένα
33
44
55
1.2) 1.2) ΤρόποςΤρόπος απεικόνισηςαπεικόνισης -- ΣύµβολαΣύµβολα
66
77
88
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
3030
3131
3232
22.2) .2) ΤρόποςΤρόπος απεικόνισηςαπεικόνισης -- ΣύµβολαΣύµβολα
3333
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))..
ΙσόθερµεςΙσόθερµες ανάανά 55°°C. C.
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..
ΙσόθερµεςΙσόθερµες ανάανά 55°°C. C.
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
3838
3939
4040
4141
4242
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
5454
5555
5656
ΚύµαταΚύµατα RossbyRossby (C.G. (C.G. RossbyRossby 1939)1939)
5757
5858
5959
6060
6161
6262
6363
6464
6565
6666
ΥφέσειςΥφέσεις ΜεσογείουΜεσογείου
6767
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
7272
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))»»
7474
7575
Temperature (Temperature (°°C)C)
7676
7777
ΤοπικήΤοπική ώραώρα 19:00, 2/5/200519:00, 2/5/2005
7878
ΤοπικήΤοπική ώραώρα 01:00, 3/5/200501:00, 3/5/2005
7979
ΤοπικήΤοπική ώραώρα 07:00, 3/5/200507:00, 3/5/2005
8080
ΤοπικήΤοπική ώραώρα 13:00, 3/5/200513:00, 3/5/2005
8181
ΤοπικήΤοπική ώραώρα 19:00, 3/5/200519:00, 3/5/2005
8282
ΤοπικήΤοπική ώραώρα 01:00, 4/5/200501:00, 4/5/2005
8383
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
ΑνεξάρτητεςΑνεξάρτητες µεταβλητέςµεταβλητές::
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..
ΑνεξάρτητεςΑνεξάρτητες µεταβλητέςµεταβλητές::
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
9393
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
TB FgF)R()V(2dtVd rrrrrrrrr
+++××−×−= 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
TB FgF)R()V(2dtVd rrrrrrrrr
+++××−×−= ωωω
)V(2Fc
rrr×−= ω ksinjcosi0
rrrrϕωϕωω ++=
keujfui)ewfv(...wvusincos0kji
2Fc
rrr
rrr
r+−−==−= ϕωϕω
ϕω sin2f = ϕω cos2e =
15 sec10292.7 −−⋅== ωωr
108108
TB FgF)R()V(2dtVd rrrrrrrrr
+++××−×−= 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
TB FgF)R()V(2dtVd rrrrrrrrr
+++××−×−= ωωω
g)R(g)MSL,45(s/m80616.9g
s/m03.0)R(maxo2
2 rrrrrrrr
≅××−⇒⎭⎬⎫
===×× ωωϕ
ωω
110110
TB FgF)R()V(2dtVd rrrrrrrrr
+++××−×−= ωωω
kzPj
yPi
xPPFB
rrrr
∂∂
−∂∂
−∂∂
−=∇−=ρρρρ1111
∆ύναµη∆ύναµη ΒαροβαθµίδαςΒαροβαθµίδας::
kFjFiFF zyxT
rrrr++=
∆ύναµη∆ύναµη ΤριβήςΤριβής::
111111
TB FgF)R()V(2dtVd rrrrrrrrr
+++××−×−= 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
TB FgF)R()V(2dtVd rrrrrrrrr
+++××−×−= 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