Μελέτη των ακραίων κλιματικών φαινομένων στην Ελλάδα με μεθόδους υποκλιμάκωσης

Abstract

Στο πρώτο κεφάλαιο αναπτύσσονται μερικά βασικά θεωρητικά θέματα σχετικά με το κλίμα και τα ακραία μετεωρολογικά και κλιματικά φαινόμενα όπως και με τις μεθόδους και τα αποτελέσματα της μελέτης του κλίματος και της κλιματικής αλλαγής στην Ελλάδα και παγκοσμίως. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφονται συνοπτικά τα δεδομένα που χρησιμοποίηθηκαν κατά την εκπόνηση της εργασίας. Επίσης δίνεται μια περιγραφή του περιοχικού κλιματικού μοντέλου RegCM το οποίο χρησιμοποίηθηκε και καταγράφονται οι προσομοιώσεις που πραγματοποίηθηκαν. Τέλος περιγράφονται οι μαθηματικές μέθοδοι οι οποίες εφαρμόστηκαν για ορισμένους περίπλοκους υπολογισμούς. Στο κεφάλαιο 3 περιγράφονται δυο μελέτες ευαισθησίας του μοντέλου οι οποίες προηγήθηκαν των κυρίως προσομοιώσεων της εργασίας και βοήθησαν στην κατεύθυνση της καλύτερης κατανόησης της ευαισθησίας των αποτελεσμάτων του στην επιλογή των παραμέτρων του. Συγκεκριμένα μελετήθηκε η ευαισθησία των αποτελεσμάτων στην επιλογή της υπορουτίνας προσομοίωσης της αστάθειας και στην επιλογή των φυσικών ιδιοτήτων της επιφάνειας του εδάφους. Τα συμπεράσματα της πρώτης μελέτης αξιοποιήθηκαν στην επιλογή των παραμέτρων των προσομοιώσεων που ακολούθησαν. Το κεφάλαιο 4 περιγράφει αναλυτικά τον έλεγχο αξιοπιστίας της προσομοίωσης Low-res, η οποία υποκλιμάκωσε τα δεδομένα ERA-40 για την χρονική περίοδο 1961-2000 σε χωρική ανάλυση 50km. Στο πρώτο υποκεφάλαιο εξετάζεται η αξιοπιστία των αποτελεσμάτων η οποία βασίστηκε στις βάσεις δεδομένων CRU T.S 2.0 και GGDB. Μετά από την ολοκλήρωση της προσομοίωσης, η διεθνής επιστημονική ομάδα η οποία κατασκεύασε, συντηρεί και χρησιμοποιεί το μοντέλο εντόπισε δυο σφάλματα στον κώδικα. Τα χρονικά περιθώρια δεν επέτρεπαν την επανάληψη της προσομοίωσης έτσι επιλέχτηκε να πραγματοποιηθεί μόνον μια εκτίμηση των συνεπειών των σφαλμάτων στα αποτελέσματα της προσομοίωσης η οποία περιγράφεται στο υποκεφάλαιο 4.2. Ακολουθεί το κεφάλαιο 5 όπου περιγράφεται αναλυτικά ο έλεγχος αξιοπιστίας της προσομοίωσης υψηλής ανάλυσης, Hi-res, η οποία υποκλιμάκωσε τα αποτελέσματα της προσομοίωσης Low-res για την χρονική πειοδο 1991-2000 σε χωρική ανάλυση 11km. Λόγω της υψηλής ανάλυσης της προσομοίωσης δεν ήταν πρόσφορη η χρήση των πλεγματικών δεδομένων που χρησιμοποιήθηκαν για τον έλεγχο αξιοπιστίας της προσομοίωσης Low-res, ούτε και των ίδιων μεθόδων. Αντ' αυτών χρησιμοποιήθηκε μια διαφορετική προσέγγιση η οποία βασίστηκε στα δεδομένα παρατήρησης μετεωρολογικών σταθμών. Επίσης, όπως και στο προηγούμενο κεφάλαιο, επιχειρήθηκε μια εκτίμηση της επίδρασης των σφαλματων στον κώδικα του μοντέλου στα αποτελέσματα. Στο κεφάλαιο 6 περιγράφεται η εφαρμογή δυο μεθόδων για τη μελέτη των ακραίων κλιματικών φαινομένων με τη χρήση των προσομοιώσεων που πραγματοποιήθηκαν. Στο πρώτο υποκεφάλαιο περιγράφεται η μελέτη της μεταβλητότητας και των ακραίων μηνιαίων τιμών της θερμοκρασίας στα 2m μέσα από τη μελέτη της κατανομής των τιμών της στα αποτελέσματα της προσομοίωσης Low-res. Το δεύτερο υποκεφάλαιο αφορά τη μελέτη της επίδρασης της κλιματικής αλλαγής στο ακραίο ημερήσιο ύψος βροχόπτωσης. Αρχικά παρουσιάζονται συνοπτικά τα αποτελέσματα του σετ προσομοιώσεων της κλιματικής αλλαγής Echam. Στην συνέχεια αποδεικνύεται ότι τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων υψηλότερης ανάλυσης είναι πιο αξιόπιστα και απομένως περισσότερο κατάλληλα για την μελέτη της αλλαγής στη βροχόπτωση από τα αποτελέσματα των χαμηλότερης ανάλυσης προσομοιώσεων. Τέλος μελετάται η μεταβολή της κατανομής και των ακραίων τιμών του ημερήσιου ύψους βροχόπτωσης στο μέλλον στα αποτελέσματα των προσομοιώσεων υψηλής ανάλυσης. Σκοπός των δυο μελετών είναι όχι μόνο η μελέτη των ακραίων φαινομένων αλλά και η διερεύνηση των δυνατοτήτων της μεθόδου. Τέλος στο κεφάλαιο 7 συνοψίζονται τα αποτελέσματα και τα συμπεράσματα της εργασίας.