Στατιστικα χιονιαδων Ελλαδας και αναλυση πιθανοτητας χιονιου.

Στατιστικα χιονιαδων Ελλαδας και μετεωρολογικες παραμετροι χιονιου για Αθήνα και Θεσσαλονικη αλλά και γενικοτερα.




Παρακατω θα παρατεθουν οι ημερες χιονιου και οι ημερες χιονοσκεπους εδαφους για μερικες περιοχες της Ελλαδας.
Τα δεδομενα προερχονται απο την Εθνικη Μετεωρολογικη Υπηρεσια της Ελλαδας και απο το Αριστοτελειο Πανεπιστημιο Θεσσαλονικης και βρισκονται στο χρονικο διαστημα 1955-1997.

Εχουμε λοιπον τον κατωθι πινακα:
Ειναι φανερη η υπερδυναμη της Φλωρινας στο θεμα χιονιου!! Λες και βρισκεται σε διαφορετικο συμπαν σε σχεση με τις αλλες περιοχες της Ελλαδας. Εχοντας 27.2(!!) ημερες χιονοπτωσης μεσο όρο ανα ετος(μαγικο νουμερο για κατοικημενη περιοχη και μαλιστα μεγαλη πολη της Ελλαδας) και 36.7(!!) μερες χιονοσκεπους εδαφους(επισης μαγικο νουμερο) μεσο όρο ανα ετος, ειναι απολυτως δικαιολογημενος ο χαρακτηρισμος της ως "χιονομανα".

****Οι μερες χιονοσκεπους εδαφους της Ναξου ειναι οχι 2.1 που εχω στο διαγραμμα αλλά 0.1. Πολυ πιο λογικο. Το 2.1 ηταν οι μερες χαλαζιου και ηταν στην διπλανη στηλη. Τα διπλοελεγξα ολα αλλά οπως φαινεται πρεπει να τα 3πλοελεγξω για τυχον περαιτερω λαθη.



Να αναφερουμε εδω και 2 πινακες απο 2 μελετες, που αφορουν τις μετεωρολογικες παραμετρους που υπαρχουν κατα την εκδηλωση χιονιου στην πολη της Αθήνας και της Θεσσαλονικης.
Εχουμε λοιπον:



Να αναφερθει εδω περα οτι:

Το dam ειναι μοναδα μηκους και σημαινει και συμβολιζει δεκαμετρα. Δηλαδη δεκαδες μετρα.
Το da ειναι το προθεμα οπου μπαινοντας μπροστα απο μια μοναδα μετρησης μιας φυσικης ποσοτητας(πχ μηκους, πχ μετρο με συμβολο m) την δεκαπλασιαζει.
Δηλαδη ισχυει πχ 10 dam = 100 m δηλαδη 100 μετρα. Ενω 540 dam = 5400 m = 5.4 χιλιομετρα.

Το συμβολο ± παραπανω δηλωνει την τυπικη αποκλιση επι του μεσου ορου του στατιστικου δειγματος.
Το ευρος θερμοκρασιων παραπανω δηλωνει επισης το ευρος που προκυπτει οταν απο τον μεσο όρο προσθαφαιρεσουμε μια τυπικη αποκλιση.

Οπου αναφερεται ο όρος πχ "αποσταση 500 hPa με 1000 hPa" εννοειται ο μετεωρολογικος όρος παχος ατμοσφαιρας(thickness) μεταξυ των στρωματων(ισοβαρικων επιφανειων) των 500 hPa απο τα 1000 hPa και ισουται με την αποσταση που τα 2 στρωματα(ισοβαρικες επιφανειες) των 500 hPa και των 1000 hPa, απεχουν μεταξυ τους.

Οσο πιο μικρο ειναι το παχος μεταξυ 2 οποιονδηποτε στρωματων τοσο καλυτερες προυποθεσεις για χιονι υπαρχουν γιατι συμφωνα με την υψομετρικη εξισωση οσο μικροτερο απεχουν 2 στρωματα, τοσο μικροτερη η μεση θερμοκρασια που εχει ο αερας αναμεσα τους.
Πχ, η υψομετρικη εξισωση μας λεει οτι:




Με Τ την μεση θερμοκρασια σε βαθμους Κελβιν και Ζ₁ και Ζ₂ τα υψη σε μετρα των 2 στρωματων.

Αν τωρα, παρουμε για τα στρωματα 500 hPa και 1000 hPa οτι:
•1η περιπτωση: Το υψος των 500 hPa βρισκεται στα 5500 μετρα και των 1000 hPa στα 50 m, δηλαδη το παχος ατμοσφαιρας 500-1000 hPa ειναι ισο με 5450 m = 545 dam
•2η περιπτωση: Το υψος των 500 hPa βρισκεται στα 5400 μετρα και των 1000 hPa στα 50 m, δηλαδη το παχος ατμοσφαιρας 500-1000 hPa ειναι ισο με 5350 m = 535 dam
•3η περιπτωση: Το υψος των 500 hPa βρισκεται στα 5450 μετρα και των 1000 hPa στα 2 m, δηλαδη το παχος ατμοσφαιρας 500-1000 hPa ειναι ισο με 5448 m = 544.8 dam
•4η περιπτωση: Το υψος των 500 hPa βρισκεται στα 5400 μετρα και των 1000 hPa στα 100 m, δηλαδη το παχος ατμοσφαιρας 500-1000 hPa ειναι ισο με 5300 m = 530 dam
•5η περιπτωση: Το υψος των 500 hPa βρισκεται στα 5300 μετρα και των 1000 hPa στα 50 m, δηλαδη το παχος ατμοσφαιρας 500-1000 hPa ειναι ισο με 5250 m = 525 dam
•6η περιπτωση: Το υψος των 850 hPa βρισκεται στα 1400 μετρα και των 1000 hPa στα 50 m, δηλαδη το παχος ατμοσφαιρας 850-1000 hPa ειναι ισο με 1350 m = 135 dam
•7η περιπτωση: Το υψος των 850 hPa βρισκεται στα 1350 μετρα και των 1000 hPa στα 50 m, δηλαδη το παχος ατμοσφαιρας 850-1000 hPa ειναι ισο με 1300 m = 130 dam
•8η περιπτωση: Το υψος των 850 hPa βρισκεται στα 1300 μετρα και των 1000 hPa στα 50 m, δηλαδη το παχος ατμοσφαιρας 850-1000 hPa ειναι ισο με 1250 m = 125 dam


Tοτε αντικαθιστωντας τα δεδομενα στην υψομετρικη εξισωση εχουμε οτι:
•Στην 1η περιπτωση η μεση θερμοκρασια αερα αναμεσα στα 500-1000 hPa, ειναι ιση με -4.4 °C
•Στην 2η περιπτωση η μεση θερμοκρασια αερα αναμεσα στα 500-1000 hPa, ειναι ιση με -9.4 °C
•Στην 3η περιπτωση η μεση θερμοκρασια αερα αναμεσα στα 500-1000 hPa, ειναι ιση με -4.5 °C
•Στην 4η περιπτωση η μεση θερμοκρασια αερα αναμεσα στα 500-1000 hPa, ειναι ιση με -11.8 °C
•Στην 5η περιπτωση η μεση θερμοκρασια αερα αναμεσα στα 500-1000 hPa, ειναι ιση με -14.3 °C
•Στην 6η περιπτωση η μεση θερμοκρασια αερα αναμεσα στα 500-1000 hPa, ειναι ιση με +10.7 °C
•Στην 7η περιπτωση η μεση θερμοκρασια αερα αναμεσα στα 850-1000 hPa, ειναι ιση με +0.2 °C
•Στην 8η περιπτωση η μεση θερμοκρασια αερα αναμεσα στα 850-1000 hPa, ειναι ιση με -10.3 °C

 Βεβαια η παραπανω μορφη της υψομετρικης εξισωσης δινει μια προσεγγιση της μεσης θερμοκρασιας που εχει ο αερας μεταξυ των 2 στρωματων που επιλεγουμε.
Μια ακριβεστερη μορφη της μεσης θερμοκρασιας, οπου υποθετουμε με αρκετα καλη ακριβεια οτι η θερμοκρασια ειναι γραμμικη συναρτηση του υψους για την κατω τροποσφαιρα, δινεται απο την εξισωση:


Με Τ_επιφ. την θερμοκρασια επιφανειας σε βαθμους Κελβιν(πχ για Τ_επιφ.= 2 °C παιρνουμε Τ_επιφ.= 273.15+2 = 275.15 Κ), Θ την θερμοβαθμιδα σε βαθμους Κελσιου ανα μετρο(πχ Θ = 0.0065 °C/m), z₁ και z₂ τα υψη σε μετρα των 2 στρωματων, και P₁ και P₂ οι ατμοσφαιρικες πιεσεις των 2 στρωματων(η τιμη των ισοβαρικων επιφανειων τους δηλαδη) και g,R,Τ οπως οριστηκαν πιο πανω.

•Eτσι πχ εαν το υψος των 500 hPa βρισκεται στα 5400 μετρα και των 1000 hPa στα 50 m, δηλαδη το παχος ατμοσφαιρας 500-1000 hPa ειναι ισο με 5350 m = 535 dam, ενω η θερμοκρασια επιφανειας ειναι +2 °C, τοτε λυνοντας την 2η εξισωση πχ με την μεθοδο Newton-Raphston, βρισκουμε οτι Θ = 0.0041 °C/m αρα η μεση θερμοκρασια αερα του στρωματος 500/1000 ειναι -9.2 °C

•Ενω αν το υψος των 850 hPa βρισκεται στα 1300 μετρα και των 1000 hPa στα 50 m, δηλαδη το παχος ατμοσφαιρας 850-1000 hPa ειναι ισο με 1250 m = 125 dam, ενω η θερμοκρασια επιφανειας ειναι +3 °C, τοτε λυνοντας την 2η εξισωση πχ με την μεθοδο Newton-Raphston, βρισκουμε οτι Θ = 0.0194 °C/m αρα η μεση θερμοκρασια αερα του στρωματος 850/1000 ειναι -10.1 °C



 Ειναι φανερο οτι οσο μικροτερο παχος ατμοσφαιρας εχουμε, τοσο μικροτερη η μεση θερμοκρασια του ενδιαμεσου στρωματος αερα και αρα η νιφαδα χιονιου τοσο μεγαλυτερες πιθανοτητες εχει να επιβιωσει ως χιονι περνωντας απο αυτο το στρωμα.

Ετσι θεσπιστηκαν μεσω στατιστικης επεξεργασιας διάφοροι γενικοι κανονες που φυσικα δεν ειναι καθολικοι και δεν ισχυουν σε καθε περιοχη αλλά δινουν εναν γενικο κανονα που μπορει να "κινηθει" κανείς και τι μπορει να περιμενει καποιος για μια περιοχη.
Επισης ακομα και αν τηρουνται οι γενικοι κανονες της καθε περιοχης, υπαρχουν και εξαιρεσεις σε αυτους αναλογως με διάφορα μετεωρολογικα στοιχεια της καθε περιοχης λογω τοπικοτητων, κυριως λογω των ανεμων. Πχ περιοχες που εχουν πχ καταβατες ανεμους που δεν ευνοουν το χιονι, ή ανεμους με αερα πολικης προελευσης που ανεμποδιστα εισβαλουν σε μια περιοχη μεσω μιας κοιλαδας(πχ Βαρδαρης, Καρατζοβιτης, κλπ) και ευνοουν το χιονι, καθως βεβαια και αλλης μορφης τοπικοτητες εκτός του ανεμου, οπως θερμονησιδες, εγκλεισμος ψυχους(Σινιακι της Φλωρινας), υπηνεμες περιοχες, περιοχες με μεγαλη υγρασια, κλπ.

Οι πιο συχνοι "δεικτες" χιονιου για το παχος της ατμοσφαιρας ειναι το παχος της ατμοσφαιρας μεταξυ των 500 hPa και των 1000 hPa(500-1000), και το παχος της ατμοσφαιρας μεταξυ των 850 hPa και των 1000 hPa(850-1000).

Αναφερθηκαν πιο πανω οι τιμες του παχους με τις οποιες χιονιστηκαν και αρα χιονιζονται συνηθως(πραγμα που μας δινει εναν οδηγο για την καθε περιοχη) η πολη της Θεσσαλονικης και της Αθηνας.
Γενικοτερα ομως να πουμε οτι το παχος 500-1000 αποτελει εναν σχετικα μετριο οδηγο για την εξακριβωση εαν υπαρχουν καλες προυποθεσεις για χιονι ή οχι. Παρουσιαζει ομως το μειονεκτημα οτι δεν λαμβανει υποψη του το υψος του επιπεδου παγοποιησης ή του επιπεδου μηδενικης θερμοκρασιας υγρου θερμομετρου που ειναι απο τα σημαντικοτερα ως προς την τελικη μορφη του υετου.
Η γνωστη στους χιονοφιλους τιμη 528 dam(5280 μετρα) δεν ειναι τιποτα αλλο παρα μια στατιστικη μελετη του Lamb(Lamb 1955) για περιοχες της δυτικης, βορειοδυτικης, κεντρικης και νοτιας Ευρωπης καθως και για τις περιοχες του βορειοανατολικου Ατλαντικου ωκεανου, οπου εβγαλε(συμπερασματα στατιστικων) οτι η πιθανοτητα για χιονι ειναι μεγαλυτερη απο αλλης μορφης υετου τυπου βροχης ή χιονονερου, οταν η τιμη του στρωματος 500-1000 ειναι 528 dam και κατω.
Βασικα αναφερει στα συμπερασματα την τιμη 5280±45 μετρα. Αλλά οπως ειπαμε αυτο ειναι τελειως γενικο και καθε περιοχη μπορει να συμπεριφερεται διαφορετικα. Με απλα λογια δεν υπαρχει μαγικη τιμη του thickness των 500-1000, και δεν ισχυει οτι εαν η τιμη ειναι 528 dam τοτε θα χιονιζει σιγουρα.
Το παχος ατμοσφαιρικου στρωματος 850-1000 τωρα, αποτελει πολυ καλυτερο δεικτη προγνωσης αφου καλυπτει τα χαμηλοτερα στρωματα της ατμοσφαιρας. Και αναφερθηκαν παραπανω οι τιμες για Αθηνα και Θεσσαλονικη. Γενικα η τιμη των 129 dam και κατω θεωρειται ενα γενικο οριο οπου το χιονι ειναι επικρατεστερο και πολυ πιο πιθανο απο την βροχη.

Αλλος προγνωστικος δεικτης χιονιου ειναι τα επιπεδα παγοποιησης(το επιπεδο οπου η θερμοκρασια του αερα ειναι 0 °C) και το επιπεδο zero wet bulb temperature(το επιπεδο οπου η θερμοκρασια υγρου θερμομετρου ειναι 0 °C). Οσο μικροτερο υψος εχει φυσικα το καθε επιπεδο τοσο περισσοτερες πιθανοτητες για χιονι υπαρχουν. Ενω πχ το υψος του επιπεδου παγοποιησης για την περιοχη της Θεσσαλονικης στις καταστασεις χιονιου ηταν κατω απο τα 850 hPa για ολες τις περιπτωσεις ενω η μεση τιμη του ηταν 977 hPa. Ενας γενικος κανονας για το υψος επιπεδου παγοποιησης ειναι οτι για υψη επιπεδου παγοποιησης κατω απο 300 μετρα η πιθανοτητα χιονιου ειναι μεγαλυτερη απο οτι το να ριξει βροχη ή χιονονερο. Που φυσικα δεν ισχυει ως απαραβατος κανονας αλλά ως γενικος δεικτης προβλεψης με χιλιαδες εξαιρεσεις σαφως.

 Αλλος χρησιμος γενικος δεικτης ειναι η θερμοκρασια υγρου θερμομετρου στα 850 hPa. Οι καταστασεις χιονοπτωσης στην Αθηνα εγιναν με την τιμη της θερμοκρασιας υγρου θερμομετρου στα 850 hPa ιση με μεσο όρο -9 °C, ενω για χιονοπτωσεις στην Θεσσαλονικη με τιμες μεσου όρου -6.1 °C.


 Γενικα ομως ο καλυτερος και πιο αξιοπιστος και με διαφορά τροπος να προβλεφθει το ειδος υετου που θα πεσει αρα και εαν πεσει ή οχι χιονι στην επιφανεια, ειναι η αναλυση της κατακορυφης θερμοκρασιακης δομης της ατμοσφαιρας μεσω ενος θερμοδυναμικου διαγραμματος.
Να πουμε καταρχας οτι για να υπαρξει σχηματισμος πυρηνων παγοποιησης στα συννεφα και αρα παγοκρυσταλλων, πρεπει η θερμοκρασια να ειναι μικροτερη απο -4 °C. Ενω για θερμοκρασιες απο -10 °C εως -15 °C υπαρχει πιθανοτητα 60% με 90% να υπαρχουν παγοκρυσταλλοι στα συννεφα. Στους -15 °C ο ρυθμος σχηματισμου παγοκρυσταλλων μεγιστοποιειται. Ενω για θερμοκρασια -20 °C η πιθανοτητα να υπαρχουν παγοκρυσταλλοι ειναι 100%. Ενω ο σχηματισμος δενδριτων γινεται σε θερμοκρασιες -12 °C εως -18 °C. Ενω οι νιφαδες χιονιου προκαλουνται απο την ενωση των παγοκρυσταλλων σε καποιο υγρο συνηθως στρωμα αερα με θερμοκρασια κοντα στους 0 °C.

Τωρα γιατι τα παραπανω ειναι σημαντικα? Γιατι θα μας χρησιμευσουν στον εξης απλοικο αλλά ΙΣΧΥΡΟΤΑΤΟ οδηγο για την αναλυση της ατμοσφαιρας και την προβλεψη του χιονιου.

 Αρχικα να πουμε οτι συχνοτατα τον χειμωνα το χιονι προερχεται απο μια συγκλιση ψυχρων μαζων με θερμες. Κατα το 1ο περασμα λοιπον του θερμου μεπωπου(για υετο απο ψυχρο μετωπο ειναι φανερο οτι απλως παρακαμπτουμε την αναλυση περι θερμου στρωματος, για υετο απο συνεσφιγμενο πιθανοτατα δεν θα υπαρχει αναστροφη οποτε και παλι παρακαμπτουμε την αναλυση περι θερμου στρωματος) εχουμε 3 βασικα στρωματα αερα. Ενα πιο πανω πολυ ψυχρο, της ψυχρης εισβολης, ενα μικροτερης εκτασης θερμο ενδιαμεσα και απο κατω ενα ψυχροτερο(απο το θερμο) συνηθως στρωμα αερα. Εχουμε δηλαδη μια θερμοκρασιακη αναστροφη μικρης εκτασης, που βρισκεται συνηθως μεσα στο στρωμα των(χωρις να εχει υποστει απαραιτητα αναστροφη ολοκληρο αυτο το στρωμα-απλως το στρωμα αναστροφης βρισκεται εντος του) ισοβαρικων επιφανειων 800 hPa εως 900 hPa.
 Τωρα αυτο που μας ενδιαφερει κυριως ειναι 1ον στο πανω μερος αυτου του στρωματος τι θερμοκρασιες εχουμε. Εαν εχουμε -4 °C και κατω και συμφωνα με τα παραπανω που αναφερθηκαν τοτε υπαρχει πιθανοτητα δημιουργια παγοκρυσταλλων. Και οσο μικροτερη η θερμοκρασια πανω απο το θερμο στρωμα της αναστροφης, τοσο καλυτερα γιατι τοσο περισσοτερους παγοκρυσταλλους εχουμε. Για -10 °C και κατω οι πιθανοτητες αρχιζουν να γινονται υπαρκτες. Εαν λοιπον εχουμε παγοκρυσταλλους που εισερχονται στο πανω μερος του θερμου στρωματος, τοτε το 2ο πραγμα που κανουμε ειναι να κοιταξουμε την μεγιστη θερμοκρασια του θερμου στρωματος. Εαν βεβαια δεν εισερχονται παγοκρυσταλλοι στο θερμο στρωμα, δεν εχουμε καμια πιθανοτητα χιονιου.
 Εαν εισερχονται ομως(στο θερμο στρωμα) τοτε για να δουμε ενα θα παραμεινουν ενας ΠΑΡΑ πολυ καλος οδηγος ειναι οι εξης 3 κανονες:

•Εαν η μεγιστη θερμοκρασια του θερμου στρωματος ειναι μικροτερη του 1 °C, ΤΟΤΕ το χιονι θα επιβιωσει περνωντας μεσα απο το θερμο στρωμα.
•Εαν η μεγιστη θερμοκρασια του θερμου στρωματος ειναι αναμεσα στους 1 °C και 3 °C, ΤΟΤΕ υπαρχουν πιθανοτητες χιονιου αναλογως και με το ειδος, το πληθος και την θερμοκρασια των παγοκρυσταλλων που εισηλθαν στο θερμο στρωμα. Ενω να σημειωθει οτι οι δενδριτες εχουν πολυ μεγαλυτερη αντοχη στην τηξη(λιωσιμο) οποτε μας συμφερει η υπαρξη τους(που οι πιθανοτητες δημιουργιας τους ειναι μεγαλες για θερμοκρασιες αναμεσα σε -12 °C και -18 °C). Το πληθος των παγοκρυσταλλων μας ενδιαφερει επειδη κατα την τηξη τους περνωντας απο το θερμο στρωμα, κατεβαζουν την θερμοκρασια του στρωματος και παρουσια αρκουντως αρκετου υετου την κατεβαζουν στην αρχικη τιμη της θερμοκρασιας υγρου θερμομετρου του θερμου στρωματος. Οποτε η αρχικη τιμη της θερμοκρασιας υγρου θερμομετρου ειναι πολυ σημαντικη και μας ενδιαφερει να ειναι αρνητικη ή εστω μηδεν γιατι τοτε θα εχουμε χιονι, εφοσον υπαρχει ικανοποιητικος υετος, σχεδον σιγουρα.
•Εαν η μεγιστη θερμοκρασια του θερμου στρωματος ειναι μεγαλυτερη των 3 °C, ΤΟΤΕ δεν θα επιβιωσει το χιονι περνωντας μεσα απο το θερμο στρωμα.


Να πουμε βεβαια εαν το θερμο στρωμα εχει μικροτερη απο τους μηδεν βαθμους Κελσιου θερμοκρασια δεν μας ενδιαφερει τιποτα απο τα παραπανω προφανως και το χιονι δεν λιωνει και θα περασει το θερμο στρωμα ως χιονι. Ενω να αναφερθει οτι το παχος του θερμου στρωματος δεν ειναι σημαντικο στην αναλυση μας, διοτι εχει βρεθει οτι υπαρχει πολυ μεγαλη συσχετιση παχους στρωματος με την μεγιστη θερμοκρασια του, οποτε οι κανονες που αναφερθηκαν συμπεριλαμβανουν και το παχος του στρωματος, και ετσι το μόνο που ενδιαφερομαστε ειναι η μεγιστη θερμοκρασια του.

Τωρα για το κατω στρωμα εως και την επιφανεια εκει υπεισερχονται οι διάφορες τοπικοτητες της καθε περιοχης αν και γενικα εαν η μεση θερμοκρασια υγρου θερμομετρου του στρωματος ειναι κατω απο 1 °C υπαρχει πολυ αυξημενη πιθανοτητα για χιονι στην επιφανεια, ενω για μικροτερη απο 0 °C και παρουσια αρκετου υετου, το χιονι ειναι σχεδον σιγουρο.

 Αυτα συνοπτικα ισχυουν για το πως μπορει να χιονισει, σαν ενας γενικος αλλά ισχυρος οδηγος για καθε περιοχη. Βεβαια οι διεργασιες και το επιφανειακο στρωμα της τροποσφαιρας ειναι δυσκολο να εκτιμηθουν χωρις γνωση των τοπικοτητων της περιοχης, με τους ανεμους κυριως και την ιδιαιτερη συμπεριφορα τους για καθε περιοχη. Οποτε και οι κανονες τροποποιουνται αναλογως.