Διαδικασία πρόβλεψης του καιρού-Μετεωρολογική Υπηρεσία Κύπρου
Γράφει: Andreas Lampis
Στο άρθρο που ακολουθεί θα ασχοληθούμε με το Τμήμα Μετεωρολογίας του Υπουργείου Γεωργίας Αγροτικής Ανάπτυξης και Περιβάλλοντος της Κύπρου. Το άρθρο μας διαχωρίζεται σε δύο μέρη. Στο πρώτο μέρος θα δούμε τις λειτουργίες του τμήματος και τις εργασίες που γίνονται κυρίως στους τρείς επανδρωμένους σταθμούς του. Στο δεύτερο μέρος θα αναφερθούμε στη διαδικασία που ακολουθείται από τους μετεωρολόγους, με βάση παγκόσμιες πρακτικές, ούτως ώστε να καταλήξουν στη πρόγνωση του καιρού.
Ελπίζουμε να βρείτε το άρθρο μας ενδιαφέρον.
Γνωριμία με το τμήμα
Το τμήμα Μετεωρολογίας ανήκει στην οργανωτική δομή του Υπουργείου Γεωργίας Αγροτικής Ανάπτυξης και Περιβάλλοντος. Με βάση το οργανόγραμμα του χωρίζεται σε τέσσερεις τομείς: α) τον Τομέα Αεροναυτικής και Συνοπτικής Μετεωρολογίας, β) τον Τομέα Κλιματολογίας και Εφαρμογών, γ) τον Τομέα Σταθμών και Τεχνικής Υποστήριξης και δ) τον Τομέα Υποστήριξης Πληροφορικών συστημάτων.
Ο τομέας Αεροναυτικής και Συνοπτικής Μετεωρολογίας έχει ως κύριες του ευθύνες: α) την επάνδρωση και λειτουργία των συνοπτικών σταθμών του Τμήματος, β) την εξαγωγή και παροχή των προγνώσεων καιρού σε όλους τους ενδιαφερόμενους, ναυτιλλόμενους, αεροναυτιλόμενους και άλλους. O συγκεκριμένος τομέας είναι ο πολυπληθέστερος του Τμήματος. Λειτουργεί 3 συνοπτικούς σταθμούς (στα αεροδρόμια Λάρνακας και Πάφου σε 24ωρη βάση και στο σταθμό ραδιοβολίσεων στην Αθαλάσσα κατά τις εργάσιμες ημέρες και ώρες.
Ο τομέας Κλιματολογίας και Εφαρμογών έχει ως κύριες του αρμοδιότητες: α) τη συλλογή, τον ποιοτικό έλεγχο, την ανάλυση και την επεξεργασία των Μετεωρολογικών παραμέτρων που καταμετρούνται από το δίκτυο σταθμών του Τμήματος. β) Την συντήρηση και αύξηση αξίας της βάσης δεδομένων του Τμήματος, η οποία αποτελεί Εθνικό πλούτο, μέσω της παραγωγής κλιματολογικών μελετών καθώς και παροχή κλιματολογικών πληροφοριών για κάθε νόμιμη χρήση.
Ο τομέας Δικτύου Σταθμών και Υποστήριξης έχει ως κύριες του ευθύνες: α) τη συντήρηση και ανάπτυξη του δικτύου των Μετεωρολογικών σταθμών και τον εμπλουτισμό του με νέα όργανα. β) Τη συντήρηση των μετεωρολογικών οργάνων και τον ποιοτικό και ποσοτικό έλεγχο των μετρήσεων τους. γ) Την παροχή γενικής υποστήριξης (προσφορές, αγορές).
Τέλος ο τομέας Υποστήριξης Πληροφορικών Συστημάτων είναι υπεύθυνος για: α) την υποστήριξη της καλής λειτουργίας όλων των πληροφορικών συστημάτων του Τμήματος και β) την συντήρηση των αριθμητικών μοντέλων του τμήματος.
Οι συνοπτικοί σταθμοί του Τμήματος
Υπάρχουν τρείς σταθμοί στους οποίους κύρια δραστηριότητα είναι η διεξαγωγή μετεωρολογικό παρατηρήσεων. Ο κύριος σταθμός όπου στεγάζεται και η μονάδα πρόγνωσης καιρού του Τμήματος βρίσκεται στο αεροδρομίου της Λάρνακας, ο δεύτερος σταθμός βρίσκεται στο αεροδρόμιο της Πάφου και τρίτος είναι ο σταθμός παρατηρήσεων ανώτερης ατμόσφαιρας ή σταθμός ραδιοβολίσεων Αθαλάσσας.
Ο σταθμός Λάρνακας εκδίδει προγνώσεις και προειδοποιήσεις για την υποστήριξη πτήσεων των αεροδρομίων Λάρνακας και Πάφου, του κέντρου ελέγχου, της γενικής αεροπορίας, των πτητικών μέσων της Ε.Φ. κ.α. Επίσης γίνονται μετεωρολογικές παρατηρήσεις ανά μισή ώρα, ανεμοβόλιση ανά 6 ώρες, κλιματολογικής φύσεως εργασία και συνεχής ενημέρωση της ιστοσελίδας της υπηρεσίας με κάθε νέα έκδοση δελτίου ή προειδοποίησης. Εργασία παρόμοιας φύσης με της Λάρνακας γίνεται και στο σταθμό της Πάφου. Κάπως ξεχωριστή αλλά εξίσου ουσιαστική και εξαιρετικά χρήσιμη και κρίσιμη είναι η παρατήρησης ανώτερης ατμόσφαιρας η οποία γίνεται στο σταθμό ραδιοβολίσεων Αθαλάσσα.
Όργανα συλλογής και επεξεργασίας δεδομένων
Φυσικά για να μπορεί λειτουργήσει το Τμήμα, χρειάζεται όπως οι σταθμοί να είναι εξοπλισμένη με τεχνολογία η οποία να επιτρέπει να γίνονται ακριβής παρατηρήσεις των καιρικών παραμέτρων αλλά και να είναι δυνατή η επεξεργασία των δεδομένων που συλλέγονται από τις παρατηρήσεις. Τα όργανα τα οποία χρησιμοποιούνται για τη συλλογή και επεξεργασία δεδομένων στη διαδικασία πρόβλεψης του καιρού, χωρίζονται σε συμβατικά και προηγμένης τεχνολογίας. Μερικά από αυτά απεικονίζονται στις πιο κάτω εικόνες.
Στις πιο κάτω εικόνες απεικονίζονται μετεωρολογικά ραντάρ και ο AWOS ( Automatic Weather Observation System).
Μετεωρολογική παρατήρηση
Η μετεωρολογική παρατήρηση είναι τεράστιας σημασίας για πολλούς λόγους. Πρώτος λόγος είναι ότι κάνει γνωστή την ενεργειακή κατάσταση της ατμόσφαιρας. Δεύτερος, βοηθά στη σύνταξη χαρτών καιρού επιφάνειας μετά από ισοβαρική ανάλυση . Τρίτος, ερευνά τα κέντρα χαμηλών και ψηλών πιέσεων μετά από τη νεφ-ανάλυση κ.α. μεθόδους. Με τη νεφανάλυση μελετάται το ύψος της βάσης των νεφών καθώς και το ύψος της κατακόρυφης ανάπτυξης, το είδος και κατ’ επέκταση της ενέργειας που έχει συσσωρευμένη. Τέταρτος, βοηθά στη σύνταξη χαρτών καιρού ανώτερης ατμόσφαιρας (ισοβαρική ανάλυση) και πέμπτος, οι μετρήσεις της τροφοδοτούν τα μοντέλα καιρού για εξαγωγή προγνώσεων (όπως θα δούμε στη συνέχεια).
Ο συνδυασμός της ισοβαρικής ανάλυσης με τη νεφ-ανάλυση την ισοθερμική ανάλυση της ισαλοβαρική ανάλυση κ. α., δίνουν την δυνατότητα στον μετεωρολόγο να εντοπίζει τα κέντρα των ψηλών και χαμηλών πιέσεων και την κίνηση των αερίων μαζών .
Πρόγνωση καιρού και πως επιτυγχάνεται
Θα πρέπει να διαχωρίσουμε τα μοντέλα πρόγνωσης σε τρείς κύριες κατηγορίες, διότι βασίζονται σε διαφορετική φιλοσοφία και αλγόριθμο.
Στην πρώτη κατηγορία ανήκουν τα μοντέλα βραχείας πρόγνωσης καιρού (από μερικές ώρες μέχρι μερικές μέρες), στη δεύτερη τα μοντέλα εποχής (για την επόμενη εποχή) και στην τρίτη, τα μοντέλα κλίματος (για μετά από 20 ή 30 χρόνια και ισχύ για τα επόμενα 50 χρόνια).
Ο καιρός και το κλίμα της γης εξελίσσονται στο κατώτερο τμήμα της ατμόσφαιρας της, την τροπόσφαιρα η οποία λόγω των συστατικών της αεριών αντιμετωπίζεται ως ρευστό. Στην τροπόσφαιρα συγκεντρώνεται το μεγαλύτερο ποσοστό της μάζας των ατμοσφαιρικών αερίων τα οποία μπορούν να θεωρηθούν κατά προσέγγιση ως «ιδανικά».
Τι είναι ο καιρός;
Ο καιρός είναι η κατάσταση της τροπόσφαιρας σε δεδομένη χρονική στιγμή και τόπο, όπως αυτή καθορίζεται από τις τιμές των διαφόρων μετεωρολογικών παραμέτρων.
Τι είναι το κλίμα;
Είναι το σύνολο των μετεωρολογικών συνθηκών που χαρακτηρίζει το «μέσο καιρό» που επικρατεί σε μια περιοχή για μια μεγάλη χρονική περίοδο, 15 με 25 χρόνια. Το κλίμα της Κύπρου είναι Μεσογειακό.
Η ατμόσφαιρα
Η ατμόσφαιρα υπακούει στους νόμους και τα αξιώματα της θερμοδυναμικής. Δηλαδή, μπορεί να απορροφά ενέργεια για να εκτελεί έργο. Μπορεί να συστέλλεται και να διαστέλλεται άρα να αυξάνει ή να ελαττώνει, ανάλογα, τη θερμοκρασία της ή την εσωτερική της ενέργεια. Μέσα στην τροπόσφαιρα η ενέργεια μπορεί να μεταφέρεται από μια περιοχή σε μια άλλη και να αλλάζει μορφή.
Με βάση την πιο πάνω λογική, η πρόγνωση του καιρού είναι ένα φυσικό (θερμοδυναμικό) και ταυτόχρονα μαθηματικό πρόβλημα που έχει ως σκοπό την ποσοτικοποίηση της κατάστασης της τροπόσφαιρας σε μια μελλοντική χρονική στιγμή, σε ένα σημείο.
Δεδομένα
Για να γίνει η πρόγνωση, απαιτούνται πληροφορίες τόσο της επιφάνειας της γης όσο και της τροπόσφαιρας (από διάφορα ύψη). Επίσης απαιτούνται δορυφορικά δεδομένα και δεδομένα από άλλες πήγες παρατήρησης όπως τους αυτόματους μετεωρολογικούς σταθμούς, τα ραντάρ καιρού ή ακόμη και παρατηρήσεις από αεροσκάφη.
Ασφαλώς, όσο περισσότερα δεδομένα υπάρχουν και όσο πιο ομοιογενής είναι η κατανομή τους στο χώρο τόσο πιο ασφαλής και ακριβής γίνεται η πρόγνωση του καιρού.
Στη Λάρνακα, στην Πάφο και την Αθαλάσσα γίνεται συνοπτική παρατήρηση κάθε 3 ώρες και παρατήρηση καιρού κάθε μισή ώρα. Στη Λάρνακα και στην Πάφο γίνεται επίσης ανεμοβόλιση κατώτερης τροπόσφαιρας κάθε 6 ώρες (00:00, 06:00, 12:00 και 18:00 UTC) ενώ στην Αθαλάσσα μόνο το πρωί (06:00 UTC) και το μεσημέρι (12:00 UTC).
Δεδομένα βέβαια συλλέγονται και από όλο τον κόσμο. Φυσικά η κατανομή των μετεωρολογικών δεδομένων είναι ανομοιόμορφη αφού τα δεδομένα της ξηράς είναι ασύγκριτα περισσότερα από αυτά της θάλασσας. Επίσης περισσότερα δεδομένα σε απόλυτους αριθμούς έχουμε για παγκόσμιο χρόνο 00:00 UTC και λιγότερα για 12:00 UTC.
Ροή της Μετεωρολογικής πληροφορίας και πρόγνωση καιρού
Το πρώτο στάδιο της πρόγνωσης του καιρού είναι φυσικά η μετεωρολογική παρατήρηση. Ακολούθως πρέπει να γίνει ποιοτικός έλεγχος της παρατήρησης και να γίνει αποστολή της κωδικοποιημένης παρατήρησης μέσα από τα εξειδικευμένα μετεωρολογικά τηλεπικοινωνιακά κυκλώματα σε κέντρα παγκόσμιας πρόγνωσης καιρού (Exeter, Offenbach, Washington, Toulouse).
Αφότου γίνει η παραλαβή πληροφορίας από τα παγκόσμια προγνωστικά κέντρα, γίνεται αυτόματος ποιοτικός έλεγχος και ένταξη και αφομοίωση της πληροφορίας στη γενικότερη συνοπτική κατάσταση της περιοχής. Επίσης γίνεται αποκοπή ροής δεδομένων για εκτέλεση υπολογισμών με βάση το μοντέλο καιρού (εξίσωση μεταφοράς, εξίσωση συνέχειας, θερμοδυναμικές εξισώσεις). Ακολούθως γίνεται έκδοση της παγκόσμιας πρόγνωσης του καιρού.
Μοντέλα πρόγνωσης
Τα σημερινά παγκόσμια μοντέλα βραχείας πρόγνωσης καιρού έχουν 40 χμ οριζόντια διακριτικότητα, 50 επίπεδα στην κατακόρυφη και προβλέπουν τον καιρό για τις επόμενες 144 και πλέον ώρες.
Υπάρχουν επίσης και αυτά της μέσης κλίμακας (καθώς και τα περιοχικά) μοντέλα καιρού με 20 χμ (4 χμ) οριζόντια διακριτική ικανότητα και 30 πλέον επίπεδα στην κατακόρυφη. Οι αρχικές συνθήκες των μοντέλων αυτών προέρχονται από παγκόσμια δεδομένα.
Υπάρχουν φυσικά και ερευνητικά μοντέλα ή μοντέλα ειδικής πρόγνωσης με 1.5, 2 χμ ή ακόμα και μικρότερο μήκος. Οι αρχικές συνθήκες των μοντέλων αυτών προέρχονται από τα περιοχικά δεδομένα.
Για να γίνει εφικτή η ανάλυση των πιο πάνω απαιτείται τεράστια υπολογιστική ισχύς (χρήση υπέρ–υπολογιστών).
Εφαρμογή παρατηρήσεων
Στα κομβικά σημεία, σε όλα τα επίπεδα της τροπόσφαιρας εφαρμόζονται οι μετεωρολογικές παρατηρήσεις που αφορούν τις παραμέτρους θερμοκρασίας, σχετικής υγρασίας, ταχύτητας και διεύθυνσης του ανέμου, πίεσης και άλλες, ανάλογα με το μοντέλο.
Εκτέλεση εξισώσεων
Ακολούθως επιλύονται οι σχετικές εξισώσεις σε κάθε κομβικό σημείο για παραγωγή της αρχικής κατάστασης του μοντέλου (t=0) που αφορά συνήθως της κύρια συνοπτική ώρα μετά τον χρόνο αποκοπής. Αφού ετοιμαστεί και ελεγχθεί η αρχική κατάσταση του μοντέλου αρχίζει η εκτέλεση των εξισώσεων για παραγωγή των προγνώσεων, με προαποφασισμένο χρονικό βήμα, το οποίο είναι πάντα σταθερό και διευκρινίζεται αναλόγως του μοντέλου π.χ. 1 ώρα (t1=t+1h), 3 ώρες (t2=t+3h), 12 ώρες (t3=t+12h) κτλπ.
Μερικά προβλήματα
Σε ένα παγκόσμιο μοντέλο ο αριθμός των κομβικών σημείων που αντιπροσωπεύουν την Κύπρο είναι μικρός. Το παγκόσμιο μοντέλο απεικονίζει καλά το Τρόοδος, που κατά γενική ομολογία επηρεάζει τα τοπικά χαρακτηριστικά του καιρού στην Κύπρο. Απεικονίζεται όμως καλά η αλληλεπίδραση της θερμής θάλασσας του χειμώνα και της ψυχρής ξηράς επίσης του χειμώνα και αντίστοιχα το καλοκαίρι; Τι συμβαίνει με τις θαλάσσιες αύρες και τις ζώνες σύγκλησης του αέρα;
Η αλήθεια είναι ότι τα παγκόσμια μοντέλα μπορούν να δώσουν μόνο τη γενική τάση του καιρού, ιδιαίτερα για μικρής έκτασης περιοχές όπως η Κύπρος.
Τη λύση την δίνουν τα μέσης κλίμακας μοντέλα καθώς και τα περιοχικά. Γι’ αυτό το Τμήμα Μετεωρολογίας χρησιμοποιεί παγκόσμια μοντέλα που παράγονται στο εξωτερικό αλλά τρέχει και δικά της περιοχικά μοντέλα, τόσο σε ερευνητικό όσο και σε επιχειρησιακό επίπεδο. Οι προγνώστες καιρού χρησιμοποιούν τις αρχές της Φυσικής και της Μετεωρολογίας προκειμένου να εφαρμόσουν τις τάσεις του παγκόσμιου μοντέλου στην περιοχή της Κύπρου η οποία, όπως διαπιστώνεται, έχει «φτωχή απεικόνιση» στα παγκόσμια μοντέλα.
Προϊόντα πρόγνωσης και παραλήπτες
Η πρόγνωση του καιρού εκδίδεται και ανανεώνεται ανα τακτά χρονικά διαστήματα (οι χρόνοι είναι τοπικοί και αφορούν την ώρα έκδοσης):
•Δελτία καιρού για το κοινό (05:00, 11:00 και 16:00).
•Δελτία πρόγνωσης ανοικτής θάλασσας NAVTEX (07:00 και 19:00).
•Δελτία πρόγνωσης για τα παράκτια (05:00, 11:00, 1700 και 2300).
•Πρόγνωση για την περιοχή ελέγχου πτήσεων Λευκωσίας (06:00, 12:00, 18:00 και 24:00).
•Αεροναυτική πρόγνωση της Κύπρου (04:30, 10:30, 16:30 και 22:30).
•Τοπική πρόγνωση Αεροδρομίου (01:30, 07:30, 13:30 και 19:30).
•Υποστήριξη πτήσεων από Λάρνακα και Πάφο με ειδικά δελτία.
•Προειδοποιήσεις αεροναυσιπλοΐας.
•Προειδοποιήσεις θάλασσας (δελτίο αναγγελίας θύελλας, προειδοποίηση για σφοδρούς ανέμους για τα παράλια της Κύπρου).
Μερικοί από τους άμεσους παραλήπτες της μετεωρολογικής πρόγνωσης είναι η Πολιτική Αεροπορία και σχετιζόμενες υπηρεσίες, ο παγκόσμιος μετεωρολογικός ιστός και τράπεζες δεδομένων, η Εθνική Φρουρά, τα ΜΜΕ, η Πολιτική Άμυνα, η Αστυνομία (όλες οι μονάδες) κ.α.
Περισσότερες πληροφορίες που αφορούν την Μετεωρολογική Υπηρεσία, μπορείτε να βρείτε στον ακόλουθο σύνδεσμο: www.moa.gov.cy/ms
Θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε ιδιαίτερα τον Ανώτερο Μετεωρολογικό Λειτουργό, Δρ. Κλεάνθη Νικολαΐδη, για τις πληροφορίες που μας παραχώρησε, κάνοντας κατορθωτή τη συγραφή αυτού του άρθρου. Θα θέλαμε επίσης να του ευχηθούμε ό,τι καλύτερο σε προσωπικό και επαγγελματικό επίπεδο στο μέλλον.
