Κακοκαιρία “Φίλιππος”: Τί πήγε τόσο λάθος με την πρόγνωση της Αθήνας;
Πώς από τις 6 ώρες πυκνής χιονόπτωσης στο μεγαλύτερο μέρος της Αττικής, καταλήξαμε σε λίγες “νιφαδοπτώσεις” και μια πρόσκαιρη χιονόπτωση στα βόρεια προάστια; Τί ακριβώς έφταιξε και φτάσαμε σε μια από τις μεγαλύτερες προγνωστικές αστοχίες των τελευταίων ετών;
Η πρόγνωση για την Αττική από τη δική μας πλευρά είχε ως εξής:
«Κατά τη διάρκεια της νύχτας και των πρώτων πρωινών ωρών, τοπικές χιονοπτώσεις κυρίως σε βόρεια, βορειοανατολικά τμήματα του νομού και αρκετά διαστήματα ηλιοφάνειας στα υπόλοιπα. Από το μεσημέρι (περίπου μεταξύ 12:00-14:00), αναμένεται γενικευμένη επιδείνωση των συνθηκών με ισχυρές χιονοπτώσεις στις περισσότερες περιοχές, με έμφαση σε κεντρικά, ανατολικά και βόρεια τμήματα έως και το βράδυ. Από τις 20:00-21:00 περίπου και μετά, τα φαινόμενα θα παρουσιάσουν ύφεση.
Χιονόστρωση αναμένεται σε όλες τις περιοχές με υψόμετρο άνω των 100μ, συμπεριλαμβανομένων και αρκετών τμημάτων του κέντρου της Αθήνας, η οποία θα είναι αξιόλογη στα περιφερειακά του λεκανοπεδίου και στα βόρεια του νομού. Συνίσταται περιορισμός των μετακινήσεων».
Στο ίδιο μήκος κύματος ήταν και η ανακοίνωση του ΕΑΑ, της ΕΜΥ, άλλων επαγγελματιών μετεωρολόγων αλλά και προγνωστών καιρού της ευρύτερης ερασιτεχνικής μετεωρολογικής κοινότητας. Η ΓΓΠΠ, εξέδωσε επίσης ανακοινώσεις στέλνοντας και προειδοποιητικά μηνύματα στους πολίτες με συστάσεις για περιορισμό των μετακινήσεων.
Έχοντας υπόψιν αυτήν την αστοχία αλλά και πιθανότατα κάποιες ακόμη στο παρελθόν θα μπορούσε κάποιος να αναρωτηθεί: “Αλήθεια, μπορούμε να έχουμε μια αξιόπιστη πρόγνωση καιρού; Κι εν πάσει περιπτώσει, εάν έστω εκ των υστέρων καταλαβαίνουμε τί πήγε στραβά, γιατί δεν μπορούμε να το ξέρουμε εκ των προτέρων;”
Πριν δώσω μια απάντηση και μία εξήγηση, οφείλω να γράψω μερικά πράγματα, από την σκοπιά της ανάλυσης των δεδομένων. Το κεφάλαιο “πρόγνωση καιρού Αττικής” και ιδίως “πρόγνωση χιονιού Αττικής” είναι ένας γρίφος για πολύ δυνατούς λύτες. Ο συνδυασμός των παραγόντων που χρειάζονται ώστε να χιονίσει μέσα στην Αθήνα είναι εξαιρετικά πολύπλοκος.
Ακόμη όμως κι αν μπορούσαμε να γράψουμε ένα εγχειρίδιο με ιεραρχημένους κανόνες, τότε, στο υποκεφάλαιο “Πρόγνωση Χιονιού Αθήνας” κάτω από το γενικό κεφάλαιο “Πρόγνωση Χιονιού”, η σελίδα θα ήταν….λευκή. Αν μάλιστα ο συγγραφέας ενός τέτοιου εγχειριδίου είχε λίγο χιούμορ, μπορεί να έγραφε απλώς: “Καλή τύχη”.
Η Αθήνα, είναι μια περιοχή αρκετά προστατευμένη στα βόρειά της από τους ορεινούς όγκους του Υμηττού, της Πεντέλης και της Πάρνηθας. Πίσω από τους δύο τελευταίους μάλιστα, υπάρχει η αρκετά εκτεταμένη οροσειρά της Δίρφυος στην Εύβοια, με ακόμη μεγαλύτερο μέσο και μέγιστο υψόμετρο. Αυτό με απλά λόγια σημαίνει πως, υψώνονται δύο φράγματα σαν “κυματοθραύστες” που ανακόπτουν το μεγαλύτερο μέρος του όγκου των φαινομένων αφήνοντας ελάχιστα ή και καθόλου να περάσουν εσωτερικά. Στη φύση όμως, τίποτε δεν συμβαίνει με απόλυτο τρόπο. Υπάρχουν συγκεκριμένες περιπτώσεις όπου τα φαινόμενα καταφέρνουν να περάσουν και σε κάποιες σπάνιες αλλά εντυπωσιακές, να εγκλωβιστούν και να ενισχυθούν (περσινή κακοκαιρία “Μήδεια”, κακοκαιρία του 2002 κ.α.).
Προσπαθώντας να ισορροπήσουμε το κείμενο μεταξύ επιστήμης και εκλαΐκευσης, μπορούμε σε αυτό το σημείο να εμβαθύνουμε λίγο περισσότερο μένοντας το παράδειγμα του κυματοθραύστη. Εάν στη θέση του νερού, βάλουμε γενικά τη ροή της υγρασίας (και άρα των νεφών και του χιονιού) από τα βόρεια προς την Αθήνα τότε διαπιστώνουμε πως προκειμένου να έχουμε φαινόμενα, θα πρέπει αυτή η ροή να υπάρχει σε ένα αρκετά μεγάλο βάθος μέσα στην ατμόσφαιρα και να είναι συνεχής, σε ύψος τουλάχιστον τριπλάσιο του μέσου υψομέτρου του φράγματος, δηλαδή έως και τα 3χλμ.
Στην παρακάτω εικόνα, παρουσιάζεται η προγνωστική τομή της ατμόσφαιρας στην περιοχή των Αθηνών. Στο πλάι αναγράφονται τα γεωδυναμικά ύψη σε hectopascals (πρόκειται για στάθμες σταθερής πίεσης 950, 900, 850 κτλ). Αρκεί να θυμόμαστε πως τα 850hpa βρίσκονται περίπου στα 1450-1500μ ύψος (περίπου όσο η κορυφή της Πάρνηθας) και τα 700hpa βρίσκονται περίπου στα 3000μ ύψος. Εντός του γραφήματος με πράσινο συμβολίζεται η σχετική υγρασία, με γραμμές διαφόρων χρωματισμών η θερμοκρασία και οι άνεμοι μέσω των συμβολικών μπαρών (περισσότερα εδώ – ανοίξτε τον σύνδεσμο, θα χρειαστεί για την κατανόηση του γραφήματος) . Στην οριζόντια διάσταση απεικονίζεται ο προγνωστικός χρόνος έως και 84 ώρες μετά ενώ, στο κάτω τμήμα, υπάρχουν κάποιοι ακόμη δείκτες, οι οποίοι σε αυτήν την ανάλυση δεν θα μας απασχολήσουν.
Παρατηρούμε λοιπόν οτι γύρω στις μεσημεριανές και απογευματινές ώρες του Σαββάτου 12 Μαρτίου, έχουμε μια αύξηση της σχετικής υγρασίας σε όλες τις στάθμες μέχρι και τουλάχιστον τα 650hpa, δηλαδή πάνω από τα 3.000μ στοιχείο εξαιρετικά θετικό για την εξέλιξη που σημαίνει οτι το “κύμα” της υγρασίας θα είναι αρκετά “ψηλό”, έχοντας την δυναμική να υπερπηδήσει τους ορεινούς όγκους. Όμως, παρατηρούμε και κάτι ακόμη: Ενώ οι άνεμοι μέχρι και περίπου τα 800hpa είναι ΒΑ, στη συνέχεια στρέφονται σε ΒΔ, δηλαδή δεν ευθυγραμμίζονται, που σημαίνει οτι το κύμα δεν θα μπορέσει να έρθει ενιαίο. Αντιθέτως, θα “σπάσει” και επιπροσθέτως, η συγκεκριμένη αλληλουχία ανέμων συσχετίζεται και με καθοδικές κινήσεις στην ατμόσφαιρα.
Τί εννοούμε με αυτό; Η διαφορά στη διεύθυνση (και στην ταχύτητα) των ανέμων καθ’ύψος ονομάζεται “διάτμηση ανέμων”, στοιχείο σημαντικό όσον αφορά την δυναμική των φαινομένων (γενικότερα). Για όσους θέλουν να εμβαθύνουν λίγο περισσότερο στο τί ακριβώς είναι η διάτμηση των ανέμων και πώς επηρεάζει την εκδήλωση των φαινομένων, περισσότερες πληροφορίες υπάρχουν σε αυτόν τον σύνδεσμο: http://www.theweatherprediction.com/habyhints/48/
Συγκεκριμένα διαβάζουμε:
“A backing wind is a wind that turns counter-clockwise with height. An example of a backing wind would be a north wind at the surface with a west wind at 700 millibars. A backing wind is associated with cold air advection and dynamic sinking. Winds back behind cold fronts.”
Γιατί όμως η περιστροφή των ανέμων αντίθετη με τη φορά των δεικτών του ρολογιού καθώς αυξάνεται το ύψος, συσχετίζεται με καθοδικές κινήσεις;
Εδώ λοιπόν αρχίζουμε και μπαίνουμε σε ένα βασικό στοιχείο της δυναμικής των ρευστών, την έννοια του στροβιλισμού. Ας φανταστούμε οτι δεν είμαστε στο έδαφος και κοιτάμε προς τα πάνω, αλλά οτι βρισκόμαστε αρκετά ψηλά, στη θέση παρατήρησης ενός αστροναύτη και κοιτάμε από ψηλά την επιφάνεια της Γης, παρατηρώντας τη ροή του ανέμου όπως θα παρατηρούσαμε ένα ποτάμι. Εάν κοιτώντας από πάνω προς τα κάτω, υπάρχει αλλαγή στη διεύθυνση του ανέμου αντίθετη προς τη φορά των δεικτών του ρολογιού (δηλαδή έχουμε πχ ΒΑ άνεμο επάνω και ΒΔ κάτω), τότε η ροή παράγει θετικό στροβιλισμό και έχει την τάση να γίνει κυκλωνική ευνοώντας τις ανοδικές κινήσεις. Εάν, αντιθέτως, η αλλαγή στη διεύθυνση του ανέμου από πάνω προς τα κάτω είναι με τη φορά των δεικτών του ρολογιού, τότε η ροή παράγει αρνητικό στροβιλισμό και έχει την τάση να γίνει αντικυκλωνική, ευνοώντας τις καθοδικές κινήσεις.
Στροβιλισμός σημαίνει περιστροφή: Για να το απομνημονεύσουμε ακόμη πιο εύκολα ας φανταστούμε την περιστροφή της βίδας.
Αρνητικός στροβιλισμός = αλλαγή της διεύθυνσης των ανέμων προς τα δεξιά όταν κοιτάμε από πάνω = περιστρέφουμε τη βίδα προς τα δεξιά (με τη φορά των δεικτών του ρολογιού) = βιδώνουμε (καθοδική κίνηση)! Όταν ξεβιδώνουμε = περιστρέφουμε προς τ’αριστερά = δηλαδή οι άνεμοι αλλάζουν διεύθυνση αντιθετα προς τη φορά των δεικτών του ρολογιού κοιτώντας από πάνω (ανοδική κίνηση). Έτσι λοιπόν εάν ο άνεμος είναι ΒΔ (βορειοδυτικός) στα ανώτερα στρώματα και ΒΑ (βορειοανατολικός) στα κατώτερα, τότε, η περιστροφή είναι προς τα δεξιά, άρα η κίνηση καθοδική.
Αυτό ακριβώς συνέβη και το Σάββατο. Μπορεί λοιπόν στην Αττική να είχαμε (εκτός των άλλων) έναν σοβαρό ρόλο εκδήλωσης χιονόπτωσης, δηλαδή ατμόσφαιρα γεμάτη με υγρασία μέχρι τουλάχιστον τα 3χλμ, αλλά το ανεμολογικό πεδίο ήταν τέτοιο ώστε να προκαλεί καθοδικές κινήσεις με αποτέλεσμα τον εγκλωβισμό του κύματος στις περιοχές της Εύβοιας, ιδίως στις προσήνεμες.
Στο παρακάτω βίντεο / timelapse (από το κανάλι Loulakis67) το απόγευμα του Σαββάτου από την περιοχή της Κυψέλης απεικονίζεται η κίνηση των νεφών πάνω από τον ουρανό της Αθήνας κατά το το επίμαχο διάστημα. Η κάμερα κοιτάει προς το βορρά όπου μάλιστα για ένα διάστημα διακρίνεται και η εμφάνιση “χιονοκουρτίνας” στο βάθος δηλαδή όμβρων χιονιού. Παρατηρούμε πως, ενώ η κίνηση των χαμηλότερων νεφών είναι από τα ΒΑ, η κίνηση των υψηλότερων είναι από τα ΒΔ. Η ατμόσφαιρα είναι “ασύνδετη” μεταξύ των δύο στρωμάτων και είναι εμφανές πως ο καιρός αδυνατεί να οργανωθεί περισσότερο.
Η παραπάνω ανάλυση είναι αρκετά απλή κυρίως γιατί υπάρχουν ακόμη πολλές παράμετροι, για τις οποίες θα χρειαζόταν ολόκληρο βιβλίο ώστε να αναλυθούν κατά περίπτωση. Κάθε συμβάν είναι ξεχωριστό ενώ υπάρχουν και τρανταχτές εξαιρέσεις του παραπάνω γενικού κανόνα ακριβώς γιατί συντρέχουν άλλοι λόγοι οι οποίοι τώρα είναι ήσσονος σημασίας όπως έγραψα και στην αρχή.
Ένας ακόμη λόγος που σχετίζεται με την ροή στην κίνηση του ατμοσφαιρικού κυματισμού / διαταραχής, αναλύεται εκτενώς στο σχετικό άρθρο του Δημήτρη Ζιακόπουλου, πρών Διευθυντή της ΕΜΥ σε αυτόν τον σύνδεσμο:
http://ziakopoulos.blogspot.com/2022/03/blog-post_52.html
Έρχεται η στιγμή να απαντήσουμε στα δύο βασικά ερωτήματα του κειμένου:
1. Μπορούσαμε να δούμε εκ των προτέρων αυτό που εκ των υστέρων αναλύουμε;
ΝΑΙ, διότι δεν πρόκειται για αλλαγή στα προγνωστικά δεδομένα (εκεί σηκώνουμε τα χέρια ψηλά). Αυτό που συνέβη ήταν η λανθασμένη αξιολόγησή τους.
Ένας από τους λόγους που πολλοί προγνώστες καιρού μπερδεύτηκαν ήταν ίσως το γεγονός πως σχεδόν όλοι οι αυτοματοποιημένοι χάρτες βροχής / χιονιού επέμεναν για φαινόμενα και στην Αθήνα, στοιχείο που δεν γίνεται να αγνοήσει κανείς. Πριν αναφερθούν οι πιθανές αιτίες, θα πρέπει να γραφτεί κάτι το οποίο αν και έχει επισημανθεί στο παρελθόν, αγνοείται συχνά:
Το αποτέλεσμα του υετού (βροχή / χιόνι / χαλάζι) για κάθε προγνωστικό σημείο του μοντέλου προσομοίωσης, προκύπτει σαν δευτερογενές στοιχείο με βάση τα πρωτογενή που αρχικώς προσομοιώνονται μέσα από τη διαφορική επίλυση. Προκειμένου να φτάσουμε σε αυτό το αποτέλεσμα, χρησιμοποιούνται στατιστικής φύσεως σχήματα που ως βάση έχουν μια μορφή ιεραχικής ανάλυσης. Για να το περιγράψουμε απλά: Εάν έχουμε κάποιους παράγοντες/τιμές που σχετίζονται με την υγρασία, την ακτινοβολία (εισερχόμενη και εξερχόμενη) και τις ανταλλαγές θερμότητας τότε με βάση την έρευνα που έχει γίνει, θεωρούμε έχουμε κάποιο αποτέλεσμα υετού σε κάθε σημείο ως αποτέλεσμα συσχετισμού.
Φυσικά, το συγκεκριμένο ζήτημα μελετάται διαρκώς και παρουσιάζει διαρκείς βελτιώσεις συν τω χρόνω, γι αυτό και οι προγνώσεις υετού εμφανίζουν μεγάλη πρόοδο, εμφανίζοντας ωστόσο συγκεκριμένα σφάλματα, τα οποία δεν μπορούμε πάντα να υπερβούμε.
Βάσει αυτού του σκεπτικού λοιπόν, είναι πιθανό ένα μοντέλο πρόγνωσης να προσομοιώσει υετό σε κάποια περιοχή, ο οποίος εν τέλει να μην εμφανιστεί ποτέ ή και το αντίστροφο.
2. Αλήθεια μπορούμε να έχουμε μια αξιόπιστη πρόγνωση καιρού;
Εξαρτάται του πώς ορίζεται η αξιοπιστία! Κανείς δεν μπορεί να αμφισβητήσει το γεγονός ότι από τα δεκαετία του ’50 (όταν για πρώτη φορά χρησιμοποιήθηκαν υπολογιστές για την προσομοίωση της ατμόσφαιρας σε επιχειρησιακό επίπεδο), η επιστήμη έχει κάνει άλματα, ιδίως από τη δεκαετία του ’80 και μετά.
Η βελτίωση της προγνωστικής ικανότητας είναι ένα στατιστικά μετρούμενο μέγεθος το οποίο υπολογίζεται με δύο γενικούς τρόπους:
Α. Πόσα από τα φαινόμενα που συνέβησαν, είχαν προβλεφθεί (Probability of Detection – POD).
Β. Πόσα από τα φαινόμενα που προβλέφθηκαν, τελικά όντως συνέβησαν (False Alarm Ratio – FAR).
Η βελτίωση και των δύο δεικτών είναι θεαματική (ο πρώτος αυξάνεται και ο δεύτερος πέφτει) και βάσει αυτού του κριτηρίου προχωράει η έρευνα.
Ξεχνάμε όμως κάτι: Έχουν όλα τα φαινόμενα την ίδια βαρύτητα; Είναι άλλο να προβλέψεις μια χιονόπτωση στην Ισλανδία, η οποία τελικά δεν ήρθε ποτέ, και είναι άλλο να προβλέψεις μια χιονόπτωση στο λεκανοπέδιο των Αθηνών και να αποτύχεις. Για την στατιστική, πρόκειται απλώς για ένα χαμένο γεγονός και στις δύο περιπτώσεις. Για την πραγματική ζωή όμως, μιλάμε για ένα γεγονός με χαοτική διαφορά στις επιπτώσεις.
Κλείνοντας, θα πρέπει να τονιστούν μερικά πράγματα:
1. Τα μοντέλα προσομοίωσης της ατμόσφαιρας είναι ένα εκπληκτικό εργαλείο, καρπός της εξέλιξης της επιστήμης των υπολογιστών και της εκτεταεμένης έρευνας. Ήταν ο λόγος που τελικά η μετεωρολογία μπόρεσε να περάσει από την απλή καταγραφή του καιρού, στην πρόγνωση των συνθηκών. Θα πρέπει να υπενθυμίσουμε πως στον αντίποδα μιας άστοχης πρόγνωσης χιονιού 5 εκατοστών στα προάστια των Αθηνών, με την χρήση των ίδιων ακριβώς εργαλείων, έχουν σωθεί αμέτρητες ζωές και περιουσίες.
2. Τα εργαλεία είναι πάντα εργαλεία. Το ζητούμενο είναι η ορθή χρήση τους. Η ανάγκη για ενημέρωση, πληροφορία και αυτοματοποίηση των διαδικασιών, μας έφτασε στο θεαματικό σημείο να έχουμε με ένα κλικ στο κινητό μας, το αποτέλεσμα ιδιαιτέρως κοστοβόρων προσομοιώσεων, που προέρχονται από δεκαετίες έρευνας! Αν το σκεφτεί κανείς, είναι εκπληκτικό! Ας μην ξεχνάμε όμως πως, ο περίφημος “ανθρώπινος παράγοντας”, μπορεί εκτός από το να παράγει λάθη, να τα διορθώνει κιόλας!
Αυτή τη φορά έχουμε μια περίπτωση που αυτό θα μπορούσε να είχε συμβεί: Κάποιος που “είδε” το πρόβλημα του κυματοθραύστη όπως το αναλύσαμε παραπάνω, θα ήταν σε θέση να τολμήσει να πει: Κύριοι, δεν θα πρέπει να περιμένουμε κάτι το ιδιαίτερο ανεξαρτήτως του τί δίνουν τα αυτοματοποιημένα αποτελέσματα, τα οποία εξάλλου είναι και αποτέλεσμα στατιστικής.
3. Το γράφω για να προλάβω καταστάσεις: Ας μην μπλέξουμε για ακόμη μια φορά την επιστήμη με τις πολιτικές αποφάσεις. Όπως είδαμε και τα τελευταία δύο χρόνια, ο συγκεκριμένος σφιχτός εναγκαλισμός, παράγει τέρατα. Η επιστήμη (θα πρέπει να) προσφέρει την (όποια) γνώση της (αλλά και αμφιβολία της) ελεύθερα σε όλους ανεξαιρέτως και την ευθύνη των αποφάσεων να την έχουν αυτοί που τις παίρνουν στην εξής όμως βάση:
Αν η στρατηγική μας ως κράτος είναι η αποτροπή του χειρότερου, ακόμη κι αν αυτό μπορεί να κοστίσει λίγο παραπάνω, τότε θα πρέπει να ξέρουμε (και αυτό είναι επιστημονικό!) πως το False Alarm Ratio που αναφέραμε (πιθανότητα να δώσεις κάτι χωρίς τελικά να συμβεί) θα υπάρχει πάντα! Και τότε, η ευθύνη μετατίθεται στην εφαρμογή της παραπάνω στρατηγικής και όχι στην πράξη κατά το δοκούν!
Άρα λοιπόν, το πρόβλημα πλέον μετατίθεται στον άλλον δείκτη, στο Probability of Detection! Στην “πιθανότητα εντοπισμού”! Στην περίπτωση δηλαδή να γίνει κάτι που δεν προβλέφθηκε! Υπάρχουν και τέτοιες περιπτώσεις, αλλά όλα είναι θέμα στρατηγικής σε ποιόν από τους δύο δείκτες θα εστιάσουμε, διότι όπως είναι προφανές δεν μπορούμε να ικανοποιήσουμε και τις δύο περιπτώσεις.
Ανεξαρτήτως προγνωστικής αστοχίας λοιπόν: Όπως ο “κρατικός μηχανισμός” κινητοποιήθηκε για τον “Φίλιππο”, έτσι θα έπρεπε να είχε συμβεί και στην κακοκαιρία “Ελπίδα”, καθώς μιλάμε για παρόμοιες προειδοποιήσεις, ασχέτως αποτελέσματος. Έτσι λοιπόν, θα είχαμε κινητοποίηση και για τα δύο συμβάντα, εκ των οποίων η μία (κακοκαιρία “Ελπίδα”), θα ήταν ορθή και η άλλη (“Φίλιππος”) όχι.
Αν λοιπόν λειτουργήσουμε κατ’ αυτόν τον τρόπο, τότε (και μόνον τότε), η Επιστήμη (με Ε κεφαλαίο), θα μπορεί να έχει υγιή σχέση με την Πολιτική (με Π κεφαλαίο) χρήσιμη για την κοινωνία και την ανθρώπινη ζωή.