Cloud Streets και στρόβιλοι Von Karman: Η περίπτωση του Αιγαίου

Ένας αρκετά συνηθισμένος τύπος καιρού κατά τη χειμερινή περίοδο στη χώρα μας είναι ο “καιρός βορείου ρεύματος”. Αυτός ο τύπος καιρού συνοπτικά προκύπτει όταν αντικυκλωνικές συνθήκες (υψηλές πιέσεις) επικρατούν σε κεντρική ή ανατολική Ευρώπη και ταυτόχρονα χαμηλότερες νότια ή νοτιοανατολικά της χώρας μας. Σε αυτές τις περιπτώσεις μαζί με το βόρειο ρεύμα έχουμε ταυτόχρονα και μεταφορά ψυχρότερων αερίων μαζών στη χώρα μας αλλά και τη δημιουργία νεφώσεων στο Αιγαίο. Κάτω υπό συγκεκριμένες συνθήκες μπορεί να προκύψουν συγκεκριμένοι νεφικοί σχηματισμοί (Cloud Streets και στρόβιλοι Von Karman), οι οποίοι ανιχνεύονται μέσω των δορυφορικών εικόνων. Σε αυτό το άρθρο παρουσιάζονται και αναλύονται τα αίτια δημιουργίας τους, έχοντας σαν μελέτη περίπτωσης το επεισόδιο μεταξύ 21 και 23 Ιανουαρίου 2024.

Συνοπτική περιγραφή, ορισμός συνθηκών

Η δημιουργία του βόρειου επιφανειακού ανέμου

Κατά τη Χειμερινή περίοδο (ιδίως από τα μέσα αυτής και μετά) η ατμοσφαιρική πίεση σε κεντρική και ανατολική Ευρώπη τείνει να είναι αυξημένη σε σχέση με την πίεση που επικρατεί πάνω από τη Μεσόγειο. Η αυξημένη πίεση στο εσωτερικό τμήμα της Ευρωπαϊκής ηπείρου οφείλεται στην ύπαρξη ψυχρών, ξηρών και πυκνότερων αερίων μαζών σε αυτήν την περιοχή (αναφέρονται και ως Cp – Cold Polar). Η δημιουργία τους οφείλεται στη μικρή διάρκεια της ημέρας και της χαμηλής κλίσης του ηλίου σε συνδυασμό με το χιονοσκεπές έδαφος. Από την άλλη πλευρά όμως, εντός της Μεσογειακής λεκάνης, η ατμοσφαιρική πίεση τείνει να είναι χαμηλότερη και σε αυτό συμβάλλει και η αρκετά θερμότερη θαλάσσια επιφάνεια, συνεπώς και οι αέριες μάζες είναι θερμότερες, υγρότερες και λιγότερο πυκνές. Η προσπάθεια εξισορρόπησης αυτής της διαφοράς στην πίεση, δημιουργεί επιφανειακό άνεμο Β διευθύνσεων στο Αιγαίο, ο οποίος βρίσκει διέξοδο από τη Θράκη και τα στενά των Δαρδανελλίων και είναι και ο επικρατων αυτήν την περίοδο του έτους.

Αίτιο και περιοχές εμφάνισης νεφώσεων

Σε καταστάσεις βορείου ρεύματος, παρατηρείται συχνά αυξημένη νεφοκάλυψη στο Αιγαίο και σε τμήματα της ανατολικής ηπειρωτικής χώρας (κυρίως προσήνεμες περιοχές) και ασθενή ή μέτριας έντασης φαινόμενα (βροχές ή χιονοπτώσεις). Αυτό συμβαίνει διότι καθώς ο ψυχρός και ξηρός άνεμος συναντάει τα κατά πολύ θερμότερα νερά του Αιγαίου έχει ως αποτέλεσμα το γρήγορο κορεσμό του και τη δημιουργία νεφώσεων. Τα φαινόμενα εντοπίζονται στην ανατολική Στερεά (με έμφαση στην Εύβοια), κάποιες φορές στην ανατολική και βορειοανατολική Πελοπόννησο, σε κεντρικό και νότιο Αιγαίο (με έμφαση στην Κρήτη). Μπορεί να επηρεαστούν και βορειότερα προσήνεμα τμήματα της ανατολικής χώρας όπως η Θεσσαλία αλλά και τα νοτιότερα τμήματα της Χαλκιδικής.

Ορισμός συνθηκών της παρούσας μελέτης

Αν και η συνοπτική εικόνα των καιρικών συστημάτων είναι περίπου η ίδια, οι παραλλαγές αυτού του τύπου καιρού είναι πάρα πολλές κάτι που εξαρτάται από το εάν οι χαμηλότερες πιέσεις που εντοπίζονται στα νοτιοανατολικά τμήματα της χώρας είναι τμήμα κάποιου οργανωμένου χαμηλού βαρομετρικού. Εάν συμβαίνει αυτό τότε η κατάσταση περιπλέκεται διότι η μεταφορά υγρασίας προς την ανατολική χώρα δεν συμβαίνει μόνο στα κατώτερα στρώματα της τροπόσφαιρας αλλά και σε μεγαλύτερα ύψη. Επιπλέον, η ροή των επιφανειακών ανέμων δεν είναι παράλληλη αλλά υπάρχουν περιοχές σύγκλισης όπου εντοπίζεται ο κύριος όγκος των φαινομένων που δημιουργούνται. Αυτές όμως οι περιπτώσεις δεν αποτελούν αντικείμενο ανάλυσης τους παρόντος άρθρου.

Σε αυτό το άρθρο, θα αναλυθεί η απλούστερη περίπτωση καιρού βορείου ρεύματος κατά την οποία:

1. Δεν έχουμε την ύπαρξη οργανωμένου χαμηλού βαρομετρικού στη νοτιοανατολική χώρα.
2. Η ψυχρή μεταφορά που λαμβάνει χώρα είναι κυρίως επιφανειακή και συγκεριμένα κάτω από το επίπεδο των 850hpa (περίπου 1500μ).
3. Η ροή των επιφανειακών ανέμων δεν εμφανίζει συγκλίσεις.

Μελέτη περίπτωσης 21-23 Ιανουαρίου 2024

Συνοπτική περιγραφή

Μεταξύ Σαββάτου και Κυριακής 20-21 Ιανουαρίου 2024, ψυχρό μέτωπο προερχόμενο από την κεντρική Ευρώπη κινήθηκε νοτιοανατολικά διασχίζοντας τα Βαλκάνια και καταλήγοντας στη χώρα μας προκαλώντας εκτός των άλλων μεγάλη και απότομη πτώση της θερμοκρασίας.

Η συνοπτική εξέλιξη παρουσιάζεται στην παρακάτω εικόνα διαδοχικών στιγμιοτύπων (gif), μέσω της ανάλυσης των χαρτών επιφανείας που εκδίδονται κάθε 6 ώρες από την Μετεωρολογική Υπηρεσία του Ηνωμένου Βασιλείου (UΚ Met. Office) [1] (το αρχείο των εικόνων από την ιστοσελίδα https://www.wetter3.de ). Με γαλάζιο βέλος απεικονίζεται η κίνηση του μετώπου προς τη χώρα μας. Με μπλε κυρτά βέλη απεικονίζεται η επιφανειακή ροή του αέρα που δημιουργήθηκε στη χώρα μας μετά το πέρασμα του μετώπου (επικράτηση βοριάδων). Παρατηρούμε επίσης ότι το πλησίασμά του προκαλεί πτώση της πίεσης στην ευρύτερη περιοχή της ανατολικής Μεσογείου, με τελικό αποτέλεσμα τη δημιουργία ενός κλειστού συστήματος (χαμηλού βαρομετρικού).

Η συνοπτική κατάσταση που παρατηρούμε στα τελευταία δύο στιγμιότυπα της παραπάνω κινούμενης εικόνας που αφορούν στη Δευτέρα 22 Ιανουαρίου είναι αυτή που περιγράφθηκε στην πρώτη ενότητα του κειμένου και παρέμεινε η ίδια για αρκετές ημέρες μετά.

Δορυφορική ανίχνευση

Στις επόμενες εικόνες διαδοχικών στιγμιοτύπων (gif) παρουσιάζεται η κίνηση των νεφών στη χώρα μας όπως αποτυπώνεται στο φάσμα του ορατού μέσω της ιστοσελίδας https://sat24.com , από τον τρίτης γενιάς γεωστατικό δορυφόρο meteosat (MTG) [2], για την Κυριακή 21/1, τη Δευτέρα 22/1 και την Τρίτη 23/1.

Παρατηρήσεις

• Αυτό που διαπιστώνουμε με μια πρώτη ματιά είναι η διαφορά στην κατανομή της νεφοκάλυψης για τις τρεις προαναφερθείσες ημέρες (21/1/24, 22/1/24 και 23/1/24). Σε γενικές γραμμές παρατηρείται περιορισμός της έκτασης του φαινομένου σταδιακά μέχρι και την Τρίτη 23/1/24.

• Επίσης, η κατάσταση της Κυριακής 21/1 δεν παραπέμπει σε απλή εκδοχή βορείου ρεύματος διότι κατά το μεγαλύτερο διάστημα της ημέρας η χώρα βρισκόταν ακόμη υπό την επιρροή της ψυχρής μετωπικής επιφάνειας σε συνδυασμό με την υποτυπώδη οργάνωση ενός χαμηλού βαρομετρικού στα νοτιότερα τμήματα. Αυτό αποτυπώνεται στη νεφοκάλυψη που παρατηρείται και σε άλλες περιοχές της Επικράτειας, οι οποίες εμφανίζουν διαφορετική κίνηση (από Δ προς Α ή ΝΔ προς ΒΑ). Παρ’όλα αυτά ειδικότερα για το Αιγαίο, η είσοδος του ψυχρού βορείου ρεύματος, έχει ήδη δημιουργήσει τις τρεις συνθήκες / προϋποθέσεις που ορίζουν την απλή εκδοχή καιρού βορείου ρεύματος.

• Κατά τη διάρκεια των τριών ημερών, παρατηρούμε δύο πολύ χαρακτηριστικούς και ενδιαφέροντες νεφικούς σχηματισμούς βορείου ρεύματος και συγκεκριμένα: τους στροβίλους Von Karman και τα λεγόμενα “cloud streets” (νεφικές οδοί). Στη συνέχεια αναλύονται αυτά τα δύο φαινόμενα.

1 – Cloud Streets

Για τη δημιουργία τους ισχύουν γενικά οι εξής συνθήκες:

1. Η ύπαρξη ενός ρηχού επιφανειακού στρώματος όπου ευνούνται οι κατακόρυφες κινήσεις του αέρα (αστάθεια). Πάνω από αυτό το στρώμα εμφανίζεται ένα επίπεδο όπου η περεταίρω ανοδική κίνηση των ανέμων “μπλοκάρεται” (αναφέρεται και ως “καπάκι”) και επικρατούν συνθήκες ευστάθειας που σημαίνει ότι ευνοούνται οι καθοδικές κινήσεις. 
   
   Σε αυτό το σημείο ας θυμηθούμε τις προϋποθέσεις / συνθήκες εμφάνισης του φαινομένου και πιο συγκεκριμένα τη δεύτερη (η ψυχρή μεταφορά λαμβάνει χώρα κυρίως επιφανειακά και σε γενικές γραμμές κάτω από τα ~1500μ.). Καθώς η θερμότερη και υγρότερη θαλάσσια επιφάνεια έρχεται σε επαφή με τον ψυχρότερο και ξηρότερο αέρα, δημιουργεί “φυσσαλίδες” θερμότερου και υγρότερου αέρα σε σχέση με το περιβάλλον, ο οποίος ως ελαφρύτερος που είναι, εξαναγκάζεται σε ανοδική κίνηση με τελικό αποτέλεσμα λόγω της σταδιακής ψύξης του να δημιουργεί τη νέφωση. Το είδος αυτό της αστάθειας ονομάζεται και “θερμική αστάθεια”.
2. Οι άνεμοι να είναι σταθερής διεύθυνσης σε όλο το πλάτος για κάθε ατμοσφαιρικό επίπεδο. Με άλλα λόγια, να μην εμφανίζονται φαινόμενα επιφανειακών συγκλίσεων.
3. Η ένταση των ανέμων να αυξάνεται σταδιακά καθ’ύψος. Αυτό συμβαίνει σχεδόν σε κάθε περίπτωση, διότι η επιφανειακή τριβή του ανέμου έχει ως αποτέλεσμα την σχετικά χαμηλότερη ένταση του σε σχέση με μεγαλύτερα ύψη.
4. Υπάρχει μια μικρή διαφοροποίηση στη διεύθυνση των ανέμων καθ’ύψος. Λόγω τριβής, επιφανειακά οι άνεμοι τείνουν να είναι περισσότερο Β διευθύνσεων σε σχέση με τα ανώτερα στρώματα (όπου τείνει να επικρατήσει ο γεωστροφικός άνεμος).

Μηχανισμός δημιουργίας

Εφ’όσον λόγω του 1. παραπάνω, υπάρχουν ανοδικές – καθοδικές κινήσεις, είναι φυσικό να εντοπίζονται περιοχές όπου δεν υπάρχουν νεφώσεις (επικρατούν οι καθοδικές κινήσεις) και περιοχές νεφώσεων. Ενδεχομένως ο λόγος που τα νέφη δεν οργανώνονται σε τυχαίες διατάξεις αλλά δημιουργούν επιμήκεις “διαδρόμους” / ζώνες, είναι το γεγονός ότι σε ένα πλάτος δεκάδων ή εκατοντάδων χιλιομέτρων και για ύψος 1.5-2km, η ροή των ανέμων είναι παράλληλη σε κάθε επίπεδο, όχι όμως μεταξύ των διαφορετικών επιπέδων, δηλαδή εμφανίζεται έστω και ελαφρά διάτμηση των ανέμων καθ’ύψος (σημείο 4 παραπάνω).

Συνεπώς μπορούμε να φανταστούμε πως λόγω της αστάθειας ένα τμήμα του αέρα καθώς κινείται νότια, εξαναγκάζεται ταυτόχρονα και σε άνοδο, αλλά λόγω των διατμητικών ανέμων τείνει επίσης να παρασυρθεί ελαφρώς προς τα δυτικά (στην περίπτωση του βορείου ρεύματος). Η άνοδος αυτή ανακόπτεται στο ύψος του “καπακιού” και στη συνέχεια επιστρέφει χαμηλότερα προκειμένου να αντικαταστήσει άλλο ρεύμα αέρα που έχει προηγουμένως ανυψωθεί. Το αποτέλεσμα είναι ο σχηματισμός των συγκεκριμένων ζωνων ως κυλινδρικώς περιστρεφόμενων ρευμάτων αέρα. [3]

Η όλη διαδικασία οπτικοποιείται στην παρακάτω εικόνα.

Ανίχνευση και πρόγνωση των cloud streets

Η καθ’ύψος δομή της ατμόσφαιρας μπορεί να ανιχνευθεί μέσω ενός τεφιγράμματος. Το τεφίγραμμα είναι ένα τρόπος απεικόνισης βασικών θερμοδυναμικών πληροφοριών όπως θερμοκρασία και σημείο δρόσου (συνδυαστικά παίρνουμε πληροφορία για την υγρασία), αλλά και διεύθυνσης / έντασης ανέμου. Χωρίς να υπάρχει λόγος να εισέλθουμε σε λεπτομέρειες για το τί απεικονίζεται και πώς διαβάζεται ένα τεφίγραμμα, είναι απαραίτητο να επισημάνουμε ότι: 1. Στον οριζόντιο άξονα σημειώνονται οι θερμοκρασίες και στον κάθετο στο δεξί τμήμα, το υψόμετρο. 2. Η μπλέ γραμμή απεικονίζει το σημείο δρόσου (θερμοκρασία όπου έχουμε συμπύκνωση υδρατμών) και η κόκκινη τη θερμοκρασία, άρα εάν αυτές οι δύο είναι πολύ κοντά ή ταυτίζονται, αναμένουμε νεφοποίηση. 3. Η κίτρινη περιοχή υποδηλώνει την ύπαρξη θερμικής αστάθειας και άρα, ανοδικών ρευμάτων. 4. Στο δεξί τμήμα σημειώνονται οι άνεμοι όπου παρατηρούμε ότι για τα κατώτερα στρώματα είναι βορειοανατολικοί.

Εφ’όσον δεν υπάρχει διαθέσιμη ραδιοβόληση πάνω από το Αιγαίο (ραδιοβόληση: η διαδικασία μέσω την οποίας ένα μετεωρολογικό μπαλόνι συλλέγει δεδομένα από την ελεύθερη ατμόσφαιρα), το παραπάνω τεφίγραμμα είναι προγνωστικό για το απόγευμα της Δευτέρας 22/1 στην περιοχή του κεντρικού Αιγαίου (ανοιχτά της νότιας Εύβοιας) με βάση την τελευταία διαθέσιμη ανάλυση του παγκόσμιου μοντέλου GFS σε οριζοντια ανάλυση περίπου 25km.

Ανάλυση

Παρ’όλο που στο παραπάνω τεφίγραμμα η δομή της ατμόσφαιρας δεν απεικονίζεται λεπτομερώς, το βασικό χαρακτηριστικό / προϋπόθεση ανάπτυξης “νεφικών οδών” (“καπάκι” στα 1500μ, αστάθεια – ανοδικές κινήσεις χαμηλά), μπορεί να γίνει διακριτό. Από την άλλη πλευρά όμως δεν είναι εύκολο να διαπιστωθεί εάν παρατηρείται η καθ’ύψος ελαφριά διάτμηση των ανέμων. Μπορούμε όμως να υποθέσουμε ότι η μεγάλη έντασή τους εκείνη την ημέρα τείνει να τους ευθυγραμμίζει. Έτσι τελικά, η μικρή διάτμηση που παρατηρείται καθ’ύψος είναι ενδεχομένως και ο λόγος που το πλάτος των νεφικών οδών που προέκυψαν τη Δευτέρα είναι αρκετά μεγάλο, δημιουργώντας σχεδόν ενιαία νεφοκάλυψη, ιδίως σε κεντρικό και βόρειο-ανατολικό Αιγαίο. Αντιθέτως, στις Κυκλάδες, παρατηρούμε περισσότερο ευκρινείς σχηματισμούς διότι στην υπήνεμη πλευρά των νησιών (στη νότια πλευρά), δημιουργούνται έντονες ασυνέχειες στην ένταση αλλά και τη διεύθυνση των ανέμων και άρα περιοχές όπου προκύπτουν διατμητικά φαινομενα καθ’ύψος.

2 – Στρόβιλοι Von Karman

Μία ιδιαίτερη περίπτωση ανέμων της υπήνεμης πλευράς είναι η εμφάνιση στροβίλων συγκεκριμένων σχηματισμών, οι οποίοι καλούνται στρόβιλοι Von Karman. Στην περίπτωση νεφοποίησης, το φαινόμενο μπορεί να παρατηρηθεί μέσω δορυφορικής εικόνας. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα παρουσιάζεται στην παρακάτω εικόνα στα νοτιοδυτικά των νησιών Cabo Verde στον Ατλαντικό Ωκεανό:

Η προσομοίωση αυτού του φαινομένου παρουσιάζεται στην παρακάτω εικόνα:

Η περιγραφή αυτών των στροβίλων έγινε από τον φυσικό Von Karman το 1912, οι οποίοι ανιχνεύονται σε μικρή ή μεγαλύτερη κλιμακα πίσω από κάποιο εμπόδιο στη ροή ενός ρευστού συγκεκριμένης πυκνότητας, κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες ταχύτητάς του [4]. Η πρώτη ανακάλυψη του φαινομένου στην ατμόσφαιρα έγινε το 1962, με τη βοήθεια του αμερικανικού μετεωρολογικού δορυφόρου TIROS V. Μέχρι τότε, το φαινόμενο αυτό δεν ήταν δυνατόν να διαπιστωθεί μέσω επίγειων νεφικών παρατηρήσεων [5].

Όσον αφορά την εμφάνιση στροβίλων στα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, το εμπόδιο που τους προκαλεί είναι συνήθως μια κορυφή, η οποία εξαναγκάζει τον άνεμο να διέλθει εκατέρωθεν αυτής.

Στη νησιωτική περιοχή του Αιγαίου, υπάρχουν δύο σημαντικές εδαφικές εξάρσεις πίσω από τις οποίες εμφανίζονται στρόβιλοι Von Karman σε αρκετές δεκάδες ή εκατοντάδες χιλιόμετρα απόσταση. Πρόκειται για το όρος Σάος της Σαμοθράκης (υψ. 1611μ) και το όρος Όχη στη νότια Εύβοια (υψ. 1398μ). Το κοινό χαρακτηριστικό των συγκεκριμένων βουνών είναι – εκτός του ότι δέχονται άμεσα την επίδραση των βορείων ανέμων του Αιγαίου – ο μικρός όγκος τους σε σχέση με το ύψος τους. Γενικά το όρος Σάος αποτελεί σχεδόν ιδανική περίπτωση γι αυτό και παρατηρείται συχνότερα η εμφάνιση του φαινομένου νοτιοδυτικά της Σαμοθράκης σε μια περιοχή που εκτείνεται έως και τις Σποράδες / Β. Εύβοια. Σε κάποιες περιπτώσεις όμως, παρατηρείται και νοτίως της Όχης προς την περιοχή των δυτικών Κυκλάδων, φτάνοντας μέχρι και το Κρητικό πέλαγος.

Στην περίπτωση μελέτης αυτού του άρθρου, έχουμε την εμφάνιση αυτών των νεφικών σχηματισμών νοτιοδυτικά της Σαμοθράκης, όπου το φαινόμενο είναι αρκετά πιο έντονο την Κυριακή 21/1, αλλά διακρίνεται και τις επόμενες ημέρες (σχήμα 1a,b,c).

Το συγκεκριμένο φαινόμενο παρατηρείται επίσης και σε πολύ μικρότερες κλίμακες, όπως για παράδειγμα στην πίσω πλευρά κυλινδρικών πύργων σε περιπτώσεις ισχυρών ανέμων και μπορεί να δημιουργήσει μεγάλα προβλήματα σε μια ευρεία έκταση όπως η περίπτωση της μονάδας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στο Ferrybridge της Αγγλίας την 1η Νοεμβρίου 1965, [6].

Το μέγιστο υψόμετρο του Σάος βρίσκεται λίγο πάνω από το θεωρητικό όριο των ~1500μ, το οποίο όπως επισημάνθηκε στην ανάλυση των cloud streets, είναι το επίπεδο όπου παρατηρείται το λεγόμενο ατμοσφαιρικό “καπάκι”, πάνω από το οποίο δεν ευνοούνται ανοδικές κινήσεις. Συνεπώς, ο αέρας σχεδόν εξαναγκάζεται να διέλθει μόνο εκατέρωθεν του ορεινού φράγματος (χωρίς να το υπερπηδά) και μάλιστα επιταχυνόμενος ενώ ταυτόχρονα, ακριβώς στην πίσω πλευρά του, η έντασή του είναι πολύ μικρή, σχεδόν μηδενική. Κατ’αυτόν τον τρόπο, δημιουργείται μια περιοχή αρκετά ασθενών ανέμων πίσω από το νησί, γύρω από την οποία πνέουν αρκετά ισχυρότεροι άνεμοι. Καθώς απομακρυνόμαστε από το νησί, αυτή η διαφορά τείνει να εξισορροπείται. Όσο αυξάνεται η ένταση του ανέμου, τόσο αυτό γίνεται με τρόπο μή ομαλό, με τελικό αποτέλεσμα τη δημιουργία στροβίλων.

Το εάν θα εμφανιστούν στρόβιλοι ή όχι καθορίζεται από τον αριθμό Reynolds, ο οποίος για τη δυναμική των ρευστών αποτελεί έναν πολύ σημαντικό παράγοντα αστάθειας στη ροή τους και ορίζεται ως εξής:

Re = ρud / μ

, όπου:
ρ = πυκνότητα,
u = ταχύτητα,
d = η διάμετρος του εμποδίου,
μ = το ιξώδες του ρευστού

Ο αριθμός αυτός είναι αδιάστατος και μπορεί να πάρει ένα πολύ μεγάλο εύρος τιμών. Γενικά τιμές <40, υποδηλώνουν μή τυρβώδη ροή πίσω από το εμπόδιο (το ρευστό κινείται γραμμικά και η εξισορρόπηση της ταχύτητάς του με ομαλό τρόπο) ενώ μεγαλύτερες τιμές οδηγούν σε τυρβώδη ροή. Η σχηματική αναπαράσταση του τύπου της ροής σε σχέση με τον αριθμό Re δίδεται στο σχήμα 5, παρακάτω [7].

Αν και θεωρητικά μέσω της αντίστροφης χρήσης του τύπου που εξάγεται ο αριθμός Reynolds (με γνωστά τα τοπογραφικά χαρακτηριστικά και τα χαρακτηριστικά του αέρα), θα μπορούσε να υπολογιστεί το εύρος της μέσης ταχύτητας του ανέμου που απαιτείται προκειμένου να εμφανιστεί το φαινόμενο στην υπήνεμη πλευρά του νησιού, αναφέρεται ότι τέτοιοι υπολογισμοί στην πράξη είναι αρκετά δύσκολοι και διαφέρουν αρκετά από την εργαστηριακή προσέγγιση λόγω και της ύπαρξης δινών και στην πραγματικότητα μόνο ποιοτικές συγκρίσεις μπορούν να πραγματοποιηθούν [8]. Στην περίπτωση της Σαμοθράκης, η εμπειρία τελικά δείχνει ότι οι συγκεκριμένοι στρόβιλοι τελικά εμφανίζονται σε σχετικά μεγάλες ταχύτητες ανέμου με επιφανειακές εντάσεις που μπορεί να πλησιάζουν ή να ξεπερνούν τα 6 μποφόρ (αντιστοιχούν σε εντάσεις άνω των 40km/h ή άνω των 12m/s).

Στην παρακάτω εικόνα παρουσιάζεται η προσομοίωση της ροής του ανέμου το απόγευμα της Κυριακής 21/1 (16:00 τοπική) από το μοντέλο του °Umeteo, όπου παρατηρείται ότι στην ευρύτερη περιοχή του βορειοανατολικού και κεντρικού Αιγαίου, η ένταση φτάνει τα 7-8 μποφόρ.

Σύνοψη / Συμπεράσματα

Ο “καιρός βορείου ρεύματος” είναι ένας αρκετά συνηθισμένος τύπος καιρού κατά τη χειμερινή περίοδο στη χώρα μας και προκαλείται όταν έχουμε τον συνδυασμό υψηλών πιέσεων στην κεντρική ή/και ανατολική Ευρώπη και Βαλκάνια με χαμηλότερες πιέσεις στην ανατολική Μεσόγειο, νότια η νοτιοανατολικά της χώρας μας. Σε αυτό το άρθρο εξετάζεται η περίπτωση μεταξύ 21-23 Ιανουαρίου 2024 κατά την οποία 1) οι χαμηλότερες πιέσεις δεν αποτελούν τμήμα κάποιας οργανωμένης ύφεσης, 2) ο επιφανειακός άνεμος δεν εμφανίζει συγκλίσεις και 3) η ψυχρή μεταφορά που λαμβάνει χώρα στην περιοχή μας είναι κυρίως επιφανειακή.

Κατά την παρουσία των τριών προαναφερθέντων συνοπτικών συνθηκών στην ατμόσφαιρα, εμφανίζονται μέσω των δορυφορικών εικόνων δύο πολύ ενδιαφέροντες νεφικοί σχηματισμοί στο Αιγαίο: Οι “νεφικές οδοί” (cloud streets) και οι στρόβιλοι Von Karman (Von Karman Vortices). Εκτός όμως των προαναφερθέντων συνοπτικών συνθηκών, προϋπόθεση για την ύπαρξη των φαινομένων αυτών είναι και συγκεκριμένα χαρακτηριστικά στη δομή της κατώτερης τροπόσφαιρας που αφορούν στην ύπαρξη ενός επιφανειακού ρηχού ασταθούς στρώματος, πάνω από το οποίο υπάρχει ένα ευσταθές στρώμα αλλά και στη διεύθυνση και ένταση των ανέμων οριζόντια και καθ’ύψος. Η επίδραση αυτών των παραγόντων αναλύθηκε διεξοδικά μέσα από παραδείγματα και τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων του παγκόσμιου προγνωστικού συστήματος GFS αλλά και του μοντέλου του °Umeteo.

Φαίνεται πως, ενώ το συγκεκριμένο είδος νεφώσεων έχουν μελετηθεί αρκετά σε άλλες περιοχές του πλανήτη, κάτι τέτοιο δεν ισχύει για τη χώρα μας. Δεδομένου όμως ότι κατά τη χειμερινή περίοδο, οι επικρατούντες άνεμοι είναι οι Β/ΒΑ στην περιοχή του Αιγαίου, η ανάλυση των συγκεκριμένων νεφικών σχηματισμών που εμφανίζονται στην απλούστερη εκδοχή του Β/ΒΑ ρεύματος, είναι δυνατόν να συμβάλλει στην γενικότερη γνώση σχετικά με το μηχανισμό δημιουργίας φαινομένων στην ανατολική χώρα και στο Αιγαίο (βροχές, χιονοπτώσεις). Το εν λόγω ζήτημα αποκτάει μεγαλύτερο ενδιαφέρον καθώς, ειδικότερα για την περίπτωση των cloud streets που αποτελεί έναν αρκετά συνηθισμένο τύπο νεφών, οι προϋποθέσεις που αναφέρονται σε εγχειρίδια / μελέτες δεν ταυτίζονται απόλυτα. Πιο συγκεκριμένα, στο εγχειρίδιο του τμήματος περιοχικής και μέσης κλίμακας μετεωρολογίας (Regional And Mesoscale Meteorology Branch – RAMMB, https://rammb2.cira.colostate.edu/) της Εθνικής Διεύθυνσης Ωκεανών και Ατμόσφαιρας των ΗΠΑ (NOAA, https://www.noaa.gov/), οι ελαφρώς διατμητικοί άνεμοι καθ’ύψος, δεν αναφέρονται ως προϋπόθεση αλλά αντιθέτως, η διεύθυνση των ανέμων παραμένει σταθερή καθ’ύψος μέχρι το επίπεδο της θερμοκρασιακής αναστροφής (“καπάκι”) [9]. Αντιθέτως, η ύπαρξη δυναμικής αστάθειας λόγω της ελαφριάς διάτμησης των ανέμων καθ’ύψος, αναφέρεται ως προϋπόθεση στο εγχειρίδιο του EUMeTrain [3], της Διακυβερνητικής Οργάνωσης Eumetsat (https://www.eumetsat.int/). Ενδεχομένως, ο συγκεκριμένος παράγοντας να παίζει τελικά ρόλο στην οριζόντια κάλυψη και πλάτος των νεφών, αν και το συγκεκριμένο ζήτημα θα πρέπει να διερευνηθεί περεταίρω ιδίως στην περίπτωση μιας κλειστής θάλασσας όπως το Αιγαίο.

Πηγές – Παραπομπές

[1], https://www.metoffice.gov.uk/weather/maps-and-charts/surface-pressure
[2], https://user.eumetsat.int/data/satellites/meteosat-third-generation
[3], https://resources.eumetrain.org/satmanu/CMs/ClStr/navmenu.php?page=2.0.0
[4], https://en.wikipedia.org/wiki/K%C3%A1rm%C3%A1n_vortex_street
[5], https://resources.eumetrain.org/data/4/452/navmenu.php?tab=8&page=1.0.0
[6], https://www.theguardian.com/news/2017/oct/31/weatherwatch-vortex-streets-that-can-flatten-power-stations
[7], https://www.researchgate.net/publication/366148680_Flow_Study_on_the_Anemometers_of_the_Perseverance_Based_on_Towing_Tank_Visualization
[8], https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2019JD032121