Νεφώσεις της υπήνεμης πλευράς

…Η αλλιώς “το φρύδι του νοτιά”
(άλλες φορές και του…βοριά !)

Συμβαίνει συχνά, κυρίως σε περιπτώσεις νοτίων ή νοτιοδυτικών ανέμων, η επίμονη εμφάνιση νεφώσεων σε τμήματα της ανατολικής ηπειρωτικής χώρας ή/και της βόρειας Κρήτης, δηλαδή στην υπήνεμη πλευρά των ορεινών όγκων.

Πρόκειται για ένα ιδιαίτερο φαινόμενο, το οποίο εμφανίζεται σε πολλά μέρη του πλανήτη, παρουσιάζοντας δύο κυρίαρχες παραλλαγές: 1. Νεφώσεις σε μεγάλα ύψη (Cirrus), έχοντας πολλές φορές μεγάλη απόσταση από τον ορεινό όγκο, 2. Νεφώσεις μέσων υψών σε επαναλαμβανόμενες λωρίδες (μπάντες) πίσω από τον ορεινό όγκο.

Τα νέφη αυτά δεν προκαλούν βροχή αλλά κατά το ηλιοβασίλεμα, μπορεί να δώσουν πολύ ωραίους χρωματισμούς. Παράδειγμα η παρακάτω εικόνα, την 27η Σεπτεμβρίου 2022 (ώρα 19:24) από την Εθνική Οδό στο ύψος της Μαλακάσας (κοιτώντας δυτικά).

Η δορυφορική εικόνα εκείνης της χρονικής στιγμής (19:30) στο φάσμα του υπέρυθρου είναι η παρακάτω. Με κόκκινο βέλος σημειώνεται η νέφωση της προηγούμενης φωτογραφίας:

Κατά τη διάρκεια του Σαββάτου 10 Δεκεμβρίου 2022, παρατηρήθηκε το ίδιο φαινόμενο σε αρκετά τμήματα της ανατολικής Στερεάς και της ανατολικής Πελοποννήσου. Στην επόμενη κινούμενη εικόνα (gif), παρουσιάζονται διαδοχικά οι δορυφορικές εικόνες της ημέρας ανά 15 λεπτά. Με λευκό χρώμα απεικονίζονται νεφώσεις σε πολύ μεγάλα ύψη.

Εάν εστιάσει κάποιος την προσοχή του στην ανατολική Στερεά Ελλάδα και στην ανατολική Πελοπόννησο θα διαπιστώσει τη δημιουργία νεφών στο ίδια περίπου σημεία για πολλή ώρα. Μοιάζει λοιπόν να υπάρχει κάποιο αίτιο που τις δημιουργεί (το οποίο θα αναλυθεί στη συνέχεια).

Μάλιστα, φαίνεται να εμφανίζονται πρώτα στην ανατολική Στερεά Ελλάδα με κίνηση προς τα ΑΝΑ και στη συνέχεια εντοπίζονται περισσότερο στα ανατολικά της Πελοποννήσου – Μυρτώο, με κίνηση προς τα ΑΒΑ καθώς ο άνεμος φαίνεται σταδιακά να αλλάζει διεύθυνση (γίνεται Δ και μετά ΔΝΔ).

Πώς δημιουργούνται;

Σε αυτό το τμήμα του κειμένου, θα πρέπει – αναγκαστικά – να αναφερθούμε σε κάποιες μετεωρολογικές παραμέτρους, όμως θα γίνει προσπάθεια ώστε το κείμενο να απλοποιηθεί το δυνατόν περισσότερο.

Κατ’αρχήν αυτό που παρατηρούμε σε όλες τις περιπτώσεις είναι η ύπαρξη ενός ορεινού όγκου – εμπόδιο κάθετα στη ροή του ανέμου. Σε αυτήν την περίπτωση ο αέρας είτε θα εξαναγκαστεί σε άνοδο, είτε θα διέλθει γύρω από τον ορεινό όγκο (ή και τα δύο). Το τί ακριβώς θα συμβεί εξαρτάται από τους εξής παράγοντες:

1. Το ύψος και την έκταση του ορεινού όγκου
2. Την ταχύτητα του ανέμου όχι μόνο επιφανειακά αλλά και καθ’ύψος
3. Την ευστάθεια/αστάθεια της ατμόσφαιρας. Με τους όρους “ευστάθεια/αστάθεια” εννούμε την ύπαρξη ή όχι, ανοδικών ρευμάτων μεταξύ των ατμοσφαιρικών επιπέδων, τα οποία δημιουργούνται λόγω θερμοκρασιακών διαφορών όταν αυτές ξεπερνούν κάποιο όριο.

Σε γενικές γραμμές, αυτό που απαιτείται είναι η ύπαρξη σχετικά ισχυρών ανέμων σε ένα μεγάλο βάθος μέσα στην τροπόσφαιρα, οι οποίοι όμως θα είναι ισχυρότεροι στα επίπεδα που βρίσκονται υψηλότερα του ορεινού όγκου. Ταυτόχρονα, η ατμόσφαιρα εντός αυτών των στρωμάτων θα πρέπει να είναι ευσταθής (δηλαδή να υπάρχει η τάση για καθοδικά ρεύματα). Έτσι, ο συνδυασμός της ορεογραφικής ανύψωσης, των ισχυρών ανέμων και της τάσης για κάθοδο του αέρα (λόγω ευστάθειας) δημιουργεί την κάθετη ταλάντωση στην υπήνεμη πλευρά του ορεινού όγκου, η οποία μπορεί να εκτείνεται αρκετά μακριά από αυτόν, όπως περίπου απεικονίζεται στο παραπάνω σχήμα. Φυσικά, αυτό που απαιτείται είναι η ροή υγρασίας σε ένα μεγάλο ατμοσφαιρικό βάθος, ώστε η ατμόσφαιρα να βρίσκεται κοντά στο σημείο κορεσμού και να σχηματιστεί η νέφωση.

Τα παραπάνω, απεικονίζονται στην εικόνα ενός τεφιγράμματος, δηλαδή μιας πραγματικής θερμοδυναμικής απεικόνισης της τροπόσφαιρας πάνω από μια συγκεκριμένη περιοχή, την οποία λαμβάνουμε μέσω μετεωρολογικών μπαλονιών. Επιλέγουμε την περιοχή των Αθηνών και το τεφίγραμμα και τις 2 το μεσημέρι του Σαββάτου 10/12/22, την ώρα που το φαινόμενο βρισκόταν σε εξέλιξη. Το συγκεκριμένο διάγραμμα περιέχει πολλή πληροφορία και μοιάζει εκ πρώτης όψεως πολύπλοκο, για τις ανάγκες όμως αυτού του κειμένου θα τονίσουμε απλώς τα στοιχεία που μας ενδιαφέρουν.

• Έτσι λοιπόν, στο μπλε πλαίσιο δεξιά σημειώνεται η κατεύθυνση του ανέμου και η ταχύτητά του μέσω μικρών γραμμών και τριγώνων. Οι μικρές γραμμές συμβολίζουν ταχύτητα 5 κόμβων, οι μεγάλες 10 κόμβων και τα τρίγωνα ταχύτητες 50 κόμβων (1 κόμβος = 1.852km/h). Για το βάθος της ατμόσφαιρας που σημειώνεται με το διπλό μπλε βέλος, παρατηρούμε μια απότομη αύξηση της ταχύτητας του ανέμου από τους 15 στους 45 κόμβους, η οποία αυξάνεται ακόμη περισσότερο υψηλότερα. Στην αριστερή πλευρά του τεφιγράμματος, σημειώνονται οι πιέσεις (1000, 900, 800, κτλ) σε hpa/mb και το υψόμετρο όπου τις συναντάμε. Άρα λοιπόν, η απότομη αύξηση της ταχύτητας του ανέμου, διαπιστώνεται σε ένα υψόμετρο μεταξύ 500-400mb, δηλαδή γύρω στα 6km, το οποίο βρίσκεται αρκετά υψηλότερα των κορυφογραμμών της Πελοποννήσου και της νότιας Πίνδου που βρίσκονται στα δυτικότερα της Αττικής.
• Με μπλε και πράσινο βέλος σημειώνονται οι θερμοκρασία και το σημείο δρόσου αντίστοιχα. Το σημείο δρόσου, είναι η θερμοκρασία υγροποίησης των υδρατμών (νεφοποίησης). Άρα λοιπόν, όσο πιο κοντά βρίσκεται η μετρούμενη θερμοκρασία με το σημείο δρόσου, τόσο ευκολότερος ο σχηματισμός των νεφών. Αυτό το παρατηρούμε σε αρκετά σημεία του τεφιγράμματος, κυρίως όμως από την περιοχή των ~6km και υψηλότερα.
• Με κόκκινο κύκλο σημειώνεται μια ιδιαίτερη περιοχή στο μέσον περίπου της τροπόσφαιρας (γύρω στα 5km), ακριβώς κάτω από την περιοχή των ισχυρών ανέμων. Εκτός από την μεγάλη απόκλιση θερμοκρασίας / σημείου δρόσου (κάτι που υποδεικνύει χαμηλότερη σχετική υγρασία), παρατηρούμε πως η πτώση της θερμοκρασίας που κανονικά θα πρέπει να λαμβάνει χώρα καθώς ανεβαίνουμε σε υψόμετρο, διακόπτεται και για λίγο αντιστρέφεται (η θερμοκρασία αυξάνεται καθ’ύψος). Το φαινόμενο αυτό καλείται θερμοκρασιακή αναστροφή και προκαλεί έντονες καθοδικές κινήσεις. Ακόμη όμως και πάνω από την περιοχή που σημειώνεται με τον κόκκινο κύκλο, η πτώση της θερμοκρασίας μπορεί μεν να αποκαθίσταται, ωστόσο ο ρυθμός που συμβαίνει αυτό, δεν μπορεί να προκαλέσει ανοδικές κινήσεις (αστάθεια).

Διαπιστώνουμε λοιπόν, συνθήκες ευστάθειας σε όλο το βάθος της τροπόσφαιρας. Στο μέσον αυτής, υπάρχει ένα στρώμα θερμοκρασιακής αναστροφής, ακριβώς πάνω από το οποίο παρατηρούμε μεγάλη αύξηση της έντασης των ανέμων αλλά και αύξηση της υγρασίας. Οι παρατηρήσεις αυτές σε συνδυασμό με την τοπογραφία της περιοχής (μεγάλοι ορεινοί όγκοι της Πελοποννήσου και των νοτίων απολήξεων της Πίνδου στα δυτικά της Αττικής), δικαιολογούν απόλυτα την εκδήλωση αυτού του φαινομένου.

Μετά την λεκτική περιγραφή αλλά και την παρουσίαση του θερμοδυναμικού ατμοσφαιρικού προφίλ, ο παρακάτω μαθηματικός τύπος μπορεί να γίνει κατανοητός:

Σε αυτόν τύπο συσχετίζεται το μήκος του ορεινού όγκου L, με την παράμετρο U που εκφράζει το καθ’ύψος προφίλ του ανέμου και την παράμετρο N που εκφράζει την ύπαρξη αστάθειας. Στην πρώτη περίπτωση, δεν αναμένεται ο σχηματισμός κυμάτων στην υπήνεμη πλευρά του όρους, αντίθετα με ο,τι περιμένουμε να συμβεί στη δεύτερη (L μεγαλύτερο). Το πώς ορίζονται οι παράμετροι U και N, αποτελεί αντικείμενο εκτός πλαισίου του συγκεκριμένου άρθρου.

Ωστόσο, αυτό που παρατηρούμε από την παραπάνω σχέση είναι οτι το μήκος του ορεινού όγκου είναι καθοριστικής σημασίας ενώ το ύψος του είναι μια παράμετρος που καθορίζει τον παράγοντα U (ανεμολογικό προφίλ που δημιουργείται). Επιπροσθέτως, τα μεγέθη L και U είναι ανάλογα κάτι που σημαίνει πως όσο μεγαλύτερο το μήκος της οροσειράς, τόσο μεγαλύτερη θα πρέπει να είναι και η ένταση του ανέμου. Αντιθέτως τα μεγέθη L και N είναι αντιστρόφως ανάλογα, που σημαίνει οτι όσο μεγαλύτερο το μήκος της οροσειράς, τόσο λιγότερο ασταθής (ευσταθής) θα πρέπει να είναι η ατμόσφαιρα. Αυτό μας οδηγεί στο συμπέρασμα ότι ακόμη και σε μικρού μήκους (αλλά και ύψους) οροσειρές ή μεμονωμένους ορεινούς όγκους, θα μπορούσε επίσης να παρατηρηθεί κάποιο ανάλογο φαινόμενο αρκεί η ατμόσφαιρα να είναι περισσότερο ασταθής (λιγότερο ευσταθής), ή/και η ένταση των ανέμων στα ανώτερα στρώματα, ασθενέστερη.

Το τελευταίο έχει μεγάλη σημασία στη διαμόρφωση του τοπικού καιρού βορείου / βορειοανατολικού ρεύματος στις υπήνεμες περιοχές της Αττικής, δηλαδή στις περιοχές νοτίως της Πεντέλης / Πάρνηθας. Σε αυτές τις περιπτώσεις εμπίπτουμε σε μια άλλη κατηγορία σχηματισμού νεφώσεων της υπήνεμης πλευράς οι οποίες βρίσκονται σε χαμηλότερα ύψη και είναι δυνατόν να παράξουν και υετό υπό τη μορφή βροχής ή χιονοπτώσεων. Όπως γίνεται αντιληπτό, ο ακριβής υπολογισμός – πρόγνωση αυτών των παραμέτρων, είναι αρκετά δύσκολη υπόθεση και αυτός είναι ο λόγος που αυτού του είδους ο καιρός είναι δύσκολα προβλέψιμος.

Τελικές σημειώσεις – Η πρόβλεψη

Η παρακάτω κινούμενη εικόνα προσομοιώνει τη δορυφορική στο υπέρυθρο στη χώρα μας σε οριζόντια ανάλυση 5km, ανά 1 ώρα, για το Σάββατο 10/12/22 και προέρχεται από το αριθμητικό μοντέλο πρόγνωσης UAM/WRF που αναπτύσσουμε σε συνεργασία με το δήμο Διστόμου-Αράχωβας-Αντίκυρας και την ιστοσελίδα https://arachovameteo.gr

Η σύγκριση με την πρώτη κινούμενη εικόνα του κειμένου (πραγματικές εικόνες από το δορυφόρο), δείχνει οτι το φαινόμενο αυτό προσομοιώθηκε αρκετά ρεαλιστικά, καταφέρνοντας να προσδιορίσει ακριβώς τις περιοχές εμφάνισης αυτών των νεφώσεων. Αυτό το παράδειγμα τονίζει τη σημασία ανάπτυξης υψηλής ανάλυσης περιοχικών μοντέλων, για την προσομοίωση των καιρικών συνθηκών σε περιοχές που εμφανίζουν πολύπλοκο ανάγλυφο, όπως η χώρα μας.

Πηγές

1. https://www.meteologix.com – Μετεωρολογικοί χάρτες, δορυφορικές εικόνες, κ.α.
2. https://resources.eumetrain.org/satmanu/CMs/LeeCl/print.htm – EuMeTrain, Ανάλυση δορυφορικών εικόνων, παραδείγματα νεφώσεων υπήνεμης πλευράς και μετεωρολογική ανάλυση.
3. http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html – Αρχείο Τεφιγραμμάτων από το πανεπιστήμιο του Wyoming.
4. http://umeteo.com/arahovameteo/meteomaps.html – ºUmeteo / μοντέλο καιρού.