Τμήμα Τεχνολόγων Γεωπόνων Τίτλος Μαθήματος Φυσικοί και Περιβαλλοντικοί Κίνδυνοι Ενότητα 9: Δείκτες Ξηρασίας-Χαρακτηριστικά του Ελληνικού χώρου Θεοχάρης Μενέλαος – Μυριούνης Χρήστος Αν. Καθηγητής Άρτα, Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

Χρηματοδότηση Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο TEI Ηπείρου» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

4 Δείκτες ξηρασίας Η εμφάνιση των δεικτών ξηρασίας επιβλήθηκε από  Το μεγάλο πλήθος ορισμών της ξηρασίας  Τα διαφορετικά χαρακτηριστικά που εμφανίζει σε σχέση με την τοπογραφία και το κλίμα της κάθε περιοχής  οι πολύπλοκες φυσικές διεργασίες Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

5 Δείκτες ξηρασίας  Οι διάφοροι δείκτες ξηρασίας χρησιμοποιούν για τον υπολογισμό τους δεδομένα των υψών βροχής, του πάχους του στρώματος του χιονιού, των αποθεμάτων του νερού στο έδαφος, καθώς και άλλες παραμέτρους.  Η τιμή του δείκτη ξηρασίας είναι ένας καθαρός αριθμός που μπορεί να φανεί περισσότερο χρήσιμος σε σχέση με την ανάλυση της κάθε παραμέτρου χωριστά. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

6 Δείκτες ξηρασίας Η ορθή χρήση και ερμηνεία των δεικτών μπορεί να δώσει τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του κάθε ξεχωριστού επεισοδίου ξηρασίας, ενώ η μελέτη των τιμών του δείκτη στη διάρκεια του χρόνου μπορεί να δώσει την πιθανότητα επανεμφάνισης των επεισοδίων ξηρασίας. Η κακή χρήση των δεικτών με τη μη σωστή εφαρμογή των περιορισμών του κάθε δείκτη, μπορεί να οδηγήσει σε παρερμηνεία των αποτελεσμάτων. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

7 Το ποσοστό της μέσης τιμής της βροχόπτωσης (normal)  Το ποσοστό της μέσης τιμής της βροχόπτωσης σε μία περιοχή υπολογίζεται διαιρώντας την πραγματική τιμή ποσού της βροχόπτωσης δια τη μέση τιμή αυτής και πολλαπλασιάζεται επί το 100.  Ο δείκτης αυτός μπορεί να υπολογιστεί είτε για ένα μήνα είτε μία ένα σύνολο μηνών.  Ένα από τα μειονεκτήματα της χρήσης του δείκτη είναι ότι η μέση τιμή δεν είναι ίση με τη διάμεσο του ποσού βροχόπτωσης εφόσον η μηνιαία ή η εποχιακή βροχόπτωση δεν παρουσιάζει κανονική κατανομή. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

8 Palmer Drought Severity Index (PDSI) O Palmer (1965) δημιούργησε το Δείκτη Palmer Drought Severity Index (PDSI) με σκοπό τη μέτρηση της υγρασίας. Υιοθέτησε την ταξινόμηση που φαίνεται στο πίνακα για τις τιμές του δείκτη οι οποίες κυμαίνονται μεταξύ -4.0 και 4.0. Οι τιμές βρίσκουν εφαρμογή σε πολλές περιοχές της Αμερικής

9 Palmer Drought Severity Index (PDSI)  Ο δείκτης PDSI υπολογίζεται με βάση τα δεδομένα βροχόπτωσης, θερμοκρασίας και το διαθέσιμο νερό του εδάφους (Available Water Content, AWC).  Όλοι οι βασικοί όροι της εξίσωσης ισορροπίας του νερού, δηλαδή η εξατμισοδιαπνοή, η απορροή, η επαναφορά του εδάφους σε κανονικές συνθήκες υγρασίας (soil recharge) και η απώλεια υγρασίας από το επιφανειακό στρώμα εδάφους είναι δυνατόν να υπολογιστούν αν είναι γνωστά τα παραπάνω δεδομένα. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

10 Palmer Drought Severity Index (PDSI) Σύμφωνα με τον Alley (1984), 3 είναι τα βασικά πλεονεκτήματα της εφαρμογής του δείκτης Palmer α. Αποτελεί ένα είδος μέτρου της μη κανονικότητας του καιρού σε μία περιοχή β. Παρουσιάζει τη χωροχρονική κατανομή των επεισοδίων ξηρασίας γ. Δίνει τη δυνατότητα να μελετηθούν σημερινές συνθήκες (ξηρές ή υγρές περίοδοι) με μία ιστορική προοπτική. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

11 Palmer Drought Severity Index (PDSI) Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου Υπάρχουν όμως και σημαντικά μειονεκτήματα που παρουσιάζονται στη χρήση του δείκτη Palmer α. Η σηματοδότηση της έναρξης και του τέλους μιας ξηρής ή υγρής ακολουθίας έχει γίνει αυθαίρετα βασισμένος σε δεδομένα και αναλύσεις βροχόπτωσης σε δύο συγκεκριμένες περιοχές των Ηνωμένων Πολιτειών της Αμερικής. β. Ο δείκτης Palmer εμφανίζει ευαισθησία στη τιμή του διαθέσιμου νερού (Available Water Content, AWC) ανάλογα με το τύπο του εδάφους.

12 Palmer Drought Severity Index (PDSI) Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου γ. Τα δύο στρώματα εδάφους για τα οποία γίνεται ο υπολογισμός του ισοζυγίου του ύδατος μπορεί να μην είναι αντιπροσωπευτικά σε μια διαφορετική περιοχή μελέτης. δ. δείκτης δεν λαμβάνει υπόψη περιπτώσεις χιονόπτωσης, χιονοκάλυψης και παγωμένου εδάφους. ε. Δεν υπολογίζεται η φυσική υστέρηση μεταξύ της βροχόπτωσης και της αντίστοιχης απορροής. στ. Η δυνητική εξατμισοδιαπνοή υπολογίζεται σύμφωνα με τη μέθοδο Thornthwaite

13 Surface Water Supply Index (SWPI) Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου  Τα δεδομένα που είναι απαραίτητα για τον υπολογισμό του δείκτη (SWPI) είναι: το πάχος του χιονοστρώματος, η παροχή, η βροχόπτωση και το πλεόνασμα νερού (απόθεμα), τα οποία εναλλάσονται ανάλογα με την χρονική περίοδο μελέτης.  Όπως και ο δείκτης Palmer, οι τιμές του δείκτη SWPI κυμαίνονται από -4.0 έως +4.0 με μέση τιμή το μηδέν.

14 Surface Water Supply Index (SWPI) Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου  Ως πλεονεκτήματα του δείκτη αναφέρονται πρώτον ο εύκολος υπολογισμός του και δεύτερον ότι δίνει αντιπροσωπευτικές μετρήσεις της παροχής του επιφανειακού νερού σε όλο το εύρος της περιοχής μελέτης.  Τα μειονεκτήματα στην εφαρμογή του δείκτη SWPI είναι τόσο η μη συνεχής ροή δεδομένων από κάποιους σταθμούς, όσο και η παρουσία ενός νέου σταθμού στη λεκάνη απορροής.

15 Δείκτης Υγρασίας Σοδειάς (CMI-Crop Moisture Index) Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου  Ο δείκτης Υγρασίας Σοδειάς (CMI) αποτελεί μια άλλη μορφή του δείκτη Palmer έχει ως στόχο να ανιχνεύσει την κατάσταση υγρασίας μιας σοδειάς από εβδομάδα σε εβδομάδα, με μετεωρολογική προσέγγιση  Ο δημιουργός του δείκτη αυτού είναι και πάλι ο Palmer (1968) και η μεθοδολογία που χρησιμοποιείται είναι σχεδόν η ίδια με αυτή του δείκτη PDSI.

16 Δείκτης Υγρασίας Σοδειάς (CMI-Crop Moisture Index) Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου  Ο δείκτης CMI σχεδιάστηκε για να εκτιμά μικρής διάρκειας καταστάσεις υγρασίας κυρίως για αγροτικές περιοχές.  Υπολογίζεται βάσει των μέσων θερμοκρασιών και του ποσού βροχόπτωσης για κάθε εβδομάδα καθώς επίσης και βάσει της τιμής του δείκτη CMI της προηγούμενης εβδομάδας.  Αντιδρά άμεσα στις διάφορες αλλαγές των καιρικών συνθηκών και επειδή έχει διορθωθεί στο χώρο και στο χρόνο μπορεί να συγκρίνει συνθήκες υγρασίας διαφορετικών περιοχών.

17 Standardized Precipitation Index (SPI) Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου  Η κατανόηση ότι η απουσία της βροχόπτωσης έχει διαφορετικά αποτελέσματα στο υπόγειο νερό, στην ικανότητα κατακράτησης νερού, στην υγρασία του εδάφους, στην εμφάνιση του χιονιού και στα επιφανειακά ύδατα οδήγησαν το Standardized Precipitation Index (SPI).

18 Standardized Precipitation Index (SPI) Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου  Ο SPI υπολογίζεται από τη διαφορά της βροχόπτωσης από τη μέση τιμή για μία ορισμένη χρονική περίοδο διαιρώντας την με την τυπική απόκλιση. Επειδή όμως η βροχόπτωση δεν έχει κανονική κατανομή, γίνεται μία ρύθμιση η οποία επιτρέπει στον δείκτη SPI να έχει κανονική κατανομή. Επομένως, η μέση τιμή του SPI για μία χρονική περίοδο και για συγκεκριμένη περιοχή είναι 0 και η τυπική απόκλιση είναι 1.

19 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου Standardized Precipitation Index (SPI) Ένα επεισόδιο ξηρασίας που μπορεί να εμφανίζεται οποιαδήποτε στιγμή αρχίζει όταν ο δείκτης SPI παίρνει αρνητική τιμή, συνεχίζει με αρνητικές τιμές και γίνεται έντονο όταν ο δείκτης πάρει τιμή μικρότερη ή ίση με το Το επεισόδιο τελειώνει όταν ο δείκτης πάρει τιμή θετική.

20 Εθνικός Δείκτης Βροχόπτωσης (RI- National Rainfall Index) Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου  Ο Εθνικός Δείκτης Βροχόπτωσης (RI) δημιουργήθηκε για να συγκρίνει τιμές βροχόπτωσης με έντονη διακύμανση σε ηπειρωτική κλίμακα στην Αφρική.  Για κάθε χώρα υπολογίστηκε ο δείκτης βασιζόμενος στην ετήσια μέση βροχόπτωση της κάθε χώρας διορθωμένη σύμφωνα με τη μέση τιμή των βροχοπτώσεων μεγάλης χρονοσειράς για κάθε σταθμό χωριστά.

21 Εθνικός Δείκτης Βροχόπτωσης (RI- National Rainfall Index) Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου  Ο δείκτης βροχόπτωσης (RI) συνδυάζεται ικανοποιητικά με την εθνική παραγωγή αγροτικών προϊόντων στην Αφρική. Επειδή ο δείκτης διορθώνεται με βάση την ετήσια βροχόπτωση, οι σταθμοί εκείνοι που βρίσκονται σε υγρότερες περιοχές της χώρας εμφανίζουν μεγαλύτερη επίδραση στο δείκτη σε σχέση με τους σταθμούς που βρίσκονται σε ξηρές περιοχές της χώρας.

22 Χαρακτηριστικά του Ελληνικού χώρου Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου Η ξηρασία στην Ελλάδα μπορεί, σύμφωνα με χωρικά κριτήρια, να διακριθεί σε 4 τύπους:  Ο τύπος Α΄ της ξηρασίας παρατηρείται με την επικράτηση της ξηρασίας σε ολόκληρη την Ελλάδα.  Ο τύπος Β΄ αντιστοιχεί σε ξηρασία στη νότια Ελλάδα και ιδιαίτερα στην Κρήτη και τα Δωδεκάνησα.  Ο Τύπος Γ΄ χαρακτηρίζεται από την εμφάνιση ξηρασίας στην ανατολική Ελλάδα  ο Τύπος Δ΄ παρατηρείται με την ύπαρξη ξηρασίας στην Αττική και στις Κυκλάδες.

23 Χαρακτηριστικά του Ελληνικού χώρου Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου Συγκρίνοντας τα αποτελέσματα των αναλύσεων μπορούν να καθοριστούν τα πλήρη χαρακτηριστικά της ξηρασίας για την ελληνική περιοχή. Συγκεκριμένα: Ως ξηρή ημέρα στην Ελλάδα καθορίζεται εκείνη η ημέρα όπου το ύψος βροχόπτωσης είναι μικρότερο ή ίσο των 0.1mm. Επεισόδιο ξηρασίας στην Ελλάδα, κυρίως κατά τη διάρκεια της χειμερινής περιόδου, ορίζεται εκείνο το χρονικό διάστημα όπου θα πρέπει οι συνεχόμενες ημέρες ξηρασίας να είναι περισσότερες από 10.

24 Χαρακτηριστικά του Ελληνικού χώρου Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου Ως εξαιρετική ξηρασία μπορεί να καθοριστούν εκείνα τα επεισόδια ξηρασίας όπου παρατηρούνται συνεχόμενοι μήνες με τιμές του δείκτη SPI < Η ξηρασία σπάνια εμφανίζεται σε ολόκληρο τον ελληνικό χώρο. Παρά το γεγονός ότι η Ελλάδα είναι μια μικρή σε έκταση χώρα, η ιδιαίτερη τοπογραφία και το έντονο ανάγλυφο έχουν σαν αποτέλεσμα τη διαφορετική κατανομή των βροχοπτώσεων, με συνέπεια τη μη ταυτόχρονη εμφάνιση της ξηρασίας σε ολόκληρη τη χώρα.

Βιβλιογραφία Μαχαίρας, Π., 1992: Αίτια και μετεωρολογικά χαρακτηριστικά της ξηρασίας στον ελληνικό χώρο, Πρακτικά Συμποσίου «Λειψυδρία και Πλημμύρες», Γεωτεχνικό Επιμελητήριο Ελλάδας, Θεσσαλονίκη, Μαρτίου 1992, σελ Ρεφενέ, Μ., 1975: Αντικειμενική πρόγνωση των Μέγιστων και Ελάχιστων θερμοκρασιών, Ε.Μ.Υ., Νο 2. Σακκάς Ι. Γ., 1985: Τεχνική Υδρολογία Τεύχος Ι. Υδρολογία Επιφανειακών Υδάτων, Εκδόσεις Ν. Αϊβαζή – Σ. Ζουμπούλη, Ξάνθη. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

Σημείωμα Αναφοράς Copyright Τεχνολογικό Ίδρυμα Ηπείρου.. Έκδοση: 1.0, Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 4.0 Διεθνές [1] ή μεταγενέστερη. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, Διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

Τέλος Ενότητας Επεξεργασία: Μυριούνης Χρήστος Άρτα, Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου