1 7) Κυκλογένεση και κύκλος ζωής (cyclogenesis and lifecycle) των μετωπικών υφέσεων Κυκλογένεση (cyclogenesis) ονομάζεται κάθε διαδικασία έναρξης ή ανάπτυξης κυκλωνικής κυκλοφορίας στην ατμόσφαιρα. Ο όρος χρησιμοποιείται στη δημιουργία κυκλωνικής κυκλοφορίας στην περίπτωση που δεν υπήρχε προγενέστερα (συχνά, η αρχική εμφάνιση ενός χαμηλού ή αυλώνα) καθώς και στην ενίσχυση προϋπάρχουσας κυκλωνικής ροής που συνοδεύεται από απότομη πτώσης της πίεσης. Το αντίθετό της είναι η κυκλοδιάλυση (cyclolysis). Χωρική κλίμακα: km Χρονική κλίμακα: hours Σε ορισμένες περιπτώσεις υπάρχει έντονη κυκλογένεση (explosive cyclogenesis) και έχουμε τη δημιουργία «μετεωρολογικών βομβών». Γενικά, τα βαρομετρικά χαμηλά που δημιουργούνται στα μέσα-γεωγραφικά πλάτη και βαθαίνουν με ρυθμό τουλάχιστον 1 hPa/ώρα για 24 ώρες λέγονται “βόμβες”. Απαραίτητη προϋπόθεση για τη δημιουργία έντονων χαμηλών είναι η αλληλεπίδραση των ανώτερων στρωμάτων και της επιφάνειας. Για την ενίσχυση ενός χαμηλού η απόκλιση στα ανώτερα στρώματα πρέπει να είναι εντονότερη από τη σύγκλιση στα κατώτερα στρώματα.

2 Θεωρία της γραμμικής βαροκλινικής αστάθειας Οι Charney (1947) και Eady (1949) δημοσίευσαν τα πρώτα θεωρητικά βαροκλινικά μοντέλα. Οι εργασίες τους βασίζονται στην ανάλυση των εγκάρσιων κυμάτων (normal mode analysis) που εισάγονται σε μια μέση ζωνική ροή με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά. Και τα δύο μοντέλα βασίζονται στη σχεδόν-γεωστροφική προσέγγιση χρησιμοποιώντας την εξίσωση διατήρησης του σχεδόν-γεωστροφικού στροβιλισμού (q). Eady (1949) Σταθερή παράμετρος Coriolis (f) Σταθερή πυκνότητα του αέρα (ρ) Σταθερή κατακόρυφη βαθμίδα της συνιστώσας u του μέσου ανέμου (du/dz) Σταθερή συχνότητα Brunt-Vaisalla (N)

3 Θεωρία της γραμμικής βαροκλινικής αστάθειας (Συνέχεια) Eady (1949) (Συνέχεια) Ρυθμός βάθυνσης του πιο ασταθούς κύματος Μήκος κύματος του πιο ασταθούς κύματος Short-wave cut-off ~ 2600 km growing mode decaying mode neutral mode

4 Η δομή του πιο ασταθούς κύματος του Eady Θεωρία της γραμμικής βαροκλινικής αστάθειας (Συνέχεια)

5 Άλλες διαδικασίες που επηρεάζουν την κυκλογένεση: Α) Λανθάνουσα θερμότητα Β) Οριακό στρώμα (ρόλος της τριβής) Γ) Αεροχείμαρρος και τροπόπαυση Δ) Επιφανειακές θερμικές ροές

6 Petterssen and Smebye (1971) Υπάρχει και ο μικτός τύπος, ο οποίος έχει όλα τα χαρακτηριστικά του τύπου Β, εκτός του ότι η βαροκλινικότητα στα κατώτερα στρώματα είναι αρχικά αυξημένη. Τέτοιου τύπου κυκλογενέσεις δημιουργούνται συχνά στη Μεσόγειο. Τύποι κυκλογένεσης

7 Αλληλεπίδραση μιας ανωμαλίας PV στην ανώτερη τροπόσφαιρα με μία βαροκλινική ζώνη στην κατώτερη τροπόσφαιρα Hoskins et al. (1985)

8 Ανάλυση της «βόμβας» του Ιανουαρίου 2004

9 MeteoSat IR 1200 UTC - 22 Jan 2004 MeteoSat WV 1200 UTC - 22 Jan 2004

10 mslp 22/01/04 22/01/04 Max gust (knots) Max sustained wind speed (knots)

11 NASA – AQUA/MODIS 27 Jan 2004 NOAA - QUIKSCAT 22 Jan 2004 Consequences: Heavy snowfalls and gale force winds prevailed in eastern Mediterranean Heavy snowfalls and gale force winds prevailed in eastern Mediterranean 12 deaths in Turkey mainly due to the low temperatures 12 deaths in Turkey mainly due to the low temperatures Significant damages in the power supply of many regions of Greece. Most of the power supply infrastructure of Lemnos island (in northern Aegean sea) was destroyed Significant damages in the power supply of many regions of Greece. Most of the power supply infrastructure of Lemnos island (in northern Aegean sea) was destroyed Serious problems in transportations Serious problems in transportations

UTC 21/01/ UTC 21/01/ UTC 22/01/04 UKMO

UTC 22/01/ UTC 22/01/04 UKMO

14 CENTRAL PRESSURE 977 hPa 1 bergeron = 24 hPa/24 hrs at 60  N or at latitude φ (Sanders and Gyakum 1980) Deepening rate: ECMWF 23 hPa/24 hrs UKMO 22 hPa/24 hrs at 36.2  N 1.4 Bergeron 1.34 Bergeron The Eastern Mediterranean cyclone of Jan is classified as a meteorological “bomb”

UTC 22/01/ UTC 22/01/ UTC 20/01/ UTC 21/01/04 km km km km

UTC 22/01/ UTC 22/01/ UTC 20/01/ UTC 21/01/04 km km km km

17

18 Max. upward Omega (Pa/s) D C Max. Divergence (x10 -6 s -1 ) Max. Rel. Vorticity (x10 -6 s -1 )

19 SKIRON model Non-hydrostatic full-physics atmospheric modelNon-hydrostatic full-physics atmospheric model Horiz. Resol.: 0.08  x 0.08 Horiz. Resol.: 0.08  x 0.08  Vertical levels: 38 step mountain Eta-levels up to 25 hPaVertical levels: 38 step mountain Eta-levels up to 25 hPa High-resolution topography, vegetation, soil texture dataHigh-resolution topography, vegetation, soil texture data 0.5  x 0.5  ECMWF analyses for initial & lateral boundary conditions0.5  x 0.5  ECMWF analyses for initial & lateral boundary conditions 0.5  x 0.5  daily NCEP SSTs0.5  x 0.5  daily NCEP SSTs It runs operationally in a number of institutes and operational centers such as:  Atmospheric Modelling & Weather Forecasting Group, University of Athens Thanks to Prof. G. Kallos for providing SKIRON  Hellenic National Meteorological Service  Hellenic Center for Marine Research  Dept. of Meteorology and Climatology, Aristotle University of Thessaloniki  State University of New York at Albany, USA

20 T UTC 22/01/04 T UTC 22/01/04 T UTC 21/01/04 T UTC 22/01/04

21

22 control run no sea-surface fluxes

23 6-ωρη αθροιστική βροχόπτωση και πίεση στη μέση στάθμη της θάλασσας

24 Διεύθυνση και ένταση του ανέμου στα 10 μ.

25 A meteorological “bomb” with a minimum mslp of 977 hPa and sustained surface winds up to about 30 m/s affected Eastern Mediterranean during January 2004 A meteorological “bomb” with a minimum mslp of 977 hPa and sustained surface winds up to about 30 m/s affected Eastern Mediterranean during January 2004 It seems that baroclinic instability, through the interaction of upper level positive PV anomalies with a low-level baroclinic zone, was responsible for the development of the system It seems that baroclinic instability, through the interaction of upper level positive PV anomalies with a low-level baroclinic zone, was responsible for the development of the system The jet-streams seem to contribute to its deepening, through their associated secondary ageostrophic circulations The jet-streams seem to contribute to its deepening, through their associated secondary ageostrophic circulations Sensitivity experiments showed that the sea-surface conditions and processes did not play the primary role in the development of the system, differentiating them from some “tropical cyclone”-like Mediterranean storms Sensitivity experiments showed that the sea-surface conditions and processes did not play the primary role in the development of the system, differentiating them from some “tropical cyclone”-like Mediterranean storms Conclusions