Μελέτη ενός επεισοδίου αστραπών-κεραυνών με τη βοήθεια υψηλής ανάλυσης προσομοιώσεων
Part of : Γεωγραφίες ; No.20, 2012, pages 51-78
Issue:
Pages:
51-78
Parallel Title:
Study of lightning activity with the use of high-resolution simulations
Abstract:
Κατά τη διάρκεια της 17ης και 18ης Ιουνίου 2009 η Θεσσαλονίκη, μαζί με αρκετές περιοχές της Κεντρικής Μακε-δονίας, επηρεάστηκαν από εντυπωσιακή δραστηριότητα κεραυνών-αστραπών, η οποία χαρακτηρίστηκε από δύο επι-μέρους επεισόδια. Η συνοπτική κυκλοφορία έπαιξε σημαντικό ρόλο στην εμφάνιση διαφορικής μεταφοράς ισοδύ-ναμης δυναμικής θερμοκρασίας στα κατώτερα επίπεδα και στη μέση τροπόσφαιρα. Η δυναμική αστάθεια που δημι-ουργήθηκε από αυτήν τη διαφορική μεταφορά, μαζί με τη σύγκλιση στα κατώτερα επίπεδα, εμφανίζονται να είναιυπεύθυνες για την καταιγιδοφόρο δράση. Το φαινόμενο προσομοιώθηκε επιτυχώς με τη συνδυαστική χρήση του υψη-λής-ανάλυσης (2 χλμ x 2 χλμ) περιοχικού, μη-υδροστατικού, μοντέλου WRF-ARWκαι του δείκτη δυναμικού αστρα-πών-κεραυνών, LPI (Lightning Potential Index). Πειράματα ευαισθησίας έδειξαν ότι η ηλεκτρική δραστηριότηταήταν ευαίσθητη στις επιφανειακές θερμοκρασίες θάλασσας και τη χρονική τους εξέλιξη.
Subject (LC):
Notes:
Περιέχει εικόνες και χάρτες
References (1):
- Βλάχου, Μ., Μπρίκας, Δ. και Πυθαρούλης, Ι. (2008), «Γραμμή καταιγίδων ανάβει καταστροφικήπυρκαγιά στην Κασσάνδρα Χαλκιδικής», 9ο Συνέδριο Μετεωρολογίας, Κλιματολογίας καιΦυσικής της Ατμόσφαιρας, Θεσσαλονίκη. Κατσαφάδος, Π. (2003), Παράγοντες και παραμετροποιήσεις που καθορίζουν τη μακράς διάρκειαςπρογνωστική ικανότητα μοντέλων περιορισμένης περιοχής, Διδακτορική Διατριβή, ΤμήμαΦυσικής, Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών.Πυθαρούλης, Ι. (2009), «Υψηλής ανάλυσης επιχειρησιακές αριθμητικές προγνώσεις καιρού γιααγρομετεωρολογικές εφαρμογές», 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωργικής Μηχανικής, 8-10Οκτωβρίου, Θεσσαλονίκη.Ρούπα, Π. (2009), Χαρακτηριστικά των ηλεκτρικών εκκενώσεων στον Ελλαδικό χώρο και σχέσηαυτών με τον υετό, Μεταπτυχιακή Διατριβή Ειδίκευσης, Τμήμα Γεωλογίας, ΑριστοτέλειοΠανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης.Στολάκη, Σ.Ν. (2004), Μελέτη των χαρακτηριστικών των χαλαζοπτώσεων στην περιοχή Ημαθίας-Πέλλας και εκτίμηση αυτών κατά τη διάρκεια του 21ου αιώνα, Μεταπτυχιακή Διατριβή Ει-δίκευσης, Τμήμα Γεωλογίας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης.Τουρναβίτη, Α.Ν. (1999), Συμβολή στη μελέτη της πρόγνωσης χαλαζοκαταιγίδων στο Βόρειο Ελλα-δικό χώρο, Μεταπτυχιακή Διατριβή Ειδίκευσης, Τμήμα Γεωλογίας, Αριστοτέλειο Πανεπι-στήμιο Θεσσαλονίκης. Ashley, W.S. και Gilson, C.W. (2009), «A reassessment of U.S. lightning mortality», Bull. Amer.Met. Soc. 90: 1501-1518.Betts, A.K. (1997), «Trade Cumulus: observations and modeling» στο R. K. Smith (επιμ.), ThePhysics and Parameterization of Moist Atmospheric Convection, Ντόρντρεχτ: Kluwer AcademicPublishers: 99-126.Bolton, D. (1980), «The computation of equivalent potential temperature» Mon. Wea. Rev. 108:1046-1053.Bright, D.R., Wandishin, M.S., Jewell, R.E. και Weiss, S.J. (2005), «A physically based parameterfor lightning prediction and its calibration in ensemble forecasts», Conference on MeteorologicalApplications of Lightning Data, Am. Meteorol. Soc., San Diego, Calif., U.S.A.Chen, F. και Dudhia, J. (2001), «Coupling an advanced land-surface/ hydrology model with thePenn State/ NCAR MM5 modeling system. Part I: Model description and implementation»,Mon. Wea. Rev. 129: 569-585.Cherington, M. και Mathys, K. (1995), «Deaths and injuries as a result of lightning strikes to aircraft», Aviation Space and Environmental Medicine 66: 687-689.Cummins, K.L., Krider, E.P. και Malone, M.D. (1998), «The U.S. national lightning detection networkand applications of cloud-to-ground lightning data by electric power utilities», IEEEtransactions on electromagnetic compatibility 40: 465-480.Curran, E.B., Holle R.L. και Lopez, R.E. (2000), «Lightning casualties and damages in the UnitedStates from 1959 to 1994», J. Climate 13: 3448-3464.Curran, E.B. και Rust, W.D. (1992), «Positive Ground Flashes Produced by Low-Precipitation Thunderstormsin Oklahoma on 26 April 1984», Mon. Wea. Rev. 120: 544-553.Defer, E., Lagouvardos, K. και Kotroni, V. (2005), «Lightning activity in the eastern Mediterraneanregion», J. Geoph. Res. 110, D24210, doi:10.1029/2004JD005710.Ebert, E.E., Damrath, U., Wergen, W. και Baldwin, M.E. (2003), «The WGNE assessment of shorttermquantitative precipitation forecasts», Bull. Amer. Meteor. Soc. 84, 481-492.Ebert, E.E. (2008), «Fuzzy verification of high-resolution gridded forecasts: a review and proposedframework», Meteorol. Appl. 15: 51-64.Emanuel, K.A. (1989), «The finite-amplitude nature of tropical cyclogenesis», J. Atmos. Sci. 46:3431-3456.Fels, S.B. και Schwarzkopf, M.D. (1975), «The Simplified Exchange Approximation: A NewMethod for Radiative Transfer Calculations», J. Atmos. Sci. 32: 1475-1488.Garcia-Ortega, E., Trobajo, M.T., Lopez, L.και Sanchez, J.L. (2011), «Synoptic patterns associatedwith wildfires caused by lightning in Castile and Leon, Spain», Nat. Hazards Earth Syst. Sci.11: 851-863.Garratt, J. (1993), «Sensitivity of climate simulations to land surface and atmospheric boundary-layertreatments – a review», J. Climate 6: 419-449.Gofa, F., Pytharoulis, I., Andreadis, T., Papageorgiou, I., Fragkouli, P., Louka, P., Evgoustoglou, E.και Tyrli, V. (2008), «Evaluation of the operational NWP forecasts of the Hellenic National Meteorological Service», 9th Conference on Meteorology, Climatology and AtmosphericPhysics, 28-31 Μαΐου, Θεσσαλονίκη.Graham, N.E. and Barnett, T.P. (1987), «Sea surface temperature, surface wind divergence and convectionover the tropical oceans», Science 238: 657-659.Gray, W. M. (1979), «Hurricanes: Their formation, structure and likely role in the tropical circulation», στο D. B. Shaw (επιμ.), Meteorology over the tropical ocean, Roy. Meteorol. Soc., σσ.155-218.Holt, M.A., Hardaker, P.J. και McClelland, G.P. (2001), «A lightning climatology for Europe and theUK, 1990–99», Weather 56: 290-296.Houze, R.A. Jr. (1993), Cloud dynamics, Academic Press, Inc.Janjic, Z.I. (1996), «The surface layer in the NCEP Eta Model», Eleventh Conference on NumericalWeather Prediction, Amer. Meteor. Soc., Norfolk, VA, 19–23 Αυγούστου.Janjic, Z.I. (2002), «Nonsingular Implementation of the Mellor–Yamada Level 2.5 Scheme in theNCEP Meso model», NCEP Office Note, No. 437: 61.Kain, J.S. (2004), «The Kain-Fritsch convective parameterization: An update», J. Appl. Meteor. 43:170-181.Katsafados, P., Mavromatidis, E., Papadopoulos, A. και Pytharoulis, I. (2011), «Numerical simulationof a deep Mediterranean storm and its sensitivity in sea surface temperature», Nat. HazardsEarth Syst. Sci. 11: 1233-1246.Katsanos, D. Kotroni, V. και Lagouvardos, K. (2009), «Lightning in the Mediterranean in relationwith cloud microphysical parameters», στο H. D. Betz κ.ά. (επιμ.), Lightning: Principles, Instrumentsand Applications, Springer Science, σσ. 433-446.Kotroni, V. και Lagouvardos, K. (2008), «Lightning occurrence in relation with elevation, terrainslope and vegetation cover in the Mediterranean», J. Geophys. Res. 113, D21118.Krausmann, E., Renni, E., Campedel, M. και Cozzani, V. (2011), «Industrial accidents triggered byearthquakes, floods and lightning: lessons learned from a database analysis», Nat. Hazards,DOI 10.1007/s11069-011-9754-3.Kushnir, Y., Robinson, W.A., Blade, I., Hall, N.M.J., Peng, S. και Sutton, R. (2002), «AtmosphericGCM response to extratropical SST anomalies: Synthesis and evaluation», J. Climate 15:2233-2256.Lacis, A.A. και Hansen, J.E. (1974), «A parameterization for the absorption of solar radiation in theearth’s atmosphere», J. Atmos. Sci. 31: 118-133.Lagouvardos, K., Kotroni, V. και Defer, E. (2007), «The 21–22 January 2004 explosive cyclogenesisover the Aegean Sea: Observations and model analysis», Q. J. R. Meteorol. Soc. 133:1519-1531.Lagouvardos, K., Kotroni, V., Betz, H.-D. και Schmidt, K. (2009), «A comparison of lightning dataprovided by ZEUS and LINET networks over Western Europe», Nat. Hazards Earth Syst.Sci. 9: 1713-1717.Lopez, R.E. και Holle, R.L. (1996), «Fluctuations of lightning casualties in the United States: 1959-1990», J. Climate 9: 608-615.Lopez, R.E.και Holle, R.L. (1998), «Changes in the number of lightning deaths in the United Statesduring the twentieth century», J. Climate 11: 2070-2077.Mazany, R.A., Businger, S., Gutman, S.I. και Roeder, W. (2002), «A lightning prediction index thatutilizes GPS Integrated Precipitable Water Vapour», Wea. Forecasting 17: 1034-1047.Mazarakis, N., Kotroni, V., Lagouvardos, K. και Argiriou, A. (2008), «Storms and lightning activityin Greece during the warm period of 2003-06», J. Appl. Meteor. 47: 3089-3098.McGaul, E.W., Goodman, S.J., LaCasse, K.M. και Cecil, D.J. (2009), «Forecasting lightning threatusing cloud-resolving model simulations», Wea. Forecasting 24: 709-729.Mellor, G.L. και Yamada, T. (1982), «Development of a turbulence closure model for geophysicalfluid problems», Rev. Geophys. Space Phys. 20: 851-875.Miyazaki, T., Ishii, T. και Okabe, S. (2011), «A field study of lightning phenomena on low-voltagedistribution lines including residences», IEEE transactions on power delivery 26: 289-297Nie, Z., Zhao, W., Zhang, P., Wen, Y. and Chen, W. (2008), «Power network lightning accident quickinquiry with the lightning location system», Geo-spatial information science 11, 43-48.Orville, R.E. (1981), «Global distribution of midnight lightning September to November 1977»,Mon. Wea. Rev. 109: 391-395.Palmen, E.H. (1948), «On the formation and structures of tropical cyclones», Geophysica 3: 26-38. Papadopoulos, A., Chronis, T.G. και Anagnostou, E.N. (2005), «Improving convective precipitationforecasting through assimilation of regional lightning measurements in a mesoscale model»,Mon. Wea. Rev. 133: 1961-1977.Papadopoulos, A., Serpetzoglou, E. και Anagnostou, E.N. (2009), «Evaluating the impact of lightningdata assimilation on mesoscale model simulations of a flash flood inducing storm»,Atm. Research 94: 715-725.Peterson, D., Wang, J., Ichoku, C. και Remer, L.A. (2010), «Effects of lightning and other meteorologicalfactors on fire activity in the north American boreal forest: Implications for fireweather forecasting», Atmos. Chem. Phys. 10: 6873-6888.Pexaras, Th. και Feidas, H. (2010), «Using MODIS atmospheric profile data to monitor regional atmosphericinstability in Greece: Two case studies», XIX Congress of the Carpathian-BalkanGeological Association, 23-26 Σεπτεμβρίου, Θεσσαλονίκη.Pissimanis, D.K., Notaridou, V.A. και Spyrou, C.K. (2006), «On the main characteristics of synopticweather conditions associated with thunderstorm activity during the months of July andAugust in the city of Thessaloniki (Northern Greece)», Theor. Appl. Climatol. 83: 153-167.Pytharoulis, I., Craig, G.C. και Ballard, S.P. (2000), «The hurricane-like Mediterranean cyclone ofJanuary 1995», Meteorol. Appl. 7: 261-279.Pytharoulis, I. (1999), African Easterly Waves and their transformation into tropical cyclones innorth Atlantic, Διδακτορική Διατριβή, University of Reading, UK.Rakov, V.A. και Uman, M.A. (2003), Lightning: Physics and Effects, Κέμπριτζ: Cambridge UniversityPress.Renni, E., Krausmann, E. και Cozzani, V. (2010), «Industrial accidents triggered by lightning», J.Hazardous Materials 184: 42-48.Schwarzkopf, M.D. και Fels, S.B. (1991), «The simplified exchange method revisited — An accurate,rapid method for computation of infrared cooling rates and fluxes», J. Geophys. Res.96 (D5): 9075–9096.Seliga, T.A., Hazen, D.A. και Schauland, C. (2002), «Comparisons of cloud-to-ground lightningflash data with NEXRAD inferences on rainfall as functions of longitude and latitude», SixthSymposium on Integrated Observing Systems, Amer. Meteor. Soc., 13-17 Ιανουαρίου, Orlando,FL, U.S.A.Skamarock, W.C., Klemp, J.B., Dudhia, J., Gill, D.O., Barker, D.M., Duda, M.G., Huang, X.-Y.,Wang, W. και Powers, J.G. (2008), «A description of the Advanced Research WRF Version3», NCAR/TN-475.Sutton, R. και Mathieu, P. (2002), «Response of the atmosphere-ocean mixed layer system to anomalousocean heat flux convergence», Q. J. R. Meteorol. Soc. 128: 1259-1275.Tao, W.-K. και Simpson, J. (1993), «The Goddard cumulus ensemble model. Part I: Model description», Terr. Atmos. Oceanic Sci. 4: 35-72.Tao,W.-K, Simpson, J., Baker, D., Braun, S., Chou, M.-D., Ferrier, B., Johnson, D., Khain, A., Lang,S., Lynn, B., Shie, C.-L., Starr, D., Sui, C.-H., Wang, Y. καιWetzel, P. (2003), «Microphysics,radiation and surface processes in the Goddard Cumulus Ensemble (GCE) model», Meteor.and Atmos. Phys. 82: 97-137.Vilar, L., Nieto, H. και Martin, M.P. (2010), «Integration of lightning- and human-caused wildfireoccurrence models», Human and Ecological Risk Assessment 16: 340-364.Wang,W., Bruyère, C., Duda, M., Dudhia, J., Gill, D., Lin, H.-C., Michalakes, J., Rizvi, S., Zhang,X., Beezley, J., Coen, J. και Mandel, J. (2010), ARW Version 3 Modeling System User’sGuide. NCAR-MMM.Wilks, D.S. (1995), Statistical Methods in the Atmospheric Sciences, Νέα Υόρκη: Academic PressNY.Yair,Y., Lynn, B., Price, C., Kotroni, V., Lagouvardos, K., Morin, E., Mugnai, A. and Llasat, M.d.C.(2010), «Predicting the potential for lightning activity in Mediterranean storms based on theWRF model dynamic and microphysical fields», J. Geophys. Res. 115, D04205.Yamamoto, M. και Hirose, N. (2007), «Impact of SST reanalyzed using OGCM on weather simulation:A case of developing cyclone in the Japan Sea area», Geophys. Res. Lett. 34, L005808,doi:10.1029/2006GL028386.Zeng, X. και Beljaars, A. (2005), «A prognostic scheme of sea surface skin temperature for modelingand data assimilation», Geophys. Res. Lett. 32, L14605, doi:10.1029/2005GL023030.Zhang, W., Meng, Q., Ma, M. και Zhang, Y. (2010), «Lightning casualties and damages in Chinafrom 1997 to 2009», Nat. Hazards, DOI 10.1007/s11069-010-9628-0.
