Υδρομετεωρολογία Εισαγωγή - NTUA...κίνηση (π.χ. διαπνοή...

14
Υδρομετεωρολογία Εισαγωγή Δημήτρης Κουτσογιάννης Τομέας Υδατικών Πόρων Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Αθήνα 2000 Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 2 1. Γενικές έννοιες (ορισμοί, ιστορικό) Ορισμός της υδρολογίας Υδρολογία (hydrology) είναι η επιστήμη που ασχολείται με τα ύδατα της Γης, την παρουσία, την κυκλοφορία και κατανομή τους, τις φυσικές και χημικές ιδιότητές τους, και τις αλληλεπιδράσεις τους με το περιβάλλον, στο οποίο περιλαμβάνονται και τα έμβια όντα. Τεχνική υδρολογία (engineering hydrology) είναι ο κλάδος της υδρολογίας που έχει στόχο την ποσοτική εκτίμηση και πρόγνωση των υδρολογικών μεγεθών. Σημείωση: Ο ορισμός της υδρολογίας προτάθηκε το 1962 από μια Αμερικανική Επιτροπή υπό τον W. Langbein και υιοθετήθηκε από την UNESCO στη διεθνή υδρολογική δεκαετία (1965-74) (βλ. U.S. Committee on Opportunities in the Hydrological Sciences, 1991, και Κουτσογιάννης και Ξανθόπουλος, 1999)

Transcript of Υδρομετεωρολογία Εισαγωγή - NTUA...κίνηση (π.χ. διαπνοή...

Page 1: Υδρομετεωρολογία Εισαγωγή - NTUA...κίνηση (π.χ. διαπνοή φυτών, διάφορες ανθρώπινες δραστηριότητες) Βιολογικές

ΥδρομετεωρολογίαΕισαγωγή

Δημήτρης ΚουτσογιάννηςΤομέας Υδατικών Πόρων – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

Αθήνα 2000

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 2

1. Γενικές έννοιες (ορισμοί, ιστορικό)Ορισμός της υδρολογίας

✔ Υδρολογία (hydrology) είναι η επιστήμη που ασχολείται με • τα ύδατα της Γης, • την παρουσία, την κυκλοφορία και κατανομή τους, • τις φυσικές και χημικές ιδιότητές τους, και • τις αλληλεπιδράσεις τους με το περιβάλλον, στο οποίο περιλαμβάνονται και τα έμβια όντα.

✔ Τεχνική υδρολογία (engineering hydrology) είναι ο κλάδος της υδρολογίας που έχει στόχο την ποσοτική εκτίμηση και πρόγνωση των υδρολογικών μεγεθών.

Σημείωση: Ο ορισμός της υδρολογίας προτάθηκε το 1962 από μια Αμερικανική Επιτροπή υπό τον W. Langbeinκαι υιοθετήθηκε από την UNESCO στη διεθνή υδρολογική δεκαετία (1965-74) (βλ. U.S. Committee on Opportunities in the Hydrological Sciences, 1991, και Κουτσογιάννης και Ξανθόπουλος, 1999)

Page 2: Υδρομετεωρολογία Εισαγωγή - NTUA...κίνηση (π.χ. διαπνοή φυτών, διάφορες ανθρώπινες δραστηριότητες) Βιολογικές

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 3

Διασαφήνιση του ορισμού της υδρολογίας

Τομέας Ανάλυση αντικειμένου Περιλαμβάνει: Δεν περιλαμβάνει

Υδατικόισοζύγιουδρογείου

Χωρική και χρονικήμεταβλητότητα τουυδατικού ισοζυγίου τηςυδρογείου (σε στερεή,υγρή και αέρια φάση, στηθάλασσα, την ξηρά και τηνατμόσφαιρα)

Διαδρομές διακίνησης,διακινούμενες μάζες νερούκαι χρόνοι παραμονής, τόσομεταξύ ωκεανών, ατμό-σφαιρας και ηπείρων, όσο καιμεταξύ των τριών φάσεων

Φυσικές, χημικές καιβιολογικές διεργασίεςεσωτερικές στην ατμό-σφαιρα και τους ωκεα-νούς

Ηπειρωτικές(χερσαίες)υδρολογικέςδιεργασίες

Κίνηση του νερού πάνωκαι κάτω από τηνεπιφάνεια της γης, σε όλεςτις χωρικές και χρονικέςκλίμακες, από την μικρο-κλίμακα μέχρι την κλίμακαηπείρων

Φυσικές και χημικέςδιεργασίες που συνοδεύουντην κίνηση του νερού, καθώςκαι βιολογικές διεργασίες πουαλληλεπιδρούν με αυτή τηνκίνηση (π.χ. διαπνοή φυτών,διάφορες ανθρώπινεςδραστηριότητες)

Βιολογικές διεργασίεςπου απλώς εξαρτώνταιαπό το νερό (π.χ.κύκλος ζωής υδρόβιωνοργανισμών)

Σημείωση: Διατυπώθηκε από την U.S. Committee on Opportunities in the Hydrological Sciences (1991).

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 4

Ένταξη της υδρολογίας στο ευρύτερο επιστημονικό και τεχνολογικό πλαίσιο

Τεχνική υδρολογία(εκτίμηση και πρόγνωση)

Τεχνολογία και διαχείριση υδροσυστημάτων(κατασκευή έργων και λήψη αποφάσεων)

Γενικές εφαρμοσμένες επιστήμες•Επιχειρησιακή έρευνα•Ανάλυση συστημάτων•Θεωρία ελέγχου•Ανάλυση διακινδύνευσης

Συγγενείς εφαρμο-σμένες επιστήμες•Μηχανική ρευστών•Υδραυλική•Περιβαλλοντική τεχνολογία

•Υδρογεωλογία•Μετεωρολογία

Γενικές εφαρμοσμένες επιστήμες•Πιθανοθεωρία, Στατιστική,Στοχαστικές ανελίξεις

•Ανάλυση συστημάτων•Πληροφορική

Υδρολογική επιστήμη(κατανόηση)

Συγγενείς γεωεπιστήμες•Γεωλογία•Γεωμορφολογία•Εδαφολογία•Ατμοσφαιρική επιστήμη •Ωκεανογραφία•Λιμνολογία•Επιστήμη παγετώνων•Γεωχημεία

Βασικές επιστήμες•Μαθηματικά•Φυσική•Χημεία•Βιολογία

Τεχνολογικές επιστήμες •Δομοστατική τεχνολογία•Εδαφομηχανική•Αντισεισμική τεχνολογία•Περιβαλλοντική τεχνολογία

•Ενεργειακή τεχνολογία•Αγροτική τεχνολογία •Δασοτεχνολογία

Κατασκευήέργων

Κοινωνικές επιστήμες •Κοινωνιολογία•Πολιτική επιστήμη•Οικονομική•Νομική•Επιστήμη διεθνών σχέσεων

Λήψη αποφάσεων

Page 3: Υδρομετεωρολογία Εισαγωγή - NTUA...κίνηση (π.χ. διαπνοή φυτών, διάφορες ανθρώπινες δραστηριότητες) Βιολογικές

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 5

Ορισμός της μετεωρολογίας

✔ Μετεωρολογία (meteorology) είναι η επιστήμη που ασχολείται με– τα ατμοσφαιρικά φαινόμενα και τη χρονικά εξαρτημένη συμπεριφορά τους, και

– τις αλληλεπιδράσεις τους με την επιφάνεια της γης, τους ωκεανούςκαθώς και τα έμβια όντα.

✔ Η μετεωρολογία είναι η επιστήμη του καιρού. – Καιρός είναι η κατάσταση της ατμόσφαιρας πάνω από μια δεδομένη περιοχή για ένα δεδομένο χρόνο.

– Ο καιρός περιγράφεται από ένα σύνολο μετεωρολογικών μεταβλητών (στοιχείων καιρού).

Σημείωση: Βλ. και Wallace & Hobbs (1997, σ. 1)· Ahrens (1993, σ. 428).

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 6

Ορισμός της κλιματολογίας

✔ Κλιματολογία (climatology) είναι η επιστήμη που ασχολείται με το κλίμα. ✔ Κλίμα είναι η σύνθεση των στοιχείων του καιρού για ένα μακρό χρονικό

διάστημα.– Η έννοια του κλίματος συνυφαίνεται με τη στατιστική εικόνα του μεταβλητού καιρού.

– Στο μακρό χρονικό διάστημα απαλείφονται τα σφάλματα και εδραιώνονται οι στατιστικές παράμετροι.

✔ Η μετεωρολογία και η κλιματολογία είναι οι δύο κύριες ατμοσφαιρικές επιστήμες.

Page 4: Υδρομετεωρολογία Εισαγωγή - NTUA...κίνηση (π.χ. διαπνοή φυτών, διάφορες ανθρώπινες δραστηριότητες) Βιολογικές

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 7

Κύριοι κλάδοι των ατμοσφαιρικών επιστημών

✔ Μετεωρολογία– Φυσική μετεωρολογία (physical

meteorology): Δομή και σύνθεση της ατμόσφαιρας, μεταφορά ακτινοβολίας και ακουστικών κυμάτων, διεργασίες σχηματισμού νεφών, κ.ά.

– Συνοπτική μετεωρολογία(synoptic meteorology): Περιγραφή, ανάλυση και πρόβλεψη των ατμοσφαιρικών κινήσεων μεγάλης κλίμακας.

– Δυναμική μετεωρολογία (dynamic meteorology): Εφαρμογή των αρχών της ρευστοδυναμικής στην κίνηση της ατμόσφαιρας.

✔ Κλιματολογία– Φυσική κλιματολογία (physical

climatology): Ανάλυση των θεμελιωδών αιτιών του κλίματος.

– Κλιματογραφία (climatography):Γεωγραφική περιγραφή και ταξινόμηση των κλιμάτων σε διάφορες χωρικές κλίμακες.

– Εφαρμοσμένη κλιματολογία(applied climatology): Εφαρμογή των κλιματικών παραμέτρων στην επίλυση πρακτικών προβλημάτων.

Σημείωση: Βλ. και Wallace & Hobbs (1997, σσ. 1-2).

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 8

Ορισμός της υδρομετεωρολογίας

✔Ευρύτερος ορισμός: World Meteorological Organization (Fourth Congress, 1963 )– Η υδρομετεωρολογία ασχολείται με τη μελέτη της ατμοσφαιρικής και επίγειας φάσης του υδρολογικού κύκλου με έμφαση στις αλληλοσυσχετίσεις των δύο αυτών φάσεων.

✔Ειδικότερος ορισμός: Fry and Showalter (1945)– Υδρομετεωρολογία είναι ένας συνδυασμός εξειδικευμένης μετεωρολογίας και υδρολογίας που έχει εφαρμογή στην επίλυση προβλημάτων και την κατανόηση φυσικών φαινομένων για τα οποία καμία από τις δύο επιστήμες δεν επαρκεί. Ηυδρομετεωρολογία δεν είναι μια ξεχωριστή επιστήμη αλλά μάλλον ένα πεδίο ολοκλήρωσης της υδρολογίας και μετεωρολογίας.

✔Ειδικότερος ορισμός: Wiesner (1970)– Υδρομετεωρολογία είναι η μελέτη των ατμοσφαιρικών διεργασιών, οι οποίες επηρεάζουν τους υδατικούς πόρους της γης και ενδιαφέρουν τον υδρολόγο μηχανικό.

✔Διεργασίες που πρωτίστως ενδιαφέρουν την υδρομετεωρολογία:– Οι ατμοσφαιρικές διεργασίες που περιλαμβάνουν μετατροπές του νερού στην ατμόσφαιρα και συγκεκριμένα οι κατακρημνίσεις και η εξατμοδιαπνοή.

Page 5: Υδρομετεωρολογία Εισαγωγή - NTUA...κίνηση (π.χ. διαπνοή φυτών, διάφορες ανθρώπινες δραστηριότητες) Βιολογικές

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 9

Σύντομο ιστορικόα. Πριν τον 20ό αιώνα

✔ 6ος -5ος αιώνας π.Χ.: Πρώτες ορθές επιστημονικά εξηγήσεις μετεωρολογικών φαινομένων από Ίωνες και Αθηναίους φιλοσόφους (Αναξιμένης, 585-525· Ίππων, 5ος αιώνας· Αναξαγόρας, 500-428, Ιπποκράτης).

✔ 4ος-3ος αιώνας π.Χ.: Αριστοτέλης (384-323): συγγραφή Μετεωρολογικών (340). Ακολουθούν οι Θεόφραστος (372-287) και Επίκουρος (341-270).

✔ 16ος-18ος αιώνας μ.Χ: Εφεύρεση θερμομέτρου (Γαλιλαίος, 1592, 1612, Fahrenheit, 1709), και βαρομέτρου (Τορρικέλλι, 1643). Γέννηση της ενόργανης μετεωρολογίας (Μέγας Δούκας Φερδινάνδος της Τοσκάνης, 1653). Καθιέρωση, μετά από μετρήσεις, της έννοιας του υδρολογικού κύκλου (Perrault, Mariotte, Halley, τέλος 17ου αιώνα). Γέννηση της σύγχρονης υδραυλικής (Bernoulli, Euler, Chezy, κ.ά, αρχές 18ου αιώνα).

✔ 19ος αιώνας: Δημιουργία δικτύων μετεωρολογικών σταθμών (Lamark, La Place, Lavoisier). Καθιέρωση της τηλεγραφικής μεταβίβασης μετεωρολογικών παρατηρήσεων (Henry, 1849) για λόγους πρόβλεψης (Le Verrier, 1854) και προειδοποίησης (Ballot, 1860). Ίδρυση μετεωρολογικών υπηρεσιών (Le Verrier, Γαλλία, 1855) και διεθνή μετεωρολογικού οργανισμού (1878).

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 10

Σύντομο ιστορικό β. 20oς αιώνας

✔ 1927, 1930: Εφεύρεση ραδιοβολίσεων για τη μέτρηση της ανώτερης ατμόσφαιρας.

✔ 1931, 1946: Πειραματική εφαρμογή τεχνικών τροποποίησης καιρού (τεχνητής βροχής).

✔ 1940-44: Αυτόματοι μετεωρολογικοί σταθμοί, χρήση πυραύλων για μετρήσεις ανώτερης ατμόσφαιρας.

✔ 1953: Αερόστατα σταθερού ύψους.✔ 1960 - σήμερα:

– Χρήση υπολογιστών για μετεωρολογικές εφαρμογές: Μοντέλα αριθμητικής πρόγνωσης καιρού, κλιματικά μοντέλα.

– Μετεωρολογικοί δορυφόροι (1960: εκτόξευση πρώτου μετεωρολογικού δορυφόρου – Tiros I)

– Τηλεμετρία– Ραντάρ καιρού

Page 6: Υδρομετεωρολογία Εισαγωγή - NTUA...κίνηση (π.χ. διαπνοή φυτών, διάφορες ανθρώπινες δραστηριότητες) Βιολογικές

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 11

2. Εισαγωγή στις μετεωρολογικές μετρήσειςΤύποι μετρήσεων

✔ Δίκτυα μετεωρολογικών σταθμών εδάφους– Μετρήσεις μέσω οργάνων: θερμοκρασίας αέρα, ατμοσφαιρικής πίεσης,ατμοσφαιρικής υγρασίας, ταχύτητας και διεύθυνσης ανέμου, βροχόπτωσης, ηλιοφάνειας, ακτινοβολίας, θερμοκρασίας εδάφους κ.ά.

– Παρατηρήσεις καιρού, νεφών.✔ Θαλάσσιες παρατηρήσεις

– μετεωρολογικά σκάφη– μετεωρολογικοί πλωτήρες (σημαδούρες)

✔ Δίκτυο μετεωρολογικών σταθμών ανώτερης ατμόσφαιρας (εκτέλεση ραδιοβολίσεων, ανεμοβολίσεων)

✔ Δίκτυο ραντάρ καιρού (βροχόπτωση)✔ Δίκτυο μετεωρολογικών δορυφόρων

– γεωσύγχρονοι δορυφόροι – ηλιοσύγχρονοι δορυφόροι (πολικής τροχιάς)

Σημείωση: Βλ. και McIlveen (1992, σσ. 15-46).

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 12

Θέσεις συνοπτικών σταθμών εδάφους και μετεωρολογικών πλοίων

• Συνοπτικοί σταθμοί εδάφους× Μετεωρολογικά πλοία

Σύνολο θέσεων παρατήρησης 10 529 (στις 29/2/1994)Πηγή Stull (1995)

Page 7: Υδρομετεωρολογία Εισαγωγή - NTUA...κίνηση (π.χ. διαπνοή φυτών, διάφορες ανθρώπινες δραστηριότητες) Βιολογικές

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 13

Θέσεις μετεωρολογικών πλωτήρων

• Περιφερόμενοι× Αγκυρωμένοι

Σύνολο πλωτήρων 906 (στις 29/2/1994)Πηγή Stull (1995)

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 14

Θέσεις ραδιοβολίσεων

• Απογείωση από την ξηρά× Απογείωση από πλοία

Σύνολο θέσεων 625 (στις 29/2/1994)Πηγή Stull (1995)

Page 8: Υδρομετεωρολογία Εισαγωγή - NTUA...κίνηση (π.χ. διαπνοή φυτών, διάφορες ανθρώπινες δραστηριότητες) Βιολογικές

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 15

Θέσεις δεδομένων ανώτερης ατμόσφαιρας μετρημένων από εμπορικά αεροσκάφη

• Συμβατικές μετρήσεις× Αυτόματες μετρήσεις

Σύνολο θέσεων 3 558 (στις 29/2/1994)Πηγή Stull (1995)

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 16

Θέσεις παρατηρήσεων ανέμου ανώτερης ατμόσφαιρας από γεωσύγχρονους δορυφόρους

Σύνολο θέσεων 2 141 (στις 29/2/1994)Πηγή Stull (1995)

Page 9: Υδρομετεωρολογία Εισαγωγή - NTUA...κίνηση (π.χ. διαπνοή φυτών, διάφορες ανθρώπινες δραστηριότητες) Βιολογικές

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 17

Θέσεις παρατηρήσεων θερμοκρασίας ανώτερης ατμόσφαιρας από ηλιοσύγχρονους δορυφόρους

Σύνολο θέσεων 3 208 (στις 29/2/1994)Πηγή Stull (1995)

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 18

3. Υδρολογικός κύκλος και ποσοτική έκφρασή τουΠαρουσία του νερού στη γη

Συνολική ποσότητα Ποσότητα γλυκού νερούΜορφή νερού km3 ή 1012 kg % km3 ή 1012 kg %

Ωκεανοί 1 338 000 000 96.54 — —Παγετώνες, μόνιμαχιόνια, υπόγειοι πάγοι

24 364 100 1.758 24 364 100 69.55

Υπόγεια νερά καιεδαφική υγρασία

23 416 500 1.690 10 546 500 30.11

Λίμνες και έλη 187 870 0.014 102 470 0.293Ατμοσφαιρικό νερό 12 900 0.0009 12 900 0.037Ποταμοί 2 120 0.0002 2 120 0.006Βιολογικό νερό 1 120 0.0001 1 120 0.003

Σύνολο 1 385 984 610 100 35 029 210 100

Πηγή: Κουτσογιάννης και Ξανθόπουλος (1999)

Page 10: Υδρομετεωρολογία Εισαγωγή - NTUA...κίνηση (π.χ. διαπνοή φυτών, διάφορες ανθρώπινες δραστηριότητες) Βιολογικές

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 19

Κυκλοφορία του νερού στη γη

Επιφάνειααναφοράς

Έκταση,109 km2 Διακίνηση

Μέσοςετήσιος όγκος,

103 km3

Μέσοετήσιο

ύψος, mm

Μέσηπαροχή,km3/s

Ποσοστό επίτων κατακρη-μνισμάτων, %

Σύνολο επι-φάνειας Γης

510.0 Κατακρημνίσματα= Εξατμοδιαπνοή

577 1131 18.28 100.0

Ωκεανοί 361.1 Κατακρημνίσματα 458 1268 14.51 100.0Εξάτμιση 505 1399 16.00 110.3

Ξηρά 148.9 Κατακρημνίσματα 119 799 3.77 100.0Εξατμοδιαπνοή 72 484 2.28 60.5Συνολική απορροή 47 316 1.49 39.5Επιφανειακή συνι-στώσα απορροής

44.7 300 1.42 37.6

Υπόγεια συνιστώ-σα απορροής

2.3 16 0.07 1.9

Πηγή: Κουτσογιάννης και Ξανθόπουλος (1999)

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 20

Υδρολογικός κύκλος – Υδατικό ισοζύγιο της γης

Εξάτμιση

Κατακρημνίσμ

ατα

στην

ξηρά:

100

Μεταφορά απόανέμους: 39.5

Επιφανειακήεκροή: 37.5

Υπόγεια εκροή: 2

Κατακρημνίσμ

ατα

στη θάλασσ

α: 3

85

Εξάτμιση

απ

’ τη

θάλασσ

α: 4

24.5Εξ

ατμοδιαπ

νοή

απ’ την

ξηρά:

60.

5

Επιφανειακή

απορροή

Υπόγεια απορροή

Εξάτμιση

Διαπνοή

Διήθηση

Επαναφόρτιση υδροφορέων Φρεάτιοςορίζοντας

ΥδροφορέαςΑδιαπέρατοιγεωλογικοίσχηματισμοί

Πηγή: Κουτσογιάννης και Ξανθόπουλος (1999)

Page 11: Υδρομετεωρολογία Εισαγωγή - NTUA...κίνηση (π.χ. διαπνοή φυτών, διάφορες ανθρώπινες δραστηριότητες) Βιολογικές

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 21

Ενεργειακό ισοζύγιο της γης

Απορρόφηση από το Ο3

Απορρόφηση από τους υδρατμούς και τη σκόνη

Απορρόφηση απ’ τα σύννεφα19 Ανάκλαση

απ’ τα σύννεφα

Ανάκλαση απ’ την επιφάνεια

Διάχυση απ’ την ατμόσφαιρα

Απορρόφησηηλιακής ακτινοβολίαςαπ’ την επιφάνεια

51Εκπομπή μακρών κυμάτωναπ’ την επιφάνεια

117

Απορρόφηση και εκπομπήαπ’ τα σύννεφα

Ροή λανθάνουσας θερμότητας(εξατμιση,διαπνοή)

Απορρόφηση και εκπομπήαπ’ τα αέρια θερμοκηπίου(CO2, H2O κ.ά.)

111

96

ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ

ΔΙΑΣΤΗΜΑ

ΩΚΕΑΝΟΙ, ΕΔΑΦΟΣ

23

Ροή αισθητής θερμότητας(αγωγή, κατακόρυφημεταφορά)

20 46100 646

7

100

ΒΡΑΧΕΑ ΚΥΜΑΤΑ ΜΑΚΡΑ ΚΥΜΑΤΑ

Εξερχόμενη ακτινοβολία βραχέων και μακρών κυμάτων

Εισερχόμενηηλιακή ακτινοβολία

Απορρόφηση μακρών κυμάτωναπ’ την επιφάνεια

Πηγή: Κουτσογιάννηςκαι Ξανθόπουλος (1999)

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 22

Χαρακτηριστικές χρονικές κλίμακες

0250500750100012501500

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24Χρόνος t (ώ ρες )

Παρ

οχή Q

(m3 /s

)

31 Δεκεμβρίου 1970

0

250

500

750

1000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31

Παρ

οχή Q

(m3 /s

)

Χρόνος t (ημέρες )Δεκέμβριος 1970

02040

6080100

Οκτ

-70

Δεκ

-70

Φεβ

-71

Απρ-

71

Ιουν

-71

Αυγ

-71

Οκτ

-71

Δεκ

-71

Φεβ

-72

Απρ-

72

Ιουν

-72

Αυγ

-72

Χρόνος t (μήνες )

Παρ

οχή Q

(m3 /s

)

05101520253035

1970

-71

1972

-73

1974

-75

1976

-77

1978

-79

1980

-81

1982

-83

1984

-85

1986

-87

1988

-89

1990

-91

1992

-93

Χρόνος t (υδρολογ ικά έτη)

Παρ

οχή Q

(m3 /s

)

Δεδομένα: Παροχή Ευήνου στη θέση Πόρος Ρηγανίου(Κουτσογιάννης και Ξανθόπουλος, 1999)

Page 12: Υδρομετεωρολογία Εισαγωγή - NTUA...κίνηση (π.χ. διαπνοή φυτών, διάφορες ανθρώπινες δραστηριότητες) Βιολογικές

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 23

Χωρικές κλίμακες της υδρολογίας: Η λεκάνη απορροής

Σπερχειός

ΒοιωτικόςΚηφισός

Ασωπός

ΥλίκηΠαραλίμνη

Πηγή: Κουτσογιάννης και Ξανθόπουλος (1999)

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 24

1400

1200

1400

1600

Εύηνος π.

Αρτοτίνα

Βαρδου μα ρ.σόρε

Σαΐτα

ρ.

0 1 2km

ΙσοϋψείςΥδροκρίτηςΥδρογραφικό δίκτυο

1200

1800

1800

1800

1400

1600

1200

1000

1200

1400

1200

1000

1000Λεκάνη

Ευήνου

Λεκάνη

Μόρνου

Β

1400

1400

2000

2000

Α

Β

Γ

2200

2000

Λεκάνη απορροής: Λεπτομέρεια

Πηγή: Κουτσογιάννης και Ξανθόπουλος (1999)

Page 13: Υδρομετεωρολογία Εισαγωγή - NTUA...κίνηση (π.χ. διαπνοή φυτών, διάφορες ανθρώπινες δραστηριότητες) Βιολογικές

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 25

Χωρικές κλίμακες της υδρολογίας: Το υδατικό διαμέρισμα

10

09

11 12

13

14

08

0407

05

0602

0103

01: Δυτική Πελοπόννησος02: Βόρεια Πελοπόννησος03: Ανατολική Πελοπόννησος04: Δυτική Στερεά Έλλάδα05: Ήπειρος06: Αττική07: Ανατολική Στερεά Έλλάδα08: Θεσσαλία09: Δυτική Μακεδονία10: Κεντρική Μακεδονία11: Ανατολική Μακεδονία12: Θράκη13: Κρήτη14: Νησιά Αιγαίου

Πηγή: Κουτσογιάννης και Ξανθόπουλος (1999)

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 26

Χαρακτηριστικές χωρικές κλίμακες της μετεωρολογίας

✔ Οριζόντιες κλίμακες– Μικροκλίμακα: 1 cm - 1 km. Χαρακτηριστικά φαινόμενα: τύρβη, θερμικές ανωστικές κινήσεις, μικροκλίμα κοντά στην κοίτη ποταμού.

– Τοπική κλίμακα: 100 m - 50 km. Χαρακτηριστικά μετεωρολογικά φαινόμενα: νεφοστρόβιλοι (tornadoes).

– Μεσοκλίμακα: 10 - 200 km. Χαρακτηριστικά μετεωρολογικά φαινόμενα: μεταγωγικές καταιγίδες

– Μακροκλίμακα: 100 - 40 000 km• Συνοπτική κλίμακα: η τυπική κλίμακα των χαρτών καιρού, της τάξης των 1000 km. Χαρακτηριστικά μετεωρολογικά συστήματα: κυκλώνες και αντικυκλώνες.

• Πλανητική κλίμακα: Γενική κυκλοφορία✔ Κατακόρυφες κλίμακες

– Πάχος τροπόσφαιρας (≈ 10 km)– Πάχος συνοριακού στρώματος (την ημέρα 1-2 km, τη νύχτα ≈ 100 m).

Page 14: Υδρομετεωρολογία Εισαγωγή - NTUA...κίνηση (π.χ. διαπνοή φυτών, διάφορες ανθρώπινες δραστηριότητες) Βιολογικές

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 27

Γεωφυσικές διεργασίες και

χαρακτηριστικές κλίμακες

Συντέθηκε με βάση στοιχεία των:McIlveen (1992, σσ. 7, 96)Oke (1987, σσ. 3-5)U.S. Committee on Opportunities in the Hydrological Sciences (1991)

106 χρόνια

4.5 × 109 χρόνια (ηλικία Γης)

100 000 χρόνια(κύκλος ελλειπτικότητας)

1 αιώνας

1 έτος

1 μήνας1 εβδομάδα1 d

1 h

1 min

1000 km

110102

103

104

105

106

107

108

109

1010

10111012

1013

1014

1015

1016

1017

10–2 10–1 1 10 102 103 104 105 106 107

Τύρβη

Μεταγωγή

1 m/s

340 m/s (ταχύ

τητα ήχο

υ)Μεταγωγικές καταιγίδες

Μεσοκλίμακα10 - 200 km

Μικροκλίμακα1 cm - 1 km

Μακροκλίμακα100 - 40 000 km

Τοπική κλίμακα100 m - 50 km

ΣχηματισμόςεδάφουςΔιάβρωση

εδάφους

Κυκλοςυπόγειουνερού

Ανάπτυξη λεκανώναπορροής

Σχηματισμόςυδρογραφικούδικτύου

Μετα-βολέςCO2 Κ

λιματικές α

λλαγές

Νεφοστρόβιλος

ΤυφώνεςΑντικυκλώνες

1 km1 m

6370 km(ακτίνα Γης)

40 000 km(περιφέρεια Γης)

40 000 χρόνια(κύκλος άξονα περιστροφής Γης)

Εποχιακές μεταβολές

Υπερετήσιες μεταβολέςΚύκλοςεπιφανειακού νερού10

–9 m/s ≈3 cm/έτο

ς

Πλημμύρες

ΥΠΟΜΝΗΜΑΑτμοσφαιρικές διεργασίεςΥδρολογικές διεργασίεςΓεωμορφολογικές διεργασίες

Διάστημα (m)

Χρόνος (s)

21 000 χρόνια (κύκλος περιηλίου)

Διαπνοή φυτών

Παγε-τώνες

Υδρομετεωρολογία - Εισαγωγή 28

✔ Κουτσογιάννης, Δ. και Θ. Ξανθόπουλος, Τεχνική Υδρολογία, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα, 1999.

✔ Dingman, S. L., Physical Hydrology, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1994. ✔ Wallace, J. W., and P. V. Hobbs, Atmospheric Science, An Introductory Survey, Academic

Press, San Diego, Ca., 1977✔ McIlveen, R., Fundamentals of Weather and Climate, Chapman, 1992.✔ U.S. Committee on Opportunities in the Hydrological Sciences, Opportunities in the

Hydrological Sciences, edited by P. S. Eagleson, National Academy Press, Washington, D.C., 348 pp., 1992.

✔ Ahrens, C. D., Essentials of Meteorology, An Invitation to the Atmosphere, West Publishing, Minneapolis, 1993.

✔ Wiesner C. J., Hydrometeorology, Chapman and Hall, London, 1970.✔ Fry, A. S., and A. K. Showalter, Hydrometeorology, Section XIII in Handbook of Meteorology,

edited by F. A. Berry, E. Bollay, and N. R. Beers, McGraw-Hill, New York, 1945.✔ Oke, T. R., Boundary Layer Climates, 2nd edition, Routledge, London, 1987.✔ Stull, R. B., Meteorology Today for Scientists and Engineers, West Publishing, Minneapolis,

1995.

Βιβλιογραφία για παραπέρα μελέτη