Ενα από τα πιο «σκοτεινά» ακόμα σημεία στις μετεωρολογικές προγνώσεις είναι η εκτίμηση για το πού και πώς θα εκδηλωθούν καταιγίδες και ακραία καιρικά φαινόμενα. Κι όμως, σε μεγάλο βαθμό είναι ακριβώς αυτό το πεδίο που ενδιαφέρει περισσότερο, γιατί τα έντονα καιρικά φαινόμενα, οι έντονες βροχοπτώσεις και οι βαριές χιονοπτώσεις έχουν ίσως τις μεγαλύτερες κοινωνικές συνέπειες, όπως συνέβη με τον «Daniel» στη Θεσσαλία πέρυσι. Παρά τις κατακτήσεις της μετεωρολογίας σε μια σειρά τομείς, οι διεργασίες μέσα στα νέφη έχουν ακόμα «κρυμμένα μυστικά» και μεγάλα επίπεδα απροσδιοριστίας. «Αν ο καιρός είναι τόσο απρόβλεπτος, αυτό οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στα νέφη», σχολιάζει ένας από τους διεισδυτικούς μελετητές τους, ο Αθανάσιος Νένες, καθηγητής Ατμοσφαιρικών Διεργασιών στο Πολυτεχνείο της Λωζάννης στην Ελβετία και συνδεδεμένος ερευνητής στο Ινστιτούτο Χημικής Μηχανικής του ΙΤΕ στην Πάτρα.
Με ραντάρ και λέιζερ οι ερευνητές «είδαν» πώς δημιουργούνται τα νέφη και όσα διαδραματίζονται μέσα σε αυτά.
Γι’ αυτό είναι πολύ σημαντική μια πρόσφατη μελέτη, με πρωταγωνιστική συμμετοχή Ελλήνων επιστημόνων, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό του Nature, Climate and Atmospheric Science, και αφορά τη δυνατότητα πρόβλεψης των ακραίων φαινομένων βροχόπτωσης/χιονόπτωσης λόγω των διεργασιών πολλαπλασιασμού πάγου στα νέφη.
«Αξιοποιήσαμε τις μετρήσεις από το πείραμα CALISHTO (https://calishto.panacea-ri.gr/) που διεξαγάγαμε στον Χελμό το φθινόπωρο/χειμώνα του 2021. Από τον σταθμό του «Δημόκριτου» στην κορυφή του Χελμού όπως και από έναν προσωρινό σταθμό στη βάση του βουνού μελετήσαμε πολύ καλά τα νέφη, που αναπτύχθηκαν εκείνη την περίοδο στην περιοχή. Τα ραντάρ και λέιζερ που χρησιμοποιήσαμε διαπερνούν τα νέφη σαν ακτίνες Χ, και μας επιτρέπουν, παρέα με τις μετρήσεις στην κορυφή του βουνού που είναι μέσα στα σύννεφα, να δούμε σαν “τομογραφία” τη δημιουργία και ανάπτυξη νεφών και όσα διαδραματίζονται μέσα σε αυτά. Τι είδαμε τότε ξεκάθαρα εκεί; Είδαμε μια διαδικασία παραγωγής δευτερογενούς πάγου, κάτι σαν μια έκρηξη πάγου μέσα στο σύννεφο. Είναι μια εξαιρετική κατάσταση, όταν μοιάζει σαν το σύννεφο να “τρελαίνεται”, με αποτέλεσμα είτε να χιονίζει τρελά, ή εάν είναι πιο θερμή η ατμόσφαιρα να βρέχει έντονα», λέει ο κ. Νένες.
Κρύσταλλοι πάγου
«Για να βρέξει ή να χιονίσει έντονα, πρέπει μέσα στο σύννεφο να δημιουργηθεί πάγος. Συνήθως χρειάζεται ένας αρχικός πυρήνας, όπως ένα σωματίδιο σκόνης ή ένα βακτήριο, για να σχηματιστεί ένας κρύσταλλος πάγου. Στον Χελμό παρατηρήσαμε ότι σωματίδια ερημικής σκόνης ή βιολογικής προέλευσης από τα δάση της περιοχής μπορούν εύκολα να βοηθήσουν στον σχηματισμό των πρώτων κρυστάλλων πάγου στα νέφη», εξηγεί η δρ Παρασκευή Γεωργακάκη, ερευνήτρια στην ομάδα του κ. Νένε και πρώτη συγγραφέας της δημοσίευσης. «Αυτό που είδαμε εμείς είναι πως όταν αυτοί οι κρύσταλλοι συγκρούονται μεταξύ τους, τότε πολλαπλασιάζονται πολύ γρήγορα και δημιουργείται δευτερογενής πάγος σε μεγάλες ποσότητες. Σε αυτές τις περιπτώσεις έχουμε εκδήλωση βαριάς χιονόπτωσης ή βροχόπτωσης. Η έρευνα μας έδειξε ότι αγνοώντας την επίδραση των διεργασιών πάγου στα μοντέλα πρόγνωσης καιρού, μπορεί να οδηγηθούμε σε σημαντική υποεκτίμηση της προβλεπόμενης βροχόπτωσης», συμπληρώνει η δρ Γεωργακάκη.
Η ανάδειξη αυτής της «εκρηκτικής» διαδικασίας μέσα στα νέφη συμπληρώνεται από ένα δεύτερο σημαντικό εύρημα της επιστημονικής ομάδας. «Το αποτύπωμα των μέχρι τώρα “κρυφών” διεργασιών πολλαπλασιασμού πάγου δεν είναι πια τόσο κρυφό, καθώς με τη μελέτη μας δείξαμε πως τα μετεωρολογικά ραντάρ μπορούν να το καταγράψουν με χαρακτηριστικό τρόπο, επιτρέποντάς μας να το δούμε εν δράσει σε πραγματικά νέφη. Και επειδή υπάρχει ένα τεράστιο αρχείο δεδομένων αυτού του τύπου, ξαφνικά έχουμε τη δυνατότητα να δούμε πόσο συχνά και με τι ένταση συμβαίνουν παρόμοιες διαδικασίες σε όλο τον κόσμο», υπογραμμίζει ο κ. Νένες.
Οι ίδιοι ερευνητές (Γεωργακάκη, Νένες) έχουν ήδη αναπτύξει τρόπους, με χρήση τεχνικών μηχανικής μάθησης, να εισάγουν αυτές τις διεργασίες στα κλιματικά μοντέλα νέας γενιάς. «Eχουμε εισαγάγει ήδη αυτά τα φαινόμενα στα τρία κύρια ευρωπαϊκά κλιματικά μοντέλα (EC Earth, NorESM και ECHAM-HAM), τα οποία θα χρησιμοποιηθούν και για τη νέα έκθεση της Διακυβερνητικής Επιτροπής για την Κλιματική Αλλαγή (IPCC), όπου μεταξύ άλλων θα κοιτάξει σε βάθος τη συχνότητα και την ένταση των ακραίων φαινομένων ανά τον κόσμο και φυσικά στη χώρα μας και την Ανατολική Μεσόγειο». Ευελπιστούν λοιπόν πως θα γίνει ένα σημαντικό βήμα για την έγκαιρη πρόγνωση ακραίων καιρικών φαινομένων, αλλά και για τη μελέτη ευρύτερα της πορείας της βροχόπτωσης/χιονόπτωσης.
Αξίζει να τονιστεί πως η σημαντικότατη αυτή έρευνα κατευθύνθηκε από την ομάδα μας (το Εργαστήριο Ατμοσφαιρικών Διεργασιών και των Επιπτώσεών του στο EPFL και στο κέντρο LAPI και C-STACC του Ινστιτούτου Χημικής Μηχανικής του ΙΤΕ στην Πάτρα), όπου η παρουσία Ελλήνων επιστημόνων (επτά από τους 11 συνολικά) και ελληνικών ιδρυμάτων (ΙΤΕ, ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος, ΕΜΠ) ήταν καταλυτική: από την οργάνωση της καμπάνιας, τη συλλογή δεδομένων ώς και το στήσιμο του μοντέλου, το τρέξιμο, την ανάλυση των αποτελεσμάτων και τη δημοσίευση. Το όλο έργο υποστηρίχθηκε από το πρόγραμμα PyroTRACH του ευρωπαϊκού συμβουλίου έρευνας (ERC), τα EU consortia FORCeS και CleanCloud και την ελληνική υποδομή ΠΑΝΑΚΕΙΑ.
