Μπορούμε να προβλέψουμε έναν «Daniel»; Εναν «Ιανό»; Υπάρχει πιθανότητα να βελτιστοποιήσουμε τα μοντέλα καιρού ώστε να προβλέπουμε ακραία καιρικά φαινόμενα με ακρίβεια; Πώς μπορούμε να γνωρίζουμε την εξέλιξη μιας πυρκαγιάς ή μιας πλημμύρας; Και όλα αυτά, μέσα από την παρατήρηση των ατμοσφαιρικών σωματιδίων και των νεφών;
Για τις απαντήσεις στα παραπάνω ερωτήματα ετοιμάζονται δέκα κοντέινερ για τον Πύργο Ηλείας και τον Χελμό, όπου αναμένεται να εγκατασταθούν εντός του 2026. Θα τα συνοδεύουν επιστήμονες από τουλάχιστον 30 ευρωπαϊκές διαστημικές και μετεωρολογικές υπηρεσίες σε συνεργασία με ερευνητικά ιδρύματα υπό την καθοδήγηση του Ινστιτούτου Αστρονομίας, Αστροφυσικής, Διαστημικών Εφαρμογών και Τηλεπισκόπησης (ΙΑΑΔΕΤ) του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών.
Επιστήμονες από τουλάχιστον 30 ευρωπαϊκές διαστημικές, κλιματικές και μετεωρολογικές υπηρεσίες και ιδρύματα θα μεταβούν στον Πύργο Ηλείας και τον Χελμό.
Θα ενεργοποιήσουν τεχνολογία αιχμής, η οποία θα λειτουργεί στο έδαφος, και θα συνεργαστούν με το «θαύμα της μηχανικής», τον «δορυφόρο των νεφών» EarthCARE, που είχε εκτοξευθεί τον περασμένο Μάιο από την Καλιφόρνια, με πύραυλο της SpaceX που είχε ονομαστεί «Λευκός Δράκος». Ο δορυφόρος έχει ελληνικές υπογραφές και τη συνεργασία της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας (ESA) και της αντίστοιχης ιαπωνικής (JAXA).
Ποιοι συμμετέχουν έως τώρα στο μεγάλο πείραμα
- Βασίλης Αμοιρίδης / Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών – GR
- Ελένη Μαρίνου / Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών – GR
- Αθανάσιος Νένες / Foundation for Research and Technology Hellas – GR and Ecole Polytechnique Federale de Lausanne – CH
- Παύλος Κόλλιας / Stony Brook University – US
- Silke Gross / German Aerospace Center – DE
- Carlos Perez García-Pando / Barcelona Supercomputing Center and ICREA – ES
- Angela Benedetti / ECMWF – EC
- Ελένη Μαρίνου / Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών – GR
- Jennie Thomas / Centre national de la recherche scientifique – FR
- Ulas Im / Aarhus University – DK
- Harri Kokkola / Finnish Meteorological Institute – FI
- Ewan O’Connor / Finnish Meteorological Institute – FI
- Dmitri Moisseev / University of Helsinki – FI
- Στέλιος Καζαντζής / PMOD/WRC – CH
- Hugh Coe / University of Manchester – UK
- Philip Stier / University of Oxford – UK
- Grisa Mocnik / University of Nova Gorica – SI
- Franco Marenco / The Cyprus Institute – CY
- Lucia Mona / Italian National Research Council – IT
- Anca Nemuc / National Institute of Optoelectronics – RO
- Jens Redemann / University of Oklahoma – US
- Greg McFarquhar / University of Oklahoma – US
- Χρήστος Ζερεφός / Ακαδημία Αθηνών – GR
- Σταύρος Σολωμός / Ακαδημία Αθηνών – GR
- Αντώνης Γκίκας / Ακαδημία Αθηνών – GR
- Ηλία Φουντουλάκης / Ακαδημία Αθηνών – GR
- Δημήτρης Μπαλής / Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης – GR
- Πρόδρομος Ζάνης / Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης – GR
- Θεόδωρος Καρακώστας / Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης – GR
- Ιωάννης Πυθαρούλης / Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης – GR
- Ulla Wandinger / Leibniz Institute for Tropospheric Research – DE
- Holger Baars / Leibniz Institute for Tropospheric Research – DE
- Patric Seifert / Leibniz Institute for Tropospheric Research – DE
- Ροδάνθη Μαμούρη / Eratosthenes CoE – CΥ
- Iwona Stachlewska / University of Warsaw – PL
- Oleg Dubovik / University of Lille – FR
- Κωνσταντίνος Α. Κουρτίδης / Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης – GR
- Alessandro Battaglia / Politecnico di Torino – IT
- Greg Schuster / NASA – VA
- Ελίνα Γιαννακάκη / Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών – GR
- Konrad Kandler / Technical University of Darmstadt – DE
Ταυτόχρονα, όμως, οι διαπραγματεύσεις με τη NASA και το αμερικανικό υπουργείο Ενέργειας, που βρίσκονται σε προχωρημένο στάδιο, ενδέχεται να επιφέρουν τη συμμετοχή προηγμένου εξοπλισμού από την Αμερική και ενός ακόμα θαύματος της μηχανικής: του αεροσκάφους ER-2 της αμερικανικής διαστημικής υπηρεσίας, με την οποία η διεθνής πειραματική εκστρατεία «Αρχιμήδης/Archimedes» –όπως ονομάζεται η αποστολή υπό την εποπτεία του Αστεροσκοπείου– θα συνεργαστεί, όπως όλα δείχνουν, στο πλαίσιο του προγράμματος CoSENSE (Collaborative Sensing).
Το πείραμα CoSENSE, όπως μας μεταφέρεται, θα το χρηματοδοτήσει εν μέρει η NASA, αλλά είναι υπό διαπραγμάτευση η συμμετοχή της Ιταλικής Διαστημικής Υπηρεσίας. Επίσης, το πείραμα θα ενισχυθεί και από την ESA, καθώς στόχος είναι να ενισχυθεί η συνεργασία στις δύο πλευρές του Ατλαντικού, εξ ου και το όνομα: Collaborative Sensing–CoSENSE.
Οι στόχοι με μια ματιά
- Κατανόηση του ατμοσφαιρικού κύκλου ζωής των διάφορων τύπων ατμοσφαιρικών σωματιδίων, όπως τα βιογενή αερολύματα, η ερημική σκόνη, τα θαλάσσια σωματίδια και τα μείγματά τους.
- Η παραμετροποίηση των αλληλεπιδράσεων νεφών και αερολυμάτων στη Μεσόγειο, δίνοντας προτεραιότητα στις βασικές διεργασίες που εμπλέκονται στο σχηματισμό και την εξέλιξη των νεφών μεικτής φάσης (που έχουν δηλαδή και υδροσταγονίδια και παγοκρυστάλλους, σε αντίθεση από τα θερμά νέφη που έχουν μόνο υγρή φάση και τα ψυχρά νέφη που έχουν μόνο πάγο), συμπεριλαμβανομένων των μελετών για τα θερμά σύννεφα.
- Αξιολόγηση της επίδρασης των αερολυμάτων και των νεφών στην ακτινοβολία και τη θέρμανση της ατμόσφαιρας.
- Βελτίωση των παραμετροποιήσεων της κεραυνικής δραστηριότητας σε σχέση με τις μικροφυσικές ιδιότητες των καταιγίδων.
Και συγκεκριμένα:
- Ποιοι είναι οι κύριοι ταμιευτήρες πυρήνων συμπύκνωσης και παγοποίησης στη Μεσόγειο;
- Ποιοι είναι οι μηχανισμοί που συμβάλλουν στον σχηματισμό υετού;
- Ποιοι είναι οι μηχανισμοί που συμβάλλουν στις συγκεντρώσεις κρυστάλλων πάγου και την έναρξη της καθίζησης στα ψυχρά και μεικτής φάσης νέφη;
- Ποιος είναι ο ρόλος των βιογενών αερολυμάτων, της ερημικής σκόνης και των θαλάσσιων σωματιδίων στις διεργασίες σχηματισμού νεφών;
- Πώς αλλάζουν οι μικροφυσικές και οπτικές ιδιότητες του αερολύματος με τη γήρανση και την ανάμειξη των αέριων μαζών;
- Πώς τα αερολύματα και οι κατακόρυφες κατανομές των υδρατμών επηρεάζουν τους ρυθμούς θέρμανσης και τις ροές ακτινοβολίας;
- Μπορούμε να αποκαλύψουμε σημάδια αναζωογόνησης παρουσία υψηλών φορτίων αερολυμάτων στη Μεσόγειο;
- Πώς επηρεάζει η κατανομή των διαφορετικών υδρομετεώρων την κεραυνική δραστηριότητα των καταιγίδων;
- Ποιος θα είναι ο αντίκτυπος των ευρημάτων του «Αρχιμήδη» στη βελτίωση των περιφερειακών προβλέψεων στη Μεσόγειο;
«Η χρήση των παρατηρήσεων του EarthCARE, σε συνδυασμό με τα δεδομένα που θα συλλέξουμε με το πείραμα “Αρχιμήδης” και τη χρήση τεχνητής νοημοσύνης, θα συμβάλει στη βελτίωση των προγνωστικών μοντέλων καιρού και κλίματος», ανακοινώνει στην «Κ» ο Βασίλης Αμοιρίδης, διευθυντής Ερευνών του ΙΑΑΔΕΤ, ο οποίος είχε βρεθεί στο Κιότο, όπου είχε συμμετάσχει στο συνέδριο Apolo, με επιστήμονες απ’ όλο τον κόσμο που ειδικεύονται στη μικροφυσική των νεφών και των αερολυμάτων.
«Η απεικόνιση ατμοσφαιρικών παραμέτρων σε τρεις διαστάσεις παίρνει σάρκα και οστά με τα τεχνολογικά επιτεύγματα που παρακολουθήσαμε στην Ιαπωνία. Γίναμε μάρτυρες των πρώτων ανακτήσεων από τον EarthCARE και συνεργειών με μετρήσεις αεροσκάφους των NASA (στον Ατλαντικό) και DLR (στον Ατλαντικό και το Παρατηρητήριο ΠΑΓΓΑΙΑ του Αστεροσκοπείου στα Αντικύθηρα), που κατάφεραν να μας παρέχουν τρισδιάστατες απεικονίσεις των νεφών και των αερολυμάτων», αφηγείται ο Βασίλης Αμοιρίδης, ο οποίος συμπληρώνει ότι οι Ιάπωνες δουλεύουν στην ανάκτηση παραμέτρων για τα νέφη και οι Ευρωπαίοι για το προφίλ των αερολυμάτων. Αυτή η συνεργασία οδηγεί στο κεντρικό επίδικο: την τρισδιάστατη τομογραφία των νεφών/αερολυμάτων και των επιδράσεών τους στο ενεργειακό ισοζύγιο.
Η σημασία της διακρίβωσης των νεφών
Τα σύννεφα, πάντως, όπως μας λένε οι ειδικοί, είναι ιδιαίτερα δύσκολο να τα εντάξεις σε μοντέλα, παρά την τεράστια επίδραση που έχουν στο κλίμα και στον καιρό της Γης. Σύμφωνα με τους επιστήμονες που συνομίλησαν με την «Κ», είναι δύσκολο να προβλεφθεί επακριβώς η εμφάνισή τους, «εξ ου και οι μετεωρολόγοι πολλές φορές πέφτουν έξω», όπως μας έχει πει σε προηγούμενο ρεπορτάζ ο Βασίλης Αμοιρίδης.
Γι’ αυτόν τον λόγο, η ποσοτικοποίησή τους, που θα καταστεί δυνατή και αξιόπιστη από τον δορυφόρο EarthCARE, θα προσφέρει πολλές λεπτομέρειες για την τρέχουσα κατάσταση των σωματιδίων και νεφών σε παγκόσμια κλίμακα. «Τα δεδομένα που ζητούμε για τα νέφη είναι πολλά. Χρειάζεται να γνωρίζουμε αν έχουν μεγάλα ή μικρά σταγονίδα, μικρούς ή μεγάλους παγοκρυστάλλους, πολύ ή λίγο πάγο, πολύ ή λίγο νερό, αν δημιουργήθηκαν από σκόνη, καπνό πυρκαγιών, ρύπανση, θαλασσινό αλάτι ή άλλες πηγές, όπως γύρη, μύκητες, βακτήρια – ακόμα και ηφαιστειακή στάχτη», μας είχε εξηγήσει στο ίδιο ρεπορτάζ ο Αθανάσιος Νένες.
Ηρθε η ώρα, εξ όσων συνάγεται, κάθε νέα επιστημονική και τεχνολογική κατάκτηση… να πέσει από τα σύννεφα και κάθε ερευνητής να βάλει το λιθαράκι του στην κατανόηση του καιρού και του κλίματος – κυρίως των ακραίων εκφάνσεών τους. Ηρθε, κατά τα φαινόμενα, η ώρα οι μετεωρολόγοι να αποκτήσουν προηγμένα δεδομένα που θα βελτιώσουν τα προγνωστικά τους μοντέλα, που δεν θα πέφτουν έξω· η στιγμή να βελτιώσουμε τη γνώση μας για τους μεσογειακούς κυκλώνες και τον ακραίο καιρό της ευρύτερης περιοχής μας.
Το διεθνές πείραμα «Αρχιμήδης» θα συλλέγει δεδομένα στον Πύργο και τον Χελμό επί έναν ολόκληρο χρόνο. Τα δύο σημεία επελέγησαν, όπως εξηγούν οι επιστήμονες, διότι είναι εκείνα από τα οποία διέρχεται περισσότερες φορές ημερησίως ο EarthCARE. Μάλιστα, η ομάδα υπό το Αστεροσκοπείο θα εργάζεται στην Ηλεία, ενώ στο βουνό θα εδρεύει ένα consortium 20 ευρωπαϊκών πανεπιστημίων και φορέων, του οποίου επιστημονικός συντονιστής είναι o Αθανάσιος Νένες, καθηγητής και διευθυντής ερευνών σε πανεπιστημιακά ιδρύματα στη Λωζάνη και στο Ιδρυμα Τεχνολογίας και Ερευνας στην Πάτρα.
«Είναι η πρώτη φορά που οι Ελληνες επιστήμονες θα έχουν στη διάθεσή τους τέτοια προηγμένα συστήματα παρατήρησης και δεδομένα που θα βελτιώσουν τη μοντελοποίηση φυσικών διεργασιών με τη χρήση μεθόδων μηχανικής μάθησης», δηλώνει ο Βασίλης Αμοιρίδης. «Η συνέργεια των τεχνολογιών lidar, ραντάρ και δεκτών από δορυφορικές και εναέριες πλατφόρμες θα παράσχει τα απαραίτητα δεδομένα για να εφαρμοστούν εργαλεία τεχνητής νοημοσύνης για τη μοντελοποίηση των περίπλοκων ατμοσφαιρικών διεργασιών της Μεσογείου», προσθέτει.
Είναι η πρώτη φορά που οι Ελληνες επιστήμονες θα έχουν στη διάθεσή τους τέτοια προηγμένα συστήματα παρατήρησης και δεδομένα που θα βελτιώσουν τη μοντελοποίηση φυσικών διεργασιών με τη χρήση μεθόδων μηχανικής μάθησης.
Τα καινοτόμα εργαλεία, όπως μας εξηγεί ο διευθυντής Ερευνών του ΙΑΑΔΕΤ του Αστεροσκοπείου, θα είναι σε θέση να καταγράφουν τις μικροφυσικές διεργασίες που εξελίσσονται εντός των νεφών. «Θα παρακολουθούμε όλη την εξέλιξη ενός νέφους, τις αλλαγές φάσης από αέρια σε υγρή και στερεά κατάσταση, από αερόλυμα σε σταγόνα και παγοκρύσταλλο», μας λέει ο ίδιος.
Τα συστήματα του «Αρχιμήδη»
-
A-lidar [@Πύργος]: Πολυκαναλικό σύστημα lidar για τη μέτρηση αερολυμάτων.
-
UV-lidar [@Πύργος]: Σύστημα lidar υψηλής ισχύος για τη μέτρηση υδρατμών, θερμοκρασίας και φθορισμού που λειτουργεί στα 355 nm.
- eVe lidar [@Πύργος]: Σύστημα lidar αναφοράς της ESA, το οποίο συνδυάζει δυνατότητες γραμμικής-κυκλικής πόλωσης, Raman, πόλωσης και προφίλ υδρατμών. Η διαμόρφωση διπλού λέιζερ/διπλού τηλεσκοπίου επιτρέπει την ανάκτηση μικροφυσικών ιδιοτήτων νεφών στη βάση τους, εφαρμόζοντας την τεχνική διπλού πεδίου όρασης (dual FOV).
-
EMORAL lidar [@Χελμός]: Φορητό πολυκαναλικό σύστημα lidar τύπου Mie-Raman.
-
LACROS [@Χελμός]: Εξερευνητική πλατφόρμα τηλεπισκόπησης αερολυμάτων και νεφών, η οποία περιλαμβάνει φορητό σύνολο ενεργών και παθητικών οργάνων τηλεπισκόπησης.
-
Ηλιοφωτόμετρο πολωμετρικής μέτρησης Ηλίου/ουρανού/Σελήνης [@Χελμός]: Φωτόμετρο συμβατό με το AERONET που πραγματοποιεί μετρήσεις άμεσης ακτινοβολίας Ηλίου και Σελήνης, καθώς και φωτεινότητας και πόλωσης του ουρανού σε πολλαπλές γωνίες σκέδασης και φασματικές ζώνες.
-
Φωτομετρικές πλατφόρμες [@Πύργος & Χελμός]: Υψηλής ακρίβειας πλατφόρμες για τη μέτρηση της άμεσης κανονικής και συνολικής (ολικής) φασματικής ηλιακής εισερχόμενης ακτινοβολίας.
-
Φασματοραδιομετρητής Ηλιακής Ακτινοβολίας Ακριβείας (PSR) [@Πύργος]: Σχεδιασμένος για μετρήσεις υψηλής ακρίβειας και πιστότητας της άμεσης κανονικής και συνολικής (ολικής) φασματικής ηλιακής ακτινοβολίας.
-
Ραντάρ C-band [@Ανδραβίδα]: Μη βαθμονομημένο ραντάρ καιρού, το οποίο αποτελεί μέρος του ελληνικού δικτύου (κοντά στον Πύργο).
-
Αισθητήρας Κεραυνών [@Πύργος]: Ο αισθητήρας κεραυνών περιλαμβάνει κεραία που ανιχνεύει την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που εκπέμπεται κατά τη διάρκεια εκκένωσης κεραυνού. Επιπλέον, παρέχει τον ρυθμό εμφάνισης κεραυνών, τον τύπο και την πολικότητα των εκκενώσεων.
Το νέο δεδομένο είναι ότι η μαθηματική αναπαράσταση των φαινομένων που θα παράσχει η τεχνητή νοημοσύνη «αναμένεται να αυξήσει το εύρος των προγνώσεων καιρού από 4-5 ημέρες που είναι σήμερα σε 6-7. Και για πρώτη φορά θα έχουμε στη διάθεσή μας τέτοια δεδομένα στην Ελλάδα», όπως υπογραμμίζει ο Βασίλης Αμοιρίδης.
Πώς φτάσαμε έως εδώ
Για να φτάσουμε μέχρις εδώ, βέβαια, η δουλειά της ομάδας του Αστεροσκοπείου ήταν μεγάλη. Ο επικεφαλής της επιστημονικής ομάδας μάς λέει ότι αυτή η προσπάθεια, η οργανολογία του Αστεροσκοπείου, τα όργανα της ελληνικής εταιρείας προηγμένης τεχνολογίας Raymetrics που εξάγει τεχνολογία σε όλο τον κόσμο, καθώς και η φήμη που έχουν κατακτήσει οι Ελληνες επιστήμονες διεθνώς ήταν ορισμένα από τα στοιχεία που κέρδισαν κατ’ αρχάς την ESA, τη NASA και το Ευρωπαϊκό Μετεωρολογικό Κέντρο (ECMWF), δίχως να λείπει ο ανταγωνισμός.
«Θεωρούμε εθνική επιτυχία το γεγονός ότι η ESA χρησιμοποιεί ελληνικές τεχνολογίες ως συστήματα αναφοράς για τη διακρίβωση των δορυφορικών αποστολών EarthCARE και Aeolus», λέει ο συνομιλητής μας.
Ο «Αρχιμήδης» είναι, λοιπόν, έτοιμος να ξεκλειδώσει τις διεργασίες που διέπουν τα καιρικά φαινόμενα και το μεσογειακό κλίμα. Να κατορθώσει την πλήρη τομογραφία των νεφών. Για να σταματήσουμε να πέφτουμε από τα σύννεφα.
Κεντρική φωτογραφία:
