Please use this identifier to cite or link to this item:
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.authorKoutsougiannis, Konstantinosen
dc.contributor.authorΚουτσουγιάννης, Κωνσταντίνοςel
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States*
dc.subjectPolar stratospheric cloudsen
dc.subjectΠολικά στρατοσφαιρικά νέφηel
dc.subjectΗλιακές κηλίδεςel
dc.titleClimatology of polar stratospheric clouds and investigation of a possible relationship between their characteristics and solar activityen
dc.titleΚλιματολογία των πολικών στρατοσφαιρικών νεφών και διερεύνηση πιθανής συσχέτισης των χαρακτηριστικών τους με την ηλιακή δραστηριότηταel
heal.type.enMaster thesisen
heal.type.elΜεταπτυχιακή εργασίαel
heal.contributorNameΣταμάτης, Μιχαήλel
heal.recordProviderΠανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημώνel
heal.abstractThis thesis tries to combine atmospheric phenomena, such as the polar stratospheric clouds (PSCs) with solar radiation. Its first step was to create a climatology of PSCs and then investigate if there is any relationship between them and solar activity – specifically the 11-year sunspot cycle. Because the results were lacking in explanations, another parameter was added to the analysis, Stratospheric Temperatures, from which the relationship between solar activity and PSCs was examined. This step stood as a cornerstone in the study, through which valuable information and insights were unfolded. The analysis of PSCs was based on the Cloud-Aerosol Lidar with Orthogonal Polarization (CALIOP) lidar Level-2 PSC Mask-Version-2.00 data products covering the 16-year period from 2006 to 2021. The primary Level-2 PSC data were converted to level-3 type data for 1°x1° latitude-longitude grid areas on a monthly mean basis, for 121 vertical layers extending from 8.4 to 30 km, with a resolution of 5 km horizontally and 180 m vertically. From the obtained statistics, the areal coverage and fractional cloud cover of PSCs were estimated. Ancillary parameters, such as stratospheric temperatures, were included in our dataset from the Modern- Era Retrospective analysis for Research and Applications, Version 2 (MERRA-2) while the data for solar activity were obtained from the World Data Center – Sunspot Index and Long-Term Solar Observations (WDC-SILSO), Royal Observatory of Belgium. The monthly mean PSC areal coverage of the Northern Hemisphere (NH) ranges from about 2,000 to 510,000 km2, whereas in the Southern Hemisphere (SH) it ranges from 500 to 1,200,000 km2. PSCs most frequently form between 12 and 26 km above the Earth's surface, with their maximum frequency at 18-23 km. The global and annual mean areal coverage of PSCs varies from about 1,000 to 400,000 km2, with minimum and maximum values in each hemisphere’s local summer and winter, respectively. According to our analysis, the areal extent of PSCs—at the altitude of their maximum frequency of occurrence—has been found to have increased in the NH, while decreasing in the SH, though not statistically significantly. These trends of PSCs align with the recent reported literature on increasing and decreasing ozone trends in the SH and NH, respectively. Stratospheric hemispherical temperatures have been found to range between 198K and 232K for the Arctic, while 185K and 245K for the Antarctic, and they have been quite well correlated with the occurrence of PSCs in the altitude range of 12-26 km. Specifically, according to two different correlation approaches employed, the best correlation coefficients (r) between PSCs and temperatures vary from r = -0.47 to -0.44 for the NH and r = -0.78 to -0.7 for the SH. The vertical profiles of the correlation coefficient between solar activity with stratospheric temperatures, and PSCs have been developed, showing no strong evidence of a direct influence among these parameters in the low and middle stratosphere up to 30 km. The best r values for stratospheric temperatures and the number of sunspots were found to be 0.1 at 30 km over the NH (monthly mean values) and 0.155 at 30 km over the SH (yearly mean values). The best r values for PSCs and the number of sunspots were found to be -0.1 at 14 km over the NH and - 0.18 at both 13.5 km and 26 km over the SH (yearly mean values).en
heal.abstractΗ συγκεκριμένη μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία προσπαθεί να συνδυάσει κάποια ατμοσφαιρικά φαινόμενα, συγκεκριμένα τα πολικά στρατοσφαιρικά νέφη (PSCs), με την ηλιακή ακτινοβολία. Το πρώτο βήμα ήταν να δημιουργηθεί μια κλιματολογία των PSCs και στη συνέχεια να διερευνηθεί εάν υπάρχει κάποια σχέση μεταξύ των χαρακτηριστικών τους και του 11ετούς κύκλου των ηλιακών κηλίδων. Ωστόσο, επειδή τα αρχικά αποτελέσματα χρειαζόντουσαν περισσότερο εμβάθυνση, επιλέχθηκε να ενταχθεί στη μελέτη μια ακόμη παράμετρος, οι στρατοσφαιρικές θερμοκρασίες και η πιθανή σχέση τους με την ηλιακή δραστηριότητα. Η ανάλυση των πολικών στρατοσφαιρικών νεφών βασίστηκε στα προϊόντα δεδομένων του Lidar νεφών-αερολυμάτων με ορθογώνια πόλωση (CALIOP) lidar Level-2 PSC Mask-Version-2.00 κατά την 16ετή περίοδο από το 2006 έως το 2021. Τα αρχικά δεδομένα μετατράπηκαν σε πλεγματικά δεδομένα για περιοχές 1°x1° γεωγραφικού πλάτους-μήκους σε μηνιαία μέση βάση, για 121 κατακόρυφα στρώματα από τα 8,4 έως 30 km, με ανάλυση 5km οριζόντια και 180m κατακόρυφα. Από αυτά τα δεδομένα, υπολογίστηκε η περιοχική κάλυψη (km2 ) και η νεφοκάλυψη. Βοηθητικές παράμετροι, όπως οι στρατοσφαιρικές θερμοκρασίες, συμπεριλήφθηκαν στο σύνολο δεδομένων μας από τη δεύτερη έκδοση του μοντέλου σύγχρονων αναλύσεων κλιματικών δεδομένων (MERRA-2 reanalysis), ενώ τα δεδομένα για την ηλιακή δραστηριότητα ελήφθησαν από το παγκόσμιο κέντρο ηλιακών δεδομένων (WDC-SILSO), του βασιλικού αστεροσκοπείου του Βελγίου. Η μηνιαία μέση επιφανειακή κάλυψη των PSCs του βόρειου ημισφαιρίου κυμαίνεται από περίπου 2.000 έως 510.000 km2, ενώ στο νότιο ημισφαίριο κυμαίνεται από 500 έως 1.200.000 km2. Τα συγκεκριμένα νέφη σχηματίζονται συχνότερα μεταξύ 12 και 26 km πάνω από την επιφάνεια της Γης, με τη μέγιστη συχνότητα στα 18-23 km. Η πλανητική και ετήσια μέση επιφανειακή κάλυψη των νεφών ποικίλλει από περίπου 1.000 έως 400.000 km2, με ελάχιστες και μέγιστες τιμές κατά τη διάρκεια του τοπικού θέρους και χειμώνα του κάθε ημισφαιρίου, αντίστοιχα. Σύμφωνα με την ανάλυσή μας, η έκταση των νεφών - στο υψόμετρο της μέγιστης συχνότητας εμφάνισής τους - έχει βρεθεί ότι έχει αυξηθεί στο βόρειο ημισφαίριο, ενώ μειώθηκε στο νότιο ημισφαίριο, αν και όχι στατιστικά σημαντικά. Αυτές οι τάσεις των νεφών βρίσκονται σε συμφωνία με την πρόσφατη αναφερόμενη βιβλιογραφία σχετικά με την αύξηση και τη μείωση των τάσεων του όζοντος στο νότιο ημισφαίριο και στο βόρειο ημισφαίριο, αντίστοιχα. Οι στρατοσφαρικές θερμοκρασίες βρέθηκε ότι κυμαίνονται μεταξύ 198K και 232K πάνω από την Αρκτική, έναντι 185K και 245K για την Ανταρκτική, και συσχετίζονται αρκετά καλά με την εμφάνιση PSCs στα ύψη 12-26 km. Συγκεκριμένα, σύμφωνα με δύο διαφορετικές εφαρμοσθείσες προσεγγίσεις συσχέτισης, οι καλύτεροι συντελεστές συσχέτισης (r) μεταξύ των PSCs και των στρατοσφαιρικών θερμοκρασιών κυμαίνονται από r = -0,47 έως -0,44 για το βόρειο ημισφαίριο και r = -0,78 έως -0,7 για το νότιο ημισφαίριο από τη μια προσέγγιση στην άλλη. Αντιθέτως, δε βρέθηκαν τόσο καλές συσχετίσεις για τις άλλες παραμέτρους. Έτσι, οι καλύτερες τιμές r για τις στρατοσφαιρικές θερμοκρασίες και τον αριθμό των ηλιακών κηλίδων 9 βρέθηκαν να είναι 0,1 στα 30 km για την Αρκτική (μέσες μηνιαίες τιμές) και 0,155 στα 30 km για την Ανταρκτική (μέσες ετήσιες τιμές). Οι καλύτερες τιμές r μεταξύ των νεφών και του αριθμού των ηλιακών κηλίδων βρέθηκαν να είναι -0,1 στα 14 km πάνω από το NH και -0,18 σε αμφότερα τα 13,5 km και 26 km πάνω από το SH (μέσες ετήσιες τιμές).el
heal.advisorNameΧατζηαναστασίου, Νικόλαοςel
heal.committeeMemberNameΧατζηαναστασίου, Νικόλαοςel
heal.committeeMemberNameΠατσουράκος, Σπυρίδωνel
heal.committeeMemberNameΛώλης, Χρήστοςel
heal.academicPublisherΠανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Φυσικήςel
heal.numberOfPages161 σ.el
Appears in Collections:Διατριβές Μεταπτυχιακής Έρευνας (Masters) - ΦΥΣ

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Μ.Ε. Κουτσουγιάννης Κωνσταντίνος (2024).pdf11.9 MBAdobe PDFView/Open

This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons