Τετάρτη, 19 Οκτωβρίου 2011

Κλίμα και Δασική Βλάστηση της Ελλάδας-Συμπληρωματικά στοιχεία

1) Kira’ s Warmth Index (WI)
  
Επειδή στην ανατολική Ασία γίνεται ιδιαίτερη χρήση του Kiras Warmth Index (με συμβολισμό WI και μονάδα μέτρησης °C*months) για θέματα σχέσεων κλίματος-βλάστησης [1,2,4,5,6,7] και βάσει αυτού δίνονται τα θερμοόρια και ψυχροόρια των διαφόρων δασοπονικών ειδών [3], είναι χρήσιμος ο υπολογισμός του για συγκριτικές μελέτες με τη δική μας περιοχή, καθώς και για την διερεύνηση της δυνατότητας εισαγωγής δασοπονικών ειδών από τον πλούσια φυτικό κόσμο εκείνων των χωρών, που γίνεται ως εξής:
Α) εξ’ ορισμού: WI=Σ(Τi-5), για τους μήνες με Τi>5°C,
                                όπου Τi: η μέση μηνιαία θερμοκρασία.  



            Β) μόνο με τη βοήθεια της μέσης ετήσιας θερμοκρασίας Τan (°C)
                                για σταθμούς με μέση μηνιαία θερμοκρασία ψυχρότερου μήνα Tψ>5°C:
                                                WI=12*Tan-60,
                                για τους ελληνικούς σταθμούς με Tψ≤5°C:
                                        WI = 0,27*Τan 2 + 3,2*Τan + 11
                        με R² = 0,9913 και μέγιστες αποκλίσεις ±5°C*months
Είναι προφανές, ότι για μετεωρολογικούς σταθμούς με όλους τους μήνες να έχουν μέση θερμοκρασία >5°C, είναι:
WI=  60°C*months για Tan=10°C
WI= 120°C*months για Tan=15°C
WI= 180°C*months για Tan=20°C
Στο παρακάτω σχήμα δίνεται η διανομή των ελληνικών δασικών κλιματικών ζωνών (ΔΚΖ) σε διάγραμμα με τετμημένη τον WI και τεταγμένη τον Kiras humidity/aridity Index (K), που υπολογίζεται ως εξής [1]:  
K=Pan/(WI+20) αν WI≤100 και K=2*Pan/(WI+140) αν WI>100
Όπου Pan: το μέσο ετήσιο ύψος κατακρημνισμάτων (υετού) σε mm.
                Εύκολα διαπιστώνεται, πως ο δείκτης Κ δεν έχει αξία για τον ελλαδικό χώρο, αφού έχει φτιαχτεί για κλίματα με βροχοπτώσεις κατά τη θερινή περίοδο. Αντίθετα, ο δείκτης WI είναι εφαρμόσιμος και στη χώρα μας. Μπορεί δε να ειπωθεί, ότι προσεγγιστικά η τιμή WI= 120°C*months ορίζει τα ψυχροόρια της θερμότερης ζώνης των αειφύλλων πλατυφύλλων (ΔΚΖ1) και τα θερμοόρια των δασών ελάτης, μαύρης πεύκης και οξιάς (ΔΚΖ5 και ΔΚΖ6), η τιμή WI=135°C*months τα θερμοόρια των φυλλοβόλων δρυοδασών, ενώ η τιμή WI= 75°C*months τα θερμοόρια των ψυχροβίων κωνοφόρων (ΔΚΖ7) και τα ψυχροόρια των περισσότερων ειδών αειφύλλων πλατυφύλλων (ΔΚΖ2 και ΔΚΖ3).
Καλύτερο κλιματικό διάγραμμα προκύπτει αν η τεταγμένη αντικατασταθεί από το δείκτη ξηρότητας του Pinna (Ιp):
Το εν λόγω διάγραμμα είναι παρόμοιο με το διάγραμμα ΜWI-Ip της μελέτης των Γκουβά και Σακελλαρίου (2011) «Κλίμα και Δασική Βλάστηση της Ελλάδας», αφού για τους ελληνικούς μετεωρολογικούς σταθμούς είναι:
MWI=0,11*WI+0,2 με R² = 0,98
Προς αποφυγή συγχύσεων διευκρινίζεται, ότι ο θερμομετρικός δείκτης MWI αποτελεί το άθροισμα των μέσων θερμοκρασιών (Τi) των μηνών με Τi>10°C διαιρεμένο με το 12, δηλαδή: MWI=Σ(Τi)/12 (σε °C), για Τi>10°C.
ΑΝΑΦΟΡΕΣ
1) CHUNYING L. (1999): The application of Kira' s indices to the study of vegetation-climatic interaction in China. Acta Phytoecologica Sinica 23(2): 125-138.
2) FANG J. Y.,  YODA K. (1990): Water balance and distribution of vegetation (Climate and vegetation of China, III). Ecol. Res. 5: 9–23.
3) FANG J. Y.,  YODA K. (1990): Climate and vegetation in China IV. Distribution of tree species along the thermal gradient. Ecol. Res. 5, Number 3: 291-302.
4) FANG J. Y., OHSAWA M., KIRA. T. (1996): Vertical vegetation zones along 30 degrees N latitude in humid. East Asia. Vegetatio 126:135-149.
5) FANG JY, SONG YC, LIU HY, PIAO SL. (2002): Vegetation–climate relationship and its application in the division of vegetation zone in China. Acta. Botanica Sinica 44 (9): 1105-1122.  http://www.jipb.net/pubsoft/content/2/2314/X020321(PS2).pdf
6) KRESTOV P., NAKAMURA Y. (2007): Climatic controls of forest vegetation distribution in Northeast Asia. Ber. d. Reinh.-Tüxen-Ges. 19: 131-145.
7) YIM T., KIRA T. (1975): Distribution of forest vegetation and climate in the Korean peninsula: Ι. Distribution of some indices of thermal climate. Japanese Journal of Ecology 25(2): 77-88.
2) Εκτίμηση του μέσου ετήσιου αριθμού ημερών ολικού παγετού (ημερών με μέγιστη θερμοκρασία <0˚C) με τη βοήθεια της μέσης μέγιστης θερμοκρασίας του Ιανουαρίου (Tx JAN σε ˚C) στον ελλαδικό χώρο
              Δεδομένα κυρίως από ΑΝΔΡΕΑΚΟ Κ. (1978): Κλιματικά στοιχεία 86 μετεωρολογικών σταθμών του ελληνικού δικτύου. Περίοδος 1930-75. Εθνική Μετεωρολογική Υπηρεσία, Αθήνα.
            Από το παραπάνω σχήμα έχουν αφαιρεθεί οι τιμές TxJAN>12˚C, διότι στους σταθμούς εκείνους δεν είχαν παρατηρηθεί παραπάνω από 0,1 ημέρες ολικού παγετού.
            Η χωρική διανομή των αποκλίσεων του πραγματικού μέσου ετήσιου αριθμού  ημερών ολικού παγετού από τη γραμμή παλινδρόμησης δίνεται στο παρακάτω σχήμα (αρνητικές τιμές αντιστοιχούν σε υπερεκτίμηση του μέσου ετήσιου αριθμού ημερών ολικού παγετού από την εξίσωση του παραπάνω διαγράμματος).



3) Εκτίμηση της απολύτως ελάχιστης θερμοκρασίας (Tnn σε ˚C) με τη βοήθεια της μέσης ελάχιστης θερμοκρασίας του ψυχρότερου μήνα (m σε ˚C) στον ελλαδικό χώρο

Δεδομένα κυρίως από ΑΝΔΡΕΑΚΟ Κ. (1978): Κλιματικά στοιχεία 86 μετεωρολογικών σταθμών του ελληνικού δικτύου. Περίοδος 1930-75. Εθνική Μετεωρολογική Υπηρεσία, Αθήνα.
Η χωρική διανομή των αποκλίσεων των πραγματικών τιμών της Tnn από τη γραμμή παλινδρόμησης δίνεται στο παρακάτω σχήμα (αρνητικές τιμές αντιστοιχούν σε υπερεκτίμηση της απολύτου ελάχιστης θερμοκρασίας από την εξίσωση του παραπάνω διαγράμματος): 
Τnn=-0.0806*m² + 2.481*m -16.6, R²=0.847.
Υποεκτίμηση της Tnn (θετικές αποκλίσεις) παρατηρείται κυρίως σε σταθμούς με μικρή χρονοσειρά, διότι πιθανότατα στις μετρήσεις τους δεν συνέβαινε να συμπεριλαμβάνεται η ελάχιστη δυνατή θερμοκρασία της περιοχής ή σε σταθμούς στους οποίους η θερμοκρασία δεν μπόρεσε να πέσει αρκετά κατά τη διάρκεια πολύ ψυχρών εισβολών εξαιτίας της ύπαρξης νεφώσεων και ανέμου.
Εκτίμηση της απολύτου μέγιστης θερμοκρασίας με τη βοήθεια της μέσης μέγιστης θερμοκρασίας του θερμότερου μήνα (Μ σε ˚C) στον ελλαδικό χώρο δεν είναι εφικτή, καθώς δεν βρέθηκε συσχέτιση μεταξύ τους.


4) 1η Κλιματική ταξινόμηση Köppen

            Ο πίνακας 14 της μελέτης «Κλίμα και δασική βλάστηση της Ελλάδας» (σελ. 173), που παρουσιάζει τον αριθμό των μετεωρολογικών σταθμών κάθε ελληνικής Δασικής Κλιματικής Ζώνης σε σχέση με τους τύπους της πρωταρχικής κλιματικής κατάταξης του Köppen, έχει στηριχθεί στην αναφορά του Ζαμπάκα (1981) για την εν λόγω κλιματική κατάταξη, όπου η υποτροπική κλιματική ζώνη περιλαμβάνει το σύνολο των περιοχών της γης των εχόντων από 4 μέχρι 11 μήνες μέση μηνιαία θερμοκρασία μεγαλύτερη από 20°C και κατά τους υπόλοιπους μήνες μεταξύ 10°C και 20°C, ενώ η εύκρατη ζώνη περιλαμβάνει τις περιοχές όπου από 4 μέχρι 12 μήνες επικρατεί ευκρασία (10°C<T<20°C). Με αυτή τη θεώρηση, οι περιοχές με το πολύ 3 θερμούς μήνες (T>20°C) ή πάνω από 4 θερμούς μήνες και με τουλάχιστον 1 μήνα ψυχρό (Τ<10°C) θα έπρεπε να εντάσσονται στην εύκρατη ζώνη. Τους ίδιους ορισμούς συναντά κανείς και σε πολύ παλαιότερα ή νεώτερα εγχειρίδια κλιματολογίας (Hann 1908, Oliver 2011). Ανατρέχοντας, όμως, στην πρωτότυπη σχετική εργασία του Köppen (1884), με αφορμή την εργασία των Rubel and Kottek (2011), διαπιστώνεται όχι άκοπα, ότι οι εν λόγω κλιματικές ζώνες (thermal zones) ορίζονται κανονικά ως εξής:
α. Τροπική ζώνη (tropical zone): Το σύνολο των περιοχών της γης με μέση θερμοκρασία όλων των μηνών μεγαλύτερη από 20°C.
β. Υποτροπικές ζώνες (subtropical zones): Από 4 μέχρι 11 μήνες με μέση θερμοκρασία μεγαλύτερη από 20°C.
γ. Εύκρατες ζώνες (moderately temperate zones): Το πολύ 3 μήνες με μέση θερμοκρασία μεγαλύτερη από 20°C, αλλά τουλάχιστον 4 μήνες με μέση θερμοκρασία μεγαλύτερη από 10°C.
δ. Ψυχρές ζώνες (cold zones): 1-3 μήνες είναι εύκρατοι (με μέση μηνιαία θερμοκρασία μεταξύ 10°C και 20°C και οι υπόλοιποι ψυχροί (με μέση θερμοκρασία μικρότερη από 10°C).
ε. Πολικές ζώνες (polar zones): Όλοι οι μήνες ψυχροί (με μέση θερμοκρασία μικρότερη από 10°C).
Με άλλα λόγια, κριτήριο του Köppen για την ταξινόμηση των κύριων θερμοκρασιακών ζωνών αποτελεί ο αριθμός των θερμότερων, πάντοτε, μηνών με μέση θερμοκρασία μεγαλύτερη από τις κρίσιμες τιμές των 10°C και 20°C, η δε μη σύνοψη κατηγοριών και κριτηρίων από τον ίδιο σε κάποιον πίνακα, καθώς και η δυσκολία του κειμένου της πρωτότυπης εργασίας του οδήγησε σε εσφαλμένη διατύπωσή τους από μεταγενέστερους ερευνητές. Με την σωστή πλέον κατηγοριοποίηση των θερμοκρασιακών ζωνών του Köppen, πολλοί σταθμοί της εύκρατης ζώνης του πίνακα 14 εντάσσονται κανονικά στην υποτροπική, με την εύκρατη ζώνη να εμφανίζεται από τα 450 μ. (για σταθμούς οροπεδίων) έως 750 μ. (για σταθμούς σε πλαγιές) περίπου υψόμετρο και πάνω σε Πελοπόννησο, Στερεά και Ήπειρο, από τα 300-600 μ. σε Θεσσαλία, Μακεδονία και Θράκη (πλην νομού Έβρου), από 0-100 μ. στον Έβρο, από 300-600 μ. στα νησιά του Αιγαίου και του Ιονίου και από τα 400-800 μ. υψόμετρο περίπου και πάνω σε Κρήτη. Δεν φαίνεται τυχαίο το γεγονός, ότι για την ηπειρωτική χώρα τα κατώτερα όρια της εύκρατης ζώνης ταυτίζονται σχεδόν με τα ξηροθερμοόρια των δασών ελάτης, μαύρης πεύκης και οξιάς, αλλά αντιπροσωπεύουν ταυτόχρονα και τα υψόμετρα πάνω από τα οποία το θέρος παύει να είναι δυσάρεστο κατά κοινή ομολογία από θερμοκρασιακής απόψεως. Έτσι, ο πίνακας 14 της μελέτης «Κλίμα και δασική βλάστηση της Ελλάδας» (σελ. 173) διαμορφώνεται ως εξής:

Πίνακας 14: Αριθμός σταθμών κάθε ΔΚΖ της Ελλάδας σε σχέση με τους τύπους της πρωταρχικής κλιματικής κατάταξης κατά Köppen.



Κλιματική ζώνη

ΔΚΖ1

ΔΚΖ2

ΔΚΖ3

ΔΚΖ4

ΔΚΖ5

ΔΚΖ6

ΔΚΖ7

Σύνολο

Ψυχρή





2

1

2

5

Εύκρατη


4

35

79

97

31

8

254

Υποτροπική

78

93

60

40

5



276

Σύνολο

78

97

95

119

104

32

10

535
        Σύμφωνα με τον αναθεωρημένο πίνακα 14, τα δάση και οι θαμνώνες της ΔΚΖ1 αναπτύσσονται στην υποτροπική ζώνη, εκείνα των ΔΚΖ2, ΔΚΖ3 και ΔΚΖ4 τόσο στην υποτροπική, όσο και στην εύκρατη κλιματική ζώνη, με προτίμηση ωστόσο των δασικών σχηματισμών της ΔΚΖ2 για την υποτροπική, ενώ τα δάση των ΔΚΖ5, ΔΚΖ6 και ΔΚΖ7 ευδοκιμούν στην εύκρατη και ψυχρή κλιματική ζώνη της πρώτης κατάταξης του Köppen. Οι λιγοστοί σταθμοί της ΔΚΖ5 (Βούλπης και Παπαρουσίου Ευρυτανίας, Πηγών Άρτας και Κουμουστών Λακωνίας) οριακά εντάσσονται στη υποτροπική ζώνη εξαιτίας του γεγονότος, ότι η μέση θερμοκρασία του Σεπτεμβρίου κυμαίνεται από 20,1°C έως 20,3°C, ενώ οι θερινές θερμοκρασίες του σταθμού Λιτοχώρου είναι μάλλον υπερεκτιμημένες κατά 1°C περίπου από τις εξισώσεις των Γκουβά και Σακελλαρίου (2002), δηλαδή τα δάση ελάτης και μαύρης πεύκης (ΔΚΖ5) οριακά και μόνο σε ΒΔ, Β, ΒΑ και Α εκθέσεις κατέρχονται στην υποτροπική, κατά Köppen, κλιματική ζώνη. Κατά συνέπεια, γίνεται φανερό ότι η πρωταρχική ταξινόμηση των κλιμάτων της Γης από θερμοκρασιακής απόψεως από τον Köppen (1884) έχει χρησιμότητα για τη μελέτη των σχέσεων κλίματος-βλάστησης τόσο σε τοπικό (ελλαδικός χώρος) όσο, προφανώς, και σε παγκόσμιο επίπεδο.    

Αναφορές
HANN J. (1908): Handbuch der Klimatologie, Verlag von Engelhorn, Stuttgart

KÖPPEN W. (1884): Die Wärmezonen der Erde, nach der Dauer der heissen, gemässigten und kalten Zeit und nach der Wirkung der Wärme auf die organische Welt betrachtet (The thermal zones of the Earth according to the duration of
hot, moderate and cold periods and of the impact of heat on the organic world), Meteorol. Z. 1, 215–226 (translated and edited by Volken, E. and S. Brönnimann) – Meteorol. Z. 20: 351–360.

OLIVER J.  (2005): The Encyclopedia of World Climatology, Springer Verlag

RUBEL F., KOTTEK Μ. (2011): Comments on: The thermal zones of the Earth by Wladimir Köppen (1884). Meteorol. Z. 20, 361-365.


5) Παροράματα βιβλίου "Κλίμα και δασική βλάστηση της Ελλάδας"
1. Σελ. 39-44. Όπου γίνεται αναφορά σε ημερησίους βαθμούς ανάπτυξης (growing degree days, GDD), το σωστό είναι degree days (DD). Η διόρθωση αυτή δεν επηρεάζει καθόλου την σχετική ανάλυση και τα συμπεράσματα για τα μειονεκτήματα εφαρμογής των degree days και των growing degree days στη δασοπονία. Στη περίπτωση μάλιστα των growing degree days υπάρχει επιπλέον το μειονέκτημα της ανάγκης αφαίρεσης της θερμοκρασίας βάσης από τις μέσες ημερήσιες τιμές θερμοκρασίας.
2. Σελ. 175, 17η γραμμή, η σωστή διατύπωση είναι: «… το μεγαλύτερο μηνιαίο ύψος βροχής και όταν το ύψος βροχής του είναι μικρότερο των….».