Search

Η παρούσα διατριβή έχει ως σκοπό τη μελέτη της κλιματικής αλλαγής με την χρήση διαφόρων κλιματικών μοντέλων και δεικτών ξηρασίας στην περιοχή της Χαλκιδικής. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκαν μετεωρολογικά δεδομένα της χρονικής περιόδου 1976 - 2005 από τους μετεωρολογικούς σταθμούς των περιοχών του Άγιου Μάμα, του Άγιου Πρόδρομου, της Αρναίας, της Μεγάλης Παναγίας, της Ορμύλιας, των Πλανών και του Ταξιάρχη. Η ανάλυση βασίζεται στο Περιφερειακό Κλιματικό Μοντέλο RCA4, με δεδομένα εξόδου τριών διαφορετικών Παγκοσμίων Κλιματικών Μοντέλων, του ICHEC- EC-EARTH, του MPI-M-MPI-ESM-LR και του HadGEM2-ES για τα δύο σενάρια κλιματικής αλλαγής RCP 2.6 και RCP 4.5. Η περίοδος αξιολόγησης της κλιματικής αλλαγής είναι τα έτη 2030 - 2050. Οι δείκτες ξηρασίας υπολογίζονται με τα αποτελέσματα των κλιματικών μοντέλων και είναι: ο Τυποποιημένος Δείκτης Κατακρήμνισης (Standardized Precipitation Index, SPI), ο Δείκτης Δεκατημορίων (Deciles Index, DI), ο Δείκτης Ανωμαλίας Βροχόπτωσης (Rainfall Anomaly Index, RAI), ο Δείκτης Ποσοστού Κανονικής Βροχόπτωσης (Percent of Normal Index, PNI), ο Δείκτης China-Z (CZI), ο Τροποποιημένος Δείκτης China-Z (Modified CZI, MCZI), ο Δείκτης Z-Score (ZSI) και τέλος ο Δείκτης Αναγνώρισης Ξηρασίας (Reconnaissance Drought Index, RDI)., This master's thesis aims to study the climate change using climate models and drought indicators in the region of Chalkidiki. Specifically, the meteorological data used in this work correspond to the time period 1976 - 2005 and come from meteorological stations located in the areas of Agios Mamas, Agios Prodromos, Arnaia, Megali Panagia, Ormylia, Plana, and Taxiarchis. The analysis is based on the RCA4 Regional Climate Model with output data from three different Global Climate Models (GCMs), the ICHEC-EC-EARTH, the MPI-M-MPI-ESM-LR and the HadGEM2-ES, and under two climate change scenarios RCP 2.6 and RCP 4.5. The evaluation period of climate change is 2030 - 2050. The drought indices calculated using the outputs of the above climate models are the Standardized Precipitation Index (SPI), the Deciles Index (DI), the Rainfall Anomaly Index (RAI). Rainfall Percent of Normal Index (PNI), China-Z Index (CZI), Modified Index (Modified CZI, MCZI), Z-Score Index (ZSI) and finally the Reconnaissance Drought Index (RDI).

Το κλίμα της νότιας Αφρικής χαρακτηρίζεται από μια πληθώρα μόνιμων και ημιμόνιμων ατμοσφαιρικών χαρακτηριστικών που συνδέονται μεταξύ τους σε διάφορα επίπεδα πολυπλοκότητας, τόσο στην ξηρά όσο και στους δύο γειτνιάζοντες ωκεανούς. Η παρούσα Διατριβή στοχεύει στο να προσφέρει μια ολοκληρωμένη επισκόπηση της μοντελοποιημένης και παρατηρούμενης κλιματολογίας βροχοπτώσεων στη νότια Αφρική, αξιοποιώντας όλα τα εργαλεία που είναι επί του παρόντος διαθέσιμα στην κλιματική κοινότητα. Επιπλέον, στοχεύει στη διερεύνηση της επίδρασης που ασκούν οι πλευρικές οριακές συνθήκες στις προσομοιώσεις Περιοχικών Κλιματικών Μοντέλων που πραγματοποιούνται στο πλαίσιο του CORDEX-Africa. Επιπρόσθετα, αποσκοπεί στη διερεύνηση των δυναμικών διεργασιών στην περιοχή μελέτης που είναι υπεύθυνες για τη δημιουργία βροχόπτωσης στο σύνολο του σμήνους προσομοιώσεων του CORDEX-Africa. Τέλος, πραγματοποιείται μια σειρά προσομοιώσεων με χρήση του Weather Research and Forecasting μοντέλου (WRF), με σκοπό να εξεταστεί ο αντίκτυπος των σχημάτων παραμετροποίησης της ανωμεταφοράς στις διαδικασίες της βροχόπτωσης στη νότια Αφρική. Συμπεραίνεται πως οι περιοχικές κλιματικές προσομοιώσεις βελτιώνουν σημαντικά τα μηνιαία ποσά βροχοπτώσεων στην περιοχή της νότιας Αφρικής (CORDEX-0.44), σε σχέση με τα Παγκόσμια Κλιματικά Μοντέλα από τα οποία λαμβάνουν πλευρικές οριακές συνθήκες (CMIP5). Επιπλέον, η υψηλότερη χωρική ανάλυση του συνόλου του σμήνους προσομοιώσεων CORDEX-Africa επιτρέπει την ακριβέστερη αναπαράσταση της τοπογραφίας, σε σύγκριση με αυτή που πραγματοποιείται από τα Παγκόσμια Κλιματικά Μοντέλα αδρής χωρικής ανάλυσης. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα η εισροή υγρασίας στα χαμηλά ύψη της τροπόσφαιρας προερχόμενη από τον τροπικό Ινδικό Ωκεανό να εμποδίζεται ορθώς από τα βουνά στην περιοχή της Τανζανίας και να μην της επιτρέπεται να προχωρήσει προς την περιοχή της κεντρικής νότιας Αφρικής, όπως λανθασμένα συμβαίνει στο σμήνος προσομοιώσεων CMIP5. Σε όλους τους μήνες, και για τις διάφορες υποπεριοχές που εξετάζονται, τα Περιοχικά Κλιματικά Μοντέλα μειώνουν συστηματικά το σφάλμα της βροχόπτωσης, σε σχέση με τα Παγκόσμια Κλιματικά Μοντέλα που τα οδηγούν. Τα πειράματα ευαισθησίας πραγματοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας το μοντέλο WRF, εξετάζοντας την επίδραση του σχήματος παραμετροποίησης που ελέγχει τις διαδικασίες ανωμεταφοράς σε διάφορα χαρακτηριστικά που αφορούν τη βροχόπτωση στη νότια Αφρική. Οι προσομοιώσεις έδειξαν ότι η βροχόπτωση επηρεάζεται σημαντικά από το σχήμα παραμετροποίησης της ανωμεταφοράς και τα αποτελέσματα ήταν συνεπή ανεξάρτητα από την περίοδο μελέτης. Πιο συγκεκριμένα, τα σχήματα Betts - Miller - Janjic και New - Tiedtke παρήγαγαν τα πιο ρεαλιστικά αποτελέσματα (σε σύγκριση με τα χρησιμοποιούμενα δορυφορικά προϊόντα βροχόπτωσης και τα δεδομένα επανάλυσης ERA5) για ολόκληρη την περίοδο μελέτης. Το σχήμα Kain - Fritsch εμφάνισε συστηματική υπερεκτίμηση της βροχόπτωσης καθ' όλη την περίοδο μελέτης., The climate of southern Africa is characterized by a plethora of distinct permanent and semi permanent atmospheric features that are interconnected at various levels of complexity, both over land and over the two adjacent oceans. The current Thesis aims to provide a comprehensive overview of the modeled and observed precipitation climatology over southern Africa, in all tools that are currently available in the climate community. Additionally, it aims to investigate the impact that the lateral boundary conditions exert on Regional Climate Model (RCM) simulations performed in the context of CORDEX-Africa, and to further investigate the dynamical processes over the study region that are responsible for precipitation in the CORDEX-Africa ensemble. Lastly, a series of RCM simulations using the Weather Research and Forecasting (WRF) model is used, with the purpose to examine the impact of cumulus parameterization schemes on precipitation over southern Africa. It is concluded that RCM simulations significantly improve monthly precipitation amounts in the southern African region (CORDEX-0.44), relative to Global Climate Models (GCMs) from which they receive lateral boundary conditions (CMIP5). Moreover, the higher spatial resolution of the CORDEX-Africa ensemble allows the more accurate representation of topography, compared to that in the coarse resolution GCMs. This results to the low-tropospheric moisture inflow from the tropical Indian Ocean being correctly blocked by the mountains over the Tanzania region and hindering it from progressing towards the central southern African region, as is erroneously the case in the CMIP5 ensemble. In all months and for the various subregions considered, the regional models systematically reduce the precipitation bias, relative to the driving global models. Sensitivity experiments were performed using the WRF model, examining the impact of the cumulus parameterization scheme on several aspects of the southern Africa precipitation regime. The simulations showed that precipitation is significantly affected by the cumulus parameterization scheme and the results were consistent regardless of the study period. More specifically, the Betts - Miller – Janjic and New - Tiedtke schemes produced the more realistic results (compared to satellite precipitation products and the ERA5 reanalysis dataset) for the entire study period (rainy season 2012-2013), but also for the intense precipitation event examined during January 2013, over south-eastern South Africa. The Kain - Fritsch scheme displayed an overestimation of precipitation throughout the study period.

Includes bibliographical references (p. 138-174). Number of sources in the bibliography: 376. Thesis (Ph. D.) -- University of Cyprus, Faculty of Pure and Applied Sciences, Department of Biological Sciences, 2021. The University of Cyprus Library holds the printed form of the thesis. Ο ιός του Δυτικού Νείλου (ΙΔΝ) είναι ένα παθογόνο που μεταδίδεται μέσω των κουνουπιών προκαλώντας μολύνσεις σε ανθρώπους, άλογα και πτηνά. Στη φύση ο ΙΔΝ διατηρείται σε ενζωοτικό κύκλο μεταξύ πτηνών και κουνουπιών, με τα πτηνά να είναι οι κύριοι ξενιστές που ενισχύουν τη δεξαμενή του ιού και τα κουνούπια να είναι οι κύριοι φορείς μετάδοσής του. Ο ιός αυτός μπορεί να οδηγήσει σε νευροδιεισδυτική νόσο, όπως εγκεφαλίτιδα, μηνιγγίτιδα, ή οξεία χαλαρή παράλυση. Μέχρι σήμερα, από τότε που ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά σε περιοχή του Δυτικού Νείλου στην Ουγκάντα, έχει εξαπλωθεί παγκοσμίως και διαδίδεται συνεχώς. Το πρώτο ανθρώπινο περιστατικό λοίμωξης από τον ΙΔΝ στην Κύπρο έχει καταγραφεί το 2016, το δεύτερο το 2018 και ένα σύνολο από ανθρώπινα περιστατικά το 2019. Αυτή η διδακτορική μελέτη στόχευε στην παρακολούθηση των κουνουπιών στις πέντε επαρχίες της Κυπριακής Δημοκρατίας και την επιτήρηση του ιού σε κουνούπια που συλλέχθηκαν το 2019, καθώς και σε άγρια πτηνά που συνελήφθησαν μεταξύ 2015-2020 για την εκτίμηση επικινδυνότητας και τον εντοπισμό περιοχών κινδύνου. Επιπλέον, μελετήθηκε η σχέση μεταξύ του αριθμού των συλλεγόμενων κουνουπιών και των καιρικών συνθηκών για τον εντοπισμό παραμέτρων που θα μπορούσαν να προβλέψουν την παρουσία και την αφθονία των κουνουπιών. Τα πιο άφθονα είδη κουνουπιών που συλλέχθηκαν ήταν Aedes detritus, Culex pipiens, και Culiseta longiareolata. Καθένα από αυτά τα είδη προτιμούσε διαφορετικό σύνολο περιβαλλοντικών συνθηκών, με το Aedes detritus να εμφανίζεται σε μεγαλύτερους αριθμούς νωρίς κατά τη διάρκεια του έτους όταν ο καιρός ήταν πιο δροσερός και πιο ξηρός, το Culex pipiens να είναι πιο άφθονο αργότερα μέσα στο έτος όταν ο καιρός ήταν είτε πιο ζεστός είτε πιο υγρός, αλλά όχι και τα δύο και το Culiseta longiareolata να εμφανίζεται σε μεγαλύτερους αριθμούς σε πιο υγρές περιοχές. Επιπρόσθετα, κουνούπια θετικά στον ΙΔΝ καταγράφηκαν για πρώτη φορά στην Κύπρο. Συγκεκριμένα, μία από τις 126 ομάδες κουνουπιών που εξετάστηκαν για τον ΙΔΝ βρέθηκε θετική στην παρουσία του RNA του ιού. Η σχετικά χαμηλή θετικότητα του ΙΔΝ στα κουνούπια μπορεί να αποδοθεί στον χαμηλό αριθμό κουνουπιών που εξετάστηκαν σε σχέση με άλλες μελέτες. Βάσει των ανθρώπινων περιστατικών, ο ιός πιθανόν να υπάρχει και σε άλλες επαρχίες, πέραν της θετικής ομάδας κουνουπιών που εντοπίστηκε στη Λευκωσία. Επιπλέον, 11 από τα 836 δείγματα αίματος πτηνών που εξετάστηκαν βρέθηκαν οροθετικά για τα αντισώματα IgY έναντι στον ιό. Η οροθετικότητα στα άγρια πτηνά που συνελήφθησαν το 2015 και το 2016, πριν από την επιδημία στους ανθρώπους το 2019 και σε αυτά που συνελήφθησαν την Άνοιξη του 2020, καταδεικνύουν τον συνεχή κίνδυνο για την εξάπλωση του ΙΔΝ στη χώρα. Η θετικότητα σε μια ομάδα κουνουπιών αμέσως πριν από την έξαρση του 2019 καθώς και η οροθετικότητα στον πληθυσμό των πτηνών πριν και κατά τη διάρκεια της επιδημίας του 2019, αποκάλυψαν βασικές περιοχές στην Κύπρο που διατρέχουν πιθανό αυξημένο κίνδυνο για ανθρώπινη μόλυνση. Τα ευρήματα της παρούσας μελέτης συμβάλλουν στην καλύτερη κατανόηση της επιδημιολογίας του ΙΔΝ στην Κύπρο κι έχουν μεγάλη σημασία για τη δημόσια υγεία, όχι μόνο της Κύπρου, αλλά και πολλών άλλων χωρών, αφού η Κύπρος αποτελεί προορισμό για πολλούς τουρίστες. West Nile virus (WNV) is a mosquito–borne pathogen causing infections in humans, horses, and birds. In nature, WNV is maintained in an enzootic cycle between birds and ornithophilic mosquitoes, with birds being the main reservoir amplifying hosts, and mosquitoes being the principal vectors for WNV transmission. It is a neurotropic human pathogen as it may lead to a serious neuroinvasive disease, such as WNV encephalitis, meningitis, meningo-encephalitis, or acute flaccid paralysis. To date, more than 80 years since it was first discovered in the West Nile district of Uganda, WNV has spread globally and it is continuously disseminating across Europe and other continents. WNV is an emerging pathogen in Cyprus, with the first human case of infection reported in 2016, and another documented in 2018. A cluster of cases in humans was then reported in 2019. This PhD research study aimed to combine mosquito surveillance across the five districts of the government-controlled part of Cyprus and WNV surveillance in mosquitoes collected in 2019, as well as in wild birds captured between 2015-2020 to update the risk assessment and identify risk areas. Moreover, the relationship between the number of mosquitoes sampled and weather conditions was investigated for the identification of parameters that would predict mosquito presence and prevalence. The most abundant mosquito species collected were Aedes detritus, Culex pipiens, and Culiseta longiareolata. Each of these species preferred a different set of environmental conditions, with Aedes detritus occurring in higher numbers earlier in the season when it was cooler and drier, Culex pipiens being more abundant later in the season when it was either warmer or more humid, but not both, and Culiseta longiareolata also occurring in higher numbers in more humid areas. The first positive record of WNV in mosquitoes in Cyprus was also documented. One out of 126 mosquito pools was found to be positive for the presence of WNV RNA. The relatively low WNV positivity in mosquitoes may be attributed to the low number of mosquitoes tested relative to other studies. Based on the outbreak in humans, WNV is likely to be present in other districts beyond the positive pool in Nicosia, and future testing is needed to survey its prevalence. Furthermore, 11 of 836 avian blood samples were seropositive for WNV IgY antibodies. Seropositivity in wild birds captured in 2015 and 2016, before the human outbreak in 2019, and those from spring 2020, demonstrate prior and ongoing risk for the introduction and spread of WNV in the country beyond the 2019 outbreak. The WNV positivity in a mosquito pool immediately prior to the outbreak of 2019 and WNV seroprevalence in the avian population, before and during the 2019 outbreak, revealed key areas in Cyprus that are at a probable elevated risk for human infection. The findings of the current study contribute to the better understanding of the epidemiology of WNV on the island. The gained knowledge is of high significance for public health, not only for Cyprus, but for many other countries, since Cyprus constitutes a destination for many tourists.

Στην παρούσα εργασία εξετάζονται οι σχέσεις μεταξύ της ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας και της χειμερινής (Δεκέμβριος – Μάρτιος) βροχόπτωσης στην περιοχή του Ολύμπου. Απώτερος σκοπός της εργασίας είναι η αξιολόγηση της επίδρασης του ορεινού όγκου του Ολύμπου στη χωρική κατανομή της βροχόπτωσης σε μία μικρής έκτασης περιοχή (100 x 100km2) κατά τη χειμερινή περίοδο. Η εργασία βασίζεται σε βροχομετρικά δεδομένα από 8 σταθμούς, που βρίσκονται περιμετρικά του Ολύμπου, σε υψόμετρα μεταξύ 30 και 1150 μέτρων για την περίοδο μεταξύ 1981 και 2000. Η πολυετής μεταβλητότητα της χειμερινή βροχόπτωσης περιγράφεται από τις συνοπτικές συνθήκες της ατμοσφαιρικής πίεσης στη στάθμη της θάλασσας και από τα γεωδυναμικά ύψη στα επίπεδα των 850 hPa and 500 hPa, αντίστοιχα. Τα συστήματα υψηλής ατμοσφαιρικής πίεσης στην περιοχή της Μεσογείου, μεταξύ των δεκαετιών 1980 και 1990, συνδέονται με τις ελάχιστες τιμές χειμερινής βροχόπτωσης στην περιοχή του Ολύμπου κατά τη διάρκεια των παρατηρήσεων. Το χειμώνα του 1996, η προσθαλάσσια πλευρά του Ολύμπου χαρακτηρίστηκε από πολύ υψηλές τιμές χειμερινής βροχόπτωσης, οι οποίες συνδέονται με μία αυλώνα χαμηλών πιέσεων πάνω από τη Δυτική Μεσόγειο, αλλά και από αυξημένες τροποσφαιρικές υφέσεις στη νότια Αδριατική και το Ιόνιο Πέλαγος. Αυτός ο τύπος της ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας δημιουργεί μία ροή αέρα νοτιοανατολικής διεύθυνσης στο Αιγαίο, η οποία επηρεάζει περισσότερο (λιγότερο) τη χειμερινή βροχόπτωση στην προσθαλάσσια (ηπειρωτική) πλευρά του Ολύμπου. Εν αντιθέσει, η επικράτηση υφέσεων στην κεντρική Μεσόγειο και πάνω από τον Κόλπο της Γένοβας, δημιουργεί ατμοσφαιρική κυκλοφορία νότιας / νοτιοδυτικής διεύθυνσης και επηρεάζει περισσότερο τη χειμερινή βροχόπτωση στην ηπειρωτική πλευρά του Ολύμπου (r= -0.80, Σταθμός Ελασσόνας) και λιγότερο την προσθαλάσσια πλευρά του Ολύμπου (r= -0.67; Σταθμός Κατερίνης). Η κατάσταση αυτή τονίζει την επίδραση του ορεινού όγκου του Ολύμπου στην κατανομή της χειμερινής βροχόπτωσης, με μεγάλες παρατηρούμενες διαφορές μεταξύ της ηπειρωτικής και προσθαλάσσιας πλευράς. Μεγάλης κλίμακας φαινόμενα, όπως η ταλάντωση του Βόρειου Ατλαντικού ή του Αρκτικού, επηρεάζουν περισσότερο τη χειμερινή βροχόπτωση στην ηπειρωτική πλευρά του Ολύμπου., The relationship between the winter (DJFM) precipitation and the atmospheric circulation patterns is examined around Mount Olympus, Greece in order to assess the effects of orography and atmospheric dynamics over a small (less than 100 x 100 km) spatial domain. Winter accumulated rainfall datasets from 8 stations spread along the eastern (marine) and western (continental) sides of the Mount Olympus at elevations between 30 m and 1150 m are used during the period 1981 to 2000. Synoptic scale conditions of mean sea-level pressure and geopotential heights at 850 hPa and 500 hPa, were used to explain the multiyear rainfall variability. High pressure systems dominated over the central Mediterranean and most parts of central Europe during the late 1980’s and early 1990’s, are associated with minimum winter rainfall along both sides of Mount Olympus. The winter of 1996 was associated with peak in rainfall along the marine side of the mountain and was characterized by enhancement of upper level trough over the western Mediterranean and increased low tropospheric depressions over the southern Adriatic and the Ionian Seas. This atmospheric circulation pattern facilitated a southeasterly air flow that affected more (less) the marine (continental) sides of the mountain. In contrast, dominance of low pressure systems with cores over the Gulf of Genoa and the Central Mediterranean affect the study area mostly from west/southwest revealing higher correlations with the precipitation in the continental side of the mountain (r= -0.80; Elassona station) and considerably lower correlations with the marine side (r = -0.67; Katerini station). This highlights the orographic barrier of the Mount Olympus revealing large differences between the upward and leeward sides. Large scale atmospheric patterns like the North Atlantic Oscillation and the Arctic Oscillation seem to influence the winter rainfall in the lowlands along the continental side of the mountain.

130 σ., Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Επιστήμη και Τεχνολογία Υδατικών Πόρων”, Στην παρούσα εργασία έγινε προσπάθεια διερεύνησης της επιρροής του υψομέτρου καταγραφής στο ύψος της βροχόπτωσης, δηλαδή υπολογισμού της λεγόμενης βρο-χοβαθμίδας. Για το σκοπό αυτό διενεργήθηκε αρχικά σύντομη βιβλιογραφική επισ-κόπηση σε αναζήτηση, φυσικής τεκμηρίωσης της επιρροής του υψομέτρου στην βροχόπτωση, αλλά και συνήθων ορίων εντός των οποίων κυμαίνεται η τιμή της βρο-χοβαθμίδας, αλλά και συνήθων πρακτικών εκτίμησης αυτής. Η βιβλιογραφική επισ-κόπηση κατέδειξε ένα κενό σε συγκεντρωτικές μελέτες εκτιμήσεων βροχοβαθμίδας, αλλά και σε διερεύνηση τιμών μηνιαίας βροχοβαθμίδας προκύπτουσες από τις μέσες μηνιαίες τιμές βροχόπτωσης., The present study addresses the influence of the topographical height in the mean precipitation height of the area. Way of addressing it, is by calculating, in a consistent way, a multiple number of precipitation to height rate in a number of regions in the Hellenic Region. Also additional, optimization calculations were conducted in case the results were not well grounded, or in case it was judged that it is necessary. In addition, diversity of the current study from the common practice is that a the precipi-tation rates were calculated also for a monthly timescale. Resulting of the calcula-tions is that the method of estimating the precipitation-height rate produces highly inconsistent results, owed to the diversity of factor influencing the results and the cal-culations, and whether some ruffle conclusions can be extracted the method is not recommended to be implemented alone in important projects, Κυριάκος Ι. Κυριακίδης

161 σ., Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών”, Οι καταγραφές υδροκλιματικών δεδομένων περιέχουν ανομογένειες, δηλαδή σφάλματα διαφόρων τύπων, συνηθέστερα άλματα, τα οποία εντοπίζονται και διορθώνονται με στατιστικές κυρίως μεθόδους ομογενοποίησης, συνήθως σε σύγκριση με γειτονικές χρονοσειρές. Η ομογενοποίηση αποτελεί αντικείμενο διαμάχης, επειδή υπάρχει υποψία ότι εισάγει συστηματικά σφάλματα τα οποία αλλοιώνουν την κλιματική πληροφορία. Στα πλαίσια της εργασίας αυτής διερευνήθηκαν συστηματικά οι διάφορες μέθοδοι ομογενοποίησης δεδομένων θερμοκρασίας και βροχόπτωσης και οι μελέτες αξιολόγησής τους στη βιβλιογραφία. Διαπιστώθηκε ότι οι μέθοδοι και οι αξιολογήσεις τους μέχρι σήμερα βασίζονται σε δύο υποθέσεις: Πρώτον ότι τα υδροκλιματικά δεδομένα χαρακτηρίζονται από ασθενή ή και καθόλου αυτοσυσχέτιση, χωρίς να λαμβάνεται υπόψη ένα στοχαστικό χαρακτηριστικό των δεδομένων, η μακροπρόθεσμη εμμονή, δηλαδή μια δομή αυτοσυσχέτισης που διατηρείται στο χρόνο και προσδιορίζεται από το συντελεστή Ηurst. Και δεύτερον, ότι η διαφορά θερμοκρασίας και ο λόγος βροχόπτωσης γειτονικών σταθμών αποτελούν σειρά τυχαίων αριθμών, ενώ αντίθετα αποδεικνύεται ότι είναι συσχετισμένα. Για να διερευνηθούν τα αποτελέσματα της ομογενοποίησης σε δεδομένα με μακροπρόθεσμη εμμονή, εφαρμόστηκαν, με χρήση της μεθόδου Monte Carlo δύο κλασικές μέθοδοι ομογενοποίησης, οι SNHT και Διπλή αθροιστική καμπύλη, σε ετήσια ομογενή συνθετικά δεδομένα θερμοκρασίας και βροχόπτωσης, αντίστοιχα. Διαπιστώθηκε ότι οι δύο μέθοδοι ομογενοποίησης οδηγούν σε στατιστικά μη σημαντικό αριθμό χρονοσειρών με πλασματικά άλματα για τιμή του συντελεστή Hurst Η = 0.5, που αντιστοιχεί σε ασυσχέτιστα δεδομένα. Αύξηση όμως του συντελεστή Hurst (0.5 < Η < 1) οδηγεί σε αύξηση του ποσοστού των χρονοσειρών με πλασματικά άλματα Διαπιστώθηκε επίσης ότι ο αριθμός και ο τρόπος χρήσης των χρονοσειρών αναφοράς επηρεάζει επίσης πολύ το ποσοστό των χρονοσειρών στις οποίες εντοπίζονται ψευδή άλματα. Από την εφαρμογή της μεθόδου SNHT προέκυψε ότι το ποσοστό χρονοσειρών με ψευδή άλματα φαίνεται να επηρεάζεται από το μήκος των χρονοσειρών και την ελάχιστη απόσταση ανάμεσα στις ανομογένειες, όχι όμως από τη συσχέτιση ανάμεσα στις χρονοσειρές αναφοράς και τις ελεγχόμενες. Τέλος, από διόρθωση των αλμάτων που εντοπίζονται από το SNHT φαίνεται ότι η μέθοδος δεν οδηγεί σε αλλοίωση των τάσεων μεταβολών θερμοκρασίας, καθώς τα ποσοστά των χρονοσειρών στις οποίες αυξάνονται και μειώνονται οι τάσεις είναι σχεδόν ίσα. Αντίθετα, η διόρθωση αλμάτων τείνει να μειώνει το συντελεστή Ηurst για αρχικά δεδομένα με μέτρια έως ισχυρή εμμονή (Η > 0.65), όχι όμως για Η < 0.65., Hydroclimatic time series contain inhomogeneities, which are errors introduced by replacements and calibration of instruments, station relocations, changes in the environment of the stations, etc. The most common expression of inhomogeneities is shifts between two parts of time series. The identification and correction of inhomogeneities is called homogenization and is usually done with statistical methods which compare a candidate station with one or more neighbouring reference stations, assuming that they belong to the same climatological region and they reflect the same weather and climate variations. The homogenization of hydroclimatic data, mainly of temperature and precipitation time series, is a procedure of great importance and also a controversial subject because of its implications in the estimations of climate change. This study focuses on a generally ignored by the homogenization community, though important characteristic of hydroclimatic time series and of its effects on homogenization, the long-term persistence of hydroclimatic data, and has two components: (a) a literature review and (b) a computational approach. 1. Literature review A systematic study of the scientific literature was made in order to examine types and causes of inhomogeneities, to identify and classify the existing homogenization methods, understand their stochastic background and to evaluate their output. This literature review focused mainly on previous evaluation studies of homogenization methods with synthetic data. A main result of this study is that existing homogenization methods generally ignore the long-term persistence of hydroclimatic data expressed by the Hurst coefficient and examine only first-order autoregressive series (AR(1)) or series of identically and independently distributed Gaussian errors. No systematic studies of the relationship between the Hurst coefficient and the homogenization results have been identified. It was also found that homogenization methods assume that the series of temperature differences or precipitation ratios between reference and candidate stations constitute series of random numbers (e.g. white noise). However a basic stochastic analysis indicates that the difference and ratio series reproduce the autocorrelation function of the reference and candidate series assuming that both have the same autocorrelation structure. 2. Computational approach A computational approach based on Monte Carlo simulations permitted to understand and evaluate the behaviour of selected classical homogenization methods as a function of various parameters: a) the Hurst coefficient of hydroclimatic time series (tested values Η={0.50, 0.55, ..., 0.90}), b) the cross-correlation coefficient between candidate and reference time series (tested values: ρXY={0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 0.95}), c) the number of reference time series and the way they were used to locate shifts (reference systems - shown in Table 1), d) the length of the time series (50 and 100 years), and e) the minimum distance between possible inhomogeneities or between inhomogeneities and the edge of series (tested values 5 and 10 years). The percentage of time series with false alarms was regarded as the critical factor for this evaluation. For temperatures, the homogenization method selected was SNHT for shifts (Alexandersson and Moberg, 1997) in combination with all systems of reference series summarized in Table 1 except 3/1 (see Figure 1). For multiple reference series a pairwise comparison of the candidate series with all reference series was applied. The SNHT was applied using a cutting algorithm described by Domonkos (2011a) and a 95% confidence level. For the precipitation data the Double Mass Curve (Kohler, 1949, Searcy and Hardison,1960) was selected. The original method is subjective and involves the identification of the main inhomogeneity of the time series on a graph. An objective (automated) version was developed using a piecewise linear algorithm based on the least squares approach. The reference series systems used were the most commonly applied 1/1 and 3/1. The synthetic series with long-term persistence were simulated using a multiple time-scale fluctuation approach proposed by Koutsoyiannis (2002) and following the normal distribution. Temperature data were generated with zero mean and unit standard deviation and precipitation data with a mean of 1000mm and a standard deviation of 300mm. For every candidate series one or multiple correlated reference series with the same characteristics were generated (see Table 1). All simulations and computations were based on original Matlab codes. 3. Results and conclusions Some main conclusions of this study are summarized in Figures 1, 2, 3 and 4. a) For time series with H=0.5 (i.e. characterized by white noise), the false alarm rate is not significant (below 5%), which is expected because of the design of the homogenization methods, but the percentage of series with false alarms increases with H. b) The number of reference series and of the minimum number required to locate shifts in the time series greatly affects the percentage of series with false alarms. Furthermore, some more conclusions can be extracted concerning the application of the SNHT to temperature data and the Double mass curve to precipitation data. For the temperature data (see Figures 1 and 2) it can be assumed that: a) For a Hurst coefficient H ≥ 0.85, common shifts located by all (minimum number 3) reference time series correspond to percentage of series with false alarms higher than 5% and tend to indicate a real inhomogeneity (e.g. systems 2/2 and 3/3 in Figure 1). b) In the case of a common shift identified by some of the reference series only, this may only correspond to a false alarm (e.g. Figure 1). In such cases a possible inhomogeneity must be confirmed by analysis of the reference time series. c) The cross-correlation coefficient between reference and candidate series does not seem to influence the percentage of time series with false alarms. d) The percentage of series with false alarms for time series with length 50 years was lower than the percentage for 100 years (Figure 1). e) The minimum distance between possible inhomogeneities or between inhomogeneities and the edge of series influences but not greatly the percentage of series with false alarms. A minimum distance of 10 years leads to a lower percentage than a minimum distance of 5 years (Figure 1). f) For the case of a single reference series, corrections of the located shifts were applied. These corrections led to a similar percentage of series with increased and decreased trend after the homogenization. Therefore it seems that SNHT does not introduce significant changes in the temperature trends. g) For H < 0.65 the percentage of series with an increased Hurst coefficient after homogenization is similar to that with a lower Hurst coefficient. For Η > 0.65 there is a different case. The percentage of series with an increased Hurst coefficient exceeds that of series with a lower Hurst coefficient. This difference increases with the increase of the initial Hurst coefficient of the time series. For the precipitation data (see Figures 3 and 4) it can be assumed that: a) For all values of the Hurst coefficient examined, the percentage of series with false alarms decreases with the increase of the ratio of the slopes of the two lines of the Double Mass Curve. b) Application of the Double Mass Curve with a reference time series produced by three time series (3/1) tends to decrease the percentage of false alarms in comparison to the application of the method with a single reference series (1/1). c) For the system 1/1 and all the parameters examined a slope ratio 1.5 corresponds to a percentage of series with false alarms lower than 5%. For the system 3/1 the same ratio is 1.3. These values seem to be indicative of a real inhomogeneity.

161 σ., Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών”, Οι καταγραφές υδροκλιματικών δεδομένων περιέχουν ανομογένειες, δηλαδή σφάλματα διαφόρων τύπων, συνηθέστερα άλματα, τα οποία εντοπίζονται και διορθώνονται με στατιστικές κυρίως μεθόδους ομογενοποίησης, συνήθως σε σύγκριση με γειτονικές χρονοσειρές. Η ομογενοποίηση αποτελεί αντικείμενο διαμάχης, επειδή υπάρχει υποψία ότι εισάγει συστηματικά σφάλματα τα οποία αλλοιώνουν την κλιματική πληροφορία. Στα πλαίσια της εργασίας αυτής διερευνήθηκαν συστηματικά οι διάφορες μέθοδοι ομογενοποίησης δεδομένων θερμοκρασίας και βροχόπτωσης και οι μελέτες αξιολόγησής τους στη βιβλιογραφία. Διαπιστώθηκε ότι οι μέθοδοι και οι αξιολογήσεις τους μέχρι σήμερα βασίζονται σε δύο υποθέσεις: Πρώτον ότι τα υδροκλιματικά δεδομένα χαρακτηρίζονται από ασθενή ή και καθόλου αυτοσυσχέτιση, χωρίς να λαμβάνεται υπόψη ένα στοχαστικό χαρακτηριστικό των δεδομένων, η μακροπρόθεσμη εμμονή, δηλαδή μια δομή αυτοσυσχέτισης που διατηρείται στο χρόνο και προσδιορίζεται από το συντελεστή Ηurst. Και δεύτερον, ότι η διαφορά θερμοκρασίας και ο λόγος βροχόπτωσης γειτονικών σταθμών αποτελούν σειρά τυχαίων αριθμών, ενώ αντίθετα αποδεικνύεται ότι είναι συσχετισμένα. Για να διερευνηθούν τα αποτελέσματα της ομογενοποίησης σε δεδομένα με μακροπρόθεσμη εμμονή, εφαρμόστηκαν, με χρήση της μεθόδου Monte Carlo δύο κλασικές μέθοδοι ομογενοποίησης, οι SNHT και Διπλή αθροιστική καμπύλη, σε ετήσια ομογενή συνθετικά δεδομένα θερμοκρασίας και βροχόπτωσης, αντίστοιχα. Διαπιστώθηκε ότι οι δύο μέθοδοι ομογενοποίησης οδηγούν σε στατιστικά μη σημαντικό αριθμό χρονοσειρών με πλασματικά άλματα για τιμή του συντελεστή Hurst Η = 0.5, που αντιστοιχεί σε ασυσχέτιστα δεδομένα. Αύξηση όμως του συντελεστή Hurst (0.5 < Η < 1) οδηγεί σε αύξηση του ποσοστού των χρονοσειρών με πλασματικά άλματα Διαπιστώθηκε επίσης ότι ο αριθμός και ο τρόπος χρήσης των χρονοσειρών αναφοράς επηρεάζει επίσης πολύ το ποσοστό των χρονοσειρών στις οποίες εντοπίζονται ψευδή άλματα. Από την εφαρμογή της μεθόδου SNHT προέκυψε ότι το ποσοστό χρονοσειρών με ψευδή άλματα φαίνεται να επηρεάζεται από το μήκος των χρονοσειρών και την ελάχιστη απόσταση ανάμεσα στις ανομογένειες, όχι όμως από τη συσχέτιση ανάμεσα στις χρονοσειρές αναφοράς και τις ελεγχόμενες. Τέλος, από διόρθωση των αλμάτων που εντοπίζονται από το SNHT φαίνεται ότι η μέθοδος δεν οδηγεί σε αλλοίωση των τάσεων μεταβολών θερμοκρασίας, καθώς τα ποσοστά των χρονοσειρών στις οποίες αυξάνονται και μειώνονται οι τάσεις είναι σχεδόν ίσα. Αντίθετα, η διόρθωση αλμάτων τείνει να μειώνει το συντελεστή Ηurst για αρχικά δεδομένα με μέτρια έως ισχυρή εμμονή (Η > 0.65), όχι όμως για Η < 0.65., Hydroclimatic time series contain inhomogeneities, which are errors introduced by replacements and calibration of instruments, station relocations, changes in the environment of the stations, etc. The most common expression of inhomogeneities is shifts between two parts of time series. The identification and correction of inhomogeneities is called homogenization and is usually done with statistical methods which compare a candidate station with one or more neighbouring reference stations, assuming that they belong to the same climatological region and they reflect the same weather and climate variations. The homogenization of hydroclimatic data, mainly of temperature and precipitation time series, is a procedure of great importance and also a controversial subject because of its implications in the estimations of climate change. This study focuses on a generally ignored by the homogenization community, though important characteristic of hydroclimatic time series and of its effects on homogenization, the long-term persistence of hydroclimatic data, and has two components: (a) a literature review and (b) a computational approach. 1. Literature review A systematic study of the scientific literature was made in order to examine types and causes of inhomogeneities, to identify and classify the existing homogenization methods, understand their stochastic background and to evaluate their output. This literature review focused mainly on previous evaluation studies of homogenization methods with synthetic data. A main result of this study is that existing homogenization methods generally ignore the long-term persistence of hydroclimatic data expressed by the Hurst coefficient and examine only first-order autoregressive series (AR(1)) or series of identically and independently distributed Gaussian errors. No systematic studies of the relationship between the Hurst coefficient and the homogenization results have been identified. It was also found that homogenization methods assume that the series of temperature differences or precipitation ratios between reference and candidate stations constitute series of random numbers (e.g. white noise). However a basic stochastic analysis indicates that the difference and ratio series reproduce the autocorrelation function of the reference and candidate series assuming that both have the same autocorrelation structure. 2. Computational approach A computational approach based on Monte Carlo simulations permitted to understand and evaluate the behaviour of selected classical homogenization methods as a function of various parameters: a) the Hurst coefficient of hydroclimatic time series (tested values Η={0.50, 0.55, ..., 0.90}), b) the cross-correlation coefficient between candidate and reference time series (tested values: ρXY={0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 0.95}), c) the number of reference time series and the way they were used to locate shifts (reference systems - shown in Table 1), d) the length of the time series (50 and 100 years), and e) the minimum distance between possible inhomogeneities or between inhomogeneities and the edge of series (tested values 5 and 10 years). The percentage of time series with false alarms was regarded as the critical factor for this evaluation. For temperatures, the homogenization method selected was SNHT for shifts (Alexandersson and Moberg, 1997) in combination with all systems of reference series summarized in Table 1 except 3/1 (see Figure 1). For multiple reference series a pairwise comparison of the candidate series with all reference series was applied. The SNHT was applied using a cutting algorithm described by Domonkos (2011a) and a 95% confidence level. For the precipitation data the Double Mass Curve (Kohler, 1949, Searcy and Hardison,1960) was selected. The original method is subjective and involves the identification of the main inhomogeneity of the time series on a graph. An objective (automated) version was developed using a piecewise linear algorithm based on the least squares approach. The reference series systems used were the most commonly applied 1/1 and 3/1. The synthetic series with long-term persistence were simulated using a multiple time-scale fluctuation approach proposed by Koutsoyiannis (2002) and following the normal distribution. Temperature data were generated with zero mean and unit standard deviation and precipitation data with a mean of 1000mm and a standard deviation of 300mm. For every candidate series one or multiple correlated reference series with the same characteristics were generated (see Table 1). All simulations and computations were based on original Matlab codes. 3. Results and conclusions Some main conclusions of this study are summarized in Figures 1, 2, 3 and 4. a) For time series with H=0.5 (i.e. characterized by white noise), the false alarm rate is not significant (below 5%), which is expected because of the design of the homogenization methods, but the percentage of series with false alarms increases with H. b) The number of reference series and of the minimum number required to locate shifts in the time series greatly affects the percentage of series with false alarms. Furthermore, some more conclusions can be extracted concerning the application of the SNHT to temperature data and the Double mass curve to precipitation data. For the temperature data (see Figures 1 and 2) it can be assumed that: a) For a Hurst coefficient H ≥ 0.85, common shifts located by all (minimum number 3) reference time series correspond to percentage of series with false alarms higher than 5% and tend to indicate a real inhomogeneity (e.g. systems 2/2 and 3/3 in Figure 1). b) In the case of a common shift identified by some of the reference series only, this may only correspond to a false alarm (e.g. Figure 1). In such cases a possible inhomogeneity must be confirmed by analysis of the reference time series. c) The cross-correlation coefficient between reference and candidate series does not seem to influence the percentage of time series with false alarms. d) The percentage of series with false alarms for time series with length 50 years was lower than the percentage for 100 years (Figure 1). e) The minimum distance between possible inhomogeneities or between inhomogeneities and the edge of series influences but not greatly the percentage of series with false alarms. A minimum distance of 10 years leads to a lower percentage than a minimum distance of 5 years (Figure 1). f) For the case of a single reference series, corrections of the located shifts were applied. These corrections led to a similar percentage of series with increased and decreased trend after the homogenization. Therefore it seems that SNHT does not introduce significant changes in the temperature trends. g) For H < 0.65 the percentage of series with an increased Hurst coefficient after homogenization is similar to that with a lower Hurst coefficient. For Η > 0.65 there is a different case. The percentage of series with an increased Hurst coefficient exceeds that of series with a lower Hurst coefficient. This difference increases with the increase of the initial Hurst coefficient of the time series. For the precipitation data (see Figures 3 and 4) it can be assumed that: a) For all values of the Hurst coefficient examined, the percentage of series with false alarms decreases with the increase of the ratio of the slopes of the two lines of the Double Mass Curve. b) Application of the Double Mass Curve with a reference time series produced by three time series (3/1) tends to decrease the percentage of false alarms in comparison to the application of the method with a single reference series (1/1). c) For the system 1/1 and all the parameters examined a slope ratio 1.5 corresponds to a percentage of series with false alarms lower than 5%. For the system 3/1 the same ratio is 1.3. These values seem to be indicative of a real inhomogeneity., Εύα-Στυλιανή Ε. Στείρου

Η παρούσα μελέτη στοχεύει στη διερεύνηση των τοξικών επιπτώσεων των στραγγισμάτων που δημιουργούνται σε χώρους υγειονομικής ταφής απορριμμάτων (ΧΥΤΑ) σε υδρόβιους οργανισμούς, όπως τα ανόστρακα καρκινοειδή Thamnocephalus platyurus και Artemia franciscana, το τροχόζωο Brachionus plicatilis, το μικροφύκος Dunaliella tertiolecta και το δίθυρο μαλάκιο Mytilus galloprovincialis, καθώς και τη διερεύνηση των παραμέτρων που θα μπορούσαν να επηρεάσουν την εν δυνάμει τοξικότητά τους. Η μελέτη στραγγισμάτων που συλλέχθηκαν από τον ΧΥΤΑ Αιγείρας (ν. Αχαΐας) κατά τη διάρκεια του έτους 2011, έδειξε σημαντικές ποιοτικές και ποσοτικές εποχιακές διαφορές στην εν δυνάμει τοξικότητα των στραγγισμάτων στους οργανισμούς που ελέγχθηκαν, με τις σημαντικότερες τοξικές επιπτώσεις να εμφανίζονται στα δείγματα που συλλέχθηκαν κατά τη διάρκεια άνυδρων περιόδων, όπως η περίοδος μεταξύ Οκτωβρίου και Δεκεμβρίου. Παρόμοια, έκθεση μυδιών σε δείγμα στραγγίσματος που συλλέχθηκε κατά τη διάρκεια της παραπάνω περιόδου (Νοέμβριος 2011) έδειξε σημαντική αύξηση του ποσοστού θνησιμότητας των ατόμων, σε συγκεντρώσεις μεγαλύτερες από 0.5% v/v, ενώ σε μικρότερες συγκεντρώσεις (0.01 και 0.1% v/v) εμφανίστηκαν σημαντικές κυτταροτοξικές, νευροτοξικές και γενοτοξικές επιπτώσεις, καθώς και φαινόμενα οξειδωτικής καταπόνησης (oxidative stress). Τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας καταδεικνύουν την τοξικότητα των σταγγισμάτων σε υδρόβιους οργανισμούς, η οποία μπορεί επιπλέον να εκτιμηθεί μέσω της ανάλυσης επιλεγμένων παραμέτρων όπως η αγωγιμότητα (Cond), τα παράγωγα του αζώτου (NO3−, και NH4–N), ο λόγος BOD5/NH4–N και οι φαινόλες (T-PH). The present study investigates seasonal variations of leachate composition and its toxic potency on different species, such as the brine shrimp Artemia franciscana (formerly Artemia salina), the fairy shrimp Thamnocephalus platyurus, the estuarine rotifer Brachionus plicatilis and the microalgal flagellate Dunaliella tertiolecta, as well as its ability to induce lethal and pre-pathological alterations in organisms bioindicators, such as the mussel Mytilus galloprovincialis. In specific, leachate regularly collected from the municipal landfill site of Aigeira (Peloponissos, Greece) during the year 2011, showed significant alterations of almost all its physicochemical parameters, as well as its toxic potency, with time. Samples collected during the dry season (October until December) proved to be more toxic than samples from other sample dates/periods. Further analysis showed significant increase of mortality among mussels exposed to leachate collected during that period (November 2011) (96h LC50 = 0.526%, v/v), while mussels exposed to sub-lethal concentrations (0.01 και 0.1% v/v) showed increased cytotoxic, neurotoxic, genotoxic and oxidative effects. The current study revealed for the first time that the estimation of a battery of leachate physicochemical parameters, such as Cond, TDS, NH4–N, T-PH and the respective BOD5/NH4–N ratio, could be used as a low-cost effective tool in order to estimate leachate strength and toxicity, at least in the case of semi-arid areas, such as the most of the Mediterranean countries.

102 σ.

Ο Δείκτης της Νότιας Κύμανσης (Southern Oscillation Index, SOI) περιγράφει την ατμοσφαιρική κυκλοφορία στον τροπικό Α. Ειρηνικό Ωκεανό σε σχέση με το παγκόσμιας κλιματικής σημασίας φαινόμενο ΕΝSO (El Niño-Southern Oscillation). Μετά τα τέλη της δεκαετίας του 1970, βρέθηκε ότι η ισχυρότερη αρνητική φάση του Δείκτη της Νότιας Κύμανσης των τελευταίων 150 ετών συμπίπτει με την ισχυρότερη θετική φάση του Δείκτη της Βορειοατλαντικής Κύμανσης (North Atlantic Oscillation Index, ΝΑΟΙ) των τελευταίων 180 ετών. Μάλιστα, η ανάλυση της συσχέτισης μεταξύ των Δεικτών της Νότιας και της Βορειοατλαντικής Κύμανσης την περίοδο 1950-2007 εμφάνισε, αλλά μόνο μετά το 1978, μια στατιστικά σημαντική σχέση ανάμεσα στις 20 ισχυρότερες αρνητικές φάσεις των τριμήνων Σεπτεμβρίου-Νοεμβρίου του Δείκτη της Νότιας Κύμανσης και των χειμερινών (Δεκεμβρίου-Φεβρουαρίου) φάσεων του Δείκτη της Βορειοατλαντικής Κύμανσης που χρονικά ακολούθησαν. Παρόμοια, οι 20 ισχυρότερες θετικές φάσεις των τριμήνων Οκτωβρίου-Δεκεμβρίου και Νοεμβρίου-Ιανουαρίου του Δείκτη της Νότιας Κύμανσης την περίοδο 1950-2007 παρουσίασαν, μετά τα τέλη της δεκαετίας του 1970, μια στατιστικά σημαντική συσχέτιση με τις χειμερινές (Δεκεμβρίου-Φεβρουαρίου) φάσεις του Δείκτη της Βορειοατλαντικής Κύμανσης που ακολούθησαν. Οι σχέσεις αυτές συνέπεσαν με μειωμένη χειμερινή βροχόπτωση στην Α. Μεσόγειο. Εάν οι σχέσεις μεταξύ των Δεικτών της Νότιας και της Βορειοατλαντικής Κύμανσης διατηρηθούν και στο μέλλον, επιτρέπουν, με βάση τη φθινοπωρινή φάση του Δείκτη της Νότιας Κύμανσης, τη δυνατότητα πρόγνωσης της χειμερινής βροχόπτωσης στις περιοχές που επηρεάζονται από τη Βορειοατλαντική Κύμανση (ΝΑΟ) (για περιοχές της Ελλάδας ακόμη και με πιθανότητα 90%). Αναλύθηκε η ετήσια κατά πάχος προσαύξηση του βλαστού σε δένδρα χαλεπίου (Pinus halepensis subsp. halepensis) και τραχείας (Pinus halepensis subsp. brutia) πεύκης από τη θερμο-μεσογειακή ζώνη βλάστησης των νήσων Ζακύνθου, Σκύρου, Σάμου και Κρήτης (Ιεράπετρα). Το πλάτος των αυξητικών δακτυλίων τους βρέθηκε πολύ ευαίσθητο στις μεταβολές της βροχόπτωσης και εμφάνισε στατιστικά σημαντική συσχέτιση με το μέσο όρο της μέσης ετήσιας βροχόπτωσης 37 μετεωρολογικών σταθμών της Α. Μεσογείου. Οι αυξητικοί δακτύλιοι κατέδειξαν, επίσης, ότι η ετήσια βροχόπτωση στην Α. Μεσόγειο μετά το 1970 εμφάνισε τη σημαντικότερη μείωση τουλάχιστον των τελευταίων 200 ετών. Η μείωση της αύξησης των δένδρων συμπίπτει χρονικά με την πρόσφατη αύξηση της θερμοκρασίας του πλανήτη. Συμφωνεί, δε, με την πρόβλεψη, μέσω των κλιματικών μοντέλων, της Διακυβερνητικής Επιτροπής για την Kλιματική Aλλαγή (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC, 2007) ότι στη Μεσόγειο αναμένεται σημαντική μείωση των βροχοπτώσεων λόγω περαιτέρω αύξησης της θερμοκρασίας του πλανήτη, πράγμα που παρατηρήθηκε στο πρόσφατο παρελθόν. Τίθεται, επίσης, το ερώτημα εάν οι πρόσφατες διασυνδέσεις μεταξύ των Δεικτών της Νότιας και της Βορειοατλαντικής Κύμανσης (που σχετίζονται με την πρόσφατη μείωση της βροχόπτωσης στην Α. Μεσόγειο) συνδέονται και με την αύξηση της θερμοκρασίας του πλανήτη. Κατά τις υγρές περιόδους του 20ου αιώνα (620-760 mm μέση ετήσια βροχόπτωση) η ετήσια αύξηση των δένδρων στις περιοχές μελέτης καθορίστηκε σε μεγάλο βαθμό από βροχοπτώσεις που σημειώθηκαν εντός λίγων εβδομάδων ή μηνών πριν ή και κατά την έναρξη της αυξητικής περιόδου. Όμως, κατά την ξηρότερη περίοδο που καταγράφηκε (1990-96, 480 mm μέση ετήσια βροχόπτωση) η αύξηση εξαρτήθηκε από βροχόπτωση 3-4 ετών πριν, συμπεριλαμβανομένου του έτους σχηματισμού του δακτυλίου. Αυτό δείχνει ότι το νερό από βαθύτερα στρώματα του εδάφους, συσσωρευμένο από βροχοπτώσεις προηγούμενων ετών, κατέστη ιδιαιτέρως σημαντικό καθώς η ξηρασία εντάθηκε. Αυτή η διαδικασία πρέπει να σχετίζεται με το βαθύ ριζικό σύστημα των πεύκων. Όμως, μια σειρά ξηρών ετών μπορεί να εξαντλήσει τα υπόγεια «αποθέματα υγρασίας». Στην περίπτωση αυτή τα πεύκα μπορεί να φτάσουν πολύ κοντά στα όρια της επιβίωσης τους, ακόμη και να ξεραθούν. Τέτοια περιστατικά καταγράφηκαν στη νήσο Σάμο και στην Αχαΐα (Πελοπόννησο), όπου ακόμη και 80-χρονα πεύκα ξεράθηκαν στο τέλος των καλοκαιριών του 2000 και 2007. Με βάση το σενάριο Α1B-SRES (IPCC 2007), η μέση ετήσια βροχόπτωση στην περιοχή μελέτης προβλέπεται να μειωθεί την περίοδο 2090-2099 ακόμη και κατά 30% σε σχέση με τα επίπεδα του 1980-1999, φτάνοντας τα 390 mm. Τα επίπεδα αυτά βροχόπτωσης είναι πολύ χαμηλότερα από την οριακή τιμή των 480 mm που προσδιορίστηκε ως κρίσιμη για τους μελετηθέντες πληθυσμούς πεύκων (Pinus) στο να επιβιώσουν υπό ξηρασία στηριζόμενοι σε βαθύτερα αποθέματα υγρασίας. Συνεπώς, εάν τέτοιες συνθήκες επικρατήσουν κατά τον 21ο αιώνα, θα αυξηθεί σημαντικά ο κίνδυνος καταστροφής των δασών της θερμο-μεσογειακής ζώνης βλάστησης. Επίσης, με τη συνδυασμένη επίδραση αυξημένων θερινών θερμοκρασιών και πυρκαγιών θα μεγαλώσει και ο κίνδυνος ερημοποίησης. The Southern Oscillation Index (SOI) describes atmospheric circulation in the eastern tropical pacific related to ENSO (El Niño-Southern Oscillation), a phenomenon of global climatic significance. After the late 1970s, SOI’s strongest negative phase in 150 year was found to coincide with the strongest positive phase of the North Atlantic Oscillation Index (NAOI) in 180 years. Correlation analysis between SOI and NAOI during 1950-2007 revealed a statistically significant connection between the 20 strongest negative phases of the Sept.-Nov. SOI and the following winter’s (Dec.-Feb.) NAOI phases only after 1978. Similarly, the 20 strongest positive phases of the Oct.-Dec. and Nov.-Jan. SOI of 1950-2007 produced a statistically significant correlation with the following winter’s (Dec.-Feb.) NAOI phases after the late 1970s. Such relationships coincided with reduced winter precipitation in the eastern Mediterranean. If these SOI-NAOI connections hold, the possibility exists to forecast winter precipitation conditions in regions effected by NAO from the previous autumn’s SOI state (with even a 90% accuracy for regions of Greece). Annual radial stem increment was analysed in Pinus halepensis subsp. halepensis and Pinus halepensis subsp. brutia trees for Thermo-Mediterranean vegetation zones of the Greek islands of Zakinthos, Skiros, Samos and Crete (Ierapetra). Tree-ring width was found to be very sensitive to precipitation and produced a statistically significant correlation with annual rainfall from mean of 37 meteorological stations of the eastern Mediterranean. Tree-rings also indicated that annual rainfall reached its lowest values in nearly 200 years after the 1970s. This reduction in growth coincides with recent global warming. Thus, it is in line with IPCC (2007) climate model projections’ that the Mediterranean will experience a significant decline in precipitation as global warming progresses, as was the case in the recent past. It also raises the question whether recent SOI-NAOI links (involved in the recent decline in precipitation in the eastern Mediterranean) are also connected to global warming. During moist periods of the 20th century (ca. 620-720 mm average annual precipitation) annual tree growth in the regions under investigation was largely controlled by rainfall during a few weeks or months before or during the beginning of the growing season. In contrast, during the driest period on record (1990-1996; 480 mm average annual precipitation) growth depended on rainfall of 3-4 years before, including the year of tree ring formation. This suggests that water from deeper ground, accumulated during rainfall of previous years and became increasingly important as drought intensified. Deep rooting must be involved in such a process. However, a series of dry years may exhaust deeper ground “moisture reserves”. In this case pines may be pushed very close to their survival limits and can even be desiccated. Such incidents were recorded in Samos and Achaia (Peloponnesus) of Greece where pines died in late summer 2000 and 2007, including some 80-year-old trees. Mean annual precipitation for the studied area in 2090-2099 is projected to decrease by even 30% compared to 1980-99 levels, based on Α1B-SRES (IPCC 2007), reaching 390 mm. These levels of rainfall are far bellow the threshold of 480 mm determined as critical for the investigated populations of Pinus to survive drought by relying on deeper moisture reserves. Thus, if such conditions persist during the 21st century they will contribute to the risk of devastation for Thermo-Mediterranean zone forests. Combined with higher summer temperatures and fire outbreaks the risk of desertification will also increase.

Η ορεινή περιοχή του Νομού Καρδίτσας ανήκει στη γεωτεκτονική ζώνη Ωλονού- Πίνδου και διακρίνεται για τη σύνθετη γεωλογική δομή, το έντονο ανάγλυφο και τις υψηλές βροχοπτώσεις, συνθήκες που διευκολύνουν την εκδήλωση συχνών και σοβαρών κατολισθήσεων. Με σκοπό την έρευνα των φαινομένων αυτών σε σχέση με τις βροχοπτώσεις, δημιουργήθηκε βάση δεδομένων από 425 περιπτώσεις κατολισθήσεων ενώ παράλληλα αξιολογήθηκαν στατιστικά στοιχεία βροχόπτωσης από 21 μετεωρολογικούς σταθμούς. Από τα παραπάνω γίνεται φανερό ότι το μέσο ετήσιο ύψος βροχόπτωσης συνδέεται άμεσα με τη συχνότητα εκδήλωσης των κατολισθήσεων. Τέλος, διερευνάται μία χαρακτηριστική περίπτωση κατολίσθησης που εκδηλώθηκε μετά από ισχυρές βροχοπτώσεις, The mountainous area of Karditsa County, being geologically a representative sample of Olonos- Pindos geotectonic zone, is characterized by rainfall- induced landslides on steep slopes of high relief. After a systematic data inventory concerning landslides and their quantitative expression, the correlation between landslide occurrence and rainfall is investigated. Following the analyses performed a close interrelation between landslides and precipitation is established. Finally, a characteristic example of rainfall- induced landslide in the wider area of the county is given

Περίληψη: Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζεται η χρήση και εκπαίδευση τεχνητών νευρωνικών δικτύων, με σκοπό την προσομοίωση της βροχόπτωσης στην ευρύτερη περιοχή της Κρήτης. Η Κρήτη βρίσκεται στο νότιο άκρο του Αιγαίου πελάγους και καλύπτει μια περιοχή 8.336 km², με τους μετεωρολογικούς σταθμούς παρατήρησης να καλύπτουν ολόκληρη την έκταση της. Τα νευρωνικά δίκτυα χρησιμοποιούνται με στόχο να προσομοιώσουν τα δεδομένα βροχόπτωσης, που έχουν συλλεχθεί από τους μετεωρολογικούς σταθμούς. Αρχικά, απαραίτητη ήταν η επεξεργασία των δεδομένων, καθώς απαιτούνταν η δημιουργία τόσο ενός πίνακα εισόδου, όσο και ενός διανύσματος στόχου στο νευρωνικό δίκτυο. Ο πίνακας εισόδου αποτελούνταν από τις συντεταγμένες των υδρολογικών σταθμών, την ταχύτητα του ανέμου και την ημερομηνία. Το διάνυσμα στόχου περιέχει τις πραγματικές τιμές βροχόπτωσης. Αξίζει να σημειωθεί, ότι τα δεδομένα προήλθαν από 46 υδρολογικούς σταθμούς και αφορούν τη χρονική περίοδο από 1/2/2006 μέχρι και 30/6/2021. Με την ολοκλήρωση της επεξεργασίας των δεδομένων, ξεκίνησε η εκπαίδευση των νευρωνικών δικτύων με τα εργαλεία Neural Fitting tool (nftool) και Neural Network tool (nntool). Επίσης χρησιμοποιήθηκαν δύο διαφορετικοί αλγόριθμοι εκπαίδευσης, Bayesian-Regularization και Levenberg-Marquardt. Ακολούθως πραγματοποιήθηκε η εκπαίδευση των νευρωνικών δικτύων, διαφοροποιώντας με κάθε επανάληψη τα χρησιμοποιούμενα εργαλεία, τον αριθμό των κόμβων σε κάθε κρυφό επίπεδο ή/και τους αλγόριθμους εκπαίδευσης. Κατά την διαδικασία εκπαίδευσης των τεχνητών νευρωνικών δικτύων, η προσπάθεια εστιάζεται στην εύρεση του μοντέλου και των παραμέτρων του που προσφέρει τα βέλτιστα αποτελέσματα. Τα κριτήρια επιλογής του μοντέλου περιλαμβάνουν το μέσο τετραγωνικό σφάλμα, τον συντελεστή συσχέτισης και τον συντελεστή αποδοτικότητας Nash –Sutcliffe model efficiency coefficient (NSE). Η εκπαίδευση των τεχνητών νευρωνικών δικτύων συμπεριέλαβε το σύνολο των διαθέσιμων υδρολογικών σταθμών. Συμπερασματικά, μετά το πέρας της εκπαίδευσης των τεχνητών νευρωνικών δικτύων, επιτεύχθηκε το βέλτιστο αποτέλεσμα με τη χρήση του αλγόριθμου εκπαίδευσης Bayesian Regularization και μέσω της χρήσης του εργαλείου nntool για το σύνολο των μετεωρολογικών σταθμών και των ετών παρατήρησης. Summarization: The objective of the current thesis is using and training neural networks, in order to simulate rainfall in the region of Crete. Crete is located at the southernmost tip of the Aegean Sea and covers an area of 8 336 km², with hydrological observation stations covering its entire area. Neural networks are used to simulate rainfall data collected from hydrological stations. Initially, data processing was necessary, as it required the creation of both an input table and a target vector in the neural network. The input table consisted of the coordinates of the hydrological stations, the wind speed and the date. The target vector contains the actual rainfall values. It is worth noting that the data came from 46 hydrological stations and relate to the period from 1/2/2006 to 30/6/2021. With the completion of the data processing, the training of the neural networks with the Neural Fitting tool (nftool) and the Neural Network tool (nntool) began. Two different training algorithms were also used Bayesian-Regularization and Levenberg-Marquardt. The training of the neural networks was then carried out, differentiating with each iteration the parameters in terms of the tools used, the hidden nodes and the training algorithms. During the process of training artificial neural networks, the effort is focused on finding the model and its parameters that offer the best results. Model selection criteria include mean square error, correlation coefficient and Nash – Sutcliffe model efficiency coefficient (NSE). The training of artificial neural networks included all available hydrological stations. In conclusion, after the completion of the training of artificial neural networks, the best accuracy was achieved by using the Bayesian Regularization training algorithm and by using the Neural Network tool (nntool) to refer to the total number of stations and years of observation.

Περίληψη: Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει στόχο την εκτίμηση της επικινδυνότητας ξηρασίας στο υδατικό διαμέρισμα της Κρήτης με χρήση πολυκριτιριακής ανάλυσης σε περιβάλλον γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών (Γ.Σ.Π.), με τη βοήθεια των οποίων επιδιώκεται ο προσδιορισμός των περιοχών όπου αναμένεται ο κίνδυνος εμφάνισης του φαινομένου. Πιο συγκεκριμένα, προσδιορίστηκαν οι παράγοντες εκείνοι οι οποίοι δύναται να επηρεάσουν τα υδατικά αποθέματα και να συμβάλλουν στην έλλειψη νερού. Οι παράγοντες αυτοί, οι οποίοι και αναπαραστάθηκαν χωρικά περιλαμβάνουν: α) τη βροχόπτωση, β) την εξατμισοδιαπνοή από τη φυσική βλάστηση και τις καλλιέργειες, γ) τη διαθέσιμη χωρητικότητα νερού (υδατοϊκανότητα) του εδάφους, δ) τη συσσώρευση της επιφανειακής ροής, ε) τα αρδευτικά δίκτυα, στ) τη στάθμη των υπογείων υδάτων, ζ) την υδρογεωλογία (βάθος εδαφικού υποστρώματος) και η) την υφαλμύριση της παράκτιας ζώνης του Υδατικού Διαμερίσματος της Κρήτης. Η βροχόπτωση και η εξατμισοδιαπνοή αποτελούν την κατηγορία των δυναμικών παραγόντων και οι υπόλοιποι αποτελούν αυτή των σταθερών. Το μαθηματικό υπόβαθρο πάνω στο οποίο στηρίζεται η συγκεκριμένη εργασία είναι τα ασαφή σύνολα. Αρχικά, έχει θεωρηθεί ότι η εμφάνιση του φαινομένου της ξηρασίας αντιπροσωπεύεται από την τιμή 1, ενώ η μη εμφάνισή του από την τιμή 0. Μέσω της χρήσης των κατάλληλων συναρτήσεων ασαφοποίησης προσδίδεται στις αριθμητικές τιμές του κάθε παράγοντα που εξετάζεται ένας βαθμός συμμετοχής στο φαινόμενο της ξηρασίας. Στη συνέχεια, γίνεται ο συνδυασμός μεταξύ των ασαφοποιημένων παραγόντων της κάθε κατηγορίας και έπειτα ο συνδυασμός μεταξύ των δύο κατηγοριών, ώστε να προσδιοριστεί ο τελικός βαθμός συμμετοχής που εμφανίζει κάθε περιοχή στο φαινόμενο. Τα δεδομένα που επεξεργάστηκαν για την απεικόνιση των δύο πρώτων παραγόντων- χαρτών αφορούν δύο διαφορετικές χρονικές περιόδους: α) από το 1977 έως το 1997 και β) από το 2010 έως και το 2015, προκειμένου να διαπιστωθεί η συμπεριφορά του φαινομένου σε σχέση με τη δυναμική των παραγόντων αυτών, ενώ οι υπόλοιποι παράγοντες διατηρούνται σταθεροί. Ο τελικός χάρτης προκύπτει από το μέσο όρο/συνδυασμό των δύο παραπάνω περιόδων, οι περιοχές του οποίου κατηγοριοποιούνται ως πολύ χαμηλής, χαμηλής, μέσης, υψηλής και πολύ υψηλής επικινδυνότητας. Summarization: The present thesis aims to assess the risk of drought in the aqueous compartment of Crete, using multi-criteria analysis in Geographic Information Systems (G.I.S) environment. More specifically, the factors that may affect water supplies and contribute to water scarcity were identified, and then were divided into two categories, after having been spatially modeled into maps. The first category is that of the dynamic factors and includes: a) precipitation and b) evapotranspiration by natural and cultivated vegetation. The second one is that of the stable factors and includes: a) available water capacity of the soil, b) surface flow accumulation, c) irrigation networks, d) groundwater level, e) hydrogeology of the area (depth to rock) and f) water intrusion in the coastal zones of Crete. Fuzzy sets is the mathematical background on which this thesis is based. At first place, the occurrence of drought is assigned with the value 1, while the opposite phenomenon (non- occurrence) is assigned with the value 0. Then, with the use of the appropriate fuzzifiacation functions, the numerical values of each factor are assigned with a degree of membership to the drought phenomenon. Through the use of the proper overlay functions, the fuzzified values of the factors of each category are combined and after that, the two different categories are combined as well, in order to determine each region’s degree of membership to drought. The data that were processed in order to depict the dynamic factors are derived from the measurements of two different time periods: a) from 1977 until 1997 and b) from 2010 until 2015, so that to observe the behavior of these factors in correlation with the stable ones. The final map is the mean average of the above periods and its regions are classified as of very low, low, medium, high and very high risk of drought occurrence.

Περίληψη: Οι ακραίες βροχοπτώσεις αποτελούν σοβαρή κοινωνικό-οικονομική απειλή στις σύγχρονες κοινωνίες. Η δραστηριότητα τόσο των υφέσεων όσο και των κεραυνών συνδέεται με την εκδήλωση ακραίων βροχοπτώσεων. Ισχυρές βροχοπτώσεις και πλημμύρες πολύ συχνά συνδέονται με το πέρασμα υφέσεων, ιδιαίτερα στην περιοχή της Μεσογείου. Επιπλέον, φαινόμενα καταιγίδας, στα οποία οι κεραυνοί αποτελούν χαρακτηριστικό γνώρισμα, σε πολλές περιπτώσεις καταλήγουν σε ακραία φαινόμενα βροχής. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετώνται ακραία υδρο-μετεωρολογικά φαινόμενα στην ανατολική Μεσόγειο. Πιο συγκεκριμένα διερευνάται η πιθανή συσχέτιση που έχει η εκδήλωση έντονων βροχοπτώσεων με χαρακτηριστικά των υφέσεων για την περίοδο 1979-2011 και με τους κεραυνούς για την περίοδο 2012-2014. Περιοχή μελέτης σε αυτή την εργασία είναι το νησί της Κρήτης. Οι βροχοπτώσεις που χρησιμοποιήθηκαν αφορούν σε μετρήσεις βροχομετρικών σταθμών σε διάφορες περιοχές της Κρήτης. Για την επεξεργασία και εξαγωγή των χαρακτηριστικών των υφέσεων χρησιμοποιήθηκαν πλεγματικά δεδομένα ανάλυσης 0.5ο×0.5ο, ERA-INTERIM του Ευρωπαϊκού Μετεωρολογικού Κέντρου Μεσοπρόθεσμων Προγνώσεων (ECMWF). Επίσης χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα κεραυνών από το Παγκόσμιο Δίκτυο Καταγραφής Ηλεκτρικών Εκκενώσεων (GLN). Η θέση και η προέλευση των υφέσεων αλλά και δυναμικά χαρακτηριστικά τους όπως η ακτίνα, το βάθος, η πίεση, η ένταση και η ταχύτητα αναλύθηκαν και συσχετίστηκαν με την ένταση διαφορετικών βροχοπτώσεων. Με αξιοποίηση των χαρακτηριστικών των υφέσεων σχεδιάστηκε ένα απλό πιθανοτικό μοντέλο πρόβλεψης της βροχόπτωσης. Έγινε αξιολόγηση της προγνωστικής δυναμικής του μοντέλου πάνω σε τυχαία δείγματα υφέσεων. Μελετήθηκε επίσης η δραστηριότητα των κεραυνών και κατά πόσο αυτοί συσχετίζονται με τη βροχή. Στη συνέχεια εξετάστηκαν δύο τεχνικές που βασίζονται σε διαφορετική προσέγγιση· στην πρώτη το κέντρο της ανάλυσης αποτελεί ο σταθμός καταγραφής της βροχής ενώ στη δεύτερη το ‘νέφος’ των κεραυνών. Τα χαρακτηριστικά των υφέσεων προκύπτει ότι συσχετίζονται με την ένταση της βροχής. Η περιοχή που εξελίσσεται η ύφεση αλλά και τυχόν ακραίες τιμές στις δυναμικές παραμέτρους της σηματοδοτούν αντίστοιχα γεγονότα βροχής. Για τους κεραυνούς, βρέθηκε ότι η πιθανότητα να έχουμε βροχή κοντά σε ‘νέφος’ κεραυνών είναι αυξημένη, όπως επίσης και ότι ο αριθμός των κεραυνών έχει καλή συσχέτιση με την ένταση της βροχής. Περίληψη: Extreme rainfall comprises a major socio-economic threat in modern societies. The cyclone and lightning activity is associated with extreme rainfall in many cases. Intense precipitation and floods are frequently related to cyclone passages, especially in the Mediterranean region. Also, thunderstorms are frequently responsible for intense rain events. In this work extreme hydro-meteorological events in eastern Mediterranean region are studied. More specifically, the correlation between intense rainfall, with cyclones for the period 1979-2011, and with lightning for the period 2012-2014 is investigated. The case study focuses in Crete Island, Greece. Rain is recorded in meteorological stations in various locations over Crete. For the cyclones, gridded data of high spatial resolution 0.5οx0.5ο mean sea level pressure (MSLP) ERA-INTERIM of the European Center for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), are used. Also, lightning data from the Global Lightning Network (GLN) are used. The characteristics of the cyclones in the region of eastern Mediterranean related with rain events of different intensity are studied. The position, the origination as well as the dynamic characteristics of the cyclones such as the radius, the depth, the pressure, the intensity and the velocity are analyzed and correlated with the rain intensity. Taking into account the cyclone characteristics, a simple model for rain prediction is developed. The rain prediction model is evaluated on random cyclone samples. The lightning flashes and their relation to rain is also investigated. Two different methodologies are examined, the center of analysis in the first case is the lightning cluster center and in the second is the meteorological station location. The cyclone characteristics are found to be correlated with the rain intensity. The region of the cyclone evolution as well as the dynamic parameters of the cyclones are correlated with the corresponding rain events. As far as lightning is concerned, it is found that there is an increased probability of rain in an area around the lightning cluster. Moreover, the number of lightning flashes has a good correlation with the amount of rain.