Τα δέντρα της Αττικής δεν έπεσαν επειδή «το χιόνι ήταν βαρύ». Τι επηρεάζει την αντοχή τους και πως μετριούνται τα φορτία. Η μετεωρολογική ανάλυση του Διευθυντή της ΕΜΥ

15:01 23/2/2021 - Πηγή: Mixani tou Xronou

Αίσθηση προκάλεσε η πρώτη εκτίμηση του Εθνικού Αστεροσκοπείου ότι η βαρύτητα του χιονιού είναι υπεύθυνη για τις ζημιές που προκλήθηκαν από τις πτώσεις δέντρων κυρίως στα βόρεια προάστεια της Αττικής.  

Ο μετεωρολόγος και διευθυντής της ΕΜΥ, Θοδωρής Κολλυδάς παρουσιάζει μια διαφορετική προσέγγιση της  κακοκαιρίας και απαντά σε κρίσιμα ερωτήματα. Πως μετριούνται τα φορτία του χιονιού και τι συνετέλεσε στην πτώση εκατοντάδων δέντρων από την Κηφισιά μέχρι το Διόνυσο. Υποστηρίζει ότι οι μετεωρολογικοί παράγοντες διαδραματίζουν έναν υπολογίσιμο

παράγοντα για την καταστροφή των δέντρων, όχι όμως και τον κυριότερο.

Αντιθέτως, τα χαρακτηριστικά του δέντρου, όπως τα κωνικά στελέχη, η ασυμμετρία και η άκαμπτη και οριζόντια διακλάδωση παίζουν καθοριστικό ρόλο. Σε αυτό συντείνει ο καθαρισμός και η ηλικία των πεύκων.Τα ερωτήματα 

Έχει διατυπωθεί η άποψη ότι τα δέντρα της Αττικής επηρεάστηκαν πολύ από τον τύπο χιονιού που έπεσε το οποίο ήταν «βαρύ». Κατά πόσο ευσταθεί αυτό και ποιοι είναι οι παράγοντες που επηρεάζουν τα δέντρα; Υπάρχουν σχετικές μελέτες σχετικά με τα φορτία χιονιού;

Αρχικά μιας και αναφέρθηκαν τα φορτία χιονιού, θεωρώ σωστό να ξεκινήσουμε με την Ευρωπαϊκή Νομοθεσία που αναφέρεται στα όρια των φορτίων που επιτρέπεται να δέχονται οι κατασκευές, λόγω χιονιού η οποία ήδη υπάρχει και εφαρμόζεται και τη χώρα μας. Κύριο μέλημα κάθε αρχής είναι η ασφάλεια των πολιτών.
Η σχετική νομοθεσία είναι βασισμένη στους Ευρωκώδικες οι οποίοι αποτελούν μια σειρά δέκα Ευρωπαϊκών Προτύπων (EN) για το σχεδιασμό των κατασκευών που αναπτύχθηκαν από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή Τυποποίησης (CEN).

Οι Ευρωκώδικες αποτελούν σειρά Ευρωπαϊκών Προτύπων που παρέχουν ένα κοινό για όλη την Ε.Ε. σύνολο μεθόδων για τον υπολογισμό της μηχανικής αντοχής των κατασκευαστικών έργων και των στοιχείων τους, τα οποία καλύπτονται από την Οδηγία 89/106/ΕΟΚ. Στόχο έχουν την δημιουργία ενός κοινού πλαισίου, εντός του Ευρωπαϊκού χώρου, για τον σχεδιασμό έργων πολιτικού μηχανικού με πρώτο στόχο την ασφάλεια των κατασκευών και κυρίως των πολιτών.

Φορτία χιονιού στις κατασκευές

Το πρότυπο δίνει οδηγίες για τον υπολογισμό των φορτίων χιονιού τόσο σε νηνεμία όσο και με ταυτόχρονη ύπαρξη ανέμων. Γενικά προτείνεται μεθοδολογία υπολογισμού για κτίρια που βρίσκονται σε υψόμετρο μικρότερο των 1500m ενώ σε σχετικό παράρτημα δίνονται συστάσεις για τον υπολογισμό σε ιδιαίτερες κλιματικές συνθήκες με υψηλές ταχύτητες ανέμου και λιώσιμο του χιονιού καθώς και σε περιπτώσεις όπου παρουσιάζονται ειδικές μορφές συγκέντρωσης χιονιού.

Τα φορτία χιονιού θεωρούνται στατικά φορτία και λογίζονται ως μεταβλητές δράσεις. Οι συστάσεις δεν καλύπτουν ειδικές περιπτώσεις που μπορούν να εμφανιστούν και που είναι δυνατό να προκαλέσουν μερική ή ολική αστοχία της κατασκευής.

Υπάρχουν 3 Εθνικές ζώνες χιονιού με διαφορετικούς συντελεστές στα φορτία χιονιού. Επίσης σημαντικό ρόλο έχει η μορφή της στέγης, τα θερμικά της χαρακτηριστικά, η τραχύτητα της επιφάνειας, το ποσό της θερμότητας που εκλύεται κάτω από την στέγη, η απόσταση των γειτονικών κτιρίων, ο περιβάλλον χώρος και οι τοπικές κλιματολογικές συνθήκες, όπου το χιόνι μπορεί να συσσωρευτεί επί της στέγης κατά διάφορους τρόπους. Ιδιαίτερη σημασία έχει το κατά πόσο είναι εκτεθειμένη η οροφή στον άνεμο, οι μεταβολές της θερμοκρασίας καθώς και η πιθανότητα συγκέντρωσης λόγω κατακρήμνισης ή βροχόπτωσης.Για την πυκνότητα του χιονιού στις στέγες υπάρχουν 4 διαβαθμίσεις ανάλογα με την ποιότητα του χιονιού με ειδικούς συντελεστές ανά γεωγραφικό διαμέρισμα της χώρας μας.

Πριν από λίγες ημέρες με αφορμή τις μεγάλες χιονοπτώσεις στο Τέξας η ιδιωτική Μετεωρολογική Εταιρεία Accuweather έδωσε στη δημοσιότητα ένα κατατοπιστικό βίντεο για τα φορτία χιονιού πάνω από τα σπίτια χρησιμοποιώντας τα πρότυπα που ισχύουν διεθνώς. Στην Αμερική πολλά σπίτια είναι κατασκευασμένα από ξύλο, δέχονται πολύ μεγαλύτερα φορτία χιονιού και η πληροφορία αυτή είναι σημαντική. Ειδικά για τους κατοίκους του Νότου όπως είναι το Τέξας.

Στο παράδειγμα χρησιμοποίησαν τους ορισμούς του χιονιού «Πούδρα» , το «Κανονικό» και το «Υγρό χιόνι» όπως έχουν διατυπωθεί από τον ΝΟΑΑ και την Καναδική Μετεωρολογική Υπηρεσία με τις αναλογίες 15:1, 10:1 και 5:1 . Στο συγκεκριμένο παράδειγμα ανέφεραν ως αντιπροσωπευτική χιονόπτωση αυτή των 12 ιντσών, δηλαδή τους 30 πόντους χιόνι.

Τι ισχύει για τα δέντρα

Η σοβαρότητα της ζημιάς από το χιόνι στα δέντρα σύμφωνα με τις μελέτες σχετίζεται κυρίως με τα χαρακτηριστικά του δέντρου, όπως τα κωνικά στελέχη, την ασυμμετρία και την άκαμπτη και οριζόντια διακλάδωση του. Ωστόσο, τα στοιχεία σχετικά με τις διαφορές μεταξύ των ειδών των δέντρων είναι λιγότερο σαφής λόγω της αλληλεπίδρασης αυτών με την τοποθεσία.

Το χιόνι του νοτιά τόσο στη χώρα μας όσο και στη κεντρική Ευρώπη, δηλαδή αυτό που πέφτει το Φθινόπωρο, με τα φύλλα των δέντρων να μην έχουν πέσει ακόμη, προκαλεί με το βάρος του μεγάλες καταστροφές τόσο στη χώρα μας όσο και στη κεντρική Ευρώπη. Το ίδιο συμβαίνει και την Άνοιξη.

Χιονοπτώσεις μεγαλύτερης έντασης φορτίου 60 Kg/m2 δηλαδή χιονόπτωση 60 cm θεωρείται επικίνδυνη για τα δέντρα.
Ο κίνδυνος ζημιάς στο χιόνι επηρεάζεται από το κωνικό στέλεχος και το ύψος του κέντρου βάρους του δέντρου. Ο κίνδυνος του παραπάνω παραδείγματος για θραύση κλαδιών μειώνεται από αριστερά προς δεξιά (Rottmann 1985).
Με βάση τις μελέτες, η χιονόπτωση με φορτίο 60 Kg/m2 δηλαδή χιονόπτωση 60 cm θεωρείται επικίνδυνη με δεδομένη πνοή ανέμου εντάσεως τα 5 μποφόρ (8m/s). Τα κωνοφόρα δέντρα βρέθηκαν ότι προσβάλλονται όταν δεχτούν φορτία χιονιού κατά προσέγγιση 50 kg / m2 (δηλ. χιονόπτωση ύψους 50 εκ), και τα φυλλοβόλα δέντρα από φορτία χιονιού 25 kg / m2 (Heikinheimo 1920, Rottmann 1985a).

Αυτά είναι τα κρίσιμα όρια, ωστόσο, όλα αυτά συνδέονται και με άλλους παράγοντες όπως το είδος του δέντρου, η ηλικία και το μέγεθος του. Αυτές οι παράμετροι ανήκουν σε άλλους κλάδους από αυτούς της επιστήμης μου και απλώς αναφέρονται χωρίς να σχολιαστούν.

Στην πρόσφατη χιονόπτωση δεν ξεπεράσαμε τα συγκεκριμένα όρια που αναφέρονται στις μελέτες

Τα μεγαλύτερα φορτία χιονιού συσσωρεύονται όταν επικρατούν θερμοκρασίες μεταξύ 0.6 και -3 οC λόγω της μορφής που λαμβάνουν οι νιφάδες. Καθοριστικά όρια για μέτρια επικινδυνότητα αποτελούν τα 40 mm χιονιού έως τα 60 mm και υψηλή επικινδυνότητα αυτά που δέχονται χιονόπτωση πάνω από 60 mm το πενθήμερο. Το χιόνι πάνω στο δέντρο υφίσταται πολλές μεταβολές καθώς λιώνει κατά τη διάρκεια της ημέρας και ξαναπαγώνει τη νύκτα.

Η μεταβλητότητα στον κάθε τύπο χιονιού η τοπογραφία, η ταχύτητα του ανέμου και η θερμοκρασία καθιστούν δύσκολη την εκτίμηση της τιμής των αποτελεσμάτων συνολικά καθώς η μια περιοχή μπορεί να παρουσιάζει πολλές διαφορές με μια άλλη ακόμη και γειτονική.

Επίσης δέντρα με ασύμμετρο σχήμα και τα οποία είναι υψηλά παρουσιάζουν μεγάλη ευαισθησία κατά την διάρκεια των χιονοπτώσεων. Αυτό συμβαίνει σε δέντρα τα οποία κλαδεύονται μόνο από την μια μεριά για διάφορους αισθητικούς ή άλλους λόγους.

Οι ροπές που αναπτύσσονται λόγω ανισοκατανομής του βάρους του χιονιού πάνω στο δέντρο είναι μεγάλες με αποτέλεσμα να σπάει ακόμη και ο κορμός του δέντρου και όχι μόνο τα κλαδιά του. Εν κατακλείδι μπορούμε να συμπεράνουμε ότι οι μετεωρολογικοί παράγοντες διαδραματίζουν έναν υπολογίσιμο παράγοντα για την καταστροφή των δέντρων, όχι όμως και τον κυριότερο.

Πώς υπολογίζουμε το βάρος του χιονιού. Γιατί κάποιες φορές μιλάμε για βαρύ χιόνι, κανονικό ή απλό «πασπάλισμα»;

Το βάρος του χιονιού , σχετίζεται με την ποσότητα νερού που περιέχει κάθε νιφάδα του . Αυτό καλείται ισοδύναμο του νερού ως προς το χιόνι . Αποτελεί ένα κλάσμα που μου δείχνει την ποιότητα χιονιού πάνω από μια χιονοσκεπή επιφάνεια, και αυτό μπορώ να το μάθω αν θελήσω να λιώσω το χιόνι που βρίσκεται πάνω της και να το μετατρέψω σε νερό. Εάν επιλέξω για παράδειγμα μια στήλη χιονιού με ύψος τα 10 cm και την μετατρέψω σε νερό και διαπιστώσω οτι αυτή η ποσότητα καταλαμβάνει ύψος στην στήλη το 1cm – όπως στο παρακάτω σχήμα-, τότε λέω ότι έχω αναλογία 10 προς 1 . Το χιόνι προς νερό όταν παρουσιάζει αυτές τις αναλογίες (σε θερμοκρασίες περί τους -6 βαθμούς) ονομάζεται «κανονικό χιόνι». Αν οι αναλογίες είναι 15 : 1 ή ακόμη μεγαλύτερες έχω σχηματισμό χιονιού «πούδρας» ενώ για αναλογία 5:1 έχω το «υγρό χιόνι». Δηλαδή σε αυτή την περίπτωση αρκούν μόνο 5 cm χιονιού για να μου δώσουν 1 cm χιόνι μέσα στη στήλη.

Τι ρόλο διαδραματίζει η θερμοκρασία που επικρατεί κατά την διάρκεια της χιονόπτωσης και για ποιο λόγο σχηματίζεται το βαρύ χιόνι, το κανονικό και το χιόνι πούδρα;

Μεγάλο ρόλο διαδραματίζει το θερμοκρασιακό προφίλ της ατμόσφαιρας στις κατώτερες στάθμες κατά την διάρκεια των χιονοπτώσεων . Το είδος του χιονιού δεν σχετίζεται μόνο με την θερμοκρασία που επικρατεί στην επιφάνεια του εδάφους, αλλά συνολικά στις κατώτερες στάθμες της ατμόσφαιρας και στην περιοχή μεταξύ εδάφους και νέφους.

Σε περιπτώσεις που η θερμοκρασία στα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας (σχ1) βρίσκεται συνεχώς κάτω από το μηδέν (32 βαθμοί F ) και μάλιστα περί τους 20F (-6 C) τότε έχουμε κανονική χιονόπτωση κατά τα πρότυπα ΗΠΑ –Καναδά με νιφάδες κανονικές.

Στην περίπτωση όμως όπου υπάρχει θερμοκρασιακή αναστροφή (σχ2) και η θερμοκρασία υπερβεί το μηδέν κατά 1 περίπου βαθμό Κελσίου τότε πρόσκαιρα (μέσα στην αναστροφή) όπως πέφτει το χιόνι λιώνει και αργότερα , όταν φύγει από την ζώνη της αναστροφής πριν φτάσει στο έδαφος ξαναπαγώνει. Τότε έχουμε το υγρό χιόνι, το οποίο είναι πιο βαρύ, γιατί περιέχει περισσότερη ποσότητα νερού. Σε αυτή την περίπτωση σχηματίζονται πιο μεγάλες νιφάδες. Στην περίπτωση αυτού του χιονιού, στις άκρες των νιφάδων, που πέφτοντας αρχίζουν να λιώνουν, σχηματίζονται μεμβράνες νερού που, δρουν σαν «κόλλα» για τις άλλες νιφάδες, που έρχονται σε επαφή με αυτές, με αποτέλεσμα το σχηματισμό τεράστιων νιφάδων χιονιού.

Στην περίπτωση, που οι νιφάδες πέφτουν μέσα σε πάρα πολύ ψυχρό αέρα (περί τους -12 C με χαμηλό ποσό υγρασίας, (και προφίλ που μοιάζει με το σχ1 αλλά με πιο χαμηλές θερμοκρασίες) τότε οι νιφάδες αυτές δεν θα μπορούν να κολλήσουν μεταξύ τους και έτσι φθάνουν στο έδαφος με τη μορφή σκόνης ή πούδρας , καθώς οι νιφάδες είναι πολύ μικρές . Αυτού του τύπου οι χιονοπτώσεις απαντώνται σε πολύ μεγάλα υψόμετρα στα Ελληνικά βουνά και σπάνια σε πόλεις της βόρειας Ελλάδος.

Τι τύπου χιονοπτώσεις έχουμε στην Αττική τα τελευταία χρόνια και πώς μπορείτε να το διαπιστώσετε;

Ορίζοντας ως βασικό κριτήριο το θερμοκρασιακό προφίλ στις κατώτερες στάθμες της ατμόσφαιρας λαμβάνουμε υπόψη μας τις ραδιοβολίσεις που γίνονται από τον σταθμό του Ελληνικού . Οι μετρήσεις των σταθμών επιφανείας αν και μπορούν σε ένα βαθμό να μας δώσουν μια σχετικά καλή εικόνα, επηρεάζονται από πολλούς τοπικούς παράγοντες. Η μελέτη της ατμόσφαιρας μέσω των ειδικών διαγραμμάτων (τεφιγράμματα) είναι η πλέον ενδεδειγμένη διεθνώς. Οι χιονοπτώσεις που σημειώνονται στην Αττική κατά κανόνα ανήκουν στις περιπτώσεις που έχουμε έναν ενδιάμεσο τύπο χιονιά μεταξύ του «Κανονικού» και του «Υγρού», καθώς οι θερμοκρασίες που επικρατούν κατά την διάρκεια των χιονοπτώσεων είναι λίγο κάτω από το μηδέν και ανήκουν στα 30s του παρακάτω πίνακα .

Ο χιονιάς στην Αττική δεν είναι ιδιαίτερα δριμύς , καθώς οι θερμοκρασίες που επικρατούν κατά την διάρκεια της χιονόπτωσης βρίσκονται γύρω στους -2 βαθμούς και δεν ανήκουν στην «κλασσική» τάξη μεγέθους των 20ς F του «μέσου χιονιά » όπως ορίζεται παραπάνω, δηλαδή στους -6 βαθμούς Κελσίου.

Στο παρακάτω βίντεο αποτυπώνεται το θερμοκρασιακό προφίλ της ατμόσφαιρας κατά τα έτη 2002 , 2004 ,2008 και 2021. Η κυριότερη διαφορά μεταξύ του 2004 και του 2021 αφορά την μεγαλύτερη υποστήριξη της ανώτερης ατμόσφαιρας καθ’ ύψος στην πρώτη περίπτωση , παρότι τα ύψη χιονιού στην επιφάνεια ήταν της ίδιας τάξης μεγέθους. σε πολλές περιοχές της πόλης. Το παρακάτω βίντεο μας δείχνει αναλυτικά το προφίλ της ατμόσφαιρας από με τις ραδιοβολίσεις του σταθμού του Ελληνικού για όλες τις χρονιές .

Διαβάστε αναλυτικά το άρθρο του Θοδωρή Κολλυδά στην σελίδα του.

Διαβάστε ακόμα στη «ΜτΧ»: Όρμησε μόνος του πάνω στους Τούρκους για να πεθάνει πολεμώντας, όταν 4.700 άνδρες παραδόθηκαν στον Κεμάλ. Αντισυνταγματάρχης Αθανάσιος Σακκέτας. Ο ήρωας της Μικρασίας

The post Τα δέντρα της Αττικής δεν έπεσαν επειδή «το χιόνι ήταν βαρύ». Τι επηρεάζει την αντοχή τους και πως μετριούνται τα φορτία. Η μετεωρολογική ανάλυση του Διευθυντή της ΕΜΥ appeared first on ΜΗΧΑΝΗ ΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ.