Ποιές είναι οι διαθέσιμες πηγές μετεωρολογικών δεδομένων;

Καθώς η αναζήτηση μετεωρολογικών και κλιματικών (και όχι μόνο) δεδομένων για τον ελληνικό χώρο είναι συχνά μια «πονεμένη» υπόθεση το παρόν άρθρο επιχειρεί να συνοψίσει τις κυριότερες πηγές μετεωρολογικών δεδομένων. Σε μελλοντικό άρθρο θα παρουσιαστούν τα λογισμικά με τα οποία μπορεί κάποιος να αναλύσει τα μετεωρολογικά δεδομένα για να βγάλει σύνθετα συμπεράσματα. Εδώ διευκρινίζεται ότι το άρθρο «βλέπει» τα μετεωρολογικά δεδομένα υπό τη σκοπιά του περιβαλλοντικού σχεδιασμού κτιρίων, υπαίθριων χώρων και πόλεων. Απευθύνεται, δηλαδή κυρίως σε σχεδιαστές του χώρου και των κτιρίων και λιγότερο σε μετεωρολόγους/κλιματολόγους που μπορεί να έχουν διαφορετικες ροές εργασίας και ανάγκες (πχ: πρόγνωση καιρού).

Μια βασική ερώτηση για την επιλογή των σωστών δεδομένων είναι ο σκοπός: Αν θέλουμε τα δεδομένα για να περιγράψουμε το κλίμα μιας περιοχής, για να πραγματοποιήσουμε μια προσομοίωση μικροκλίματος ενός υπαίθριου χώρου ή να εκτιμήσουμε την ενεργειακή κατανάλωση σε ένα κτίριο. Με κάποιες εξαιρέσεις τα δεδομένα που θα χρειαστούμε πρέπει να επαρκούν για να αναπαραστήσουν το κλίμα ενός τόπου σε ένα ικανό βάθος χρόνου (πχ: 10ετία ή καλύτερα 20ετία). Σε σπανιότερες περιπτώσεις είναι επιθυμητή η χρήση μετεωρολογικών δεδομένων για συγκεκριμένο μικρό χρονικό διάστημα, κυρίως όπου οι προσομοιώσεις συνοδεύονται από τοπικές μετρήσεις στο ίδιο χρονικό διάστημα.

Κλιματικά Δεδομένα ΤΟΤΕΕ 20701-3/2010

Η Τεχνική Οδηγία του ΤΕΕ (ΤΟΤΕΕ) 20701-3/2010 με τίτλο «ΚΛΙΜΑΤΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΕΛΛΗΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΟΧΩΝ» περιέχει σε πινακοποιημένη μορφή τα κλιματικά δεδομένα για όλες τις μεγάλες και μικρομεσαίες πόλεις της Ελλάδας. Οι μετεωρολογικές παράμετροι που προσφέρει η ΤΟΤΕΕ προέρχονται από δεδομένα της Εθνικής Μετεωρολογικής Υπηρεσίας (ΕΜΥ) τα οποία συμπληρώθηκαν με εμπειρικά και θεωρητικά μαθηματικά μοντέλα (πχ: για τον υπολογισμό της ηλιακής ακτινοβολίας) και με δεδομένα από σχετικές επιστημονικές εργασίες.

Η ΤΟΤΕΕ δημιουργήθηκε στα πλαίσια του Κανονισμού Ενεργειακής Απόδοσης Κτιρίων ΚΕνΑΚ (ΦΕΚ 407/ 9.4.2010) ώστε να είναι δυνατός ο υπολογισμός της ενεργειακής συμπεριφοράς των κτιρίων και η σωστή διαστασιολόγηση των Η/Μ συστημάτων θέρμανσης/ψύξης, εξαερισμού, φωτισμού και ζεστού νερού. Η ΤΟΤΕΕ χωρίζει τη χώρα σε τέσσερις κλιματικές ζώνες οι οποίες έχουν διαφορετικές ανάγκες για θέρμανση και ψύξη. Τα δεδομένα της ΤΟΤΕΕ μπορούν να μετατραπούν σε γραφήματα σε κάποιο πρόγραμμα (πχ: Excel, Matplotlib, Plotly) για καλύτερη παρουσίαση.

Δεδομένα από ΕΜΥ και meteo.gr

Η ΕΜΥ προσφέρει τόσο μετεωρολογικά όσο και κλιματικά δεδομένα ελεύθερα και επί πληρωμή. Η ΕΜΥ παρέχει ελεύθερα πρωτογενή κλιματικά δεδομένα (ανά 6ωρο) για 21 μετεωρολογικούς σταθμούς της χώρας και για μια τριακονταετία. Επιπλέον είναι διαθέσιμος ο Κλιματικός Άτλαντας της Ελλάδας, ένα χαρτογραφικό portal όπου εκτός από τους χάρτες των κλιματικών παραμέτρων προσφέρονται σε πινακοποιημένη μορφή και σε απλά γραφήματα μηνιαίες τιμές των δεδομένων για αρκετές πόλεις της Ελλάδας. Οι χάρτες προορίζονται για απεικόνιση και δεν είναι διαθέσιμα τα ίδια τα αρχεία σε κάποια μορφή για «κατέβασμα». Μηνιαία και ετήσια κλιματικά δεδομένα όσο και πρωτογενή μετεωρολογικά δεδομένα είναι διαθέσιμα επί πληρωμή και κατόπιν επικοινωνίας.

To meteo.gr είναι μια παρόμοια υπηρεσία που τη διαχείριση έχει το Εθνικό Αστεροσκοπίο Αθηνών. Το meteo προσφέρει μια πληθώρα από διαδραστικούς χάρτες που οπτικοποιούν μετεωρολογικά και άλλα περιβαλλοντικά δεδομένα (πχ: πυρκαγιές) σε πραγματικό χρόνο μέσα από την πλατφόρμα stratus.meteo.noa.gr. Τα δεδομένα όμως δεν είναι διαθέσιμα για «κατέβασμα». Επιπλέον προσφέρονται κλιματικά δεδομένα για διάφορες πόλεις της Ελλάδας σε αυτή τη διεύθυνση: http://www.meteo.gr/climatic.cfm και μηνιαία κλιματικά δεδομένα στην εφαρμογή meteosearch.

Ο πλούτος των μετεωρολογικών δεδομένων από ΕΜΥ και meteo.gr δυστυχώς δεν είναι εξολοκλήρου διαθέσιμος για το κοινό παρά το Νόμο περί “Ανοιχτής διάθεσης και περαιτέρω χρήσης εγγράφων, πληροφοριών και δεδομένων του δημοσίου τομέα” (ν.4305/2014). Για αυτό το πρόβλημα υπάρχει ένα αρκετά κατατοπιστικό άρθρο του Β. Χρυσού.

Αρχεία ΤΜΥ

Για την κάλυψη των αναγκών για ενεργειακές προσομοιώσεις έχουν αναπτυχθεί τεχνικές στατιστικής επεξεργασίας των μετεωρολογικών δεδομένων ώστε να προκύψουν «τυπικά μετεωρολογιακά έτη» (Typical Meteorological Year – TMY). Τα ΤΜΥ έχουν ωριαίο βήμα και για αυτό το λόγο θεωρούνται κατάλληλα για δυναμικές προσομοιώσεις κτιρίων. Όταν εξετάζεται ένα συγκεκριμένο έτος τότε αναφερόμαστε σε «πραγματικό μετεωρολογιακό έτος» (Actual Meteorological Year – AMY). Τα κλιματικά αρχεία ΤΜΥ συχνά απαντώνται σε μορφή *.epw (ή σπανιότερα *.wea). To epw αναφέρεται στο γνωστό πρόγραμμα προσομοίωσης ανοικτού κώδικα EnergyPlus (E+). To wea είναι μια παρόμοια μορφή που χρησιμοποιείται από το πρόγραμμα Ecotect 2011. Υπάρχουν επίσης μορφές γενικές (*.TM2, *.TM3, *.dat) τις οποίες χρησιμοποιούν άλλα προγράμματα. Η πιο συνηθισμένη, πάντως, μορφή είναι η *.epw.

Παρακάτω προσφέρονται ορισμένες πηγές TMY αρχείων:

EnergyPlus Weather Data Sources

Στη σελίδα του EnergyPlus https://energyplus.net/weather/sources προσφέρονται πάνω από 20 πηγές κλιματικών αρχείων epw σε όλο τον κόσμο. Ξεχωρίζει η διεθνής βάση IWEC (International Weather for Energy Calculations), τα αρχεία της οποίας διανέμονται δωρεάν. Η IWEC είναι αποτέλεσμα ερευνητικού έργου της ASHRAE η οποία παρήγαγε αρχεία TMY για 227 περιοχές εκτός ΗΠΑ και Καναδά, χρησιμοποιώντας μετεωρολγικά δεδομένα της περιόδου 1982-1999 από τοπικούς μετεωρολογικούς σταθμούς. Τα μετεωρολογικά δεδομένα συνοδεύονται από εκτιμήσεις της ηλιακής ακτινοβολίας (συνολικής οριζόντιας / διάχυτης) η οποίας εκτιμάται με υπολογισμούς σε ωριαίο βήμα. Πλέον τα δεδομένα έχουν ενημερωθεί για τα τελευταία 12-25 έτη και για πάνω από 3,000 περιοχές και διανέμονται υπό πληρωμή ως IWEC2.

Για την Ελλάδα, διατίθενται στην IWEC δεδομένα για Αθήνα, Θεσσαλονίκη, Ηράκλειο, Ανδραβίδα. Στην IWEC2 υπάρχουν επιπλέον πόλεις και φυσικά νεότερα δεδομένα.

Ladybug EPWmap

Στα πλαίσια ανάπτυξης των εργαλείων Ladybug (θα γίνει στο μέλλον παρουσίαση τους) δημιουργήθηκε ο ψηφιακός χάρτης: http://www.ladybug.tools/epwmap/ ο οποίος περιέχει ένα πολύ μεγαλύτερο αριθμό από περιοχές για τις οποίες υπάρχουν κλιματικά δεδομένα που προέρχονται από διαφορετικές πηγές. Με ένα δεξί κλίκ σε κάθε σημείο στο χάρτη δίνεται ο σύνδεσμος για το «κατέβασμα» των αρχείων. Επίσης ο χάρτης διαθέτει ένα εργαλείο γρήγορης απεικόνισης των ωρών που επικρατούν διαφορετικές συνθήκες θερμικής άνεσης σε κάθε περιοχή.

epw.klimaat.ca

To epw.klimaat.ca είναι μια ακόμη χαρτογραφική πλατφόρμα από την εταιρία klimaat η οποία προσφέρει απευθείας αρχεία *.pdf με γραφήματα και πίνακες τακτοποιημένα σε μορφή παρουσίασης για άμεση ανάλυση του τοπικού κλίματος. Κάποια από τα διαγράμματα παράγονται δύσκολα χωρίς εξειδικευμένα εργαλεία οπτικοποίησης ή μετεπεξεργασίας των μετεωρολογικών δεδομένων. Για παράδειγμα προσφέρονται ψυχρομετρικά διαγράμματα και ρόδακες ανέμου. Σε κάθε περίπτωση είναι ο γρηγορότερος τρόπος για πρόσβαση σε οπτικοποιημένα κλιματικά δεδομένα για αρκετές περιοχές του πλανήτη. Αυτό καθιστά εργασίες όπως πχ τη σύγκριση διαφορετικών κλιμάτων μια εύκολη υπόθεση.

TMY Generator

To TMY Generator (http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis5/tmy.html#cont2) είναι μια επιπλέον διαδικτυακή πλατφόρμα διάθεσης κλιματικών δεδομένων σε μορφή *.csv ή *.epw η οποία παράχθηκε στα πλαίσια του ευρωπαΪκού έργου PVGIS για την περίοδο 2006-2015. Η πλατφόρμα χρησιμοποίησε μετεωρολογικά δεδομένα από το CMWF ERA-interim reanalysis (www.ecmwf.int) τα οποία συμπληρώθηκαν με εκτιμήσεις της ηλιακής ακτινοβολίας από δορυφόρους. Η πλατφόρμα είναι εύκολη στη χρήση και καλύπτει όλη την Ευρώπη, το μεγαλύτερο μέρος της Ασίας και Ν. Αμερικής. Ο χρήστης μπορεί να επιλέξει την οπτικοποίηση των δεδομένων απευθείας από την πλατφόρμα και μπορεί να «κατεβάσει» τα γραφήματα σε διάφορες μορφές αρχείων. Επίσης μπορεί να υπολογιστεί ο ορίζοντας κάθε επιλεγμένου σημείου και η τοπογραφία της περιοχής να απεικονιστεί σε ηλιακό διάγραμμα.

Meteonorm

Το Meteonorm της Ελβετικής Meteotest είναι ένα από τα πιο ολοκληρωμένα λογισιμά διάθεσης μετεωρολογικών αρχείων παγκοσμίως. Η βάση του Meteonorm περιέχει δεδομένα από περίπου 8,000 μετεωρολογικού σταθμούς, πέντε δορυφόρους και ένα παγκόσμιο μοντέλο αερολυμάτων (aerosol) και παράλληλα είναι σε θέση να μοντελοποιεί την ηλιακή ακτινοβολία σε βήμα λεπτού. Οι τελευταίες εκδόσεις επιτρέπουν τη μοντελοποίηση της Αστικής Θερμικής Νήσου και των σεναρίων κλιματικής αλλαγής του IPCC. Ένα πλεονέκτημα του Meteonorm είναι η δυνατότητα χωρικής παρεμβολής των μετεωρολογικών δεδομένων σε σημεία όπου δεν υπάρχει σταθμός όπως και η εξαγωγή τους σε σχεδόν όλες τις γνωστές μορφές κλιματικών αρχείων. Το μειονέκτημα του Meteonorm είναι ότι κοστίζει περίπου 675 Ελβετικά Φράγκα. Αν όμως το χρησιμοποιεί ένας φορέας/εταιρία συχνά τότε αξίζει τα λεφτά του.

Water and Climate Change (WATCH) Datasets

Μια επιπλέον πηγή κλιματικών δεδομένων είναι τα dataset του Ευρωπαϊκού έργου WATCH (http://www.eu-watch.org/data_availability). Το έργο είχε αντικείμενο τη μελέτη του υδρολογικού κύκλου ωστόσο, σύμφωνα με την ιστοσελίδα τα δεδομένα μπορούν να χρησιμοποιηθούν και σε άλλες συναφείς μελέτες. Είναι διαθέσιμα κλιματικά δεδομένα για Ευρώπη και Ασία (με εξαίρεση τη Σιβηρία) τόσο για τον 20ο αιώνα (Forcing Data) όσο και για τον 21ο αιώνα (Driving Data). Τα τελευταία προέκυψαν από προσομοιώσεις για τα σενάρια κλιματικής αλλαγής της IPCC. Τα δεδομένα έχουν βήμα 1 ώρας, ωστόσο προέκυψαν από παρεμβολή μετρήσεων που πραγματοποιήθηκαν με βήμα 3 ωρών. Η διακριτική ικανότητα των δεδομένων πάνω στη γήινη σφαίρα είναι μισή μοίρα (χονδρικά έκταση σχεδόν όσο η Αθήνα) οπότε μπορεί να μην είναι κατάλληλα για περιοχές με μεγάλες κλιματικές μεταβολές σε μικρές γεωγραφικές εκτάσεις. Τα δεδομένα μπορούν να «κατέβουν» εύκολα με χρήση του WATCH data downloader του εργαλείου UMEP που είναι ελεύθερα διαθέσιμο για το QGIS.

WorldClim

To WorldClim (worldclim.org) είναι ένα παγκόσμιο σετ κλιματικών δεδομένων μηνιαίου βήματος με χωρική ακρίβεια ~1 τετραγωνικό χιλιόμετρο. Τα δεδομένα είναι σε κατάλληλη μορφή (GeoTIFF) για οπτικοποίηση και επεξεργασία με λογισμικό GIS (πχ: QGIS).

Wunderground, PWS Weather και OpenWeatherMap

To Wunderground, το PWS Weather και το OpenWeatherMap είναι τρεις διαδικτυακές πλατφόρμες με παρόμοια φιλοσοφία: τη συλλογή δεδομένων από ιδιωτικούς μετεωρολογικούς σταθμούς και τη διάθεσή τους σε μια κεντρική πηγή. Και οι τρεις πηγές προσφέρουν ιστορικά δεδομένα υπό πληρωμή ενώ τα live-data διατίθενται σε προγραμματιστές μέσω κάποιου API. Τελευταία το Wunderground κατήργησε το δωρεάν API κλειδί κάτι που οδήγησε αρκετούς στις άλλες δύο πλατφόρμες. Δυστυχώς δεν υπάρχει επί του παρόντος κάποια πραγματικά ανοικτή πλατφόρμα για μετεωρολογικά δεδομένα από ιδιωτικούς σταθμούς. Ενδεικτικά, το OpenWeatherMap χρεώνει $470 για τη μηνιαία pro συνδρομή που επιτρέπει μαζικό «κατέβασμα», άρα τα δεδομένα δεν είναι τόσο «open».

---