Η παρούσα διατριβή, με θέμα «Μελέτη των ασταθειών και διακυμάνσεων βασικών ατμοσφαιρικών παραμέτρων, τόσο στο έδαφος όσο και στα διάφορα ατμοσφαιρικά ύψη», υιοθετεί μια διεπιστημονική προσέγγιση, καθώς χρησιμοποιεί σύγχρονες μεθόδους Στατιστικής σε συνδυασμό με Μαθηματικά, στη μελέτη της Φυσικής της ατμόσφαιρας. Πιο συγκεκριμένα, εφαρμόζει συμβατικές αλλά και σύγχρονες μεθόδους Στατιστικής στις χρονοσειρές φυσικοχημικών παραμέτρων, προκειμένου να μελετήσει και να ερμηνεύσει τις αστάθειες και διακυμάνσεις της ατμόσφαιρας. Οι μη-γραμμικοί νόμοι της Φυσικής, που διέπουν τα ατμοσφαιρικά φαινόμενα, δημιουργούν στις περισσότερες φυσικοχημικές παραμέτρους το χαρακτηριστικό της μηστασιμότητας, που σημαίνει ότι η μέση τιμή τους, η διασπορά τους και οι συναρτήσεις αυτοσυσχέτισης μεταβάλλονται με το χρόνο. Το χαρακτηριστικό αυτό προκαλεί συχνά την ανίχνευση πλασματικών αυτοομοιοτήτων στις χρονοσειρές των διαφόρων μεταβλητών, αποκρύπτοντας τις πραγματικές εσωτερικές δυναμικές τους ιδιότητες, όπως για παράδειγμα τις μεγάλου και μικρού εύρους συσχετίσεις. Οι συμβατικές μέθοδοι (όπως φασματική ανάλυση, συνάρτηση αυτοσυσχέτισης κ.α.) αδυνατούν να αποφύγουν τέτοιου είδους πλασματικές αυτοομοιότητες και κατ' επέκταση αδυνατούν να ανιχνεύσουν συσχετίσεις απεριοδικής φύσεως. Πρόσφατες μελέτες (στο χώρο της έρευνας) ανέπτυξαν νέες τεχνικές, που δύνανται να εξαλείψουν συστηματικά τις πηγές μη-στασιμότητας (π.χ. τάσεις, περιοδικότητες κ.λ.π) από τις μη-στάσιμες χρονοσειρές και να αναδείξουν τις εσωτερικές δυναμικές τους ιδιότητες, που συχνά αποκρύπτονται από τέτοια αίτια. Οι σημαντικότερες από τις τεχνικές αυτές είναι: 1) η Ανάλυση Ανακλιμακούμενου Εύρους (Rescaled Range Analysis-R/S), που είναι η πρώτη τεχνική που αναπτύχθηκε, 2) η Τεχνική του Κυματοδηγού (Wavelet Technique-WT), που θεωρείται πρόσφατη τεχνική και 3) η Ανάλυση Κύμανσης με Εξαγωγή Τάσης (Detrended Fluctuation Analysis-DFA). Η τελευταία τεχνική, η DFA, φαίνεται να δίνει τα πιο αξιόπιστα αποτελέσματα σε σχέση με τις υπόλοιπες μεθόδους και έχει ήδη αποδείξει τη μέγιστη χρησιμότητά της στις Οικονομικές Επιστήμες, στη Φυσική, στη Γεωλογία, στη Βιολογία κ.α., καθώς ανιχνεύει με μεγαλύτερη «Στατιστική ακρίβεια» τις αστάθειες και διακυμάνσεις της μελετούμενων μεταβλητών. Με αυτό το δεδομένο, η παρούσα διατριβή εστιάζει στη χρήση της μεθόδου DFA και μελετά τις εσωτερικές δυναμικές ιδιότητες της ατμόσφαιρας στα διάφορα ύψη.
Μελέτη των ασταθειών και διακυμάνσεων βασικών ατμοσφαιρικών παραμέτρων, τόσο στο έδαφος όσο και στα διάφορα ατμοσφαιρικά ύψη
