This study investigates the response of lightning to the El Niño Southern Oscillation (ENSO) in the vicinity of the U.S. Gulf Coast region and nearby adjacent waters of the Gulf of Mexico, for the years 1995-2002. The Gulf Coast region was selected for this study because of its high flash density (Orville and Huffines, 2001) and because it is an area where the ENSO fingerprint is very clearly demonstrated on both temperature and precipitation patterns (CPC, 2002). Additionally, this geographic domain roughly matches the only known study on this topic (Goodman et al., 2000). Winter is the season of greatest response to ENSO (CPC, 2004), and past studies show that summer has the most lightning activity (e.g., Orville and Huffines, 2001). The temporal domain of the study is restricted to 1995 and beyond, as this follows a system-wide upgrade of the National Lightning Detection Network (NLDN) that improved overall flash detection efficiency (Cummins, et. al.1998; Wacker and Orville, 1999). Both qualitative and quantitative methods were employed to explore the lightning data for ENSO teleconnections. Mean flash density maps were constructed for the complete period of record, individual months and the winter and summer seasons. Maps were visually examined for qualitative comparison with past climatologies and the Goodman et al., (2002) ENSO study. Additionally, monthly flash deviations are computed, visualized and correlated with the Niño 3.4 SST anomaly for all months in the study, seeking out variations in both the amount of flash deviation and spatial properties. Abundant literature exists on both ENSO and lightning individually. This study offers an insight into their intersection.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την καταμέτρηση της κεραυνικής πυκνότητας στην ευρύτερη περιοχή Πατρών. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε από το Εργαστήριο Υψηλών Τάσεων του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός είναι η εκτίμηση των αριθμών των εκκενώσεων μεταξύ νέφους και γης ανά τετραγωνικό χιλιόμετρο και ανά έτος που έπληξαν την ευρύτερη περιοχή της Πάτρας χρησιμοποιώντας κατάλληλα συστήματα μετρητών. Αρχικά επεξηγείται το φαινόμενο του κεραυνού και τα φυσικά του χαρακτηριστικά. Αναλύονται επίσης οι λόγοι για τους οποίους είναι χρήσιμο να γνωρίζουμε τον αριθμό των κεραυνών που έπληξαν μία περιοχή. Στη συνέχεια ορίζεται ο όρος της κεραυνικής πυκνότητας και ποιά είναι η πρακτική του αξία. Παραθέτονται διάφοροι τρόποι με τους οποίους μπορούμε να την υπολογίσουμε θεωρητικά και να την συσχετίσουμε με τον αριθμό των ημερών καταιγίδας μιας περιοχής ανάλογα με τα τοπογραφικά της δεδομένα. Το επόμενο βήμα είναι η μελέτη των συστημάτων με τα οποία μπορεί να εκτιμηθεί πειραματικά ο αριθμός των κεραυνών που έπεσαν εντός κάποιας εμβέλειας. Αναφέρονται επίσης σύγχρονα συστήματα με τα οποία μπορούμε να κάνουμε απευθείας εκτίμηση της κεραυνικής πυκνότητας καθώς και να αντλήσουμε πληροφορία για την φύση των εκκενώσεων που πλήττουν μία περιοχή. Τέλος με χρήση ενός παγκόσμιας αποδοχής μετρητή κεραυνών (CIGRE 10 kHz) αναλύεται έρευνα η οποία εκπονήθηκε για την εκτίμηση της τιμής της κεραυνικής πυκνότητας στην ευρύτερη περιοχή Πατρών. Σχολιάζονται τα αποτελέσματα που προέκυψαν μετά από καταμέτρηση χρονικής περιόδου ενάμιση χρόνου, συγκρίνονται με παλαιότερες έρευνες που είχαν εκπονηθεί υπό την αιγίδα του Εργαστηρίου Υψηλών Τάσεων και γίνεται εξαγωγή συμπερασμάτων. Τα αποτελέσματα της έρευνας έδειξαν ότι η κεραυνική πυκνότητα στην ευρύτερη περιοχή Πατρών κυμαίνεται περί τους 7,9 κεραυνούς ανά τετραγωνικό χιλιόμετρο ανά έτος. Η τιμή αυτή δεν συμφωνεί με παλαιότερες έρευνες που είχαν δείξει ότι η κεραυνική πυκνότητα στην ευρύτερη περιοχή Πατρών κινείται μεταξύ 3 - 5 κεραυνών ανά τετραγωνικό χιλιόμετρο ανά έτος. Για να εκτιμηθεί αν η τιμή που υπολογίστηκε είναι ορθή, αλλά και για να εκτιμηθεί εκ νέου η κεραυνική πυκνότητα στην ευρύτερη περιοχή Πατρών, πρέπει να συνεχιστούν οι καταγραφές για αρκετά χρόνια ακόμα, έτσι ώστε να υπολογιστεί μία πιο σφαιρική εικόνα, καθώς δεν μπορούμε να βασιστούμε στα δεδομένα μόνο μιας μικρής περιόδου για την εξαγωγή γενικών συμπερασμάτων. / The following project deals with measuring the lightning flash density in the broader area of Patras. This project was carried out by the High Voltage Laboratory of the Department of Electrical and Computer Engineering in the University of Patras. This paper aims to estimate the number of cloud to ground lightning flash charges per square kilometer and per year hitting the broader area of Patras with the use of appropriate measuring systems. At the start an attempt to define and explain the nature of lightning is made. Then follows an analysis of the practical reasons why it helps to know the number of lightning strikes in an area. Next comes a definition of the term lightning density and its practical implications. A variety of methods, with which we can calculate it theoretically and associate it with the number of thunder days in an area in relation to the topographic data of the area, are cited. The next step is to study the systems with which the number of lightning charges striking within a specific range can be assessed. In addition, modern systems with which we can directly estimate lightning density as well as derive information about the nature of the charges an area receives. Finally, with the use of a worldwide accepted lightning flash counter (CIGRE 10 kHz), the research conducted to estimate the value of lightning flash density in the broader area of Patras is analyzed. The findings which resulted after measurements for a time span of eighteen months are presented and compared to earlier researches conducted under the auspices of High Voltage Laboratory and in the end some conclusions are presented. The findings of the research indicate that the lightning flash density in the broader area of the city comes up to 7,9 charges per km2 per year. This value is not in accordance with earlier researches showing that the lightning density in the broader area of Patras ranges from 3 to 5 charges per km2 per year. In order to assess the validity of the findings, as well as to reassess the lightning density in the broader area of Patras, more measurements must be recorded for more years to come so that a better, more rounded image can be presented before we safely come to conclusions.