Μετρήσεις εδαφικών μετατοπίσεων στην Θεσσαλική πεδιάδα με χρήση GNSS και σύγκριση με υδρογεωλογικά δεδομένα

Transcript

1 Μετρήσεις εδαφικών μετατοπίσεων στην Θεσσαλική πεδιάδα με χρήση GNSS και σύγκριση με υδρογεωλογικά δεδομένα Παναγιώτης Αργυράκης 1, Σωτήριος Βαλκανιώτης 2, Αθανάσιος Γκανάς 1, Βασίλειος Τσιούμας 3 και Νικόλαος Σαγιάς 4 1 Γεωδυναμικό Ινστιτούτο Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών, Αθήνα pargyrak@noa.gr aganas@noa.gr 2 Δρ. Γεωλόγος, Κορωνίδος 9, Τρίκαλα valkaniotis@yahoo.com 3 ΙΓΜΕ, Σπ.Λούη 1, Γ' Είσοδος -Ολυμπιακό Χωριό Αχαρναί, Αθήνα 4 Τμήμα Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών, Πανεπ. Πελοποννήσου, Τρίπολη

2 ΕΙΣΑΓΩΓΗ GNSS Global Navigation Satellite Systems GPS GLONASS GALILEO BEIDOU- NAVIC QZSS Εφαρμογή στην παρακολούθηση εδαφικών μετακινήσεων και σε υδρολογικές/υδρογεωλογικές παρατηρήσεις 2

3 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Εποχιακή διακύμανση υδροφόρων και εδαφικές μετακινήσεις ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ ΘΕΣΣΑΛΙΑ ΝΟΤΙΑ ΚΑΛΙΦΟΡΝΙΑ (ΗΠΑ) ΚΑΡΛΑ ΛΑΡΙΣΑ Foumelis et al Riel etal Water Resources Research, AGU 3

4 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Συσχέτιση χρονοσειρών GNSS και στάθμης υδροφόρων Καθίζηση (αριστερά) από δέκτες GNSS και στάθμη υδρογεωτρήσεων (δεξιά) Μητροπολιτική περιοχή Houston, Texas, US Kearns et al

5 ΔΕΔΟΜΕΝΑ Τα έτη ιδρύθηκαν τέσσερις σταθμοί αναφοράς GNSS (Global Navigation Satellite Systems) στην πεδινή Θεσσαλία και ειδικότερα στις περιοχές Κλοκωτού (Τρικάλων), ΤΕΙ Λαρίσης, πόλη Καρδίτσας και στο Στεφανοβίκειο (Μαγνησίας) με κωδικές ονομασίες KLOK, LARM, KRDI και STEF αντίστοιχα Οι φορείς ίδρυσης των σταθμών ήταν το Γεωδυναμικό Ινστιτούτο (ΓΕΙΝ) του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών (ΕΑΑ, Ganas et al ), το Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης (Fotiou et al. 2009), η ιδιωτική εταιρία METRICA A.E και το Εργαστήριο Ανώτερης Γεωδαισίας του ΕΜΠ 5

6 6

7 Για όλους τους σταθμούς της Θεσσαλίας κατεβάσαμε τα ημερήσια δεδομένα από τους παρόχους ελέγξαμε την ποιότητα των παρατηρήσεων εφαρμόζοντας τυποποιημένους αλγορίθμους και εν συνεχεία υπολογίσαμε τις ταχύτητες μετατόπισης τους στο οριζόντιο επίπεδο (ΧΥ), ώστε να τις συγκρίνουμε με δημοσιευμένες τεκτονικές ταχύτητες στο παγκόσμιο σύστημα αναφοράς ITRF τόσο ως προς το αζιμούθιο όσο και ως προς το μέτρο του ανύσματος (ίδια τάξη μεγέθους) Στην συνέχεια μελετήσαμε τις χρονοσειρές θέσης ως προς τον κατακόρυφο άξονα (Ζ) κατά το χρονικό διάστημα , για να διαπιστώσουμε αν ορισμένοι σταθμοί εμφανίζουν και σημαντικές καθιζήσεις Τέλος, συγκρίναμε τα γεωδαιτικά δεδομένα με χρονοσειρές γειτονικών υδρογεωτρήσεων ώστε να ερμηνεύσουμε (και ενδεχομένως να αποδώσουμε) τις εδαφικές μετατοπίσεις ως ένδειξη δράσης τοπικών, υδρογεωλογικών φαινομένων και όχι τεκτονικών 7

8 Τα ημερήσια δεδομένα των γεωδαιτικών σταθμών μεταφέρονται σε καθημερινή βάση στο ΓΕΙΝ/ΕΑΑ όπου και αρχειοθετούνται για ερευνητικές χρήσεις. Τα ημερήσια δεδομένα σε μορφή rinex (Hatanaka) και διάστημα δειγματοληψίας 30-s των σταθμών KLOK, STEF, LARM διατίθενται από το εθνικό αποθετήριο NOAGSAC Η διαθεσιμότητα δεδομένων για το διάστημα υπερβαίνει το διάστημα της τριετίας οπότε είναι δυνατός ο υπολογισμός των ταχυτήτων των σταθμών με προσομοίωση όλων των σφαλμάτων που υπεισέρχονται στην επίλυση. Η επίλυση των θέσεων των σταθμών έγινε στο ΓΕΙΝ/ΕΑΑ με χρήση του λογισμικού GIPSY v6.4 ( η επεξεργασία των χρονοσειρών με το λογισμικό TSAnalyser (Wu et al. 2017) και η θορυβική τους ανάλυση με το λογισμικό CATS (Williams, 2008). Οι χρονοσειρές παρουσιάζουν πολύ χαμηλά residuals πράγμα που κάνει τις λύσεις ακόμα πιο αξιόπιστες. 8

9 Επεξεργασία χρονοσειρών Όπως θα δείτε και παρακάτω οι χρονοσειρές αποτελούνται από την i παρατηρούμενη θεση x, την αρχική θέση που ξεκινάμε την ανάλυση και i συνήθως την παίρνουμε από τον σταθμό, x0 την γραμμικότητα ή όρο i ταχύτητας v ( t t0) επίσης για την περίπτωση που ερευνούμε εμείς μεγάλο ρόλο έπαιξε ο τελευταίος παράγοντας που έχει να κάνει με το όρο εποχικότητας ή seasonal term και ο οποίος αποτελείται από ένα ετήσιο περιοδικό ημιτονικό σήμα εξαμηνιαίο ημιτονικό σήμα i i x = 0 i x + v t t0 ( ) + i 2 ( t t0) A0cos 0 T0 i 2 ( t t0) A1cos 1 T1 i 2 ( t t ) A cos T0 ή και από ένα + i 2 ( t t ) A cos T1 9

10 Χρονοσειρές σταθμών Κατακόρυφη συνιστώσα KLOK KRDI LARM STEF 10

11 ΕΡΜΗΝΕΙΑ - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Από την ανάλυση των δεδομένων προκύπτει ότι οι Θεσσαλικοί σταθμοί GNSS παρακολουθούν (στο σύστημα ITRF 2008) τις γνωστές (οριζόντιες) τεκτονικές ταχύτητες της κεντρικής Ελλάδος τόσο ως προς το αζιμούθιο όσο και ως προς το μέτρο του ανύσματος (ίδια τάξη μεγέθους). Ωστόσο, στην κατακόρυφη συνιστώσα παρατηρείται μία εξαμηνιαία περιοδικότητα η οποία μπορεί να οφείλεται σε τοπικές μεταβολές της επιφάνειας του εδάφους, όπως έχει εντοπιστεί σε πεδινές περιοχές της Θεσσαλίας με δορυφορικά δεδομένα (Salvi et al. 2004, Parcharidis et al. 2011, Vassilopoulou et al. 2013, Ilia et al. 2016, Foumelis et al. 2016). Τρείς σταθμοί (Κλοκωτός, Λάρισα και Καρδίτσα) εμφανίζουν εποχιακή διακύμανση (της τάξεως 3-4 cm/yr) και μηδενικές καθιζήσεις. Αντιθέτως, ο σταθμός στο Στεφανοβίκειο (STEF) εμφανίζει συνολική καθίζηση 55 cm κατά το χρονικό διάστημα

12 12

13 Στάθμες Υδρογεωτρήσεων 1 - Καρδίτσα KRDI Vertical component 13

14 Στάθμες Υδρογεωτρήσεων 3 - Στεφανοβίκειο North component Vertical component STEF 14

15 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Τα δεδομένα GNSS μπορούν να προσφέρουν σημαντικά στην καταγραφή και μελέτη των επιφανειακών μετακινήσεων/καθιζήσεων Τρείς σταθμοί (Κλοκωτός, Λάρισα και Καρδίτσα) εμφανίζουν εποχιακή διακύμανση (της τάξεως 3-4 cm/yr) και μηδενικές καθιζήσεις Αντιθέτως, ο σταθμός στο Στεφανοβίκειο (STEF) εμφανίζει συνολική καθίζηση 55 cm κατά το χρονικό διάστημα Οι εδαφικές μετακινήσεις μπορούν να συσχετιστούν με την συμπεριφορά των υδροφόρων της λεκάνης του Πηνειού ποταμού Η συσχέτιση των μεταβολών της επιφάνειας του εδάφους θα μπορούσε να αποτελέσει μια εναλλακτική μέθοδο παρακολούθησης των υπόγειων υδροφόρων και της ποσότητας των διαθέσιμων υπόγειων υδάτων 15

16 Ευχαριστώ για την προσοχή σας 16