ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΕ ΘΑΛΑΣΣΙΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΕ ΘΑΛΑΣΣΙΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ"

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΠΜΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΘΑΛΑΣΣΙΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ & ΦΥΣΙΚΗΣ ΩΚΕΑΝΟΓΡΑΦΙΑΣ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΕΝΕΡΓΟΥ ΠΕΔΙΟΥ ΔΙΑΦΥΓΗΣ ΑΕΡΙΩΝ ΣΤΗ ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΟΥ ΚΑΤΑΚΟΛΟΥ, ΗΛΕΙΑΣ, ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΟΠΤΙΚΩΝ ΙΝΩΝ DTS & idas: Η ΠΡΩΤΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΕ ΘΑΛΑΣΣΙΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ ΓΚΑΤΣΟΥ ΜΑΡΙΑ Επιβλέπων Καθηγητής Παπαθεοδώρου Γεώργιος 1

2 Πανεπιστήμιο Πατρών- Τμήμα Γεωλογίας Τομέας Γενικής Θαλάσσιας Γεωλογίας & Γεωδυναμικής ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΕΝΕΡΓΟΥ ΠΕΔΙΟΥ ΔΙΑΦΥΓΗΣ ΑΕΡΙΩΝ ΣΤΗ ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΟΥ ΚΑΤΑΚΟΛΟΥ, ΗΛΕΙΑΣ, ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΟΠΤΙΚΩΝ ΙΝΩΝ DTS & idas: Η ΠΡΩΤΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΕ ΘΑΛΑΣΣΙΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ ΓΚΑΤΣΟΥ ΜΑΡΙΑ, ΓΕΩΛΟΓΟΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΠΑΠΑΘΕΟΔΩΡΟΥ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΤΡΙΜΕΛΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗ ΠΑΠΑΘΕΟΔΩΡΟΥ ΓΕΩΡΓΙΟΣ (Καθηγητής) ΓΕΡΑΓΑ ΜΑΡΙΑ (Επίκ. Καθηγήτρια) ΦΕΡΕΝΤΙΝΟΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ (Ομότιμος Καθηγητής) ΣΥΜΒΟΥΛΕΥΤΙΚΟ ΜΕΛΟΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗΣ ΧΑΛΑΡΗ ΑΘΗΝΑ, PhD ΠΜΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΘΑΛΑΣΣΙΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ & ΦΥΣΙΚΗΣ ΩΚΕΑΝΟΓΡΑΦΙΑΣ ΠΑΤΡΑ, ΜΑΡΤΙΟΣ

3 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Οφείλω να ευχαριστήσω θερμά τον επιβλέποντα της εργασίας αυτής, τον Καθηγητή Παπαθεοδώρου Γεώργιο, για την ανάθεση αυτού του σημαντικού θέματος, για την αμέριστη εμπιστοσύνη, την συμπαράσταση, και το ενδιαφέρον που μου προσέφερε, καθώς επίσης και για την σωστή καθοδήγηση και τις χρήσιμες υποδείξεις του. Επίσης, ευχαριστώ θερμά την διδάκτορα Χάλαρη Αθηνά, από την εταιρεία SILIXA Ltd, για τον χρόνο που μου αφιέρωσε, για την υπομονή της και την απεριόριστη βοήθειά της κατά την επεξεργασία των δεδομένων και την συλλογή βιβλιογραφίας που αφορούσε το DTS & idas. Ένα μεγάλο ευχαριστώ στον Λάζαρη Αλέξη για την κατανόηση, την ηθική στήριξη και την βοήθειά του στην επεξεργασία των δεδομένων. Ένα ιδιαίτερο ευχαριστώ στην φίλη μου και συμφοιτήτριά μου Κάτσου Ευγενία για την ενθάρρυνση και την υποστήριξη που μου προσέφερε με τον δικό της ξεχωριστό τρόπο. Τους φίλους Βερόνικα, Δημήτρη και Σταματίνα (G s). Τέλος, οφείλω να ευχαριστήσω με όλη τη δύναμη της ψυχής μου την οικογένεια μου για την ηθική και οικονομική στήριξη σε αυτούς τους δύσκολους καιρούς, για την υπομονή και εμπιστοσύνη με την οποία με περιέβαλαν καθ όλη τη διάρκεια των σπουδών μου. 3

4 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Διαφυγές αερίων μεθανίου και υδρόθειου από τον πυθμένα του λιμανιού του Κατάκολου, Δυτική Πελοπόννησος, μελετήθηκαν με την χρήση των οργάνων distributed temperature sensor (DTS) και intelligent distributed acoustic sensor (idas) από το Εργαστήριο Θαλάσσιας Γεωλογίας & Φυσικής Ωκεανογραφίας, του Παν/μίου Πατρών, σε συνεργασία με την εταιρεία Silixa Ltd. Είναι η πρώτη φορά που τα όργανα DTS & idas χρησιμοποιούνται για μελέτη σε υποθαλάσσιο περιβάλλον. Ο σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής ειδίκευσης είναι η δημιουργία θερμικών προφίλ και ακουστικών σινιάλων των φυσαλίδων κατά την διαφυγή τους από τον πυθμένα, και η έρευνα για την εφαρμοσιμότητα των δύο οπτικών ινών για ανίχνευση και αναγνώριση των υποθαλάσσιων διαφυγών αερίων. Για την επίτευξη του στόχου δημιουργήθηκαν, αρχικά, χωρικές κατανομές μέσης θερμοκρασίας και τυπικής απόκλισης θερμοκρασίας, καθώς και διαγράμματα θερμοκρασίας-απόστασης ώστε να εντοπιστούν πιθανές διαφυγές αερίων. Στην συνέχεια, οι χωρικές κατανομές συγκρίθηκαν με τα ακουστικά δεδομένα του idas με σκοπό την επιβεβαίωση των διαφυγών σε συγκεκριμένα σημεία κατά μήκος του καλωδίου. 4

5 ABSTRACT A sizeable seepage of gas containing methane and hydrogen sulphide on the seafloor of Katakolo Bay in Western Greece was monitored using both a distributed temperature sensor (DTS) and an intelligent distributed acoustic sensor (idas) by the Laboratory of Marine Geology and Physical Oceanography, the Department of Geology, the University of Patras, in association with Silixa, Ltd. It was the first time that DTS and idas were used in a sub-marine environment. The aim of this thesis is to produce a thermal profile and study noise signal of seafloor seepages via bubble metrics and to investigate the applicability of both optical fibers to underwater seepage detection and recognition. This aim was to be achieved utilizing a two-fold methodology. Firstly, temperature and standard deviation spatial distributions and temperaturedistance diagrams along the fiber were calculated in order to detect possible gas seepage. These figures were then used to ascertain whether and to what extent water current could impact measurement methodology. Secondly, spatial distributions were compared with acoustic data of idas in order to confirm the seepages along the fiber. 5

6 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή ειδίκευσης έχει θέμα την παρακολούθηση του ενεργού πεδίου ψυχρών διαφυγών της θαλάσσιας περιοχής του Κατάκολου, Ηλείας με τη χρήση των οπτικών ινών Distributed Temperature Sensor (DTS) και intelligent Distributed Acoustic Sensor (idas), της εταιρείας SILIXA Ltd. Το θέμα της διατριβής αποτελεί ένα καινοτόμο πείραμα για την μελέτη των διαφυγών αερίων, διότι τα συγκεκριμένα όργανα δεν έχουν χρησιμοποιηθεί ποτέ άλλοτε για παρόμοιες έρευνες αλλά είναι και η πρώτη φορά που τοποθετείται σε θαλάσσιο περιβάλλον. Το Εργαστήριο Θαλάσσιας Γεωλογίας και Φυσικής Ωκεανογραφίας του Τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών έχει ποντίσει ήδη δύο υποθαλάσσια παρατηρητήρια μακράς διάρκειας στην συγκεκριμένη περιοχή. Το πρώτο ποντίστηκε στο εσωτερικό ενός υποθαλάσσιου κρατήρα διαφυγής ρευστών στο πεδίο κρατήρων του Πατραϊκού κόλπου (Ευρωπαϊκό πρόγραμμα ASSEM). Το παρατηρητήριο ποντίστηκε τον Απρίλιο του 2004 και παρέμεινε στο εσωτερικό του κρατήρα για περίπου 6.5 μήνες καταγράφοντας πολύτιμες πληροφορίες για την ενεργότητα και τη συμπεριφορά του. Πιο πρόσφατα ένα τεχνολογικά εξελιγμένο παρατηρητήριο εξοπλισμένο επιπλέον με αισθητήρες μεθανίου και υδρόθειου ποντίστηκε σε μια περιοχή μεγάλης διαφυγής αερίων στο Κατάκολο (Ευρωπαϊκό πρόγραμμα HYPOX). To παρατηρητήριο ποντίστηκε το Σεπτέμβριο του 2010 και παρέμεινε για 4 μήνες στην περιοχή των διαφυγών αερίων καταγράφοντας συστηματικά ευρύ φάσμα περιβαλλοντικών παραμέτρων και ιδιαίτερα τις συγκεντρώσεις του μεθανίου και του υδρόθειου. Toν Απρίλη του 2012 το Εργαστήριο σε συνεργασία με την εταιρεία SILIXA Ltd σχεδίασε και πόντισε ένα νέο υποθαλάσσιο παρατηρητήριο βασισμένο αποκλειστικά στην τεχνολογία των οπτικών ινών. Αυτό το νέο παρατηρητήριο εξοπλισμένο με Ultima Raman spectra Distributed Temperature Sensor (DTS) και intelligent Distributed Acoustic Sensor (idas) ποντίστηκε πιλοτικά για μικρό χρονικό διάστημα στην περιοχή μεγάλων διαφυγών αερίων του Κατάκολου με στόχο την καταγραφή του θερμικού και ακουστικού αποτυπώματος των 6

7 φυσαλίδων που διαφεύγουν από τον θαλάσσιο πυθμένα. Η περιοχή του Κατάκολου επιλέχθηκε εξαιτίας του μεγάλου ενεργειακού ενδιαφέροντος που παρουσιάζει καθώς τα αέρια που διαφεύγουν (μεθάνιο και υδρόθειο) είναι θερμογενούς προέλευσης και συνδέονται με τα κοιτάσματα υδρογονανθράκων της περιοχής. Η παρούσα διατριβή ειδίκευσης αξιολογεί την τεχνική καινοτομία του DTS & idas ως όργανο μελέτης διαφυγών. Στο τέλος του πειραματισμού, επιδιώκονται: Εντοπισμός των διαφυγών κατά μήκος του καλωδίου. H σύγκρισή του, με τα ακουστικά δεδομένα του idas με σκοπό την επαλήθευση των διαφυγών. Σύγκριση με σεισμικά, παλιρροϊκά και μετεωρολογικά δεδομένα. H συλλογή αποτελεσμάτων που να ενισχύουν την καταλληλότητά του ως όργανο για παρόμοιες μελέτες. H λύση ή παρουσίαση τεχνικών ζητημάτων που αφορούν στην τοποθέτηση του οργάνου ή στην δειγματοληψία, για επικείμενες μελέτες βάσει αυτού. 7

8 ΠΕΡΙΕΧ0ΜΕΝΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΡΑΤΗΡΕΣ ΔΙΑΦΥΓΗΣ ΑΕΡΙΩΝ ΔΙΑΦΥΓΗ ΡΕΥΣΤΩΝ ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΡΕΥΣΤΩΝ & ΤΡΟΠΟΙ ΔΙΑΦΥΓΗΣ ΥΠΟΣΤΡΩΜΑ & ΡΥΘΜΟΣ ΡΟΗΣ ΡΕΥΣΤΩΝ ΚΡΑΤΗΡΕΣ ΑΝΑ ΤΟΝ ΚΟΣΜΟ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΤΩΝ ΚΡΑΤΗΡΩΝ ΤΡΟΠΟΙ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΡΕΥΣΤΩΝ ΣΤΑ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΑ ΙΖΗΜΑΤΑ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ ΚΥΡΙΩΝ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ ΤΩΝ ΔΙΑΦΥΓΩΝ (ΜΕΘΑΝΙΟΥ & ΥΔΡΟΘΕΙΟΥ) ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΜΕΘΑΝΙΟΥ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΥΔΡΟΘΕΙΟΥ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΜΕΘΑΝΙΟΥ ΠΟΥ ΑΠΕΛΕΥΘΕΡΩΝΕΤΑΙ ΣΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΟΔΟΥ ΦΥΣΑΛΙΔΑΣ ΜΕΘΑΝΙΟΥ ΔΙΑΛΥΣΗ ΜΕΘΑΝΙΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟ ΑΝΥΨΩΣΗΣ ΦΥΣΑΛΙΔΑΣ ΜΕΘΑΝΙΟΥ ΤΕΚΤΟΝΙΚΗ & ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΕ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΑ ΔΙΑΦΥΓΩΝ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑ & ΚΡΑΤΗΡΕΣ ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΕΠΙΜΗΚΩΝ & ΚΥΚΛΙΚΩΝ ΚΡΑΤΗΡΩΝ ΚΟΙΝΟΤΗΤΕΣ ΜΑΚΡΟΒΕΝΘΙΚΗΣ ΠΑΝΙΔΑΣ ΣΤΟΥΣ ΚΡΑΤΗΡΕΣ ΜΕΙΟΒΕΝΘΟΣ ΣΕ ΔΙΑΦΥΓΕΣ ΑΕΡΙΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΣΕ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΑ ΔΙΑΦΥΓΩΝ ΣΥΜΒΟΛΗ ΡΕΥΣΤΩΝ ΣΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ ΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΑΛΛΑΓΗ ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΔΙΑΦΥΓΩΝ ΣΤΟΝ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΧΩΡΟ ΥΠΟΘΑΛΑΣΣΙΑ ΠΑΡΑΤΗΡΗΤΗΡΙΑ ΥΠΟΘΑΛΑΣΣΙΑ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ

9 4.1.1 ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΑ ΚΙΝΗΤΡΑ ΓΙΑ ΥΠΟΘΑΛΑΣΣΙΑ ΠΑΡΑΤΗΡΗΤΗΡΙΑ Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΩΚΕΑΝΟΥ ΣΤΟ ΚΛΙΜΑ ΡΕΥΣΤΑ & ΖΩΗ ΣΤΟΝ ΩΚΕΑΝΙΟ ΦΛΟΙΟ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΗΣ ΛΙΘΟΣΦΑΙΡΑΣ & ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΤΟΥ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟΥ ΤΗΣ ΓΗΣ ΠΑΡΑΚΤΙΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΤΥΡΒΩΔΗΣ ΑΝΑΜΕΙΞΗ & ΒΙΟΦΥΣΙΚΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΟΥ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ & ΒΙΟΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ ΤΥΠΟΙ ΥΠΟΘΑΛΑΣΣΙΩΝ ΠΑΡΑΤΗΡΗΤΗΡΙΩΝ ΑΥΤΟΝΟΜΑ ΠΑΡΑΤΗΡΗΤΗΡΙΑ ΠΑΡΑΤΗΡΗΤΗΡΙΑ ΜΕ ΑΚΟΥΣΤΙΚΗ ΣΥΝΔΕΣΗ ΚΑΛΩΔΙΟΜΕΝΑ ΠΑΡΑΤΗΡΗΤΗΡΙΑ ROV (Remotely Operated Vehicle) AUV (Autonomous Underwater Vehicle) ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΑ ΟΡΓΑΝΑ ΕΜSO: European Multidisciplinary Seafloor Observatory ΔΙΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΕΣ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΕΣ ΠΡΟΤΕΡΑΙΟΤΗΤΕΣ GEOSTAR ΝΕPTUNE (North East Pacific Time-Series Undersea Networked Experiment) ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ ReCON (Real-time Coastal Observatories Network) GMM (Gas Monitoring Module) ΣΥΓΧΡΟΝΙΣΜΕΝΑ ΔΙΚΤΥΑ ΠΛΩΤΗΡΩΝ ΓΙΑ ΥΠΟΘΑΛΑΣΣΙΟ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟ ΘΕΣΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΙΣΜΕΝΟΙ ΠΛΩΤΗΡΕΣ ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΠΑΘΗΤΙΚΟΥ ΚΑΛΩΔΙΟΥ ΩΣ ΥΠΟΘΑΛΑΣΣΙΟ ΠΑΡΑΤΗΡΗΤΗΡΙΟ ΣΕΝΑΡΙΟ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΟΥ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΘΗΤΙΚΗΣ ΚΑΛΩΔΙΩΣΗΣ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ DTS & idas

10 5.1 ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ DTS (Distributed Temperature Sensor) ΟΠΤΙΚΟΣ ΠΑΛΜΟΣ ΧΡΟΝΟΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ & ΑΠΟΣΤΑΣΗ ΚΑΤΑ ΜΗΚΟΣ ΤΗΣ ΙΝΑΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ DTS & ΚΑΤΑΓΡΑΦΕΣ SINGLE & DOUBLE-ENDED ΟΠΤΙΚΗ ΙΝΑ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ DTS idas (Intelligent Distributed Acoustic Sensor) ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ idas ΠΕΡΙΟΧΗ ΕΡΕΥΝΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΚΑΤΑΚΟΛΟΥ ΔΙΑΦΥΓΕΣ ΑΕΡΙΩΝ ΚΑΤΑΚΟΛΟΥ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΕΡΓΑΣΙΕΣ ΠΕΔΙΟΥ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. 8.1 ΗΜΕΡΑ 1 η : 23 Απριλίου Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. 8.2 ΗΜΕΡΑ 2 η : 24 Απριλίου Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. 8.3 ΗΜΕΡΑ 3 η : 25 Απριλίου Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. 8.4 ΗΜΕΡΑ 4 η : 26 Απριλίου Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. 8.5 ΗΜΕΡΑ 5 η : 27 Απριλίου Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. 8.6 ΗΜΕΡΑ 6 η : 28 Απριλίου Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. 8.7 ΗΜΕΡΑ 7 η : 29 Απριλίου Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. 8.8 ΗΜΕΡΑ 8 η : 30 Απριλίου Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. 9. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΥΠΟΘΑΛΑΣΣΙΟΥ ΠΑΡΑΤΗΡΗΤΗΡΙΟΥ ΟΠΤΙΚΩΝ ΙΝΩΝ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΑΝΑΦΟΡΕΣ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ

11 Περιεχόμενα Εικόνων & Πινάκων Εικόνα 1.1. Ακτινογραφία ιζημάτων από τις διαφυγές στον Κόλπο της Αλάσκα Εικόνα 1.2 Παγκόσμια παρουσία αέριων υδρογονανθράκων σε επιφανειακά ιζήματα και γεωμορφές Εικόνα 2.1. Διάγραμμα ταχύτητας ανόδου φυσαλίδας σε σχέση με τη διάμετρό της Εικόνα 2.2. Ποσοστό της αρχικής μάζας τη φυσαλίδας του μεθανίου που φτάνει στην επιφάνεια της θάλασσας Εικόνα 3.1. Μοντέλο που συνοψίζει την προέλευση, την τεκτονική & τους κινδύνους των διαφυγών ΠΙΝΑΚΑΣ 3.Α Διαρρήξεις και ενεργές ρηξιγενείς ζώνες λειτουργούν ως μονοπάτια για την διαφυγή ρευστών ΠΙΝΑΚΑΣ 3.Β Διασταυρούμενα ρήγματα Εικόνα 3.2. Οστεϊχθύς σε τρύπα στην ανατολική κατωφέρεια ενός κρατήρα στην Βόρεια θάλασσα ΠΙΝΑΚΑΣ 3.Γ Αντιπρόσωποι της μειοβενθικής κοινότητας στους κρατήρες ΠΙΝΑΚΑΣ 3.Δ Εικόνα 3.3. Μεθάνιο που διαφεύγει προς την ατμόσφαιρα σε Tg/yr & ποσοστό κάθε πηγής επί του συνόλου (Etiope 2004) Εικόνα 3.4 Διάγραμμα των παγκόσμιων μεταβολών στάθμης της θάλασσας, της θερμοκρασίας και του μεθανίου της ατμόσφαιρας τα τελευταία χρόνια Πίνακας 4.Α. Είκοσι οκτώ παρατηρητήρια πυθμένα Εικόνα 4.1. Geostar Εικόνα 4.2.α.GEOSTAR παρατηρητήριο πυθμένα και MODUS Εικόνα 4.2.β.Πλωτήρας επικοινωνίας Εικόνα 4.3. Γεωγραφική κατανομή των διεθνών προγραμμάτων που διατίθενται για την ανάπτυξη μακροπρόθεσμων, σε πραγματικό χρόνο καλωδιωμένα παρατηρητήρια Εικόνα 4.4. Σύστημα παρακολούθησης ReCON Σχήμα 4.5. Διάγραμμα του συστήματος ReCON Εικόνα 4.5. GMM Εικόνα 4.6. Εσωτερική αρχιτεκτονική συγχρονισμένων πλωτήρων Εικόνα 4.7. Μοντέλο συγχρονισμένων πλωτήρων Εικόνα 4.8. AUV MARES Εικόνα 4.9. Γενική εικόνα του συστήματος παθητικής καλωδίωσης Εικόνα 4.10.α. Καλώδιο οπτικής ίνας Εικόνα 4.10.β. Ανάλυση τάσης του κυλίνδρου κάτω από συμπίεση Εικόνα Σύστημα παθητικής καλωδίωσης Εικόνα Σύστημα διαχείρισης έντασης καλωδίου Εικόνα Απελευθέρωση κυλίνδρου από το σύστημα διαχείρισης έντασης Εικόνα 5.1. Οπισθοσκέδαση οπτικού παλμού πίσω στην πηγή (τροποποίηση από James J. Smolen & Alex van der Spek 2003) Εικόνα 5.2. Χωρική ακρίβεια DTS

12 Εικόνα 5.3. Η διαφορά τοπικών ελαχίστων και μεγίστων στην καμπύλη της τυπικής απόκλισης θερμοκρασίας ισούται με το temperature resolution (~ C) Εικόνα 5.4. Οργανολογία για την εκκίνηση και την ανάλυση του οπισθοσκεδασμένου φωτός Εικόνα 5.5. Πιθανές διαδρομές του φωτός κατά μήκος πολύτροπης ίνας ΠΙΝΑΚΑΣ 5.Α Εικόνα 6.1. Γεωλογικός χάρτης της Δυτικής Πελοποννήσου ΠΙΝΑΚΑΣ 6.Α. Τεκτονική περιοχής έρευνας ΠΙΝΑΚΑΣ 6.Β. Χάρτης περιοχής μελέτης ΠΙΝΑΚΑΣ 6.Β. Χάρτης περιοχής έρευνας ΠΙΝΑΚΑΣ 6.Γ. Χερσαίες και θαλάσσιες διαφυγές Κατάκολου ΠΙΝΑΚΑΣ 6.Δ. Έκταση θαλάσσιων διαφυγών αεριών & μέγεθος φυσαλίδων ΠΙΝΑΚΑΣ 7.Α Διαστάσεις κατασκευής ΠΙΝΑΚΑΣ 7.Β Εγκατάσταση DTS Εικόνα 7.1. Περιβάλλον ULTIMA VIEWER ΠΙΝΑΚΑΣ 7.Γ Διαγράμματα στεριάς & θάλασσας ΠΙΝΑΚΑΣ 7.Δ Διαγράμματα τμημάτων του καλωδίου στη στεριά ΠΙΝΑΚΑΣ 7.Ε Διαγράμματα καλωδίου στη θάλασσα ΠΙΝΑΚΑΣ 7.ΣΤ Διαγράμματα κωνικής κατασκευής ΠΙΝΑΚΑΣ 7.Ζ Διάγραμμα καλωδίου στη θάλασσα Εικόνα 7.2. Κάτοψη βάσης του κώνου ΠΙΝΑΚΑΣ 7.Η. Χωρικές κατανομές βάσης με πιθανές διαφυγές αερίων & πιθανά ρεύματα ΠΙΝΑΚΑΣ 7.Θ. Χωρικές κατανομές μέσης θερμοκρασίας & τυπικής απόκλισης βάσης. 125 ΠΙΝΑΚΑΣ 7.Ι. Κάτοψη υδάτινης στήλης βάσης ΠΙΝΑΚΑΣ 7.ΙΑ Χωρικές κατανομές υδάτινης στήλης βάσης ΠΙΝΑΚΑΣ 7.ΙΒ. Σχέδιο κυλίνδρων 1 & ΠΙΝΑΚΑΣ 7.ΙΓ Χωρικές κατανομές κυλίνδρων ΠΙΝΑΚΑΣ 8.1.Α. Χωρικές κατανομές & διάγραμμα μέσης θερμοκρασίας & τυπ. απόκλισης για την βάση του κώνου. Περιοχές ελάχιστων Τ για τις 23/4/ Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.1.Β. Χωρικές κατανομές & διάγραμμα μέσης θερμοκρασίας & τυπ. απόκλισης της υδάτινης στήλης της βάσης. Περιοχές ελάχιστων Τ για τις 23/4/ Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.1.Γ. Κατακόρυφες κατανομές & διάγραμμα μέσης Τ & τυπ.απόκλισης κυλίνδρου Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.1.Δ. Κατακόρυφες κατανομές & διάγραμμα μέσης Τ & τυπ. απόκλισης κυλίνδρου Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.2.Α. Χωρικές κατανομές & διάγραμμα μέσης θερμοκρασίας & τυπ. απόκλισης για την βάση του κώνου. Περιοχές ελάχιστων Τ για τις 24/4/ Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. 12

13 ΠΙΝΑΚΑΣ 8.2.Β. Χωρικές κατανομές & διάγραμμα μέσης θερμοκρασίας & τυπ. απόκλισης της υδάτινης στήλης κώνου. Περιοχές ελάχιστων Τ για τις 24/4/ Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.2.Γ. Κατακόρυφες κατανομές & διάγραμμα μέσης Τ & τυπ.απόκλισης κυλίνδρου Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.2.Δ. Κατακόρυφες κατανομές & διάγραμμα μέσης Τ & τυπ.απόκλισης κυλίνδρου Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.3.Α. Χωρικές κατανομές & διάγραμμα μέσης θερμοκρασίας & τυπ. απόκλισης για την βάση του κώνου. Περιοχές ελάχιστων Τ για τις 25/4/ Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.3.Β. Χωρικές κατανομές & διάγραμμα μέσης θερμοκρασίας & τυπ. απόκλισης της υδάτινης στήλης κώνου. Περιοχές ελάχιστων Τ για τις 25/4/ Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.3.Γ. Κατακόρυφες κατανομές & διάγραμμα μέσης Τ & τυπ.απόκλισης κυλίνδρου Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.3.Δ. Κατακόρυφες κατανομές & διάγραμμα μέσης Τ & τυπ.απόκλισης κυλίνδρου Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.4.Α. Χωρικές κατανομές & διάγραμμα μέσης θερμοκρασίας & τυπ. απόκλισης για την βάση του κώνου. Περιοχές ελάχιστων Τ για τις 26/4/ Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.4.Β. Χωρικές κατανομές & διάγραμμα μέσης θερμοκρασίας & τυπ. απόκλισης της υδάτινης στήλης κώνου. Περιοχές ελάχιστων Τ για τις 26/4/ Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.4.Γ. Κατακόρυφες κατανομές & διάγραμμα μέσης Τ & τυπ.απόκλισης κυλίνδρου Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.4.Δ. Κατακόρυφες κατανομές & διάγραμμα μέσης Τ & τυπ.απόκλισης κυλίνδρου 2... Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.5.Α. Χωρικές κατανομές & διάγραμμα μέσης θερμοκρασίας & τυπ. απόκλισης για την βάση του κώνου. Περιοχές ελάχιστων Τ για τις 27/4/ Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.5.Β. Χωρικές κατανομές & διάγραμμα μέσης θερμοκρασίας & τυπ. απόκλισης της υδάτινης στήλης κώνου. Περιοχές ελάχιστων Τ για τις 27/4/ Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.5.Γ. Κατακόρυφες κατανομές & διάγραμμα μέσης Τ & τυπ.απόκλισης κυλίνδρου Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.5.Δ. Κατακόρυφες κατανομές & διάγραμμα μέσης Τ & τυπ.απόκλισης κυλίνδρου Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.6.Α. Χωρικές κατανομές & διάγραμμα μέσης θερμοκρασίας & τυπ. απόκλισης για την βάση του κώνου. Περιοχές ελάχιστων Τ για τις 28/4/ Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.6.Β. Χωρικές κατανομές & διάγραμμα μέσης θερμοκρασίας & τυπ. απόκλισης της υδάτινης στήλης κώνου. Περιοχές ελάχιστων Τ για τις 28/4/ Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. 13

14 ΠΙΝΑΚΑΣ 8.6.Γ. Κατακόρυφες κατανομές & διάγραμμα μέσης Τ & τυπ.απόκλισης κυλίνδρου Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.6.Δ. Κατακόρυφες κατανομές & διάγραμμα μέσης Τ & τυπ.απόκλισης κυλίνδρου Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.7.Α. Χωρικές κατανομές & διάγραμμα μέσης θερμοκρασίας & τυπ. απόκλισης για την βάση του κώνου. Περιοχές ελάχιστων Τ για τις 29/4/ Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.7.Β. Χωρικές κατανομές & διάγραμμα μέσης θερμοκρασίας & τυπ. απόκλισης υδάτινης στήλης κώνου. Περιοχές ελάχιστων Τ για τις 29/4/2012. Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.7.Γ. Κατακόρυφες κατανομές & διάγραμμα μέσης Τ & τυπ.απόκλισης κυλίνδρου Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.7.Δ. Κατακόρυφες κατανομές & διάγραμμα μέσης Τ & τυπ.απόκλισης κυλίνδρου Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.8.Α. Χωρικές κατανομές & διάγραμμα μέσης θερμοκρασίας & τυπ. απόκλισης για την βάση του κώνου. Περιοχές ελάχιστων Τ για τις 30/4/ Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.8.Β. Χωρικές κατανομές & διάγραμμα μέσης θερμοκρασίας & τυπ. απόκλισης της υδάτινης στήλης κώνου. Περιοχές ελάχιστων Τ για τις 30/4/ Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.8.Γ. Κατακόρυφες κατανομές & διάγραμμα μέσης Τ & τυπ.απόκλισης κυλίνδρου Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 8.8.Δ. Κατακόρυφες κατανομές & διάγραμμα μέσης Τ & τυπ.απόκλισης κυλίνδρου Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 9.Α. Εντοπισμός των μόνιμων διαφυγών στην βάση της κωνικής κατασκευής.... Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 9.Β. Εντοπισμός των μόνιμων διαφυγών στην υδάτινη στήλη της κωνικής κατασκευής.... Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. Εικόνα 9.1. Περιοχές υψηλής παλίρροιας αντιστοιχούν με τις χαμηλές τιμές τυπικής απόκλισης θερμοκρασίας... Σφάλμα! Δεν έχει οριστεί σελιδοδείκτης. ΠΙΝΑΚΑΣ 9.Γ. Βελτίωση υποθαλάσσιου παρατηρητηρίου οπτικών ινών

15 Κεφάλαιο 1 ο Εισαγωγή Κρατήρες Διαφυγής Αερίων Διαφυγή Ρευστών Υπόστρωμα & Ρυθμός Ροής Ρευστών Κρατήρες Ανά Τον Κόσμο Παράγοντες Ενεργοποίησης 15

16 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 ΚΡΑΤΗΡΕΣ ΔΙΑΦΥΓΗΣ ΑΕΡΙΩΝ Οι κρατήρες είναι σχηματισμοί, βυθίσματα στον πυθμένα, οι οποίοι εμφανίζονται στον πυθμένα της θάλασσας και είναι κυκλικού ή ελλειπτικού σχήματος. Ο μηχανισμός δημιουργίας κρατήρων είναι η άνοδος αέριων υδρογονανθράκων καθώς και οι αναβλύσεις γλυκού νερού από την επιφάνεια του πυθμένα. Οι κρατήρες είναι διαβρωσιγενούς προέλευσης. Η διάβρωση προκαλείται από τη διαφυγή υδρογονανθράκων, όπως ανέρχονται ανασηκώνουν και παρασύρουν λεπτόκοκκο υλικό με αποτέλεσμα τη δημιουργία κοιλωμάτων. Οι κρατήρες μπορεί να σηματοδοτούν κοιτάσματα πετρελαίου αλλά και σεισμικά ρήγματα. Σχετίζονται με την παρουσία κοιτασμάτων πετρελαίων/αερίων ενώ έχει διαπιστωθεί ότι συμβάλλουν ακόμη και στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. Μια ενδιαφέρουσα παράμετρος είναι η πιθανή χρήση των διαφυγών των αερίων ως πρόδρομα φαινόμενα σεισμών. 1.2 ΔΙΑΦΥΓΗ ΡΕΥΣΤΩΝ ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΡΕΥΣΤΩΝ & ΤΡΟΠΟΙ ΔΙΑΦΥΓΗΣ Τα ρευστά που διαφεύγουν από τον πυθμένα είναι: Θερμά ρευστά (μαγματικά και ηφαιστειακά ρευστά). ΘΕΡΜΕΣ ΔΙΑΦΥΓΕΣ Αέριοι υδρογονάνθρακες μικροβιακής προέλευσης και θερμογενούς προέλευσης. ΨΥΧΡΕΣ ΔΙΑΦΥΓΕΣ Γλυκό νερό: το νερό στους πόρους περιλαμβάνει το μετεωρικό, το απολιθωμένο και το μαγματικό νερό. Ο ρυθμός εκφόρτωσης γλυκού νερού από το θαλάσσιο περιβάλλον ελαττώνεται όσο αυξάνεται το βάθος και η απόσταση από την ακτή. Οι τρόποι διαφυγής μπορεί να είναι: 1. Συνήθης διαφυγή: αύξηση Η2O και CH4 με πτώση Ρ-Τ. 2. Μικρής διάρκειας παροξυσμικές διαφυγές πυροδοτούμενες από σεισμούς. 16

17 ΨΥΧΡΕΣ ΔΙΑΦΥΓΕΣ Τα αέρια που ανιχνεύονται στα θαλάσσια ιζήματα είναι κυρίως διοξείδιο του άνθρακα, υδρόθειο, αιθάνιο και μεθάνιο. Η παρουσία των αερίων είναι δυνατό να οφείλεται τόσο σε βιολογικές όσο και σε μη βιολογικές διεργασίες. Το μεθάνιο είναι το μόνο από τα αέρια που ανιχνεύεται σε μεγάλες συγκεντρώσεις και παρουσιάζει μεγάλη έκταση. Βάση της προέλευσης των αερίων διακρίνονται σε βιογενή, θερμογενή και αβιογενή. ΒΙΟΓΕΝΗ ΑΕΡΙΑ Τα βιογενή αέρια σχηματίζονται από τη βακτηριακή δράση που αναπτύσσεται στην επιφάνεια του πυθμένα. Τα βακτήρια που είναι ικανά να δημιουργήσουν μεθάνιο εντάσσονται στην οικογένεια των Αρχαιοβακτηρίων. Τα μεθανογενή Αρχαιοβακτήρια είναι αναερόβια και ικανά να σχηματίσουν υδρογονάνθρακες από ένα περιορισμένο αριθμό υποστρωμάτων, τα οποία είναι διοξείδιο του άνθρακα, το οξικό άλας, μεθανόλη και οι μεθαλυναμίνες. ΘΕΡΜΟΓΕΝΗ ΑΕΡΙΑ Τα θερμογενή αέρια σχηματίζονται από οργανικά στοιχεία, σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης και σε βάθη μεγαλύτερα των 100 μέτρων κάτω από την επιφάνεια του πυθμένα. Τα αέρια μεταναστεύουν προς τα ανώτερα στρώματα του πυθμένα, όπου επικρατούν συνθήκες χαμηλότερων θερμοκρασιών και πιέσεων και συνεπώς ανιχνεύονται σε βάθη συγκρίσιμα με αυτά των βιογενών αερίων. 17

18 1.3 ΥΠΟΣΤΡΩΜΑ & ΡΥΘΜΟΣ ΡΟΗΣ ΡΕΥΣΤΩΝ Οι κρατήρες, συνήθως, αποτελούν οικοσύστημα μαλακού ιζήματος, τουλάχιστον, στα αρχικά στάδια σχηματισμού τους. Τα ιζήματα μπορεί να αποτελούνται από χαλαζιακή άμμο, τουρβιδίτες χερσαίας προέλευσης, λεπτόκοκκη ιλύ ή άργιλο. Μικρότερη είναι η εμφάνιση χαλικιών, βράχων και λιθοποιημένων ιζημάτων στα περιβάλλοντα ψυχρών διαφυγών. Διανέμονται τυχαία και είναι ορατά με ακτίνες x (Εικόνα 1.1). Σκληρά υποστρώματα με λεπτόκοκκα ιζήματα είναι εμφανή στα περιθώριο του Περού, όπου χαλίκια από φωσφορίτες εμφανίζονται συχνά. Εικόνα 1.1. Ακτινογραφία ιζημάτων από τις διαφυγές στον Κόλπο της Αλάσκα. Aνθρακικά συσσωματώματα με υψηλότερη πυκνότητα από τα γύρω ιζήματα και εμφανίζονται ως λευκές ανακλάσεις. (Lisa A. Levin) Ο ρυθμός ροής ρευστών μέσα στα ιζήματα έχει εκτιμηθεί από: i. Συνδυασμό ροής οξυγόνου με ανάλυση διαρρεόντων υγρών (Wallmann et al. 1997) ii. Γεωφυσικές εκτιμήσεις αποστράγγισης βασισμένες στη μείωση του πορώδους των ιζημάτων (von Huene et al. 1998) iii. Σύγκριση του ρυθμού ροής υγρών ιχνιλατών εντός του πυθμένα με δεδομένα από ροόμετρο (Suess et al. 1998) iv. Άμεση μέτρηση εκροής με διάλυση του ιχνηλάτη (Tryon et al. 2001) και οπτικές παρατηρήσεις (Olu et al. 1997) v. Εφαρμογή θερμικών μοντέλων (Olu et al. 1996b, Henry et al. 1992, 1996) Μετρήσεις του ρυθμού ροής των ρευστών κυμαίνονται από 10 lm -2 d -1 (Alaska margin >5000 m, Suess et al. 1998) και πάνω από 1700 lm -2 d -1 στα περιθώρια του Όρεγκον (Linke et al. 1994). 18

19 1.4 ΚΡΑΤΗΡΕΣ ΑΝΑ ΤΟΝ ΚΟΣΜΟ Εμφανίσεις ψυχρών διαφυγών έχουν αναφερθεί σε όλους τους ωκεανούς του κόσμου, εκτός από τις πολικές περιοχές. Γνωστές περιοχές διαφυγών από καταβυθίσεις στον Ειρηνικό ωκεανό, κατά μήκος των περιθωρίων της Αλάσκα, Όρεγκον, Καλιφόρνια, κεντρική Αμερική, Περού, Ιαπωνία, Ευρώπη και Νέα Ζηλανδία (Sibuet & OLu, 1998). Διαφυγές υδρογονανθράκων αφθονούν στον κόλπο του Μεξικού (βάθη m) και περιλαμβάνουν διαφυγές πετρελαίου, καθώς πρόσφατα ανακαλύφθηκαν αποθέσεις πίσσας (Sassen et al. 1993, 1999, MacDonald et al. 2004). Άλλοι τύποι διαφυγών στον ΒΑ και ΝΔ Ατλαντικό ωκεανό (Mayer et al. 1988, Van Dover et al. 2003), Μεσόγειο (Charlou et al. 2003), βόρειο Ινδικό ωκεανό (Schmaljohann et al. 2001), ανατολική και δυτική Αφρική, και Βραζιλία από την υφαλοκρηπίδα έως μεγάλα βάθη. Τα γεωλογικά περιβάλλοντα, όπου έχουν εντοπιστεί διαφυγές ρευστών, είναι παράκτιες περιοχές ως και αβυσσικές πεδιάδες ωκεανών, καθώς και στα όρια και στο εσωτερικό των λιθοσφαιρικών πλακών. Εικόνα 1.2 Παγκόσμια παρουσία αέριων υδρογονανθράκων σε επιφανειακά ιζήματα και γεωμορφές. 19

20 1.5 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗΣ Οι παράγοντες, οι οποίο μπορούν να ενεργοποιήσουν τις διαφυγές ρευστών από τους κρατήρες είναι: 1. Σεισμική δραστηριότητα Η σεισμική φόρτιση απορροφάται και μετριάζεται από την συμπίεση των αερίων ή η παρουσία των αερίων μειώνει τη διατμητική αντοχή των ιζημάτων με αποτέλεσμα να είναι πιο επιρρεπή στη διάρρηξη. Λόγω της ρευστοποίησης ιζημάτων σχηματίζονται αμμώδεις ράχες και εγκατακρημνισιγενείς κοιλότητες. 2. Κύματα-Παλίρροιες Οι μεταβολές της υδροστατικής πίεσης που προκαλούνται από παλίρροιες και κύματα επηρεάζουν τη στερεά (ασυμπίεστη), υγρή (ασυμπίεστη) και αέρια (συμπιεστή) φάση των ιζημάτων που περιέχουν αέριους υδρογονάνθρακες. 3. Μεταβολές ατμοσφαιρικής πίεσης Οι μεταβολές της ατμοσφαιρικής πίεσης επηρεάζουν την υδροστατική πίεση των ιζημάτων. 4. Φόρτιση και αποφόρτιση ιζημάτων Ο αυξημένος ρυθμός ιζηματογένεσης έχει σαν αποτέλεσμα την αύξηση της πίεσης των υποκειμένων ιζημάτων που περιέχουν ρευστά, αλλά δεν απελευθερώνονται λόγω μικρής διαπερατότητας των ιζημάτων. 5. Ανθρωπογενείς επιδράσεις Γεωτρήσεις Υπόγειες εκρήξεις Εξόρυξη πετρελαίου Εξάντληση ταμιευτήρων πετρελαίου Υποθαλάσσιες κατασκευές ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΣΤΗΝ ΠΙΕΣΗ ΤΩΝ ΡΕΥΣΤΩΝ ΚΑΙ ΔΙΑΦΥΓΕΣ ΡΕΥΣΤΩΝ 20

21 Κεφάλαιο 2 ο Μελέτη Κρατήρων Τρόποι Ανίχνευσης Ρευστών Σε Επιφανειακά Ιζήματα Μηχανισμοί Σχηματισμού Κύριων Συστατικών Των Διαφυγών Υπολογισμός Μεθανίου Που Απελευθερώνεται Στην Ατμόσφαιρα 21

22 2. ΜΕΛΕΤΗ ΤΩΝ ΚΡΑΤΗΡΩΝ Χαρακτηριστικά γνωρίσματα, όπως συσσωρεύσεις μεθανίου στα επιφανειακά ιζήματα, κρατήρες διαφυγής αερίων, διαφυγές ρευστών, λασπούχα ηφαίστεια και υδρίτες συνδέονται με: (α) μεθανοτροφικές βιοποικιλότητες και (β) μεθανογενήαυθιγενή ασβεστιτικά ορυκτά Η μελέτη είναι σημαντική γιατί αποτελεί γεωλογική διεργασία και συνδέεται: 1. Με ορυκτές πρώτες ύλες: Διαφυγές ρευστών βρίσκονται συχνά σε πετρελαϊκά πεδία και είναι ένδειξη παραγωγής πετρελαίου και φυσικού αερίου. Συνδέονται με υδρίτες (= συσσωρεύσεις φυσικού αερίου σε ιζήματα με μορφή κρυστάλλων πάγου), των οποίων, οι συνθήκες σχηματισμού είναι σε βάθη μεγαλύτερα από m. 2. Με τοπικές μεταβολές στη θαλάσσια οικολογία: Οι διαφυγές ρευστών σχηματίζουν ιδιαίτερο περιβάλλον σε ρηχά περιβάλλοντα, όπου παρατηρείται αυξημένη βιολογική δραστηριότητα, και βαθιά περιβάλλοντα. 3. Με καταστροφικά φαινόμενα: Η αέρια φάση των ρευστών των πόρων των ιζημάτων μπορεί να προκαλέσει κατολισθήσεις επηρεάζοντας κατασκευές όπως λιμενικές εγκαταστάσεις, υπόγεια καλώδια. 4. Με τη σεισμικότητα: Διαφυγές ρευστών παρατηρούνται μετά από σεισμική δραστηριότητα αλλά και πριν από μεγάλους σεισμούς και μπορεί, ακόμα, να θεωρηθούν και πρόδρομο των σεισμών. 5. Με το φαινόμενο του θερμοκηπίου: Το κυρίαρχο ρευστό που διαφεύγει στον πυθμένα είναι το μεθάνιο, από τα σημαντικότερα αέρια του θερμοκηπίου. 22

23 Οι υδρίτες των υδρογονανθράκων προκαλούν σημαντικά προβλήματα στην παραγωγή πετρελαίου και φυσικού αερίου, στην πετρελαιοβιομηχανία και στα δίκτυα μεταφοράς φυσικού αερίου, ιδιαίτερα στις ψυχρές περιοχές, επειδή ο σχηματισμός τους αποφράσσει τους αγωγούς μεταφοράς αερίων και απαιτούνται συνεχείς εργασίες συντήρησης και καθαρισμού τους. Οι υδρίτες των αερίων (gas hydrates) ή κλάθρατα υδριτών (clathrate hydrates) είναι γνωστοί από τις αρχές του 19ου αιώνα, όταν οι Humphrey Davy και Michael Faraday πειραματίζονταν με μίγματα χλωρίου-ύδατος. Διαπίστωσαν ότι κατά τη ψύξη των μιγμάτων σχηματιζόταν ένα παγόμορφο στερεό υλικό σταθερό και σε θερμοκρασίες πάνω από τη θερμοκρασία τήξης του πάγου. Γενικά, τα κλάθρατα (ή ενώσεις εγκλωβισμού) είναι σύνθετα μοριακά συγκροτήματα αποτελούμενα από τα λεγόμενα ξενιστές ή φιλοξενούντα μόρια και τα ξενιζόμενα ή φιλοξενούμενα μόρια (guest molecules). Στους υδρίτες των αερίων οι ξενιστές είναι μόρια ύδατος συνδεόμενα χαλαρά μεταξύ τους με δεσμούς υδρογόνου σχηματίζοντας κρυσταλλικές δομές, συχνά με πολλές αλληλοσυνδεόμενες κοιλότητες, και τα ξενιζόμενα μόρια είναι μόρια αερίων. 'Όταν σχηματιστεί ένας ελάχιστος αριθμός πληρωμένων κοιλοτήτων, η συνολική δομή σταθεροποιείται και σχηματίζονται στερεοί υδρίτες αερίων. Οι υδρίτες αυτοί είναι σταθεροί και σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες από το σημείο τήξης του πάγου και κατά την τήξη τους απελευθερώνουν το εγκλωβισμένο αέριο. Υδρίτες σχηματίζουν τα περισσότερα αέρια χαμηλού μοριακού βάρους (όπως τα: O2, H2, N2, CO2, CH4, H2S, Ar, Kr ),αλλά και κάποιοι υψηλότεροι υδρογονάνθρακες και χλωροφθοράνθρακες (φρέον) κάτω από κατάλληλες θερμοκρασίες και πιέσεις. Η μέση σύνθεση των υδριτών μεθανίου είναι CH4. 5,75H2O, έχουν τη δομή Ι (βλ. σχήμα), η πυκνότητά τους είναι περίπου 0,9 g/ml και έχουν εμφάνιση πάγου ή πιεσμένου χιονιού και ισχύει (υπό ΚΣ) ότι: 1 m 3 υδρίτη μεθανίου = 164 m 3 μεθανίου + 0,8 m 3 ύδατος 23

24 Ενδιαφέρον παρουσιάζει η μελέτη των κρατήρων όσο αναφορά στους οικότυπους που σχηματίζονται σε περιβάλλοντα διαφυγής ρευστών. Σε αυτές τις συνθήκες μπορεί να αναπτυχθούν βακτηριακές κηλίδες (beggiatoa sp.), να σχηματιστούν αυθιγενή ανθρακικά ορυκτά, να αναβλύσουν θρεπτικά συστατικά από τον πυθμένα προς την υδάτινη στήλη. 2.1 ΤΡΟΠΟΙ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΡΕΥΣΤΩΝ ΣΤΑ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΑ ΙΖΗΜΑΤΑ Η ανίχνευση ρευστών στα επιφανειακά ιζήματα μπορεί να πραγματοποιηθεί με άμεσες και έμμεσες μεθόδους. Οι άμεσες μέθοδοι περιλαμβάνουν τη γεωφυσική επισκόπηση, γεωχημικές μεθόδους και υποθαλάσσιες οπτικές παρατηρήσεις. Οι έμμεσες μέθοδοι περιλαμβάνουν τη μελέτη των μορφολογικών χαρακτηριστικών του πυθμένα, τη διαφυγή ρευστών στην υδάτινη στήλη, αυθιγενή ανθρακικά ορυκτά που σχηματίζονται από μεθάνιο. Α. ΑΜΕΣΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ 1. Τομογράφοι υποδομής πυθμένα Εντοπίζεται η αέρια φάση των ρευστών που προκαλεί αλλαγές στις ακουστικές ιδιότητες των ιζημάτων. 2. Γεωχημική διασκόπηση Σε αυτό το στάδιο, γίνεται η συλλογή δειγμάτων νερού και ιζήματος για ορυκτολογική και βιολογική ανάλυση, που δείχνουν: Ορυκτολογικές μεταβολές Μεταβολές αργιλικών ορυκτών Ηλεκτροχημικές μεταβολές (ph, Eh) Ανωμαλίες ακτινοβολίας γ Βιογεωχημικές ανωμαλίες Β. ΕΜΜΕΣΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ 1. Μορφολογικά χαρακτηριστικά πυθμένα Αποτελούν έμμεσες ενδείξεις για την παρουσία αέριων υδρογονανθράκων και καταγράφονται με τηλεπισκοπικές μεθόδους, αυτοδύτες και υποβρύχια οχήματα. 24

25 2. Κρατήρες διαφυγής ρευστών (pockmarks) Ο σχηματισμός και η χωρική κατανομή ελέγχεται από: Το μηχανισμό σχηματισμού Τη σταθερότητα του πυθμένα Την παρουσία ιζήματος, ευνοϊκού για τον σχηματισμό κρατήρων 2.2 ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ ΚΥΡΙΩΝ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ ΤΩΝ ΔΙΑΦΥΓΩΝ (ΜΕΘΑΝΙΟΥ & ΥΔΡΟΘΕΙΟΥ) ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΜΕΘΑΝΙΟΥ 1. Βακτηριακή αποικοδόμηση οργανικής ύλης σε μικρά βάθη παράγει βιογενές μεθάνιο. 2. Θερμική πυρόλυση του μίγματος οργανικών χημικών ενώσεων, που αποτελούν μέρος της οργανικής ύλης σε ιζηματογενή πετρώματα (kerogens) παράγουν θερμογενές μεθάνιο, μαζί με άλλες ενώσεις πετρελαίου (Clarke and Cleverly, 1991). Βιογενές αέριο παράγεται σε αμμούχα, ιλυούχα ιζήματα και θαμμένη τύρφη: αδρότερα κλαστικά ιζήματα, καλά οξυγονωμένα και περιέχουν οργανικό άνθρακα. Το μεθάνιο μεταφέρεται στην υδάτινη στήλη σε χαμηλές τιμές μέσω της διάχυσης και πιθανώς να οξειδώνεται πριν φτάσει στην επιφάνεια της θάλασσας. Ο ρυθμός διαρροής μεθανίου από μια ποικιλία παράκτιων περιβαλλόντων έχουν μετρηθεί σε ποσοστό μεταξύ 1 και 200 gm -2 yr -1 με μέση τιμή περίπου 50 gm -2 yr -1 (De Laune et ai., 1983; Bartlett et ai., 1987; Cicerone and Shetter, 1981; King and Wiebe, 1978). Η μετανάστευση του μεθανίου προς την επιφάνεια του πυθμένα γίνεται κατά μήκος των ρηγμάτων, σχισμών κτλ., συνεπώς οι διαφυγές συμβαίνουν σε ζώνες περιορισμένης πρόσβασης και υπάρχει μεγαλύτερη πιθανότητα το μεθάνιο να διαφύγει με μορφή φυσαλίδας απ ότι με διάχυση, ιδιαίτερα σε περιοχές με αμμώδη βυθό ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΥΔΡΟΘΕΙΟΥ Το υδρόθειο μπορεί να προκύψει από τις εξής διαδικασίες: 1. Μείωση θειοβακτηριδίων. 2. Θερμική αποσύνθεση των ενώσεων του θείου σε κηροζίνη ή πετρέλαιο. 3. Θερμοχημική μείωση θείου, παράγει μεγαλύτερα ποσά υδρόθειου και κυριαρχεί σε εβαπορίτες (κυρίως ανυδρίτες) σε επαφή με ασβεστόλιθο σε θερμοκρασία πάνω από 120 ο C. Βασική αντίδραση: Ανυδρίτης + Υδρογονάνθρακας Ασβεστίτης + H2S + H2O ± S± CO2 25

26 Όλες οι διαφυγές αερίων σχετίζονται με διάπυρα άλατος που περιλαμβάνουν παραμόρφωση ιζημάτων και ρήγματα. Οι ενεργές κινήσεις διαπύρων επηρεάζουν τις υπερκείμενες ακολουθίες σχηματίζοντας συν-ιζηματογενή ρήγματα (Κατάκολο). 2.3 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΜΕΘΑΝΙΟΥ ΠΟΥ ΑΠΕΛΕΥΘΕΡΩΝΕΤΑΙ ΣΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ Είναι δυνατό να υπολογιστεί το ποσοστό μεθανίου που απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα μέσω εξισώσεων που περιγράφουν την ταχύτητα ανόδου της φυσαλίδας CH4, καθώς και τον ρυθμό διάλυσης της φυσαλίδας ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΟΔΟΥ ΦΥΣΑΛΙΔΑΣ ΜΕΘΑΝΙΟΥ Ο Harmathy συσχέτισε την ταχύτητα φυσαλίδων που ανεβαίνουν με ταραχώδη κίνηση, με μια παράμετρο που ονομάζεται αριθμός Eötvös, Eo, ορίζεται ως εξής: - Eo 13 σφαιροειδείς φυσαλίδες - Eo ακανόνιστες φυσαλίδες - Eo > 40 φυσαλίδες σε σχήμα «καπάκι» Προσδιορίστηκαν τρεις σειρές αριθμών Eötvös που αντιστοιχούν σε τρία σχήματα φυσαλίδας. 1. F: η ροή φυσικού αερίου (ρυθμός ροής μάζας/μονάδα επιφάνειας) 2. Kf: συντελεστής μεταφοράς 3. Δc: κλίση διεπιφάνειας αερίου-υγρού (Weber, 1972) Οι σειρές αντιστοιχούν σε ταχύτητες ανόδου για τα καθεστώτα 2, 3, 4 που φαίνονται στο σχήμα της εικόνας 2.1. Στο καθεστώς 1, εξαιρετικά μικρές φυσαλίδες (< 0,7 mm διάμετρος), με εξαιρετικά μικρή ταχύτητα ανόδου και είναι πιθανό να διαλυθούν πλήρως. Στα καθεστώτα 2, 3 (φυσαλίδα αέρα < 2 mm διάμετρος) οι φυσαλίδες διαφεύγουν σε κάθετη ευθεία γραμμή. Στο 4 (φυσαλίδα αέρα 2-6 mm διάμετρος), οι φυσαλίδες διαφεύγουν ζιγκ-ζαγκ και το ποσοστό ανόδου μειώνεται. Στο 5 (φυσαλίδα αέρα > 6 mm διάμετρος), οι φυσαλίδες παραμορφώνονται, ταραχώδης κίνηση και υπάρχει μεγάλη πιθανότητα διάλυσης. Οι Guinasso & Schinck (1973), θεωρούν πως η αστάθεια και η διάλυση μπορεί να συμβεί όταν οι φυσαλίδες υπερβαίνουν τα 4,24 cm διάμετρο. 26

27 Datta et al.1950 Εικόνα 2.1. Διάγραμμα ταχύτητας ανόδου φυσαλίδας σε σχέση με τη διάμετρό της. Για τα 2 και 3, η ταχύτητα ανόδου της φυσαλίδας (Vb) καθορίζεται (Harmathy, 1960): Vb s = 1.74(gΔpd s /p w ) 1/2 (C*/C s ) 1/2 (1) Όπου, C*/C s = C o +C 1 Eo+C 2 E 0 2 +C3 E 0 3 +C 4 E 0 4 Αριθμός Eötvös (Ε0) μεταξύ Για Ε0>40, η εξίσωση (1) γίνεται: Vb s = (gδpd s /p 1 ) 1/2 27

28 2.3.2 ΔΙΑΛΥΣΗ ΜΕΘΑΝΙΟΥ Η διάλυση αερίου μέσα σε υγρό μέσο περιλαμβάνει μια διαδικασία τεσσάρων σταδίων. Αρχικά, γίνεται η διάχυση του μορίου του αερίου, από τον συνολικό όγκο του αέρα, προς την διεπιφάνεια αερίου-υγρού. Ακολουθεί, η μετάβασή του από το αέριο διεπιφανειακό οριακό στρώμα προς το υγρό διεπιφανειακό οριακό στρώμα. Τέλος, το μόριο του αερίου, διαλύεται και κατανέμεται στο συνολικό όγκο του υγρού. Όσον αφορά στο μεθάνιο, η ταχύτητα της διαδικασίας αυτής ελέγχεται από τη διάβασή του κατά μήκος του υγρού διεπιφανειακού οριακού στρώματος. Μπορεί να περιγραφεί από την εξίσωση: Όπου, F= k f ΔC i. Εάν η φυσαλίδα αλλάζει τρόπο ροής ii. Εάν η φυσαλίδα είναι εντελώς διαλυμένη iii. Εάν η φυσαλίδα έχει φτάσει στην επιφάνεια της θάλασσας Ο συντελεστής kf μετακίνησης του μεθανίου στο διαπεφανειακό οριακό στρώμα: x 10-6 ( 1.018) (Tc- 20) m s -l. Οριακή τιμή για τη διαφορά συγκέντρωσης (ΔC) εξαρτάται από το όριο διαλυτότητας του μορίου. Η συγκέντρωση μεθανίου στο συνολικό όγκο θαλασσινού νερού όσον αφορά στην περίπτωση μεμονωμένων φυσαλίδων- είναι χαμηλή και θεωρείται μηδέν. Έτσι το ΔC ισούται με Cs, τη διαλυτότητα κορεσμού του αέριου στο υγρό διεπιφανειακό στρώμα, και είναι η συγκέντρωση του αερίου στον όγκο του υγρού. Το μεθάνιο είναι αέριο με χαμηλή διαλυτότητα και δεν αντιδρά με το νερό. Η διαλυτότητα μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Η αλλαγή της διαλυτότητας με πίεση, διέπεται από τον νόμο του Henry, ο οποίος αναφέρει ότι η συγκέντρωση αερίου που διαλύεται σε ένα υγρό είναι ανάλογη ως προς τη μοριακή πίεση του αερίου (p): C s = p/h H: η σταθερά Henry, ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία και μπορεί να προσεγγιστεί: H = T Η διαλυτότητα ενός αερίου στο νερό (Cs) μειώνεται με την αύξηση της αλατότητας. Ο συντελεστής διόρθωσης της αλατότητας μπορεί να εφαρμοστεί κατά τον υπολογισμό της Cs. 28

29 2.3.3 ΜΟΝΤΕΛΟ ΑΝΥΨΩΣΗΣ ΦΥΣΑΛΙΔΑΣ ΜΕΘΑΝΙΟΥ Το ποσοστό της αρχικής μάζας της φυσαλίδας που ανυψώνεται προς την επιφάνεια της θάλασσας προσδιορίζεται χρησιμοποιώντας αριθμητική μέθοδο με τις εξής διαφορικές εξισώσεις: dt/dt=1, dz/dt=g (m,z,t) = Vbs= ρυθμός μεταφοράς μάζας Η εισαγωγή δεδομένων απαιτεί την αρχική μάζα φυσαλίδων, το βάθος του νερού και την θερμοκρασία (συμπεριλαμβανομένων και των στοιχείων για κάθε διαστρωμάτωση του νερού). Το μοντέλο υπολογίζει σταδιακά τις τιμές της εναπομένουσας μάζας φυσαλίδων και το ύψος τους πάνω από τον βυθό. Τα ποσοστά φυσαλίδων του μεθανίου που φτάνουν στην επιφάνεια κάτω από διάφορες συνθήκες φαίνονται στην εικόνα 2.2. Εικόνα 2.2. Ποσοστό της αρχικής μάζας τη φυσαλίδας του μεθανίου που φτάνει στην επιφάνεια της θάλασσας. (Judd et al. / Marine Geology 137 (1997) ) 29

30 Από την εικόνα 2.2, φαίνεται ότι η στρωμάτωση και η θερμοκρασία του νερού έχουν μικρή επιρροή, αλλά το βάθος και το μέγεθος της φυσαλίδας επηρεάζουν. Η πλειοψηφία των μικρών φυσαλίδων (< 3 mm) φτάνει ως την επιφάνεια όταν απελευθερώνεται από μικρά βάθη (5m), ενώ μικρές φυσαλίδες (<3,5 mm) που απελευθερώνονται σε βάθος 175 m υφίστανται ολική διάλυση και μόνο το 75%, διαμέτρου των 25 mm, φτάνει στην επιφάνεια. 30

31 Κεφάλαιο 3 ο Τεκτονική & Οικοσυστήματα Σε Περιβάλλοντα Διαφυγών Τεκτονική & Κρατήρες Οικολογία & Κρατήρες Σύγκριση Επιμηκών & Κυκλικών Κρατήρων Κοινότητες Μακροβενθικής Πανίδας Μειοβένθος Σε Διαφυγές Αερίων Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις Διαφυγών 31

32 3. ΤΕΚΤΟΝΙΚΗ & ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΕ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΑ ΔΙΑΦΥΓΩΝ 3.1 ΤΕΚΤΟΝΙΚΗ & ΚΡΑΤΗΡΕΣ Οι διαφυγές ρευστών εμφανίζονται σε διαφορετικά τεκτονικά ενεργές περιοχές σε όλο τον κόσμο. Μεγάλου βάθους, υψηλής θερμοκρασίας υδροθερμικές διαφυγές, όπου η θερμότητα μεταφέρεται από τη λιθόσφαιρα προς τον ωκεανό, σχετίζονται με ενεργά όρια λιθοσφαιρικών πλακών, όπως ζώνες διάρρηξης, γραμμικά όρια μεταξύ αποκλινόντων λιθοσφαιρικών πλακών (spreading centers) (German et al., 1995). Τα ρευστά οδηγούνται στα ρήγματα, από τα πετρώματα στα οποία βρίσκονται, όταν οι τάσεις γύρω από τα ρήγματα οδηγούν σε διατμητικές παραμορφώσεις, λόγω αύξησης του όγκου των πόρων από το σχηματισμό μικρορωγμών. Επομένως, αυξάνεται το πορώδες των πετρωμάτων των ρηγμάτων (Gudmundsson, 1999). Τα υδροθερμικά ρευστά κυκλοφορούν στους πόρους των ανώτερων στρωμάτων του ωκεάνιου φλοιού, όπου αντιδρούν με ηφαιστειακά πετρώματα και ιζήματα επηρεάζοντας και μεταβάλλοντας τη σύσταση του θαλασσινού νερού (Dziak & Johnson, 2002). Τα ρευστά χρησιμοποιούν επιφάνειες ρηγμάτων ως διόδους για να ανέλθουν στην επιφάνεια του πυθμένα, σχηματίζοντας κρατήρες στο ίχνος των ρηγμάτων. Πολυγωνικά δίκτυα κανονικών ρηγμάτων έχουν περιγραφεί σε παχιούς σβεστόλιθους, ωστόσο, οι λεπτομέρειες του τρόπου σχηματισμού τους είναι αμφιλεγόμενες. Δεδομένα από ιζηματογενείς λεκάνες δείχνουν ότι τα πολυγωνικά ρήγματα είναι διατεταγμένα σε ζεύγη, σε στενές τάφρους που διευρύνονται προς τα πάνω. Το κάτω μέρος χαρακτηρίζεται από καλά σχηματισμένα ζεύγη παράλληλων ρηγμάτων. Πολυγωνικά ρήγματα και κρατήρες διαφυγής αερίων συχνά σχετίζονται. Έχουν παρατηρηθεί δύο περιπτώσεις: 1. Σε περιπτώσεις που η εμφάνιση κρατήρων είναι σπάνια, τα ρήγματα «αποφεύγουν» τους κρατήρες και καμπυλώνουν γύρω τους σε κάποια απόσταση. Επομένως, μπορεί να υπάρξουν κρατήρες που να περικλείονται από δύο ή τρία ζεύγη ρηγμάτων. 2. Σε περιπτώσεις που οι κρατήρες είναι άφθονοι, συνήθως, υπάρχει ένας κρατήρας στο κέντρο κάθε πολυγώνου. 32

33 Και στις δύο περιπτώσεις, αποδεικνύεται πως η κορυφή των κρατήρων, κατά κάποιο τρόπο, παίζει τον ίδιο ρόλο με τα ρήγματα παρέχοντας ένα φυσικό μονοπάτι για την διαφυγή των ρευστών (Patrice Imbert, 2011). Εικόνα 3.1. Μοντέλο που συνοψίζει την προέλευση, την τεκτονική & τους κινδύνους των διαφυγών, συνδέοντας τους γεωλογικούς παράγοντες & τα αποτελέσματα. (τροποποίηση από Etiope et al., 2006) 33

34 Διαρρήξεις και ενεργές ρηξιγενείς ζώνες λειτουργούν ως μονοπάτια για την διαφυγή ρευστών προς την επιφάνεια του πυθμένα. Έχουν παρατηρηθεί, διαφυγές κατά μήκος αυτών των σχηματισμών. L. Dimitrov, J. Woodside /Marine Geology 195 (2003) ΠΙΝΑΚΑΣ 3.Α Διαρρήξεις και ενεργές ρηξιγενείς 34

35 Διασταυρούμενα ρήγματα με υπερκείμενους κρατήρες. L. Dimitrov, J. Woodside / Marine Geology 195 (2003) ΠΙΝΑΚΑΣ 3.Β Διασταυρούμ 35

36 3.2 ΟΙΚΟΛΟΓΙΑ & ΚΡΑΤΗΡΕΣ Οι κρατήρες σχηματίζονται σε μαλακό, πηλούχο-αργιλούχο υλικό και εμφανίζονται σε βάθος νερού που κυμαίνεται από 6 ως μέτρα (Fader, 1991) και η πυκνότητα μπορεί να ξεπεράσει τα km -2 (Nelson et al., 1979). Εμφανίζονται σε γεωλογικούς σχηματισμούς, όπως ρήγματα που αποτελούν δίαυλο για την διαφυγή των ρευστών προς την επιφάνεια. Οι κρατήρες μπορούν να επηρεάσουν και την οικολογία του βυθού της θάλασσας. Εξαιρετικά δομημένοι οικότοποι είναι σημαντικοί για τη δημιουργία και διατήρηση της βιοποικιλότητας. Σε περιβάλλοντα με μαλακό ίζημα, μέρος των δομών έχουν σχηματιστεί από οργανισμούς. Η πανίδα κάτω από τα ιζήματα (ενδοπανίδα) και η βιοαναμόχλευση ιζημάτων δημιουργούν δομές με μεγάλη σκληρότητα όπως κοχύλια, βιογενείς υφάλους και διαμορφώνουν την τοπογραφία του πυθμένα. Οι κρατήρες δεν αυξάνουν μόνο τη δομή του οικότοπου και την πολυπλοκότητά του, αλλά προσφέρουν και καταφύγιο από την αλιεία με τράτες και από άλλες ανθρώπινες δραστηριότητες. Εικόνα 3.2. Οστεϊχθύς σε τρύπα στην ανατολική κατωφέρεια ενός κρατήρα στην Βόρεια θάλασσα. Karen Elizabeth Webb,

37 Η γεωχημική φύση του βυθού και των δομών, όπως οι κρατήρες, μπορεί να έχουν βαθειά επίδραση στο είδος, στην ποικιλότητα και στην αφθονία των ειδών τόσο σε τοπική όσο και σε περιφερειακή κλίμακα. Πολλοί ιζηματολογικοί παράγοντες συνδέονται και επηρεάζονται από το υδροδυναμικό καθεστώς. Για παράδειγμα, το μέγεθος κόκκων και η διάταξή τους, μπορούν να επηρεάσουν το πορώδες και τη διαπερατότητα που με τη σειρά τους επηρεάζουν την περιεκτικότητα σε οξυγόνο, την αλατότητα και το δυναμικό οξειδοαναγωγής. Επιβιώνουν τα είδη που μπορούν να ανταπεξέλθουν σε αυτές τις συνθήκες. Στα περιβάλλοντα ψυχρών διαφυγών μπορούν να αναπτυχθούν διάφορα ενδημικά είδη. Οι ψυχρές διαφυγές αναπτύσσουν μοναδική τοπογραφία με την πάροδο του χρόνου, όπου οι αντιδράσεις μεταξύ μεθανίου και θαλασσινού νερού δημιουργούν ανθρακικούς σχηματισμούς και υφάλους. Οι αντιδράσεις μπορούν να εξαρτηθούν και από βακτηριακή δράση. 3.3 ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΕΠΙΜΗΚΩΝ & ΚΥΚΛΙΚΩΝ ΚΡΑΤΗΡΩΝ Επιμήκεις κρατήρες έχουν χαμηλότερο δυναμικό οξειδοαναγωγής και αυξημένο οργανικό υλικό από τους κυκλικούς (π.χ. στο εσωτερικό του Oslofjord). Σε αντίθεση με τους κυκλικούς κρατήρες, δεν παρατηρούνται διαφορές στο μέγεθος κόκκων των ιζημάτων μέσα και έξω από τους επιμήκεις κρατήρες. Οι επιμήκεις κρατήρες επιδρούν στην αφθονία και στην ποικιλότητα της πανίδας όταν συγκρίνονται με είδη μέσα και έξω από τους κρατήρες. Για παράδειγμα, στο Oslofjord, σε δύο επιμήκεις κρατήρες, η αφθονία και η ποικιλότητα της πανίδας ήταν χαμηλότερη στο εσωτερικό. Η τάση αυτή, αντιστράφηκε σε δύο άλλες περιοχές. Οι διαφορές, πιθανώς, οφείλονται στο υδροδυναμικό καθεστώς των κρατήρων. 37

38 3.4 ΚΟΙΝΟΤΗΤΕΣ ΜΑΚΡΟΒΕΝΘΙΚΗΣ ΠΑΝΙΔΑΣ ΣΤΟΥΣ ΚΡΑΤΗΡΕΣ Πυκνότητα Παρά της περιεκτικότητας σε θείο, τα περιβάλλοντα διαφυγής ρευστών έχουν υψηλή πυκνότητα μακροπανίδας (> 1000 ind m -2 ). Συγκρίσεις της μακροπανίδας σε περιβάλλοντα διαφυγής ρευστών και σε περιβάλλοντα χωρίς, έδειξαν ότι η συνολική πυκνότητα της μακροπανίδας μπορεί να αποδυναμωθεί (Βόρεια Θάλασσα), να ενισχυθεί (Santa Barbara) ή να είναι πανομοιότυπες με αυτές σε περιβάλλοντα χωρίς διαφυγές ρευστών. Το σύνολο της μακροπανίδας σε πολύ θειούχα ιζήματα, συχνά παρουσιάζει μικρή ποικιλότητα, ιδιαίτερα στα ιζήματα που καλύπτονται από στρώματα θειοβακτηρίων (Sahling et al., 2002). Υψηλής πυκνότητας πληθυσμοί μακροπανίδας συχνά αποτελούνται από συνδυασμούς ενός ή πολλών ειδών, όπως Siboglinid pogonophorans (πολύχαιτα μεγάλου μεγέθους) ή δίθυρα (Pardoet et al., 1994). Μαλακά ιζήματα καλύπτουν το μεγαλύτερο μέρος του ωκεάνιου πυθμένα και βενθικά είδη που ζουν μέσα σε αυτό το οικοσύστημα δημιουργούν βιότοπους με μεγάλες ομάδες ειδών. Οι κρατήρες είναι μικρής κλίμακας τοπογραφικά χαρακτηριστικά εντός αυτών των ιζημάτων. Η μακροβενθική πανίδα παίζει σημαντικό ρόλο στις διεργασίες του οικοσυστήματος, όπως ο μεταβολισμός, η διασπορά και η ταφή των ρύπων και η ανακύκλωση των θρεπτικών στοιχείων (Snelgrove 1999). Η αύξηση παρουσίας της επιπανίδας εντός των κρατήρων οφείλεται (α) στην παρουσία ανθρακικών πετρωμάτων, που παρέχουν σκληρό υπόστρωμα για ανάπτυξη και (β) στην προστασία λόγω μορφολογίας. 3.5 ΜΕΙΟΒΕΝΘΟΣ ΣΕ ΔΙΑΦΥΓΕΣ ΑΕΡΙΩΝ Το μειοβένθος είναι μεταξύ μικροβένθους και μακροβένθους δηλαδή μεταξύ 45 μm και 1mm (πίνακας 3.Γ). Τα αναερόβια μικροβιακά ινώδη συσσωματώματα αποτελούνται κυρίως από πυκνή συγκέντρωση αρχαιοβακτηρίων και θειοαναγωγικά βακτήρια (desulfosarcina/desulfococcus group). Η αναερόβια οξείδωση του μεθανίου επιτυγχάνεται από τα αρχαιοβακτήρια και τα θειοαναγωγικά βακτήρια. Το μεθάνιο οξειδώνεται με ισομοριακές ποσότητες θειικού, με αποτέλεσμα τη δημιουργία μικροβιακής βιομάζας, σουλφιδίων και ανθρακικών. Έρευνα στη Μαύρη θάλασσα, έδειξε πως κατά τη διαφυγή μεθανίου βρέθηκαν μεγάλες ποσότητες αδρανών αυγών και ποσότητες προνυμφών Κωπηπόδων. Η παρουσία τρηματοφόρων, με υψηλό ποσοστό υδρόθειου, ήταν 38

39 αξιοσημείωτα. Περιελάμβαναν: Ammonia compacta, Cribroelphidium bartletti, Glomospira aff. Gordialis. 3.6 ΧΗΜΕΙΟΣΥΝΘΕΤΙΚΕΣ ΚΟΙΝΟΤΗΤΕΣ Οι οργανισμοί που ζουν σε ψυχρές διαφυγές αερίων είναι γνωστοί ως εξτρεμόφιλα. Η βιολογική έρευνα έχει επικεντρωθεί στην μικροβιολογία. Τα βακτηριακά ινώδη συσσωματώματα μεταβολίζουν το μεθάνιο και το υδρόθειο για την παραγωγή ενέργειας. Η διαδικασία απόκτησης ενέργειας από χημικές ουσίες ονομάζεται χημειοσύνθεση. Η μικροβιακή δραστηριότητα παράγει ανθρακικό ασβέστιο, το οποίο αποτίθεται στο βυθό και σχηματίζει βράχους. Οι βραχώδεις σχηματισμοί προσελκύουν siboglinid tubeworms (Πίνακας 3.Δ), τα οποία συμβιώνουν με βακτήρια. Τα tubeworms μπορεί να αρχίσουν να εξαφανίζονται, ανοίγοντας το δρόμο για την εγκατάσταση κοραλλιών. Τα κοράλλια δεν εξαρτώνται από τις ψυχρές διαφυγές. Μελέτες στο είδος Lophelia pertusa (Πίνακας 3.Δ), έδειξαν ότι τρέφονται από την επιφάνεια του ωκεανού και η χημειοσύνθεση παίζει μικρό ρόλο στην ανάπτυξή τους. Οι κοινότητες των ψυχρών διαφυγών και των υδροθερμικών αναβλύσεων δεν βασίζονται σε τροφή ή φωτοσύνθεση για την παραγωγή ενέργειας αλλά αντλούν ενέργεια χημειοσυνθετικά. Και οι ψυχρές διαφυγές και οι υδροθερμικές αναβλύσεις προκαλούν: 1. Μειωμένη παρουσία υδρόθειου και υδρογονανθράκων. 2. Τοπική υπόξια, ανόξια. 3. Μεταβολή δραστηριότητας βακτηριακών πληθυσμών. 39

40 ΑΝΤΙΠΡΟΣΩΠΟΙ ΤΗΣ ΜΕΙΟΒΕΝΘΙΚΗΣ ΚΟΙΝΟΤΗΤΑΣ ΣΤΟΥΣ ΚΡΑΤΗΡΕΣ Τρηματοφόρα Γαστερόποδα Δίθυρα Βλεφαριδοφόρα Νηματώδες Πολύχαιτος Αμφίποδο Ακάρεο ΠΙΝΑΚΑΣ 3.Γ Αντιπρόσωποι της μειοβενθικής 40

41 Siboglinid tubeworms Lophelia pertusa ΠΙΝΑΚΑΣ 3.Δ 41

42 3.7 ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΣΕ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΑ ΔΙΑΦΥΓΩΝ Κίνδυνο για τον άνθρωπο μπορεί να προκληθεί από τις ενδογενείς εκπομπές αερίων. Μελέτες έχουν πραγματοποιηθεί σε γεωθερμικές και ηφαιστειογενείς περιοχές. Το φυσικό αέριο, που απελευθερώνεται, αποτελείται κατά κανόνα από τοξικές, ασφυξιογόνες και ανόργανες ενώσεις ή ραδιενεργά στοιχεία (R1) που παράγονται σε υψηλής θερμοκρασίας περιβάλλοντα με πετρώματα πλούσια σε ουράνιο. Οι ποσότητες μεθανίου που διαφεύγουν στην ατμόσφαιρα μπορούν να προσδιοριστούν από την εκτίμηση του ρυθμού διαφυγής φυσαλίδων και του μεγέθους τους. Οι επιπτώσεις, που μπορούν να προκαλέσουν τα συστατικά των διαφυγών, είναι: Η αύξηση της συγκέντρωσης του μεθανίου μπορεί να προκαλέσει, όταν υπάρχουν οι κατάλληλες συνθήκες, εκρήξεις και πυρκαγιές. Η διαφυγή ρευστών μπορεί να προκαλέσει εκρήξεις κατά τη διάρκεια των γεωτρήσεων ή καταστροφή των θαλάσσιων κατασκευών. Το υδρόθειο είναι τοξικό γεωρευστό, χημικό ασφυξιογόνο. Αντιδρά με την αιμοσφαιρίνη στο αίμα και σταματά τη τροφοδοσία των ζωικών οργανισμών με οξυγόνο ppmv υδρόθειου, προκαλούν ερεθισμό ματιών ppmv υδρόθειου, προκαλούν φλεγμονές στα μάτια, δυσκολία στο αναπνευστικό ppmv υδρόθειου, προκαλούν απώλεια αισθήσεων ppmv υδρόθειου, προκαλούν ασφυξία (W.H.O, 2003). Βενθικές κοινωνίες που μπορεί να εντοπιστούν στο εσωτερικό των κρατήρων (π.χ. Πατραϊκός κόλπος) σε συνδυασμό με την απουσία τους από την ευρύτερη περιοχή, οδηγεί στο συμπέρασμα ότι το υπόγειο νερό, εμπλουτισμένο με θρεπτικά συστατικά και διαλυμένο οξυγόνο, δημιουργεί οικότοπο για την ανάπτυξη βενθικών οργανισμών. 42

43 3.7.1 ΣΥΜΒΟΛΗ ΡΕΥΣΤΩΝ ΣΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ Τα ρευστά που διαφεύγουν στον πυθμένα της θάλασσας έχουν επιπτώσεις στο θαλάσσιο περιβάλλον. Οι φυσικές, χημικές και βιολογικές παράμετροι του θαλασσινού νερού επηρεάζονται από τις διαφυγές ρευστών. Μέρος των διαφυγών διαπερνά την υδρόσφαιρα και φτάνει στην ατμόσφαιρα. Από τα κυριότερα συστατικά των διαφυγών είναι το μεθάνιο, το οποίο συμβάλλει στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. Η συνεισφορά μεθανίου από ανθρωπογενείς και φυσικές πηγές (Etiope 2004) εμφανίζονται στην εικόνα 3.3. Εικόνα 3.3. Μεθάνιο που διαφεύγει προς την ατμόσφαιρα σε Tg/yr & ποσοστό κάθε πηγής επί του συνόλου (Etiope 2004). 43

44 3.7.2 ΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΑΛΛΑΓΗ Σύμφωνα με τον Reynaud et al, 1993, οι κύκλοι του Milankovitch επηρεάζουν το 50% της παγκόσμιας κλιματικής αλλαγής. Οι μετρήσεις πάγου στην Γροιλανδία (Chappelaz et al, 1993) και Ανταρκτική (Jousel et al, 1993) έδειξαν στενή σχέση της αλλαγής της θερμοκρασίας με τη μεταβολή του μεθανίου στην ατμόσφαιρα εικόνα 3.4. Ωστόσο, δεν είναι βέβαιο αν οι μεταβολές μεθανίου αποτελεί την αιτία για τις κλιματικές αλλαγές ή αν είναι αποτέλεσμα της κλιματικής αλλαγής (Judd and Hovland, 2007). Εικόνα 3.4 Διάγραμμα των παγκόσμιων μεταβολών στάθμης της θάλασσας, της θερμοκρασίας και του μεθανίου της ατμόσφαιρας τα τελευταία χρόνια. ( modified by Judd et al, 2002) 44

45 3.7.3 ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΔΙΑΦΥΓΩΝ ΣΤΟΝ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΧΩΡΟ Οι κρατήρες διαφυγής αερίων εμφανίζονται σε όλους στους ωκεανούς του κόσμου. Ωστόσο, αξιοσημείωτη είναι και η εμφάνισή τους στον ελλαδικό χώρο. Πεδία κρατήρων εμφανίζονται σε πολλές περιοχές της Ελλάδας και σημαντικά ποσά μεθανίου απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα. Τα κυριότερα πεδία κρατήρων του ελλαδικού χώρου εντοπίζονται: στην Κέρκυρα-Ηγουμενίτσα, στο ΒΔ Αιγαίο, στον Αμβρακικό, στον Πατραϊκό, στον Ελαιώνα, στο Κατάκολο, στην Κυλλήνη, στην Αιγιαλεία. Από αυτές τις περιοχές έχουν προταθεί στο πανευρωπαϊκό δίκτυο προστασίας NATURA, τα πεδία κρατήρων της Πάτρας, της Κυλλήνης, της Αιγιαλείας και του Κατάκολου. 45

46 Κεφάλαιο 4 ο Υποθαλάσσια Παρατηρητήρια Υποθαλάσσια Παρατήρηση Δυναμική Λιθόσφαιρας & Απεικόνιση Εσωτερικού Της Γης Τύποι Υποθαλάσσιων Παρατηρητηρίων 46

47 4. ΥΠΟΘΑΛΑΣΣΙΑ ΠΑΡΑΤΗΡΗΤΗΡΙΑ 4.1 ΥΠΟΘΑΛΑΣΣΙΑ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ Ο ωκεάνιος φλοιός ασκεί σημαντική επιρροή στο περιβάλλον της γης, επομένως, η γνώση της λειτουργίας του είναι σημαντική (NRC, 1998b). Η κατανόηση της σχέσης μεταξύ φυσικής και ανθρωπογενούς κλιματικής αλλαγής, και κυκλοφορίας των υδάτινων μαζών είναι απαραίτητη για την πρόβλεψη του μεγέθους και των επιπτώσεων των μελλοντικών αλλαγών στο κλίμα. Η κατανόηση των φυσικών, βιολογικών, χημικών και γεωλογικών συστημάτων που λειτουργούν στους ωκεανούς αποτελεί τον σημαντικό στόχο των ερευνητών από τις πρώτες δεκαετίες του 21 ου αιώνα. Από τους πιο βασικούς λόγους, της προσπάθειας κατανόησης των συστημάτων, είναι η παγκόσμια οικονομία, η οποία στηρίζεται σε μεγάλο βαθμό στους ωκεανούς (π.χ. τουρισμός, αλιεία, υδρογονάνθρακες, ορυκτοί πόροι) (Summerhayes, 1996). Η δημιουργία παγκόσμιου δικτύου υποθαλάσσιων παρατηρητηρίων θα βοηθήσει στην επίτευξη των στόχων, διότι διαθέτουν δυνατότητες επικοινωνίας, υποστήριξη χωρικά κατανεμημένων συστημάτων ανίχνευσης και κινητές πλατφόρμες. Όργανα και αισθητήρες συλλέγουν δεδομένα πάνω από τη διεπιφάνεια αέρα-θάλασσας, καθώς και κάτω από τον ωκεάνιο πυθμένα ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΑ ΚΙΝΗΤΡΑ ΓΙΑ ΥΠΟΘΑΛΑΣΣΙΑ ΠΑΡΑΤΗΡΗΤΗΡΙΑ Μετά την διαπίστωση των επιστημόνων, ότι η Γη και οι ωκεανοί δεν είναι στατικοί αλλά δυναμικοί σε πολλές χωρικές και χρονικές κλίμακες, στις οποίες συμβαίνουν καταστροφικά φαινόμενα (π.χ. σεισμοί, τσουνάμι), ο τρόπος των ερευνών άλλαξε και γεννήθηκε η ανάγκη για αναβάθμιση των παραδοσιακών μεθόδων έρευνας. Τα υποθαλάσσια παρατηρητήρια μπορούν να προσφέρουν στους μελετητές νέες ευκαιρίες για τη μελέτη πολλών αλληλένδετων διεργασιών σε χρονικές κλίμακες που κυμαίνονται από δευτερόλεπτα έως και δεκαετίες. Τα δεδομένα που παρέχονται από τα υποθαλάσσια παρατηρητήρια είναι: Επεισοδιακά γεγονότα: εκρήξεις στις μέσο-ωκεάνιες ράχες, μεταφορά υλικού βαθιάς θάλασσας σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη, σεισμοί, και βιολογικές, χημικές, φυσικές επιπτώσεις των καταιγίδων. Διεργασίες με περίοδο από μήνες μέχρι χρόνια: υδροθερμική δραστηριότητα και διακύμανση της βιομάζας σε κοινωνίες κοντά στις διαφυγές. Παγκόσμιες, μεγάλης διάρκειας διεργασίες. 47

48 Η δημιουργία ενός δικτύου παρατηρητηρίων θα είναι ουσιαστικής σημασίας για τις μελέτες των παγκόσμιων διεργασιών, όπως η δυναμική της ωκεάνιας λιθόσφαιρας και η θερμοαλατική κυκλοφορία Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΩΚΕΑΝΟΥ ΣΤΟ ΚΛΙΜΑ Οι κλιματικές μεταβολές έχουν κοινωνικές, οικονομικές και περιβαλλοντικές επιπτώσεις (NRC, 2003b). Ο ωκεανός παίζει ολοένα και σημαντικότερο ρόλο στον καθορισμό της φύσης της κλιματικής μεταβλητότητας με την πάροδο του χρόνου. Στόχος των ερευνητών είναι η πρόβλεψη των διακυμάνσεων και των αλλαγών του κλίματος, καθώς επίσης και ο διαχωρισμός των φυσικών και ανθρωπογενών αλλαγών του κλίματος. Τα υπάρχοντα μοντέλα κυκλοφορίας των ωκεανών είναι βελτιωμένα, ωστόσο η γνώση της φυσικής των ωκεανών δεν είναι πλήρης. Απαιτείται μια βελτιωμένη βάση παρατηρήσεων για να καθοριστούν οι απαραίτητες αλλαγές των μοντέλων. Όσον αφορά στον ρόλο των ωκεανών στο κλίμα, οι επιστημονικοί στόχοι είναι: Έλεγχος και βελτίωση των μοντέλων κυκλοφορίας των ωκεανών. Κατανόηση των διεργασιών ανταλλαγής μεταξύ ωκεανού και ατμόσφαιρας. Παρατήρηση των κλιματικών ανωμαλιών των ωκεανών. Πρόβλεψη των διακυμάνσεων και των αλλαγών του κλίματος. Παρακολούθηση, κατανόηση και πρόβλεψη: Της δέσμευσης του διοξειδίου του άνθρακα στον ωκεανό. Των διακυμάνσεων της παραγωγικότητας και της βιομάζας. Της χρονικής και κάθετης εξέλιξης της θερμοαλατικής δομής. Των ταχέων επεισοδιακών αλλαγών του ωκεανού. Των αλλαγών των διεργασιών μετασχηματισμού των υδάτινων μαζών. Των ανταλλαγών αέρα-θάλασσας (π.χ. θερμότητα, αέρια). Των κατακόρυφων ανταλλαγών θερμότητας, θρεπτικών ουσιών και άνθρακα. Των θερμοαλατικών διακυμάνσεων στην Αρκτική και Ανταρκτική. Του ρόλου των δινών στη μεταφορά και ανάμειξη. Παροχή σημείων αναφοράς για την βαθμονόμηση ή επαλήθευση των: 48

49 Ροών αέρος-θαλάσσης για αριθμητικές προβλέψεις καιρού, δορυφόρων. Μεταβλητών, όπως η θερμοκρασία της επιφάνειας της θάλασσας, το επίπεδο θάλασσας, ανέμου. Στατιστικών μοντέλων, φυσικών και παραμετροποίησης ΡΕΥΣΤΑ & ΖΩΗ ΣΤΟΝ ΩΚΕΑΝΙΟ ΦΛΟΙΟ Η χημεία των ωκεανών επηρεάζεται σημαντικά από τις μετακινήσεις των ρευστών μέσα στον ωκεάνιο φλοιό, ωστόσο οι διαδικασίες που ελέγχουν αυτές τις ροές είναι ελάχιστα κατανοητές. Τέσσερα περιβάλλοντα είναι σημαντικά για τη μελέτη των ρευστών και της ζωής στον ωκεάνιο φλοιό: ridge crest, ridge flanks, περιθώρια σύγκλισης και παράκτιες περιοχές σε παθητικά περιθώρια. Σε κάθε ένα από αυτά τα περιβάλλοντα είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί η φύση και η σχέση μεταξύ τεκτονικών, θερμικών, χημικών, βιολογικών διεργασιών σε διαφορετικές χρονικές και χωρικές κλίμακες. Εκρηκτικά φαινόμενα στον ωκεάνιο πυθμένα μπορούν να απελευθερώσουν μεγάλες ποσότητες υδροθερμικών ρευστών που επηρεάζουν τη χημεία και τη βιολογία του νερού, και δημιουργούν ένα μοναδικό τύπο υδροθερμικής πλούμας. Παρόλο που δεν είναι γνωστό πως σχηματίζεται, είναι σαφές ότι δημιουργείται από μια ξαφνική καταστροφική απελευθέρωση μεγάλης ποσότητας θερμού νερού. Σαν αποτέλεσμα, δημιουργούνται νέοι οικότοποι στα περιβάλλοντα των διαφυγών και αυξάνεται η παραγωγή των μικροβιακών πληθυσμών βαθιάς θάλασσας (Delaney et al., 1998, Summit and Barossi, 1998). Οι αλλαγές στην υδάτινη στήλη και στον πυθμένα μετά από ένα εκρηκτικό γεγονός, είναι δύσκολο να μελετηθούν με τη χρήση κοινών ερευνητικών μεθόδων. Ένα υποθαλάσσιο παρατηρητήριο κοντά στα σημεία των γεγονότων, θα κατέγραφε πληροφορίες για τα πρώτα στάδια, καθώς επίσης θα παρακολουθούσε τις μακροπρόθεσμες αλλαγές. Όσον αφορά στον ρόλο των ωκεανών στα ρευστά και στη ζωή στον ωκεάνιο φλοιό, οι επιστημονικοί στόχοι είναι: Διερεύνηση των χημικών και βιολογικών αντιδράσεων σε εκρηκτικά γεγονότα και σε υδροθερμικά γεγονότα στον ωκεάνιο φλοιό. Εξέταση των δικτύων θαλάσσιας τροφής στον πυθμένα. Κατανόηση της σχέσης μεταξύ γεωλογικών, χημικών και βιολογικών διεργασιών στον ωκεάνιο φλοιό. 49

50 Εκτίμηση της βιόσφαιρας κάτω από την επιφάνεια του πυθμένα και ο καθορισμός του βιολογικού και χημικού χαρακτήρα. Αξιολόγηση του αντίκτυπου των διαφυγών (ρευστών και αερίων) και των σχετικών διεργασιών στη δομή και σύνθεση του ωκεάνιου φλοιού. Αξιολόγηση της χημείας του ωκεανού και της βιολογικής παραγωγικότητας. Καθορισμός ενός μοντέλου ροής ρευστών, στα ridge crest, ridge flanks και στα περιθώρια σύγκλισης, μέσα στο χώρο και στο χρόνο. Παρατήρηση των μεταβολών στη θερμότητα, στις χημικές ροές και στη βιοποικιλότητα που συμβαίνουν λόγω τεκτονικών γεγονότων. Προσδιορισμός του τρόπου σχηματισμού των υδροθερμικών πλούμων και αξιολόγηση της σημασίας τους. Παρακολούθηση των αντιδράσεων της βιοποικιλότητας και της παραγωγικότητας κατά τις διαφυγές ρευστών στα περιθώρια σύγκλισης και ridge crest, ridge flanks. Ποσοτικοποίηση της χημειοσυνθετικής παραγωγικότητας στον πυθμένα. Κατανόηση της σχέσης μεταξύ των τεκτονικών διεργασιών και ρευστών στις ζώνες καταβύθισης. Προσδιορισμός του τρόπου σχηματισμού των υδριτών. Προσδιορισμός της χημείας των ρευστών και της ταχύτητας ροής, και της επίδρασης στη χημεία, βιολογία του ωκεανού και στο κλίμα. 50

51 4.2 ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΗΣ ΛΙΘΟΣΦΑΙΡΑΣ & ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΤΟΥ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟΥ ΤΗΣ ΓΗΣ Οι έρευνες στους ωκεανούς κινούνται πέρα από την εξερεύνηση και χαρτογράφηση του πυθμένα, και εστιάζουν στα δυναμικά συστήματα της λιθόσφαιρας και στην αλληλεπίδραση των γεωλογικών, βιολογικών και χημικών διεργασιών στο χρόνο. Πολλά από τα δυναμικά τεκτονικά συστήματα είναι δύσκολο να κατανοηθούν πλήρως χωρίς τη συνεχή παρακολούθηση των υποθαλάσσιων παρατηρητηρίων. Τα συστήματα αυτά περιλαμβάνουν μαγματικά και τεκτονικά συστήματα στα ridge crest και υποθαλάσσια ηφαίστεια, γένεση σεισμών, τσουνάμι και η σχέση τους με κινήσεις πλακών μεγάλης κλίμακας, εξέλιξη ρηγμάτων, συσσώρευση έντασης. Επίσης, διαφυγές ρευστών, γεωδυναμική του εσωτερικού της Γης, και η κίνηση και εσωτερική παραμόρφωση των λιθοσφαιρικών πλακών. Οι έρευνες μικρής χρονικής διάρκειας του παρελθόντος είναι ακατάλληλες για την ανίχνευση μακροπρόθεσμων μεταβολών. Απαιτούνται συνεχείς μετρήσεις από όργανα ικανά να αντιδρούν σε επεισοδιακά γεγονότα. Η εξέλιξη της τεχνολογίας καθιστά εφικτή τη δημιουργία υποθαλάσσιων παρατηρητηρίων. Πολλοί επιστημονικοί κλάδοι μπορούν να επωφεληθούν από τη συλλογή των δεδομένων από τα υποθαλάσσια παρατηρητήρια. Μπορούν να μελετηθούν: Η δομή της Γης. Η δυναμική πυρήνα-μανδύα. Η σεισμογένεση σε ζώνες καταβύθισης. Η σεισμογένεση σε περιθώρια σύγκλισης. Η δημιουργία ωκεάνιου φλοιού. Η θαλάσσια ηφαιστειακή δραστηριότητα. Η δυναμική του ανώτερου μανδύα. Η κυματική των ωκεάνιων πλακών, οι παραμορφώσεις των πλακών και τα ρήγματα. Η μείωση των γεω-επικινδυνοτήτων. Επιστημονικές μελέτες, που μπορούν να πραγματοποιηθούν με δεδομένα από υποθαλάσσια παρατηρητήρια μεγάλης διάρκειας, περιλαμβάνουν δύο θεματικές ενότητες: (Α) τη δομή της γης και (Β) τους φυσικούς κινδύνους. Αυτές οι ενότητες υποδιαιρούνται σε υπο-ενότητες ανάλογα με την παγκόσμια, περιφερειακή και τοπική κλίμακα της έρευνας: 51

52 1. Παγκόσμιας κλίμακας έρευνα: δυναμική μανδύα, μελέτες πυρήνα. 2. Περιφερειακής κλίμακας έρευνα (μεταξύ 500 και 5000 km): δυναμική του ανώτερου ωκεάνιου μανδύα, εξέλιξη λιθόσφαιρας, παρακολούθηση και προειδοποιήσεις για τσουνάμι. 3. Τοπικής κλίμακας έρευνες (<500 km): δομή ωκεάνιου φλοιού, πηγές θορύβου, λεπτομερείς μελέτες για τις πηγές σεισμών (τομογραφίες πηγής χρονικές διακυμάνσεις) ΠΑΡΑΚΤΙΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ Σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει τις παράκτιες έρευνες είναι η αδυναμία του προσδιορισμού της κάθετης και οριζόντιας μεταφοράς του νερού, των στοιχείων και της ενέργειας. Μεγάλης διάρκειας μετρήσεις παραμέτρων, όπως θερμοκρασία, αλατότητα, θρεπτικά συστατικά, ιχνοστοιχεία, θα μπορούσαν να αποτελέσουν δεδομένα που θα κάλυπταν αυτή την αδυναμία. Ορισμένα προβλήματα που αντιμετωπίζουν οι επιστήμονες είναι: Τα παράκτια οικοσυστήματα είναι εξαιρετικά παραγωγικά, αλλά δεν είναι κατανοητός ο τρόπος με τον οποίο οι δομές και οι λειτουργίες ανταποκρίνονται στις μεταβολές των περιβαλλοντικών συνθηκών. Υπάρχουν ανησυχίες για το πως η παγκόσμια αλλαγή μπορεί να επηρεάσει τις παράκτιες περιοχές, και για το πως οι μεταβολές της παράκτιας ζώνης μπορεί να επηρεάσει τον υπόλοιπο ωκεανό ο διαχωρισμός φυσικών και ανθρωπογενών μεταβολών είναι απαραίτητος. Οι επιστημονικοί στόχοι, όσον αφορά στις παράκτιες διεργασίες είναι: Η έρευνα: Της μεταφοράς ιζημάτων. Του ευτροφισμού των ακτών. Των επιπτώσεων της παγκόσμιας περιβαλλοντικής αλλαγής στο παράκτιο περιβάλλον. Της αλιείας. Της δομής και της λειτουργίας των παράκτιων οικοσυστημάτων. 52

53 4.2.2 ΤΥΡΒΩΔΗΣ ΑΝΑΜΕΙΞΗ & ΒΙΟΦΥΣΙΚΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ Η τυρβώδης ανάμειξη συμβαίνει σε ένα ευρύ φάσμα κλίμακας χώρου και χρόνου, επηρεάζοντας έντονα την κατανομή της ταχύτητας, της θερμότητας, των χημικών ενώσεων και των ζωντανών οργανισμών στον ωκεανό. Η τυρβώδης ανάμειξη στην επιφάνεια της θάλασσας προκαλεί ανταλλαγή βιολογικά ενεργών ενώσεων μεταξύ αέρα-θάλασσας, όπως διμεθυλοσουλφίδια και διοξείδιο του άνθρακα. Η αναταραχή πάνω από τον πυθμένα παίζει ρόλο στην ανταλλαγή στοιχείων μεταξύ βενθικής και πελαγικής ζώνης, και επηρεάζει τη χημική επικοινωνία, την επιλογή ενδιαιτήματος και στην ανταλλαγή γενετικού φορτίου των βενθικών κοινοτήτων. Οι επιστημονικοί στόχοι, όσον αφορά στις τυρβώδεις αναμείξεις είναι: Παρατήρηση και κατανόηση των διαδικασιών που διαμορφώνουν τις κάθετες αναμείξεις. Γενίκευση των παραμετροποιήσεων των τουρβιδιτικών ροών. Προσδιορισμός των σχέσεων μεταξύ χρονικής και χωρικής κατανομής των αναμείξεων στους ωκεανούς. Προσδιορισμός των επιπτώσεων στης τυρβώδους ανάμειξης στη βιοχημική κατανομή. Η ανάπτυξη καθολικής παραμετροποίησης είναι αναγκαία για την διεξαγωγή μελετών σε ευρύ φάσμα περιβαλλοντικών συνθηκών. Ένα παρατηρητήριο πυθμένα, θα αποτελούσε μεγάλο πλεονέκτημα, διότι θα βοηθούσε στην κατανόηση και στην παραμετροποίηση των αναμείξεων σε διαφορετικά δυναμικά καθεστώτα, όπως: Ομαλός πυθμένας δομημένος από σταθερά ρεύματα. Τραχύς πυθμένας. Πυκνό νερό. Ακραίες ατμοσφαιρικές δυνάμεις κοντά στην επιφάνεια του πυθμένα. Διαφυγές ρευστών. Ηπειρωτική υφαλοκρηπίδα. Δίνες. Αστάθεια βαροκλινούς. Ροές ιζημάτων λόγω βαρύτητας. 53

54 4.2.3 ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΟΥ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ & ΒΙΟΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ Βιολογικά, οικολογικά και βιοχημικά θέματα ενδέχεται να επωφεληθούν περισσότερο από την συνεχή υποθαλάσσια παρατήρηση. Είναι θέματα τα οποία εξαρτώνται από επεισοδιακά γεγονότα και απαιτούν δεδομένα από μεγάλης διάρκειας παρατηρήσεις. Όσον αφορά στη δυναμική του οικοσυστήματος και στη βιοποικιλότητα, οι επιστημονικοί στόχοι είναι: Εντοπισμός και παρακολούθηση επεισοδιακών οικολογικών γεγονότων (π.χ. αντιδράσεις πανίδας σε ηφαιστειακές εκρήξεις ή υδροθερμικές ροές). Χαρακτηρισμός και κατανόηση μακροπρόθεσμων (έτη έως δεκαετίες) οικολογικών κύκλων. Χαρακτηρισμός και κατανόηση βραχυπρόθεσμων βιολογικών κύκλων (ημερήσιες, εποχιακές παλίρροιες). Εντοπισμός και παρακολούθηση των αντιδράσεων των οικοσυστημάτων σε ανθρωπογενείς διαταραχές (π.χ. επιρροές της κλιματικής αλλαγής στις θρεπτικές ουσίες). Πρόβλεψη πληθυσμού και των αλλαγών των βιοκοινωνιών. 54

55 4.3 ΤΥΠΟΙ ΥΠΟΘΑΛΑΣΣΙΩΝ ΠΑΡΑΤΗΡΗΤΗΡΙΩΝ Το κύριο χαρακτηριστικό ενός υποθαλάσσιου παρατηρητηρίου είναι η αμφίδρομη επικοινωνία μεταξύ των πλατφόρμων, των οργάνων και της ακτής. Τα υποθαλάσσια παρατηρητήρια χαρακτηρίζονται από τα ακόλουθα βασικά στοιχεία: Πολλαπλό ωφέλιμο φορτίο. Ικανότητα επικοινωνίας. Δυνατότητα απομακρυσμένης επιδιόρθωσης. Ακριβή τοποθέτηση. Απόκτηση δεδομένων με διαδικασίες συμβατές με εκείνες των παράκτιων παρατηρητηρίων. ΟΡΙΣΜΟΙ: 1. ΥΠΟΘΑΛΑΣΣΙΟ ΠΑΡΑΤΗΡΗΤΗΡΙΟ ΠΥΘΜΕΝΑ Είναι ένας μη επανδρωμένος σταθμός, μπορεί να λειτουργεί για μεγάλα χρονικά διαστήματα στον πυθμένα υποστηρίζοντας όργανα που σχετίζονται με διαφορετικούς επιστημονικούς κλάδους. Τα παρατηρητήρια μπορεί να είναι: αυτόνομα, με ακουστική σύνδεση και, καλωδιωμένα: ΑΥΤΟΝΟΜΑ (Autonomous): Τα αυτόνομα παρατηρητήρια χρησιμοποιούν μπαταρίες για ενέργεια και έχουν περιορισμένες δυνατότητες σύνδεσης. Χρησιμοποιούν κάψουλες ή μια ακουστική σύνδεση από την επιφάνεια, η οποία μπορεί να μεταφέρει παραμέτρους κατάστασης ή πολύ περιορισμένη ποσότητα δεδομένων. ΜΕ ΑΚΟΥΣΤΙΚΗ ΣΥΝΔΕΣΗ (Αcoustic linked): Τα παρατηρητήρια είναι σε θέση να επικοινωνούν ακουστικά με υποδομές, όπως αγκυροβολημένους πλωτήρες ή άλλο παρατηρητήριο. ΚΑΛΩΔΙΟΜΕΝΑ (Cabled): Τα παρατηρητήρια έχουν ως υποδομή υποθαλάσσια καλώδια (retired cables, dedicated cables ή κοινά καλώδια που διατίθενται και για άλλες επιστημονικές δραστηριότητες, όπως neutrino πειράματα). 55

56 2. ΥΠΟΔΟΜΗ Είναι ένα σύστημα που παρέχει τροφοδοσία ή/και ικανότητα επικοινωνίας σε ένα παρατηρητήριο (π.χ. υποβρύχια καλώδια, πλωτήρες, άλλο παρατηρητήριο). Ανάλογα με την υποδομή του κάθε παρατηρητηρίου μπορεί να υποστηριχθούν επιπλέον πακέτα οργάνων μετρήσεων. 3. ΠΑΚΕΤΑ ΟΡΓΑΝΩΝ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Είναι ένα σύνολο από αισθητήρες ή όργανα, το καθένα για διαφορετική παρατήρηση. Μπορούν να τοποθετηθούν στο εσωτερικό του παρατηρητηρίου, να λειτουργούν αυτόνομα, να συνδέονται άμεσα με μια υποδομή ή μπορούν να τοποθετηθούν κοντά σε ένα παρατηρητήριο ΑΥΤΟΝΟΜΑ ΠΑΡΑΤΗΡΗΤΗΡΙΑ Αυτός ο τύπος παρατηρητηρίων χαρακτηρίζεται από αυτόνομη διαμόρφωση. Τροφοδοτείται από μπαταρίες και η αυτονομία τους εξαρτάται από την χωρητικότητα των μπαταριών, αλλά η διάρκεια ζωής τους είναι τουλάχιστον ένας χρόνος. Η σύνδεση μεταξύ παρατηρητηρίων και επιφάνειας παρέχεται από κάψουλες που μπορούν να στείλουν πληροφορίες για την κατάσταση του παρατηρητηρίου και μια περιορισμένη ποσότητα δεδομένων. Τα ηχητικά συστήματα αποτελούν μια άλλη δυνατότητα σύνδεσης με την επιφάνεια. Τα συστήματα αυτά αποτελούνται από υποθαλάσσιο μετατροπέα και ακουστικό μόντεμ, καθώς και ένα μετατροπέα επιφάνειας και επιφανειακή ακουστική μονάδα. Παραδείγματα αυτόνομων παρατηρητηρίων είναι: το Ιαπωνικό «κινητό υποθαλάσσιο παρατηρητήριο» εξοπλισμένο με κάψουλες δεδομένων (Momma et al., 2001), το GEOSTAR χρησιμοποιώντας MESSENGER (Beranzoli et al., 1998, 2000a, b, Marvaldi et al., 2002), το SN-1 και MABEL ΠΑΡΑΤΗΡΗΤΗΡΙΑ ΜΕ ΑΚΟΥΣΤΙΚΗ ΣΥΝΔΕΣΗ Αυτά τα παρατηρητήρια μπορούν να έχουν συνδέσεις είτε με αγκυροβολημένους πλωτήρες είτε με άλλα παρατηρητήρια, όπως με κόμβους υποθαλάσσιων δικτύων. Αρχικά, τα παρατηρητήρια μεταφέρουν δεδομένα σε πλωτήρες επιφάνειας μέσω δορυφόρων ή/και με απευθείας ραδιοσύνδεση (radio link). Ο επιφανειακός πλωτήρας αγκυρώνεται στον πυθμένα και επικοινωνεί με υποθαλάσσιους κόμβους ακουστικά ή μέσω ηλεκτρικού καλωδίου ή μέσω καλωδίου οπτικών ινών. Η 56

57 ταχύτητα μεταφοράς, η κατανάλωση ενέργειας και οι απαιτήσεις σταθεροποίησης του συστήματος είναι αλληλοεξαρτώμενες, ωστόσο είναι δυνατόν να επιτευχθεί υψηλή ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων. Οι δορυφόροι επικοινωνίας μπορεί να καταναλώσουν σημαντική ενέργεια. Η μεταφορά δεδομένων κυμαίνεται λιγότερο από 1 έως και 100 kb/s. Για να αποφευχθεί η διατάραξη των συνολικών δεδομένων, συμπεριλαμβάνεται στον σχεδιασμό ένα εφεδρικό σύστημα επικοινωνίας. Επιπλέον, το σύστημα μπορεί να έχει την ικανότητα αποθήκευσης δεδομένων. Οι πλωτήρες πρέπει να κατασκευάζονται ανάλογα με το περιβάλλον στο οποίο θα εγκατασταθούν, συμπεριλαμβανομένων και εκείνων σε υψηλά γεωγραφικά πλάτη. Το περιβάλλον, στο οποίο θα γίνει η εγκατάσταση, παίζει σημαντικό ρόλο στο σχεδιασμό αγκυροβόλησης λόγω των μεταβολών της κατάστασης της θάλασσας, της ταχύτητας του ανέμου, της θερμοκρασίας νερού και αέρα, του βάθους του νερού και της δορυφορικής κάλυψης ΚΑΛΩΔΙΟΜΕΝΑ ΠΑΡΑΤΗΡΗΤΗΡΙΑ Τα καλωδιωμένα παρατηρητήρια χρησιμοποιούν υποθαλάσσια καλώδια επικοινωνίας για τροφοδοσία, επικοινωνία, και για δυνατότητες εντολών και ελέγχου. Κάθε κόμβος μπορεί να υποστηρίξει μια σειρά από συσκευές που μπορεί να περιλαμβάνουν ένα σταθμό σύνδεσης AUV. Τα κύρια εξαρτήματα των καλωδιωμένων παρατηρητηρίων είναι: Παράκτιος σταθμός (υψηλή ισχύ και τάση, παραγωγή συνεχούς ρεύματος). Υποθαλάσσιο καλώδιο (περιέχει οπτικές ίνες και αγωγούς τροφοδοσίας). Κόμβοι υποθαλάσσιου παρατηρητηρίου (ρύθμιση ισχύος, διαχείριση επιστημονικών πειραμάτων) Συστήματα επικοινωνίας, εντολών και ελέγχου των επιστημονικών πειραμάτων. Ειδικούς αισθητήρες και AUV. 57

58 ΟΝΟΜΑ ΤΥΠΟΣ ΕΤΟΣ ΧΩΡΑ JMA - Omaezaki Κ 1978 Ιαπωνία JMA - Off-Boso Κ 1985 Ιαπωνία JAMSTEC - Off- Κ 1993 Ιαπωνία Hatsushima ERI - Off-Ito City Κ 1994 Ιαπωνία ERI - Off-Sanriku Κ 1995 Ιαπωνία NIED Hiratsuka Κ 1995 Ιαπωνία LEO-15 Κ 1996 Η.Π.Α GEO-TOC Κ 1997 Ιαπωνία HUGO Κ 1997 Η.Π.Α JAMSTEC - Off-Muroto Κ 1997 Ιαπωνία Peninsula MOISE Α 1997 Η.Π.Α NeMO ΑΣ (πλωτήρας) 1997 Η.Π.Α H2O Κ 1998 Η.Π.Α Mobile seafloor Α 1998 Ιαπωνία observatory JAMSTEC - Off- Κ 1999 Ιαπωνία Kushiro-Tokachi VENUS (JP) Κ 1999 Ιαπωνία GEOSTAR ΑΣ (πλωτήρας) 2000 Ε.Ε. MVCO Κ 2000 Η.Π.Α NEREID-1 Α 2000 Ιαπωνία NEREID-2 Α 2000 Ιαπωνία WP-2 Α 2000 Ιαπωνία WP-1 Α 2001 Ιαπωνία MOBB Α 2002 Η.Π.Α ORION-GEOSTAR-3 (Node 3) ORION-GEOSTAR-3 (Node 4) ΑΣ (παρατηρητήριο ) ΑΣ (παρατηρητήριο ) 2003 Ε.Ε Ε.Ε. ASSEM (4 nodes) ΑΣ (πλωτήρας) 2004 Ε.Ε. GMM Κ 2004 Ε.Ε. SN-1 - NEMO Κ 2005 Ε.Ε. Πίνακας 4.Α. Είκοσι οκτώ παρατηρητήρια πυθμένα. Α= αυτόνομα παρατηρητήρια, ΑΣ= παρατηρητήρια με ακουστική σύνδεση, και Κ= καλωδιωμένα παρατηρητήρια (τροποποίηση από Favali et al, 2006) 58

59 4.3.4 ROV (Remotely Operated Vehicle) Ένα τηλεχειριζόμενο όχημα (ROV) είναι ένα προσδεμένο υποθαλάσσιο όχημα. Είναι μη επανδρωμένα, ευέλικτα, συνδέονται με τα ερευνητικά πλοία με σχοινί, με ηλεκτρικά καλώδια. Διαθέτουν βιντεοκάμερες, φώτα, καθώς και σόναρ, μαγνητόμετρα, φωτογραφικές μηχανές, δειγματολήπτες νερού, όργανα που μετρούν τη διαύγεια του νερού, τη διείσδυση του φωτός και τη θερμοκρασία. Το ROV χρησιμοποιείται για: 1. Υψηλής ευκρίνειας χαρτογράφηση (βοηθά στην δημιουργία χαρτών, σημαντικούς για την προετοιμασία τοποθέτησης υποθαλάσσιων παρατηρητηρίων). 2. Εγκατάσταση οργάνων. 3. Παρακολούθηση εγκατεστημένων οργάνων σε βάθη που μπορεί να έχουν υποστούν βιορύπανση ή άλλες καταστροφές. 4. Σύνδεση και αποσύνδεση πλατφορμών και οργάνων. 5. Ταφή καλωδίων και αισθητήρων. Συρματόσχοινο ανύψωσης Λώρος ROV Σχοινί απελευθέρω σης κλείθρου Κλείθρο Δείκτης κλείθρου Σφαίρα 59

60 4.3.5 AUV (Autonomous Underwater Vehicle) Ένα αυτόματο υποθαλάσσιο όχημα (AUV) είναι ένα ρομπότ, το οποίο ταξιδεύει υποθαλάσσια χωρίς να απαιτείται η εισαγωγή δεδομένων από έναν χειριστή. Τα AUV αποτελούν μέρος μιας ευρύτερης ομάδας υποθαλάσσιων συστημάτων, μη επανδρωμένων υποβρύχιων οχημάτων. Τα AUV χρησιμοποιούνται για: 1. Χαρτογράφηση πυθμένα (λειτουργούν κοντά στον πυθμένα και μπορούν να συλλέγουν υψηλής ανάλυσης δεδομένα χαρτογράφησης, βυθομετρία). 2. Χαρτογράφηση υδάτινης στήλης (χαρτογράφηση φυσικών και χημικών παραμέτρων, οριζοντίως και καθέτως ή σε τρεις διαστάσεις). 3. Μέτρηση ροών (τα AUV παρέχουν αυτή τη δυνατότητα σε συγκεκριμένες θέσεις). 60

61 4.3.6 ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΑ ΟΡΓΑΝΑ Ποικιλία αισθητήρων είναι διαθέσιμη για υποθαλάσσια έρευνα και υπάρχουν πολλά όργανα που έχουν αναπτυχθεί για μεγάλης διάρκειας έρευνες (π.χ. θερμικές αντιστάσεις, σεισμόμετρα, υδρόφωνα, μετρητές ρευμάτων). Υπάρχουν αρκετοί τύποι δειγματοληπτών διαθέσιμοι για τη συλλογή ρευστών και βιολογικών δειγμάτων που απαιτούν εργαστηριακή ανάλυση. Πολλοί από αυτούς τους αισθητήρες δεν είναι κατάλληλοι για μεγάλης διάρκειας έρευνες λόγω της ευαισθησίας στην βιορύπανση ή λόγω της απορρύθμισης της βαθμονόμησης. 61

62 4.4 ΕΜSO: European Multidisciplinary Seafloor Observatory Μεγάλης διάρκειας παρακολούθηση των αλληλεπιδράσεων της γεώσφαιρας, βιόσφαιρας, υδρόσφαιρας. Έχει στόχο την κατανόηση των διεργασιών παρέχοντας δεδομένα από μεγάλα χρονικά διαστήματα από διάφορα φαινόμενα, τα οποία διευρύνουν τους ορίζοντες για τη μελέτη της βιολογίας και χημείας της βαθιάς θάλασσας και των ωκεάνιων διεργασιών. Η ανάπτυξη των υποθαλάσσιων παρατηρητηρίων στηρίζεται στη συνεργασία μεταξύ επιστημονικής κοινότητας και βιομηχανίας για τη βελτίωση της Ευρωπαϊκής ανταγωνιστικότητας σε σχέση με την Ιαπωνία, τον Καναδά και τις Η.Π.Α. Ο ορισμός του όρου «Υποθαλάσσια Παρατήρηση Πυθμένα» δόθηκε από το NRC (National Research Council (NRC), Illuminating the Hidden Planet. The Future of Seafloor Observatory Science, National Academy Press, Washington DC, 2000): Ένα μη επανδρωμένο σύστημα οργάνων, αισθητήρων και με μονάδα εντολών σε σταθερή περιοχή, συνδέονται με τη χέρσο είτε με ακουστικά συστήματα είτε μέσω κιβωτίου στον πυθμένα ή με καλώδια οπτικών ινών. Οι αισθητήρες και τα όργανα συλλέγουν δεδομένα από την επιφάνεια του πυθμένα, κατά μήκος της υδάτινης στήλης μέχρι κάτω από τον πυθμένα. Η παρακολούθηση του πυθμένα έχει διεπιστημονικό χαρακτήρα, καθώς επίσης συμβάλλει στην πρόοδο επιστημονικών τομέων, όπως: 1. Ο ρόλος του ωκεανού στο κλίμα. 2. Η δυναμική της ωκεάνιας λιθόσφαιρας και η απεικόνιση του εσωτερικού της γης. 3. Ρευστά και ζωή μέσα στον ωκεάνιο φλοιό. 4. Διεργασίες στις παράκτιες περιοχές. 5. Βιοφυσικές αλληλεπιδράσεις. 6. Δυναμική του οικοσυστήματος και της βιοποικιλότητας. 62

63 4.4.1 ΔΙΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΕΣ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΕΣ ΠΡΟΤΕΡΑΙΟΤΗΤΕΣ Κάθε επιστημονικός κλάδος χρησιμοποιεί τα υποθαλάσσια παρατηρητήρια για τις παρακάτω έρευνες: ΦΥΣΙΚΗ ΩΚΕΑΝΟΓΡΑΦΙΑ Χαρακτηρισμός μάζας νερού, διαδικασίες στην υδάτινη στήλη, θερμοδυναμική, κάλυμμα πάγου, κλιματολογία, επιπτώσεις στην κλιματική αλλαγή. ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ Παγκόσμιος κύκλος του άνθρακα και άλλων στοιχείων στους ωκεανούς μέσω φυσικών και βιολογικών διεργασιών. ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑ Διανομή και αφθονία της θαλάσσιας ζωής, παραγωγικότητα, βιοποικιλότητα, λειτουργία οικοσυστημάτων, βιολογικοί πόροι. ΓΕΩΕΠΙΣΤΗΜΕΣ Μεταφορά από το εσωτερικό της γης προς τον φλοιό, υδρόσφαιρα και βιόσφαιρα, ροή ρευστών και διαφυγές αερίων μέσω ιζημάτων, μεταφορά ιζημάτων στη βαθειά θάλασσα, κλιματική αλλαγή. ΓΕΩ-ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΟΤΗΤΕΣ Σεισμοί, τσουνάμι, ηφαιστειακές επικινδυνότητες, αστάθεια πρανών. Η συμβολή των υποθαλάσσιων παρατηρητηρίων στην διεπιστημονική έρευνα είναι μεγάλη διότι μπορούν να πραγματοποιήσουν: 1. Αναλύσεις θρεπτικών συστατικών. 2. Μετρήσεις ph, Eh και αλκαλικότητας. 3. Εντοπισμό υδρογονανθράκων. 4. Χρήση φασματόμετρου μάζας in situ. 5. Χρήση παγίδων στοιχειωδών σωματιδίων. 6. Εικόνες με βάση τη ροή σωματιδίων. 7. Αισθητήρες βιόσφαιρας. 8. Ολογραφική απεικόνιση. 9. Βίντεο. 10. Παθητική ακουστική. 11. Ενεργή ακουστική. 63

64 12. Δειγματοληψία ζωοπλαγκτού. 13. Επεξεργασία δειγμάτων in situ με μοριακούς/γενετικούς αισθητήρες. Τα υποθαλάσσια παρατηρητήρια μπορούν να προσφέρουν νέες ευκαιρίες για τη μελέτη πολλαπλών, αλληλένδετων επιστημονικών διεργασιών σε χρονοδιάγραμμα από δευτερόλεπτα σε δεκαετίες, όπως α) επεισοδιακά γεγονότα/διεργασίες, β) διεργασίες με περίοδο από μήνες μέχρι χρόνια και γ) παγκόσμιες και μακροπρόθεσμες διεργασίες. Πολλά επιστημονικά και πρακτικά πλεονεκτήματα μπορούν να επιτευχθούν με τη χρήση των υποθαλάσσιων παρατηρητηρίων, καθώς επιτρέπουν: 1. Να ξεπεραστεί η συλλογή δεδομένων και δειγμάτων με πλοίο. 2. Να επιτευχθεί η συλλογή δεδομένων κοντά σε πραγματικό χρόνο αλλά και σε πραγματικό χρόνο. 3. Να προωθήσει την έρευνα των ωκεανογραφικών, γεωλογικών και κλιματολογικών επιστημών για την αντιμετώπιση κοινωνικό-οικονομικών ζητημάτων GEOSTAR Μελέτες από το 1995 έως το 2001, με την υποστήριξη των προγραμμάτων GEOSTAR και GEOSTAR-2, αφοσιώθηκαν στην ανάπτυξη και στη δοκιμή σε πραγματικές συνθήκες βαθιάς θάλασσας με αυτόνομο υποθαλάσσιο παρατηρητήριο μεγάλης διάρκειας (1 χρόνο) για διεπιστημονική παρακολούθηση σε αβυσσικά βάθη (μέγιστη λειτουργία μέτρα)(εικόνα 4.1). Η τροφοδοσία παρέχεται από μπαταρίες λιθίου. Εικόνα 4.1. Geostar: ο σταθμός βάσης (Bottom Station) διοικείται από το ειδικό όχημα MODUS και επικοινωνεί μέσω υποθαλάσσιου ακουστικού συνδέσμου με τα πλοία, δια μέσου κάψουλας δεδομένων (Messengers) ή πλωτήρα, και στη συνέχεια, μέσω δορυφορικών συνδέσεων με την ακτή. P. Favali, L. Beranzoli / Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 602 (2009)

65 Όλο το σύστημα βασίζεται σε τρία βασικά υποθαλάσσια συστήματα (Beranzoli et al., 1998): I. Σταθμός βάσης. Ο σταθμός διαθέτει όλους τους αισθητήρες, τις μπαταρίες, το σύστημα συλλογής δεδομένων και το σύστημα ελέγχου (DACS: Data Acquisition and Control System). (Εικόνα 4.2.α.β) II. Η επικοινωνία στηρίζεται, κυρίως, σε ακουστικές συνδέσεις με πλωτήρες στην επιφάνεια και έπειτα σε δορυφορικές συνδέσεις (Εικόνα 4.2.β) III. Ειδικό όχημα για την εγκατάσταση και ανάκτηση (MODUS: Mobile Docker for Underwater Sciences) (Εικόνα 4.2.α) Εικόνα 4.2.α.GEOSTAR παρατηρητήριο πυθμένα και MODUS (πάνω). Εικόνα 4.2.β.Πλωτήρας επικοινωνίας. (P. Favali, L. Beranzoli / Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 602 (2009) ) Ο σταθμός βάσης (δηλαδή το παρατηρητήριο πυθμένα) διαχειρίζεται όλο το επιστημονικό ωφέλιμο φορτίο, παρέχει τροφοδοσία και φιλοξενεί το υποθαλάσσιο τμήμα του συστήματος επικοινωνίας. Τα δεδομένα οδηγούνται και ελέγχονται από μια κεντρική μονάδα που ονομάζεται DOCS (Gasparoni et al., 2002). Το MODUS είναι όχημα για την εγκατάσταση/ανάκτηση, το οποίο είναι ελαφρύτερο και μικρότερο από τα ROV. Παρά το γεγονός ότι απουσιάζουν οι συσκευές χειρισμού, το MODUS φροντίζει το 65

66 παρατηρητήριο από την επιφάνεια της θάλασσας έως τον πυθμένα, και κατά τη διάρκεια της εγκατάστασης/ανάκτησης είναι ο κύριος σύνδεσμος επικοινωνίας με το παρατηρητήριο. Οι επικοινωνίες του GEOSTAR βασίζονται σε διαφορετικά συστήματα: α) δεδομένα από κάψουλες (MESSENGER) που απελευθερώνονται μετά από εντολή ή αυτόματα σε έκτακτη ανάγκη, μπορούν να μεταδώσουν πληροφορίες για τη θέση τους στη θάλασσα και μικρή ποσότητα δεδομένων μέσω ARGOS, και β) ακουστική επικοινωνία πυθμένα-επιφάνειας με πλωτήρα ή με φορητό σταθμό πάνω σε πλοίο (Marvaldi et al., 2002). Κοντά σε πραγματικό χρόνο επικοινωνία με το παρατηρητήριο πυθμένα εξασφαλίζεται από τον πλωτήρα επιφάνειας που συνδέεται ακουστικά με τον σταθμό βάσης, και με radiolink/δορυφορική επικοινωνία με έναν παράκτιο σταθμό. Όλα τα όργανα έχουν μοναδική αναφορά χρόνου που δίνεται από ρολόι υψηλής ακρίβειας (σταθερότητα 10-9 /10-11 ). Από το 1998 έως το 2008, πολλά πειράματα έχουν πραγματοποιηθεί με τη χρήση των ακόλουθων αισθητήρων: 1. Ευρείας ζώνης 3-C σεισμόμετρο. 2. Μαγνητόμετρα (διανυσματικά και μονοδιάστατα). 3. Βαρύμετρο. 4. Υδρόφωνα (για γεωφυσικά και βιοακουστικά). 5. Αισθητήρες tsunami. 6. Διαφορικό μανόμετρο (DPG). 7. Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP). 8. Σημειακός 3-C μετρητής ρευμάτων. 9. Αισθητήρας αγωγιμότητας, θερμοκρασίας και βάθους (CTD). 10. Transmissometer. 11. Μετρητής θολερότητας. 12. Αισθητήρας H2S, CH4, O Αυτόματη χημική ανάλυση (ph, Eh). 14. Ραδιόμετρο/πυρηνικό φασματόμετρο. 15. Αυτόματος δειγματολήπτης νερού (48 μπουκάλες). 66

67 4.4.3 ΝΕPTUNE (North East Pacific Time-Series Undersea Networked Experiment) Πρόγραμμα με στόχο να δημιουργήσει διεπιστημονικό δίκτυο παρατηρητηρίων στην πλάκα Juan de Fuca, στα ανοικτά της Αμερικανικής δυτικής ακτής. Συνδέεται με δύο χερσαία ερευνητικά εργαστήρια (παράκτιοι σταθμοί) με υποθαλάσσια καλώδια οπτικών ινών υψηλής ταχύτητας. Σχεδιασμένη είναι η ανάπτυξη καλωδίου 3000 km κατά μήκος της πλάκας Juan de Fuca, με περίπου 30 κόμβους να απέχουν σε συχνότητα 100 km και προεκτάσεις που επιτρέπουν την τοποθέτηση οργάνων σε απόσταση 50 km (ή περισσότερο) από έναν κόμβο (Massion et al., 2004). Η διεπιστημονική έρευνα ασχολείται με: 1. Ροές σωματιδίων στα περιθώρια πλακών. 2. Σεισμολογία και γεωδυναμική, υδρογεωλογία και βιοχημεία πυθμένα. 3. Διεργασίες στα ridge crest και στις ζώνες καταβύθισης (διαφυγές ρευστών, υδρίτες) 4. Οικολογία βαθιάς θάλασσας. 5. Διεργασίες στην υδάτινη στήλη. 6. Αλιεία και θαλάσσια θηλαστικά. Το σύστημα έχει σχεδιαστεί για να παρέχει δεδομένα σε πραγματικό χρόνο. Η προγραμματισμένη διάρκεια ζωής είναι 30 έτη. Εικόνα 4.3. Γεωγραφική κατανομή των διεθνών προγραμμάτων που διατίθενται για την ανάπτυξη μακροπρόθεσμων, σε πραγματικό χρόνο καλωδιωμένα παρατηρητήρια. 67

68 Τα υποθαλάσσια δίκτυα παρακολούθησης θα αποτελέσουν αλλαγή στην ωκεανογραφική έρευνα και θα απαιτήσουν μεγάλες επενδύσεις σε ανθρώπινους και οικονομικούς πόρους για πολλές δεκαετίες. Πλεονεκτήματα: 1. Εξελίξεις στους τομείς έρευνας, όπως η θαλάσσια βιοτεχνολογία, ρόλος του ωκεανού στην κλιματική αλλαγή, εκτίμηση και μείωση φυσικών κινδύνων (συμπεριλαμβανομένων σεισμών και τσουνάμι). 2. Βελτίωση πρόσβασης στα ωκεανογραφικά και γεωφυσικά δεδομένα, που παρέχονται από τα υποθαλάσσια παρατηρητήρια, επιτρέποντας στους ερευνητές να μελετήσουν τον ωκεανό και τη γη σε πραγματικό ή σχεδόν πραγματικό χρόνο. 3. Εγκαθίδρυση μόνιμων υποθαλάσσιων παρατηρητηρίων για παγκόσμιο ωκεανογραφική και γεωφυσική κάλυψη. 4. Εγκαθίδρυση διεπιστημονικής έρευνας για την κατανόηση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ χημικών, φυσικών και βιολογικών διεργασιών. 68

69 4.4.4 ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ ReCON (Real-time Coastal Observatories Network) Η ανάπτυξη και η εφαρμογή των παράκτιων συστημάτων παρακολούθησης αποτελεί, πλέον, εθνική ανάγκη. Οι παρατηρήσεις σε πραγματικό χρόνο είναι αναγκαίες για προβλέψεις, έρευνες, διαχείριση των παράκτιων πόρων, ενημέρωση του κοινού σχετικά με την κατάσταση του οικοσυστήματος, την αύξηση της θαλάσσιας ασφάλειας, τη μείωση κινδύνων της δημόσιας υγείας. Ένα παράκτιο σύστημα παρακολούθησης (ReCON) πρέπει να βασίζεται σε υπάρχουσα τεχνολογία, καθώς επίσης να έχει δυνατότητα μεταφοράς και αντοχή. Το σύστημα παρακολούθησης αξιοποιεί την υπάρχουσα τεχνολογία για την παροχή των δεδομένων πραγματικού χρόνου, που έχουν συλλεχθεί από ένα ευρύ φάσμα περιβαλλοντικών παραμέτρων από την επιφάνεια του ωκεάνιού πυθμένα. Το σύστημα έχει την ικανότητα να παρουσιάζει τις παρατηρήσεις, τις αντιδράσεις σε επεισοδιακά γεγονότα και να μεταφέρει δεδομένα, όπως εικόνες και βίντεο, μέσω της υποδομής του, για ερευνητικούς σκοπούς και επιχειρησιακές και εκπαιδευτικές εφαρμογές. Το σύστημα αποτελείται από ένα κέντρο έλεγχου, σταθμούς ξηράς, πλωτήρες και μόνιμους σταθμούς με επιφανειακούς αισθητήρες, και υποθαλάσσιους κόμβους με αισθητήρες ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ To ReCON χρησιμοποιεί τεχνολογία ώστε να εφαρμοστεί ένα επιφανειακό δίκτυο επικοινωνιών δομούμενο με ασύρματο IEEE lb/g (Εικόνα 4.4). Εντός πεδίου βολής, οι πλωτήρες θα επιλέξουν την συντομότερη διαδρομή προς τους χερσαίους σταθμούς. Η εμβέλεια του συστήματος μπορεί να επεκταθεί έκτος πεδίου βολής, με την αναμετάδοση δεδομένων μέσω ενός πλωτήρα, εντός εμβέλειας χερσαίων σταθμών. Οι υποθαλάσσιοι κόμβοι μπορούν να συνδεθούν με περισσότερους κόμβους, με περιορισμένη ισχύ. Η μέγιστη εμβέλεια ανάπτυξης και απόδοσης του συστήματος ποικίλουν αναλόγως της ενίσχυσης του σήματος και του ύψους των κεραιών. 69

70 Εικόνα 4.4. Σύστημα παρακολούθησης ReCON (S. A. Ruberg et al., 2007). Το διάγραμμα του συστήματος στο σχήμα παρέχει μια γενική εικόνα των εξαρτημάτων που απαιτούνται για τη μεταφορά δεδομένων από τον αισθητήρα σε μια συγκεκριμένη εφαρμογή. Το υπο-επιφανειακό δίκτυο μεταφέρει εντολές από το κέντρο ελέγχου, για συγκεκριμένες συσκευές, μέσω υποθαλάσσιου καλωδίου συνδεδεμένο με τον υποθαλάσσιο κόμβο και τον πλωτήρα. Υποθαλάσσια όργανα (ικανά για συνεχή επικοινωνία) συνδέονται άμεσα με διαδικτυακή θύρα του διακομιστή. Οι αναλογικοί αισθητήρες συνδέονται με τη διαδικτυακή θύρα μέσω ενός μετατροπέα (από αναλογική σε σειριακή μορφή). Το λογισμικό του αισθητήρα μεταφοράς δεδομένων περιλαμβάνει (α) κέλυφος Linux (τμήμα λογισμικού που παρέχει μια διασύνδεση προς τους χρήστες, παρέχει πρόσβαση στις υπηρεσίες του πυρήνα) και (β) πρωτόκολλο Kermit (σύνολο λογισμικών μεταφοράς αρχείων) για τον προγραμματισμό και τη μεταφορά των σειριακών δεδομένων από τα όργανα. Τα πρωτόκολλα, εκτελούνται στον επεξεργαστή Linux, που βρίσκεται στον πλωτήρα ή στον υποθαλάσσιο κόμβο. Τα πρωτόκολλα Linux (Bourne shell) και η γλώσσα προγραμματισμού C, χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά και αποκωδικοποίηση των δυαδικών αρχείων από το ηχητικό κύμα και τα όργανα μέτρησης. Το διαδικτυακό σύστημα διαχείρισης δεδομένων επιτρέπει την πρόσβαση στα δεδομένα, που αφορούν τις θαλάσσιες συνθήκες, σε πραγματικό χρόνο. Τα δεδομένα, για αυτές τις εφαρμογές, αποθηκεύονται στον πλωτήρα και στον κόμβο του παράκτιου σταθμού μέχρι το κέντρο ελέγχου να τα διανέμει έκτος του τοίχους προστασίας και να τα μεταφέρει στο αρχείο. 70

71 Η ενέργεια των υποθαλάσσιων κόμβων και οργάνων ελέγχεται μέσω σταθερών κέντρων χαμηλής ενέργειας. Οι μονάδες έλεγχου της ενέργειας είναι μοναδικά σχεδιασμένες για το ReCON. Το σύστημα της ηλιακής φόρτισης της μπαταρίας είναι σχεδιασμένο να σταματά την φόρτιση όταν οι μπαταρίες έχουν φτάσει τα 14.1 Volt DC (συνεχούς ρεύματος). Επί του παρόντος, οι σταθμοί ανοιχτής θαλάσσης του ReCON παρέχουν πρόσβαση, σε πραγματικό χρόνο, σε ένα ευρύ φάσμα αισθητήρων μέτρησης παραμέτρων, όπως άνεμοι, θερμοκρασία αέρα, κύματα, θερμοκρασία νερού, χλωροφύλλη, ph, ενεργή φωτοσυνθετική ακτινοβολία και διαλυμένο οξυγόνο. Ο σχεδιασμός επιτρέπει in situ δοκιμές και πειράματα, σε πραγματικό χρόνο, σε πλατφόρμες, και οι αισθητήρες παρέχουν εικόνες, μετρήσεις των θρεπτικών συστατικών και παρατηρήσεις των επιβλαβών πληθυσμιακών εξάρσεων των φυκών (HAB). Σχήμα 4.5. Διάγραμμα του συστήματος ReCON (S. A. Ruberg et al., 2007). 71

72 4.4.5 GMM (Gas Monitoring Module) Το GMM είναι ένας αυτόματος, ενόργανος σταθμός σχεδιασμένος για την παρακολούθηση των εμφανίσεων των αερίων στο θαλασσινό νερό κοντά στον πυθμένα. Ο σχεδιασμός και η κατασκευή του πραγματοποιήθηκαν στα πλαίσια του προγράμματος ASSEM. Με τη συνεχή, μεγάλης διάρκειας, παρακολούθηση του μεθανίου και άλλων αερίων, μπορούν να διερευνηθούν θέματα που αφορούν τις διακυμάνσεις της συγκέντρωσης στο θαλασσινό νερό, τη ροή, τις διαφυγές αερίων, τη συμπεριφορά των μέσων απ όπου διαφεύγουν (πχ. Κρατήρες, ηφαίστεια λάσπης) καθώς και τις σχέσεις με άλλες διεργασίες, όπως η κυκλοφορία νερού, σεισμικότητα, βιολογικέ κοινότητες. Το GMM στηρίζεται σε ένα βενθικό τρίποδο από κράμα αλουμινίου (Εικόνα 4.5). μπορεί να λειτουργήσει αυτόνομα ή μπορεί να συνδεθεί με εξωτερικές μονάδες (πχ. Άλλοι κόμβοι κάποιου υποθαλάσσιου δικτύου, παράκτιους σταθμούς, πλωτήρες επικοινωνίας) μέσω υποθαλάσσιου καλωδίου. Τρεις αισθητήρες μεθανίου METS (methane sensors) είναι τοποθετημένοι σε σειρά, συμπεριλαμβανομένων του κύριου αισθητήρα και των δύο εφεδρικών, οι οποίοι αντικαθιστούν τον κύριο σε περίπτωση βλάβης ή κακής λειτουργίας. Κάθε αισθητήρας καταγράφει τις τιμές μεθανίου στο συγκεκριμένο βάθος, καθώς και τη θερμοκρασία ανά δευτερόλεπτο του αισθητήρα. Ένας αισθητήρας είναι εγκατεστημένος στο GMM για την ανίχνευση υδρόθειου. Επίσης, μπορεί να τοποθετηθεί CTD για τη μέτρηση θερμοκρασίας, αγωγιμότητας και πίεσης του θαλασσινού νερού. Κατόπιν, μπορούν να υπολογιστούν η πυκνότητα και η αλατότητα. Κυλινδρικό δοχείο (Battery Vessel) περιέχει την πηγή τροφοδοσίας του υποθαλάσσιου σταθμού. Εικόνα 4.5. GMM που στηρίζεται σε ένα βενθικό τρίποδο από κράμα αλουμινίου 72

73 ΓΕΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΑΕΡΙΩΝ & ΥΓΡΑΣΙΑΣ Για την παρακολούθηση αερίων και υγρασίας, το GMM εκτελεί την online παρακολούθηση της ποσότητας υδρογόνου διαλυμένο σε μονωτικά πετρελαιοειδή (= ορυκτέλαιο που είναι σταθερό σε υψηλές θερμοκρασίες και διαθέτει εξαιρετικές ηλεκτρικές ιδιότητες μόνωσης, μπορεί να χρησιμεύσει ως ψυκτικό μέσο), εκπέμποντας συναγερμούς για τα επίπεδα του υδρογόνου πάνω από το καθορισμένο όριο καθώς και για την αύξηση των αερίων. Τα εύφλεκτα αέρια διαλύονται στο πετρέλαιο συσκευών υψηλής τάσης που είναι γνωστοί σαν ένα από τους καλύτερους δείκτες της εσωτερικής κατάστασης και της μόνωσης. Ο εντοπισμός των μη φυσιολογικών επιπέδων φυσικού αερίου μπορεί να δείχνουν την εμφάνιση των αστοχιών ακόμα στα αρχικά στάδια. Το GMM μετρά την περιεκτικότητα σε υδρογόνο που διαλύεται σε μονωτικά πετρελαιοειδή, δεδομένου ότι αυτό το αέριο είναι παρόν στα περισσότερα από τα είδη των αστοχιών που συμβαίνουν στους μετασχηματιστές. Το GMM παρακολουθεί επίσης τη σχετική υγρασία στο λάδι (0 έως 100%) και τη σχετική θερμοκρασία του πετρελαιοειδούς. Το GMM αποτελείται από τη Μονάδα Μετρητή (Measurement Module, ΜΜ) και τις Μονάδες MMI. Η Μονάδα Μετρητή (ΜΜ) συνδέεται σε μια βαλβίδα πετρελαίου στον μετασχηματιστή και περιέχει τους αισθητήρες μέτρησης. Παρέχεται με την RS-485 σειριακή θύρα επικοινωνίας μέσω του οποίου οι πληροφορίες που διαβιβάζονται στις μονάδες ΜΜΙ. Η MMI καθιστά τις πληροφορίες διαθέσιμες στις οθόνες της σε τοπικό επίπεδο, και μέσω αναλογικών εξόδων προς στεγνές επαφές (χωρίς ρεύμα) και μέσω της RS-485 σειριακής θύρας, σε ευρύτερο επίπεδο. Επίσης, η μονάδα MMI εκτελεί τους υπολογισμούς των τάσεων και αποθηκεύει τις τιμές σε μόνιμη μνήμη. 73

74 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Τροφοδοσία Serial Communication Κατανάλωση 127/220 Vca, 50/60Hz RS 485 with protocol Modbus RTU (other protocols under consult) < 100 W Εύρος μετρήσεων Συγκέντρωση αερίου: 0 ~ 2000 ppm Σχετική υγρασία: 0 ~ 100 % Θερμοκρασία πετρελαιοειδούς: 0 ~ 120 ºC Ακρίβεια Συγκέντρωση αερίου: ±5% or ±20 ppm Σχετική υγρασία: ± 2 % Θερμοκρασία πετρελαιοειδούς: ± 0.5 % end scale Θερμοκρασία περιβάλλοντος: Θερμοκρασία πετρελαιοειδούς: Έξοδοι -10 to 70 ºC -10 to +120 ºC 7 Contacts, NO, free of potential, programmable for indication of: -Gas High -Gas Very High; -Water content High -Water content Very High -Trend of gas increase High -Trend of gas increase Very High; -Trend of water increase High; -Trend of water increase Very High; 1 Contact, NC, free of potential, for internal fault indication; Κατηγορίες προστασίας Sensor Module: IP 65 MMI Module: IP 41 Πίεση πετρελαιοειδούς Positive pressure 1MPa, Full Vacuum 74

75 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ 75

76 ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ Μονάδα Αισθητήρα Μονάδα ΜΜI 76

77 ΔΟΚΙΜΕΣ Υπερτάσεις (IEC ) Τιμή μέγιστου του 1 ου κύκλου: Συχνότητα: Ώρα: Ρυθμός επανάληψης: Πτώση έως 50%: Ορμή (IEC ) Μορφή κύματος: Πλάτος: Αριθμός παλμών: Ενέργεια: Τάση μόνωσης (IEC ) Τάση μόνωσης σε βιομηχανική συχνότητα: Ηλεκτρομαγνητική Επιδεκτικότητα (IEC ) Επίπεδο: Συχνότητα: Ένταση πεδίου: Ηλεκτροστατικές εκφορτίσεις (IEC ) Air Mode: Contact mode: Γρήγορα Ηλεκτρικά Μεταβατικά φαινόμενα (IEC ) Επίπεδο: Δοκιμή στην παροχή ρεύματος: Δοκιμή σε εισόδους/εξόδους: Κλιματικές δοκιμές (IEC ) Θερμοκρασία: Χρόνος δοκιμής: 2.5 kv 1.1 MHz 2 s 400 (surtos/s) 5 κύκλοι 1.2/50 us 5 kv 3 negative e 3 positive with interval of 5 seconds between pulses 0.5J 2.0 kvrms, 60 Hz, during 1 minute between circuits and monting panel to 2000MHz 10 V/m Level 3 (8kV) 10 Discharges Level 3 (6kV) 4 4kV 2kV -40 to +85ºC (-40 to +185ºF) 120 ώρες 77

78 4.5 ΣΥΓΧΡΟΝΙΣΜΕΝΑ ΔΙΚΤΥΑ ΠΛΩΤΗΡΩΝ ΓΙΑ ΥΠΟΘΑΛΑΣΣΙΟ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟ ΘΕΣΗΣ Νέας γενιάς, μικρού βάρους, πλωτήρες χρησιμοποιούνται για την υποστήριξη υποθαλάσσιων συστημάτων προσδιορισμού θέσης, αλλά επίσης, έχουν σχεδιαστεί για να αποτελούν μέρος των φορητών παράκτιων παρατηρητηρίων για έρευνες μικρής χρονικής διάρκειας. Η ακριβής εκτίμηση της θέσης των αυτόνομων οχημάτων αποτελεί βασικό τομέα της ρομποτικής και είναι ιδιαίτερα δύσκολο στην περίπτωση των AUV. Πολλές μέθοδοι χρησιμοποιούνται για την αντιμετώπιση του προβλήματος, μεταξύ αυτών η μέθοδος Long Baseline (LBL) που ξεχωρίζει για την ικανότητα να παρέχει απόλυτες συντεταγμένες με ακριβή οριοθέτηση. Η μέθοδος χρησιμοποιεί δίκτυο ακουστικών σημαντήρων στον πυθμένα, με γνωστές συντεταγμένες. Τα δύο κυριότερα προβλήματα, που αφορούν τον υποθαλάσσιο προσδιορισμό θέσης είναι: α) ο ρυθμός ενημέρωσης θέσης και β) η κατανάλωση ενέργειας ΣΥΓΧΡΟΝΙΣΜΕΝΟΙ ΠΛΩΤΗΡΕΣ Με την εξέλιξη της υποθαλάσσιας παρακολούθησης, γίνεται όλο ένα και πιο σημαντική η εξέλιξη του ακουστικού σηματοδότη σε ενεργό κόμβου του δικτύου αισθητήρων, που συνθέτει τη βάση φορητού παράκτιου παρατηρητηρίου. Είναι επιθυμητό να διαθέτουν αρχιτεκτονική ικανή να διαχειρίζεται ποικιλία αισθητήρων και να προσαρμόζεται εύκολα σε διαφορετικούς τύπους αποστολών. Για να επιτευχθεί αυτό έχει σχεδιαστεί πλωτήρας γύρω από έναν υπολογιστή σκάφους με δυνατότητα επέκτασης (Almeida et al., 2010) (Εικόνα 4.6). Εικόνα 4.6. Εσωτερική αρχιτεκτονική συγχρονισμένων πλωτήρων (τροποποίηση από Almeida et al., 2010). 78

79 Έτσι αναπτύχθηκε ένας πρωτότυπος ακουστικός πλωτήρας (εικόνα 4.7). Αποτελείται από μονάδα επίπλευσης, με πύργο εφοδιασμένο με 12 Watt ηλιακών συλλεκτών, που προφυλάσσουν ένα αδιάβροχο κουτί με τα ηλεκτρονικά. Συνδεδεμένα με τον πύργο είναι η κεραία, ο ανακλαστήρας ραντάρ, μετεωρολογικοί αισθητήρες με ενσωματωμένη φωτεινή σηματοδότηση. Επιπλέον, υπάρχουν δευτερεύουσες μονάδες επίπλευσης για αντιστάθμιση βάρους και ένα κατώτερο τμήμα που επιτρέπει την εγκατάσταση ακουστικού μετατροπέα και διάφορων υποθαλάσσιων αισθητήρων. Το κουτί των ηλεκτρονικών είναι εξοπλισμένο με μπαταρία 12 Volts, χαμηλής ισχύος δέκτη GPS, ένα USB Wi-FI με μια σύνδεση με εξωτερική κεραία και έναν μετατροπέα ενέργειας. Εικόνα 4.7. Μοντέλο συγχρονισμένων πλωτήρων (τροποποίηση από Almeida et al., 2010) 79

80 Κάθε πλωτήρας έχει ενσωματωμένο έναν δέκτη και έναν πομπό συνδεδεμένο με έναν υποθαλάσσιο μετατροπέα (20-30 KHz). Στον πίνακα του δέκτη, ένα σύνολο από αναλογικά φίλτρα έχει συντονιστεί σε οκτώ διαφορετικές συχνότητες που επιτρέπουν την παράλληλη ανίχνευση και χρονοσήμανση οκτώ εισερχόμενων σημάτων. Στον πομπό, οι κυματομορφές παράγονται συνθετικά και ενισχύονται για να παρέχουν πάνω από 198 db. Η ικανότητα ανίχνευσης υποθαλάσσιων ακουστικών σημάτων εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τα χαρακτηριστικά της υδάτινης μάζας και τον θόρυβο του υποβάθρου. Συνήθως, χρησιμοποιούνται οι παραπάνω πομποί και δέκτες, που είναι ενσωματωμένοι στους πλωτήρες, και υποστηρίζουν την πλοήγηση των AUV MARES (Εικόνα 4.8) σε εύρος 1-2 km. Εικόνα 4.8. AUV MARES (Almeida et al., 2010) 80

81 4.6 ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΠΑΘΗΤΙΚΟΥ ΚΑΛΩΔΙΟΥ ΩΣ ΥΠΟΘΑΛΑΣΣΙΟ ΠΑΡΑΤΗΡΗΤΗΡΙΟ Η κατασκευή υποθαλάσσιου δικτύου παρακολούθησης είναι περίπλοκη και η δύναμη μετάδοση σημάτων, μεταξύ υποθαλάσσιων κόμβων, απαιτεί επέκταση καλωδίων. Ένα νέο είδος παθητικού καλωδίου (passive cable), το οποίο συνδέεται με βαθιάς θάλασσας ROV (4500 m), προτείνεται για έρευνες με οπτική ίνα για υποθαλάσσια καλωδιωμένα παρατηρητήρια. Με συσκευή διαχείρισης της έντασης/τάσης του καλωδίου, η ένταση της οπτικής ίνας θα μπορούσε να παραμείνει σταθερή κατά τη διάρκεια της έρευνας. Το σύστημα δεν απαιτεί κλειστού τύπου έλεγχο της ταχύτητας απελευθέρωσης του καλωδίου. Επιστημονικές κοινότητες και χώρες έχουν προτείνει ή σχεδιάσει συστήματα με ενεργά καλώδια στα ROV, σύμφωνα με την απαίτηση των οπτικών ινών για τις κατασκευές υποθαλάσσιων καλωδιωμένων παρατηρητηρίων. Τα συστήματα αυτά διαθέτουν συσκευή για τον έλεγχο της ταχύτητας περιστροφής του κυλίνδρου, στο οποίο έχει τυλιχτεί το καλώδιο, ανάλογα με την ταχύτητα πλοήγησης του ROV προκειμένου να αποφευχθεί η συσσώρευση ή το υπερβολικό τέντωμα του καλωδίου οπτικών ινών, λόγω της αργής ή της γρήγορης απελευθέρωσής του αντίστοιχα. Το φαινόμενο αυτό μπορεί να οδηγήσει στην αποτυχία της επικοινωνίας ή στην καταστροφή του καλωδίου. Για την επίλυση αυτού του προβλήματος, προτείνεται ένα παθητικό καλώδιο με πλήρη μηχανολογική κατασκευή και χωρίς απαίτηση ελέγχου κλειστού κυκλώματος (Wang et al., 2010) (Εικόνα 4.9). Εικόνα 4.9. Γενική εικόνα του συστήματος παθητικής καλωδίωσης (Wang et al., 2010). 81

82 4.6.1 ΣΕΝΑΡΙΟ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΟΥ Δίκτυο υποθαλάσσιου καλωδιωμένου παρατηρητηρίου αποτελείται από μονάδα ελέγχου (base) στη ξηρά, κύριο κόμβο, δευτερεύοντα κόμβο, υποθαλάσσιο δυναμικό σύστημα παρακολούθησης, υποθαλάσσιο χημικό αναλυτή και κάμερες, με ROV για βοηθητικές εργασίες. Οπτικές ίνες συνδέουν τη μονάδα ελέγχου στην ξηρά και κόμβους, που λαμβάνουν σήμα από τη μονάδα ελέγχου και μεταφορτώνουν δεδομένα ή εικόνες. Επίσης, χρησιμοποιείται καλώδιο για τροφοδοσία (Εικόνα 4.10.α). Το καλώδιο οπτικών ινών πρέπει να είναι αδιάβροχο, με υψηλή ταχύτητα μετάδοσης, και αξιόπιστο. Τα καλώδια περιστρέφονται στον κύλινδρο πριν την τοποθέτηση στον πυθμένα. Αποτελούν βαρύ φορτίο εκτός θαλάσσης αλλά και εντός θαλάσσης. Για παράδειγμα, μήκος καλωδίου 1,5 km, ζυγίζει 75 κιλά εκτός νερού και 28,5 κιλά εντός νερού. Είναι απαραίτητος ο έλεγχος της αντοχής του κυλίνδρου και της συμπίεσης του (Εικόνα 4.10.β.). Εικόνα 4.10.α. Καλώδιο οπτικής ίνας. Εικόνα 4.10.β. Ανάλυση τάσης του κυλίνδρου κάτω από συμπίεση Χ 10 4 N / m 2. Wang et al.,

83 4.6.2 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΘΗΤΙΚΗΣ ΚΑΛΩΔΙΩΣΗΣ Λαμβάνοντας υπ όψιν την κατασκευή των υποθαλάσσιων καλωδιωμένων παρατηρητηρίων, τα οχήματα με εξαιρετική υποθαλάσσια λειτουργία και εύκολο χειρισμό, είναι σημαντικά, ειδικά για έρευνες βαθιάς θάλασσας. Ένα ROV βαθιάς θάλασσας απαιτεί πολύπλοκο σύστημα ελέγχου, μεγάλη παροχή ισχύος και μεγάλη ποσότητα βοηθητικού εξοπλισμού. Το σύστημα παθητικής καλωδίωσης αποτελείται από συσκευή διαχείρισης έντασης, κύλινδρο απελευθέρωσης καλωδίου, σύστημα ελέγχου πλευστότητας και άλλα εξαρτήματα (Εικόνα 4.11). Εικόνα Σύστημα παθητικής καλωδίωσης (Wang et al., 2010) 83

84 ΣΥΣΤΗΜΑ ΔΙΑΧΕΙΡΗΣΗΣ ΕΝΤΑΣΗΣ ΚΑΛΩΔΙΟΥ Καθιστά δυνατό τον έλεγχο της τάσης κατά τη διάρκεια της τοποθέτησης. Σκοπός η επίτευξη του ελέγχου της τάσης με τον έλεγχο της ταχύτητας περιστροφής του κυλίνδρου. Ανάλογα με την ένδειξη του ταχύμετρου του ROV, είναι δυνατός ο έλεγχος της τάσης του καλωδίου ταυτόχρονα. Ο έλεγχος κλειστού κυκλώματος ρυθμίζει την ταχύτητα περιστροφής του κυλίνδρου ανάλογα με την αλλαγή της ταχύτητας του ROV, έτσι ώστε να παραμένει η ένταση του καλωδίου σταθερή και να αποφευχθεί η καταστροφή του (Εικόνα 4.12). Εικόνα Σύστημα διαχείρισης έντασης καλωδίου (Wang et al., 2010) ΚΥΛΙΝΔΡΟΣ ΑΠΕΛΕΥΘΕΡΩΣΗΣ ΚΑΛΩΔΙΟΥ Το σύστημα απελευθέρωσης καλωδίου ρίχνει τον κύλινδρο στο βυθό μετά την ολοκλήρωση της αποστολής. Ο κύλινδρος θα παραμείνει κάτω από το νερό χωρίς ανάκτηση. Το σύστημα απελευθέρωσης είναι ένας on-off μηχανισμός ελέγχου με υδραυλικές ενότητες για τροφοδοσία. Όταν ο κύλινδρος είναι στον πυθμένα και το βύσμα (connector) συνδεδεμένο με τον κόμβο, η αποστολή είναι ολοκληρωμένη και το ROV μπορεί να επιστρέψει (Εικόνα 4.13). Εικόνα Απελευθέρωση κυλίνδρου από το σύστημα διαχείρισης έντασης. 84

85 ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΛΕΓΧΟΥ ΠΛΕΥΣΤΟΤΗΤΑΣ Κατά τη διάρκεια των ερευνών, μέχρι το ανώτατο όριο μήκους του καλωδίου (1500 m), το φαινόμενο της απώλειας πλευστότητας είναι φανερό και η αντιστάθμιση επίπλευσης είναι ένα θέμα προς εξέταση. Στο σύστημα παθητικής καλωδίωσης, ο έλεγχος της πλευστότητας των υποσυστημάτων αποτελείται από 6 δεξαμενές αντίστασης (όγκου 5L) για την αντιστάθμιση έως και 30 kg άνωσης στο νερό, για να διατηρείται η πλευστότητα και η κινητικότητα του ROV. Το σύστημα παθητικής καλωδίωσης παρέχει μια νέα και απλή προσέγγιση για την επέκταση καλωδίου με σταθερή τάση και εύκολο χειρισμό (Wang et al., 2010). Το σύστημα βρίσκεται υπό κατασκευή και είναι μια προσπάθεια για την εύρεση αποτελεσματικού τρόπου για την τοποθέτηση καλωδίων σε βαθιά θάλασσα, καθώς και η εύκολη συντήρησή τους. 85

86 4.7 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η δημιουργία δικτύου υποθαλάσσιων παρατηρητηρίων θα αποτελέσει μια νέα κατεύθυνση για την επιστημονική έρευνα, ωστόσο θα απαιτήσει σημαντικές επενδύσεις ανθρώπινων και οικονομικών πόρων. Προβλέπονται πιθανά πλεονεκτήματα και κίνδυνοι (ΝRC, 2000). ΠΙΘΑΝΟΙ ΚΙΝΔΥΝΟΙ: Εγκατάσταση κακώς σχεδιασμένων και αναξιόπιστων συστημάτων παρακολούθησης. Πιθανότητα παρεμβολών μεταξύ των πειραμάτων. Αναποτελεσματική χρήση των πόρων εάν σημαντικά τεχνολογικά ζητήματα δεν έχουν επιλυθεί ικανοποιητικά. ΠΙΘΑΝΑ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ: Δημιουργία βάσης για νέες ανακαλύψεις και σημαντικές προόδους στις επιστήμες των ωκεανών. Ανάπτυξη τομέων, όπως θαλάσσια βιοτεχνολογία, ο ρόλος του ωκεανού στην κλιματική αλλαγή, και εκτίμηση και μείωση των φυσικών επικινδυνοτήτων. Βελτίωση πρόσβασης σε ωκεανογραφικά και γεωφυσικά δεδομένα, επιτρέποντας στους ερευνητές να μελετήσουν ωκεανό και γη σε πραγματικό χρόνο ή σε σχεδόν πραγματικό χρόνο. Ενίσχυση της διεπιστημονικής έρευνας για καλύτερη κατανόηση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των φυσικών, χημικών και βιολογικών διεργασιών στους ωκεανούς. 86

87 Κεφάλαιο 5 ο DTS & idas Λειτουργία DTS (Distributed Temperature Sensor) Single & Double Ended Οπτική Ίνα Εφαρμογές DTS idas Εφαρμογές idas 87

88 5. DTS & idas Το σύστημα κατανεμημένων μετρήσεων θερμοκρασίας με οπτικές ίνες (Fibre Optic Distributed Temperature Sensing FO-DTS) αποτελεί έναν τρόπο προσέγγισης χώρου και χρόνου που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την συνεχή παρακολούθηση δεδομένων σε πραγματικό χρόνο, σε διαφορετικά περιβάλλοντα. Αναπτύχθηκε, για πρώτη φορά, την δεκαετία του 1980 (Dakin et al., 1985) και χρησιμοποιήθηκε στη βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου κατά την διάρκεια της δεκαετίας 1990 και στις αρχές της δεκαετίας του 2000 (Kersey, 2000), από το 2006 χρησιμοποιείται ευρέως σε υδρογεωλογικές μελέτες (Selker et al., 2006; Westhoff et al., 2007; Moffett et al., 2008; Tyler et al., 2009; Vogt et al., 2010). Η τεχνολογία του DTS παρέχει στον χρήστη κατανεμημένες μετρήσεις θερμοκρασίας κατά μήκος της οπτικής ίνας σε πραγματικό χρόνο. Έχει δοκιμαστεί επιτυχώς σε οπτικές ίνες σε υψηλές θερμοκρασίες, μεγαλύτερες των 700 ο C, επιτυγχάνοντας 29 cm χωρική ακρίβεια (spatial resolution) σε στάδιο μετάβασης από 25 ο C έως 700 ο C. Το DTS εκπέμπει στην οπτική ίνα σειρά οπτικών παλμών με διάρκεια τάξης nanosecond. Οι παλμοί διαδίδονται μέσω της οπτικής ίνας, μικρή ποσότητα φωτός επιστρέφει με σκεδασμό προς την πηγή λέιζερ. Το μεγαλύτερο μέρος της οπισθοσκέδασης, ακτινοβολία Rayleigh, είναι στο ίδιο μήκος κύματος με το λέιζερ και δεν είναι ευαίσθητο στη θερμοκρασία. Εκτός από την ακτινοβολία Rayleigh, το φως παίρνει και άλλες δύο μορφές, την ακτινοβολία Raman και Brillouin. Με την καταγραφή της οπισθοσκέδασης της ακτινοβολίας Raman, ως συνάρτηση του χρόνου, η θερμοκρασία μπορεί να προσδιοριστεί για όλα τα σημεία κατά μήκος του οπτικού καλωδίου. 5.1 ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ DTS (Distributed Temperature Sensor) Μόλις το DTS εγκατασταθεί, μπορεί να ανιχνευθεί μέσω σύντομου οπτικού παλμού (παλμού λέιζερ). Ο οπτικός παλμός συγκεκριμένου μήκους κύματος, διάρκειας έως και 10 ns ή λιγότερο, ταξιδεύει κατά μήκος της οπτικής ίνας, αλληλεπιδρά (φωτόνια) με την κρυσταλλική δομή της οπτικής ίνας, σκεδάζεται και επιστρέφει πίσω στην πηγή. Αυτή η σκέδαση φωτός αναλύεται στο DTS για να προσδιοριστεί η θερμοκρασία στο σημείο στο οποίο έγινε η σκέδαση. Η σκέδαση του φωτός παίρνει τρεις μορφές: 88

89 Rayleigh: Αντιπροσωπεύει μια ελαστική συμπεριφορά στην αλληλεπίδραση φωτονίου. Τα μόρια διεγείρονται σε μια ενεργειακή κατάσταση, και επιστρέφουν στην αρχική τους ενεργειακή κατάσταση, απελευθερώνοντας φως στο ίδιο μήκος κύματος με αυτό της διέγερσης. Brillouin: Αντιπροσωπεύει μια ανελαστική αλληλεπίδραση μεταξύ των φωτονίων και της κατάστασης δόνησης της κρυσταλλικής δομής της οπτικής ίνας, η οποία σχετίζεται με τις φυσικές ιδιότητες της ίνας (πίεση και ελαστικές ιδιότητες). Το σκεδασμένο φως αποτελείται από τα ερυθρού φάσματος stokes και του κυανού φάσματος anti-stokes. Το πλάτος του σκεδασμένου φωτός είναι προβλέψιμο βάσει του πλάτους του εισερχόμενου παλμού ενώ, το μήκος κύματος του ποικίλει. Raman: Αντιπροσωπεύει μια ανελαστική αλληλεπίδραση, η οποία προκύπτει από τις διαφορές των επιπέδων ενέργειας κρούσης και περιστροφής των μορίων του SiO2 και GeO2. Ομοίως με τον σκεδασμό Brillouin, υπάρχουν strokes και anti-stokes σήματα αλλά σε αντίθεση με τον σκεδασμό Brillouin-, το μήκος κύματος είναι προβλέψιμο ενώ το πλάτος του σκεδαζόμενου κύματος ποικίλει με την θερμοκρασία. Τα stokes και τα anti-stokes σήματα είναι αποτέλεσμα της επίδρασης της Raman, όπου το φως που προσπίπτει αντιδρά ανελαστικά με τα ηλεκτρόνια στο μοριακό δεσμό (το σήμα δεν επιστρέφει με την ίδια ενέργεια με την οποία έφυγε). Το φως που θα σκεδαστεί από το μόριο (διασπορά) θα έχει δύο σήματα (stokes= επιστρέφουν φως χαμηλών συχνοτήτων, μεγάλο μήκος κύματος, anti-stokes= επιστρέφουν φως με υψηλότερη συχνότητα, μικρό μήκος κύματος), αντανακλώντας κβαντική ενέργεια από τα ηλεκτρόνια τα οποία συναντώνται με φωτόνια. Η σκέδαση stokes αφορά σε περιπτώσεις που το υλικό απορροφά ενέργεια από το φωτόνιο και το εκπεμπόμενο έχεi μικρότερη ενέργεια. Αντιθέτως, η σκέδαση anti-stokes αφορά σε περιπτώσεις που το υλικό χάνει ενέργεια και το φωτόνιο που επιστρέφει έχει μεγαλύτερη ενέργεια. Οι μετρήσεις θερμοκρασιών με DTS χρησιμοποιούν τον λόγο του πλάτους των stokes προς το πλάτος των antistokes (Selker et al., 2006a). Με την αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνεται και ο αριθμός των ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας αυξάνοντας το κλάσμα των σημάτων anti-stokes σε σχέση με τα σήματα stokes. Ο λόγος των σημάτων παρέχει ποσότητα ανεξάρτητη από την ένταση του φωτός, ο λόγος εξαρτάται μόνο από την θερμοκρασία της ίνας. Δεδομένου ότι η ταχύτητα φωτός είναι σταθερή, ο χρόνος από την εκπομπή του οπτικού παλμού μέχρι την επιστροφή της οπισθοσκέδασης στην πηγή, καθορίζει τη θέση της καταγραφόμενης θερμοκρασίας κατά μήκος του καλωδίου. Συνεχείς 89

90 παρακολουθήσεις των οπισθοσκεδασμών επιτρέπει την δημιουργία μετρήσεων θερμοκρασίας κατά μήκος της ίνας. Οι μετρήσεις θερμοκρασίας χρησιμοποιούν μόνο τις ιδιότητες του καλωδίου οπτικής ίνας. Η οπτική ίνα λειτουργεί ως θερμόμετρο, με το λέιζερ να λειτουργεί ως η πηγή του φωτισμού ΟΠΤΙΚΟΣ ΠΑΛΜΟΣ - ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΦΩΤΟΣ ΣΤΟ ΓΥΑΛΙ Ο οπτικός παλμός ενεργοποιείται από ένα λέιζερ στο DTS, έχει μήκος κύματος μεταξύ 800 και 1600 nm. Όταν το φως εισέρχεται στην ίνα επιβραδύνεται. Ο βαθμός επιβράδυνσης σχετίζεται με τον δείκτη διάθλασης του γυαλιού στην ίνα. Η ταχύτητα του φωτός στην ίνα (v) είναι ανάλογη με την ταχύτητα του φωτός στο κενό (c) και αντιστρόφως ανάλογη του δείκτη διάθλασης (n). v=c/n=(3x10 8 )/1.5=2x10 8 m/s - ΜΗΚΟΣ ΟΠΤΙΚΟΥ ΠΑΛΜΟΥ Ο οπτικός παλμός έχει διάρκεια περίπου 10 ns ή λιγότερο. Το μήκος ενός παλμού 10 ns, υποθέτοντας ότι ο δείκτης διάθλασης είναι 1.5, δίνεται από τον πολλαπλασιασμό της ταχύτητας του φωτός στην ίνα (c/v) με τη διάρκεια του παλμού (10 ns). Μήκος οπτικού παλμού= [(=(3x10 8 )/1.5] m/s x (10x10-9 )= 2 m Εικόνα 5.1. Οπισθοσκέδαση οπτικού παλμού πίσω στην πηγή (τροποποίηση από James J. Smolen & Alex van der Spek 2003). 90

91 5.1.2 ΧΡΟΝΟΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ & ΑΠΟΣΤΑΣΗ ΚΑΤΑ ΜΗΚΟΣ ΤΗΣ ΙΝΑΣ - ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΣ ΟΠΙΣΘΟΣΚΕΔΑΣΜΕΝΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ Ο δείκτης διάθλασης είναι γνωστός πριν την εγκατάσταση της ίνας και επηρεάζει την ταχύτητα του φωτός (James J. Smolen & Alex van der Spek). Το φως που μεταδίδεται σε ίνα μήκους z, σκεδάζεται και επιστρέφει από την ίδια διαδρομή (2z). Ο χρόνος επιστροφής του σήματος πίσω στην πηγή δίνεται από την παρακάτω εξίσωση: t=2z/v Η διάρκεια του οπτικού παλμού που απαιτείται για την επίτευξη χωρικής ακρίβειας (spatial resolution) κατά μήκος της ίνας (Δz=1 m) είναι: Δt= 2Δz/v = 2x1/2x10 8 = 10-8 = 10 ns - SPATIAL & SAMPLING RESOLUTION Μετρήσεις θερμοκρασίας πραγματοποιούνται σε απόσταση έως και 12.5 cm. Αυτό ορίζεται ως ακρίβεια δειγματοληψίας (sampling resolution), δηλαδή η αύξηση της απόστασης στην οποία συλλέγονται τα δεδομένα θερμοκρασιών. Δεν είναι το ίδιο με τη χωρική ακρίβεια (spatial resolution) του DTS. Χωρική ακρίβεια (spatial resolution) ορίζεται ως η απόσταση που χρειάζεται για να ανταποκριθεί ένα σύστημα σε ξαφνική ή σταδιακή αύξηση της θερμοκρασίας. Ορίζεται ως η απόσταση μεταξύ των σημείων 10% και 90% του γραφήματος της μεταβολής της θερμοκρασίας. Συνήθως είναι διπλάσια της ακρίβειας δειγματοληψίας και στα σύγχρονα DTS μπορεί να φτάσει μέχρι τα 25cm. Εικόνα 5.2. Χωρική ακρίβεια DTS (τροποποίηση από James J. Smolen & Alex van der Spek 2003). 91

92 Temperature ( ο C) - ΑΚΡΙΒΕΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ (Temperature Resolution) Η ακρίβεια θερμοκρασίας αναφέρεται στο πόσο κοντά είναι η μέτρηση της θερμοκρασίας με την πραγματική απόλυτη θερμοκρασία. Η ακρίβεια της θερμοκρασίας σχετίζεται με την επαναληψιμότητα της μέτρησης και μπορεί να εκφραστεί ως δύο φορές η τυπική απόκλιση της μέτρησης της θερμοκρασίας, δηλαδή μια περιοχή πάνω και κάτω από τη μετρούμενη τιμή (Εικόνα 5.3). Η θερμοκρασιακή ακρίβεια δίνεται από τον τύπο: Όπου: σ(n)= ακρίβεια θερμοκρασίας = μέση θερμοκρασία Τ(n)= σειρά θερμοκρασίας 16,04 0,15 16,02 0, ,146 0,144 15,98 0,142 15,96 0,14 15,94 0,138 15,92 0,136 0,134 15,9 0,132 15,88 0, Distance (m) average stdev Εικόνα 5.3. Η διαφορά τοπικών ελαχίστων και μεγίστων στην καμπύλη της τυπικής απόκλισης θερμοκρασίας ισούται με το temperature resolution (~ C). Έχει αποδειχθεί ότι όσο περισσότερες είναι οι εκπομπές τόσο καλύτερη είναι η ακρίβεια της μετρούμενης θερμοκρασίας. Η ανάλυση είναι μια 92

93 συνάρτηση των stokes και anti-stokes σημάτων καθώς και ο αριθμός των παλμών ή του χρόνου δοκιμής. Όσο μεγαλύτερη είναι η τυπική απόκλιση της αναλογίας Ι+/Ι-, τόσο υψηλότερη είναι η τυπική απόκλιση της θερμοκρασίας. Ωστόσο, ακόμα και αν η τυπική απόκλιση της αναλογίας Ι+/Ι- είναι σταθερή, η τυπική απόκλιση της μέτρησης της θερμοκρασίας αυξάνει εκθετικά με την απόσταση z, από το DTS z=0 όπου _>0 Ι+= ένταση stokes. I-= ένταση anti-stokes. _= σταθερά η οποία μπορεί να ποικίλει με την απόσταση. Η σχέση δείχνει ότι η τυπική απόκλιση της θερμοκρασίας θα αυξηθεί ακόμα και αν η τυπική απόκλιση των σημάτων Raman είναι σταθερή ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ DTS & ΚΑΤΑΓΡΑΦΕΣ - ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΟΡΓΑΝΩΝ Το DTS περιέχει την πηγή του οπτικού παλμού, η οποία μπορεί να εκπέμπει πολλούς παλμούς με διάρκεια 10 ns ή λιγότερο. Οι παλμοί κατευθύνονται στην οπτική ίνα μέσω κατευθυντήριου συζευκτήρα (Eικόνα 5.4). Το φως που οπισθοσκεδάζεται φτάνει στο DTS όπου τα Rayleigh και τα Brillouin κύματα, καθώς και ο θόρυβος «φιλτράρονται» για να εστιαστούν οι ζώνες Raman. Τα όργανα πρέπει να επαναλαμβάνουν αυτή την διαδικασία για να προκύψουν στατιστικώς σημαντικά δεδομένα. Εικόνα 5.4. Οργανολογία για την εκκίνηση και την ανάλυση του οπισθοσκεδασμένου φωτός (τροποποίηση από James J. Smolen & Alex van der Spek 2003). 93

94 - ΟΠΤΙΚΗ ΙΝΑ & ΕΠΕΝΔΥΣΗ (Cladding) Οπτική ίνα Πολύτροπες (multimode) ίνες χρησιμοποιούνται στα DTS. Ονομάζεται multimode ίνα επειδή το φως μπορεί να κινηθεί με διάφορους τρόπους εντός της ίνας (Eικόνα 5.5). Ο υαλώδης πυρήνας της ίνας είναι διαμέτρου 50 μm και περιβάλλεται από γυάλινη επένδυση διαμέτρου 125 μm. Ο δείκτης διάθλασης του πυρήνα είναι περίπου 0,5% μεγαλύτερος από αυτόν της επένδυσης, εξασφαλίζοντας την παραμονή του παλμού λέιζερ εντός του πυρήνα. Ο παλμός λέιζερ μπορεί να εισέλθει σε μια γωνία στην κεντρική ίνα. Με την προϋπόθεση ότι το φως είναι μέσα στον «κώνο αποδοχής» (cone of acceptance), θα ανακλαστεί κατά μήκος της ίνας με μια ζιγκ-ζαγκ τροχιά. Άλλη μια πιθανότητα είναι να αποκτήσει σπειροειδή τροχιά. Η μονότροπη (singlemode) ίνα, χρησιμοποιείται στα idas έχει πυρήνα διαμέτρου 9 μm. Η διάμετρος του πυρήνα είναι συγκρίσιμη με το μήκος κύματος της οπτικής ενέργειας. Συνεπώς, το φως ταξιδεύει μόνο κατά μήκος του κύριου άξονα της ίνας χωρίς ταλαντώσεις σε όλο το πλάτος του πυρήνα. Λόγω της μικρής διαμέτρου και του μηδενικού «κώνου αποδοχής», είναι δύσκολο να βρεθεί η ίνα σε ενέργεια φωτός. Η ενέργεια οπισθοσκέδασης είναι μικρή. Εικόνα 5.5. Πιθανές διαδρομές του φωτός κατά μήκος πολύτροπης ίνας (τροποποίηση από James J. Smolen & Alex van der Spek 2003). 94

95 Επένδυση (Cladding) Πέρα από την επένδυση που περιγράφηκε παραπάνω, μπορεί να υπάρξει επιπλέον επίστρωση με άνθρακα ή στρώμα χρυσού (πάχους 1 μm) και επιπλέον στρώσεις από ισχυρά πλαστικά υλικά μέχρι το περίβλημα της ίνας (διαμέτρου μm). 5.2 SINGLE & DOUBLE-ENDED ΟΠΤΙΚΗ ΙΝΑ Σημαντική απόφαση για την εγκατάσταση καλωδίων DTS, που σχετίζεται με τις επιπτώσεις της διαφορετικής εξασθένισης, είναι αν θα χρησιμοποιηθούν singleended ή double-ended μετρήσεις. - SINGLE-ENDED Αυτή η εγκατάσταση επιλέγεται όταν δεν υπάρχουν σημαντικές τάσεις και ενώσεις (splices) στο οπτικό καλώδιο και όταν δεν απαιτείται οπτικό καλώδιο μεγάλου μήκους. Επιπλέον δίνει πολλά καλά αποτελέσματα όταν η εφαρμογή απαιτεί την καταγραφή θερμοκρασιακών μεταβολών. Οι singleended μετρήσεις αναφέρονται σε θερμοκρασίες που υπολογίζονται από την μετάδοση του φωτός σε μια μόνο κατεύθυνση μέσα στην ίνα. Η ακρίβεια των μετρήσεων είναι μεγαλύτερη κοντά στο όργανο και μειώνεται με την απόσταση. - DOUBLE-ENDED Ίνες double-ended προσφέρουν τη δυνατότητα βαθμονόμησης (ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ) της θερμοκρασίας ακόμη και υπό την παρουσία διαφορικής εξασθένησης που μεταβάλλεται κατά μήκος της ίνας. Σε Double-ended μετρήσεις η αναφερόμενη θερμοκρασία κάθε σημείου ενσωματώνει δεδομένα ιχνών κάθε κατεύθυνσης, εμφανίζοντας μεγαλύτερες παρεμβολές σε σημεία της ίνας κοντά στο όργανο και μικρότερες στο μέσο της ίνας. 95

96 5.3 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ DTS Όπως αναφέρθηκε το DTS αποτελεί έναν τρόπο προσέγγισης της θερμοκρασίας στο χώρο και στον χρόνο και δίνει μετρήσεις σε πραγματικό χρόνο, σε διαφορετικά περιβάλλοντα. Υπάρχουσες εφαρμογές του οργάνου είναι: ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ - Παρακολούθηση ρευμάτων - Παγετώνες - Παρακολούθηση παράκτιων ζωνών - Υγρασία εδάφους - Παρακολούθηση γεωτρήσεων - Αλληλεπίδραση υπόγειου-επιφανειακού νερού, επαναφορά ενδιαιτημάτων ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ - Ανταλλαγή θερμότητας ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΥΠΟΝΟΜΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ - Παθητική προσέγγιση (Υγρασία εδάφους) - Ενεργητική προσέγγιση (heat pulse method) ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ Παρακολούθηση διαρροών σε αγωγούς μεταφοράς υγρών/αερίων Παρακολούθηση δεξαμενών εργοστασίων ΕΝΕΡΓΕΙΑ/ΠΥΡΚΑΓΙΕΣ (ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ) Ενεργειακά καλώδια Υποθαλάσσια (αιολικά πάρκα) Παρακολούθηση σηράγγων (για πυρκαγιές) Παρακολούθηση πετρελαιοπηγών 96

97 5.4 idas (Intelligent Distributed Acoustic Sensor) Το Intelligent Distributed Acoustic Sensor (idas ) μετρά σε πραγματικό ακουστικό πεδίο κάθε 1 m για πάνω από 50 km οπτικού καλωδίου. Αυτό επιτυγχάνεται με την εκπομπή οπτικού σήματος μέσα στην ίνα και εξετάζοντας τις ανακλάσεις που οπισθοσκεδάζονται σε όλο το μήκος του γυαλιού. Με την ανάλυση των ανακλάσεων και την μέτρηση του χρόνου, μεταξύ της εκπομπής οπτικού παλμού και της λήψης του σήματος, το idas μπορεί να μετρήσει το ακουστικό σήμα σε όλα τα σημεία κατά μήκος της ίνας. Όταν ένας οπτικός παλμός ταξιδεύει σε μια οπτική ίνα, μικρή ποσότητα του φωτός σκεδάζεται φυσικά (μέσω Rayleigh, Brillouin και Raman σκέδασης) και επιστρέφει στη μονάδα του αισθητήρα. Με την καταγραφή του επιστρεφόμενου σήματος συναρτήσει του χρόνου, μπορεί να προσδιοριστεί μια μέτρηση του παραγόμενου φωτός κατά μήκος του καλωδίου. Το idas χρησιμοποιεί μια νέα οπτικο-ηλεκτρική αρχιτεκτονική για την ακριβή και γρήγορη μέτρηση του οπισθοσκεδασμένου σήματος με ακρίβεια και ταχύτητα που επιτρέπει ακουστικές μετρήσεις. Το idas είναι τόσο ευαίσθητο ώστε να επιτρέπει την ψηφιακή καταγραφή των ακουστικών πεδίων σε κάθε θέση κατά μήκος της οπτικής ίνας με συχνότητα > 100 khz. Αυτή η επαναστατική εφεύρεση είναι τεχνικά πολλά βήματα μπροστά απ ό,τι έχει επιτευχθεί μέχρι τώρα. Η σπουδαιότητα της συλλογής πραγματικών ακουστικών σημάτων πλάτος, συχνότητα, φάση- δημιουργεί τις προδιαγραφές ώστε να εξαχθεί το μέγιστο δυνατό αποτέλεσμα με τη χρήση διαφόρων τεχνικών επεξεργασίας δεδομένων. Παραδείγματος χάριν, το idas περιέχει τη δυνατότητα προσδιορισμού της ταχύτητας του ήχου στο υλικό που περιβάλλει το αισθητήριο καλώδιο, επιτρέποντας την ποσοτικοποίηση, όπως για παράδειγμα την παρουσία αερίου στο πετρέλαιο. 97

98 ΒΑΣΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ idas Εύρος Έως 40 km Sampling resolution Έως 50 cm Spatial resolution Έως 1 m Συχνότητα δειγματοληψίας 2 khz-50 khz Εύρος συχνότητας 0.1 Hz-20 khz Ευαισθησία 60 dba * Δυναμικό εύρος >120 db Ενημέρωση χρόνου <1 s Mondanos M. 2011, Silixa Ltd ΠΙΝΑΚΑΣ 5.Α 98

99 5.4.1 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ idas Οι υπάρχουσες εφαρμογές του intelligent Distributed Acoustic Sensor (idas) είναι: ΑΣΦΑΛΕΙΑ Αγωγοί μεγάλου μήκους Παρακολούθηση συνόρων/ περιμέτρων Μεταφορές και εγκαταστάσεις Παρακολούθηση λιμένων και παράκτιων περιβαλλόντων ΕΝΕΡΓΕΙΑ Κατανεμημένα προφίλ ροών (flow profiling) Κατανεμημένα σεισμικά προφίλ (distributed seismic) Παρακολούθηση διαρροών (fracturing) ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ Παράκτιο/θαλάσσιο περιβάλλον Γεωλογία υδρογεωλογία 99

100 Κεφάλαιο 6 ο Περιοχή Έρευνας Γεωλογία Κατάκολου Διαφυγές Αερίων Κατάκολου 100

101 6. ΠΕΡΙΟΧΗ ΕΡΕΥΝΑΣ 6.1 ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΚΑΤΑΚΟΛΟΥ Ο νομός Ηλείας βρίσκεται δυτικό τμήμα της Πελοποννήσου και εντοπίζεται σε απόσταση περίπου 55 km από την Ελληνική ζώνη καταβύθισης μεταξύ της Αφρικανικής και της Ευρωπαϊκής πλάκας. Η γεωμετρία της βυθιζόμενης πλάκας είναι σε γενικές γραμμές ομαλή στην περιοχή αυτή. Γενικά, η Δυτική Πελοπόννησος χαρακτηρίζεται από την παρουσία μεγάλων νεοτεκτονικών δομών που αντιστοιχούν είτε σε τεκτονικά βυθίσματα (graben) είτε σε τεκτονικά κέρατα (horsts) (Εικόνα 6.1). Αυτές οι δομές οριοθετούνται από ζώνες διάρρηξης με διεύθυνση Α-Δ και ΒΒΔ-ΝΝΑ δημιουργώντας ένα σύνθετο μωσαϊκό με ιδιαίτερα νεοτεκτονικά, δομικά χαρακτηριστικά για κάθε ένα από τα τμήματα του. Η περιοχή της Ηλείας στην δυτική Πελοπόννησο αντιστοιχεί σ ένα μεγάλο τεκτονικό βύθισμα πρώτου βαθμού κοντά στην ζώνη καταβύθισης. Το βύθισμα της Ηλείας οριοθετείται στα βόρεια από το τεκτονικό κέρατο του Ερύμανθου ανατολικά και νότια από τα αντίστοιχα της Τρόπεας και Λάπηθα. Το εμβαδόν του βυθίσματος της Ηλείας είναι περίπου km 2. αποτελούμενο από μετα-αλπικές αποθέσεις ηλικίας Αν. Μειόκαινου-Ολόκαινου με μέγιστο πάχος περίπου μ. Εικόνα 6.1. Γεωλογικός χάρτης της Δυτικής Πελοποννήσου. (Papanikolaou et al. 2007) 101

102 Οι γεωλογικοί σχηματισμοί που εμφανίζονται στις περιοχές Αμαλιάδας, Πύργου- Κατακόλου και Ολυμπίας-Ζαχάρως, διαχωρίζονται στις παρακάτω ενότητες: A. Στην ενότητα των μεταλπικών σχηματισμών που κυρίως αποτελούνται: από ιζηματογενείς ακολουθίες παράκτιων, αλλουβιακών (ποταμοχειμάρριων), πλευρικών κορημάτων και αλλουβιακών αποθέσεων του Τεταρτογενούς. από Νεογενείς λιμναίες και θαλάσσιες αποθέσεις. B. Στην Ενότητες των αλπικών σχηματισμών που διαδοχικά και χωρικά ανήκουν στην: 1. Ιόνια ζώνη 2. Ζώνη Γαβρόβου Τρίπολης 3. Ζώνη Ωλονού Πίνδου Οι αλπικοί σχηματισμοί καταλαμβάνουν το ορεινό τμήμα του διαμερίσματος που είναι και το μεγαλύτερο, τα Πλειοκαινικά και Πλειστοκαινικά ιζήματα την ημιορεινή και λοφώδη περιοχή και οι πρόσφατες χαλαρές Ολοκαινικές αποθέσεις καλύπτουν τις πεδινές εκτάσεις των λεκανών των ποταμών και της παραλιακής ζώνης. Το Κατάκολο ανήκει στην Ιόνια ζώνη, στις εξωτερικές ελληνίδες. Η Ιόνια ζώνη αποτελούσε μια υποθαλάσσια αύλακα και μαζί με την γειτονική της προς τα ανατολικά ζώνη Γαβρόβου-Τρίπολης συνιστούσε, κατά τον Auboin, ένα μειογεωσύγκλινο (λεκάνη με απουσία αρχικού μαγματισμού). Η βάση της στρωματογραφικής στήλης της Ιόνια ζώνης συνίσταται από εβαπορίτες που αποτέθηκαν σε μια στενή και επιμήκη λεκάνη. Το μέγιστο πάχος των εβαποριτών είναι 1600 m και μειώνεται προς τον βορρά κατά μήκος του άξονα της λεκάνης. Στα ανώτερα τμήματα της ακολουθίας, απαντώνται μαύροι υπολιθογραφικοί ασβεστόλιθοι οι «Ασβεστόλιθοι Φουσταπήδημα» και μαζώδεις δολομίτες του Κατώτερου Νορίου. Μεταξύ του Νορίου και Μέσου Λασίου αποτίθενται νηριτικοί ασβεστόλιθοι οι «Ασβεστόλιθοι του Παντοκράτορα». Κατά το Ανώτερο Λάσιο και Κατώτερο Δογγέριο η αξονική περιοχή χαρακτηρίζεται από σχιστώδεις μαργαϊκους ασβεστόλιθους με παρενστρώσεις μαύρων κερατολίθων «σχιστόλιθοι Posidonomyes». Οι περιθωριακές περιοχές χαρακτηρίζονται από κόκκινους λεπτοπλακώδεις ασβεστόλιθους με πυριτόλιθους το «Ammonitico Rosso». Μεταξύ Ανωτ. Ιουρασικού και Κατωτ. Σενωνίου, αποτίθενται σε όλο το πλάτος της ζώνης 102

103 λεπτοπλακώδεις πελαγικοί ασβεστόλιθοι με παρενστρώσεις κερατολίθων οι «Ασβεστόλιθοι της Βίγλας» με πάχος 400 m. Η ιζηματογένεση είναι συνεχής, αν και κατά τόπους διαπιστώθηκαν διακοπές κυρίως κατά τη διάρκεια του Ιουρασικού, με αποτέλεσμα οι ασβεστόλιθοι της Βίγλας να είναι ασυμφωνώς τοποθετημένοι πάνω στους ασβεστόλιθους του Παντοκράτορα. Η ταφρογένεση (rifting) του Ιουρασικού προκάλεσε συνεχή βύθιση σε ορισμένες αξονικές περιοχές ενώ σε παρακείμενες περιοχές προκάλεσε συνεχή ανύψωση έτσι ώστε η ιζηματογένεση διακόπτονταν ή ακόμα λάμβανε χώρα η διάβρωση. Κατά το Ανώτερο Ηώκαινο, αρχίζει η ιζηματογένεση του φλύσχη χαρακτηριζόμενη από μαργαϊκες-ψαμμιτικές λιθοφάσεις, η οποία εξελίσσεται προς μαργαϊκες λιθοφάσεις έως ότου τελικά γίνει πέρασμα προς μια μολασσική φάση. Το πάχος του φλύσχη στην περιοχή της Ιόνιας ζώνης είναι περίπου 2000 m. Κύριο χαρακτηριστικό της ζώνης είναι τα μεγάλα ΒΔ διευθύνσεως αντίκλινα και επωθήσεις. Η πορεία των δομών αυτών διακόπτεται από μεγάλα ΒΔ διευθύνσεως εγκάρσια ρήγματα. 103

104 Λιθοστρωματογραφική στήλη Ιόνιας ζώνης (Karakitsios 1995, τροποποιημένο) 104

105 Η νεοτεκτονική δομή του Κυπαρισσιακού κόλπου περιλαμβάνει διαδοχικά τεκτονικά κέρατα και βυθίσματα και η δομή αυτή εκτείνεται από το όρος Κυπαρισσία μέχρι και τη χερσόνησο του Κατάκολου και της τεκτονικής ζώνης του Βουνάργου. Ξεκινώντας από νότια το όρος της Κυπαρισσίας (1.225 μ.) αντιπροσωπεύει ένα νεοτεκτονικό κέρας ανυψωμένο και αποτελείται από τους αλπικούς σχηματισμούς της ζώνης της Πίνδου. Στη χερσόνησο του Κατάκολου, διαπυρική δομή Τριαδικών εβαποριτών αναπτύσσεται σε προϋπάρχον αλπικό αντίκλινο. Η διαπυρική δομή, περιορίζεται προς τα δυτικά από Β-Ν-διευθύνσεως ανάστροφο ρήγμα που βρίσκεται στο δυτικό άκρο της χερσονήσου. Κατά μήκος αυτής της δομής, οι εβαπορίτες κινήθηκαν προς τα δυτικά και πέρασαν πάνω από τους Μεσοζωικούς ασβεστόλιθους και ένα μέρος πάνω από τη βάση των νεογενών ιζημάτων. Δυτερογενείς διαπυρικές κινήσεις δημιούργησαν δύο τοπογραφικά υψηλά στο προϋπάρχον αντίκλινο στη βάση του Νεογενούς. Το ένα αποτελεί την flower structure δομή του Κατάκολου. Μεταξύ των δύο δομών σχηματίζεται μια ασύμμετρη τάφρος από ΒΑ-ΝΔ-διευθύνσεως κανονικά ρήγματα, ΒΑ του Κατάκολου. Στο Κατάκολο, τα ρήγματα ΔΒΔ-ΑΝΑ-διευθύνσεως και ΒΔ-ΝΑδιευθύνσεως αντιπροσωπεύουν νεότερες τεκτονικές κινήσεις (Πίνακας 6Α). Α) Τομή που δείχνει την εξέλιξη των δομών των Νεογενών λεκανών (modified from Kamberis et al., 2000a). Β) Θέση της τομής. C) Γενικό τεκτονικό περιβάλλον της βορειοδυτικής Πελοποννήσου (modified from Koukouvelas et al., 1996; Lekkas et al., 2000; Kamberis et al., 2000b; Hasiotis et al., 2002). ΠΙΝΑΚΑΣ 6.Α. Τεκτονική περιοχής έρευνας. 105

106 6.2 ΔΙΑΦΥΓΕΣ ΑΕΡΙΩΝ ΚΑΤΑΚΟΛΟΥ Το Κατάκολο είναι ένα από τις πιο παραγωγικές θερμογενείς ζώνες στην Ευρώπη και το μεγαλύτερο πεδίο διαφυγών στον ελλαδικό χώρο. Αποτελεί ένα φυσικό εργαστήριο για την μελέτη των φυσαλίδων των διαφυγών στον θαλάσσιο χώρο, και των διαδικασιών των χερσαίων διαφυγών. Οι θερμογενείς διαφυγές αερίου, χερσαίες και θαλάσσιες, σχετίζονται με δύο συγκλίνοντα κανονικά ρήγματα στο λιμάνι του Κατάκολου. Οι αέριοι υδρογονάνθρακες βρέθηκαν σε πλήθος γεωτρήσεων στη Νεογενή κλαστική ακολουθία (2000 m βάθος), καθώς και στο υπόβαθρο των Νεογενών (Μεσοζωικοί ασβεστόλιθοι και Τριαδικοί εβαπορίτες, βάθος >2000 m) (Κamberis et al., 2000a). Το κεντρικό τμήμα του λιμανιού του Κατάκολου, έχει μέσο βάθος 10 m, ενώ το βόρειο τμήμα του μικρότερο από 10 m. Οι κλίσεις του πυθμένα είναι ομαλές, εκτός από ένα απότομο πρανές ΒΒΑ-ΝΝΔ-διευθύνσεως με μέγιστη κλίση 9 ο (Christodoulou, 2010). Όσον αφορά στην τεκτονική της χερσονήσου του Κατάκολου, κοντά στην ακτογραμμή και σε βάθος 5 έως 30 m, υπάρχει κανονικό ρήγμα ΒΒΑ-ΝΝΔ-διευθύνσεως. Το ρήγμα συμπίπτει με το υποθαλάσσιο πρανές (Christodoulou, 2010). Κατά μήκος του ρήγματος διαπιστώνονται διαφυγές ρευστών προς την υδάτινη στήλη (Πίνακας 6.Β). Χάρτης περιοχής έρευνας. Κανονικό ρήγμα ΒΒΑ-ΝΝΔ έως Β-Νδιευθύνσεως. Σεισμικές τομές 3,5 khz όπου φαίνεται το ρήγμα (Ρ) & η άνοδος των ρευστών κατά μήκος του ρήγματος. Διδακτορική διατριβή Χριστοδούλου Δ., 2010 ΠΙΝΑΚΑΣ 6.Β. Χάρτης περιοχής μελέτης. 106

107 Από τις τομογραφίες, φαίνεται η άνοδος της σεισμοκονιασμένης καταγραφής κατά μήκος του ρήγματος. Η περιοχή έρευνας χαρακτηρίζεται από διαφυγές ρευστών στο θαλάσσιο και στο χερσαίο περιβάλλον (ΠΙΝΑΚΑΣ 6.Γ). Στη χέρσο, διαφυγές εντοπίζονται σε απόσταση 500 μέτρων από το λιμάνι του Κατάκολου (Φάρος) κατά μήκος ρήγματος ΒΑ-ΝΔ-διευθύνσεως. Η συνολική εκπομπή μεθανίου στην ατμόσφαιρα από την περιοχή του Φάρου φτάνει τους 68 t y -1. Η παράκτια διαφυγή αερίων συμβαίνει σε όλες τις αποβάθρες του λιμανιού. Οι χερσαίες διαφυγές αερίων έχουν διεισδύσει και προκαλέσει καταστροφές στην άσφαλτο του δρόμου του λιμανιού. Όσο αφορά τις θαλάσσιες διαφυγές, οι φυσαλίδες είναι ορατές από την αποβάθρα σε περιοχή της τάξης των 10 3 m 2, η έκταση του πυθμένα του λιμανιού που διαφεύγουν τα ρευστά είναι περίπου m 2 ( ΠΙΝΑΚΑΣ 6.Δ). Δύτες έχουν παρατηρήσει φυσαλίδες διαμέτρου cm να διαφεύγουν από διαρρήξεις του πυθμένα με ύπαρξη βακτηριακών ινωδών συσσωματωμάτων. (Α) Διαφυγές αερίου από το χερσαίο τμήμα του Κατάκολου. (Β) Διαφυγές αερίου από το θαλάσσιο τμήμα του Κατάκολου. ΠΙΝΑΚΑΣ 6.Γ. Χερσαίες και θαλάσσιες διαφυγές Κατάκολου. 107

108 (Α) Έκταση υποθαλάσσιων διαφυγών αερίων (Β) Φυσαλίδες κατά την διαφυγή αερίων. Φυσαλίδες μεγέθους cm. ΠΙΝΑΚΑΣ 6.Δ. Έκταση θαλάσσιων διαφυγών αεριών & μέγεθος φυσαλίδων. 108

109 Το σύνολο των παράκτιων εκπομπών μεθανίου στην ατμόσφαιρα κυμαίνεται από 33 έως120 t y -1 για μια έκταση m 2. Το μεθάνιο που απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα από τις χερσαίες διαφυγές είναι περίπου 89 t y -1 για μια έκταση m 2 (Etiope et al., 2012). Πάνω από την επιφάνεια του εδάφους, μέχρι και 50 cm, ο αέρας είναι εμπλουτισμένος σε μεθάνιο, με αύξηση της συγκέντρωσης από 2 ppmv σε 10 ppmv (Etiope et al., 2006). Η συνολική ποσότητα μεθανίου που διαφεύγει την ατμόσφαιρα από την περιοχή του Κατάκολου, τόσο από την χέρσο όσο και από την θάλασσα, προς κυμαίνεται από 1 έως και 209 t/yr από χερσαίες και θαλάσσιες διαφυγές αερίων (Εtiope et al, 2012). Όσον αφορά στην προέλευση των αερίων που διαφεύγουν από το θαλάσσιο και χερσαίο περιβάλλον, συλλέχθηκαν δείγματα από τις περιοχές διαφυγών και πραγματοποιήθηκαν χημικές και ισοτοπικές αναλύσεις. Οι αναλύσεις έδειξαν ότι το μεθάνιο είναι θερμογενούς προέλευσης και προέρχεται από Μεσοζωικούς ταμιευτήρες υδρογονανθράκων. Οι μετρήσεις διαφυγών αερίων, της περιοχής του Κατάκολου, συνέβαλαν στη βελτίωση του παγκόσμιου συνόλου δεδομένων που αφορούν θαλάσσιες και χερσαίες διαφυγές αερίων στην ατμόσφαιρα. Ιδιαίτερα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την βελτίωση των παγκόσμιων στατιστικών και των παραγόντων εκπομπής αερίων από θαλάσσιο περιβάλλον. 109

110 Κεφάλαιο 7 ο Μεθοδολογία Εργασίες Πεδίου Επεξεργασία Δεδομένων 110

111 7. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ 7.1 ΕΡΓΑΣΙΕΣ ΠΕΔΙΟΥ Στις 23 Απριλίου 2012 πραγματοποιήθηκε θαλάσσια έρευνα από το Εργαστήριο Θαλάσσιας Γεωλογίας & Φυσικής Ωκεανογραφίας (Ε.ΘΑ.ΓΕ.Φ.Ω), του Πανεπιστημίου Πατρών σε συνεργασία με τη SILIXA Ltd, στην περιοχή του λιμένα του Κατάκολου Ηλείας. Σκοπός της πειραματικής έρευνας πεδίου ήταν ο εντοπισμός και η παρακολούθηση διαφυγών αερίων στο θαλάσσιο περιβάλλον, με τη χρήση κατανεμημένων συστημάτων μετρήσεων θερμοκρασίας και ήχου με οπτικές ίνες. Η τοποθέτηση των συγκεκριμένων οργάνων σε θαλάσσιο περιβάλλον για την ανίχνευση ψυχρών διαφυγών αποτελεί ένα πρωτότυπο πείραμα, του οποίου τα αποτελέσματα θα ανοίξουν νέους επιστημονικούς ορίζοντες για την ανίχνευση και την μελέτη των διαφυγών. Σκοπός του πειράματος και της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής ειδίκευσης είναι η εύρεση μιας νέας μεθόδου εντοπισμού των διαφυγών αερίων καθώς και της επεξεργασίας των δεδομένων που προκύπτουν. Η περιοχή μελέτης αποτελεί ένα από τα πιο σημαντικά ενεργά πεδία διαφυγής αερίων στην Ελλάδα, τόσο στο θαλάσσιο όσο και στο χερσαίο τμήμα του. Πλησίον της ακτογραμμής της χερσονήσου του Κατάκολου, σε βάθη από 5 έως 30 m εντοπίζεται κανονικό ρήγμα ΒΒΑ-ΝΝΔ έως Β-Ν διευθύνσεως. Η θέση αυτή επιλέχθηκε για την εγκατάσταση των οργάνων Distributed Temperature Sensor (DTS) και intelligent Distributed Acoustic Sensor (idas) εξαιτίας του μεγάλου ενεργειακού ενδιαφέροντος που παρουσιάζει καθώς τα αέρια που διαφεύγουν (μεθάνιο και υδρόθειο) είναι θερμογενούς προέλευσης και συνδέονται με τα κοιτάσματα υδρογονανθράκων της περιοχής. Στην παρούσα έρευνα χρησιμοποιήθηκε το DTS ULTIMA-S με τα εξής χαρακτηριστικά: ULTIMA-S Εύρος Ακρίβεια δειγματοληψίας (Sampling resolution) Χωρική ακρίβεια (Spatial resolution) Θερμοκρασιακή ακρίβεια (Temperature resolution) Χρόνος μέτρησης 5 km 12.5 cm 25 cm C Από 1 s 111

112 Το οπτικό καλώδιο που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα έρευνα αποτελεί ένα υβριδικό καλώδιο στρατιωτικών προδιαγραφών με δύο πολύτροπες (multimode) και δυο μονότροπες (singlemode) οπτικές ίνες. Χρησιμοποιήθηκε ένα καλώδιο και για τα δύο όργανα. Αρχικά, κατασκευάστηκε η κωνική βάση γύρω από την οποία θα τοποθετείτο το καλώδιο οπτικών ινών του DTS (Πίνακες 7.Α, 7.Β). Σε κλειστό προστατευόμενο χώρο, που υπήρχε στον λιμένα, τοποθετήθηκαν τα συστήματα καταγραφής DTS και idas. Από το χώρο αυτό ξεκινούσε καλώδιο οπτικής ίνας, το οποίο στη συνέχεια ήταν τυλιγμένο σε καρούλι κοντά στο χώρο των οργάνων. Το καλώδιο που ήταν τυλιγμένο είχε μήκος 246 m. Στη συνέχεια, το καλώδιο τυλίχθηκε σε σπείρες (2 m καλωδίου) για την εξυπηρέτηση του πειράματος. Το καλώδιο, από τις σπείρες, συνέχιζε μέχρι την προβλήτα. Για λόγους ασφαλείας αυτό το μέρος του καλωδίου είχε τοποθετηθεί στον αέρα (31 m καλωδίου). Από την προβλήτα, 16 m καλωδίου είχαν αφεθεί πάνω στον πυθμένα, στην συνέχεια σχημάτιζαν σπείρες σε δύο κυλίνδρους (8 m καλωδίου στον πρώτο κύλινδρο και 9 m καλωδίου στον δεύτερο κύλινδρο). Από τον δεύτερο κύλινδρο, το καλώδιο συνέχιζε προς την κωνική κατασκευή όπου τυλίχθηκαν συνολικά 96 m καλωδίου από τα οποία τα 58 m ήταν στη βάση του κώνου. Το καλώδιο συνέχιζε από την κορυφή του κώνου μέχρι την προβλήτα και στη συνέχεια πίσω στο χώρο αποθήκευσης των οργάνων, όπου το καλώδιο συνδεόταν με το DTS και το idas με pigtails (Σχέδιο 1, 2). Η μεταφορά της κατασκευής προς την θάλασσα πραγματοποιήθηκε με γερανό, καθώς επίσης χρειάστηκε ένας δύτης για την ασφαλή τοποθέτηση στον πυθμένα τόσο της κατασκευής όσο και των κυλίνδρων. 112

113 ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ Ύψος κώνου: 1.80 m Ακτίνα βάσης: 3 m (6 m διάμετρος) Ακτίνα κορυφής: 1 m (2 m διάμετρος) Απόσταση μεταξύ σπειρών βάσης: ο.5 m Απόσταση μεταξύ των σπειρών υδάτινης στήλης: 0,65 m 113

114 ΣΧΕΔΙΟ 1 (Δ) ΚΩΝΙΚΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ (Ζ) ΚΥΛΙΝΔΡΟΣ 2 (Η) ΚΥΛΙΝΔΡΟΣ 1 (Ε) (Α) DTS idas ΣΠΕΙΡΕΣ (Γ) Μέτρα καλωδίου: ΑΒ= 1 m ΒΓ= 17 m ΓΔ= 31 m ΔΕ= 16 m ΕΖ= 5 m ΖΗ= 11 m ΗΔ= 16 m ΔΑ= 22 m ΚΑΡΟΥΛΙ (Β) Απόσταση από DTS (μέτρα καλωδίου): Α= 0 m Β= 252 m (περιέχει 251m καλωδίου) Γ= m (περιέχει 2 m καλωδίου) Ε= m (περιέχει 8 m καλωδίου) Ζ= m (περιέχει 9 m καλωδίου) Η= m (περιέχει 58 m καλωδίου στη βάση, 38 m καλωδίου στο υπόλοιπο) 114 Σχέδιο 1: από Αθηνά Χάλαρη, 2012

115 ΣΧΕΔΙΟ 2 Σχέδιο 2: Γκάτσου Μαρία,

116 ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ DTS ΠΙΝΑΚΑΣ 7.Β Εγκατάσταση DTS 116

117 7.2 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Το DTS, που τοποθετήθηκε στην περιοχή του Κατάκολου, καταγράφει κάθε λεπτό την θερμοκρασία του νερού κατά μήκος του καλωδίου οπτικών ινών. Συλλέχθηκαν δεδομένα θερμοκρασιών ανά λεπτό από τις 23 Απριλίου έως τις 30 Απριλίου Το πρώτο βήμα επεξεργασίας των δεδομένων ήταν η εισαγωγή όλων των χρονοσειρών στο πρόγραμμα ULTIMA VIEWER της εταιρείας SILIXA Ltd. Μέσω του προγράμματος δίνεται η δυνατότητα αναπαραγωγής των δεδομένων θερμοκρασίας σε σχέση με την απόσταση ανά λεπτό (Εικόνα 7.1.). Το πρόγραμμα μετατρέπει τα δεδομένα σε μορφή csv, με την επιλογή export, ώστε να είναι δυνατή η περαιτέρω επεξεργασία τους. Εικόνα 7.1. Περιβάλλον ULTIMA VIEWER της εταιρείας SILIXA. Αναπαραγωγή των δεδομένων σε διάγραμμα θερμοκρασίας-απόστασης. Το επόμενο βήμα της επεξεργασίας δεδομένων ήταν η εφαρμογή απλής στατιστικής ανάλυσης. Δημιουργήθηκαν διαγράμματα θερμοκρασίας/απόστασης, θερμοκρασίας/χρόνου, τυπικής απόκλισης Τ/χρόνου. Τα παραπάνω διαγράμματα δημιουργήθηκαν για όλο το μήκος του καλωδίου σε στεριά και θάλασσα, για όλο το μήκος του καλωδίου μόνο στη στεριά καθώς και για συγκεκριμένα τμήματά του όπως το καρούλι (reel), τις σπείρες (coil), το τμήμα του καλωδίου που βρισκόταν στον αέρα (air) για λόγους ασφάλειας. Επίσης, 117

118 θερμοκρασία ( ο C) δημιουργήθηκαν διαγράμματα για όλο το μήκος του καλωδίου που βρισκόταν στο θαλάσσιο περιβάλλον καθώς και για συγκεκριμένα τμήματα όπως για το σπιράλ της κωνικής κατασκευής (Πίνακες 7.Γ-Ζ). Τα διαγράμματα ξεχωριστά για κάθε τμήμα του καλωδίου είχαν σκοπό να φανούν πιθανές τάσεις, πιθανή περιοδικότητα, να εμφανιστούν τοπικά και ολικά ελάχιστα που να υποδεικνύουν πιθανές διαφυγές αερίων. ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΣΤΕΡΙΑΣ & ΘΑΛΑΣΣΑΣ /4/ απόσταση (m) Διάγραμμα θερμοκρασίας-απόστασης για όλο το μήκος του καλωδίου σε στεριά και θάλασσα. Επισημαίνεται το υποθαλάσσιο μέρος του καλωδίου. ΠΙΝΑΚΑΣ 7.Γ Διαγράμματα στεριάς & θάλασσας 118

119 τυπική απόκλιση Τ θερμοκρασία ( ο C) ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΤΜΗΜΑΤΩΝ ΤΟΥ ΚΑΛΩΔΙΟΥ ΣΤΗ ΣΤΕΡΙΑ 23/4/ χρόνος (min) reel coil air Διάγραμμα θερμοκρασίας-χρόνου για το καρούλι (reel), τις σπείρες (coil) και το τμήμα του καλωδίου στον αέρα (air) /4/ απόκλιση reel απόκλιση coil απόκλιση air χρόνος (min) Διάγραμμα τυπικής απόκλισης-χρόνου για το καρούλι (reel), τις σπείρες (coil) και το τμήμα του καλωδίου στον αέρα (air). ΠΙΝΑΚΑΣ 7.Δ Διαγράμματα τμημάτων του καλωδίου στη στεριά 119

120 θερμοκρασία ( o C) θερμικρασία ( o C ) ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΚΑΛΩΔΙΟΥ ΣΤΗ ΘΑΛΑΣΣΑ 23/4/ ,8 16,6 16,4 16, ,8 15,6 15,4 15, απόσταση (m) Διάγραμμα θερμοκρασίας-απόστασης για όλο το μήκος του καλωδίου εντός θαλάσσης. 23/4/ ,2 16, ,9 15,8 15,7 15,6 15,5 15,4 15, χρόνος (min) Διάγραμμα θερμοκρασίας-χρόνου για όλο το μήκος του καλωδίου εντός θαλάσσης. ΠΙΝΑΚΑΣ 7.Ε Διαγράμματα καλωδίου στη θάλασσα 120

121 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΚΩΝΙΚΗΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ Διάγραμμα μέσης θερμοκρασίας/τυπικής απόκλισης θερμοκρασίας-απόστασης για το τμήμα της κωνικής κατασκευης στην υδάτινη στήλη. Διάγραμμα μέσης θερμοκρασίας/τυπικής απόκλισης θερμοκρασίας-απόστασης για τη βάση της κωνικής κατασκευης. ΠΙΝΑΚΑΣ 7.ΣΤ Διαγράμματα κωνικής κατασκευής 121

122 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΚΑΛΩΔΙΟΥ ΣΤΗ ΘΑΛΑΣΣΑ Cylinder 1/κύλινδρος 1 Cylinder 2/κύλινδρος 2 Seafloor/πυθμένας Cone water column/υδάτινη στήλη κωνικής κατασκευής Cone base/βάση κώνου Water column/υδάτινη στήλη Διάγραμμα μέσης θερμοκρασίας-απόστασης κατά μήκους του καλωδίου εντός θαλάσσης. ΠΙΝΑΚΑΣ 7.Ζ Διάγραμμα καλωδίου στη θάλασσα 122

123 Στη συνέχεια της επεξεργασίας, τα δεδομένα εισήχθησαν στο Surfer 8 για τη δημιουργία χωρικής κατανομής (spatial distribution). Αρχικά, σχεδιάστηκε κάτοψη της βάσης του κώνου, στο CorelDraw x6, με κλίμακα 1:35 cm (Εικόνα 7.2). Στη συνέχεια, η εικόνα ψηφιοποιήθηκε στο Surfer 8 ανά cm, δηλαδή ανά 12.7 cm πραγματική απόσταση η οποία είναι και η απόσταση μεταξύ διαδοχικών μετρήσεων του DTS κατά μήκος του καλωδίου. Εικόνα 7.2. Κάτοψη βάσης του κώνου, 2.1 cm του σχεδίου αντιστοιχούν σε 70 cm της πραγματικής κατασκευής & μετρήσεις ανά cm του σχεδίου αντιστοιχούν σε 12.7 cm της πραγματικής κατασκευής. Δημιουργήθηκαν εικόνες χωρικής κατανομής μέσης θερμοκρασίας ανά μια ώρα, για τη μέση θερμοκρασία ημέρας και για την τυπική απόκλιση θερμοκρασίας, για όλες τις ημέρες καταγραφής του DTS (23-30/4/2012) (Πίνακες 7.Η, 7.Θ). Τέλος, από τις εικόνες καταγραφής δημιουργήθηκε βίντεο για κάθε ημέρα όπου διακρίνονται οι μεταβολές της θερμοκρασίας για την βάση του κώνου. Ακόμα, 123

124 διακρίνονται τα σημεία διαφυγής αερίων (χαμηλές θερμοκρασίες) καθώς και τα ρεύματα που επιδρούν στη θέση τις εγκατάστασης. Γ Δ Πιθανές διαφυγές αερίων Πιθανή δράση ρευμάτων ΠΙΝΑΚΑΣ 7.Η. Χωρικές κατανομές βάσης με πιθανές διαφυγές αερίων & πιθανά ρεύματα. 124

125 Α Β Α. Χωρική κατανομή μέσης θερμοκρασίας για τις 23/4/2012. Β. Χωρική κατανομή τυπικής απόκλισης θερμοκρασίας για τις 23/4/2012. Γ Δ Γ, Δ. Στις χωρικές κατανομές, μέσης θερμοκρασίας & τυπικής απόκλισης θερμοκρασίας, αποτυπώνονται οι περιοχές ελαχίστων ( ) & τα σημεία που παρουσιάζουν ελάχιστη θερμοκρασία ( ), όπως φαίνεται κ στο παρακάτω διάγραμμα. Τα σημεία αυτά, πιθανότατα, να αποτελούν μόνιμα σημεία διαφυγής αερίων ΠΙΝΑΚΑΣ 7.Θ. Χωρικές κατανομές μέσης θερμοκρασίας & τυπικής απόκλισης βάσης.

126 ΠΙΝΑΚΑΣ 7.Ι. Κάτοψη υδάτινης στήλης βάσης. Ομοίως, για το πάνω τμήμα της κωνικής κατασκευής, δημιουργήθηκε κάτοψη με κλίμακα 1:35 cm (Πίνακας 7.Ι). Στη συνέχεια, δημιουργήθηκαν χωρικές κατανομές, όπως της βάσης του κώνου, για τη μέση θερμοκρασία κάθε ώρα της καταγραφής, για τη μέση θερμοκρασία και την τυπική απόκλιση θερμοκρασίας της ημέρας, για όλες τις ημέρες (Πίνακας 7.ΙΑ). 126

127 ΧΩΡΙΚΕΣ ΚΑΤΑΝΟΜΕΣ ΥΔΑΤΙΝΗΣ ΣΤΗΛΗΣ ΒΑΣΗΣ Α Β Α, Β: Χωρική κατανομή μέσης θερμοκρασίας ώρας (15:00 & 16:00 αντίστοιχα) για τις 23 Απριλίου Γ Δ Γ: Χωρική κατανομή μέσης θερμοκρασίας ημέρας για τις 23 Απριλίου Δ: Χωρική κατανομή τυπικής απόκλισης θερμοκρασίας για τις 23 Απριλίου ΠΙΝΑΚΑΣ 7.ΙΑ Χωρικές κατανομές 127

128 Τέλος, οι κύλινδροι που τοποθετήθηκαν στον πυθμένα, κοντά στην κωνική κατασκευή είχαν διάμετρο 38.1 cm, περίμετρο cm και πλάτος 19.5 cm. Το σχέδιο που δημιουργήθηκε, για την χωρική κατανομή των θερμοκρασιών, είχε κλίμακα 1:6 cm και η ψηφιοποίηση έγινε ανά 2.1 cm (δηλαδή ανά 12.7 cm πραγματική απόσταση η οποία είναι και η απόσταση μεταξύ διαδοχικών μετρήσεων του DTS κατά μήκος του καλωδίου)(πίνακας 7.ΙΒ). Το συνολικό μήκος καλωδίου στον κύλινδρο 1 (cylinder 1) είναι 8 m και στον κύλινδρο (cylinder 2) 9 m. Ομοίως, με τα υπόλοιπα τμήματα του πειράματος, η χωρική κατανομή θερμοκρασίας, των δύο κυλίνδρων, έγινε ανά ώρα καθώς και για τη μέση θερμοκρασία και τυπική απόκλιση θερμοκρασίας κάθε μέρας για όλες τις ημέρες καταγραφής του οργάνου (Πίνακας 7.ΙΓ ). Cylinder 1 Cylinder 2 ΠΙΝΑΚΑΣ 7.ΙΒ. Σχέδιο κυλίνδρων 1 & 2 128

129 ΧΩΡΙΚΕΣ ΚΑΤΑΝΟΜΕΣ ΚΥΛΙΝΔΡΩΝ ΚΥΛΙΝΔΡΟΣ 1 27/4/2012, 00:00 ΚΥΛΙΝΔΡΟΣ 2 27/4/2012, 00:00 ΚΥΛΙΝΔΡΟΣ 1 29/4/2012, 00:00 ΚΥΛΙΝΔΡΟΣ 2 29/4/2012, 00:00 ΠΙΝΑΚΑΣ 7.ΙΓ Χωρικές 129

Προστατευόμενες θαλάσσιες περιοχές φυσικής κληρονομιάς

Προστατευόμενες θαλάσσιες περιοχές φυσικής κληρονομιάς Προστατευόμενες θαλάσσιες περιοχές φυσικής κληρονομιάς Habitat: κυρίαρχη μορφή, γύρω από την οποία αναπτύσσεται ένας οικότοπος Χλωρίδα (π.χ. φυτό-φύκος) Πανίδα (π.χ. ύφαλος διθύρων) Γεωλογική μορφή (π.χ.

Διαβάστε περισσότερα

Ισορροπία στη σύσταση αέριων συστατικών

Ισορροπία στη σύσταση αέριων συστατικών Ισορροπία στη σύσταση αέριων συστατικών Για κάθε αέριο υπάρχουν μηχανισμοί παραγωγής και καταστροφής Ρυθμός μεταβολής ενός αερίου = ρυθμός παραγωγής ρυθμός καταστροφής Όταν: ρυθμός παραγωγής = ρυθμός καταστροφής

Διαβάστε περισσότερα

ΟΙ ΥΔΡΙΤΕΣ ΚΑΙ Η ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΟΥΣ ΩΣ ΚΑΥΣΙΜΗ ΥΛΗ ΤΟΥ ΜΕΛΛΟΝΤΟΣ. ΤΟ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ANAXIMANDER. Από Δρ. Κωνσταντίνο Περισοράτη

ΟΙ ΥΔΡΙΤΕΣ ΚΑΙ Η ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΟΥΣ ΩΣ ΚΑΥΣΙΜΗ ΥΛΗ ΤΟΥ ΜΕΛΛΟΝΤΟΣ. ΤΟ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ANAXIMANDER. Από Δρ. Κωνσταντίνο Περισοράτη ΟΙ ΥΔΡΙΤΕΣ ΚΑΙ Η ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΟΥΣ ΩΣ ΚΑΥΣΙΜΗ ΥΛΗ ΤΟΥ ΜΕΛΛΟΝΤΟΣ. ΤΟ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ANAXIMANDER Από Δρ. Κωνσταντίνο Περισοράτη Οι υδρίτες (εικ. 1) είναι χημικές ενώσεις που ανήκουν στους κλειθρίτες, δηλαδή

Διαβάστε περισσότερα

ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ- ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΙΖΗΜΑΤΩΝ. Αριάδνη Αργυράκη

ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ- ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΙΖΗΜΑΤΩΝ. Αριάδνη Αργυράκη 1 ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ- ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΙΖΗΜΑΤΩΝ Αριάδνη Αργυράκη Περιεχόμενα 2 1. Σύσταση του θαλάσσιου νερού και παράγοντες ελέγχου συγκέντρωσης στοιχείων 2. Συντηρητικά, ανακυκλώσιμα (θρεπτικά), προσροφημένα

Διαβάστε περισσότερα

Περιβαλλοντικές επιδράσεις γεωθερμικών εκμεταλλεύσεων

Περιβαλλοντικές επιδράσεις γεωθερμικών εκμεταλλεύσεων ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΗΠΙΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΔΙΑΛΕΞΗ ΙΙI Περιβαλλοντικές επιδράσεις γεωθερμικών εκμεταλλεύσεων ΑΠΟ Δρ. Α. ΤΖΑΝΗ ΕΠΙΚΟΥΡΟ ΚΑΘΗΓΗΤΗ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΚΛΑΣΣΙΚΗ

Διαβάστε περισσότερα

Βασικές μέθοδοι στρωματογραφίας

Βασικές μέθοδοι στρωματογραφίας Βασικές μέθοδοι στρωματογραφίας ΛΙΘΟΣΤΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑ ΒΙΟΣΤΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑ ΧΡΟΝΟΣΤΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑ Μαγνητοστρωματογραφία Σεισμική στρωματογραφία ΣΥΣΧΕΤΙΣΜΟΣ Παραλληλισμός στρωμάτων από περιοχή σε περιοχή με στόχο

Διαβάστε περισσότερα

Η ΣΤΑΘΜΗ ΤΗΣ ΘΑΛΑΣΣΑΣ ΧΘΕΣ, ΣΗΜΕΡΑ, ΑΥΡΙΟ

Η ΣΤΑΘΜΗ ΤΗΣ ΘΑΛΑΣΣΑΣ ΧΘΕΣ, ΣΗΜΕΡΑ, ΑΥΡΙΟ ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΣΠΗΛΑΙΟΛΟΠΚΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ Σίνα 32, Αθήνα 106 72, τηλ.210-3617824, φαξ 210-3643476, e- mails: ellspe@otenet.gr & info@speleologicalsociety.gr website: www.speleologicalsociety.gr ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ

Διαβάστε περισσότερα

Η παγκόσμια έρευνα και τα αποτελέσματά της για την Κλιματική Αλλαγή

Η παγκόσμια έρευνα και τα αποτελέσματά της για την Κλιματική Αλλαγή Η παγκόσμια έρευνα και τα αποτελέσματά της για την Κλιματική Αλλαγή Αλκιβιάδης Μπάης Καθηγητής Εργαστήριο Φυσικής της Ατμόσφαιρας Τμήμα Φυσικής - Α.Π.Θ. Πρόσφατη εξέλιξη της παγκόσμιας μέσης θερμοκρασίας

Διαβάστε περισσότερα

ΡΥΠΑΝΣΗ. Ρύποι. Αντίδραση βιολογικών συστημάτων σε παράγοντες αύξησης

ΡΥΠΑΝΣΗ. Ρύποι. Αντίδραση βιολογικών συστημάτων σε παράγοντες αύξησης ΡΥΠΑΝΣΗ 91 είναι η άμεση ή έμμεση διοχέτευση από τον άνθρωπο στο υδάτινο περιβάλλον ύλης ή ενέργειας με επιβλαβή αποτελέσματα για τους οργανισμούς ( ο ορισμός της ρύπανσης από τον ΟΗΕ ) Ρύποι Φυσικοί (εκρήξεις

Διαβάστε περισσότερα

Αποσάθρωση. Κεφάλαιο 2 ο. ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΕΔΑΦΩΝ

Αποσάθρωση. Κεφάλαιο 2 ο. ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΕΔΑΦΩΝ Κεφάλαιο 2 ο. ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΕΔΑΦΩΝ Αποσάθρωση Ονομάζουμε τις μεταβολές στο μέγεθος, σχήμα και την εσωτερική δομή και χημική σύσταση τις οποίες δέχεται η στερεά φάση του εδάφους με την επίδραση των παραγόντων

Διαβάστε περισσότερα

Τι είναι άμεση ρύπανση?

Τι είναι άμεση ρύπανση? ΡΥΠΑΝΣΗ ΝΕΡΟΥ Τι είναι ρύπανση; Ρύπανση μπορεί να θεωρηθεί η δυσμενής μεταβολή των φυσικοχημικών ή βιολογικών συνθηκών ενός συγκεκριμένου περιβάλλοντος ή/και η βραχυπρόθεσμη ή μακροπρόθεσμη βλάβη στην

Διαβάστε περισσότερα

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΤΟΞΟ. Γεωλογική εξέλιξη της Ελλάδας Το Ελληνικό τόξο

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΤΟΞΟ. Γεωλογική εξέλιξη της Ελλάδας Το Ελληνικό τόξο ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΤΟΞΟ Γεωλογική εξέλιξη της Ελλάδας Το Ελληνικό τόξο ρ. Ε. Λυκούδη Αθήνα 2005 Γεωλογική εξέλιξη της Ελλάδας Ο Ελλαδικός χώρος µε την ευρεία γεωγραφική έννοια του όρου, έχει µια σύνθετη γεωλογικοτεκτονική

Διαβάστε περισσότερα

ΧΗΜΙΚΗ ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ Σ' όλα τα επίπεδα και σ' όλα τα περιβάλλοντα, η χηµική αποσάθρωση εξαρτάται οπό την παρουσία νερού καθώς και των στερεών και αερίων

ΧΗΜΙΚΗ ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ Σ' όλα τα επίπεδα και σ' όλα τα περιβάλλοντα, η χηµική αποσάθρωση εξαρτάται οπό την παρουσία νερού καθώς και των στερεών και αερίων ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ Η αποσάθρωση ορίζεται σαν η διάσπαση και η εξαλλοίωση των υλικών κοντά στην επιφάνεια της Γης, µε τοσχηµατισµό προιόντων που είναι σχεδόν σε ισορροπία µε τηνατµόσφαιρα, την υδρόσφαιρα και τη

Διαβάστε περισσότερα

ΩΚΕΑΝΟΓΡΑΦΙΑ Δ ΕΞΑΜΗΝΟ

ΩΚΕΑΝΟΓΡΑΦΙΑ Δ ΕΞΑΜΗΝΟ ΩΚΕΑΝΟΓΡΑΦΙΑ Δ ΕΞΑΜΗΝΟ Τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του νερού Μέρος 2 ο : Φυσική ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. Θερμοκρασία 2. Πυκνότητα 3. Διάδοση του φωτός στο νερό 4. Διάδοση του ήχου στο νερό Μια από τις πιο σημαντικές

Διαβάστε περισσότερα

Ε ΑΦΟΣ. Έδαφος: ανόργανα οργανικά συστατικά

Ε ΑΦΟΣ. Έδαφος: ανόργανα οργανικά συστατικά Ε ΑΦΟΣ Έδαφος: ανόργανα οργανικά συστατικά ρ. Ε. Λυκούδη Αθήνα 2005 Έδαφος Το έδαφος σχηµατίζεται από τα προϊόντα της αποσάθρωσης των πετρωµάτων του υποβάθρου (µητρικό πέτρωµα) ή των πετρωµάτων τω γειτονικών

Διαβάστε περισσότερα

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΑ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ ΚΟΛΛΙΝΤΖΑ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΑ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ ΚΟΛΛΙΝΤΖΑ Κ Kάνιγγος ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΑ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ ΚΟΛΛΙΝΤΖΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΑ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ ΟΛΛΙΝΤΖΑ 10, (5ος όροφ. Τηλ: 210-3300296-7. www.kollintzas.gr OΙΚΟΛΟΓΙΑ 1. Όσο το ποσό της ενέργειας: α) μειώνεται προς τα ανώτερα

Διαβάστε περισσότερα

Τρίκαλα, 27/12/2011. Συνεντεύξεις. «Μεγαλύτερες σε διάρκεια ξηρασίες»

Τρίκαλα, 27/12/2011. Συνεντεύξεις. «Μεγαλύτερες σε διάρκεια ξηρασίες» Τρίκαλα, 27/12/2011 Συνεντεύξεις «Μεγαλύτερες σε διάρκεια ξηρασίες» Τι επισημαίνει στην ΕΡΕΥΝΑ για την περιοχή μας ο κ. Σοφοκλής Ε. Δρίτσας, ερευνητής στο Εργαστήριο Δημογραφικών και Κοινωνικών Αναλύσεων

Διαβάστε περισσότερα

Ανακύκλωση & διατήρηση Θρεπτικών

Ανακύκλωση & διατήρηση Θρεπτικών Ανακύκλωση & διατήρηση Θρεπτικών 30-12-2014 EVA PAPASTERGIADOU Ανακύκλωση των Θρεπτικών είναι η χρησιμοποίηση, ο μετασχηματισμός, η διακίνηση & η επαναχρησιμοποίηση των θρεπτικών στοιχείων στα οικοσυστήματα

Διαβάστε περισσότερα

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ - ΤΟΜΕΑΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΤΩΝ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ - ΤΟΜΕΑΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΤΩΝ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ - ΤΟΜΕΑΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΤΩΝ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ: ΟΙΚΟΛΟΓΙΑ-ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ & ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Διατριβή Μεταπτυχιακού Διπλώματος Ειδίκευσης

Διαβάστε περισσότερα

Στρωματογραφία-Ιστορική γεωλογία Προτεροζωικός Αιώνας. Δρ. Ηλιόπουλος Γεώργιος Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας

Στρωματογραφία-Ιστορική γεωλογία Προτεροζωικός Αιώνας. Δρ. Ηλιόπουλος Γεώργιος Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας Στρωματογραφία-Ιστορική γεωλογία Προτεροζωικός Αιώνας Δρ. Ηλιόπουλος Γεώργιος Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας Σκοποί ενότητας Σκοπός της ενότητας είναι η γνωριμία με τα σημαντικότερα γεγονότα που

Διαβάστε περισσότερα

Εργασία στο μάθημα «Οικολογία για μηχανικούς» Θέμα: «Το φαινόμενο του θερμοκηπίου»

Εργασία στο μάθημα «Οικολογία για μηχανικούς» Θέμα: «Το φαινόμενο του θερμοκηπίου» Εργασία στο μάθημα «Οικολογία για μηχανικούς» Θέμα: «Το φαινόμενο του θερμοκηπίου» Επιβλέπουσα καθηγήτρια: κ.τρισεύγενη Γιαννακοπούλου Ονοματεπώνυμο: Πάσχος Απόστολος Α.Μ.: 7515 Εξάμηνο: 1 ο Το φαινόμενο

Διαβάστε περισσότερα

2. ΓΕΩΓΡΑΦΙΑ ΤΗΣ Υ ΡΟΣΦΑΙΡΑΣ

2. ΓΕΩΓΡΑΦΙΑ ΤΗΣ Υ ΡΟΣΦΑΙΡΑΣ 2. ΓΕΩΓΡΑΦΙΑ ΤΗΣ Υ ΡΟΣΦΑΙΡΑΣ 2.1 Ωκεανοί και Θάλασσες. Σύµφωνα µε τη ιεθνή Υδρογραφική Υπηρεσία (International Hydrographic Bureau, 1953) ως το 1999 θεωρούντο µόνο τρεις ωκεανοί: Ο Ατλαντικός, ο Ειρηνικός

Διαβάστε περισσότερα

Το κλίµα της Ανατολικής Μεσογείου και της Ελλάδος: παρελθόν, παρόν και µέλλον

Το κλίµα της Ανατολικής Μεσογείου και της Ελλάδος: παρελθόν, παρόν και µέλλον Περιεχόµενα Κεφάλαιο 1 Το κλίµα της Ανατολικής Μεσογείου και της Ελλάδος: παρελθόν, παρόν και µέλλον 1.1 Εισαγωγή 1 1.2 Παλαιοκλιµατικές µεταβολές 3 1.3 Κλιµατικές µεταβολές κατά την εποχή του Ολοκαίνου

Διαβάστε περισσότερα

ΜΑΘΗΜΑ: Περιβαλλοντικά Συστήματα

ΜΑΘΗΜΑ: Περιβαλλοντικά Συστήματα ΜΑΘΗΜΑ: Περιβαλλοντικά Συστήματα ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Καθ. Γεώργιος Χαραλαμπίδης ΤΜΗΜΑ: Μηχανικών Περιβάλλοντος & Μηχανικών Αντιρρύπανσης 1 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative

Διαβάστε περισσότερα

Μπορεί η διαχείριση των εδαφικών πόρων να συμβάλλει στη μείωση των αερίων του θερμοκηπίου;

Μπορεί η διαχείριση των εδαφικών πόρων να συμβάλλει στη μείωση των αερίων του θερμοκηπίου; Μπορεί η διαχείριση των εδαφικών πόρων να συμβάλλει στη μείωση των αερίων του θερμοκηπίου; Δημ. Αλιφραγκής Καθηγητής Εργαστήριο Δασικής Εδαφολογίας ΑΠΘ Αύξηση του ρυθμού δέσμευσης του διοξειδίου του άνθρακα

Διαβάστε περισσότερα

ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ. Aτµόσφαιρα της Γης - Η σύνθεση της ατµόσφαιρας Προέλευση του Οξυγόνου - Προέλευση του Οξυγόνου

ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ. Aτµόσφαιρα της Γης - Η σύνθεση της ατµόσφαιρας Προέλευση του Οξυγόνου - Προέλευση του Οξυγόνου ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ Aτµόσφαιρα της Γης - Η σύνθεση της ατµόσφαιρας Προέλευση του Οξυγόνου - Προέλευση του Οξυγόνου ρ. Ε. Λυκούδη Αθήνα 2005 Aτµόσφαιρα της Γης Ατµόσφαιρα είναι η αεριώδης µάζα η οποία περιβάλλει

Διαβάστε περισσότερα

Περιβαλλοντικά Συστήματα Ενότητα 8: Οικοσυστήματα (II)

Περιβαλλοντικά Συστήματα Ενότητα 8: Οικοσυστήματα (II) Περιβαλλοντικά Συστήματα Ενότητα 8: Οικοσυστήματα (II) Χαραλαμπίδης Γεώργιος Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος και Μηχανικών Αντιρρύπανσης Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης

Διαβάστε περισσότερα

iv. Παράκτια Γεωμορφολογία

iv. Παράκτια Γεωμορφολογία iv. Παράκτια Γεωμορφολογία Η παράκτια ζώνη περιλαμβάνει, τόσο το υποθαλάσσιο τμήμα της ακτής, μέχρι το βάθος όπου τα ιζήματα υπόκεινται σε περιορισμένη μεταφορά εξαιτίας της δράσης των κυμάτων, όσο και

Διαβάστε περισσότερα

1. Δομή του μορίου : (δεσμοί υδρογόνου)

1. Δομή του μορίου : (δεσμοί υδρογόνου) 8 Η ΜΟΝΑΔΙΚΟΤΗΤΑ ΤΗΣ ΦΥΣΗΣ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ 1. Δομή του μορίου : (δεσμοί υδρογόνου) 2. Καταστάσεις του νερού : το νερό είναι η μοναδική ουσία στη γη που βρίσκεται στη φύση και με τις τρεις μορφές τις (υγρή στερεά

Διαβάστε περισσότερα

ΣΙΔΗΡΟΥΧΑ & ΚΛΑΣΤΙΚΑ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΗ ΙΖΗΜΑΤΑ. Αριάδνη Αργυράκη

ΣΙΔΗΡΟΥΧΑ & ΚΛΑΣΤΙΚΑ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΗ ΙΖΗΜΑΤΑ. Αριάδνη Αργυράκη 1 ΣΙΔΗΡΟΥΧΑ & ΚΛΑΣΤΙΚΑ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΗ ΙΖΗΜΑΤΑ Αριάδνη Αργυράκη Περιεχόμενα 2 Χαρακτηριστικά και ορυκτολογία σιδηρούχων ιζημάτων Διεργασίες FeR και SR Ταινιωτοί σιδηρούχοι σχηματισμοί (BIF) Λεπτόκοκκα κλαστικά

Διαβάστε περισσότερα

ΟΙ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΟΞΙΝΗΣ ΒΡΟΧΗΣ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

ΟΙ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΟΞΙΝΗΣ ΒΡΟΧΗΣ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ !Unexpected End of Formula l ΟΙ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΟΞΙΝΗΣ ΒΡΟΧΗΣ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Παραδεισανός Αδάμ ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η εργασία αυτή εκπονήθηκε το ακαδημαϊκό έτος 2003 2004 στο μάθημα «Το πείραμα στη

Διαβάστε περισσότερα

Επίκουρος Καθηγητής Π. Μελίδης

Επίκουρος Καθηγητής Π. Μελίδης Χαρακτηριστικά υγρών αποβλήτων Επίκουρος Καθηγητής Π. Μελίδης Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος Εργαστήριο Διαχείρισης και Τεχνολογίας Υγρών Αποβλήτων Τα υγρά απόβλητα μπορεί να προέλθουν από : Ανθρώπινα απόβλητα

Διαβάστε περισσότερα

ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ. Remote Sensing

ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ. Remote Sensing ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ Remote Sensing Ορισµός Η Τηλεπισκόπηση ή Τηλεανίχνευση (Remote Sensing) είναι το επιστηµονικό τεχνολογικό πεδίο που ασχολείται µετην απόκτηση πληροφοριών από απόσταση, για αντικείµενα περιοχές

Διαβάστε περισσότερα

6 CO 2 + 6H 2 O C 6 Η 12 O 6 + 6 O2

6 CO 2 + 6H 2 O C 6 Η 12 O 6 + 6 O2 78 ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΥΔΑΤΙΝΩΝ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΦΥΤΙΚΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ (μακροφύκη φυτοπλαγκτόν) ΠΡΩΤΟΓΕΝΕΙΣ ΠAΡΑΓΩΓΟΙ ( μετατρέπουν ανόργανα συστατικά σε οργανικές ενώσεις ) φωτοσύνθεση 6 CO 2 + 6H 2 O C 6 Η 12

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου

ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου 1. ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ Ατμόσφαιρα είναι το αεριώδες περίβλημα

Διαβάστε περισσότερα

Ε λ Νίνιο (El Niño) ονοµάζεται το θερµό βόρειο θαλάσσιο ρεύµα που εµφανίζεται στις ακτές του Περού και του Ισηµερινού, αντικαθιστώντας το ψυχρό νότιο ρεύµα Humboldt. Με κλιµατικούς όρους αποτελει µέρος

Διαβάστε περισσότερα

3. ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ ΥΠΟΘΑΛΑΣΣΙΟΥ ΧΩΡΟΥ

3. ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ ΥΠΟΘΑΛΑΣΣΙΟΥ ΧΩΡΟΥ 3. ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ ΥΠΟΘΑΛΑΣΣΙΟΥ ΧΩΡΟΥ 3.1 Εισαγωγή Τα µορφολογικά χαρακτηριστικά του υποθαλάσσιου χώρου δεν αναπτύσσονται τυχαία αλλά συνδέονται µε διεργασίες που οφείλονται τόσο στο εσωτερικό της γης

Διαβάστε περισσότερα

Προσδιορισμός φυσικοχημικών παραμέτρων υγρών αποβλήτων και υδάτων

Προσδιορισμός φυσικοχημικών παραμέτρων υγρών αποβλήτων και υδάτων Προσδιορισμός φυσικοχημικών παραμέτρων υγρών αποβλήτων και υδάτων (DO - BOD - COD - TOC) Χ. Βασιλάτος Οργανική ύλη Αποξυγόνωση επιφανειακών και υπογείων υδάτων Οι οργανικές ύλες αποτελούν πολύ σοβαρό ρύπο,

Διαβάστε περισσότερα

Ατμόσφαιρα. Αυτό τo αεριώδες περίβλημα, αποτέλεσε την πρώτη ατμόσφαιρα της γης.

Ατμόσφαιρα. Αυτό τo αεριώδες περίβλημα, αποτέλεσε την πρώτη ατμόσφαιρα της γης. Ατμόσφαιρα Η γη, όπως και ολόκληρο το ηλιακό μας σύστημα, αναπτύχθηκε μέσα από ένα τεράστιο σύννεφο σκόνης και αερίων, πριν από 4,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Τότε η γη, περικλειόταν από ένα αεριώδες περίβλημα

Διαβάστε περισσότερα

ΩΚΕΑΝΟΓΡΑΦΙΑ. Δ ΕΞΑΜΗΝΟ Ακαδημαϊκό Έτος 2014-2015 ΤΑ ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΙΖΗΜΑΤΑ. Βασίλης ΚΑΨΙΜΑΛΗΣ. Γεωλόγος-Ωκεανογράφος Κύριος Ερευνητής, ΕΛ.ΚΕ.Θ.Ε.

ΩΚΕΑΝΟΓΡΑΦΙΑ. Δ ΕΞΑΜΗΝΟ Ακαδημαϊκό Έτος 2014-2015 ΤΑ ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΙΖΗΜΑΤΑ. Βασίλης ΚΑΨΙΜΑΛΗΣ. Γεωλόγος-Ωκεανογράφος Κύριος Ερευνητής, ΕΛ.ΚΕ.Θ.Ε. ΩΚΕΑΝΟΓΡΑΦΙΑ Δ ΕΞΑΜΗΝΟ Ακαδημαϊκό Έτος 2014-2015 ΤΑ ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΙΖΗΜΑΤΑ Βασίλης ΚΑΨΙΜΑΛΗΣ Γεωλόγος-Ωκεανογράφος Κύριος Ερευνητής, ΕΛ.ΚΕ.Θ.Ε. Τηλ. Γραφείου: 22910 76378 Κιν.: 6944 920386 Email: kapsim@hcmr.gr

Διαβάστε περισσότερα

Εφαρμογή μοντέλων MERAMOD και ΜΟΜ στις μονάδες ιχθυοκαλλιέργειας της ευρύτερης περιοχής

Εφαρμογή μοντέλων MERAMOD και ΜΟΜ στις μονάδες ιχθυοκαλλιέργειας της ευρύτερης περιοχής ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΟΙΚΑΠΑΒ «Ολική προσέγγιση για την αξιολόγηση της οικολογικής κατάστασης Εφαρμογή μοντέλων MERAMOD και ΜΟΜ στις μονάδες ιχθυοκαλλιέργειας της ευρύτερης περιοχής Το Έργο με Αρ. Πρωτοκόλλου

Διαβάστε περισσότερα

Φοιτητες: Σαμακός Φώτιος Παναγιώτης 7442 Ζάπρης Αδαμάντης 7458

Φοιτητες: Σαμακός Φώτιος Παναγιώτης 7442 Ζάπρης Αδαμάντης 7458 Φοιτητες: Σαμακός Φώτιος Παναγιώτης 7442 Ζάπρης Αδαμάντης 7458 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ 2.ΣΤΟΙΧΕΙΑΡΥΠΑΝΣΗΣ 2.1 ΠΑΘΟΦΟΝΟΙ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ 2.1.1 ΒΑΚΤΗΡΙΑ 2.1.2 ΙΟΙ 2.1.3 ΠΡΩΤΟΖΩΑ 2.2 ΑΝΟΡΓΑΝΕΣ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΔΙΑΛΥΤΕΣ ΣΤΟ

Διαβάστε περισσότερα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΜΕΘΟΔΟΥΣ ΧΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑΣ ΧΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑ:

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΜΕΘΟΔΟΥΣ ΧΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑΣ ΧΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑ: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΜΕΘΟΔΟΥΣ ΧΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑΣ ΧΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑ: ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΥ οργανικών, οργανομεταλλικών και ανόργανων ουσιών. Ο ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΣ ΕΠΙΤΥΓΧΑΝΕΤΑΙ ΕΞΑΙΤΙΑΣ ΤΩΝ ΔΙΑΦΟΡΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΗ ΣΥΓΓΕΝΕΙΑ ΤΩΝ

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ Η ΡΟΗ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ Η ροή του νερού μεταξύ των άλλων καθορίζει τη ζωή και τις λειτουργίες των έμβιων οργανισμών στο ποτάμι. Διαμορφώνει το σχήμα του σώματός τους, τους

Διαβάστε περισσότερα

Η ΟΡΕΙΝΗ ΧΕΡΣΟΝΗΣΟΣ ΚΑΜΤΣΑΤΚΑ

Η ΟΡΕΙΝΗ ΧΕΡΣΟΝΗΣΟΣ ΚΑΜΤΣΑΤΚΑ Η ΟΡΕΙΝΗ ΧΕΡΣΟΝΗΣΟΣ ΚΑΜΤΣΑΤΚΑ ΔΠΜΣ «ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΩΝ ΟΡΕΙΝΩΝ ΠΕΡΙΟΧΩΝ» ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟ ΕΤΟΣ 2014 2015 ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ: ΔΗΜΗΤΡΗΣ ΙΩΑΝΝΙΔΗΣ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ ΙΩΑΝΝΟΥ ΓΙΩΡΓΟΣ ΚΙΟΥΡΑΣ ΒΑΝΕΣΣΑ ΜΠΟΥΓΙΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗ

Διαβάστε περισσότερα

ΥΔΡΟΣΦΑΙΡΑ Σύσταση του θαλασσινού νερού, αλμυρότητα, θερμοκρασία.

ΥΔΡΟΣΦΑΙΡΑ Σύσταση του θαλασσινού νερού, αλμυρότητα, θερμοκρασία. ΥΔΡΟΣΦΑΙΡΑ Σύσταση του θαλασσινού νερού, αλμυρότητα, θερμοκρασία. Η σύσταση του θαλασσινού νερού έχει επικρατήσει να καθορίζεται με βάση τη συγκέντρωση χλωριδίων και την αλμυρότητα. Η συγκέντρωση χλωριδίων

Διαβάστε περισσότερα

Περιβαλλοντική μηχανική

Περιβαλλοντική μηχανική Περιβαλλοντική μηχανική 2 Εισαγωγή στην Περιβαλλοντική μηχανική Enve-Lab Enve-Lab, 2015 1 Environmental Μεγάλης κλίμακας περιβαλλοντικά προβλήματα Παγκόσμια κλιματική αλλαγή Όξινη βροχή Μείωση στρατοσφαιρικού

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΓΕΩΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΑΣΚΟΠΗΣΕΩΝ

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΓΕΩΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΑΣΚΟΠΗΣΕΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΓΕΩΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΑΣΚΟΠΗΣΕΩΝ Z ΕΞΑΜΗΝΟ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ ΤΣΟΥΡΛΟΣ ΛΕΚΤΟΡΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ, ΑΠΘ (e-mail: tsourlos@lemnos.geo.auth.gr) ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗ Μελετά

Διαβάστε περισσότερα

Φαινόµενο του Θερµοκηπίου

Φαινόµενο του Θερµοκηπίου Φαινόµενο του Θερµοκηπίου Αλεξάνδρου Αλέξανδρος, Κυριάκου Λίντα, Παυλίδης Ονήσιλος, Χαραλάµπους Εύη, Χρίστου ρόσος Φαινόµενο του θερµοκηπίου Ανακαλύφθηκε το 1824 από τον Γάλλο µαθηµατικό Fourier J. (1768)

Διαβάστε περισσότερα

Υλικά και τρόπος κατασκευής χωμάτινων φραγμάτων

Υλικά και τρόπος κατασκευής χωμάτινων φραγμάτων Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων Εργαστήριο Διευθέτησης Ορεινών Υδάτων και Διαχείρισης Κινδύνου Προπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών Υλικά και τρόπος κατασκευής χωμάτινων φραγμάτων

Διαβάστε περισσότερα

ΓΕΩ ΥΝΑΜΙΚΗ. Φυσική της Λιθόσφαιρας Κεφάλαιο 7. Καθ. Αναστασία Κυρατζή. Κυρατζή Α. "Φυσική της Λιθόσφαιρας"

ΓΕΩ ΥΝΑΜΙΚΗ. Φυσική της Λιθόσφαιρας Κεφάλαιο 7. Καθ. Αναστασία Κυρατζή. Κυρατζή Α. Φυσική της Λιθόσφαιρας ΓΕΩ ΥΝΑΜΙΚΗ Φυσική της Λιθόσφαιρας Κεφάλαιο 7 Καθ. Αναστασία Κυρατζή Κυρατζή Α. "Φυσική της Λιθόσφαιρας" 1 Εισαγωγή Υπόθεση της Μετάθεσης των ηπείρων Wegener 1912 Υπόθεση της Επέκτασης του θαλάσσιου πυθµένα

Διαβάστε περισσότερα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΑΠΕ. Βισκαδούρος Γ. Ι. Φραγκιαδάκης Φ. Μαυροματάκης

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΑΠΕ. Βισκαδούρος Γ. Ι. Φραγκιαδάκης Φ. Μαυροματάκης ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΑΠΕ Βισκαδούρος Γ. Ι. Φραγκιαδάκης Φ. Μαυροματάκης ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ο όρος βιομάζα μπορεί να δηλώσει : α) Τα υλικά ή τα υποπροϊόντα και κατάλοιπα της φυσικής, ζωικής δασικής και αλιευτικής παραγωγής

Διαβάστε περισσότερα

ΠΙΛΟΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ ΔΙΑΣΥΝΟΡΙΑΚΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ

ΠΙΛΟΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ ΔΙΑΣΥΝΟΡΙΑΚΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ INTERREG IIIA / PHARE CBC ΕΛΛΑΔΑ ΒΟΥΛΓΑΡΙΑ: ΠΙΛΟΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ ΔΙΑΣΥΝΟΡΙΑΚΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Καθηγητής Βασίλειος A. Τσιχριντζής Διευθυντής, Εργαστήριο Οικολογικής Μηχανικής και Τεχνολογίας

Διαβάστε περισσότερα

Οι ιδιότητες των αερίων και καταστατικές εξισώσεις. Θεόδωρος Λαζαρίδης Σημειώσεις για τις παραδόσεις του μαθήματος Φυσικοχημεία Ι

Οι ιδιότητες των αερίων και καταστατικές εξισώσεις. Θεόδωρος Λαζαρίδης Σημειώσεις για τις παραδόσεις του μαθήματος Φυσικοχημεία Ι Οι ιδιότητες των αερίων και καταστατικές εξισώσεις Θεόδωρος Λαζαρίδης Σημειώσεις για τις παραδόσεις του μαθήματος Φυσικοχημεία Ι Τι είναι αέριο; Λέμε ότι μία ουσία βρίσκεται στην αέρια κατάσταση όταν αυθόρμητα

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΩΚΕΑΝΟΓΡΑΦΙΑΣ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΩΚΕΑΝΟΓΡΑΦΙΑΣ ΧΑΡΟΚΟΠΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Τ Μ Η Μ Α Γ Ε Ω Γ Ρ Α Φ Ι Α Σ ΕΛ. ΒΕΝΙΖΕΛΟΥ, 70 17671 ΚΑΛΛΙΘΕΑ-ΤΗΛ: 210-9549151 FAX: 210-9514759 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΩΚΕΑΝΟΓΡΑΦΙΑΣ Δ ΕΞΑΜΗΝΟ Από Καψιμάλη Βασίλη Δρ. Γεωλόγο - Ωκεανογράφο

Διαβάστε περισσότερα

3.2 Οξυγόνο. 2-3. Ποιες είναι οι φυσικές ιδιότητες του οξυγόνου. Οι φυσικές ιδιότητες του οξυγόνου εμφανίζονται στον παρακάτω πίνακα.

3.2 Οξυγόνο. 2-3. Ποιες είναι οι φυσικές ιδιότητες του οξυγόνου. Οι φυσικές ιδιότητες του οξυγόνου εμφανίζονται στον παρακάτω πίνακα. 93 Ερωτήσεις θεωρίας με απαντήσεις 3.2 Οξυγόνο 2-1. Ποιο είναι το οξυγόνο και πόσο διαδεδομένο είναι στη φύση. Το οξυγόνο είναι αέριο στοιχείο με μοριακό τύπο Ο 2. Είναι το πλέον διαδεδομένο στοιχείο στη

Διαβάστε περισσότερα

ΜΕΡΟΣ 1 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ. 1. Γεωλογείν περί Σεισμών...3. 2. Λιθοσφαιρικές πλάκες στον Ελληνικό χώρο... 15. 3. Κλάδοι της Γεωλογίας των σεισμών...

ΜΕΡΟΣ 1 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ. 1. Γεωλογείν περί Σεισμών...3. 2. Λιθοσφαιρικές πλάκες στον Ελληνικό χώρο... 15. 3. Κλάδοι της Γεωλογίας των σεισμών... ΜΕΡΟΣ 1 1. Γεωλογείν περί Σεισμών....................................3 1.1. Σεισμοί και Γεωλογία....................................................3 1.2. Γιατί μελετάμε τους σεισμούς...........................................

Διαβάστε περισσότερα

ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΜΕ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΥΦΑΛΜΥΡΩΣΗΣ ΕΝΤΟΣ ΤΟΥ ΕΘΝΙΚΟΥ ΠΑΡΚΟΥ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΑΚΗΣ

ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΜΕ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΥΦΑΛΜΥΡΩΣΗΣ ΕΝΤΟΣ ΤΟΥ ΕΘΝΙΚΟΥ ΠΑΡΚΟΥ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΑΚΗΣ ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΜΕ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΥΦΑΛΜΥΡΩΣΗΣ ΕΝΤΟΣ ΤΟΥ ΕΘΝΙΚΟΥ ΠΑΡΚΟΥ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΑΚΗΣ ΕΥΑΓΓΕΛΟΣ Χ. ΓΑΛΑΖΟΥΛΑΣ: ΓΕΩΛΟΓΟΣ,

Διαβάστε περισσότερα

ανάμεσα στους ποικίλους χρήστες Εμπόριο Ναυσιπλοΐα Αλιεία Ιχθυοκαλλιέργειες Αναψυχή Κατοικία Βιομηχανίες

ανάμεσα στους ποικίλους χρήστες Εμπόριο Ναυσιπλοΐα Αλιεία Ιχθυοκαλλιέργειες Αναψυχή Κατοικία Βιομηχανίες 4/3/2009 Ενημερωτική Ημερίδα «Υπάρχουσα κατάσταση και προοπτικές εξυγίανσης της παράκτιας ζώνης και του βυθού στον Κόλπο της Ελευσίνας» Η έννοια της ολοκληρωμένης διαχείρισης παράκτιας ζώνης & Το παράδειγμα

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στην Ενεργειακή Τεχνολογία Γεωθερµική Ενέργεια. Ιωάννης Στεφανάκος

Εισαγωγή στην Ενεργειακή Τεχνολογία Γεωθερµική Ενέργεια. Ιωάννης Στεφανάκος Εισαγωγή στην Ενεργειακή Τεχνολογία Γεωθερµική Ενέργεια Ιωάννης Στεφανάκος Τοµέας Υδατικών Πόρων & Περιβάλλοντος - Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Αθήνα 2010 ιάρθρωση παρουσίασης: Γεωθερµική Ενέργεια Εισαγωγή

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. Κύκλοι Βαρέων Μετάλλων. Βαρέα Μέταλλα στα Παράκτια Συστήματα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. Κύκλοι Βαρέων Μετάλλων. Βαρέα Μέταλλα στα Παράκτια Συστήματα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Κύκλοι Βαρέων Μετάλλων Βαρέα Μέταλλα στα Παράκτια Συστήματα Ο όρος βαρέα μέταλλα (heavy metals, trace metals, toxic metals, trace elements) χρησιμοποιείται συχνά για να περιγράψει τη παρουσία

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΟΙ ΠΟΡΟΙ Η ΣΧΕΣΗ ΜΑΣ ΜΕ ΤΗ ΓΗ Δ. ΑΡΖΟΥΜΑΝΙΔΟΥ

ΦΥΣΙΚΟΙ ΠΟΡΟΙ Η ΣΧΕΣΗ ΜΑΣ ΜΕ ΤΗ ΓΗ Δ. ΑΡΖΟΥΜΑΝΙΔΟΥ ΦΥΣΙΚΟΙ ΠΟΡΟΙ Η ΣΧΕΣΗ ΜΑΣ ΜΕ ΤΗ ΓΗ Δ. ΑΡΖΟΥΜΑΝΙΔΟΥ είναι οι παραγωγικές δυνάμεις ή το αποτέλεσμα των παραγωγικών δυνάμεων που υπάρχουν και δρουν στο φυσικό περιβάλλον και που για τον σημερινό άνθρωπο μπορούν,

Διαβάστε περισσότερα

Εξάτμιση και Διαπνοή

Εξάτμιση και Διαπνοή Εξάτμιση και Διαπνοή Εξάτμιση, Διαπνοή Πραγματική και δυνητική εξατμισοδιαπνοή Μέθοδοι εκτίμησης της εξάτμισης από υδάτινες επιφάνειες Μέθοδοι εκτίμησης της δυνητικής και πραγματικής εξατμισοδιαπνοής (ΕΤ)

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΣΗΣΗ 5

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΣΗΣΗ 5 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥ ΩΝ ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΣΗΣΗ 5 Προσδιορισµός του ύψους του οραικού στρώµατος µε τη διάταξη lidar. Μπαλής

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου

ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου 2. ΗΛΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου ΗΛΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ Με τον όρο ακτινοβολία

Διαβάστε περισσότερα

2. ΓΕΩΛΟΓΙΑ - ΝΕΟΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

2. ΓΕΩΛΟΓΙΑ - ΝΕΟΤΕΚΤΟΝΙΚΗ 2. 2.1 ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΕΥΡΥΤΕΡΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάζεται συνοπτικά το Γεωλογικό-Σεισμοτεκτονικό περιβάλλον της ευρύτερης περιοχής του Π.Σ. Βόλου - Ν.Ιωνίας. Η ευρύτερη περιοχή της πόλης του

Διαβάστε περισσότερα

ΙΖΗΜΑΤΑ -ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΕΤΗΣΙΑ ΒΡΟΧΟΠΤΩΣΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΑΝΕΜΟΣ ΤΟΠΟΓΡΑΦΙΑ

ΙΖΗΜΑΤΑ -ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΕΤΗΣΙΑ ΒΡΟΧΟΠΤΩΣΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΑΝΕΜΟΣ ΤΟΠΟΓΡΑΦΙΑ ΙΖΗΜΑΤΑ - ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΖΗΜΑΤΩΝ ΚΥΚΛΟΣ ΝΕΡΟΥ Αρχικός µηχανισµός: ιάβρωση των Πετρωµάτων ανάντη των φραγµάτων. Ορισµός ιάβρωσης ιάβρωση = Η αποκόλληση και µετακίνηση σωµατιδίων πετρώµατος

Διαβάστε περισσότερα

Κλιματικές αλλαγές σε σχέση με την οικονομία και την εναλλακτική μορφή ενέργειας. Μπασδαγιάννης Σωτήριος - Πετροκόκκινος Αλέξανδρος

Κλιματικές αλλαγές σε σχέση με την οικονομία και την εναλλακτική μορφή ενέργειας. Μπασδαγιάννης Σωτήριος - Πετροκόκκινος Αλέξανδρος Κλιματικές αλλαγές σε σχέση με την οικονομία και την εναλλακτική μορφή ενέργειας Μπασδαγιάννης Σωτήριος - Πετροκόκκινος Αλέξανδρος Ιούνιος 2014 Αρχή της οικολογίας ως σκέψη Πρώτος οικολόγος Αριστοτέλης

Διαβάστε περισσότερα

Βιολογία Γενικής Παιδείας Κεφάλαιο 2 ο : Άνθρωπος και Περιβάλλον

Βιολογία Γενικής Παιδείας Κεφάλαιο 2 ο : Άνθρωπος και Περιβάλλον Βιολογία Γενικής Παιδείας Κεφάλαιο 2 ο : Άνθρωπος και Περιβάλλον Οικολογία: η επιστήμη που μελετά τις σχέσεις των οργανισμών, και φυσικά του ανθρώπου, με τους βιοτικούς (ζωντανούς οργανισμούς του ίδιου

Διαβάστε περισσότερα

ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΡΥΠΑΝΣΗ ΣΤΟΝ ΚΟΛΠΟ ΤΗΣ ΕΛΕΥΣΙΝΑΣ. Μ.Δασενάκης ΣΥΛΛΟΓΟΣ ΕΛΛΗΝΩΝ

ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΡΥΠΑΝΣΗ ΣΤΟΝ ΚΟΛΠΟ ΤΗΣ ΕΛΕΥΣΙΝΑΣ. Μ.Δασενάκης ΣΥΛΛΟΓΟΣ ΕΛΛΗΝΩΝ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ, ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΧΗΜΕΙΑΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΡΥΠΑΝΣΗ ΣΤΟΝ ΚΟΛΠΟ ΤΗΣ ΕΛΕΥΣΙΝΑΣ Μ.Δασενάκης ΣΥΛΛΟΓΟΣ ΕΛΛΗΝΩΝ Ο ΣΑΡΩΝΙΚΟΣ ΚΟΛΠΟΣ Επιφάνεια: 2600 km 2 Μέγιστο βάθος: 450 m

Διαβάστε περισσότερα

ιαχείριση Υδατικών Οικοσυστηµάτων: Τυπολογία ρ. Παναγιώτης ΠΑΝΑΓΙΩΤΙ ΗΣ /ντης Ερευνών Ελληνικό Κέντρο Θαλασσίων Ερευνών

ιαχείριση Υδατικών Οικοσυστηµάτων: Τυπολογία ρ. Παναγιώτης ΠΑΝΑΓΙΩΤΙ ΗΣ /ντης Ερευνών Ελληνικό Κέντρο Θαλασσίων Ερευνών ιαχείριση Υδατικών Οικοσυστηµάτων: Τυπολογία ρ. Παναγιώτης ΠΑΝΑΓΙΩΤΙ ΗΣ /ντης Ερευνών Ελληνικό Κέντρο Θαλασσίων Ερευνών Μήπως η Γη αποτελεί ενιαίο υδατικό οικοσύστηµα ; Η απάντηση εξαρτάται από το πώς

Διαβάστε περισσότερα

ΚΑΘΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΠΕΔΙΟΥ ΤΩΝ ΤΑΣΕΩΝ

ΚΑΘΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΠΕΔΙΟΥ ΤΩΝ ΤΑΣΕΩΝ ΚΑΘΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΠΕΔΙΟΥ ΤΩΝ ΤΑΣΕΩΝ Εισαγωγή: Η σεισμικότητα μιας περιοχής χρησιμοποιείται συχνά για την εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικών με τις τεκτονικές διαδικασίες που λαμβάνουν χώρα εκεί. Από τα τέλη του

Διαβάστε περισσότερα

Η ΕΞΕΛΙΣΣΟΜΕΝΗ ΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΑΛΛΑΓΗ. ηµήτρης Μελάς Αριστοτέλειο Πανε ιστήµιο Θεσσαλονίκης Τµήµα Φυσικής - Εργαστήριο Φυσικής της Ατµόσφαιρας

Η ΕΞΕΛΙΣΣΟΜΕΝΗ ΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΑΛΛΑΓΗ. ηµήτρης Μελάς Αριστοτέλειο Πανε ιστήµιο Θεσσαλονίκης Τµήµα Φυσικής - Εργαστήριο Φυσικής της Ατµόσφαιρας Η ΕΞΕΛΙΣΣΟΜΕΝΗ ΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΑΛΛΑΓΗ ηµήτρης Μελάς Αριστοτέλειο Πανε ιστήµιο Θεσσαλονίκης Τµήµα Φυσικής - Εργαστήριο Φυσικής της Ατµόσφαιρας Το φαινόµενο του θερµοκηπίου είναι ένα φυσικό φαινόµενο µε ευεργετικά

Διαβάστε περισσότερα

ιαχείριση Υδατικών Οικοσυστηµάτων: Μεταβατικά ύδατα ρ. Παναγιώτης ΠΑΝΑΓΙΩΤΙ ΗΣ /ντης Ερευνών Ελληνικό Κέντρο Θαλασσίων Ερευνών

ιαχείριση Υδατικών Οικοσυστηµάτων: Μεταβατικά ύδατα ρ. Παναγιώτης ΠΑΝΑΓΙΩΤΙ ΗΣ /ντης Ερευνών Ελληνικό Κέντρο Θαλασσίων Ερευνών ιαχείριση Υδατικών Οικοσυστηµάτων: Μεταβατικά ύδατα ρ. Παναγιώτης ΠΑΝΑΓΙΩΤΙ ΗΣ /ντης Ερευνών Ελληνικό Κέντρο Θαλασσίων Ερευνών Μεταβατικά ύδατα (transitional waters) σύµφωνα µε την Οδηγία Πλαίσιο για τα

Διαβάστε περισσότερα

Γεωργιάδου Μαριλένα Καμασιά Άννα Καμπουράκης Γιώργος Χαραλάμπους Σωκράτης

Γεωργιάδου Μαριλένα Καμασιά Άννα Καμπουράκης Γιώργος Χαραλάμπους Σωκράτης Συγγραφείς : Γεωργιάδου Μαριλένα Καμασιά Άννα Καμπουράκης Γιώργος Χαραλάμπους Σωκράτης Τι είναι το Τσουνάμί; tsu και nami κύμα του λιμανιού σειρά από ωκεάνια κυμάτα κατά τα οποία μετατοπίζονται μεγάλες

Διαβάστε περισσότερα

Πανεπιστήμιο Πατρών Πολυτεχνική σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών Ακαδημαϊκό Έτος 2007-20082008 Μάθημα: Οικονομία Περιβάλλοντος για Οικονομολόγους Διδάσκων:Σκούρας Δημήτριος ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ

Διαβάστε περισσότερα

Ατομική μονάδα μάζας (amu) ορίζεται ως το 1/12 της μάζας του ατόμου του άνθρακα 12 6 C.

Ατομική μονάδα μάζας (amu) ορίζεται ως το 1/12 της μάζας του ατόμου του άνθρακα 12 6 C. 4.1 Βασικές έννοιες Ατομική μονάδα μάζας (amu) ορίζεται ως το 1/12 της μάζας του ατόμου του άνθρακα 12 6 C. Σχετική ατομική μάζα ή ατομικό βάρος λέγεται ο αριθμός που δείχνει πόσες φορές είναι μεγαλύτερη

Διαβάστε περισσότερα

Επιπτώσεις στη Βιοποικιλότητα και τα Οικοσυστήματα

Επιπτώσεις στη Βιοποικιλότητα και τα Οικοσυστήματα Τοποθέτηση & Λειτουργία Μηχανών Θαλάσσιας Ενέργειας: Επιπτώσεις στη Βιοποικιλότητα και τα Οικοσυστήματα Αναστασία Μήλιου Αρχιπέλαγος Ινστιτούτο Θαλάσσιας Προστασίας www.archipelago.gr Αρχικό στάδιο ανάπτυξης

Διαβάστε περισσότερα

ΜΕΘΟΔΟΙ ΚΑΘΟΡΙΣΜΟΥ ΤΟΥ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥ ΓΕΝΕΣΗΣ ΤΩΝ ΣΕΙΣΜΩΝ

ΜΕΘΟΔΟΙ ΚΑΘΟΡΙΣΜΟΥ ΤΟΥ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥ ΓΕΝΕΣΗΣ ΤΩΝ ΣΕΙΣΜΩΝ ΜΕΘΟΔΟΙ ΚΑΘΟΡΙΣΜΟΥ ΤΟΥ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥ ΓΕΝΕΣΗΣ ΤΩΝ ΣΕΙΣΜΩΝ Η μέθοδος των πρώτων αποκλίσεων των επιμήκων κυμάτων sin i = υ V υ : ταχύτητα του κύματος στην εστία V: μέγιστη αποκτηθείσα ταχύτητα Μέθοδος της προβολής

Διαβάστε περισσότερα

«Ο ΤΥΠΟΣ ΤΟΥ HIRAYAMA

«Ο ΤΥΠΟΣ ΤΟΥ HIRAYAMA 1 Τ.Ε.Ι. ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΑΛΙΕΙΑΣΥΔΑΤΟΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΩΝ ΜΑΘΗΜΑ: ΥΔΑΤΟΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΕΣ ΙΙ «Ο ΤΥΠΟΣ ΤΟΥ HIRAYAMA 1. ΒΙΟΛΟΓΙΚΟ ΦΙΛΤΡΑΡΙΣΜΑ Τρεις τύποι φιλτραρίσµατος χρησιµοποιούνται στα αυτόνοµα

Διαβάστε περισσότερα

Θέρμανση θερμοκηπίων με τη χρήση αβαθούς γεωθερμίας γεωθερμικές αντλίες θερμότητας

Θέρμανση θερμοκηπίων με τη χρήση αβαθούς γεωθερμίας γεωθερμικές αντλίες θερμότητας Θέρμανση θερμοκηπίων με τη χρήση αβαθούς γεωθερμίας γεωθερμικές αντλίες θερμότητας Η θερμοκρασία του εδάφους είναι ψηλότερη από την ατμοσφαιρική κατά τη χειμερινή περίοδο, χαμηλότερη κατά την καλοκαιρινή

Διαβάστε περισσότερα

ΜΑΚΡΟΣΚΟΠΙΚΗ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ

ΜΑΚΡΟΣΚΟΠΙΚΗ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ MΕΤΑΛΛΟΥΡΓΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝ. ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ & Υ ΡΟΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΗΡΩΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟΥ 9, 157 80 ΖΩΓΡΑΦΟΥ, ΑΘΗΝΑ NATIONAL TECHNICAL

Διαβάστε περισσότερα

ΠΕΡΙΒΑΛΛΩΝ ΧΩΡΟΣ ΤΕΧΝΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ III. Ν. Σαμπατακάκης Καθηγητής Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών

ΠΕΡΙΒΑΛΛΩΝ ΧΩΡΟΣ ΤΕΧΝΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ III. Ν. Σαμπατακάκης Καθηγητής Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών ΠΕΡΙΒΑΛΛΩΝ ΧΩΡΟΣ ΤΕΧΝΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ III Ν. Σαμπατακάκης Καθηγητής Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών (4) Αλλαγές μεταβολές του γεωϋλικού με το χρόνο Αποσάθρωση: αλλοίωση (συνήθως χημική) ορυκτών

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 1: Εισαγωγή. Κεφάλαιο 2: Η Βιολογία των Ιών

Κεφάλαιο 1: Εισαγωγή. Κεφάλαιο 2: Η Βιολογία των Ιών Κεφάλαιο 1: Εισαγωγή 1.1 Μικροοργανισμοί, Μικροβιολογία και Μικροβιολόγοι... 19 1.1.1 Μικροοργανισμοί... 19 1.1.2 Μικροβιολογία... 20 1.1.3 Μικροβιολόγοι... 21 1.2 Σύντομη Ιστορική Εξέλιξη της Μικροβιολογίας...

Διαβάστε περισσότερα

Περιεχόμενα. Πρόλογος... 11. Εισαγωγή... 13. Κεφάλαιο 1. Η Σεισμική Μέθοδος... 15

Περιεχόμενα. Πρόλογος... 11. Εισαγωγή... 13. Κεφάλαιο 1. Η Σεισμική Μέθοδος... 15 Περιεχόμενα Πρόλογος... 11 Εισαγωγή... 13 Κεφάλαιο 1. Η Σεισμική Μέθοδος... 15 1.1 Γενικά...15 1.2 Ελαστικές σταθερές...16 1.3 Σεισμικά κύματα...19 1.3.1 Ταχύτητες των σεισμικών κυμάτων...22 1.3.2 Ακτινικές

Διαβάστε περισσότερα

Είναι: µίγµα αέριων υδρογονανθράκων µε κύριο συστατικό το µεθάνιο, CH 4 (µέχρι και 90%)

Είναι: µίγµα αέριων υδρογονανθράκων µε κύριο συστατικό το µεθάνιο, CH 4 (µέχρι και 90%) Φυσικό αέριο Βιοαέριο Αλκάνια ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ Είναι: µίγµα αέριων υδρογονανθράκων µε κύριο συστατικό το µεθάνιο, CH 4 (µέχρι και 90%) Χρησιµοποιείται ως: Καύσιµο Πρώτη ύλη στην πετροχηµική βιοµηχανία Πλεονεκτήµατα

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστήριο Μηχανικής Ρευστών. Εργασία 1 η : Πτώση πίεσης σε αγωγό κυκλικής διατομής

Εργαστήριο Μηχανικής Ρευστών. Εργασία 1 η : Πτώση πίεσης σε αγωγό κυκλικής διατομής Εργαστήριο Μηχανικής Ρευστών Εργασία 1 η : Πτώση πίεσης σε αγωγό κυκλικής διατομής Ονοματεπώνυμο:Κυρκιμτζής Γιώργος Σ.Τ.Ε.Φ. Οχημάτων - Εξάμηνο Γ Ημερομηνία εκτέλεσης Πειράματος : 12/4/2000 Ημερομηνία

Διαβάστε περισσότερα

Η θερμική υπέρυθρη εκπομπή της Γης

Η θερμική υπέρυθρη εκπομπή της Γης Η θερμική υπέρυθρη εκπομπή της Γης Δορυφορικές μετρήσεις στο IR. Θεωρητική θεώρηση της τηλεπισκόπισης της εκπομπήςτηςγήινηςακτινοβολίαςαπό δορυφορικές πλατφόρμες. Μοντέλα διάδοσης της υπέρυθρης ακτινοβολίας

Διαβάστε περισσότερα

ΜΑΘΗΜΑ: Τεχνολογία Μετρήσεων ΙΙ

ΜΑΘΗΜΑ: Τεχνολογία Μετρήσεων ΙΙ ΜΑΘΗΜΑ: Τεχνολογία Μετρήσεων ΙΙ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Αν. Καθ. Δρ Μαρία Α. Γούλα ΤΜΗΜΑ: Μηχανικών Περιβάλλοντος & Μηχανικών Αντιρρύπανσης 1 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative

Διαβάστε περισσότερα

AquaTec Φυσική των Καταδύσεων

AquaTec Φυσική των Καταδύσεων Σημειώσεις για τα σχολεία Τεχνικής Κατάδυσης 1.1 AquaTec Φυσική των Καταδύσεων Βασικές έννοιες και Αρχές Νίκος Καρατζάς www.aquatec.gr Προειδοποίηση: Το υλικό που παρουσιάζεται παρακάτω δεν πρέπει να θεωρηθεί

Διαβάστε περισσότερα

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΟΔΗΓΙΕΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΥΓΡΗΣ ΕΚΧΥΛΙΣΗΣ Ελένη Παντελή, Υποψήφια Διδάκτορας Γεωργία Παππά, Δρ. Χημικός Μηχανικός

Διαβάστε περισσότερα

ΤΑ ΗΦΑΙΣΤΕΙΑ ΤΗΣ ΕΥΡΩΠΗΣ

ΤΑ ΗΦΑΙΣΤΕΙΑ ΤΗΣ ΕΥΡΩΠΗΣ ΤΑ ΗΦΑΙΣΤΕΙΑ ΤΗΣ ΕΥΡΩΠΗΣ Ηφαίστειο είναι η ανοιχτή δίοδος από το εσωτερικό της Γης που επιτρέπει την εκροή ή έκρηξη ρευστών πετρωμάτων και αερίων από το εσωτερικό (μανδύας) στην επιφάνεια του στερεού φλοιού

Διαβάστε περισσότερα

Β) ΜΕΡΟΠΛΑΓΚΤΟ. 1) ΠΡΟΝΥΜΦΕΣ ΚΑΡΚΙΝΟΕΙΔΩΝ : περιλαμβάνει δύο κύριες κατηγορίες :

Β) ΜΕΡΟΠΛΑΓΚΤΟ. 1) ΠΡΟΝΥΜΦΕΣ ΚΑΡΚΙΝΟΕΙΔΩΝ : περιλαμβάνει δύο κύριες κατηγορίες : 50 Β) ΜΕΡΟΠΛΑΓΚΤΟ 1) ΠΡΟΝΥΜΦΕΣ ΚΑΡΚΙΝΟΕΙΔΩΝ : περιλαμβάνει δύο κύριες κατηγορίες : α) Δεκάποδα (αστακοί, γαρίδες, καβούρια) β) Θυσσανόποδα (καρκινοειδή που ζούνε προσκολλημένα σε σκληρές επιφάνειες του

Διαβάστε περισσότερα

Η οδηγία για τα νερά κολύμβησης και η επίδραση της μυδοκαλλιέργειας στην ποιότητα νερών του Θερμαϊκού κόλπου (Βόρειο. Αιγαίο)

Η οδηγία για τα νερά κολύμβησης και η επίδραση της μυδοκαλλιέργειας στην ποιότητα νερών του Θερμαϊκού κόλπου (Βόρειο. Αιγαίο) Η οδηγία για τα νερά κολύμβησης και η επίδραση της μυδοκαλλιέργειας στην ποιότητα νερών του Θερμαϊκού κόλπου (Βόρειο Αιγαίο) Δρ. Σοφία Γαληνού-Μητσούδη Αλεξάνδρειο ΤΕΙ Θεσσαλονίκης Τμήμα Τεχνολογίας Αλιείας

Διαβάστε περισσότερα

ΔΑΣΙΚΑ & ΥΔΑΤΙΝΑ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 13/06/2013 Δήμος Βισαλτίας

ΔΑΣΙΚΑ & ΥΔΑΤΙΝΑ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 13/06/2013 Δήμος Βισαλτίας ΔΑΣΙΚΑ & ΥΔΑΤΙΝΑ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 13/06/2013 Δήμος Βισαλτίας Τί είναι ένα Οικοσύστημα; Ένα οικοσύστημα είναι μια αυτο-συντηρούμενη και αυτορυθμιζόμενη κοινότητα ζώντων

Διαβάστε περισσότερα

ΑΛΛΑΓΏΝ ΣΤΗΝ ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΘΑΛΑΣΣΙΑ

ΑΛΛΑΓΏΝ ΣΤΗΝ ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΟΙ ΕΠΙ ΡΑΣΕΙΣ ΤΩΝ ΚΛΙΜΑΤΙΚΩΝ ΑΛΛΑΓΏΝ ΣΤΗΝ ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΑΛΙΕΙΑ ρ. Κώστας Παπακωνσταντίνου τ /ντής του Ινστιτούτου Θαλάσσιων Βιολογικών Πόρων τ. /ντής του Ινστιτούτου Θαλάσσιων Βιολογικών Πόρων Ελληνικό

Διαβάστε περισσότερα

ΤΟ ΠΑΡΑΚΤΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΩΣ Ο ΧΩΡΟΣ

ΤΟ ΠΑΡΑΚΤΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΩΣ Ο ΧΩΡΟΣ ΤΟ ΠΑΡΑΚΤΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΩΣ Ο ΧΩΡΟΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗΣ ΥΔΡΟΣΦΑΙΡΑΣ, ΛΙΘΟΣΦΑΙΡΑΣ, ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ, ΒΙΟΣΦΑΙΡΑΣ, ΑΝΘΡΩΠΟΣΦΑΙΡΑΣ ΟΙ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΕΣ ΠΡΟΚΛΗΣΕΙΣ ΚΑΙ Η ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΣΤΗ ΧΩΡΑ ΜΑΣ Χρήστος Αναγνώστου, Γεωλόγος Ιζηματολόγος,

Διαβάστε περισσότερα

ΑΝΤΛΙΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΕΝΔΟΔΑΠΕΔΙΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗ: ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΣΕ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΚΑΤΟΙΚΙΩΝ

ΑΝΤΛΙΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΕΝΔΟΔΑΠΕΔΙΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗ: ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΣΕ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΚΑΤΟΙΚΙΩΝ ΑΝΩΤΑΤΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΠΕΙΡΑΙΑ ΣΧΟΛΗ: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ: ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ Επιβλέπων: ΠΕΤΡΟΣ Γ. ΒΕΡΝΑΔΟΣ, Καθηγητής ΑΝΤΛΙΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΕΝΔΟΔΑΠΕΔΙΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗ:

Διαβάστε περισσότερα

Κώστας Κωνσταντίνου Τμήμα Γεωλογικής Επισκόπησης

Κώστας Κωνσταντίνου Τμήμα Γεωλογικής Επισκόπησης Έρευνες για τεχνητό εμπλουτισμό των υπόγειων νερών της Κύπρου με νερό τριτοβάθμιας επεξεργασίας (παραδείγματα από Λεμεσό και Κοκκινοχώρια) Κώστας Κωνσταντίνου Τμήμα Γεωλογικής Επισκόπησης Υπουργείο Γεωργίας,

Διαβάστε περισσότερα

Διαταραχές των βιογεωχημικών κύκλων των στοιχείων από την απελευθέρωση χημικών ουσιών στο περιβάλλον

Διαταραχές των βιογεωχημικών κύκλων των στοιχείων από την απελευθέρωση χημικών ουσιών στο περιβάλλον Διαταραχές των βιογεωχημικών κύκλων των στοιχείων από την απελευθέρωση χημικών ουσιών στο περιβάλλον Διεύθυνση Ενεργειακών, Βιομηχανικών και Χημικών Προϊόντων ΓΧΚ Δρ. Χ. Νακοπούλου Βιογεωχημικοί κύκλοι

Διαβάστε περισσότερα