ΔιερεΥνηση του υδρολογικου ισοζυγιου του κορινθιακου ΚΟλπου

Transcript

1 ΔιερεΥνηση του υδρολογικου ισοζυγιου του κορινθιακου ΚΟλπου Σπερελάκη Μ. 1, Πούλος Σ. Ε. 2 1 Διατμηματικό Μεταπτυχιακό Ωκεανογραφίας, Σχολή Θετικών Επιστημών, Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών, mariasperelaki@yahoo.gr 2 Τομέας Γεωγραφίας & Κλιματολογίας, Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος, Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών, poulos@geol.uoa.gr Περίληψη Ο Κορινθιακός Κόλπος είναι μια ημίκλειστη λεκάνη με συνολική επιφάνεια ενώ σε αυτόν αποστραγγίζεται μια περιοχή 9145,33 km 2, από την οποία τα 4236,25 km 2 ανήκουν στις λεκάνες απορροής των 15 ποταμών της Βόρεια Πελοποννήσου. Σε ετήσια βάση και πριν τη λειτουργία του φράγματος του Μόρνου, ο Κορινθιακός Κόλπος είχε ένα σαφώς θετικό (+0,5 m/m 2 ) υδρολογικό ισοζύγιο το οποίο όμως γίνεται αρνητικό (-0,6 m/m 2 ) λόγω του φράγματος του Μόρνου. Τούτο δείχνει αφενός μεν τη σημασία της χερσαίας προσφοράς γλυκού νερού και αφετέρου την ανθρώπινη επίδραση. H υδρολογική ισορροπία του Κόλπου αναμένεται να αποκαθίσταται μέσω της ανταλλαγής θαλάσσιων μαζών με τον Πατραϊκό Κόλπο. Λέξεις κλειδιά: ποτάμιες απορροές, κλιματικές συνθήκες, ανθρώπινη παρέμβαση. Aν INvestigation of the water budget of THE Korinthiakos Gulf Maria Sperelaki M. 1, Poulos S.E. 2 1 Postgraduate Degree in Oceanography, School of Science, National & Kapodistrian University of Athens, mariasperelaki@yahoo.gr 2 Dept. Geography & Climatology, Faculty of Geology & Geoenvironment, National & Kapodistrian University of Athens, poulos@geol.uoa.gr Abstract The Gulf of Corinth is a semi-enclosed embayment having a surface area of km 2, and a drainage basin of km 2. It receives the freshwater inputs from a drainage basin of km 2, from which the km 2 belongs to 15 mountainous river catchments of the North Peloponnesus. The water budget of the Gulf was positive (+0.5 m/m 2 ) prior to the operation of Mornos dam when after its operation becomes negative (-0.6 m/m 2 ). It is revealed, therefore, not only the importance of the freshwater inputs from its watershed, but also the critical role of human interference. Obviously, the hydrological balance of the Gulf is established inter-seasonally through water exchange with the Gulf of Patras. Keywords: river discharge, climatic conditions, human impact. 1. Εισαγωγή Ο Κορινθιακός Κόλπος έχει επιφάνεια περί τα 2387 km 2 και δέχεται τα γλυκά νερά από μια χερσαία περιοχή συνολικής έκτασης 9145,3 km 2 (Εικ. 1). Η λεκάνη απορροής του στο τμήμα της Πελοποννήσου (4236,25 km 2 ) αποτελείται από τις υδρολογικές λεκάνες 15 μικρών ποταμών και μερικών ακόμη εφήμερων υδατορευμάτων, σε αντίθεση με τη λεκάνη της Στερεάς Ελλάδας, όπου με εξαίρεση του ποταμού Μόρνου, ο οποίος εκβάλλει στο δυτικό άκρο του Κόλπου, στερείται ουσιαστικά επιφανειακού ενεργού υδρογραφικού δικτύου περιλαμβάνοντας ένα πολύ μικρό αριθμό υδατορευμάτων αλλά σημαντικό αριθμό παράκτιων πηγών (Μονόπωλης, 1971). Στα δυτικά ο Κορινθιακός κόλπος συνδέεται με τον Πατραϊκό κόλπο μέσω του διαύλου του Ρίου (πλάτος περί τα 2 km και μέγιστο βάθος τα 60 m). Στα ανατολικά του επικοινωνεί μερικώς με τον Σαρωνικό Κόλπο μέσω τεχνητού διαύλου (διώρυγα Κορίνθου) πλάτους 25m και βάθους 8m

2 9 th Symposium on Oceanography & Fisheries, Proceedings, Volume Ι Εικ. 1: Βυθομετρικός/υψομετρικός χάρτης του Κορινθιακού Κόλπου και της λεκάνης αποστράγγισής του. Πίνακας. 1: Επιφάνεια απορροής (Α) των δεκαπέντε κυριότερων ποταμών της Βόρειας Πελοποννήσου που εκβάλλουν στον Κορινθιακό Κόλπο και του Μόρνου. Ποτάμι Α (km 2 ) Ποτάμι Α (km 2 ) Ποτάμι Α (km 2 ) Ασπροπόταμος 123,13 Δερβένιος 56,25 Κερυνίτης 73,75 Ασωπός 243,75 Κριός 87,50 Σελινούντας 325,00 Σίθας 151,25 Κράθης 143,75 Μεγανίτης 67,19 Φόνισσα 46,88 Πούντας 43,75 Φοίνιξ 85,16 Σκουπέικος 62,50 Βουραϊκός 215,61 Βολιναίος 28,59 Μόρνος 923,33 Τα επιφανειακά νερά του Κόλπου παρουσιάζουν τιμές θερμοκρασίας και αλατότητας ανάλογες με εκείνες του Ιονίου πελάγους, έχοντας αυξημένες τιμές θερμοκρασίας και αλατότητας κατά τη θερινή περίοδο (Anderson & Carmack, 1973). Ο κόλπος παρά το μεγάλο του βάθος φαίνεται να είναι σχετικά καλά οξυγονωμένος ακόμη και σε μεγάλα βάθη (>500m) (Μπαρμπετσέας, κ.ά., 2005), ενώ η κυκλοφορία των θαλασσίων μαζών χαρακτηρίζεται ως ασθενής κυκλωνική (Lascaratos et al., 1989). Η κύρια ανταλλαγή θαλασσίων μαζών λαμβάνει χώρα δια μέσου του στενού Ρίου Αντιρρίου, όπου τα ρεύματα πρωτίστως παλιρροϊκά σε ταχύτητα ξεπερνούν το 1 m/s (Piper et al., 1990). Σκοπός της εργασίας είναι η διερεύνηση του υδρολογικού ισοζυγίου του Κορινθιακού Κόλπο σε εποχιακή βάση (χειμερινή θερινή περίοδος) ώστε να αναδειχθεί ο ρόλος τόσο των ποτάμιων απορροών όσο και των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων αλλά και η συσχέτιση του με την εκροή/ εισροή υδάτων. 2. Συλλογή Δεδομένων-Μεθοδολογία Το υδρολογικό ισοζύγιο δίνεται από τη σχέση: Ρ K +R-E±Q=0 (1) όπου, Ρ κ : τα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα (κυρίως βροχόπτωση) που δέχεται ο Κορινθιακός κόλπος, R: η επιφανειακή απορροή της λεκάνης απορροής του συμπεριλαμβανομένων και των παράκτιων πηγών του, Ε: η εξάτμιση που υφίσταται στην υδάτινη επιφάνεια του και Q: ο όγκος -480-

3 του νερού που ανταλλάσσει με τις παρακείμενες σε αυτόν θαλάσσιες λεκάνες (πρωτίστως με τον Πατραϊκό Κόλπο). Για τον προσδιορισμό της ποσότητας του νερού που εισέρχεται ως βροχόπτωση (Ρκ) είτε στην επιφάνεια του κόλπου είτε στη λεκάνη αποστράγγισης του χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος των πολυγώνων Thiessen (Εικ. 2) και τα βροχομετρικά δεδομένα (μέση μηνιαία βροχόπτωση και θερμοκρασία) από 13 μετεωρολογικούς σταθμούς (Εικ. 2) Εικ. 2: Χάρτης με τους βροχομετρικούς σταθμούς και τα πολύγωνα Thiessen. Για τον προσδιορισμό της επιφανειακής απορροής της χέρσου, ανάλογα με τη διαθέσιμη πληροφορία και τη φυσιογραφία του χώρου, ακολουθήθηκαν δυο διαφορετικοί τρόποι. Έτσι για το νότιο ορεινό χερσαίο χώρο της Πελοποννήσου, όπου έχουμε ενεργό υδρογραφικό δίκτυο αξιοποιήθηκαν οι μετρήσεις της μέσης μηνιαίας επιφανειακής παροχής σε πέντε λεκάνες (Πίν. 2) οι οποίες συσχετίστηκαν με τα αντίστοιχα εμβαδά των με τη μέθοδο των ελαχίστων τετραγώνων για υγρή και ξηρή περίοδο. Ακολούθως με χρήση των εξισώσεων συσχέτισης (Πίν. 3) υπολογίστηκαν οι παροχές των 15 λεκανών της Β. Πελοποννήσου. Για τη λεκάνη της Στερεάς Ελλάδας, όπου το επιφανειακό υδρογραφικό δίκτυο δεν είναι αναπτυγμένο με εξαίρεση το ποταμό Μόρνο για τον οποίο έχουμε μετρήσεις των μηνιαίων παροχών του (Πίν. 2) συνυπολογίστηκαν και οι παροχές των παράκτιων πηγών του, όπως αυτές αναφέρονται από τον (Μονόπωλης, 1971). Για δε τον ποταμό Μόρνο οι τιμές παροχών του για υγρή και ξηρή περίοδο ανάχθηκαν στο σύνολο της λεκάνης απορροής του (933,23 km 2 ) Πίνακας. 2: Παροχές νερού (Q, m 3 /s) για υγρή και ξηρή περίοδο και τα αντίστοιχα εμβαδά των λεκανών ανάντι του σταθμού μέτρησης (Θεριανός 1974). Ποταμός Α (km 2 ) Q υγρή (m 3 /s) Q ξηρή (m 3 /s) Πηνειός (Πελοπ.) ,92 5,42 Γλαύκος 66 1,52 0,96 Σελινούς 131 3,38 1,05 Βουραϊκός 183 6,23 1,15 Κράθης 79 3,07 1,30 Ασωπός (Κορινθίας) 106 2,10 1,07 Mόρνος ,5 2,

4 9 th Symposium on Oceanography & Fisheries, Proceedings, Volume Ι Πίνακας 3: Εξισώσεις και βαθμοί συσχέτισης παροχής νερού και εμβαδού αποστράγγισης για τα ποτάμια της Β. Πελοποννήσου του Πίνακα 2. Εξίσωση συσχέτισης Βαθμός συσχέτισης (r 2 ) Υγρή περίοδος Q (m 3 /s) = 0,029*A (km 2 )-0,0343 r 2 =0,992 Ξηρή περίοδος Q (m 3 /s) = 0,0062*A (km 2 )+0,4185 r 2 =0,976 Η εξάτμιση από την επιφάνεια του Κόλπου (Ε, σε mm/day) υπολογίστηκε μέσω της λανθάνουσας θερμότητας λόγω εξάτμισης (Qe, Watt/m 2 )) η οποία σχετίζεται με την εξάτμιση (Ε) μέσω της εξίσωσης του Beer (1983): Q e =EρL(1) όπου, ρ: η πυκνότητα του νερού, L=2, J/Kgr και Q e είναι η μετρημένη λανθάνουσα θερμότητα για την οποία υιοθετήθηκαν οι τιμές που αναφέρονται στο Αιγαίο Πέλαγος από τους Poulos et al (1997) για αντίστοιχο γεωγραφικό πλάτος με αυτό του Κορινθιακού. Τέλος, για τη δημιουργία του γεωμορφολογικού υποβάθρου, τη χάραξη των τριγώνων Thiessen αλλά και για τον υπολογισμό των διαφόρων εμβαδών χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό ArcMap. 3. Αποτελέσματα - Συμπεράσματα Το συνολικό ποσό νερού που πέφτει απευθείας στην επιφάνεια του Κόλπου όπως και αυτό που εξατμίζεται κατά τη διάρκεια της υγρής, ξηρής περιόδου αλλά και ετήσια δίνονται στον Πίνακα 4. Πίνακας 4: Ποσότητες (10 6 m 3 ) σε ετήσια βάση αλλά και ξεχωριστά για την υγρή και την ξηρή περίοδο των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων που πέφτουν (Ρ Κ ) και εξατμίζονται (Ε Κ ) στην επιφάνεια του Κόλπου και του συνόλου των χερσαίων εισροών ( ), το οποίο είναι το άθροισμα των επιφανειακών απορροών του συνόλου των ποταμών της Β. Πελοποννήσου (R 1 ), των παράκτιων πηγών της Στερεάς Ελλάδας (R 2 ) και της απορροής του Μόρνου ποταμού (R 3 ). Με αστερίσκο * σημειώνονται οι τιμές μετά τη λειτουργία του φράγματος του Μόρνου). Ετήσια Υγρή περίοδος Ξηρή περίοδος P Κ (Κορινθιακού) 1111,2 790,1 321,1 Ε Κ (Κορινθιακού) 3037,7 1837,2 1200,5 R 1 (Β. Πελοπόννησος) 1267,4 1044,2 223,2 R 2 (Πηγές Στερεάς Ελλάδας) 359,5 210,7 148,7 R 3 (Μόρνος) 1527,6 1320,3 207,3 R 3 * (Μόρνος) 763,8 660,1 103,7 (Σύνολο) 3154,5 2575,2 579,2 * (Σύνολο) 2390,7 1915,0 475,6 Όπως φαίνεται η εξάτμιση (Ε Κ ) υπερισχύει (σχεδόν τριπλάσια σε ετήσια βάση) της υγροποίησης (Ρ Κ, βροχόπτωση) όσον αφορά την επιφάνεια του Κορινθιακού Κόλπου. Το αρνητικό ισοζύγιο αντισταθμίζεται από την εισροή μεγάλων ποσοτήτων νερού από τη λεκάνη αποστράγγισής της ( ), όπου όμως παρατηρείται μια μεγάλη διαφορά μεταξύ υγρής (Νοέμβριος-Απρίλιος) και ξηρής (Μάϊος-Οκτώβριος) περιόδου. Να σημειωθεί δε ότι στην επιφανειακή απορροή σημαντικότατο ρόλο παίζει και η ανθρώπινη παρέμβαση όπως φαίνεται από τη μείωση της απορροής του Μόρνου που συνεπάγεται και μείωση της υδάτινης επιφανειακής απορροής προς τον Κόλπο κατά ~50%. Με βάση τους παραπάνω υπολογισμούς προκύπτει ότι το υδατικό ισοζύγιο του Κορινθιακού Κόλπου, το οποίο δίνεται στον Πίνακα 5 εκφρασμένο σε μέτρα ανά μονάδα επιφάνειας του κόλπου

5 Πίνακας 5: Οι τιμές των επιμέρους συνιστωσών του υδατικού ισοζυγίου του Κορινθιακού Κόλπου σε ετήσια και εποχιακή (υγρή-ξηρή περίοδος) βάση. Ετήσια (m/m 2 ) Υγρή περίοδος (m/m 2 ) Ξηρή περίοδος (m/m 2 ) P Κ +0,47 +0,33 +0,14 Ε Κ -1,27-0,77-0,50 +1,32 +1,08 +0,24 * +0,66 +0,54 +0,12 Q +0,52 +0,64-0,12 Q* -0,60 +0,10-0,24 Επεξήγηση. P Κ : βροχόπτωση, Ε Κ : εξάτμιση, : η συνολική χερσαία απορροή, Q: υδατικό ισοζύγιο (*): οι τιμές μετά τη λειτουργία του φράγματος του Μόρνου. Σε ετήσια βάση, ο Κορινθιακός Κόλπος πριν από τη λειτουργία του φράγματος του Μόρνου είχε ένα σαφώς θετικό (+0,5 m/m 2 ) υδρολογικό ισοζύγιο, το οποίο μετά τη λειτουργία του φράγματος παραμένει θετικό μόνο κατά την υγρή περίοδο (+0,1 m/m 2 ), ενώ είναι έντονα αρνητικό τόσο κατά την ξηρή περίοδο (-0,24 m/m 2 ) αλλά και σε ετήσια βάση (-0,60 m/m 2 ). Τούτο καταδεικνύει σαφώς τον πρωταγωνιστικό ρόλο των χερσαίων εισροών (ετησίως 1,32 m/m 2 ) αλλά και της ανθρώπινης παρέμβασης. Χαρακτηριστικά αναφέρουμε ότι το αντίστοιχο ισοζύγιο του Αιγαίου Πελάγους είναι επίσης αρνητικό (~0,7 m/m 2 ) (Poulos et al., 1997). Όμως για την ξηρή περίοδο το ισοζύγιο του Κόλπου είναι ελαφρά αρνητικό (-0,12 m/m 2 ). Προφανώς, η αποκατάσταση της ισοζυγίου θα πρέπει να γίνεται μέσω της ανταλλαγής νερών πρωτίστως με το Ιόνιο Πέλαγος μέσω του Πατραϊκού Κόλπου. Έτσι, στη διάρκεια της υγρής περιόδου το πλεονάζον νερό θα πρέπει να εξέρχεται προς τον Πατραϊκό κόλπο, ενώ το αντίστροφο αναμένεται να συμβαίνει κατά την ξηρή περίοδο. 5. Βιβλιογραφικές Αναφορές Anderson, J. J. & Carmack, C. E., Some Physical and Chemical Properties of the Gulf of Corinth, Estuarine and Coastal Marine Science, vol I, 200 p. Θεριάνος, Α.Δ., 1974: Η γεωγραφική κατανομή της παροχής νερού των Ελληνικών ποταμών Δελτίο Ελληνικής Γεωλογικής Εταιρείας, ΧΑ, Beer, T., 1983: Environmental Oceanography, Pergamon Press London. Lascaratos, A., Salusti, E. & Papageorgaki, G.,1989. Wind-indused upwellings and currents in the Gulfs of Patras, Nafpaktos and Korinthos, Oceanologica Acta, 12(3), Μπαρμπετσέας, Σ., Παυλίδου, Α. & Ψυλλίδου-Γκιουράνοβιτς, Ρ., Πρόσφατες παρατηρήσεις επι των φυσικοχημικών χαρακτηριστικών του Κορινθιακο θ Κόλπου ( ). Πρακτικά 8 ου Πανελλήνιου Συμπόσιου Ωκεανογραφίας & Αλιείας, Θεσσαλονίκη σ Μονόπωλης, Γ.Δ., Υδρογεωλογική μελέτη της καρστικής περιοχής του ορεινού συγκροτήματος Παρνασσού. Διδακτορική Διατριβή, Χημικών Μηχανικών, ΕΜΠ, Αθήνα. Piper, D.J.W., Kontopoulos, N., Anagnostou, C., Ghronis, G. & Panagos, A.G., Modern fan deltas in the western Gulf of Corinth, Geo-Marine Letterrs, 10, Poulos, S., Drakopoulos, P., Collins, M., 1997: Seasonal variability in sea surface oceanographic conditions in the Aegean Sea (Eastern Mediterranean), Journal of Marine Systems, 13, Πούλος, Σ., Ο ρόλος των φραγμάτων στην υδάτινη και ιζηματολογική δίαιτα της Ελληνικής παράκτιας ζώνης. Πρακτικά 5 ου Πανελήνιου Γεωγραφικού Συνεδρίου, Αθήνα, 11-13/11/1999, σελ