Προτάσεις διαχείρισης των υδατικών πόρων στη λεκάνη απορροής του ποταμού Νέστου για την επίτευξη της ελάχιστης παροχής στο εν λόγω υδάτινο σώμα

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΟ: ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΤΗΣ ΓΝΩΣΗΣ ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ ΤΟΝ ΚΑΘΟΡΙΣΜΟ ΤΗΣ ΕΛΑΧΙΣΤΑ ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΗΣ ΣΤΑΘΜΗΣ/ΠΑΡΟΧΗΣ ΥΔΑΤΙΝΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ Παραδοτέο Π.Γ2.3 Προτάσεις διαχείρισης των υδατικών πόρων στη λεκάνη απορροής του ποταμού Νέστου για την επίτευξη της ελάχιστης παροχής στο εν λόγω υδάτινο σώμα

2 Το παρόν εκπονήθηκε από το Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, στο πλαίσιο της πράξης «Βελτίωση της γνώσης σχετικά με τον καθορισμό της ελάχιστα απαιτούμενης στάθμης/παροχής υδάτινων σωμάτων», η οποία εντάσσεται στο πρόγραμμα «GR02 ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΘΑΛΑΣΣΙΩΝ ΚΑΙ ΕΣΩΤΕΡΙΚΩΝ ΥΔΑΤΩΝ» και συγχρηματοδοτείται κατά 85% από τον Χρηματοδοτικό Μηχανισμό Ευρωπαϊκού Οικονομικού Χώρου (ΧΜ ΕΟΧ) περιόδου & κατά 15% από το Πρόγραμμα Δημοσίων Επενδύσεων. This report has been prepared by the Department of Civil Engineering, Aristotle University of Thessaloniki, under the project «Improving the knowledge in determining the minimum water level and flow of water bodies», which is included in the programme area «GR02 INTEGRATED MARINE AND INLAND MANAGEMENT» and co-funded from the European Economic Area Financial Mechanism by 85% and from the Public Investment Program by 15% Η πλήρης αναφορά στο παρόν κείμενο είναι: Σκουληκάρης Χ. & Ζαφειράκου Α Προτάσεις διαχείρισης των υδατικών πόρων στη λεκάνη απορροής του ποταμού Νέστου για την επίτευξη της ελάχιστης παροχής στο εν λόγω υδάτινο σώμα (Π.Γ2.2). Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης. 88 σελ. This document may be cited as follows: Skoulikaris Ch., Zafeirakou A., Proposals on the water resources management of the Nestos river basin for achieving the environmental flow in the specific water body (D.C2.3). Aristotle University of Thessaloniki, Greece. 88 p.

3 ΟΜΑΔΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Επ. Καθ. Ζαφειράκου Αντιγόνη Επιστημονικά υπεύθυνη έργου, ειδική σε θέματα υδρολογίας υδατικών πόρων, εποπτεία εργασιών, συμβολή στην εφαρμογή των μοντέλων προσομοίωσης υπό συνθήκες κλιματικής αλλαγής, αξιολόγηση των αποτελεσμάτων για διατήρηση της ελάχιστης παροχής (περιβαλλοντικής παροχής) στον ποταμό Νέστο, προτάσεις/συμπεράσματα. Δρ. Σκουληκάρης Χαράλαμπος Αξιολόγηση κλιματικών δεδομένων, υποβιβασμός κλίμακας δεδομένων, εφαρμογή μοντέλων προσομοίωσης ποταμού και μοντέλου προσομοίωσης υδροηλεκτρικής λειτουργίας για τον ποταμό Νέστο υπό συνθήκες κλιματικής αλλαγής, αξιολόγηση των αποτελεσμάτων και διερεύνηση διατήρηση της ελάχιστης παροχής (περιβαλλοντικής παροχής) στον ποταμό Νέστο, προτάσεις/συμπεράσματα.

4 Περιεχόμενα 1. Εισαγωγή Γενικά Παραδοτέο Π.Γ2.3: Σχεδιασμός και στόχοι παραδοτέου Χωρική κατανομή δεδομένων κλιματικής αλλαγής Χαρακτηριστικά κλιματικού μοντέλου Το σενάριο μελλοντικών εκπομπών Α1Β Χωρική κατανομή δεδομένων κλιματικής αλλαγής Ανάλυση δεδομένων κλιματικής αλλαγής και συντελεστές συσχέτισης Ανάλυση δεδομένων κλιματικής αλλαγής Βροχόπτωση Θερμοκρασία Ανάπτυξη των συντελεστών συσχέτισης Αποτελέσματα διόρθωσης κλιματικών παραμέτρων Βροχόπτωση Θερμοκρασία Σύγκριση δεδομένων για την περίοδο Σενάρια χρήσης νερού ποταμού Νέστου Σύντομη περιγραφή του διαχειριστικού ομοιώματος Περιβαλλοντική παροχή Αρδευτικές ανάγκες Διαμόρφωση δεδομένων εισόδου για την εφαρμογή σεναρίων Μελλοντικά υδρομετεωρολογικά δεδομένα και επεξεργασίες Αρδευτικές ανάγκες Περιβαλλοντική παροχή Σύνοψη εξεταζόμενων σεναρίων Προσομοίωση υδροσυστήματος υπό συνθήκες κλιματικής αλλαγής Σενάριο Σ1.1: RegCM_A1B_S1_Π Σενάριο Σ1.2: RegCM_A1B_S2_Π Σενάριο Σ2.1: RegCM_A1B_S3_Π Σενάριο Σ2.2: RegCM_A1B_S4_Π Σενάριο Σ3.1: RegCM_A1B_S3_Π Σενάριο Σ3.2: RegCM_A1B_S4_Π i

5 6 Προτάσεις διαχείρισης υδάτων για διατήρηση οικολογικής παροχής Συμπεράσματα προσομοίωσης υδροσυστήματος υπό συνθήκες κλιματικής αλλαγής Συμπεράσματα-Προτάσεις Βιβλιογραφία... 78

6 Ευρετήριο Εικόνων Εικόνα 2-1 Υπερθεμάτιση των σημείων πλέγματος του κλιματικού μοντέλου RegCM3 στην ευρύτερη περιοχή μελέτης Εικόνα 2-2 Χωρική κατανομή δεδομένων κλιματικής αλλαγής στη λεκάνη απορροής... 8 Εικόνα 2-3 Υπερθεμάτιση θεματικών επιπέδων πολυγώνων Thiessen δεδομένων κλιματικής αλλαγής και δεδομένων δικτύου παρακολούθησης Εικόνα 2-4 Κατανομή μελλοντικής βροχόπτωσης στο πολύγωνο του σταθμού Πρασινάδα Εικόνα 3-1 Υπερμηνιαία μετρηθείσα βροχόπτωση (μπλε ράβδος) και βροχόπτωση από το κλιματικό μοντέλο (κόκκινη ράβδος) για το σταθμό Bansko Εικόνα 3-2 Υπερμηνιαία μετρηθείσα βροχόπτωση (μπλε ράβδος) και βροχόπτωση από το κλιματικό μοντέλο (κόκκινη ραβδος) για το σταθμό Beslet Εικόνα 3-3 Υπερμηνιαία μετρηθείσα βροχόπτωση (μπλε ράβδος) και βροχόπτωση από το κλιματικό μοντέλο (κόκκινη ράβδος) για το σταθμό Dospat Εικόνα 3-4 Υπερμηνιαία μετρηθείσα βροχόπτωση (μπλε ράβδος) και βροχόπτωση από το κλιματικό μοντέλο (κόκκινη ράβδος) για το σταθμό Mussala Εικόνα 3-5 Υπερμηνιαία μετρηθείσα βροχόπτωση (μπλε ράβδος) και βροχόπτωση από το κλιματικό μοντέλο (κόκκινη ράβδος) για το σταθμό Παρανέστι Εικόνα 3-6 Υπερμηνιαία μετρηθείσα βροχόπτωση (μπλε ράβδος) και βροχόπτωση από το κλιματικό μοντέλο (κόκκινη ραβδος) για το σταθμό Ποταμοί Εικόνα 3-7 Υπερμηνιαία μετρηθείσα βροχόπτωση (κόκκινη ράβδος) και βροχόπτωση από το κλιματικό μοντέλο (μπλε ράβδος) για το σταθμό Πρασσινάδα Εικόνα 3-8 Υπερμηνιαία μετρηθείσα βροχόπτωση (μπλε ράβδος) και βροχόπτωση από το κλιματικό μοντέλο (κόκκινη ράβδος) για το σταθμό Τοξότες Εικόνα 3-9 Υπερμηνιαία μετρηθείσα θερμοκρασία (μαύρη ράβδος) και θερμοκρασία από το κλιματικό μοντέλο (γκρι ράβδος) για το σταθμό Bankso Εικόνα 3-10 Υπερμηνιαία μετρηθείσα θερμοκρασία (μαύρη ράβδος) και θερμοκρασία από το κλιματικό μοντέλο (γκρι ράβδος) για το σταθμό Mussala Εικόνα 3-11 Υπερμηνιαία μετρηθείσα θερμοκρασία (μαύρη ράβδος) και θερμοκρασία από το κλιματικό μοντέλο (γκρι ράβδος) για το σταθμό Λειβαδίτη Εικόνα 3-12 Υπερμηνιαία μετρηθείσα θερμοκρασία (μαύρη ράβδος) και θερμοκρασία από το κλιματικό μοντέλο (γκρι ράβδος) για το σταθμό Μεσοχώρι Εικόνα 3-13 Υπερμηνιαία μετρηθείσα θερμοκρασία (μαύρη ράβδος) και θερμοκρασία από το κλιματικό μοντέλο (γκρι ράβδος) για το σταθμό Σιδηρόνερο Εικόνα 3-14 Υπερμηνιαία μετρηθείσα θερμοκρασία (μαύρη ράβδος) και θερμοκρασία από το κλιματικό μοντέλο (γκρι ράβδος) για το σταθμό Χρυσούπολης Εικόνα 3-15 Απεικόνιση των δεδομένων βροχόπτωσης του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Bansko Εικόνα 3-16 Απεικόνιση των δεδομένων βροχόπτωσης του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Beslet ii

7 Εικόνα 3-17 Απεικόνιση των δεδομένων βροχόπτωσης του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Dospat Εικόνα 3-18 Απεικόνιση των δεδομένων βροχόπτωσης του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Mussala Εικόνα 3-19 Απεικόνιση των δεδομένων βροχόπτωσης του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Παρανέστι Εικόνα 3-20 Απεικόνιση των δεδομένων βροχόπτωσης του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Ποταμοί Εικόνα 3-21 Απεικόνιση των δεδομένων βροχόπτωσης του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Πρασσινάδα Εικόνα 3-22 Απεικόνιση των δεδομένων βροχόπτωσης του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Τοξότες Εικόνα 3-23 Απεικόνιση των δεδομένων θερμοκρασίας του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Bansko Εικόνα 3-24 Απεικόνιση των δεδομένων θερμοκρασίας του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Mussala Εικόνα 3-25 Απεικόνιση των δεδομένων θερμοκρασίας του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Λειβαδίτη Εικόνα 3-26 Απεικόνιση των δεδομένων θερμοκρασίας του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Μεσοχώρι Εικόνα 3-27 Απεικόνιση των δεδομένων θερμοκρασίας του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Σιδηρόνερο Εικόνα 3-28 Απεικόνιση των δεδομένων θερμοκρασίας του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Χρυσούπολη Εικόνα 3-29 Σύγκριση προσομοιώσεων για το σημείο ποταμού στα σύνορα Ελλάδας-Βουλγαρίας Εικόνα 3-30 Σύγκριση προσομοιώσεων για το σημείο ποταμού Αρκουδόρεμα Εικόνα 3-31 Σύγκριση προσομοιώσεων για το σημείο ποταμού Τοξότες Εικόνα 3-32 Σύγκριση υπερμηνιαία παροχής μεταξύ των προσομοιώσεων Εικόνα 4-1 Ομοίωμα υδροσυστήματος σε περιβάλλον WEAP Εικόνα 4-2 Υφιστάμενο αρδευτικό δίκτυο στο δέλτα του ποταμού Νέστου Εικόνα 4-3 Υφιστάμενο αρδευτικό δίκτυο και μελλοντική επέκταση στην πεδιάδα Ξάνθης Εικόνα 5-1 RegCM_A1B_S1: Εξέλιξη πλήρωσης ταμιευτήρα Θησαυρού (εκ.μ3) Εικόνα 5-2 RegCM_A1B_S1: Εξέλιξη πλήρωσης ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης (εκ.μ3) Εικόνα 5-3 RegCM_A1B_S1: Καμπύλη διάρκειας ωφέλιμου όγκου Θησαυρού (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-4 RegCM_A1B_S1: Καμπύλη διάρκειας ωφέλιμου όγκου Πλατανόβρυσης (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-5 RegCM_A1B_S1: Ετήσια παραγωγή ενέργειας (GWh) Εικόνα 5-6 RegCM_A1B_S1: Μέση μηνιαία παραγωγή ενέργειας (GWh) Εικόνα 5-7 RegCM_A1B_S1: Εκροές από το φράγμα Τοξοτών (εκ.μ3) Εικόνα 5-8 RegCM_A1B_S2: Εξέλιξη πλήρωσης ταμιευτήρα Θησαυρού (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-9 RegCM_A1B_S2: Εξέλιξη πλήρωσης ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-10 RegCM_A1B_S2: Καμπύλη διάρκειας ωφέλιμου όγκου Θησαυρού (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-11 RegCM_A1B_S2: Καμπύλη διάρκειας ωφέλιμου όγκου Πλατανόβρυσης (εκ. m 3 ) iii

8 Εικόνα 5-12 RegCM_A1B_S2: Ετήσια παραγωγή ενέργειας (GWh) Εικόνα 5-13 RegCM_A1B_S2: Μέση μηνιαία παραγωγή ενέργειας (GWh) Εικόνα 5-14 RegCM_A1B_S2: Εκροές από το φράγμα Τοξοτών (εκ.μ3) Εικόνα 5-15 RegCM_A1B_S3: Εξέλιξη πλήρωσης ταμιευτήρα Θησαυρού (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-16 RegCM_A1B_S3: Εξέλιξη πλήρωσης ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-17 RegCM_A1B_S3: Καμπύλη διάρκειας ωφέλιμου όγκου Θησαυρού (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-18 RegCM_A1B_S3: Καμπύλη διάρκειας ωφέλιμου όγκου Πλατανόβρυσης (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-19 RegCM_A1B_S3: Ετήσια παραγωγή ενέργειας (GWh) Εικόνα 5-20 RegCM_A1B_S3: Μέση μηνιαία παραγωγή ενέργειας (GWh) Εικόνα 5-21 RegCM_A1B_S3: Εκροές από το φράγμα Τοξοτών (εκ.μ3) Εικόνα 5-22 RegCM_A1B_S4: Εξέλιξη πλήρωσης ταμιευτήρα Θησαυρού (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-23 RegCM_A1B_S4: Εξέλιξη πλήρωσης ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης (εκ. m 3 )) Εικόνα 5-24 RegCM_A1B_S4: Καμπύλη διάρκειας ωφέλιμου όγκου Θησαυρού (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-25 RegCM_A1B_S4: Καμπύλη διάρκειας ωφέλιμου όγκου Πλατανόβρυσης (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-26 RegCM_A1B_S4: Ετήσια παραγωγή ενέργειας (GWh) Εικόνα 5-27 RegCM_A1B_S4: Μέση μηνιαία παραγωγή ενέργειας (GWh) Εικόνα 5-28 RegCM_A1B_S4: Εκροές από το φράγμα Τοξοτών (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-29 RegCM_A1B_S5: Εξέλιξη πλήρωσης ταμιευτήρα Θησαυρού (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-30 RegCM_A1B_S5: Εξέλιξη πλήρωσης ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-31 RegCM_A1B_S5: Καμπύλη διάρκειας ωφέλιμου όγκου Θησαυρού (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-32 RegCM_A1B_S5: Καμπύλη διάρκειας ωφέλιμου όγκου Πλατανόβρυσης (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-33 RegCM_A1B_S5: Ετήσια παραγωγή ενέργειας (GWh) Εικόνα 5-34 RegCM_A1B_S5: Μέση μηνιαία παραγωγή ενέργειας (GWh) Εικόνα 5-35 RegCM_A1B_S5: Εκροές από το φράγμα Τοξοτών (εκ.μ3) Εικόνα 5-36 RegCM_A1B_S6: Εξέλιξη πλήρωσης ταμιευτήρα Θησαυρού (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-37 RegCM_A1B_65: Εξέλιξη πλήρωσης ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-38 RegCM_A1B_S6: Καμπύλη διάρκειας ωφέλιμου όγκου Θησαυρού (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-39 RegCM_A1B_S6: Καμπύλη διάρκειας ωφέλιμου όγκου Πλατανόβρυσης (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-40 RegCM_A1B_S6: Ετήσια παραγωγή ενέργειας (GWh) Εικόνα 5-41 RegCM_A1B_S6: Μέση μηνιαία παραγωγή ενέργειας (GWh) Εικόνα 5-42 RegCM_A1B_S6: Εκροές από το φράγμα Τοξοτών (εκ. m 3 ) Εικόνα 6-1 Συνολικές αρδευτικές ανάγκες σε νερό (εκ. m 3 ) ανά οικογένεια σεναρίων Εικόνα 6-2 Συνολικές περιβαλλοντικές ανάγκες σε νερό ανά οικογένεια σενάριων Εικόνα 6-3 Διαθέσιμα αποθέματα υδάτων στο Θησαυρό ανά σενάριο (εκ.μ3) Εικόνα 6-4 Διαθέσιμα αποθέματα υδάτων στην Πλατανόβρυση ανά σενάριο (εκ.μ3) Εικόνα 6-5 Μέση μηνιαία παραγόμενη ενέργεια (GWh) από τον ΥΗΣ Θησαυρού για το σύνολο των σεναρίων 71 Εικόνα 6-6 Μέση μηνιαία παραγόμενη ενέργεια (GWh) από τον ΥΗΣ Πλατανόβρυσης για το σύνολο των σεναρίων 72 Εικόνα 6-7 Εκροές από το φράγμα Τοξοτών για τις οικογένειες σεναρίων Σ1 και Σ2 (εκ. m 3 ) Εικόνα 6-8 Εκροές από το φράγμα Τοξοτών για την οικογένεια σεναρίων Σ3 (εκ. m 3 ) iv

9 Ευρετήριο Πινάκων Πίνακας 2-1 Βασικές παραμετροποιήσεις και αλλαγές του μοντέλου RegCM3_10km... 6 Πίνακας 4-1 Απαιτήσεις σε νερό για κάλυψη των υφισταμένων αρδευτικών αναγκών στην περιοχή του Δέλτα του π. Νέστου Πίνακας 4-2 Απαιτήσεις σε νερό για την κάλυψη των μελλοντικών αρδευτικών αναγκών σύμφωνα με στοιχεία του έτους Πίνακας 4-3 Συνολικές απολήψεις ύδατος από το φράγμα Τοξοτών Πίνακας 4-4 Συγκεντρωτικός πίνακας αρδευτικών αναγκών (εκ.m 3 ) Πίνακας 4-5 Πίνακας σεναρίων διαχειριστικού ομοιώματος Πίνακας 5-1 RegCM_A1B_S1: Ζήτηση, Απολήψεις και Ελλείμματα ανά κόμβο ζήτησης (εκ. m 3 ) Πίνακας 5-2 RegCM_A1B_S2: Ζήτηση, Απολήψεις και Ελλείμματα ανά κόμβο ζήτησης (εκ.μ3) Πίνακας 5-3 RegCM_A1B_S3: Ζήτηση, Απολήψεις και Ελλείμματα ανά κόμβο ζήτησης (εκ.μ3) Πίνακας 5-4 RegCM_A1B_S4: Ζήτηση, Απολήψεις και Ελλείμματα ανά κόμβο ζήτησης (εκ.μ3) Πίνακας 5-5 RegCM_A1B_S5: Ζήτηση, Απολήψεις και Ελλείμματα ανά κόμβο ζήτησης ((εκ. m 3 ) Πίνακας 5-6 RegCM_A1B_S6: Ζήτηση, Απολήψεις και Ελλείμματα ανά κόμβο ζήτησης (εκ. m 3 ) Πίνακας 6-1 Επίπεδα ικανοποίησης ζητήσεων ανά σενάριο (%) v

10 Παραδοτέο Π.Γ2.2: Διαχειριστικό ομοίωμα των υδατικών πόρων στη λεκάνη απορροής του ποταμού Νέστου 1. Εισαγωγή 1.1 Γενικά Η πράξη με τίτλο «Βελτίωση της γνώσης σχετικά με τον καθορισμό της ελάχιστα απαιτούμενης στάθμης/παροχής υδάτινων σωμάτων» και κωδικό έργου (κωδικός ΣΑ) 075/8 εγκρίθηκε για χρηματοδότηση από το Υπουργείο Παραγωγικής Ανασυγκρότησης, Περιβάλλοντος και Ενέργειας (νυν Υπουργείο Περιβάλλοντος και Ενέργειας), Επιτελική Δομή ΕΣΠΑ ΥΠΕΚΑ (πρώην ΕΥΣΠΕΔ), Μονάδα Α : Συντονισμού & Αξιολόγησης της Εφαρμογής Περιβαλλοντικών Πολιτικών στα πλαίσια της πρόσκλησης GR02.02 «Αύξηση της γνώσης και της ευαισθητοποίησης σχετικά με την προστασία και διαχείριση υδατικών συστημάτων που παρουσιάζουν περιβαλλοντικά προβλήματα ή απώλεια βιοποικιλότητας του Προγράμματος «GR02 -ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΘΑΛΑΣΣΙΩΝ ΚΑΙ ΕΣΩΤΕΡΙΚΩΝ ΥΔΑΤΩΝ» του ΧΡΗΜΑΤΟΔΟΤΙΚΟΥ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥ ΕΥΡΩΠΑΙΚΟΥ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΟΥ ΧΩΡΟΥ (ΧΜ ΕΟΧ) Η Πράξη συγχρηματοδοτείται από τον ΧΜ ΕΟΧ Φορέας υλοποίησης του έργου είναι το ΜΟΥΣΕΙΟ ΓΟΥΛΑΝΔΡΗ ΦΥΣΙΚΗΣ ΙΣΤΟΡΙΑΣ - ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΚΕΝΤΡΟΒΙΟΤΟΠΩΝ ΥΓΡΟΤΟΠΩΝ (ΕΚΒΥ), με τους λοιπούς εταίρους στο έργο να είναι οι ακόλουθοι: 1. ΑΠΟΚΕΝΤΡΩΜΕΝΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΘΡΑΚΗΣ - ΓΕΝΙΚΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΧΩΡΟΤΑΞΙΚΗΣ & ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΠΟΛΙΤΙΚΗΣ-ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΥΔΑΤΩΝ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ-ΘΡΑΚΗΣ 2. ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΕΙΔΙΚΟΣ ΛΟΓΑΡΙΑΣΜΟΣ ΚΟΝΔΥΛΙΩΝ ΕΡΕΥΝΑΣ (ΕΛΚΕ) 3. ΕΛΛΗΝΙΚΟΣ ΓΕΩΡΓΙΚΟΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΣ ΔΗΜΗΤΡΑ - ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΑΛΙΕΥΤΙΚΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ (ΙΝΑΛΕ) 4. NORWEGIAN INSTITUTE FOR AGRICULTURAL AND ENVIRONMENTAL RESEARCH (BIOFORSK) Το παρόν ερευνητικό έργο έχει ως στόχο της πραγματοποίηση ολοκληρωμένης έρευνας για την ποσοτικοποίηση της ελάχιστης στάθμης σε λίμνες και της ελάχιστης παροχής σε ποτάμια. Η έρευνα αυτή περιλαμβάνει: a) βασικά βιολογικά στοιχεία της ποιότητας των υδάτινων οικοσυστημάτων όπως είναι τα υδρόβια μακρόφυτα και η ιχθυοπανίδα, b) την επερχόμενη κλιματική αλλαγή και τις μεταβολές που αναμένονται στις κλιματικές παραμέτρους στις περιοχές των υπό έρευνα υδάτινων σωμάτων και c) τις υφιστάμενες και μελλοντικές ανάγκες σε νερό των κύριων ανθρώπινων δραστηριοτήτων στις υπό μελέτη περιοχές. Στόχος είναι οι προτάσεις για τον καθορισμό της ελάχιστης στάθμης/παροχής στα υδάτινα σώματα, να προστατεύουν τα οικοσυστήματά τους χωρίς να τα υποβαθμίζουν. Ταυτόχρονα όμως να είναι βιώσιμες για τα επόμενα έτη και αποδεκτές από όλα τα ενδιαφερόμενα μέρη χωρίς να περιορίζουν την ανάπτυξη των ανθρώπινων δραστηριοτήτων. 1

11 Το έργο δομείται σε 6 διακριτά αλλά ταυτόχρονα αλληλένδετα υποέργα τα οποία είναι τα εξής: Υποέργο 1: Δράσεις ΕΚΒΥ για τον καθορισμό οικολογικής στάθμης- παροχής Υποέργο 2: Δράσεις Διεύθυνσης Υδάτων για διαχείριση υδατικών πόρων σε επίπεδο λεκάνης απορροής Υποέργο 3: Δράσεις ΑΠΘ για την πρόγνωση κλιματικών παραμέτρων και τον καθορισμό οικολογικής παροχής Υποέργο 4: Δράσεις ΙΝΑΛΕ για την ανάλυση απαιτήσεων της ιχθυοπανίδας σε ποταμούς και λίμνες Υποέργο 5: Δράσεις NIBIO (ή BIOFORSK) για τον καθορισμό οικολογικής στάθμης-παροχής Υποέργο 6: Παροχή υπηρεσιών στο ΙΝΑΛΕ για μετρήσεις πεδίου και επιστημονική-τεχνική στήριξη Οι δράσεις του Αριστοτέλειου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης περιλαμβάνονται στο Υποέργο 3 και αφορούν τόσο στην μελέτη της κλιματικής αλλαγής στις περιοχές μελέτης όσο και στον καθορισμόπροσομοίωση της περιβαλλοντικής παροχής σε ποτάμια υδατικά συστήματα. 1.2 Παραδοτέο Π.Γ2.3: Σχεδιασμός και στόχοι παραδοτέου Σχετικά με τους υδατικούς πόρους ποτάμιων σωμάτων, η αλόγιστη απόληψη υδάτων από τα ποτάμια ταυτόχρονα με την συνεχόμενη ρύπανση των ποταμών αποτελούν δυο παράγοντες που μεταβάλλουν την ικανότητα τους να διατηρήσουν αμετάβλητες τις φυσικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα σε αυτούς. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο πρέπει να καθοριστεί μια ρυθμιστική συμβιβαστική κατάσταση μεταξύ των ανθρωπίνων και οικολογικών αναγκών έτσι ώστε να διατηρηθεί η καλή οικολογική κατάσταση των διαθέσιμων υδατικών πόρων. Η οικολογική παροχή, η οποία είναι εξίσου γνωστή και ως ελάχιστη περιβαλλοντική παροχή, είναι μια τέτοια συμβιβαστική κατάσταση. Και είναι συμβιβαστική γιατί η διατήρηση της οικολογικής παροχής διασφαλίζει την προστασία της ανθρώπινης υγείας καθώς επίσης και το φυσικό χαρακτήρα του περιβάλλοντος και του υδατικού οικοσυστήματος γεγονός που έρχεται σε πλήρη εναρμονισμό με την Ευρωπαϊκή Οδηγία-Πλαίσιο για τα Ύδατα 2000/60/ΕΚ. Συνεπώς, τα ποτάμια πρέπει να διατηρούν πάντα μια ελάχιστη παροχή καθώς επίσης και η φυσική τους κατάσταση δεν πρέπει να μεταβάλλεται σημαντικά από τις ανθρώπινες παρεμβάσεις. Από την άλλη μεριά, η παρατηρούμενη μεταβολή της θερμοκρασίας της γης, και πιο συγκεκριμένα η αύξησή της, καθώς και οι μεταβολές στο ποσό της βροχόπτωσης, γίνονται διεθνώς πλέον αποδεκτές, προσφέροντας περιθώριο περαιτέρω μελέτης, όπως και γενικότερης ανάλυσης των σχετιζόμενων με αυτές κλιματικών αλλαγών. Έντεκα από τα τελευταία δώδεκα χρόνια ( ) τοποθετούνται στα 12 πιο θερμά έτη στο αρχείο καταγραφής της παγκόσμιας επιφανειακής θερμοκρασίας από το Η έρευνα της Διακυβερνητικής Επιτροπής για την Κλιματική Αλλαγή δείχνει μια σημαντική μελλοντική αύξηση των επεισοδίων έντονης βροχόπτωσης και σε πολλές περιοχές, μεγαλύτερες περιόδους ξηρασίας και λειψυδρίας. Εν αντιθέσει με περιοχές σε μεγαλύτερα γεωγραφικά πλάτη όπου η απορροή προβλέπεται να αυξηθεί, σε ημίξηρες περιοχές, όπως η λεκάνη της Μεσογείου, υπάρχει υψηλή πιθανότητα να βιώσουν αρνητικά τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής. Οι επιπτώσεις αυτές αφορούν αύξηση της θερμοκρασίας, μείωση της μέσης βροχόπτωσης και σημαντική μελλοντική 2

12 αύξηση των επεισοδίων έντονης βροχόπτωσης με κίνδυνο εκτεταμένων πλημμυρικών φαινομένων. Οι μεταβολές των προαναφερθέντων υδρομετεωρολογικών μεταβλητών έχουν αντίκτυπο στην απορροή και διαθεσιμότητα του νερού με συνέπεια να επιδεινωθούν οι υπάρχουσες πιέσεις στους υδατικούς πόρους. Βάση όλων των παραπάνω, το παρόν παραδοτέο (Παραδοτέο Π.Γ2.3) με τίτλο "Προτάσεις διαχείρισης των υδατικών πόρων στη λεκάνη απορροής του ποταμού Νέστου για την επίτευξη της ελάχιστης παροχής στο εν λόγω υδάτινο σώμα" αποτελεί το τέταρτο παραδοτέο της ομάδας του ΑΠΘ στο πλαίσιο του έργου «Βελτίωση της γνώσης σχετικά με τον καθορισμό της ελάχιστα απαιτούμενης στάθμης/παροχής υδάτινων σωμάτων», και εστιάζει α) στην προσομοίωση της παροχής του ποταμού Νέστου υπό συνθήκες κλιματικής αλλαγής προκειμένου να αξιολογηθεί αν διατηρείται ή όχι η οικολογική παροχή και β) στην αξιολόγηση των αποτελεσμάτων και σε προτάσεις για τη διατήρηση της οικολογικής παροχής. Το Παραδοτέο Π.Γ2.3 αποτελεί τη λογική συνέχεια του Παραδοτέου Π.Γ2.2 με τίτλο «Διαχειριστικό ομοίωμα των υδατικών πόρων στη λεκάνη απορροής του ποταμού Νέστου» στο οποίο έγινε βαθμονόμηση και επαλήθευση μοντέλων προσομοίωσης των υδατικών πόρων του ποταμού και προσομοίωσης υδροηλεκτρικής λειτουργίας των υφιστάμενων υδροηλεκτρικών έργων. Ειδικότερα, τα βαθμονομημένα μοντέλα προσομοίωσης του υδροσυστήματος του ποταμού Νέστου εφαρμόστηκαν για συνθήκες κλιματικής αλλαγής όπως αυτές ορίζονται από το περιοχικό κλιματικό μοντέλο RegCM3 χωρικής ανάλυσης 10x10Km για το κλιματικό σενάριο Α1Β, προκειμένου να διερευνηθεί η απόκριση του υδροσυστήματος υπό συνθήκες κλιματικής αλλαγής και να ελεγχθεί η δυνατότητα διατήρησης της περιβαλλοντικής παροχής, συμπεριλαμβανομένης της λειτουργίας των υδροηλεκτρικών έργων. Η υδρολογική προσομοίωση της λεκάνης απορροής έγινε με χρήση του χωρικά κατανεμημένου υδρολογικού μαθηματικού ομοιώματος MODSUR-NEIGE, και η προσομοίωση του υδροσυστήματος το οποίο περιλαμβάνει τα υδροηλεκτρικά έργα του Θησαυρού και της Πλατανόβρυσης με το μοντέλο υδροηλεκτρικής λειτουργίας WEAP21. Η περιγραφή των συγκεκριμένων μοντέλων καθώς και οι εργασίες βαθμονόμησης και επαλήθευσής τους παρουσιάζονται λεπτομερώς στο Παραδοτέο Π.Γ2.2. Κατά την υλοποίηση του παρόντος παραδοτέου οι εργασίες που αφορούν την προσομοίωση του υδροσυστήματος υπό συνθήκες κλιματικής αλλαγής είχαν ως απώτερο σκοπό να προτείνουν διαχειριστικά μέτρα/δράσεις για τη χρήση των υδάτων του ποταμού για την επίτευξη της προτεινόμενης ελάχιστης παροχής. Ειδικότερα, οι εργασίες που έλαβαν χώρα είναι: 1) Χρήση κατάλληλων γεωστατιστικών μεθόδων για κατανομή των κλιματικών μεταβλητών στη χωρική κλίμακα της λεκάνης απορροής. 2) Εκτίμηση της παροχής των υδάτινων σωμάτων του ποταμού υπό συνθήκες κλιματικής αλλαγής. 3) Ανάλυση αποτελεσμάτων και προτάσεις διαχειριστικών μέτρων σε περίπτωση αδυναμίας επίτευξης της ελάχιστης παροχής Οι άνωθεν εργασίες περιλαμβάνονται αναλυτικά στις κύριες θεματικές ενότητες του παραδοτέου. Το παρόν παραδοτέο, καλύπτοντας και περιγράφοντας αναλυτικά τις εργασίες που υλοποιήθηκαν, αποτελείται από τα παρακάτω επιμέρους κεφάλαια: 1. Εισαγωγή: Δίνεται μια γενική περιγραφή του έργου και παρουσιάζονται αναλυτικά οι στόχοι και ο σχεδιασμός του Παραδοτέου Π.Γ2.3. 3

13 2. Χωρική κατανομή δεδομένων κλιματικής αλλαγής: Στο παρόν κεφάλαιο γίνεται μια συνοπτική παρουσίαση του κλιματικού μοντέλου και στη συνέχεια παρουσιάζεται η μεθοδολογία και το αποτέλεσμα της κατανομής των κλιματικών δεδομένων στα όρια της λεκάνης του Νέστου. 3. Ανάλυση δεδομένων κλιματικής αλλαγής και συντελεστές συσχέτισης: Πραγματοποιείται συσχέτιση των ιστορικών δεδομένων που προέρχονται από το δίκτυο σταθμών που βρίσκονται στη λεκάνη του ποταμού με τα κλιματικά δεδομένα, για τις μεταβλητές της βροχόπτωσης και της θερμοκρασίας. Επιπλέον, παρουσιάζεται η μεθοδολογία για τον υποβιβασμό κλίμακας και τη συσχέτιση των κλιματικών δεδομένων με τα ιστορικά δεδομένα, καθώς και η ανάπτυξη των συντελεστών συσχέτισης που χρησιμοποιούνται για τα μελλοντικά κλιματικά δεδομένα των περιόδων και Σενάρια χρήσης νερού ποταμού Νέστου: Γίνεται παρουσίαση των σεναρίων που αναπτύχθηκαν για τις χρήσεις των υδάτων του ποταμού Νέστου. 5. Προσομοίωση υδροσυστήματος υπό συνθήκες κλιματικής αλλαγής: Στο συγκεκριμένο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα προσομοίωσης του υδροσυστήματος του ποταμού Νέστου μέσω χρήσης του μοντέλου WEAP21 για το σύνολο των σεναρίων που αναπτύχθηκαν και γίνεται εκτίμηση της περιβαλλοντικής παροχής υπό συνθήκες κλιματικής αλλαγής. 6. Προτάσεις για διατήρηση οικολογικής παροχής: Γίνεται αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης του υδροσυστήματος υπό συνθήκες κλιματικής αλλαγής και παρουσίαση προτάσεων για διατήρηση της οικολογικής παροχής υπό συνθήκες κλιματικής αλλαγής 7. Βιβλιογραφία: Παρουσιάζεται η βιβλιογραφία που χρησιμοποιήθηκε για την ολοκλήρωση του παραδοτέου. Οι πληροφορίες που παρατίθενται στο παραδοτέο αυτό προέρχονται τόσο από την εμπειρία των συνεργαζόμενων ερευνητών, όσο και από την ανάλυση αποτελεσμάτων πρωτογενούς έρευνας. Οι ερευνητές που εργάστηκαν στο συγκεκριμένο παραδοτέο είναι είναι ο Δρ. Χαράλαμπος Σκουληκάρης και η επιστημονικά υπεύθυνη. Επιπλέον, η συμβολή της Δρ. Παναγιώτας Γαλατσιάτου στις τεχνικές υποβιβασμού κλίμακος και ανάπτυξης συντελεστών συσχέτισης ήταν ιδιαιτέρως πολύτιμη. Η Επιστημονικά Υπεύθυνη του Υποέργου ΑΠΘ Αντιγόνη Ζαφειράκου Επικ. Καθηγήτρια 4

14 2. Χωρική κατανομή δεδομένων κλιματικής αλλαγής Η προσομοίωση της κλιματικής αλλαγής στην περιοχή μελέτης έγινε με χρήση περιοχικών κλιματικών μοντέλων (Regional Climate Models, RCMs). Πρόκειται για μοντέλα περιορισμένου πεδίου και υψηλής ανάλυσης τα οποία βασίζουν τη λειτουργία τους στη δυναμική αποκλιμάκωση της πληροφορίας που παράγουν τα κλιματικά μοντέλα μεγάλης κλίμακας, γνωστά ως Συζευγμένα Ατμοσφαιρικά-Ωκεάνια Μοντέλα Γενικής Κυκλοφορίας (Coupled Atmospheric-Ocean General Circulation Models, AOGCMs). Τα τελευταία, παράγουν τις οριακές συνθήκες σε ολόκληρο το πεδίο, τις χρονομεταβαλλόμενες οριακές συνθήκες στα πλευρικά όρια και τις επιφανειακές συνθήκες που κατ ανάγκη χρησιμοποιούν τα RCMs για να λειτουργήσουν. Στο πλαίσιο της μελέτης των ανθρωπογενών κλιματικών αλλαγών, βασικός παράγοντας των προσομοιώσεων του μελλοντικού κλίματος είναι η εξέλιξη των συγκεντρώσεων στην ατμόσφαιρα των αερίων του θερμοκηπίου (Green House Gases-GHG). Η εξέλιξη αυτή των συγκεντρώσεων περιγράφεται στα διάφορα σενάρια εκπομπών της κλιματικής αλλαγής. Στις παρακάτω ενότητες παρουσιάζονται συνοπτικά το περιοχικό κλιματικό μοντέλο RegCM3 που χρησιμοποιήθηκε στο πλαίσιο της παρούσας έρευνας, καθώς και το σενάριο μελλοντικών εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου Α1Β. Στο τελευταίο μέρος παρουσιάζεται η μεθοδολογία κατανομής των δεδομένων της κλιματικής αλλαγής στην περιοχή μελέτης μελέτης. 2.1 Χαρακτηριστικά κλιματικού μοντέλου Το μοντέλο RegCM3, από το οποίο προέρχονται τα δεδομένα που χρησιμοποιούνται στο παρόν ερευνητικό πρόγραμμα με χωρική ανάλυση 10x10km, είναι ένα υδροστατικό μοντέλο και έχει σ- κατακόρυφη προβολή (sigma vertical coordinate) ενώ ο δυναμικός του πυρήνας είναι ίδιος με αυτόν του υδροστατικού μοντέλου ΜΜ5 του Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια και του NCAR (National Center for Atmospheric Research). Το μοντέλο χρησιμοποιεί συγκεκριμένα σχήματα μεταφοράς όπως το σχήμα βιόσφαιρας ατμόσφαιρας (ΒΑΤS) το σχήμα μεταφοράς ακτινοβολιών κ.α. τα οποία αναλύονται και παρουσιάζονται με τη σχετική βιβλιογραφία στο Παραδοτέο ΠΒ.2 «Εκτίμηση μελλοντικών τιμών βροχής και θερμοκρασίας στις υδρολογικές λεκάνες των υπό έρευνα υδάτινων σωμάτων», το οποίο αναπτύχθηκε από την ομάδα Μετεωρολογίας του ΑΠΘ. Παρόλα αυτά, επειδή στα πλαίσια του παρόντος παραδοτέου γίνεται χρήση των μελλοντικών βροχοπτώσεων και θερμοκρασιών για την προσομοίωση της μελλοντικής παροχής του ποταμού Νέστου θεωρείται χρήσιμο να αναφερθούν οι σχετικές με τη βροχόπτωση πληροφορίες με τη βροχόπτωση. Ειδικότερα, η βροχόπτωση στο πλέγμα διακριτοποίησης του μοντέλου RegCM3παρουσιάζεται μέσω του σχήματος των Pal et al. (2000). Αυτό το σχήμα συμπεριλαμβάνει μια προγνωστική εξίσωση για το νερό μέσα στα νέφη και επιτρέπει τον καθορισμό και τον υπολογισμό των νεφών ακόμα και σε μικρότερη κλίμακα από την αρχική του μοντέλου. Οι προσομοιώσεις των 25km οδηγούνται (έχουν ως γονέα) από το μοντέλο γενικής κυκλοφορίας του Max Planck Institute for Meteorology (MPI_ECHAM5) χρησιμοποιώντας το 20C3M (20th Century coupled model simulations with realistic changes in radiative forcing) σενάριο (Roeckner et al., 2006). Η αναπαράσταση της επιφάνειας του εδάφους έγινε με τη βοήθεια δεδομένων από το The 5

15 US Geological Survey (USGS) Global Land Cover Characterization (GLCC) καθώς και η κατάταξη ΒΑΤS (Biosphere-Atmosphere Transfer Scheme). Επίσης, για την καλύτερη προσομοίωση του υψομέτρου χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα από το USGS Global Topography 30-arc second (GTOPO30). Τα χαρακτηριστικά του μοντέλου και η παρουσίαση των διαφορών με το αντίστοιχο μοντέλο χωρικής ανάλυσης 25x25 Km παρουσιάζονται στον ακόλουθο πίνακα. Πίνακας 2-1 Βασικές παραμετροποιήσεις και αλλαγές του μοντέλου RegCM3_10km RegCM3_25 RegCM3_10 Driving Field ECHAM5 Nested from 25km Number of grid points 192 x x 160 Number of vertical levels Integration time Jan 1, 1950 Dec 31, 2100 Jan 1, 1950 Dec 31, 2100 Time step 60 sec 30 sec Terrain and landuse resolution 10 min 3 min Cumulus Scheme Grell MIT-Emanuel Convective Closure Scheme Fritsch & Chappell - Planetary Boundary Layer Scheme Holtslag Holtslag Σύμφωνα με τη βιβλιογραφία, η οποία αναφέρεται λεπτομερώς στο παραδοτέο ΠΒ.2, το μοντέλο RegCM3 γενικά υπερεκτιμά τη βροχόπτωση όταν χρησιμοποιείται η βασική του παραμετροποίηση (default parameterization). Για τις μελλοντικές προβολές που έγιναν με την χωρική ανάλυση των 10km, το σχήμα κατακόρυφης ανάπτυξης (cumules convective scheme) που χρησιμοποιήθηκε είναι το Emanuel scheme με μικρές αλλαγές στις παραμέτρους του μοντέλου: η μετατροπή νέφους σε βροχή ( cloud to rain autoconversion) μειώθηκε από 5*10-4 στο 2.5*10-4, ο συντελεστής του ρυθμού εξάτμισης των βροχοσταγόνων αυξήθηκε από 2.0*10-5 στο 1.0*10-3 (kg m -2 s- 1 ) -1/2 s -1 και ο ρυθμός επικάθησης των βροχοσταγόνων (accretion rate) μειώθηκε από 6 στα 3 m 3 kg s Το σενάριο μελλοντικών εκπομπών Α1Β Τα σενάρια μελλοντικών εκπομπών (Special Report on future Emissions Scenarios -SRES) αναπτύχθηκαν για να περιγράψουν την εξέλιξη των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου εξαιτίας των ανθρωπογενών δραστηριοτήτων και να χρησιμοποιηθούν ως δεδομένα εισόδου στα μοντέλα προσομοίωσης της κλιματικής αλλαγής. Τα σενάρια SRES περιγράφουν σε επίπεδο παγκόσμιας κλίμακας τις σχέσεις μεταξύ των δυνάμεων που ευθύνονται για τις εκπομπές των αερίων του θερμοκηπίου και των αερολυμάτων και την εξέλιξη των εκπομπών κατά τη διάρκεια του 21ου αιώνα (Bank of Greece, 2011). Ένα σύνολο 40 σεναρίων έχει ομαδοποιηθεί σε τέσσερις θεματικές ενότητες (storylines), τις Α1, Α2, Β1 και Β2. Κάθε θεματική ενότητα παρουσιάζει μια πιθανή δημογραφική, κοινωνική, οικονομική, τεχνολογική και περιβαλλοντική ανάπτυξη. Επιπρόσθετα, όλα τα σενάρια που βασίζονται στην ίδια θεματική ενότητα συγκροτούν μια «οικογένεια σεναρίου» (scenario family), όπως για παράδειγμα τα σενάρια Α1F1, A1T, A1B. Στο παρόν ερευνητικό έργο διερευνήθηκε το Α1Β. 6

16 Η οικογένεια σεναρίων Α1 περιγράφουν έναν μελλοντικό κόσμο με ταχεία οικονομική και τεχνολογική ανάπτυξη όπου ο παγκόσμιος πληθυσμός φτάνει στο μέγιστό του στα μέσα του αιώνα και μετά φθίνει (Bank of Greece, 2011). Το Α1Β σενάριο θεωρείται ως ένα μέτριο σενάριο και προβλέπει τα ακόλουθα: Ραγδαία οικονομική ανάπτυξη. Ιδιαίτερα έντονη κατανάλωση ενέργειας αλλά παράλληλα διάδοση νέων και αποδοτικών τεχνολογιών. Χρήση τόσο ορυκτών καυσίμων αλλά και εναλλακτικών πηγών ενέργειας. Μικρές αλλαγές στη χρήση γης. Ραγδαία αύξηση του παγκόσμιου πληθυσμού μέχρι το έτος 2050 και σταδιακή μείωσή του στη συνέχεια. Έντονη αύξηση της συγκέντρωσης του CO 2 στην ατμόσφαιρα η οποία θα φτάσει τα 720 ppm το Χωρική κατανομή δεδομένων κλιματικής αλλαγής Το περιοχικό κλιματικό μοντέλο κάλυπτε την περιοχή μελέτης με ένα ευρύτερο «παράθυρο» δεδομένων σε ορθογωνικό πλέγμα (κάνναβος) για τις ακόλουθες 3 διακριτές χρονικές περιόδους: , και Το ευρύτερο αυτό πλέγμα αποτελούνταν από 288 σημεία πλέγματος, Εικόνα 2-1. Εικόνα 2-1 Υπερθεμάτιση των σημείων πλέγματος του κλιματικού μοντέλου RegCM3 στην ευρύτερη περιοχή μελέτης. 7

17 Για κάθε σημείο το μοντέλο παρήγαγε δεδομένα όπως ημερήσια δεδομένα όπως ύψος βροχόπτωσης, μέση, ελάχιστη και μέγιστη θερμοκρασία, μέση ημερήσια προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία, σημείο δρόσου, ταχύτητα και διεύθυνση ανέμου κ.α.. Πιο συγκεκριμένα, τα παραγόμενα δεδομένα και οι μονάδες μέτρησης είναι τα ακόλουθα: Tmax ( o C): daily average of maximum temperature Tmin ( o C): daily average of minimum temperature Temp ( o C): daily average of mean temperature Prec (mm): daily precipitation Tdew ( o C): daily average of dew point temperature Abs_Tmax ( o C): daily absolute maximum temperature Abs_Tmin ( o C): daily absolute minimum temperature NetRAdiation (MJm -2 ): daily net radiation WindSpeed (m/sec): daily wind speed Με τη βοήθεια των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών εντοπίστηκαν τα 117 σημεία πλέγματος που καλύπτουν την λεκάνης απορροής του ποταμού Νέστου. Κατόπιν, πραγματοποιήθηκε κατανομή της σημειακής πληροφορίας στο χώρο που ορίζουν τα όρια της λεκάνης απορροής με εφαρμογή της μεθόδου Thiessen, Εικόνα 2-2, όπου κάθε πολύγωνο περιέχει τα διακριτά δεδομένα από το κλιματικό μοντέλο. Εικόνα 2-2 Χωρική κατανομή δεδομένων κλιματικής αλλαγής στη λεκάνη απορροής 8

18 Στη συνέχεια και πάλι με τη βοήθεια των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών έγινε υπερθεμάτιση των πολυγώνων Thiessen που είχαν δημιουργηθεί βάση του δικτύου των σταθμών παρακολούθησης, πάνω στο πολύγωνα Thiessen της κλιματικής αλλαγής, Εικόνα 2-3. Σκοπός αυτής της υπερθεμάτισης ήταν μια περαιτέρω χωρική κατανομή των πολυγώνων Thiessen της κλιματικής αλλαγής, στο χώρο που ορίζουν τα πολύγωνα που αντιστοιχούν στους σταθμούς παρακολούθησης, διότι αυτά τα τελευταία χρησιμοποιούνται από το υδρολογικό μοντέλο. Εικόνα 2-3 Υπερθεμάτιση θεματικών επιπέδων πολυγώνων Thiessen δεδομένων κλιματικής αλλαγής και δεδομένων δικτύου παρακολούθησης. Η βασική θεώρηση για την εφαρμογή της μεθόδου είναι ότι αν h i είναι τα σημειακά ύψη βροχόπτωσης σε μια λεκάνη απορροής σε ένα πλήθος k σταθμών, τότε το μέσο ισοδύναμο ύψος κατακρημνίσεων μπορεί να υπολογιστεί με τον παρακάτω γραμμικό συνδυασμό (Κουτσογιάννης & Ξανθόπουλος, 1999): h = S k i= 1 w h Όπου w i ο συντελεστής βάρους για κάθε έναν από τους k σταθμούς, ο οποίος προέκυψε με εφαρμογή της μεθόδου Thiessen με χρήση ΓΣΠ. Ειδικότερα, ο λόγος του εμβαδού της κάθε υποπεριοχής που ορίζεται μέσω εφαρμογής των πολυγώνων Thiessen στις υπολεκάνες προς το συνολικό εμβαδό πολυγώνου Thiessen προσδιορίζει το συντελεστή βάρους των σταθμών στη συνολική βροχόπτωση της υπολεκάνης. Όπως φαίνεται στο παρακάτω παράδειγμα, Εικόνα 2-4, το ισοδύναμο ύψος βροχόπτωσης για το πολύγωνο Thiessen που ορίζει ο σταθμός Πρασινάδα, δίνεται από τον ακόλουθη εξίσωση: i i 9

19 hprasinada = hgrid72* hgrid73* hgrid74* hgrid61* hgrid62* hgrid63* hgrid50*0.22+ hgrid51*1 + hgrid52* hgrid53* hgrid39*0.03+ hgrid40* hgrid41* hgrid42* hgrid31*0.1 Εικόνα 2-4 Κατανομή μελλοντικής βροχόπτωσης στο πολύγωνο του σταθμού Πρασινάδα Η ίδια προσέγγιση ακολουθήθηκε για το σύνολο των σταθμών. Το τελικό βήμα της διαδικασίας, αφορούσε στην χωρική κατανομή της βροχόπτωσης στον κάνναβο του μοντέλου, μια διαδικασία που περιγράφεται στο Παραδοτέο Π.Γ

20 3 Ανάλυση δεδομένων κλιματικής αλλαγής και συντελεστές συσχέτισης Η ανάλυση και αξιολόγηση των δεδομένων της κλιματικής αλλαγής αποτελεί το πρωταρχικό στάδιο πριν την προσομοίωση της υδρολογικής λεκάνης και της υδροηλεκτρικής λειτουργίας υπό συνθήκες κλιματικής αλλαγής. Η ανάλυση γίνεται για τα «ιστορικά» δεδομένα της κλιματικής αλλαγής, γνωστό και ως «παρόν» κλίμα, για την χρονική περίοδο που υπάρχουν δεδομένα από σταθμούς παρακολούθησης. Σκοπός της συγκεκριμένης ανάλυσης είναι η διερεύνηση των γενικών στατιστικών χαρακτηριστικών των δεδομένων κλιματικής αλλαγής και η σύγκρισή τους με τα δεδομένα παρακολούθησης. Σε περίπτωση που υπάρχουν μεγάλες στατιστικές διαφορές μεταξύ των δυο ομάδων δεδομένων τότε η βιβλιογραφία ορίζει πως πρέπει να εφαρμοστούν τεχνικές συσχέτισης μεταξύ των δεδομένων, και οι συναρτήσεις μεταφοράς/μετασχηματισμού (transfer functions) που ορίζονται για το παρελθόν εφαρμόζονται και στις χρονοσειρές των δεδομένων κλιματικής αλλαγής που αφορούν στο μέλλον. Στο πλαίσιο του παρόντος έργου, η κοινή χρονική περίοδος μεταξύ των δεδομένων κλιματικής αλλαγής και των δεδομένων παρακολούθησης είναι από Ιανουάριο 1987 έως Δεκέμβριο 1995, περίοδος κατά την οποία έγινε και η βαθμονόμηση και επαλήθευση των μοντέλων προσομοίωσης. Αν και η χρονική περίοδος των 9 ετών (1987 έως 1995) θεωρείται μικρή για την εξαγωγή ασφαλών συμπερασμάτων, είναι η μόνη περίοδος για την οποία υπήρχαν διαθέσιμα ιστορικά δεδομένα για το σύνολο των σταθμών παρακολούθησης που υπάρχουν στη λεκάνη του ποταμού. Τα δεδομένα που αναλύθηκαν αφορούν στη βροχόπτωση και τη θερμοκρασία. 3.1 Ανάλυση δεδομένων κλιματικής αλλαγής Βροχόπτωση Η ανάλυση, όπως φαίνεται παρακάτω, έδειξε ότι το κλιματικό μοντέλο υπερεκτιμά την βροχόπτωση τόσο στο Βουλγάρικο τμήμα της λεκάνης, όσο και στο Ελληνικό. Η υπερεκτίμηση αυτή είναι ιδιαίτερα έντονη κατά τους χειμερινούς μήνες (Δεκέμβριος Ιανουάριος Φεβρουάριος), ώστε σε πολλές περιπτώσεις να είναι τουλάχιστον 4 φορές μεγαλύτερη από τις μετρηθείσες τιμές. Κατά τους θερινούς μήνες, η υπερεκτίμηση της βροχόπτωσης παρουσιάζεται μόνο στο Βουλγάρικο τμήμα της λεκάνης. Η υπερεκτίμηση της βροχόπτωσης κατά τους φθινοπωρινούς μήνες, αν και είναι υπαρκτή, παρουσιάζει διακυμάνσεις ανά σταθμό. Λεκάνη απορροής π. Νέστου στη Βουλγαρία Για το σταθμό μέτρησης του Bansko, η μέση μηνιαία μετρηθείσα βροχόπτωση για την περίοδο Ιανουαρίου 1987 Δεκεμβρίου 1995 ήταν 41.9 mm, ενώ η μέγιστη ήταν mm. Σύμφωνα με τα δεδομένα του κλιματικού μοντέλου, για την ίδια περίοδο η μέση μηνιαία βροχόπτωση ήταν 80.8 mm και η μέγιστη mm, δηλαδή το κλιματικό μοντέλο εκτιμούσε τη διπλάσια ποσότητα βροχόπτωσης. Η υπερμηνιαία ανάλυση των δεδομένων έδειξε ότι το κλιματικό μοντέλο υπερεκτιμά τη βροχόπτωση τόσο κατά τους χειμερινούς όσο και τους θερινούς μήνες, και στην περίπτωση του Ιανουαρίου και Φεβρουαρίου το ύψος βροχόπτωσης είναι τουλάχιστον 4 φορές μεγαλύτερο από τις μετρηθείσες τιμές Εικόνα

21 Εικόνα 3-1 Υπερμηνιαία μετρηθείσα βροχόπτωση (μπλε ράβδος) και βροχόπτωση από το κλιματικό μοντέλο (κόκκινη ράβδος) για το σταθμό Bansko Για το σταθμό μέτρησης του Beslet, η μέση μηνιαία μετρηθείσα βροχόπτωση για την περίοδο Ιανουαρίου 1987 Δεκεμβρίου 1995 ήταν 54.0 mm, ενώ η μέγιστη ήταν mm. Σύμφωνα με τα δεδομένα του κλιματικού μοντέλου, για την ίδια περίοδο η μέση μηνιαία βροχόπτωση ήταν mm και η μέγιστη mm, δηλαδή το κλιματικό μοντέλο εκτιμούσε παραπάνω από τη διπλάσια ποσότητα βροχόπτωσης. Η υπερμηνιαία ανάλυση των δεδομένων έδειξε ότι το κλιματικό μοντέλο υπερεκτιμά τη βροχόπτωση τόσο κατά τους χειμερινούς όσο και τους θερινούς μήνες, και στην περίπτωση του Ιανουαρίου (224.4mm) και Φεβρουαρίου(192.1mm) το ύψος βροχόπτωσης παρουσιάζει τεράστιες διαφορές από τις μετρηθείσες τιμές (29.5mm και 49.8mm αντίστοιχα) Εικόνα 3-2. Εικόνα 3-2 Υπερμηνιαία μετρηθείσα βροχόπτωση (μπλε ράβδος) και βροχόπτωση από το κλιματικό μοντέλο (κόκκινη ραβδος) για το σταθμό Beslet 12

22 Για το σταθμό μέτρησης του Dospat, η μέση μηνιαία μετρηθείσα βροχόπτωση για την περίοδο Ιανουαρίου 1987 Δεκεμβρίου 1995 ήταν 58.0 mm, ενώ η μέγιστη ήταν mm. Σύμφωνα με τα δεδομένα του κλιματικού μοντέλου, για την ίδια περίοδο η μέση μηνιαία βροχόπτωση ήταν mm και η μέγιστη mm, δηλαδή το κλιματικό μοντέλο εκτιμούσε παραπάνω από τη διπλάσια ποσότητα βροχόπτωσης. Η υπερμηνιαία ανάλυση των δεδομένων έδειξε ότι το κλιματικό μοντέλο υπερεκτιμά τη βροχόπτωση τόσο κατά τους χειμερινούς όσο και τους θερινούς μήνες, και στην περίπτωση του Ιανουαρίου (253.2 mm) και Φεβρουαρίου(209.6 mm) το ύψος βροχόπτωσης παρουσιάζει τεράστιες διαφορές από τις μετρηθείσες τιμές (15.6mm και 47.4mm αντίστοιχα) Εικόνα 3-3. Εικόνα 3-3 Υπερμηνιαία μετρηθείσα βροχόπτωση (μπλε ράβδος) και βροχόπτωση από το κλιματικό μοντέλο (κόκκινη ράβδος) για το σταθμό Dospat Για το σταθμό μέτρησης Mussala, η μέση μηνιαία μετρηθείσα βροχόπτωση για την περίοδο Ιανουαρίου 1987 Δεκεμβρίου 1995 ήταν 71.3 mm, ενώ η μέγιστη ήταν mm. Σύμφωνα με τα δεδομένα του κλιματικού μοντέλου, για την ίδια περίοδο η μέση μηνιαία βροχόπτωση ήταν mm και η μέγιστη mm, δηλαδή το κλιματικό μοντέλο εκτιμούσε παραπάνω από τη διπλάσια ποσότητα βροχόπτωσης. Για το συγκεκριμένο σταθμό το κλιματικό μοντέλο υπερεκτιμά κατά πολύ μεγάλο ποσοστό και τις θερινές βροχοπτώσεις, αφού η μέγιστες ετήσιες βροχοπτώσεις σύμφωνα με το κλιματικό μοντέλο λαμβάνουν χώρα το μήνα Ιούλιου, γεγονός που δεν επαληθεύεται από τα διαθέσιμα δεδομένα παρατήρησης.η υπερμηνιαία ανάλυση των δεδομένων έδειξε ότι το κλιματικό μοντέλο υπερεκτιμά τη βροχόπτωση τόσο κατά τους χειμερινούς όσο και τους θερινούς μήνες, και στην περίπτωση του Ιανουαρίου (178.2mm) και Φεβρουαρίου(174.3mm) το ύψος βροχόπτωσης παρουσιάζει τεράστιες διαφορές από τις μετρηθείσες τιμές (55,0mm και 77.4mm αντίστοιχα) Εικόνα 3-4. Για το μήνα Ιούλιο το κλιματικό μοντέλο εκτιμά το μέσο ύψος βροχόπτωσης σε 280.0mm ενώ βάση των παρατηρήσεων το μέσο ύψος βροχόπτωσης είναι της τάξης των 78.5mm. 13

23 Εικόνα 3-4 Υπερμηνιαία μετρηθείσα βροχόπτωση (μπλε ράβδος) και βροχόπτωση από το κλιματικό μοντέλο (κόκκινη ράβδος) για το σταθμό Mussala Λεκάνη απορροής π. Νέστου στην Ελλάδα Για το σταθμό μέτρησης του Παρανεστίου, η μέση μηνιαία μετρηθείσα βροχόπτωση για την περίοδο Ιανουαρίου 1987 Δεκεμβρίου 1995 ήταν 38.9 mm, ενώ η μέγιστη ήταν mm. Σύμφωνα με τα δεδομένα του κλιματικού μοντέλου, για την ίδια περίοδο η μέση μηνιαία βροχόπτωση ήταν 81.9 mm και η μέγιστη mm, δηλαδή το κλιματικό μοντέλο εκτιμούσε παραπάνω από τη διπλάσια ποσότητα βροχόπτωσης. Η υπερμηνιαία ανάλυση των δεδομένων έδειξε ότι το κλιματικό μοντέλο υπερεκτιμά τη βροχόπτωση κατά τους χειμερινούς μήνες, και στην περίπτωση του Ιανουαρίου (162.3mm) και Φεβρουαρίου(167.6mm) το ύψος βροχόπτωσης παρουσιάζει τεράστιες διαφορές από τις μετρηθείσες τιμές (30.9mm και 25.4mm αντίστοιχα) Εικόνα 3-5. Κατά τους θερινούς μήνες το κλιματικό μοντέλο προσεγγίζει ικανοποιητικά τη βροχόπτωση. Εικόνα 3-5 Υπερμηνιαία μετρηθείσα βροχόπτωση (μπλε ράβδος) και βροχόπτωση από το κλιματικό μοντέλο (κόκκινη ράβδος) για το σταθμό Παρανέστι 14

24 Για το σταθμό μέτρησης Ποταμών, η μέση μηνιαία μετρηθείσα βροχόπτωση για την περίοδο Ιανουαρίου 1987 Δεκεμβρίου 1995 ήταν 43.0 mm, ενώ η μέγιστη ήταν mm. Σύμφωνα με τα δεδομένα του κλιματικού μοντέλου, για την ίδια περίοδο η μέση μηνιαία βροχόπτωση ήταν 90.6 mm και η μέγιστη 418.1mm, δηλαδή το κλιματικό μοντέλο εκτιμούσε παραπάνω από τη διπλάσια ποσότητα βροχόπτωσης. Η υπερμηνιαία ανάλυση των δεδομένων έδειξε ότι το κλιματικό μοντέλο υπερεκτιμά τη βροχόπτωση κατά τους χειμερινούς μήνες, και στην περίπτωση του Ιανουαρίου (186.0mm) και Φεβρουαρίου(172.0mm) το ύψος βροχόπτωσης παρουσιάζει τεράστιες διαφορές από τις μετρηθείσες τιμές (11.3 mm και 38.0 mm αντίστοιχα) Εικόνα 3-6. Κατά τους θερινούς μήνες το κλιματικό μοντέλο προσεγγίζει ικανοποιητικά τη βροχόπτωση. Εικόνα 3-6 Υπερμηνιαία μετρηθείσα βροχόπτωση (μπλε ράβδος) και βροχόπτωση από το κλιματικό μοντέλο (κόκκινη ραβδος) για το σταθμό Ποταμοί Για το σταθμό μέτρησης Πρασσινάδας, η μέση μηνιαία μετρηθείσα βροχόπτωση για την περίοδο Ιανουαρίου 1987 Δεκεμβρίου 1995 ήταν 60.9 mm, ενώ η μέγιστη ήταν mm. Σύμφωνα με τα δεδομένα του κλιματικού μοντέλου, για την ίδια περίοδο η μέση μηνιαία βροχόπτωση ήταν mm και η μέγιστη mm, δηλαδή το κλιματικό μοντέλο εκτιμούσε παραπάνω από τη διπλάσια ποσότητα βροχόπτωσης. Η υπερμηνιαία ανάλυση των δεδομένων έδειξε ότι το κλιματικό μοντέλο υπερεκτιμά τη βροχόπτωση κατά τους χειμερινούς μήνες, και στην περίπτωση του Ιανουαρίου (270.3mm) και Φεβρουαρίου(238.6mm) το ύψος βροχόπτωσης παρουσιάζει τεράστιες διαφορές από τις μετρηθείσες τιμές (23.4 mm και 61.8 mm αντίστοιχα) Εικόνα 3-7. Κατά τους θερινούς μήνες το κλιματικό μοντέλο προσεγγίζει ικανοποιητικά τη βροχόπτωση. 15

25 Εικόνα 3-7 Υπερμηνιαία μετρηθείσα βροχόπτωση (κόκκινη ράβδος) και βροχόπτωση από το κλιματικό μοντέλο (μπλε ράβδος) για το σταθμό Πρασσινάδα Για το σταθμό μέτρησης Τοξοτών, η μέση μηνιαία μετρηθείσα βροχόπτωση για την περίοδο Ιανουαρίου 1987 Δεκεμβρίου 1995 ήταν 43.2 mm, ενώ η μέγιστη ήταν mm. Σύμφωνα με τα δεδομένα του κλιματικού μοντέλου, για την ίδια περίοδο η μέση μηνιαία βροχόπτωση ήταν 82.2 mm και η μέγιστη mm, δηλαδή το κλιματικό μοντέλο εκτιμούσε παραπάνω από τη διπλάσια ποσότητα βροχόπτωσης. Η υπερμηνιαία ανάλυση των δεδομένων έδειξε ότι το κλιματικό μοντέλο υπερεκτιμά τη βροχόπτωση κατά τους χειμερινούς μήνες, και στην περίπτωση του Ιανουαρίου (184.0mm) και Φεβρουαρίου(189.0mm) το ύψος βροχόπτωσης παρουσιάζει τεράστιες διαφορές από τις μετρηθείσες τιμές (21.2mm και 42.5mm αντίστοιχα) Εικόνα 3-8. Κατά τους θερινούς μήνες το κλιματικό μοντέλο προσεγγίζει ικανοποιητικά τη βροχόπτωση. Εικόνα 3-8 Υπερμηνιαία μετρηθείσα βροχόπτωση (μπλε ράβδος) και βροχόπτωση από το κλιματικό μοντέλο (κόκκινη ράβδος) για το σταθμό Τοξότες 16

26 Η ίδια συμπεριφορά παρουσιάστηκε για το σύνολο των σταθμών, δηλαδή στο Βουλγάρικο τμήμα της λεκάνης απορροής το κλιματικό μοντέλο υπερεκτιμούσε τη βροχόπτωση καθ όλη τη διάρκεια του έτους, ενώ στο ελληνικό τμήμα της λεκάνης το κλιματικό μοντέλο υπερεκτιμούσε τα ύψη βροχής μόνο κατά τους χειμερινούς μήνες, ενώ κατά τη διάρκεια των πιο ζεστών μηνών (άνοιξη, καλοκαίρι και αρχές φθινοπώρου) το κλιματικό μοντέλο αναπαριστούσε τα ύψη βροχής με αρκετά μεγάλη ακρίβεια. Η παραπάνω αξιολόγηση των κλιματικών δεδομένων έδειξε την ανάγκη για παραμετροποίηση των κλιματικών παραμέτρων έτσι ώστε να αυξηθεί η συσχέτιση με τα δεδομένα που προέρχονται από τους υφιστάμενους σταθμούς. Η μέθοδος που εφαρμόστηκε ανήκει στην κατηγορία των κλιματικών μεθόδων μετασχηματισμού των ποσοστιαίων σημείων (quantile mapping) και παρουσιάζεται σε ακόλουθη παράγραφο Θερμοκρασία Όσον αφορά τη θερμοκρασία, η ανάλυση της συσχέτισης έγινε για σταθμούς όπου υπήρχαν μεγαλύτερες χρονοσειρές δεδομένων, προκειμένου να υπάρχει μια μεγαλύτερη ρεαλιστικότητα ως προς τα αποτελέσματα. Συγκεκριμένα, η ανάλυση έλαβε χώρα για τους ελληνικούς σταθμούς Λειβαδίτη, Μεσοχώρι, Σιδηρόνερο και Χρυσούπολη και για τους βουλγάρικους σταθμούς Bansko και Mussala, για την περίοδο Ιανουαρίου Δεκεμβρίου Η ανάλυση των θερμοκρασιακών δεδομένων, όπως φαίνεται παρακάτω, έδειξε ότι το κλιματικό μοντέλο παρουσιάζει αρκετά καλή συσχέτιση με τις θερμοκρασίες των σταθμών παρακολούθησης, παρόλα αυτά υπάρχουν και σταθμοί όπου υπάρχουν έντονες διαφοροποιήσεις. Η υπερεκτίμηση και υποεκτίμηση της θερμοκρασίας διαφέρει από σταθμό σε σταθμό και δεν μπορεί να εξαχθεί κάποιο συνολικό συμπέρασμα. Λεκάνη απορροής π. Νέστου στη Βουλγαρία Για το σταθμό μέτρησης του Bansko, η μέση μηνιαία μετρηθείσα θερμοκρασία για την περίοδο Ιανουαρίου 1981 Δεκεμβρίου 1995 ήταν 7.7 ο C, η μέση μέγιστη 20.1 ο C και η μέση ελάχιστη -6.9 ο C. Σύμφωνα με τα δεδομένα του κλιματικού μοντέλου, για την ίδια περίοδο η μέση μηνιαία θερμοκρασία ήταν 5.1 ο C, η μέση μέγιστη 17.3 ο C και η μέση ελάχιστη -7.2 ο C, δηλαδή το κλιματικό μοντέλο εκτιμούσε μικρότερες μέσες και μέγιστες μηνιαίες θερμοκρασίες, ενώ εκτιμούσε ελαφρώς μεγαλύτερες ελάχιστες θερμοκρασίες. Η υπερμηνιαία ανάλυση των δεδομένων έδειξε ότι το κλιματικό μοντέλο υποεκτιμά τη θερμοκρασία τόσο καθ όλη την διάρκεια του έτους, εκτός από τους μήνες Δεκέμβριο και Φεβρουάριο. Οι μεγαλύτερες διαφορές υποεκτίμησης εμφανίζονται κατά τη διάρκεια της άνοιξης, όπου ενδεικτικά αναφέρεται ότι η μετρηθείσα θερμοκρασία τον Απρίλιο ήταν της τάξης των 8.1 ο C ενώ το μοντέλο εκτιμούσε θερμοκρασία της τάξης των 3.4 ο C, Εικόνα

27 Εικόνα 3-9 Υπερμηνιαία μετρηθείσα θερμοκρασία (μαύρη ράβδος) και θερμοκρασία από το κλιματικό μοντέλο (γκρι ράβδος) για το σταθμό Bankso Για το σταθμό μέτρησης Mussala, η μέση μηνιαία μετρηθείσα θερμοκρασία για την περίοδο Ιανουαρίου 1981 Δεκεμβρίου 1995 ήταν 2.3 ο C, η μέση μέγιστη 17.8 ο C και η μέση ελάχιστη ο C. Σύμφωνα με τα δεδομένα του κλιματικού μοντέλου, για την ίδια περίοδο η μέση μηνιαία θερμοκρασία ήταν 3.9 ο C, η μέση μέγιστη 17.3 ο C και η μέση ελάχιστη ο C, δηλαδή το κλιματικό μοντέλο εκτιμούσε μεγαλύτερη μέση θερμοκρασία, και μικρότερες ελάχιστες θερμοκρασίες. Η υπερμηνιαία ανάλυση των δεδομένων έδειξε ότι το κλιματικό μοντέλο υπερεκτιμά τη θερμοκρασία καθ όλη τη διάρκεια του έτους εκτός από το μήνα Οκτώβριο. Οι μεγαλύτερες διαφορές υποεκτίμησης εμφανίζονται κατά τους μήνες Νοέμβριο, Δεκέμβριο και Ιανουάριο όπου ενδεικτικά αναφέρεται ότι η μετρηθείσα θερμοκρασία τον Ιανουάριο ήταν της τάξης των -7.9 ο C ενώ το μοντέλο εκτιμούσε θερμοκρασία της τάξης των -3.1 ο C, Εικόνα Εικόνα 3-10 Υπερμηνιαία μετρηθείσα θερμοκρασία (μαύρη ράβδος) και θερμοκρασία από το κλιματικό μοντέλο (γκρι ράβδος) για το σταθμό Mussala 18

28 Για το σταθμό μέτρησης του Λειβαδίτη, η μέση μηνιαία μετρηθείσα θερμοκρασία για την περίοδο Ιανουαρίου 1981 Δεκεμβρίου 1995 ήταν 8.2 ο C, η μέση μέγιστη 21.1 ο C και η μέση ελάχιστη -6.0 ο C. Σύμφωνα με τα δεδομένα του κλιματικού μοντέλου, για την ίδια περίοδο η μέση μηνιαία θερμοκρασία ήταν 9.9 ο C, η μέση μέγιστη 22.8 ο C και η μέση ελάχιστη -2.4 ο C, δηλαδή το κλιματικό μοντέλο εκτιμούσε συνολικά μεγαλύτερες μέσες θερμοκρασίες. Εικόνα 3-11 Υπερμηνιαία μετρηθείσα θερμοκρασία (μαύρη ράβδος) και θερμοκρασία από το κλιματικό μοντέλο (γκρι ράβδος) για το σταθμό Λειβαδίτη Η υπερμηνιαία ανάλυση των δεδομένων έδειξε ότι το κλιματικό μοντέλο υπερεκτιμά τη θερμοκρασία καθ όλη τη διάρκεια του έτους εκτός από το μήνα Οκτώβριο. Οι μεγαλύτερες διαφορές υποεκτίμησης εμφανίζονται κατά τους μήνες Νοέμβριο, Δεκέμβριο και Ιανουάριο όπου ενδεικτικά αναφέρεται ότι η μετρηθείσα θερμοκρασία τον Ιανουάριο ήταν της τάξης των -1.2 ο C ενώ το μοντέλο εκτιμούσε θερμοκρασία της τάξης των 2.3 ο C, Εικόνα Για το σταθμό μέτρησης Μεσοχώρι, η μέση μηνιαία μετρηθείσα θερμοκρασία για την περίοδο Ιανουαρίου 1981 Δεκεμβρίου 1995 ήταν 12.9 ο C, η μέση μέγιστη 25.5 ο C και η μέση ελάχιστη 0.9 ο C. Σύμφωνα με τα δεδομένα του κλιματικού μοντέλου, για την ίδια περίοδο η μέση μηνιαία θερμοκρασία ήταν 10.6 ο C, η μέση μέγιστη 24.0 ο C και η μέση ελάχιστη -1.7 ο C, δηλαδή το κλιματικό μοντέλο εκτιμούσε συνολικά μικρότερες μέσες θερμοκρασίες. Η υπερμηνιαία ανάλυση των δεδομένων έδειξε ότι το κλιματικό μοντέλο υποεκτιμά την θερμοκρασία καθ όλη τη διάρκεια του έτους. Οι μεγαλύτερες διαφορές υποεκτίμησης εμφανίζονται κατά τους εαρινούς μήνες όπου ενδεικτικά αναφέρεται ότι η μετρηθείσα θερμοκρασία τον μήνα Μάρτιο ήταν της τάξης των 7.9 ο C ενώ το μοντέλο εκτιμούσε θερμοκρασία της τάξης των 4.1 ο C, Εικόνα

29 Εικόνα 3-12 Υπερμηνιαία μετρηθείσα θερμοκρασία (μαύρη ράβδος) και θερμοκρασία από το κλιματικό μοντέλο (γκρι ράβδος) για το σταθμό Μεσοχώρι Για το σταθμό μέτρησης Σιδηρόνερου, η μέση μηνιαία μετρηθείσα θερμοκρασία για την περίοδο Ιανουαρίου 1981 Δεκεμβρίου 1995 ήταν 11.6 ο C, η μέση μέγιστη 21.4 ο C και η μέση ελάχιστη -1.7 ο C. Σύμφωνα με τα δεδομένα του κλιματικού μοντέλου, για την ίδια περίοδο η μέση μηνιαία θερμοκρασία ήταν 8.8 ο C, η μέση μέγιστη 21.9 ο C και η μέση ελάχιστη -3.4 ο C, δηλαδή το κλιματικό μοντέλο εκτιμούσε συνολικά μικρότερες μέσες θερμοκρασίες. Η υπερμηνιαία ανάλυση των δεδομένων έδειξε ότι το κλιματικό μοντέλο υποεκτιμά τη θερμοκρασία καθ όλη τη διάρκεια του έτους. Οι μεγαλύτερες διαφορές υποεκτίμησης εμφανίζονται κατά τους εαρινούς μήνες όπου ενδεικτικά αναφέρεται ότι η μετρηθείσα θερμοκρασία τον μήνα Απρίλιο ήταν της τάξης των 11.3 ο C ενώ το μοντέλο εκτιμούσε θερμοκρασία της τάξης των 7.2 ο C,Εικόνα Εικόνα 3-13 Υπερμηνιαία μετρηθείσα θερμοκρασία (μαύρη ράβδος) και θερμοκρασία από το κλιματικό μοντέλο (γκρι ράβδος) για το σταθμό Σιδηρόνερο 20

30 Τέλος, για το σταθμό μέτρησης Χρυσούπολης, η μέση μηνιαία μετρηθείσα θερμοκρασία για την περίοδο Ιανουαρίου 1981 Δεκεμβρίου 1995 ήταν 14.9 ο C, η μέση μέγιστη 27.6 ο C και η μέση ελάχιστη 1.9 ο C. Σύμφωνα με τα δεδομένα του κλιματικού μοντέλου, για την ίδια περίοδο η μέση μηνιαία θερμοκρασία ήταν 13.9 ο C, η μέση μέγιστη 27.7 ο C και η μέση ελάχιστη 1.9 ο C, δηλαδή το κλιματικό μοντέλο εκτιμούσε με αρκετά μεγάλη ακρίβεια τις μέσες θερμοκρασίες. Εικόνα 3-14 Υπερμηνιαία μετρηθείσα θερμοκρασία (μαύρη ράβδος) και θερμοκρασία από το κλιματικό μοντέλο (γκρι ράβδος) για το σταθμό Χρυσούπολης Ο μεγάλος βαθμός συσχέτισης για το σταθμό της Χρυσούπολης φαίνεται και από την υπερμηνιαία ανάλυση των δεδομένων, όπου το κλιματικό μοντέλο υποεκτιμά ελάχιστα τη θερμοκρασία καθ όλη τη διάρκεια του έτους. Οι μεγαλύτερες διαφορές υποεκτίμησης εμφανίζονται κατά τους εαρινούς μήνες όπου ενδεικτικά αναφέρεται ότι η μέγιστη διαφορά παρουσιάζεται τον μήνα Απρίλιο και είναι της τάξης των 1.8 ο C,μεταξύ μετρηθείσας και προσομοιωμένης θερμοκρασίας Εικόνα Η παραπάνω αξιολόγηση των κλιματικών δεδομένων έδειξε, παρόλη την αρκετά καλή συσχέτιση των θερμοκρασιακών δεδομένων σε σχέση με τα δεδομένα βροχόπτωσης, πως η παραμετροποίηση των κλιματικών παραμέτρων θα βελτίωνε τη συσχέτιση με τα δεδομένα που προέρχονται από τους υφιστάμενους σταθμούς. Η μέθοδος που εφαρμόστηκε ανήκει στην κατηγορία των κλιματικών μεθόδων μετασχηματισμού των ποσοστιαίων σημείων (quantile mapping) και παρουσιάζεται σε ακόλουθη παράγραφο. 3.2 Ανάπτυξη των συντελεστών συσχέτισης Οι χρονοσειρές της μελλοντικής παροχής που προκύπτουν με χρήση μοντέλων υδρολογικής προσομοίωσης λεκάνης απορροής και με διέγερση από περιοχικά κλιματικά μοντέλα (RCM), υπόκεινται συχνά σε φαινόμενα μεροληψίας, κυρίως λόγω της ατελούς εννοιολογικής προσέγγισης των ατμοσφαιρικών διεργασιών που οδηγούν στην εξαγωγή των κλιματολογικών δεδομένων, της ατελούς διακριτοποίησης, της χωρικής άθροισης σε κάθε κελί του καννάβου και άλλων παραμέτρων 21

31 (Galiatsatou et al 2015a). Η μεροληψία αναπαριστά τη συνιστώσα του σφάλματος του μοντέλου, που είναι ανεξάρτητη από το χρόνο (Haerter et al., 2011) και επιτάσσει την επεξεργασία των δεδομένων πριν αυτά χρησιμοποιηθούν για την εκτίμηση των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής σε διάφορους τομείς του περιβάλλοντος. Ειδικότερα, όσον αφορά στα ακραία γεγονότα, έχει διαπιστωθεί ότι τα εξαγόμενα από μοντέλα RCM που δε διορθώνονται για μεροληψία, τείνουν να οδηγούν σε ανακριβείς πιθανότητες υπέρβασης, καθιστώντας την ανάλυση ακραίων γεγονότων αναξιόπιστη (Durman et al., 2001). Ωστόσο, θα πρέπει να σημειωθεί ότι η ανακριβής αναπαράσταση των διαφορετικών διεργασιών του φυσικού συστήματος δε μπορεί να διορθωθεί με χρήση της τεχνικής της διόρθωσης μεροληψίας. Στα πλαίσια της διόρθωσης μεροληψίας, το σφάλμα του κλιματικού μοντέλου θεωρείται μόνιμο και οι τεχνικές διόρθωσης και παραμετροποίησης για το παρόν κλίμα, εφαρμόζονται και στο μελλοντικό. Συνεπώς, για τις μελλοντικές προβολές του μοντέλου, η συνιστώσα της μεροληψίας θεωρείται αμετάβλητη (Berg et al., 2012). Στην απλούστερη μορφή τους, οι τεχνικές διόρθωσης μεροληψίας αφορούν μόνο στις μεταβολές μιας στατιστικής παραμέτρου του προσομοιωμένου πεδίου. Η μεταβολή αυτή εφαρμόζεται απευθείας στις παρατηρήσεις του παρόντος κλίματος. Συνήθως, χρησιμοποιείται η μεταβολή στη μέση τιμή ή τη διακύμανση της μελετώμενης μεταβλητής. Αυτό είναι ισοδύναμο με τη διόρθωση των παρατηρήσεων με χρήση μιας προσθετικής ή πολλαπλασιαστικής σταθεράς (Galiatsatou et al., 2014). Πιο προηγμένες μεθοδολογίες διόρθωσης μεροληψίας, περιλαμβάνουν περισσότερες από μία στατιστικές παραμέτρους (Haerter et al., 2011). Μεταξύ των τεχνικών διόρθωσης μεροληψίας, πρόσφατες μελέτες κυρίως σε δεδομένα βροχόπτωσης και θερμοκρασίας, αναδεικνύουν τις μεθόδους μετασχηματισμού των ποσοστιαίων σημείων (quantile mapping) ως τις αποτελεσματικότερες, ακόμη και για το ακραίο τμήμα της κατανομής των μελετώμενων μεταβλητών (Themeɮl et al., 2011). Οι παραπάνω τεχνικές περιλαμβάνουν την κατασκευή συναρτήσεων μεταφοράς/μετασχηματισμού (transfer functions) μεταξύ των αθροιστικών συναρτήσεων κατανομής των δεδομένων που πρέπει να υποστούν τη διόρθωση μεροληψίας και των δεδομένων παρατήρησης ή των πιο αξιόπιστων δεδομένων (Galiatsatou et al, 2015b). Η μέθοδος μετασχηματισμού των ποσοστιαίων σημείων (quantile mapping) εφαρμόστηκε ως τεχνική για τη διόρθωση του «bias» που υπήρχε μεταξύ των κλιματικών δεδομένων βροχόπτωσης και θερμοκρασίας και των δεδομένων παρατήρησης για την λεκάνη του ποταμού Νέστου. Ειδικότερα, στην παρούσα μελέτη εξετάζονται προσεγγίσεις/τεχνικές συσχέτισης ποσοστιαίων σημείων που περιλαμβάνουν παραμετρικούς αλλά και μη παραμετρικούς μετασχηματισμούς. Οι παραμετρικοί μετασχηματισμοί περιλαμβάνουν γραμμικές, πολυωνυμικές, αλλά και συναρτήσεις κλίμακας. Οι παραμετρικοί μετασχηματισμοί που χρησιμοποιούνται στα πλαίσια της μελέτης αυτής είναι οι ακόλουθοι: 22

32 X o = bx X = a + bx X o o = ax m b m 2 m Xo = axm + bxm + c ( Xm x) / τ XO = ( a+ b Xm) ( 1 e ) (3.1) Όλοι οι παραμετρικοί μετασχηματισμοί εφαρμόζονται στα δεδομένα με χρήση της μεθόδου ελαχιστοποίησης των τετραγώνων των υπολοίπων. Στα πλαίσια της τεχνικής των μη-παραμετρικών μετασχηματισμών, οι εμπειρικές συναρτήσεις κατανομής των πρότυπων και πιο αξιόπιστων δεδομένων και των δεδομένων από τα κλιματικά μοντέλα, προσεγγίζονται με εμπειρικά εκατοστημόρια, ενώ οι τιμές μεταξύ των εκατοστημορίων υπολογίζονται με χρήση παρεμβολής με μονότονη κυβική σφηνοειδή συνάρτηση (Gudmundsson et al., 2012). Στην περίπτωση αυτή, εάν οι μεγαλύτερες τιμές των δεδομένων εμφανίζονται εκτός της περιόδου προσαρμογής, η διόρθωση που εφαρμόζεται σ αυτές είναι η ίδια με αυτή του μεγαλύτερου ποσοστιαίου σημείου της περιόδου προσαρμογής. 3.3 Αποτελέσματα διόρθωσης κλιματικών παραμέτρων Βροχόπτωση Στην ενότητα αυτή παρουσιάζονται τα διαγράμματα όπου απεικονίζουν τις χρονοσειρές των δεδομένων παρατήρησης (μπλε γραμμή), των δεδομένων του κλιματικού μοντέλου (κόκκινη γραμμή) και τις διορθωμένες βροχοπτώσεις του κλιματικού μοντέλου μετά από εφαρμογή της μεθόδου μετασχηματισμού των ποσοστιαίων σημείων (πράσινη γραμμή). Σε όλους τους σταθμούς, τα δεδομένα των διορθωμένων βροχοπτώσεων παρουσιάζουν τον ίδιο μέσο όρο, την ίδια τάση και τα ίδια ακρότατα (μέγιστες και ελάχιστες τιμές) με τα δεδομένα παρατήρησης. Για λόγους οικονομίας κλίμακος παρουσιάζονται τα αποτελέσματα για 4 σταθμούς στο Βουλγαρικό και για 4 σταθμούς στο Ελληνικό τμήμα της λεκάνης αντίστοιχα, ενώ η μέθοδος διόρθωσης των δεδομένων εφαρμόστηκε για το σύνολο των σταθμών. 23

33 Εικόνα 3-15 Απεικόνιση των δεδομένων βροχόπτωσης του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Bansko Εικόνα 3-16 Απεικόνιση των δεδομένων βροχόπτωσης του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Beslet Εικόνα 3-17 Απεικόνιση των δεδομένων βροχόπτωσης του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Dospat 24

34 Εικόνα 3-18 Απεικόνιση των δεδομένων βροχόπτωσης του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Mussala Εικόνα 3-19 Απεικόνιση των δεδομένων βροχόπτωσης του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Παρανέστι Εικόνα 3-20 Απεικόνιση των δεδομένων βροχόπτωσης του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Ποταμοί 25

35 Εικόνα 3-21 Απεικόνιση των δεδομένων βροχόπτωσης του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Πρασσινάδα Εικόνα 3-22 Απεικόνιση των δεδομένων βροχόπτωσης του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Τοξότες Θερμοκρασία Στην ενότητα αυτή παρουσιάζονται τα διαγράμματα που απεικονίζουν τις κανονικοποιημένες χρονοσειρές των δεδομένων του κλιματικού μοντέλου (μαύρα τρίγωνα) και τις διορθωμένες θερμοκρασίες του κλιματικού μοντέλου μετά από εφαρμογή της μεθόδου μετασχηματισμού των ποσοστιαίων σημείων (γκρι ρόμβοι). Επιπλέον, τα διαγράμματα δείχνουν τις τάσεις των 2 άνωθεν χρονοσειρών με αντίστοιχο χρωματισμό. Σε όλους τους σταθμούς, τα δεδομένα των διορθωμένων θερμοκρασιών παρουσιάζουν τον ίδιο μέσο όρο, την ίδια τάση και τα ίδια ακρότατα (μέγιστες και ελάχιστες τιμές) με τα δεδομένα παρατήρησης. Για λόγους οικονομίας κλίμακος παρουσιάζονται τα αποτελέσματα για 2 σταθμούς στο Βουλγαρικό και για 4 σταθμούς στο Ελληνικό τμήμα της λεκάνης αντίστοιχα, ενώ η μέθοδος διόρθωσης των δεδομένων εφαρμόστηκε για το σύνολο των σταθμών. 26

36 Εικόνα 3-23 Απεικόνιση των δεδομένων θερμοκρασίας του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Bansko Εικόνα 3-24 Απεικόνιση των δεδομένων θερμοκρασίας του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Mussala Εικόνα 3-25 Απεικόνιση των δεδομένων θερμοκρασίας του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Λειβαδίτη 27

37 Εικόνα 3-26 Απεικόνιση των δεδομένων θερμοκρασίας του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Μεσοχώρι Εικόνα 3-27 Απεικόνιση των δεδομένων θερμοκρασίας του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Σιδηρόνερο Εικόνα 3-28 Απεικόνιση των δεδομένων θερμοκρασίας του κλιματικού μοντέλου ύστερα από εφαρμογή της μεθόδου διόρθωσης των δεδομένων για το σταθμό Χρυσούπολη 28

38 3.4 Σύγκριση δεδομένων για την περίοδο Όπως παρουσιάζεται αναλυτικά στο παραδοτέο ΠΓ.2.2 «Διαχειριστικό ομοίωμα των υδατικών πόρων στη λεκάνη απορροής του ποταμού Νέστου», τα διαθέσιμα δεδομένα από το δίκτυο σταθμών στη λεκάνη του ποταμού Νέστου, για τη χρονική περίοδο Ιανουάριος 1987-Δεκέμβριος 1995, χρησιμοποιήθηκαν για τη βαθμονόμηση και επαλήθευση του υδρολογικού μοντέλου Modsurneige. Στην ενότητα αυτή διερευνάται η απόκριση υδροσυστήματος υπό συνθήκες κλιματικής αλλαγής για δεδομένα όπως αυτά προέκυψαν από το κλιματικό μοντέλο RegCM3 επίσης για τη περίοδο Ιανουαρίου 1987-Δεκεμβρίου 1995, και γίνεται σύγκριση των χρονοσειρών παροχής στην περίπτωση δεδομένων κλιματικής αλλαγής και δεδομένων παρατήρησης. Ειδικότερα, στο βαθμονομημένο μοντέλο ModsurNeige έγινε χρήση των δεδομένων κλιματικής αλλαγής ως δεδομένα εισόδου, διατηρώντας όλες τις υπόλοιπες παραμέτρους του μοντέλου σταθερές. Σε αυτό το σημείο, πρέπει να διευκρινιστεί ότι ως δεδομένα εισόδου χρησιμοποιήθηκαν τα «διορθωμένα» κλιματικά δεδομένα σύμφωνα με τη μεθοδολογία που παρουσιάστηκε στις προηγούμενες ενότητες. Τα αποτελέσματα των 2 προσομοιώσεων για το σημείο του ποταμού που αντιστοιχεί στα σύνορα Ελλάδας-Βουλγαρίας παρουσιάζονται στην Εικόνα Η παροχή αυτή αντιστοιχεί στην παροχή που εισέρχεται στο ελληνικό έδαφος από τη στράγγιση της βουλγαρικής λεκάνης του ποταμού. Και οι δυο προσομοιωμένες παροχές (η προσομοίωση βάση των δεδομένων παρακολούθησης που συμβολίζεται με γκρι γραμμή και καλείται από εδώ και πέρα Borders_calibrated, και η προσομοίωση βάση των δεδομένων των κλιματικών μοντέλων με μπλε γραμμή που καλείται Borders_climate_change) παρουσιάζουν τάση μείωσης, όπως χαρακτηριστικά φαίνεται στην εικόνα. Η μέση παροχή για τις δυο προσομοιώσεις είναι ίδια και είναι της τάξης των 18.2 m 3 /s, η μέγιστη παροχή για το Borders_calibrated είναι της τάξης των 74.5 m 3 /s και για το Borders_climate_change της τάξης των 88.3 m 3 /s. Στην περίπτωση της παροχής Borders_climate_change παρουσιάζεται μια υπερεκτίμηση των παροχών κατά την εαρινή περίοδο, ενώ η μέση υπερμηνιαία παροχή για τους θερινούς μήνες παρουσιάζεται μικρότερη. Εικόνα 3-29 Σύγκριση προσομοιώσεων για το σημείο ποταμού στα σύνορα Ελλάδας- Βουλγαρίας 29

39 Σχετικά με τον παραπόταμο του Αρκουδορέματος, τα αποτελέσματα των 2 προσομοιώσεων για το σημείο του ποταμού που αντιστοιχεί στη συμβολή του Αρκουδερόματος στον κύριο ρου του ποταμού Νέστου παρουσιάζονται στην Εικόνα Η παροχή αυτή αντιστοιχεί στην παροχή που στραγγίζει από τη ομώνυμη υπολεκάνη. Και οι δυο προσομοιωμένες παροχές (η προσομοίωση βάση των δεδομένων παρακολούθησης συμβολίζεται με γκρι γραμμή και καλείται από εδώ και πέρα Arkoudorema_calibrated, ενώ η προσομοίωση βάση των δεδομένων των κλιματικών μοντέλων με μπλε γραμμή και καλείται από εδώ και πέρα Arkoudorema_climate_change) παρουσιάζουν τάση μείωσης όπως χαρακτηριστικά φαίνεται στην εικόνα. Η μέση παροχή για την περίπτωση Arkoudorema_calibrated είναι της τάξης του 1.1 m 3 /s, ενώ στην περίπτωση Arkoudorema_climate_change είναι της τάξης των 2.3 m 3 /s. Η μέγιστη παροχή για το Arkoudorema_calibrated είναι της τάξης των 11.5 m 3 /s και για το Arkoudorema_climate_change της τάξης των 11.6 m 3 /s. Παρόλα αυτά στην περίπτωση του Arkoudorema_climate_change, παροχές μεγαλύτερες των 7.0 m 3 /s εμφανίζονται σχεδόν σε κάθε χρόνο προσομοίωσης, ενώ στην περίπτωση του Arkoudorema_calibrated παροχές της τάξης της μέγιστης παροχής εμφανίζονται μόνο τη χειμερινή περίοδο του Γενικά, μπορούμε να πούμε ότι στην περίπτωση των δεδομένων κλιματικής αλλαγής έχουμε μια αυξημένη παροχή για τη συγκεκριμένη υπολεκάνη σε σχέση με αυτή που παρουσιάζεται στην περίπτωση των ιστορικών δεδομένων. Επιπλέον, η καταγεγραμμένη περίοδος ξηρασίας στην ελληνική λεκάνη κατά το διάστημα δεν αποτυπώνεται στην περίπτωση της προσομοίωσης υπό συνθήκες κλιματικής αλλαγής. Σε επίπεδο μέσης υπερμηνιαία παροχής, οι παροχές που αντιστοιχούν στο Arkoudorema_climate_change είναι αυξημένες καθ όλη τη διάρκεια του έτους σε σχέση με τις παροχές της περίπτωσης Arkoudorema_calibrated, με τις μεγαλύτερες διαφορές (περίπου 200%) να εμφανίζονται τον μήνα Δεκέμβριο. Σε αυτό το σημείο πρέπει να τονιστεί πως η συμβολή του Αρκουδορέματος στην συνολική παροχή του ποταμού Νέστου δεν είναι ιδιαιτέρως μεγάλη, παρόλα αυτά η λεκάνη του Αρκουδορέματος είναι μια φυσική λεκάνη που βρίσκεται κατάντη των 2 υδροηλεκτρικών σταθμών (ΥΗΣ) και συμβάλει στη διατήρησης της περιβαλλοντικής παροχής. Εικόνα 3-30 Σύγκριση προσομοιώσεων για το σημείο ποταμού Αρκουδόρεμα 30

40 Σχετικά με παροχή του ποταμού στη θέση Τοξότες, δηλαδή στο σημείο όπου ξεκινάει το δέλτα του ποταμού καθώς και στο σημείο όπου βρίσκονται τα έργα κεφαλής των αρδευτικών δικτύων, τα αποτελέσματα των 2 προσομοιώσεων για το συγκεκριμένο σημείο παρουσιάζονται στην Εικόνα Η παροχή αυτή αντιστοιχεί στην παροχή της συνολικής λεκάνης. Και οι δυο προσομοιωμένες παροχές (η προσομοίωση βάση των δεδομένων παρακολούθησης συμβολίζεται με γκρι γραμμή και καλείται από εδώ και πέρα Toxotes_calibrated, ενώ η προσομοίωση βάση των δεδομένων των κλιματικών μοντέλων με μπλε γραμμή και καλείται από εδώ και πέρα Toxotes_climate_change) παρουσιάζουν τάση μείωσης για την περίοδο προσομοίωσης όπως χαρακτηριστικά φαίνεται στην εικόνα. Η μέση μηνιαία παροχή για την περίπτωση Toxotes_calibrated είναι της τάξης του 25.9 m 3 /s, ενώ στην περίπτωση Toxotes_climate_change είναι της τάξης των 33.3 m 3 /s, δηλαδή με βάση τα δεδομένα του κλιματικού μοντέλου η παροχή του ποταμού είναι 22.7% μεγαλύτερη από ότι βάση των δεδομένων παρακολούθησης. Η μέγιστη παροχή για το Toxotes_calibrated είναι της τάξης των 90.4 m 3 /s και για το Toxotes_climate_change της τάξης των m 3 /s. Στην περίπτωση του Toxotes_climate_change, παροχές μεγαλύτερες των m 3 /s εμφανίζονται σχεδόν σε κάθε χρόνο προσομοίωσης για την περίοδο 1987 έως 1991 καθώς και το έτος Επιπλέον, η καταγεγραμμένη περίοδος ξηρασίας στην ελληνική λεκάνη κατά το διάστημα δεν αποτυπώνεται πλήρως στην περίπτωση της προσομοίωσης υπό συνθήκες κλιματικής αλλαγής. Στην περίπτωση της προσομοίωσης Toxotes_calibrated εμφανίζεται η χρονική περίοδος Αυγούστου Ιουνίου 1990 όπου η μέση μηνιαία παροχή είναι της τάξης των 10.0 m 3 /s. Για την αντίστοιχη χρονική περίοδο τα αποτελέσματα της προσομοίωσης Toxotes_climate_change παρουσιάζουν μέση μηνιαία παροχή της τάξης των 37.5 m 3 /s. Εικόνα 3-31 Σύγκριση προσομοιώσεων για το σημείο ποταμού Τοξότες Σε επίπεδο μέσης υπερμηνιαία παροχής, Εικόνα 3-32, οι παροχές που αντιστοιχούν στο Toxotes_climate_change είναι αυξημένες καθ όλη τη διάρκεια του έτους εκτός από τους θερινούς μήνες, σε σχέση με τις παροχές της περίπτωσης Toxotes_calibrated, με τις μεγαλύτερες διαφορές να προσομοιώνονται κατά τους εαρινούς μήνες. 31

41 Εικόνα 3-32 Σύγκριση υπερμηνιαία παροχής μεταξύ των προσομοιώσεων Συμπερασματικά, η προσομοίωση της λεκάνης απορροής του ποταμού Νέστου βάση των δεδομένων του κλιματικού μοντέλου έδειξε μια μέση αύξηση της παροχής περίπου κατά 23.0% σε σχέση με τα αποτελέσματα της προσομοίωσης με βάση τα δεδομένα παρακολούθησης για την περίοδο Ιανουάριος Δεκέμβριος Επιπλέον, βάση των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης το ελληνικό τμήμα της λεκάνης παρουσιάζει αυξημένες απορροές. Τα αποτελέσματα αυτά αποτελούν ένδειξη πως το κλιματικό μοντέλο RegCM3 για το σενάριο εκπομπών Α1Β υπερεκτιμά τις κλιματικές παραμέτρους και ιδιαίτερα τη βροχόπτωση για την περιοχή μελέτης, γεγονός το οποίο πιθανά να αποτυπώνεται και στις προσομοιώσεις του ποταμού για τις μελλοντικές περιόδους και

42 4 Σενάρια χρήσης νερού ποταμού Νέστου 4.1 Σύντομη περιγραφή του διαχειριστικού ομοιώματος Η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε για την σχηματοποίηση του υδροσυστήματος στο WEAP21 παρουσιάστηκε αναλυτικά στο Παραδοτέο Π.Γ2.2. Ωστόσο, για λόγους πληρότητας παρουσιάζεται παρακάτω συνοπτικά η δομή του διαχειριστικού ομοιώματος (Εικόνα 4-1). Εικόνα 4-1 Ομοίωμα υδροσυστήματος σε περιβάλλον WEAP Τα βασικά στοιχεία που αποτελούν το υπό μελέτη υδροσύστημα είναι: Ο ποταμός Νέστος (River: NESTOS HEADFLOW) Τα υφιστάμενα έργα: ταμιευτήρες Πλατανόβρυσης, Θησαυρού, Τοξοτών (Reservoirs: THYSAVROS, PLATANOVRYSSI, TOXOTES) Στόχοι τήρησης περιβαλλοντικής παροχής κατάντη των φραγμάτων (Flow requirements: Thysavros Env. flow, Plat/ssi Env. flow, Toxotes Env. flow) Τροφοδότηση του ποταμού από τις ενδιάμεσες λεκάνες στα σημεία: φράγμα Πλατανόβρυσης, θέση μελλοντικού φράγματος Τέμενος, συμβολή Αρκουδορέματος, φράγμα Τοξοτών (Rivers: Platanovryssi Inflow, Temenos Inflow, Arkoudorema Inflow, Toxotes Inflow) Κόμβοι ζήτησης αρδευτικών αναγκών: κόμβος υφιστάμενων ανάγων στην πεδιάδα του Δέλτα Σύνδεσμοι τροφοδοσίας των κόμβων ζήτησης με τους κόμβους προσφοράς (Transmission links) 33

43 Τα δεδομένα εισόδου στα υδατορεύματα (NESTOS HEADFLOW και INFLOWS) προέρχονται από τα αποτελέσματα του υδρολογικού μοντέλου προσομοίωσης της επιφανειακής απορροής του ποταμού Νέστου που αναπτύχθηκε σε περιβάλλον ModsurNeige. Δεδομένα σχετικά με τα φράγματα όπως τα χαρακτηριστικά των ταμιευτήρων, οι καμπύλες στάθμης όγκου, η ανώτατη / κατώτατη στάθμη λειτουργίας, η στάθμη διώρυγας φυγής, ο βαθμός απόδοσης της υδροηλεκτρικής εγκατάστασης και ο καθορισμός των διαφόρων περιορισμών στη διαχείριση του σταθμού, παρουσιάζονται περιγραφικά στο Παραδοτέο Π.Γ2.2. Περιορισμοί και προτεραιότητες του συστήματος Οι περιορισμοί του συστήματος προκύπτουν από τις συνθήκες της υποδομής, τις αρδευτικές ανάγκες και τις περιβαλλοντικές απαιτήσεις. Συγκεκριμένα καθορίζονται: Υποχρεωτική κάλυψη των αναγκών του περιβάλλοντος (οικολογική παροχή) η οποία ορίζεται στα 6 m 3 /sec. Η κάλυψη της περιβαλλοντικής παροχής ορίστηκε ως 1 η προτεραιότητα στο μοντέλο. Προτεραιότητα στην παροχή νερού προς άρδευση από τον προβλεπόμενο ταμιευτήρα σε σχέση με την παραγωγή ενέργειας. Ειδικότερα, η αρδευτική κάλυψη ορίστηκε ως 2 η προτεραιότητα και η παραγωγή ενέργειας ως 3 η προτεραιότητα Περιβαλλοντική παροχή Επιπλέον στο μοντέλο WEAP21 ενσωματώθηκε η ελάχιστη περιβαλλοντική παροχή, γνωστή και ως οικολογική παροχή. Ειδικότερα, για την διατήρηση της καλής κατάστασης του περιβάλλοντος, από την αρχική γέννηση της ιδέας κατασκευής των φραγμάτων του Νέστου είχε εκτιμηθεί πως μια ελάχιστη περιβαλλοντική παροχή της τάξης των 6.0 m 3 /s είναι αναγκαία να φτάνει στις εκβολές του ποταμού για την προστασία του οικοσυστήματος (Skoulikaris, 2008). Η προτεραιότητα κάλυψης της περιβαλλοντικής παροχής έχει τεθεί ως Νο Αρδευτικές ανάγκες Η λειτουργία του μοντέλου WEAP και η προσομοίωση της περιβαλλοντικής παροχής κατά την περίοδο βασίστηκε στις απαιτήσεις σε νερό για κάλυψη των αρδευτικών αναγκών, όπως αυτές ορίζονταν από τα δεδομένα εκείνης της περιόδου. Ειδικότερα, η Νομαρχία Καβάλας δημοσίευε ανά τακτά χρονικά διαστήματα τις εκτιμώμενες αναγκαίες ποσότητες νερού για την κάλυψη των υφισταμένων αρδευτικών δικτύων. Τα δίκτυα αυτά καλύπτουν μεγάλο μέρος των εκτάσεων του δέλτα του Νέστου που υπάγονται στο Νομό Καβάλας, καθώς επίσης και τα αρδευτικά δίκτυα που βρίσκονται στο βόρειο τμήμα του δέλτα στο Νομό Ξάνθης. Η συνολική έκταση που καλύπτουν τα αρδευτικά δίκτυα υπολογίστηκε στα εκτάρια, Εικόνα 4-2. Για τη ρύθμιση του μοντέλου WEAP21 χρησιμοποιήθηκαν τα δεδομένα που δημοσιεύτηκαν για το έτος 2000, από την περιφέρεια Καβάλας. Ο όγκος νερού αντιστοιχεί περίπου στα m 3 /στρέμμα, ποσότητα ύδατος πολύ μεγάλη. Αυτό που έχει ιδιαίτερη σημασία στα δεδομένα αυτά, είναι ότι οι μέγιστες απαιτήσεις σε νερό παρουσιάζονται τον Αύγουστο, μήνας κατά τον οποίο η απορροή του ποταμού Νέστου είναι η ελάχιστη δυνατή (Skoulikaris, 2008). Η προτεραιότητα κάλυψης των αρδευτικών αναγκών έχει τεθεί ως Νο 2. 34

44 Πίνακας 4-1 Απαιτήσεις σε νερό για κάλυψη των υφισταμένων αρδευτικών αναγκών στην περιοχή του Δέλτα του π. Νέστου Μήνας Απρίλιος Μάιος Ιούνιος Ιούλιος Αύγουστος Σεπτέμβριος Απαιτούμενες ποσότητεςνερού (m 3 /s) Εικόνα 4-2 Υφιστάμενο αρδευτικό δίκτυο στο δέλτα του ποταμού Νέστου. 4.2 Διαμόρφωση δεδομένων εισόδου για την εφαρμογή σεναρίων Μελλοντικά υδρομετεωρολογικά δεδομένα και επεξεργασίες Το περιοχικό κλιματικό μοντέλο RegCM που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα έρευνα, τα αποτελέσματα του Α1Β σεναρίου εκπομπών, η ανάλυση των μελλοντικών βροχοπτώσεων και θερμοκρασιών στις δύο περιοχές μελέτης και η εκτίμηση των μεταβολών τους (θετικές ή αρνητικές) σε σχέση με τη περίοδο αναφοράς παρουσιάζονται αναλυτικά στο παραδοτέο " Π.Β.2 - Εκτίμηση μελλοντικών κλιματικών παραμέτρων στις υδρολογικές λεκάνες των υπό έρευνα υδάτινων σωμάτων", αλλά και στις παραπάνω ενότητες εργασίας του παρόντος παραδοτέου. Όσον αφορά στις χρονοσειρές βροχόπτωσης, επιφανειακής απορροής και εξάτμισης που εισάγονται στο μοντέλο υδροηλεκτρικής λειτουργίας WEAP, προέρχονται από τα αποτελέσματα του υδρολογικού μοντέλου προσομοίωσης της επιφανειακής απορροής του ποταμού Νέστου (ModsurΝeige) μετά την εφαρμογή του Α1Β κλιματικού σεναρίου εκπομπών. 35

45 4.2.2 Αρδευτικές ανάγκες Περίπτωση Αρδευτικών Αναγκών Ι: Μελλοντικές αρδευτικές ανάγκες Στην περίπτωση αυτή, για τις αρδευόμενες εκτάσεις ( εκτάρια), οι μελλοντικές απαιτήσεις σε νερό θεωρούνται ίδιες με αυτές των παρελθόντων χρόνων και βασίστηκαν σε δεδομένα του έτους 2000 (Skoulikaris, 2008), τα οποία παρουσιάζονται στον Πίνακας 4-2. Πίνακας 4-2 Απαιτήσεις σε νερό για την κάλυψη των μελλοντικών αρδευτικών αναγκών σύμφωνα με στοιχεία του έτους Μήνες Απρίλιος Μάιος Ιούνιος Ιούλιος Αύγουστος Σεπτέμβριος Μελλοντικές ανάγκες (m3/s) 11,5 15,7 18,5 20,9 20,0 13,0 Περίπτωση Αρδευτικών Αναγκών ΙΙ: Εφαρμογή της Οδηγίας 2000/60/ΕΚ για το νερό στην περιοχή μελέτης Η περίπτωση αρδευτικών αναγκών ΙΙ βασίζεται στις ανάγκες σε νερό για την κάλυψη των αρδευτικών αναγκών, όπως αυτές περιγράφονται στο Σχέδιο Διαχείρισης (ΣΔ) Λεκανών Απορροής Ποταμών του Υδατικού Διαμερίσματος Θράκης (ΥΔ12). Στο πλαίσιο της κατάρτισης του ΣΔ του ΥΔ12 της Θράκης, βάσει επεξεργασίας των δεδομένων απογραφής γεωργίας της ΕΛΣΤΑΤ για το έτος 2007, υπολογίστηκαν οι ανάγκες σε νερό ανά κατηγορία καλλιεργειών τηρώντας τις προδιαγραφές της ΚΥΑ Φ16/6631/1989 «Προσδιορισμός κατώτατων και ανώτατων ορίων των αναγκαίων ποσοτήτων για την ορθολογική χρήση του νερού στην άρδευση». Η εκτίμηση γίνεται με βάση την εξατμισοδιαπνοή κατά Blaney Criddle. Στις εκτιμώμενες ανάγκες των καλλιεργειών σε νερό προστίθεται μια ποσότητα που αντιστοιχεί στις απώλειες των αρδευτικών δικτύων, οι οποίες επιμερίζονται σε απώλειες μεταφοράς/διανομής και εφαρμογής στον αγρό. Οι συντελεστές απωλειών που χρησιμοποιούνται έχουν ως εξής: Συντελεστές μεταφοράς / διανομής Συντελεστές εφαρμογής Βαρύτητα Άντληση Επιφανειακή Καταιονισμός Στάγδην 20% 10% 25% 15% 10% Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της μελέτης των Σχεδίων Διαχείρισης, οι απολήψεις από το φράγμα Τοξοτών παρουσιάζονται στον παρακάτω Πίνακας 4-3 (Πηγή: ΣΔ ΥΔ12, 2013). Επιπλέον στο σενάριο αυτό συνυπολογίζεται μια μικρή αύξηση των αρδευτικών δικτύων κατά εκτάρια, όπως χαρακτηριστικά παρουσιάζεται στην Εικόνα 4-3. Η κάλυψη των αρδευτικών αναγκών για τη νέα περιοχή υπολογίζεται αναλογικά σε σχέση με την έκταση. Η συγκεκριμένη αύξηση του αρδευτικού δικτύου αναφέρεται στο ΣΔ του ΥΔ12, στην ομάδα ΙΙ Βασικών Μέτρων και συγκεκριμένα με κωδικό κατηγορίας μέτρου ΟΜ05, κατηγορία μέτρου «Μέτρα για την Προώθηση Αποδοτικής και Αειφόρου Χρήσης του Νερού» και ονομασία μέτρου «Ενίσχυση δράσεων περιορισμού των απωλειών στα συλλογικά δίκτυα άρδευσης ΥΔ12-ΟΜ05-05». 36

46 Πίνακας 4-3 Συνολικές απολήψεις ύδατος από το φράγμα Τοξοτών ΠΕ Ονομασία Αρδ. Ανάγκες εκ.μ3/έτος ΠΕ Καβάλας ΠΕ Καβάλας ΠΕ Ξάνθης ΤΟΕΒ Χρυσούπολης ΤΟΕΒ Χρυσοχωρίου ΤΟΕΒ Θαλασσιάς Κρεμαστής Απολήψεις νερού (με Απώλειες) εκ.m 3 /year Κάλυψη από επιφ. νερά 54,933 67, % 50,873 33,340 41, % 37,155 18,711 23, % 23,591 Σύνολο 111,619 Συνολικές απολήψεις από το φράγμα Τοξοτών εκ.m 3 /year α) Υφιστάμενο αρδευτικό Δίκτυο στο Δέλτα τουνέστου (κίτρινο περίγραμμα) Εικόνα 4-3 β) Μελλοντική εκτροπή νερού για άρδευση της πεδιάδας της Ξάνθης (πορτοκαλί περίγραμμα) Υφιστάμενο αρδευτικό δίκτυο και μελλοντική επέκταση στην πεδιάδα Ξάνθης Συγκεντρωτικά, οι δυο περιπτώσεις αρδευτικών αναγκών ανάγονται σε 2 σενάρια με κωδικό σεναρίου S1 και S2. To σενάριο S1 αντιπροσωπεύει μια μελλοντική κατάσταση, όπου οι απαιτήσεις σε νερό θα είναι ίδιες με τις υφιστάμενες (οι υφιστάμενες απαιτήσεις σε νερό βασίζονται σε δεδομένα του έτους 2000). Το σενάριο S2 αντιπροσωπεύει μια μελλοντική κατάσταση, όπου η κάλυψη των αρδευτικών αναγκών του υφιστάμενου δικτύου συν της μελλοντικής επέκτασης βασίζεται στα αποτελέσματα του Σχεδίου Διαχείρισης του ΥΔ12. Ο Πίνακας 4-4 παρουσιάζει το σύνολο των σεναρίων και τις απολήψεις σε νερό σε εκ. κυβικά μέτρα που αντιστοιχούν σε κάθε σενάριο. 37

47 Πίνακας 4-4 Συγκεντρωτικός πίνακας αρδευτικών αναγκών (εκ.m 3 ) Σενάριο Αρδευτικών Αναγκών S1 S2 Κόμβος ζήτησης DELTA DELTA XANTHI Περίπτωση Αρδευτικών Αναγκών Ι ΙΙ ΙΙ Ιανουάριος Φεβρουάριος Μάρτιος Απρίλιος 30,30 12,60 6,70 Μάιος 40,70 17,80 9,40 Ιούνιος 47,95 20,35 10,80 Ιούλιος 54,20 23,75 12,60 Αύγουστος 51,85 22,70 12,00 Σεπτέμβριος 33,70 14,30 7,60 Οκτώβριος Νοέμβριος Δεκέμβριος Ετήσιο άθροισμα 258,70 111,50 59, Περιβαλλοντική παροχή Ο στόχος κάλυψης της περιβαλλοντικής παροχής δεν παραμένει ίδιος σε όλα τα σενάρια που εξετάζονται. Εξετάζονται 2 διαφορετικές περιπτώσεις. Περίπτωση Περιβαλλοντικής Παροχής Ι: Στην περίπτωση αυτή χρησιμοποιείται η ελάχιστη παροχή που ορίζεται στις περιβαλλοντικές μελέτες της κατασκευής και λειτουργίας των φραγμάτων του Θησαυρού και της Πλατανόβρυσης, δηλαδή ως ελάχιστη απαιτούμενη οικολογική παροχή ορίζεται η παροχή των 6.0 m 3 /s. Περίπτωση Περιβαλλοντικής Παροχής ΙΙ: Στο πλαίσιο του Υποέργου 4 «Δράσεις ΙΝΑΛΕ για την ανάλυση απαιτήσεων της ιχθυοπανίδας σε ποταμούς και λίμνες» το Ινστιτούτο Αλιευτικών Ερευνών ανέλαβε και ολοκλήρωσε το Παραδοτέο Α.2.1 «Ανάλυση και προτάσεις όσον αφορά στις απαιτήσεις της ιχθυοπανίδας σε ελάχιστη εποχιακή παροχή στον ποταμό Νέστο». Για τον υπολογισμό της οικολογικής παροχής πραγματοποιήθηκαν δειγματοληψίες κατάντη του αρδευτικού φράγματος Τοξοτών. Οι δειγματοληψίες περιελάμβαναν συλλογή και καταγραφή ιχθυοπανίδας, υδρομορφολογικές μετρήσεις (ταχύτητα ροής, βάθος, υπόστρωμα, σκίαση, βλάστηση κ.α.) και χαρτογράφηση της κοίτης σε επίπεδο μεσοενδιαιτημάτων (mesohabitats) υπό διαφορετικές συνθήκες ροής. Τα παραπάνω δεδομένα αξιοποιήθηκαν για τον υπολογισμό της οικολογικής παροχής μέσω του οικοϋδρολογικού ομοιώματος MesoHABSIM (Mesohabitat Simulation). Περισσότερες πληροφορίες για τη μεθοδολογία που εφαρμόστηκε μπορούν να αναζητηθούν στο αντίστοιχο παραδοτέο. 38

48 Από την εφαρμογή του ομοιώματος προέκυψε ότι η οικολογική παροχή του Ποταμού Νέστου βρίσκεται μεταξύ 10 και 15 m 3 /s, η οποία καλύπτει πρωτίστως τις απαιτήσεις των ειδών της Οδηγίας 92/43 ΕΟΚ. Η τιμή αυτή προέκυψε από το διάγραμμα παροχής ενδιαιτήματος το οποίο εκφράζει το κατάλληλο ενδιαίτημα ως ποσοστό του συνολικά διαθέσιμου ενδιαιτήματος (wetted area) για την ιχθυοπανίδα υπό διαφορετικές τιμές παροχής. Επιπλέον, αναλύθηκαν χρονοσειρές ενδιαιτήματος οι οποίες προέκυψαν από την συνεκτίμηση της καταλληλότητας ενδιαιτήματος και των χρονοσειρών παροχής ανάντη και κατάντη του φράγματος Τοξοτών. Από την παραπάνω ανάλυση προέκυψε ότι η ισχυρότερη πίεση για την ιχθυοπανίδα προκαλείται από την λειτουργία του αρδευτικού φράγματος Τοξοτών ειδικά για τους μήνες Ιούνιο με Δεκέμβριο, κατά τους οποίους το κατάλληλο ενδιαίτημα για είδος της Οδηγίας 92/43 περιορίστηκε έως και στο 2% του συνολικά διαθέσιμου. Συμπερασματικά στην Περίπτωση Περιβαλλοντικής Παροχής ΙΙ ορίζεται ως ελάχιστη περιβαλλοντική παροχή η μέση τιμή του εύρους τιμών που εκτιμήθηκε κατά την υλοποίηση του Παραδοτέου Α.2.1, δηλαδή η ελάχιστη περιβαλλοντική παροχή ορίζεται στα 12.5 m 3 /s. 4.3 Σύνοψη εξεταζόμενων σεναρίων Τα σενάρια που θα εξεταστούν στην παρούσα φάση είναι 6 και αποτελούν ένα συνδυασμό των κλιματικών σεναρίων, των σεναρίων αρδευτικών ζητήσεων και της ελάχιστης περιβαλλοντικής παροχής. Ορισμένες παραδοχές είναι κοινές σε όλα τα σενάρια που εξετάζονται: Η ανάστροφη λειτουργία του συμπλέγματος Φραγμάτων Θησαυρού και Πλατανόβρυσης για την παραγωγή ενέργειας. Σύμφωνα με πληροφορίες που αντλήθηκαν από τα Σχέδια Διαχείρισης του ΥΔ12 Θράκης, το ΥΗΕ Θησαυρού έχει την δυνατότητα να αντλεί πίσω στον ταμιευτήρα παροχή 2x140=280 m 3 /s για έξι ώρες. Οι προτεραιότητες εξυπηρέτησης είναι: o 1: Τήρηση περιβαλλοντικής παροχής o 2: Κάλυψη αρδευτικών αναγκών o 3: Παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας Ο μέγιστος ωφέλιμος όγκος στον ταμιευτήρα του Θησαυρού θεωρείται 576*10 6 εκ. κυβικά νερού ενώ στον ταμιευτήρα της Πλατανόβρυσης θεωρείται 11*10 6 εκ. κυβικά νερού Στον παρακάτω πίνακα (Πίνακας 4-5) παρουσιάζεται η διάρθρωση των σεναρίων ανάλογα με τη μελλοντική περίοδο αναφοράς, τις απαιτήσεις σε νερό για την κάλυψη των αρδευτικών αναγκών και τις απαιτήσεις για περιβαλλοντική παροχή: 39

49 Πίνακας 4-5 α/ α Σενάριο Πίνακας σεναρίων διαχειριστικού ομοιώματος Κλιματικό μοντέλο Κλιματικές συνθήκες Σενάριο Αρδευτικ ών Αναγκών Σενάριο περιβαλλοντικ ής παροχής Περίοδος αναφοράς Σ1. RegCM_A1B_ RegCM Α1Β S1 Π Σ1. RegCM_A1B_ RegCM Α1Β S1 Π Σ2. RegCM RegCM Α1Β S2 Π Σ2. RegCM RegCM Α1Β S2 Π Σ3. RegCM RegCM Α1Β S2 Π Σ3. RegCM RegCM Α1Β S2 Π όπου: Σενάριο Αρδευτικών Αναγκών S1 αντιστοιχεί στις ανάγκες του έτους 2000, Σενάριο Αρδευτικών Αναγκών S2 αντιστοιχεί στις ανάγκες όπως αυτές ορίζονται από τα Σχέδια Διαχείρισης ΥΔ Θράκης Σενάριο Περιβαλλοντικής Παροχής Π1 αντιστοιχεί στην ελάχιστη περιβαλλοντική παροχή των 6.0 m3/sec. Σενάριο Περιβαλλοντικής Παροχής Π2 αντιστοιχεί στην ελάχιστη περιβαλλοντική παροχή των 12.5 m3/sec, που εκτιμήθηκε κατά την υλοποίηση του παραδοτέου ΠΑ.2.1. Τα αποτελέσματα για κάθε σενάριο παρουσιάζονται λεπτομερώς στο επόμενο Κεφάλαιο. 40

50 5 Προσομοίωση υδροσυστήματος υπό συνθήκες κλιματικής αλλαγής Τα αποτελέσματα του ομοιώματος μπορούν να ληφθούν για κάθε παράμετρό του και για όλα τα χρονικά βήματα της προσομοίωσης. Είναι αυτονόητο ότι τέτοιος όγκος πληροφοριών δεν είναι διαχειρίσιμος. Για το λόγο αυτό, επιλέγονται, ομαδοποιούνται και πινακοποιούνται συγκεκριμένα στοιχεία αποτελεσμάτων. Τα στοιχεία αυτά παρουσιάζονται σε συνοπτική μορφή στο παρόν κεφάλαιο και αναλυτικά στα Παραρτήματα. Ενδεικτικά αναφέρονται τα βασικά είδη των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης που παρουσιάζονται: Διακύμανση των αποθεμάτων ύδατος σε κάθε ταμιευτήρα Καμπύλη διάρκειας ωφέλιμου όγκου κάθε ταμιευτήρα Ζήτηση κάθε κόμβου αρδευτικής ζήτησης και στόχου περιβαλλοντικής παροχής Επισκόπηση ικανοποίησης αρδευτικών ζητήσεων και στόχων οικολογικής παροχής Ελλείμματα ανά κόμβο αρδευτικής ζήτησης και στόχο περιβαλλοντικής παροχής Παραγωγή ενέργειας και επίπεδα αξιοπιστίας σε κάθε ταμιευτήρα Ποσότητες ύδατος που απελευθερώνονται προς την εκβολή του Νέστου στη θάλασσα 5.1 Σενάριο Σ1.1: RegCM_A1B_S1_Π1 Το σενάριο αυτό αφορά στη λειτουργία των υφιστάμενων υδροηλεκτρικών έργων Θησαυρού και Πλατανόβρυσης για τη χρονική περίοδο 20 ετών ( ) για τις υδρολογικές συνθήκες όπως αυτές διαμορφώνονται στο σενάριο εκπομπών Α1B. Η επέκταση των αρδευτικών έργων δεν έχει πραγματοποιηθεί, συνεπώς εξετάζεται η εξυπηρέτηση μόνο των υφιστάμενων αρδευτικών αναγκών. Η απαίτηση περιβαλλοντικής παροχής έχει ορισθεί στα 6.0 m 3 /s. Στα παρακάτω διαγράμματα παρουσιάζεται η εξέλιξη του ωφέλιμου όγκου για τους υφιστάμενους ταμιευτήρες κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης σε μηνιαία βάση. Όσον αφορά στον ταμιευτήρα Θησαυρού, παρατηρούμε ότι κατά μέσο όρο τους μήνες Μάρτιο έως Μάιο τα επίπεδα πλήρωσης του ταμιευτήρα είναι στο ~97%. Μικρότερη πληρότητα, της τάξης του 93%, πραγματοποιείται τους μήνες Σεπτέμβριο και Οκτώβριο, όπου έχουμε μικρότερη τροφοδοσία μέσω απορροής, ενώ ταυτόχρονα έχουν πραγματοποιηθεί απολήψεις για την κάλυψη των αρδευτικών αναγκών, Εικόνα 5-1. Όσον αφορά στον ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης, Εικόνα 5-2, ομοίως παρατηρούμε ότι κατά μέσο όρο ο ταμιευτήρας είναι γεμάτος καθ όλη τη διάρκεια του έτους (μέσο όρο πληρότητας 97%). Όπως και στο Θησαυρό, μικρότερη πληρότητα (~92%) πραγματοποιείται τους μήνες Σεπτέμβριο και Οκτώβριο. 41

51 Εικόνα 5-1 RegCM_A1B_S1: Εξέλιξη πλήρωσης ταμιευτήρα Θησαυρού (εκ.μ3) Εικόνα 5-2 RegCM_A1B_S1: Εξέλιξη πλήρωσης ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης (εκ.μ3) Παρακάτω παρουσιάζονται οι καμπύλες διάρκειας του ωφέλιμου όγκου κάθε ταμιευτήρα, για να προσδιοριστεί η συχνότητα εμφάνισης κάθε ποσότητας ωφέλιμου όγκου. Από την καμπύλη διάρκειας του ωφέλιμου όγκου του ταμιευτήρα του Θησαυρού προκύπτει ότι κατά το ~65% του χρόνου της προσομοίωσης ο ταμιευτήρας είναι πλήρης, Εικόνα 5-3. Αντίστοιχα, ο ταμιευτήρας της Πλατανόβρυσης, παρουσιάζει πληρότητα για το 70% του χρόνου προσομοίωσης, Εικόνα

52 Εικόνα 5-3 RegCM_A1B_S1: Καμπύλη διάρκειας ωφέλιμου όγκου Θησαυρού (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-4 RegCM_A1B_S1: Καμπύλη διάρκειας ωφέλιμου όγκου Πλατανόβρυσης (εκ. m 3 ) Παρακάτω παρουσιάζονται οι μέσες υπερετήσιες απαιτήσεις σε νερό ανά είδος ζήτησης, οι ζητήσεις που ικανοποιήθηκαν, και τα ελλείμματα: Πίνακας 5-1 RegCM_A1B_S1: Ζήτηση, Απολήψεις και Ελλείμματα ανά κόμβο ζήτησης (εκ. m 3 ) ΚΟΜΒΟΣ ΖΗΤΗΣΗΣ DELTA Env flow Thisavros Env flow Env flow Toxotes Platanovrisi Κόμβος αρδευτικής ζήτησης Στόχος τήρησης περιβαλλοντικής παροχής κατάντη του Θησαυρού Στόχος τήρησης περιβαλλοντικής παροχής κατάντη Πλατανόβρυσης Στόχος τήρησης περιβαλλοντικής παροχής κατάντη των Τοξοτών ΕΤΗΣΙΑ ΖΗΤΗΣΗ 258,70 189,60 189,60 189,60 ΜΕΣΗ ΥΠΕΡΕΤΗΣΙΑ 258,70 189,60 189,60 189,60 ΑΠΟΛΗΨΗ ΜΕΣΟ ΥΠΕΡΕΤΗΣΙΟ ΕΛΛΕΙΜΑ 0,00 0,00 0,00 0,00 43

53 Από τα αποτελέσματα που παρατίθενται στον παραπάνω πίνακα, προκύπτει ότι τα υφιστάμενα έργα ικανοποιούν τις ανάγκες άρδευσης και περιβαλλοντικής παροχής κατά 100% Όσον αφορά στην παραγωγή ενέργειας κατά τη λειτουργία των ΥΗΣ Θησαυρού (μπλε γραμμή) και Πλατανόβρυσης (κόκκινη γραμμή), τα αποτελέσματα της προσομοίωσης, παρουσιάζονται παρακάτω, Εικόνα 5-5. Από το διάγραμμα προκύπτει ότι παρόλο που η παραγωγή ενέργειας είναι σε υψηλά επίπεδα, παρουσιάζεται πτωτική τάση και για τους δυο ΥΗΣ, η οποία είναι εμφανής κατά το τέλος της περιόδου προσομοίωσης. Εικόνα 5-5 RegCM_A1B_S1: Ετήσια παραγωγή ενέργειας (GWh) Σε μηνιαίο επίπεδο, από το διάγραμμα μέσης μηνιαίας παραγωγής ενέργειας, Εικόνα 5-6, προκύπτει ότι η μέγιστη παραγωγή ενέργειας γίνεται κατά μέσο όρο τους μήνες Ιούνιο και Ιούλιο, όπου γίνεται παράλληλη διάθεση υδάτων προς κάλυψη των αυξημένων αρδευτικών αναγκών. Εικόνα 5-6 RegCM_A1B_S1: Μέση μηνιαία παραγωγή ενέργειας (GWh) 44

54 Τέλος, παρουσιάζονται στο παρακάτω διάγραμμα, Εικόνα 5-7, οι μηνιαίες εκροές από το φράγμα των Τοξοτών που καταλήγουν στην εκβολή του ποταμού, καθώς και η απαίτηση περιβαλλοντικής παροχής που πρέπει να ικανοποιείται στις εκβολές του Δέλτα. Εικόνα 5-7 RegCM_A1B_S1: Εκροές από το φράγμα Τοξοτών (εκ.μ3) Από τα αποτελέσματα που παρουσιάστηκαν παραπάνω, για το σενάριο Σ1.1 συμπεραίνουμε τα εξής: Όλες οι ζητήσεις, αρδευτικές και περιβαλλοντικές, καλύπτουν κατά 100% τις απαιτήσεις τους καθ' όλη τη διάρκεια της προσομοίωσης. Ο ταμιευτήρας Θησαυρού είναι σχεδόν γεμάτος καθ όλη τη διάρκεια του έτους, ενώ τους μήνες Ιούλιο ως Οκτώβριο, και ειδικά το Σεπτέμβριο πραγματοποιείται μικρότερη πλήρωση χωρίς ο ταμιευτήρας να αδειάζει ποτέ.. Για τον ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης, παρατηρούμε ότι κατά μέσο όρο ο ταμιευτήρας είναι γεμάτος τους περισσότερους μήνες. Δεν αδειάζει ποτέ, με τη μικρότερη πληρότητα ~92% να πραγματοποιείται τους μήνες Σεπτέμβριο και Οκτώβριο. Για το 65% των 20 ετών που διαρκεί η προσομοίωση, οι ταμιευτήρες Θησαυρού και Πλατανόβρυσης είναι πλήρεις. Όσον αφορά την παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας από ολόκληρο το υδροσύστημα, παρατηρείται ότι κατά μέσο όρο, τους μήνες Ιούνιο - Ιούλιο πραγματοποιείται η μέγιστη παραγωγή που φτάνει τις ~95GWh. Η πρωτεύουσα ενέργεια που παράγεται από το υφιστάμενο σύμπλεγμα φραγμάτων για επίπεδα αξιοπιστίας 99% είναι ~147,5 GWh. 5.2 Σενάριο Σ1.2: RegCM_A1B_S2_Π1 Το σενάριο αυτό αφορά στη λειτουργία των υφιστάμενων υδροηλεκτρικών έργων Θησαυρού και Πλατανόβρυσης για τη χρονική περίοδο 20 ετών ( ) για τις υδρολογικές συνθήκες όπως αυτές διαμορφώνονται στο σενάριο εκπομπών Α1B. Η επέκταση των αρδευτικών έργων δεν έχει πραγματοποιηθεί, συνεπώς εξετάζεται η εξυπηρέτηση μόνο των υφιστάμενων αρδευτικών αναγκών. Η απαίτηση περιβαλλοντικής παροχής έχει ορισθεί στα 6.0 m 3 /s. 45

55 Στα παρακάτω διαγράμματα παρουσιάζεται η εξέλιξη του ωφέλιμου όγκου για τους υφιστάμενους ταμιευτήρες κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης σε μηνιαία βάση. Όσον αφορά στον ταμιευτήρα Θησαυρού, παρατηρούμε ότι κατά μέσο όρο τα επίπεδα πλήρωσης του ταμιευτήρα είναι στο ~96%. Μικρότερη πληρότητα, της τάξης του 89% και 90%, πραγματοποιείται τους μήνες Σεπτέμβριο και Οκτώβριο αντίστοιχα, όπου έχουμε μικρότερη τροφοδοσία μέσω απορροής, ενώ ταυτόχρονα έχουν πραγματοποιηθεί απολήψεις για την κάλυψη των αρδευτικών αναγκών, Εικόνα 5-8. Όσον αφορά στον ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης, Εικόνα 5-9, ομοίως παρατηρούμε ότι κατά μέσο όρο ο ταμιευτήρας είναι γεμάτος καθ όλη τη διάρκεια του έτους (μέσο όρο πληρότητας 95.5%). Όπως και στο Θησαυρό, μικρότερη πληρότητα (~90%) πραγματοποιείται τους μήνες Σεπτέμβριο και Οκτώβριο. Εικόνα 5-8 RegCM_A1B_S2: Εξέλιξη πλήρωσης ταμιευτήρα Θησαυρού (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-9 RegCM_A1B_S2: Εξέλιξη πλήρωσης ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης (εκ. m 3 ) Παρακάτω παρουσιάζονται οι καμπύλες διάρκειας του ωφέλιμου όγκου κάθε ταμιευτήρα, για να προσδιοριστεί η συχνότητα εμφάνισης κάθε ποσότητας ωφέλιμου όγκου. Από την καμπύλη διάρκειας του ωφέλιμου όγκου του ταμιευτήρα του Θησαυρού προκύπτει ότι κατά το ~55% του χρόνου της προσομοίωσης ο ταμιευτήρας είναι πλήρης, Εικόνα Αντίστοιχα, ο ταμιευτήρας της Πλατανόβρυσης, παρουσιάζει πληρότητα για το 60% του χρόνου προσομοίωσης, Εικόνα

56 Εικόνα 5-10 RegCM_A1B_S2: Καμπύλη διάρκειας ωφέλιμου όγκου Θησαυρού (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-11 RegCM_A1B_S2: Καμπύλη διάρκειας ωφέλιμου όγκου Πλατανόβρυσης (εκ. m 3 ) Παρακάτω παρουσιάζονται οι μέσες υπερετήσιες απαιτήσεις σε νερό ανά είδος ζήτησης, οι ζητήσεις που ικανοποιήθηκαν, και τα ελλείμματα: Πίνακας 5-2 RegCM_A1B_S2: Ζήτηση, Απολήψεις και Ελλείμματα ανά κόμβο ζήτησης (εκ.μ3) ΚΟΜΒΟΣ ΖΗΤΗΣΗΣ DELTA Env flow Thisavros Env flow Env flow Toxotes Platanovrisi Κόμβος αρδευτικής ζήτησης Στόχος τήρησης περιβαλλοντικής παροχής κατάντη του Θησαυρού Στόχος τήρησης περιβαλλοντικής παροχής κατάντη Πλατανόβρυσης Στόχος τήρησης περιβαλλοντικής παροχής κατάντη Τοξοτών ΕΤΗΣΙΑ ΖΗΤΗΣΗ 258,70 189,60 189,60 189,60 ΜΕΣΗ ΥΠΕΡΕΤΗΣΙΑ 258,70 189,60 189,60 189,60 ΑΠΟΛΗΨΗ ΜΕΣΟ ΥΠΕΡΕΤΗΣΙΟ ΕΛΛΕΙΜΑ 0,00 0,00 0,00 0,00 47

57 Από τα αποτελέσματα που παρατίθενται στον παραπάνω πίνακα, προκύπτει ότι τα υφιστάμενα έργα ικανοποιούν τις ανάγκες άρδευσης και περιβαλλοντικής παροχής κατά 100% Όσον αφορά στην παραγωγή ενέργειας κατά τη λειτουργία των ΥΗΣ Θησαυρού (μπλε γραμμή) και Πλατανόβρυσης (κόκκινη γραμμή), τα αποτελέσματα της προσομοίωσης, παρουσιάζονται παρακάτω, Εικόνα Από το διάγραμμα προκύπτει ότι παρόλο που η παραγωγή ενέργειας είναι σε υψηλά επίπεδα, παρουσιάζεται πτωτική τάση και για τους δυο ΥΗΣ, η οποία είναι εμφανής κατά το τέλος της περιόδου προσομοίωσης. Εικόνα 5-12 RegCM_A1B_S2: Ετήσια παραγωγή ενέργειας (GWh) Σε μηνιαίο επίπεδο, από το διάγραμμα μέσης μηνιαίας παραγωγής ενέργειας, Εικόνα 5-6, προκύπτει ότι η μέγιστη παραγωγή ενέργειας γίνεται κατά μέσο όρο τους μήνες Ιούνιο και Ιούλιο, όπου γίνεται παράλληλη διάθεση υδάτων προς κάλυψη των αυξημένων αρδευτικών αναγκών. Εικόνα 5-13 RegCM_A1B_S2: Μέση μηνιαία παραγωγή ενέργειας (GWh) 48

58 Τέλος, παρουσιάζονται στο παρακάτω διάγραμμα, Εικόνα 5-14, οι μηνιαίες εκροές από το φράγμα των Τοξοτών που καταλήγουν στην εκβολή του ποταμού, καθώς και η απαίτηση περιβαλλοντικής παροχής που πρέπει να ικανοποιείται στις εκβολές του Δέλτα. Εικόνα 5-14 RegCM_A1B_S2: Εκροές από το φράγμα Τοξοτών (εκ.μ3) Από τα αποτελέσματα που παρουσιάστηκαν παραπάνω, για το σενάριο Σ1.2 συμπεραίνουμε τα εξής: Όλες οι ζητήσεις, αρδευτικές και περιβαλλοντικές, καλύπτουν κατά 100% τις απαιτήσεις τους καθ' όλη τη διάρκεια της προσομοίωσης. Ο ταμιευτήρας Θησαυρού είναι σχεδόν γεμάτος καθ όλη τη διάρκεια του έτους, ενώ τους μήνες Ιούλιο ως Οκτώβριο, και ειδικά το Σεπτέμβριο πραγματοποιείται μικρότερη πλήρωση χωρίς ο ταμιευτήρας να αδειάζει ποτέ.. Για τον ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης, παρατηρούμε ότι κατά μέσο όρο ο ταμιευτήρας είναι γεμάτος τους περισσότερους μήνες. Δεν αδειάζει ποτέ, με τη μικρότερη πληρότητα ~90% να πραγματοποιείται τους μήνες Σεπτέμβριο και Οκτώβριο. Για το 55% των 20 ετών που διαρκεί η προσομοίωση, οι ταμιευτήρες Θησαυρού και Πλατανόβρυσης είναι πλήρεις. Όσον αφορά την παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας από ολόκληρο το υδροσύστημα, παρατηρείται ότι κατά μέσο όρο, τους μήνες Ιούνιο - Ιούλιο πραγματοποιείται η μέγιστη παραγωγή που φτάνει τις ~108GWh. Η πρωτεύουσα ενέργεια που παράγεται από το υφιστάμενο σύμπλεγμα φραγμάτων για επίπεδα αξιοπιστίας 99% είναι ~165,5 GWh. 5.3 Σενάριο Σ2.1: RegCM_A1B_S3_Π1 Το σενάριο αυτό αφορά στη λειτουργία των υφιστάμενων υδροηλεκτρικών έργων Θησαυρού και Πλατανόβρυσης για τη χρονική περίοδο 20 ετών ( ) για τις υδρολογικές συνθήκες όπως αυτές διαμορφώνονται στο σενάριο ανάπτυξης Α1Β. Η επέκταση του αρδευτικού προς το ανατολικό τμήμα του Δέλτα έχει πραγματοποιηθεί (επέκταση κατά 10,000εκτάρια) και οι αρδευτικές ανάγκες λαμβάνονται από το Σχέδιο Διαχείρισης των λεκανών Απορροής Ποταμών του Υδατικού Διαμερίσματος ΥΔ12 της Θράκης. Η απαίτηση περιβαλλοντικής παροχής παραμένει στα 6.0 m 3 /sec. 49

59 Ακολουθούν διαγράμματα με την εξέλιξη του ωφέλιμου όγκου για τους ταμιευτήρες Θησαυρού και Πλατανόβρυσης κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης σε μηνιαία βάση. Όσον αφορά στον ταμιευτήρα Θησαυρού, παρατηρούμε ότι κατά μέσο όρο τα επίπεδα πλήρωσης του ταμιευτήρα είναι στο ~98%. Μικρότερη πληρότητα, της τάξης του 97%, πραγματοποιείται τους μήνες Σεπτέμβριο και Οκτώβριο αντίστοιχα, όπου έχουμε μικρότερη τροφοδοσία μέσω απορροής, ενώ ταυτόχρονα έχουν πραγματοποιηθεί απολήψεις για την κάλυψη των αρδευτικών αναγκών, Εικόνα Όσον αφορά στον ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης, Εικόνα 5-16, ομοίως παρατηρούμε ότι κατά μέσο όρο ο ταμιευτήρας είναι γεμάτος καθ όλη τη διάρκεια του έτους (μέσο όρο πληρότητας 98%). Όπως και στο Θησαυρό, μικρότερη πληρότητα (~97.5%) πραγματοποιείται τους μήνες Σεπτέμβριο και Οκτώβριο. Εικόνα 5-15 RegCM_A1B_S3: Εξέλιξη πλήρωσης ταμιευτήρα Θησαυρού (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-16 RegCM_A1B_S3: Εξέλιξη πλήρωσης ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης (εκ. m 3 ) Παρακάτω παρουσιάζονται οι καμπύλες διάρκειας του ωφέλιμου όγκου κάθε ταμιευτήρα, για να προσδιοριστεί η συχνότητα εμφάνισης κάθε ποσότητας ωφέλιμου όγκου. 50

60 Από την καμπύλη διάρκειας του ωφέλιμου όγκου του ταμιευτήρα του Θησαυρού προκύπτει ότι κατά το ~70% του χρόνου της προσομοίωσης ο ταμιευτήρας είναι πλήρης, Εικόνα Αντίστοιχα, ο ταμιευτήρας της Πλατανόβρυσης, παρουσιάζει πληρότητα περίπου για το 80% του χρόνου προσομοίωσης, Εικόνα Εικόνα 5-17 RegCM_A1B_S3: Καμπύλη διάρκειας ωφέλιμου όγκου Θησαυρού (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-18 RegCM_A1B_S3: Καμπύλη διάρκειας ωφέλιμου όγκου Πλατανόβρυσης (εκ. m 3 ) Παρακάτω παρουσιάζονται οι μέσες υπερετήσιες απαιτήσεις σε νερό ανά είδος ζήτησης, οι ζητήσεις που ικανοποιήθηκαν, και τα ελλείμματα: 51

61 Πίνακας 5-3 RegCM_A1B_S3: Ζήτηση, Απολήψεις και Ελλείμματα ανά κόμβο ζήτησης (εκ.μ3) ΚΟΜΒΟΣ ΖΗΤΗΣΗΣ DELTA Future Env flow Thysayros Env flow Env flow Toxotes Demand XANTHI Platanobrhsh Κόμβος αρδευτικής ζήτησης Κόμβος μελλοντικής αρδευτικής ζήτησης Στόχος τήρησης περιβαλλοντικής παροχής κατάντη του Θησαυρού Στόχος τήρησης περιβαλλοντικής παροχής κατάντη της Πλατανόβρυσης Στόχος τήρησης περιβαλλοντικής παροχής κατάντη των Τοξοτών ΕΤΗΣΙΑ ΖΗΤΗΣΗ 111,50 59,10 189,60 189,60 189,60 ΜΕΣΗ ΥΠΕΡΕΤΗΣΙΑ 111,50 59,10 189,60 189,60 189,60 ΑΠΟΛΗΨΗ ΜΕΣΟ ΥΠΕΡΕΤΗΣΙΟ ΕΛΛΕΙΜΑ 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Από τα αποτελέσματα που παρατίθενται στον παραπάνω πίνακα, προκύπτει ότι τα υφιστάμενα έργα ικανοποιούν τις ανάγκες άρδευσης και περιβαλλοντικής παροχής κατά 100%, συμπεριλαμβανομένου της επέκτασης του αρδευτικού δικτύου και των αναγκών σε νερό. Όσον αφορά την παραγωγή ενέργειας κατά τη λειτουργία των ΥΗΣ Θησαυρού (μπλε γραμμή) και Πλατανόβρυσης (κόκκινη γραμμή), τα αποτελέσματα της προσομοίωσης, παρουσιάζονται παρακάτω, Εικόνα Από το διάγραμμα προκύπτει ότι παρόλο που η παραγωγή ενέργειας είναι σε υψηλά επίπεδα, παρουσιάζεται πτωτική τάση και για τους δυο ΥΗΣ, η οποία είναι εμφανής κατά το τέλος της περιόδου προσομοίωσης. Εικόνα 5-19 RegCM_A1B_S3: Ετήσια παραγωγή ενέργειας (GWh) Σε μηνιαίο επίπεδο, από το διάγραμμα μέσης μηνιαίας παραγωγής ενέργειας, Εικόνα 5-20, προκύπτει ότι η μέγιστη παραγωγή ενέργειας γίνεται κατά μέσο όρο τους μήνες Ιούνιο και Ιούλιο, όπου γίνεται παράλληλη διάθεση υδάτων προς κάλυψη των αυξημένων αρδευτικών αναγκών. 52

62 Εικόνα 5-20 RegCM_A1B_S3: Μέση μηνιαία παραγωγή ενέργειας (GWh) Τέλος, παρουσιάζονται στο παρακάτω διάγραμμα, Εικόνα 5-21, οι μηνιαίες εκροές από το φράγμα των Τοξοτών που καταλήγουν στην εκβολή του ποταμού, καθώς και η απαίτηση περιβαλλοντικής παροχής που πρέπει να ικανοποιείται στις εκβολές του Δέλτα. Εικόνα 5-21 RegCM_A1B_S3: Εκροές από το φράγμα Τοξοτών (εκ.μ3) Από τα αποτελέσματα που παρουσιάστηκαν παραπάνω, για το σενάριο Σ2.1 συμπεραίνουμε τα εξής: Όλες οι ζητήσεις, αρδευτικές και περιβαλλοντικές, καλύπτουν κατά 100% τις απαιτήσεις τους καθ' όλη τη διάρκεια της προσομοίωσης. Ο ταμιευτήρας Θησαυρού είναι σχεδόν γεμάτος καθ όλη τη διάρκεια του έτους, ενώ τους μήνες Ιούλιο ως Οκτώβριο, και ειδικά το Σεπτέμβριο πραγματοποιείται μικρότερη πλήρωση χωρίς ο ταμιευτήρας να αδειάζει ποτέ. 53

63 Για τον ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης, παρατηρούμε ότι κατά μέσο όρο ο ταμιευτήρας είναι γεμάτος τους περισσότερους μήνες. Δεν αδειάζει ποτέ, με τη μικρότερη πληρότητα ~97.5% να πραγματοποιείται τους μήνες Σεπτέμβριο και Οκτώβριο. Για περίπου 75% των 20 ετών που διαρκεί η προσομοίωση, οι ταμιευτήρες Θησαυρού και Πλατανόβρυσης είναι πλήρεις. Όσον αφορά στην παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας από ολόκληρο το υδροσύστημα, παρατηρείται ότι κατά μέσο όρο, τους μήνες Ιούνιο - Ιούλιο πραγματοποιείται η μέγιστη παραγωγή που φτάνει τις ~97GWh. Η πρωτεύουσα ενέργεια που παράγεται από το υφιστάμενο σύμπλεγμα φραγμάτων για επίπεδα αξιοπιστίας 99% είναι ~147,5 GWh. 5.4 Σενάριο Σ2.2: RegCM_A1B_S4_Π1 Το σενάριο αυτό αφορά στη λειτουργία των υφιστάμενων υδροηλεκτρικών έργων Θησαυρού και Πλατανόβρυσης για τη χρονική περίοδο 20 ετών ( ) για τις υδρολογικές συνθήκες όπως αυτές διαμορφώνονται στο σενάριο ανάπτυξης Α1Β. Η επέκταση του αρδευτικού προς το ανατολικό τμήμα του Δέλτα έχει πραγματοποιηθεί (επέκταση κατά 10,000εκτάρια) και οι αρδευτικές ανάγκες λαμβάνονται από το Σχέδιο Διαχείρισης των λεκανών Απορροής Ποταμών του Υδατικού Διαμερίσματος ΥΔ12 της Θράκης. Η απαίτηση περιβαλλοντικής παροχής παραμένει στα 6.0 m 3 /sec. Ακολουθούν διαγράμματα με την εξέλιξη του ωφέλιμου όγκου για τους ταμιευτήρες Θησαυρού και Πλατανόβρυσης κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης σε μηνιαία βάση. Όσον αφορά τον ταμιευτήρα Θησαυρού, παρατηρούμε ότι κατά μέσο όρο τα επίπεδα πλήρωσης του ταμιευτήρα είναι στο ~98%. Μικρότερη πληρότητα, της τάξης του 95% και 96%, πραγματοποιείται τους μήνες Σεπτέμβριο και Οκτώβριο αντίστοιχα, όπου έχουμε μικρότερη τροφοδοσία μέσω απορροής, ενώ ταυτόχρονα έχουν πραγματοποιηθεί απολήψεις για την κάλυψη των αρδευτικών αναγκών, Εικόνα Εικόνα 5-22 RegCM_A1B_S4: Εξέλιξη πλήρωσης ταμιευτήρα Θησαυρού (εκ. m 3 ) 54

64 Όσον αφορά τον ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης, Εικόνα 5-23, ομοίως παρατηρούμε ότι κατά μέσο όρο ο ταμιευτήρας είναι γεμάτος καθ όλη τη διάρκεια του έτους (μέσο όρο πληρότητας 98%). Όπως και στο Θησαυρό, μικρότερη πληρότητα (~95.% και 96.0%) πραγματοποιείται τους μήνες Σεπτέμβριο και Οκτώβριο. Εικόνα 5-23 RegCM_A1B_S4: Εξέλιξη πλήρωσης ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης (εκ. m 3 )) Παρακάτω παρουσιάζονται οι καμπύλες διάρκειας του ωφέλιμου όγκου κάθε ταμιευτήρα, για να προσδιοριστεί η συχνότητα εμφάνισης κάθε ποσότητας ωφέλιμου όγκου. Από την καμπύλη διάρκειας του ωφέλιμου όγκου του ταμιευτήρα του Θησαυρού προκύπτει ότι κατά το ~67.5% του χρόνου της προσομοίωσης ο ταμιευτήρας είναι πλήρης, Εικόνα Αντίστοιχα, ο ταμιευτήρας της Πλατανόβρυσης, παρουσιάζει πληρότητα περίπου για το 72.5% του χρόνου προσομοίωσης, Εικόνα Εικόνα 5-24 RegCM_A1B_S4: Καμπύλη διάρκειας ωφέλιμου όγκου Θησαυρού (εκ. m 3 ) 55

65 Εικόνα 5-25 RegCM_A1B_S4: Καμπύλη διάρκειας ωφέλιμου όγκου Πλατανόβρυσης (εκ. m 3 ) Παρακάτω παρουσιάζονται οι μέσες υπερετήσιες απαιτήσεις σε νερό ανά είδος ζήτησης, οι ζητήσεις που ικανοποιήθηκαν, και τα ελλείμματα: Πίνακας 5-4 RegCM_A1B_S4: Ζήτηση, Απολήψεις και Ελλείμματα ανά κόμβο ζήτησης (εκ.μ3) ΚΟΜΒΟΣ ΖΗΤΗΣΗΣ DELTA Future Env flow Thysayros Env flow Env flow Toxotes Demand XANTHI Platanobrhsh Κόμβος αρδευτικής ζήτησης Κόμβος μελλοντικής αρδευτικής ζήτησης Στόχος τήρησης περιβαλλοντικής παροχής κατάντη του Θησαυρού Στόχος τήρησης περιβαλλοντικής παροχής κατάντη της Πλατανόβρυσης Στόχος τήρησης περιβαλλοντικής παροχής κατάντη των Τοξοτών ΕΤΗΣΙΑ ΖΗΤΗΣΗ 111,50 59,10 189,60 189,60 189,60 ΜΕΣΗ ΥΠΕΡΕΤΗΣΙΑ 111,50 59,10 189,60 189,60 189,60 ΑΠΟΛΗΨΗ ΜΕΣΟ ΥΠΕΡΕΤΗΣΙΟ ΕΛΛΕΙΜΑ 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Από τα αποτελέσματα που παρατίθενται στον παραπάνω πίνακα, προκύπτει ότι τα υφιστάμενα έργα ικανοποιούν τις ανάγκες άρδευσης και περιβαλλοντικής παροχής κατά 100%, συμπεριλαμβανομένου της επέκτασης του αρδευτικού δικτύου και των αναγκών σε νερό. Όσον αφορά στην παραγωγή ενέργειας κατά τη λειτουργία των ΥΗΣ Θησαυρού (μπλε γραμμή) και Πλατανόβρυσης (κόκκινη γραμμή), τα αποτελέσματα της προσομοίωσης, παρουσιάζονται παρακάτω, Εικόνα Από το διάγραμμα προκύπτει ότι παρόλο που η παραγωγή ενέργειας είναι σε υψηλά επίπεδα, παρουσιάζεται πτωτική τάση και για τους δυο ΥΗΣ, η οποία είναι εμφανής κατά το τέλος της περιόδου προσομοίωσης. 56

66 Εικόνα 5-26 RegCM_A1B_S4: Ετήσια παραγωγή ενέργειας (GWh) Σε μηνιαίο επίπεδο, από το διάγραμμα μέσης μηνιαίας παραγωγής ενέργειας, Εικόνα 5-27, προκύπτει ότι η μέγιστη παραγωγή ενέργειας γίνεται κατά μέσο όρο τους μήνες Ιούνιο και Ιούλιο, όπου γίνεται παράλληλη διάθεση υδάτων προς κάλυψη των αυξημένων αρδευτικών αναγκών. Εικόνα 5-27 RegCM_A1B_S4: Μέση μηνιαία παραγωγή ενέργειας (GWh) Τέλος, παρουσιάζονται στο παρακάτω διάγραμμα, Εικόνα 5-28, οι μηνιαίες εκροές από το φράγμα των Τοξοτών που καταλήγουν στην εκβολή του ποταμού, καθώς και η απαίτηση περιβαλλοντικής παροχής που πρέπει να ικανοποιείται στις εκβολές του Δέλτα. 57

67 Εικόνα 5-28 RegCM_A1B_S4: Εκροές από το φράγμα Τοξοτών (εκ. m 3 ) Από τα αποτελέσματα που παρουσιάστηκαν παραπάνω, για το σενάριο Σ2.2 συμπεραίνουμε τα εξής: Όλες οι ζητήσεις, αρδευτικές και περιβαλλοντικές, καλύπτουν κατά 100% τις απαιτήσεις τους καθ' όλη τη διάρκεια της προσομοίωσης. Ο ταμιευτήρας Θησαυρού είναι σχεδόν γεμάτος καθ όλη τη διάρκεια του έτους, ενώ τους μήνες Ιούλιο ως Οκτώβριο, και ειδικά το Σεπτέμβριο πραγματοποιείται μικρότερη πλήρωση χωρίς ο ταμιευτήρας να αδειάζει ποτέ.. Για τον ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης, παρατηρούμε ότι κατά μέσο όρο ο ταμιευτήρας είναι γεμάτος τους περισσότερους μήνες. Δεν αδειάζει ποτέ, με τη μικρότερη πληρότητα ~95.5% να πραγματοποιείται τους μήνες Σεπτέμβριο και Οκτώβριο. Για περίπου 70% των 20 ετών που διαρκεί η προσομοίωση, οι ταμιευτήρες Θησαυρού και Πλατανόβρυσης είναι πλήρεις. Όσον αφορά την παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας από ολόκληρο το υδροσύστημα, παρατηρείται ότι κατά μέσο όρο, τους μήνες Ιούνιο Ιούλιο πραγματοποιείται η μέγιστη παραγωγή που φτάνει τις ~110.5GWh. Η πρωτεύουσα ενέργεια που παράγεται από το υφιστάμενο σύμπλεγμα φραγμάτων για επίπεδα αξιοπιστίας 99% είναι ~165 GWh. 5.5 Σενάριο Σ3.1: RegCM_A1B_S3_Π2 Το σενάριο αυτό αφορά στη λειτουργία των υφιστάμενων υδροηλεκτρικών έργων Θησαυρού και Πλατανόβρυσης για τη χρονική περίοδο 20 ετών ( ) για τις υδρολογικές συνθήκες όπως αυτές διαμορφώνονται στο σενάριο ανάπτυξης Α1Β. Η επέκταση του αρδευτικού προς το ανατολικό τμήμα του Δέλτα έχει πραγματοποιηθεί (επέκταση κατά 10,000εκτάρια) και οι αρδευτικές ανάγκες λαμβάνονται από το Σχέδιο Διαχείρισης των λεκανών Απορροής Ποταμών του Υδατικού Διαμερίσματος ΥΔ12 της Θράκης. Η απαίτηση περιβαλλοντικής παροχής ορίζεται στα 12.5 m 3 /sec. 58

68 Ακολουθούν διαγράμματα με την εξέλιξη του ωφέλιμου όγκου για τους ταμιευτήρες Θησαυρού και Πλατανόβρυσης κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης σε μηνιαία βάση. Όσον αφορά στον ταμιευτήρα Θησαυρού, παρατηρούμε ότι κατά μέσο όρο τα επίπεδα πλήρωσης του ταμιευτήρα είναι στο ~93%. Μικρότερη πληρότητα, της τάξης του 89% και 90%, πραγματοποιείται τους μήνες Μάιο και Σεπτέμβριο αντίστοιχα, Εικόνα Εικόνα 5-29 RegCM_A1B_S5: Εξέλιξη πλήρωσης ταμιευτήρα Θησαυρού (εκ. m 3 ) Όσον αφορά τον ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης, Εικόνα 5-30, ομοίως παρατηρούμε ότι κατά μέσο όρο ο ταμιευτήρας είναι γεμάτος καθ όλη τη διάρκεια του έτους (μέσο όρο πληρότητας 94%). Όπως και στο Θησαυρό, μικρότερη πληρότητα (~89.0% και 91.0%) πραγματοποιείται τους μήνες Μάιο και Σεπτέμβριο. Εικόνα 5-30 RegCM_A1B_S5: Εξέλιξη πλήρωσης ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης (εκ. m 3 ) Παρακάτω παρουσιάζονται οι καμπύλες διάρκειας του ωφέλιμου όγκου κάθε ταμιευτήρα, για να προσδιοριστεί η συχνότητα εμφάνισης κάθε ποσότητας ωφέλιμου όγκου. 59

69 Από την καμπύλη διάρκειας του ωφέλιμου όγκου του ταμιευτήρα του Θησαυρού προκύπτει ότι κατά το ~40.0% του χρόνου της προσομοίωσης ο ταμιευτήρας είναι πλήρης, Εικόνα Αντίστοιχα, ο ταμιευτήρας της Πλατανόβρυσης, παρουσιάζει πληρότητα περίπου για το 50.0% του χρόνου προσομοίωσης, Εικόνα Εικόνα 5-31 RegCM_A1B_S5: Καμπύλη διάρκειας ωφέλιμου όγκου Θησαυρού (εκ. m 3 ) Εικόνα 5-32 RegCM_A1B_S5: Καμπύλη διάρκειας ωφέλιμου όγκου Πλατανόβρυσης (εκ. m 3 ) Παρακάτω παρουσιάζονται οι μέσες υπερετήσιες απαιτήσεις σε νερό ανά είδος ζήτησης, οι ζητήσεις που ικανοποιήθηκαν, και τα ελλείμματα: 60

70 Πίνακας 5-5 RegCM_A1B_S5: Ζήτηση, Απολήψεις και Ελλείμματα ανά κόμβο ζήτησης ((εκ. m 3 ) ΚΟΜΒΟΣ ΖΗΤΗΣΗΣ DELTA Future Demand XANTHI Env flow Thysayros Env flow Platanobrhsh Env flow Toxotes Κόμβος αρδευτικής ζήτησης Κόμβος μελλοντικής αρδευτικής Στόχος τήρησης περιβαλλοντικής παροχής κατάντη Στόχος τήρησης περιβαλλοντικής παροχής κατάντη Στόχος τήρησης περιβαλλοντικής παροχής κατάντη ζήτησης του Θησαυρού της Πλατανόβρυσης των Τοξοτών ΕΤΗΣΙΑ ΖΗΤΗΣΗ 111,50 59, ΜΕΣΗ ΥΠΕΡΕΤΗΣΙΑ 111,50 59, ΑΠΟΛΗΨΗ ΜΕΣΟ ΥΠΕΡΕΤΗΣΙΟ ΕΛΛΕΙΜΑ 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Από τα αποτελέσματα που παρατίθενται στον παραπάνω πίνακα, προκύπτει ότι τα υφιστάμενα έργα ικανοποιούν τις ανάγκες άρδευσης και περιβαλλοντικής παροχής κατά 100%, συμπεριλαμβανομένου της επέκτασης του αρδευτικού δικτύου και των αναγκών σε νερό. Όσον αφορά την παραγωγή ενέργειας κατά τη λειτουργία των ΥΗΣ Θησαυρού (μπλε γραμμή) και Πλατανόβρυσης (κόκκινη γραμμή), τα αποτελέσματα της προσομοίωσης, παρουσιάζονται παρακάτω, Εικόνα Από το διάγραμμα προκύπτει ότι παρόλο που η παραγωγή ενέργειας είναι σε υψηλά επίπεδα, παρουσιάζεται πτωτική τάση και για τους δυο ΥΗΣ, η οποία είναι εμφανής κατά το τέλος της περιόδου προσομοίωσης. Εικόνα 5-33 RegCM_A1B_S5: Ετήσια παραγωγή ενέργειας (GWh) Σε μηνιαίο επίπεδο, από το διάγραμμα μέσης μηνιαίας παραγωγής ενέργειας, Εικόνα 5-34, προκύπτει ότι η μέγιστη παραγωγή ενέργειας γίνεται κατά μέσο όρο τους μήνες Ιούνιο και Ιούλιο, όπου γίνεται παράλληλη διάθεση υδάτων προς κάλυψη των αυξημένων αρδευτικών αναγκών. 61

71 Εικόνα 5-34 RegCM_A1B_S5: Μέση μηνιαία παραγωγή ενέργειας (GWh) Τέλος, παρουσιάζονται στο παρακάτω διάγραμμα, Εικόνα 5-35, οι μηνιαίες εκροές από το φράγμα των Τοξοτών που καταλήγουν στην εκβολή του ποταμού, καθώς και η απαίτηση περιβαλλοντικής παροχής που πρέπει να ικανοποιείται στις εκβολές του Δέλτα. Εικόνα 5-35 RegCM_A1B_S5: Εκροές από το φράγμα Τοξοτών (εκ.μ3) Από τα αποτελέσματα που παρουσιάστηκαν παραπάνω, για το σενάριο Σ3.1 συμπεραίνουμε τα εξής: Όλες οι ζητήσεις, αρδευτικές και περιβαλλοντικές, καλύπτουν κατά 100% τις απαιτήσεις τους καθ' όλη τη διάρκεια της προσομοίωσης. Ο ταμιευτήρας Θησαυρού είναι σχεδόν γεμάτος καθ όλη τη διάρκεια του έτους, ενώ τους μήνες Ιούλιο ως Οκτώβριο, και ειδικά το Σεπτέμβριο πραγματοποιείται μικρότερη πλήρωση χωρίς ο ταμιευτήρας να αδειάζει ποτέ. 62

72 Για τον ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης, παρατηρούμε ότι κατά μέσο όρο ο ταμιευτήρας είναι γεμάτος τους περισσότερους μήνες. Δεν αδειάζει ποτέ, με τη μικρότερη πληρότητα ~89% να πραγματοποιείται τους μήνες Σεπτέμβριο και Οκτώβριο. Για περίπου 50% των 20 ετών που διαρκεί η προσομοίωση, οι ταμιευτήρες Θησαυρού και Πλατανόβρυσης είναι πλήρεις. Όσον αφορά την παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας από ολόκληρο το υδροσύστημα, παρατηρείται ότι κατά μέσο όρο, τους μήνες Ιούνιο - Ιούλιο πραγματοποιείται η μέγιστη παραγωγή που φτάνει τις ~89GWh. Η πρωτεύουσα ενέργεια που παράγεται από το υφιστάμενο σύμπλεγμα φραγμάτων για επίπεδα αξιοπιστίας 99% είναι ~139,5 GWh. 5.6 Σενάριο Σ3.2: RegCM_A1B_S4_Π2 Το σενάριο αυτό αφορά στη λειτουργία των υφιστάμενων υδροηλεκτρικών έργων Θησαυρού και Πλατανόβρυσης για τη χρονική περίοδο 20 ετών ( ) για τις υδρολογικές συνθήκες όπως αυτές διαμορφώνονται στο σενάριο ανάπτυξης Α1Β. Η επέκταση του αρδευτικού προς το ανατολικό τμήμα του Δέλτα έχει πραγματοποιηθεί (επέκταση κατά 10,000εκτάρια) και οι αρδευτικές ανάγκες λαμβάνονται από το Σχέδιο Διαχείρισης των λεκανών Απορροής Ποταμών του Υδατικού Διαμερίσματος ΥΔ12 της Θράκης. Η απαίτηση περιβαλλοντικής παροχής παραμένει στα 12.5 m 3 /sec. Ακολουθούν διαγράμματα με την εξέλιξη του ωφέλιμου όγκου για τους ταμιευτήρες Θησαυρού και Πλατανόβρυσης κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης σε μηνιαία βάση. Όσον αφορά στον ταμιευτήρα Θησαυρού, παρατηρούμε ότι κατά μέσο όρο τα επίπεδα πλήρωσης του ταμιευτήρα είναι στο ~91%. Μικρότερη πληρότητα, της τάξης του 86% και 85%, πραγματοποιείται τους μήνες Οκτώβριο και Σεπτέμβριο αντίστοιχα, Εικόνα Εικόνα 5-36 RegCM_A1B_S6: Εξέλιξη πλήρωσης ταμιευτήρα Θησαυρού (εκ. m 3 ) Όσον αφορά στον ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης, Εικόνα 5-37, ομοίως παρατηρούμε ότι κατά μέσο όρο ο ταμιευτήρας είναι γεμάτος καθ όλη τη διάρκεια του έτους (μέσο όρο πληρότητας 92%). Όπως και στο 63

73 Θησαυρό, μικρότερη πληρότητα (~85.0% και 86.0%) πραγματοποιείται τους μήνες Σεπτέμβριο και Οκτώβριο. Εικόνα 5-37 RegCM_A1B_65: Εξέλιξη πλήρωσης ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης (εκ. m 3 ) Παρακάτω παρουσιάζονται οι καμπύλες διάρκειας του ωφέλιμου όγκου κάθε ταμιευτήρα, για να προσδιοριστεί η συχνότητα εμφάνισης κάθε ποσότητας ωφέλιμου όγκου. Από την καμπύλη διάρκειας του ωφέλιμου όγκου του ταμιευτήρα του Θησαυρού προκύπτει ότι κατά το ~32.5% του χρόνου της προσομοίωσης ο ταμιευτήρας είναι πλήρης, Εικόνα Αντίστοιχα, ο ταμιευτήρας της Πλατανόβρυσης, παρουσιάζει πληρότητα περίπου για το 38.5% του χρόνου προσομοίωσης, Εικόνα Εικόνα 5-38 RegCM_A1B_S6: Καμπύλη διάρκειας ωφέλιμου όγκου Θησαυρού (εκ. m 3 ) 64

74 Εικόνα 5-39 RegCM_A1B_S6: Καμπύλη διάρκειας ωφέλιμου όγκου Πλατανόβρυσης (εκ. m 3 ) Παρακάτω παρουσιάζονται οι μέσες υπερετήσιες απαιτήσεις σε νερό ανά είδος ζήτησης, οι ζητήσεις που ικανοποιήθηκαν, και τα ελλείμματα: Πίνακας 5-6 RegCM_A1B_S6: Ζήτηση, Απολήψεις και Ελλείμματα ανά κόμβο ζήτησης (εκ. m 3 ) ΚΟΜΒΟΣ ΖΗΤΗΣΗΣ DELTA Future Demand XANTHI Env flow Thysayros Env flow Platanobrhsh Env flow Toxotes Κόμβος αρδευτικής ζήτησης Κόμβος μελλοντικής αρδευτικής Στόχος τήρησης περιβαλλοντικής παροχής κατάντη Στόχος τήρησης περιβαλλοντικής παροχής κατάντη Στόχος τήρησης περιβαλλοντικής παροχής κατάντη ζήτησης του Θησαυρού της Πλατανόβρυσης των Τοξοτών ΕΤΗΣΙΑ ΖΗΤΗΣΗ 111,50 59, ΜΕΣΗ ΥΠΕΡΕΤΗΣΙΑ 111,50 59, ΑΠΟΛΗΨΗ ΜΕΣΟ ΥΠΕΡΕΤΗΣΙΟ ΕΛΛΕΙΜΑ 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Από τα αποτελέσματα που παρατίθενται στον παραπάνω πίνακα, προκύπτει ότι τα υφιστάμενα έργα ικανοποιούν τις ανάγκες άρδευσης και περιβαλλοντικής παροχής κατά 100%, συμπεριλαμβανομένου της επέκτασης του αρδευτικού δικτύου και των αναγκών σε νερό. Όσον αφορά στην παραγωγή ενέργειας κατά τη λειτουργία των ΥΗΣ Θησαυρού (μπλε γραμμή) και Πλατανόβρυσης (κόκκινη γραμμή), τα αποτελέσματα της προσομοίωσης, παρουσιάζονται παρακάτω, Εικόνα Από το διάγραμμα προκύπτει ότι παρόλο που η παραγωγή ενέργειας είναι σε υψηλά επίπεδα, παρουσιάζεται πτωτική τάση και για τους δυο ΥΗΣ, η οποία είναι εμφανής κατά το τέλος της περιόδου προσομοίωσης. 65

75 Εικόνα 5-40 RegCM_A1B_S6: Ετήσια παραγωγή ενέργειας (GWh) Σε μηνιαίο επίπεδο, από το διάγραμμα μέσης μηνιαίας παραγωγής ενέργειας, Εικόνα 5-41, προκύπτει ότι η μέγιστη παραγωγή ενέργειας γίνεται κατά μέσο όρο τους μήνες Ιούνιο και Ιούλιο, όπου γίνεται παράλληλη διάθεση υδάτων προς κάλυψη των αυξημένων αρδευτικών αναγκών. Εικόνα 5-41 RegCM_A1B_S6: Μέση μηνιαία παραγωγή ενέργειας (GWh) Τέλος, παρουσιάζονται στο παρακάτω διάγραμμα, Εικόνα 5-42, οι μηνιαίες εκροές από το φράγμα των Τοξοτών που καταλήγουν στην εκβολή του ποταμού, καθώς και η απαίτηση περιβαλλοντικής παροχής που πρέπει να ικανοποιείται στις εκβολές του Δέλτα. 66

76 Εικόνα 5-42 RegCM_A1B_S6: Εκροές από το φράγμα Τοξοτών (εκ. m 3 ) Από τα αποτελέσματα που παρουσιάστηκαν παραπάνω, για το σενάριο Σ.3.2 συμπεραίνουμε τα εξής: Όλες οι ζητήσεις, αρδευτικές και περιβαλλοντικές, καλύπτουν κατά 100% τις απαιτήσεις τους καθ' όλη τη διάρκεια της προσομοίωσης. Ο ταμιευτήρας Θησαυρού είναι σχεδόν γεμάτος καθ όλη τη διάρκεια του έτους, ενώ τους μήνες Ιούλιο ως Οκτώβριο, και ειδικά το Σεπτέμβριο πραγματοποιείται μικρότερη πλήρωση χωρίς ο ταμιευτήρας να αδειάζει ποτέ.. Για τον ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης, παρατηρούμε ότι κατά μέσο όρο ο ταμιευτήρας είναι γεμάτος τους περισσότερους μήνες. Δεν αδειάζει ποτέ, με τη μικρότερη πληρότητα ~85% να πραγματοποιείται τους μήνες Σεπτέμβριο και Οκτώβριο. Για περίπου 40% των 20 ετών που διαρκεί η προσομοίωση, οι ταμιευτήρες Θησαυρού και Πλατανόβρυσης είναι πλήρεις. Όσον αφορά την παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας από ολόκληρο το υδροσύστημα, παρατηρείται ότι κατά μέσο όρο, τους μήνες Ιούνιο - Ιούλιο πραγματοποιείται η μέγιστη παραγωγή που φτάνει τις ~89GWh. Η πρωτεύουσα ενέργεια που παράγεται από το υφιστάμενο σύμπλεγμα φραγμάτων για επίπεδα αξιοπιστίας 99% είναι ~163 GWh. 67

77 6 Προτάσεις διαχείρισης υδάτων για διατήρηση οικολογικής παροχής 6.1 Συμπεράσματα προσομοίωσης υδροσυστήματος υπό συνθήκες κλιματικής αλλαγής Στο πλαίσιο της παρούσας έρευνας, εξετάστηκε η επίδραση των κλιματικών συνθηκών στη λειτουργία του υφιστάμενου συμπλέγματος φραγμάτων και στις απορροές του ποταμού, όπως αυτές ορίζονται από ένα συγκεκριμένο περιοχικό κλιματικό μοντέλο και ένα σενάριο μελλοντικών εκπομπών. Ειδικότερα, για την αξιολόγηση των κλιματικών αλλαγών χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο RegCM3, ενώ για την περιοχή μελέτης του συγκεκριμένου έργου χρησιμοποιήθηκαν τα αποτελέσματα του σεναρίου μελλοντικών εκπομπών Α1Β. Τα σενάρια που αναπτύχθηκαν και εξετάστηκαν είναι 6 και αποτελούν ένα συνδυασμό των κλιματικών μοντέλων, των περιπτώσεων αρδευτικών αναγκών και της ελάχιστης περιβαλλοντικής παροχής. Τα υπό εξέταση σενάρια ομαδοποιήθηκαν σε 3 οικογένειες ανάλογα με τις αρδευτικές ανάγκες που εξετάζουν και την ελάχιστη περιβαλλοντική παροχή τα οποία παρουσιάζονται συγκεντρωτικά στον Πίνακας 4-5. Τα 2 σενάρια αρδευτικών ζητήσεων που εξετάζονται διαμορφώθηκαν βάσει των περιπτώσεων αρδευτικών αναγκών που αναλύθηκαν στις παραπάνω ενότητες και παρουσιάζονται παρακάτω, όπου με μπλε γραμμή σημειώνονται οι αρδευτικές ανάγκες σε νερό των σεναρίων Σ1 ενώ με γκρι γραμμή οι αρδευτικές ανάγκες σε νερό των σεναρίων Σ2 και Σ3. Εικόνα 6-1 Συνολικές αρδευτικές ανάγκες σε νερό (εκ. m 3 ) ανά οικογένεια σεναρίων Δυσμενέστερη είναι η Περίπτωση Αρδευτικών Αναγκών Ι που έχουν ληφθεί τα σενάρια Σ.1.1 και Σ.1.2. Στα συγκεκριμένα σενάρια οι αρδευτικές ανάγκες σε νερό ανέρχονται σε *10 6 m 3 για τη συνολική έκταση των εκταρίων (περίπου 1,350 m 3 /στρέμμα). Από την άλλη μεριά, στην Περίπτωση Αρδευτικών Αναγκών ΙΙ: Εφαρμογή της Οδηγίας 2000/60/ΕΚ στην οποία έχει ληφθεί και μερική επέκταση του αρδευτικού δικτύου κατά εκτάρια, ανήκουν τα σενάρια Σ.2.1, Σ.2.2, Σ.3.1 και Σ.3.2 τα οποία παρουσιάζουν ευνοϊκότερα αποτελέσματα αναφορικά με τις αρδευτικές ανάγκες. Σύμφωνα με την οδηγία πλαίσιο, οι αρδευτικές ανάγκες σε νερό για το υφιστάμενο δίκτυο των εκταρίων είναι της τάξης των *10 6 m 3 (περίπου 590 m 3 /στρέμμα), ενώ για τη μερική επέκταση των εκταρίων απαιτούνται 59.10*10 6 m 3 (περίπου 590 m 3 /στρέμμα). Κατά συνέπεια, οι συνολικές αρδευτικές ανάγκες στην Περίπτωση Αρδευτικών Αναγκών ΙΙ: Εφαρμογή της Οδηγίας 68

78 2000/60/ΕΚ ισοδυναμούν σε 170.6*10 6 m 3, ποσότητα ύδατος που είναι κατά πολύ μικρότερη των σεναρίων της Περίπτωσης Aρδευτικών Aναγκών Ι. Αναφορικά με την περιβαλλοντική παροχή, στα σενάρια Σ.1.1, Σ.1.2, Σ.2.1 και Σ.2.2 o στόχος κάλυψης της περιβαλλοντικής παροχής παραμένει ίδιος σε όλα τα σενάρια που εξετάζονται, καθώς στην περίπτωση της λεκάνης απορροής του Νέστου, οι περιβαλλοντικές μελέτες της κατασκευής και λειτουργίας των φραγμάτων του Θησαυρού και της Πλατανόβρυσης ανέφεραν ως ελάχιστη απαιτούμενη οικολογική παροχή την παροχή των 6.0 m 3 /sec. Η οικολογική αυτή παροχή αντιστοιχεί σε ετήσια βάση στον όγκο των εκ. m 3, ενώ σε μηνιαία βάση (όπου είναι και το βήμα του μοντέλου προσομοίωσης του υδροσυστήματος) αντιστοιχεί περίπου σε 15.8 εκ. m 3. Από την άλλη μεριά, τα σενάρια Σ.3.1 και Σ.3.2, ο στόχος κάλυψης περιβαλλοντικής παροχής προέρχεται από το Παραδοτέο Α.2.1 «Ανάλυση και προτάσεις όσον αφορά στις απαιτήσεις της ιχθυοπανίδας σε ελάχιστη εποχιακή παροχή στον ποταμό Νέστο» του παρόντος έργου. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα του παραδοτέου, από την εφαρμογή του ομοιώματος προέκυψε ότι η οικολογική παροχή του ποταμού Νέστου βρίσκεται μεταξύ 10 και 15 m 3 /s, τιμή η οποία καλύπτει πρωτίστως τις απαιτήσεις των ειδών της Οδηγίας 92/43 ΕΟΚ. Στο πλαίσιο της προσομοίωσης του υδροσυστήματος για να δυο προαναφερθέντα σενάρια, ως ελάχιστη περιβαλλοντική παροχή λήφθηκε ο μέσος όρος του ανωτέρου εύρους, δηλαδή τα 12.5 m 3 /sec. Η οικολογική αυτή παροχή αντιστοιχεί σε ετήσια βάση στον όγκο των εκ. m 3, ενώ σε μηνιαία βάση (όπου είναι και το βήμα του μοντέλου προσομοίωσης του υδροσυστήματος) αντιστοιχεί περίπου σε 32.9 εκ. m 3. Τα 2 σενάρια περιβαλλοντικών αναγκών και επομένως ζητήσεων που αναλύθηκαν στις παραπάνω ενότητες, παρουσιάζονται παρακάτω, όπου με έντονη μπλε γραμμή σημειώνονται οι περιβαλλοντικές ανάγκες σε νερό των σεναρίων Σ3 ενώ με γαλάζια γραμμή οι περιβαλλοντικές ανάγκες σε νερό των σεναρίων Σ2 και Σ3. Εικόνα 6-2 Συνολικές περιβαλλοντικές ανάγκες σε νερό ανά οικογένεια σενάριων Παρακάτω παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των μοντέλων όσον αφορά στα επίπεδα ικανοποίησης ζητήσεων σε πινακοποιημένη μορφή, όπου φαίνεται ότι στα υπό εξέταση σενάρια διατηρείται η περιβαλλοντική παροχή. Βέβαια, πρέπει να τονιστεί ότι η περιβαλλοντική παροχή έχει την πρώτη 69

79 προτεραιότητα, οπότε προκειμένου να καλυφθεί η παροχή αυτή το μοντέλο λειτουργεί «εις βάρος» της παραγωγής ενέργειας. Πίνακας 6-1 Επίπεδα ικανοποίησης ζητήσεων ανά σενάριο (%) Σενάριο Υδρολογικές Συνθήκες Κλιματικό σενάριο Σενάριο περιβαλλοντικής παροχής (εκ. m3/έτος) Κόμβοι άρδευτικης ζήτησης Σ1.1 Μέσο RegCM3_A1B υπερετήσιο ( ) Σ1.2 Μέσο RegCM3_A1B υπερετήσιο ( ) Σ2.1 Μέσο RegCM3_A1B υπερετήσιο ( ) Σ2.2 Μέσο RegCM3_A1B υπερετήσιο ( ) Σ3.1 Μέσο RegCM3_A1B υπερετήσιο ( ) Σ3.2 Μέσο υπερετήσιο RegCM3_A1B ( ) Στόχοι περιβαλλοντικής παροχής DELTA XANTHI EnvFlow EnvFlow EnvFlow Thys Plat Tox % - 100% 100% 100% % - 100% 100% 100% % 100% 100% 100% 100% % 100% 100% 100% 100% % 100% 100% 100% 100% % 100% 100% 100% 100% Οι διακυμάνσεις των διαθέσιμων υδάτων στους ταμιευτήρες, δηλαδή ο μέσος μηνιαίος ωφέλιμος όγκος, κατά την εξεταζόμενη περίοδο και ανά σενάριο απεικονίζονται παρακάτω. Στην Εικόνα 6-3, παρατίθενται τα αποτελέσματα για τον ταμιευτήρα Θησαυρού, όπου είναι εμφανές ότι τα σενάρια Σ2.1 και Σ2.2 είναι τα πλέον ευνοϊκά. Από την άλλη μεριά, τα σενάρια Σ3.1 και Σ3.2 είναι τα λιγότερο ευνοϊκά, αφού η αυξημένη περιβαλλοντική παροχή έχει αντίκτυπο στον όγκο ύδατος που αποθηκεύεται στους ταμιευτήρες. Παρόλα αυτά, σε όλες τις περιπτώσεις, ο μέσος μηνιαίος ωφέλιμος όγκος κρίνεται ικανοποιητικός αφού καλύπτεται το σύνολο των ζητήσεων και οι ταμιευτήρες δεν φτάνουν στην κατώτατη στάθμη λειτουργίας καθ όλο το χρονικό διάστημα των προσομοιώσεων. Εικόνα 6-3 Διαθέσιμα αποθέματα υδάτων στο Θησαυρό ανά σενάριο (εκ.μ3) Κατά την μελλοντική περίοδο , ο ωφέλιμος όγκος είναι εμφανώς μικρότερος σε σχέση με την περίοδο , και η μείωση αυτή είναι ιδιαίτερα έντονη κατά τους μήνες Αυγούστου, Σεπτεμβρίου και Οκτωβρίου, όπου έχει γίνει χρήση του όγκου νερού του ταμιευτήρα για κάλυψη των 70

80 αρδευτικών αναγκών. Στην περίπτωση των σεναρίων Σ3.1 και Σ3.2 μικρή πλήρωση του ταμιευτήρα με νερό εμφανίζεται και κατά το μήνα Μάιο. Το γεγονός αυτό ερμηνεύεται από την εντατικοποίηση των αρδευτικών ζητήσεων που ξεκινούν το μήνα Μάιο. Αντίστοιχα αποτελέσματα εμφανίζονται και για την περίπτωση του ταμιευτήρα της Πλατανόβρυσης, Εικόνα 6-4. Ειδικότερα, οι δυσμενέστερες συνθήκες ως προς τον ωφέλιμο όγκο στους ταμιευτήρες παρουσιάζονται κατά την περίοδο προσομοίωσης , όπου ο ταμιευτήρας κατά τους μήνες Σεπτεμβρίου και Οκτωβρίου έχουν πληρότητα της τάξης του 50%. Εικόνα 6-4 Διαθέσιμα αποθέματα υδάτων στην Πλατανόβρυση ανά σενάριο (εκ.μ3) Όσον αφορά την παραγόμενη ενέργεια του ΥΗΣ Θησαυρού, τα συγκεντρωτικά αποτελέσματα της προσομοίωσης του υδροσυστήματος για το σύνολο των σεναρίων παρουσιάζονται στην Εικόνα 6-5. Εικόνα 6-5 Μέση μηνιαία παραγόμενη ενέργεια (GWh) από τον ΥΗΣ Θησαυρού για το σύνολο των σεναρίων 71