ιηµερίδα αφιερωµένη στην Παγκόσµια Ηµέρα Νερού Ο Υδρολογικός Κύκλος

Transcript

1 ιηµερίδα αφιερωµένη στην Παγκόσµια Ηµέρα Νερού ιοργάνωση: Νοµαρχιακή Αυτοδιοίκηση Λασιθίου Πολιτιστικός Οργανισµός ΑΝ Ένωση ΕΥΑ, Λάρισα ΕΥΑ Αγίου Νικολάου Ο Υδρολογικός Κύκλος Νίκος Μαµάσης, Λέκτορας ΕΜΠ Άγιος Νικόλαος, 22-23/3/2009

2 Ανθρωπογενής κύκλος του 20 ου αιώνα Άνθρωπος Αύξηση πληθυσµού Συγκέντρωση στο χώρο Υπερκατανάλωση Φυσικό περιβάλλον Αστικοποίηση Αποδάσωση Ρύπανση-εξάντληση πόρων Παραγωγή αγαθών Νερό Τρόφιµα Ενέργεια Σηµασία του νερού ιατήρηση φυσικού περιβάλλοντος (φαινόµενο θερµοκηπίου) Ύδρευση Παραγωγή τροφίµων (άρδευση) και αγαθών (βιοµηχανία) Παραγωγή και ρύθµιση ενέργειας (υδροηλεκτρικά) Αποθήκευση ενέργειας από ανανεώσιµες πηγές (ανάστροφη λειτουργία ταµιευτήρων)

3 Υ ΡΟΛΟΓΙΚΟΣ ΚΥΚΛΟΣ

4 ΣΥΝΙΣΤΩΣΕΣ Η Γεωλογική Υπηρεσία των ΗΠΑ (USGS) έχει διακρίνει 16 συνιστώσες του υδρολογικού κύκλου: Αποθήκευση νερού στη θάλασσα Εξάτµιση Εξατµοδιαπνοή Εξάχνωση Νερό στην ατµόσφαιρα Συµπύκνωση Κατακρηµνίσµατα Αποθήκευση νερού σε πάγους και χιόνια Απορροή από λιώσιµο του χιονιού Επιφανειακή απορροή Ροή σε υδατορεύµατα Αποθήκευση γλυκού νερού ιήθηση Αποθήκευση υπόγειου νερού Εκφόρτιση υπόγειου νερού Πηγές

5 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΓΙΑ ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΦΑΣΗΣ ΣΤΟ ΝΕΡΟ Απορρόφηση 80 θερµίδων (calories) Λανθάνουσα θερµότητα τήξης Απορρόφηση 100 θερµίδων (calories) Απορρόφηση 540 θερµίδων (calories) Λανθάνουσα θερµότητα εξάτµισης Πάγος 1 gr 0 o C Νερό 1 gr 0 o C Νερό 1 gr 100 o C Υδρατµοί 1 gr 100 o C Απελευθέρωση 80 θερµίδων (calories) Λανθάνουσα θερµότητα πήξης Απελευθέρωση 100 θερµίδων (calories) Απελευθέρωση 540 θερµίδων (calories) Λανθάνουσα θερµότητα συµπύκνωσης

6 ΚΑΤΑΚΡΗΜΝΙΣΗ Ηκατανοµή τωνκατακρηµνισµάτων µεταβάλλεται γεωγραφικά Μέσο ετήσιο ύψος κατακρηµνισµάτων (mm και in.)

7 ΚΑΤΑΚΡΗΜΝΙΣΗ Κατανοµήβροχοπτώσεωνστονελληνικόχώρο

8 ΕΞΑΤΜΟ ΙΑΠΝΟΗ Ηλιακή ακτινοβολία ΜΕΣΗ ΕΤΗΣΙΑ ΚΑΘΑΡΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΣΤΟ Ε ΑΦΟΣ (W/m 2 ) ΛΑΝΘΑΝΟΥΣΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ΕΞΑΤΜΙΣΗΣ (W/m 2 )

9 ΕΞΑΤΜΟ ΙΑΠΝΟΗ Επίδραση του ανάγλυφου στην ηλιοφάνεια

10 ΑΠΟΡΡΟΗ Γεωγραφική κατανοµήεπιφανειακήςαπορροής(mm)

11 ΥΠΟΓΕΙΑ ΝΕΡΑ Υπόγειο νερό Υπόγεια ροή

12 99.65 % ΠΟΣΟΤΗΤΑ ΓΛΥΚΟΥ ΝΕΡΟΥ ΣΤΗ ΓΗ 10 3 km ΥΠΟΓΕΙΑ ΝΕΡΑ ΕΤΗΣΙΑ KΥΚΛΟΦΟΡΙΑ ΓΛΥΚΟΥ ΝΕΡΟΥ ΣΤΗΝ ΞΗΡΑ 10 3 km ,12 Παγετώνες, µόνιµα χιόνια Υπόγεια νερά και εδαφική υγρασία Λίµνες και έλη 1, % Ατµοσφαιρικό νερό Ποταµοί Βιολογικό νερό 12,9 Εξατµισοδιαπ νοή Επ ιφανειακή απ ορροή Υπόγεια απ ορροή ΜΕΣΟΙ ΧΡΟΝΟΙ ΠΑΡΑΜΟΝΗΣ ΣΤΑ ΠΟΤΑΜΙΑ ΚΑΙ ΤΟΥΣ ΥΠΟΓΕΙΟΥΣ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΕΣ Επιφανειακή απορροή 2.12 km 3 /44.7 km 3 ανά έτος = 17 ηµέρες Υπόγεια απορροή km 3 /2.3 km 3 ανά έτος = 4585 έτη Όµως το 25-50% του επιφανειακού νερού έχει προέλθει από εκροή υπογείων νερών άρα: Υπόγεια απορροή km 3 /25 km 3 ανά έτος = 420 έτη

13 ΧΡΟΝΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΣΥΝΙΣΤΩΣΩΝ Αβάσιµη η εικόνα ενός σταθερού κλίµατος «Καθεστώς» η αλλαγή του κλίµατος: «Το κλίµα αλλάζει ακανόνιστα, για άγνωστους λόγους, σε όλες τις κλίµακες» National Research Council (1991), Opportunities in the Hydrologic Sciences, National Academy Press, Washington DC, USA Τάση συσσώρευσης όµοιων φαινοµένων σε συγκεκριµένες χρονικές περιόδους Ένδειξη Νειλοµέτρου1 ΗσειράτουΝειλοµέτρου Ετήσια ελάχιστη στάθµη Μέση τιµή 30 ετών 'Ετος µ.χ.

14 ΧΡΟΝΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΣΥΝΙΣΤΩΣΩΝ Μεταβλητότητα θερµοκρασίας και βροχόπτωσης Κινητοί µέσοι όροι 30 ετών

15 1. ΤΡΟΧΙΑ ΓΥΡΩ ΑΠΟ ΤΟΝ ΗΛΙΟ ΠΕΡΙΟ ΟΣ: ΗΜΕΡΕΣ ΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΑΛΛΑΓΗ Κινήσεις της γης 3. ΙΑΤΑΣΗ ΤΡΟΧΙΑΣ ΠΕΡΙΟ ΟΣ: ETH ΓΗ 152*10 6 km 4 ΙΟΥΛΙΟΥ ΗΛΙΟΣ 4. ΚΑΜΨΗ ΤΟΥ ΑΞΟΝΑ ΠΕΡΙΟ ΟΣ: ETH Ελάχιστή κάµψη φ=21.8 ο Μέγιστη κάµψη φ=24.4 ο Σηµερινή κάµψη φ=23.5 ο 147*10 6 km 3 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΥ φ Β 2. ΤΡΟΧΙΑ ΓΥΡΩ ΑΠΟ ΤΟΝ ΑΞΟΝΑ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΗΣ ΠΕΡΙΟ ΟΣ: 24 ΩΡΕΣ ΗΛΙΟΣ Eccentricity ιακύµανση: 0-5% Σηµερινή: 1.7% ΓΗ 5. ΤΑΛΑΝΤΕΥΣΗ ΤΗΣ ΙΕΥΘΥΝΣΗΣ ΤΟΥ ΑΞΟΝΑ ΠΕΡΙΟ ΟΣ: ETH ΠΟΛΙΚΟΣ VEGA ΑΣΤΕΡΑΣ Β ΗΛΙΟΣ ΗΛΙΟΣ Ν ΓΗ Ν ΓΗ

16 ΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΑΛΛΑΓΗ Χρονική εξέλιξη της θερµοκρασίας της γης Μεταβλητή χρονική κλίµακα σε έτη *10 6 ΠΗΓΗ: Barry Saltzman, Dynamical Paleoclimatology: Generalized Theory of Global Climate Change, Academic Press, New York, 2002, fig. 1-3.

17 Θερµοκρασία της γης τα τελευταία: ΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΑΛΛΑΓΗ ΕΤΗ ΕΤΗ ΕΤΗ ΠΗΓΗ: Barry Saltzman, Dynamical Paleoclimatology: Generalized Theory of Global Climate Change, Academic Press, New York, 2002, fig. 3-4.

18 x m 3 ΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΑΛΛΑΓΗ Ιστορική εξέλιξη υδροµετεωρολογικών µεταβλητών ιακύµανση του όγκου πάγων έτη πριν από το σήµερα Πηγή: Mason, 1976 Max Min Συνολικος όγκος πάγων

19 ΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΑΛΛΑΓΗ Ιστορική εξέλιξη υδροµετεωρολογικών µεταβλητών ιακύµανση της θερµοκρασίας, ηλιακής ακτινοβολίας, στάθµης θάλασσας και παγοκάλυψης Μείωση της στάθµης θάλασσας (m) Αύξηση της παγοκάλυψης (10 6 km 3 ) C C Καθαρή ακτινοβολία πάνω από 45 0 N (Vernekar 1972) Παγοκάλυψη 20 Θερµοκρασία αέρα Μεταβολή στην εισερχόµενη ηλίακή ακτινοβολία πάνω από 45 0 N (10 21 cal/yr) Καθαρή ακτινοβολία πάνω από 45 0 N (Milankovitch 1930) -2 Χιλιάδες έτη πριν από το σήµερα Πηγή: Mason, 1976

20 ΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΑΛΛΑΓΗ Θερµοκρασία της γης τα τελευταία 1000 έτη Temperature in the Northern Hemisphere over the last 1000 years ΠΗΓΗ: Mann, Bradley and Hughes Climate Change 2001: The Scientific Basis. Donatello, ( ). Ιταλός γλύπτης της Αναγέννησης. Βίωσε πτώση θερµοκρασίας 0.4 ο C. Jeanne Louise Calment, ( ). Γαλλίδα µε τηνµεγαλύτερη επιβεβαιωµένη διάρκεια ζωής στον κόσµο. Βίωσε άνοδο θερµοκρασίας 0.9 ο C.

21 ΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΑΛΛΑΓΗ Ωριαίες θερµοκρασίες στο σταθµό Ζωγράφουγια: 3 έτη Συνήθης διάρκεια ζωής ενός ποντικιού. Θερµοκρασία oc /4/01 10/7/01 10/10/01 10/1/02 10/4/02 10/7/02 10/10/02 10/1/03 10/4/03 10/7/03 10/10/03 10/1/04-5 Σε αυτή τη χρονική κλίµακα γίνεται αντιληπτή η ηµερήσια και εποχιακή περιοδικότητα αλλά υπάρχει η αίσθηση ενός προσδιοριστικού τρόπου µεταβολής ηµέρες Συνήθης διάρκεια ζωής µιας οικιακής µύγας. Θερµοκρασία oc /7/02 9/7/02 10/7/02 11/7/02 12/7/02 13/7/02 14/7/02 15/7/02 16/7/02 17/7/02 18/7/02 Σε αυτή τη χρονική κλίµακα γίνεται αντιληπτή η ηµερήσια περιοδικότητα αλλά η εποχιακή περιοδικότητα φαίνεται σαν ανοδική τάση 20 ώρες Συνήθης διάρκεια ζωής µιας µύγας Mayfly. Θερµοκρασία oc /5/ /5/ /5/ /5/ /5/ /5/01 19 Σε αυτή τη χρονική κλίµακα δεν γίνεται αντιληπτή η ηµερήσια περιοδικότητα. Τρεις ώρες πριν πεθάνει θα µπορούσε σχολιάσει Ποτέ µέχρι τώρα στη ζωή µου δεν αισθάνθηκα τόση ζέστη

22 Φυσικό περιβάλλον Υδροµετεωρολογικές µεταβλητές Βροχόπτωση, εξάτµιση, παροχή, υπόγεια νερά Αλληλεπίδραση ιακυµάνσεις στο χωρόχρονο Κλιµατική Αλλαγή Αλλοιώσεις στα φυσικά συστήµατα Υποβάθµιση ποιότητας Υπερκατανάλωση πόρων Άνθρωπος Ανθρώπινα Συστήµατα Πόλεις, Καλλιέργειες, Παραγωγή ενέργειας, Βιοµηχανία, Κτηνοτροφία Χρήσεις νερού Καταναλωτικές- Μη καταναλωτικές Ανισοκατανοµήνερού Πληµµύρες Ξηρασίες Προβλήµατα Έργα-Υδροσυστήµατα Μελέτη (Εκτίµηση προσφοράς και ζήτησης νερού) Κατασκευή (Ταµιεύτηρες, ίκτυα, Αντιπληµµυρικά) ιαχείριση (Προσοµοίωση, Βελτιστοποίηση) Αντιµετώπιση Φιλοσοφία Μοντελοποίησης του φυσικού περιβάλλοντος ιαχείρισης συστηµάτων Αντιµετώπισης κινδύνων ράσεις Θεσµικές, Τεχνολογικές, Οικονοµικές, Κοινωνικές Περιβαλλοντικές Οδηγίες, ιαχειριστικά σχέδια, Χάρτες πληµµυρών, ευαισθητοποίηση κοινού

23 ΣΗΜΑΝΤΙΚΑ ΣΗΜΕΙΑ Το νερό είναι απαραίτητο για τη συντήρηση της ζωής, την παραγωγή τροφίµων και αγαθών και την παραγωγή και διαχείριση ενέργειας Η αέναη διεργασία του υδρολογικού κύκλου τροφοδοτείται από την ηλιακή ακτινοβολία και ο ρυθµός της µεταβάλλεται σε όλες τις χωρικές και χρονικές κλίµακες Τα προβλήµατα που συνδέονται µε το νερό (ανσισοκατανοµή προσφοράς-ζήτησης, πληµµύρες, ξηρασίες) επιβάλλουν την διαχείριση και την ρύθµιση της διαθεσιµότητας του µε την κατασκευή έργων και την επιβολή µέτρων