A study of the erosion of the beach zones of the N/NW Coast of samos Island

Transcript

1 ΜΕΛΕΤΗ της ΔΙΑΒΡΩΣΗΣ των Παραλιων της β/βδ σαμου 9 th Symposium on Oceanography & Fisheries, Proceedings, Volume Ι Μπλέτα Α. 1, Ανδρής Π. 2, Καρδιτσά Α. 3, Ευελπίδου Ν. 4, Πούλος Σ. 5, Λειβαδίτης Γ. 6 Τομέας Γεωγραφίας & Κλιματολογίας, Τμήμα Γεωλογίας & Γεωπεριβάλλοντος, Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών, Πανεπιστημιούπολη, Ζωγράφου, Αθήνα 15784, ableta@geol.uoa.gr, andrisper@yahoo.gr, kkartitsa@geol.uoa.gr, evelpidou@geol.uoa.gr, poulos@geol.uoa.gr, leivaditis@geol.uoa.gr. Περίληψη Στην παρούσα εργασία μελετώνται οι παράγοντες που σχετίζονται με τη σημερινή εικόνα διάβρωσης της ευρύτερης περιοχής των Β/ΒΔ ακτών της Σάμου και οι οποίοι συμπεριλαμβάνουν γεωμορφολογικά, ιζηματολογικά και υδροδυναμικά χαρακτηριστικά. Το φαινόμενο της διάβρωσης το οποίο είναι ιδιαίτερα έντονο τις τελευταίες δεκαετίες αποδίδεται στη σχετική ανύψωση της θαλάσσιας στάθμης >10 cm τα τελευταία 100 χρόνια (έκθεση IPPC του 2007) η οποία ενισχύοντας την κυματική δράση διευκολύνει την απομάκρυνση των ιζημάτων, ενώ παράλληλα οι διάφορες ανθρώπινες κατασκευές είτε εμποδίζουν την προσέλευση του χερσογενούς υλικού είτε συμβάλλουν υδροδυναμικά στην απόπλυση της παραλιακής ζώνης. Τα διάφορα τεχνικά έργα προστασίας έχουν συμβάλλει στη σταθεροποίηση αλλά όχι και στη φυσική ανάκαμψη των παραλιών. Λέξεις κλειδιά: Καρλόβασι Σάμου, παράκτια διάβρωση, ανθρώπινη παρέμβαση. A study of the erosion of the beach zones of the N/NW Coast of samos Island Bleta A. 1, Andris P. 2, Karditsa A. 3, Evelpidoy N. 4, Poulos S. 5, Leivaditis G. 6 Faculty of Geology and Geoenvironment, National and Kapodistrian University of Athens, ableta@geol.uoa.gr, andrisper@yahoo.gr, kkartitsa@geol.uoa.gr, evelpidou@geol.uoa.gr, poulos@geol.uoa.gr, leivaditis@geol.uoa.gr Abstract The present contribution examines the various geomorphological, sedimentological and coastal hydrodymamic conditions that are related to the present erosive situation along the broader coastal area of the N/NW coast of Samos Island. The extended erosion, particularly evident during the past 2-3 decades, is attributed to the rise of sea level (>10 cm over the past 100 years according to IPCC report of 2007) in conjunction with the incoming relatively high wave energy, which favouring the offshore transfer of fine-grained beach material. In addition, the various man-made constructions either inhibit the terrigenous sediment fluxes to reach the coast and/or by altering coastal hydrodynamics contribute to erosion. Finally, the existed defence constructions seem to have served only to the stabilisation of the coastline and not to its natural recovery. Keywords: Karlovasi Samou, coastal erosion, human impact. 1. Εισαγωγή H παράκτια ζώνη της Β/ΒΔ Σάμου (Εικ. 1) και ειδικότερα η περιοχή από το Καρλόβασι έως την περιοχή του Αγίου Κωνσταντίνου χαρακτηρίζεται από έντονη διάβρωση. Η περιοχή αυτή, όπως άλλωστε και ολόκληρο το νησί της Σάμου, ανήκει στην Αττικοκυκλαδική κρυσταλλοσχιστώδη ενότητα (Παπανικολάου, 1986) η οποία κατά τους ιστορικούς χρόνους χαρακτηρίζεται ως σχετικά τεκτονικά σταθερή (Flemming, 1978), ενώ το υδρο-ισοστατικο-ευστατικό μοντέλο του Lambeck (1996) προσαρμοσμένο στο Αιγαίο Πέλαγος δείχνει ότι η θαλάσσια στάθμη στη Σάμο ανυψώθηκε περί τα 0,75m τα τελευταία 2000 χρόνια. Επιπροσθέτως, η περιοχή μελέτης είναι εκτεθειμένη σε κύματα Β/ΒΔ κυρίως διευθύνσεων, με μάλλον περιορισμένη τη προσφορά χερσογενούς υλικού ποτάμιας προέλευσης. Στην εργασία αυτή μελετώνται οι παράκτιες γεωμορφολογικές ιζηματολογικές και ωκεανογραφικές παράμετροι της ευρύτερης περιοχής του Καρλοβάσου με σκοπό να εξηγηθεί το εκτεταμένο -184-

2 9 ο Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας Πρακτικά, Τόμος Ι φαινόμενο της διάβρωσης που παρατηρείται τις τελευταίες δεκαετίες και να αναδειχθεί ο ρόλος της ανθρώπινης παρέμβασης τόσο στη εκδήλωση του φαινομένου όσο και στην αντιμετώπισή του. Εικ. 1: Περιοχή μελέτης (με αστέρι σημειώνονται οι θέσεις όπου έγιναν οι γεωμορφολογικές-ιζηματολογικές τομές κάθετες στην ακτογραμμή και αντιπροσωπεύουν τις μελετηθείσες παραλίες). 2. Συλλογή Δεδομένων Μεθοδολογία Η συλλογή των δεδομένων έλαβε χώρα το καλοκαίρι του 2007 και περιελάμβανε γεωμορφολογική χαρτογράφηση και τοπογραφικές μετρήσεις, δειγματοληψία επιφανειακών ιζημάτων και αποτύπωση των ανθρώπινων παρεμβάσεων. Παράλληλα συλλέχτηκαν τα ανεμολογικά δεδομένα από το σταθμό της Ε.Μ.Υ. στο Καρλόβασι. Για τη μορφολογική αποτύπωση έγινε χρήση του γεωδαιτικού σταθμού Total Station NIKON A20, για τη μέτρηση των βαθών χρησιμοποιήθηκε το φορητό βυθόμετρο της HONDEX ενώ για το προσδιορισμό των θέσεων χρησιμοποιήθηκε φορητό GPS GARMIN οι μετρήσεις του οποίου αναφέρθηκαν σε τριγωνομετρικό σημείο της ΓΥΣ. Η κοκκομετρική ανάλυση των επιφανειακών δειγμάτων ιζήματος έγινε με ξηρή κοσκίνηση χρησιμοποιώντας τη σειρά κοσκίνων (CISA) ανά 0,5 φ, ενώ η στατιστική επεξεργασία της κοκκομετρικής ανάλυσης έγινε σύμφωνα με τις εξισώσεις του Folk (1980) και χρησιμοποιώντας το λογισμικό Grain 2.0a (Ghionis, perc. com.). Το κυματικό καθεστώς (περίοδος και ύψος κύματος) προσδιορίστηκε με βάση τα ανεμολογικά δεδομένα του Άτλαντα Ανέμου και Κύματος (Αθανασούλη και Σκαρσουλή, 1992) και τα αντίστοιχα μήκη ανάπτυξης κύματος (fetch) για τις διευθύνσεις του ανέμου στις οποίες είναι εκτεθειμένη η περιοχή μελέτης, κάνοντας χρήση τις προγνωστικές εξισώσεις του CERC (1984). Τα επιμέρους κυματικά χαρακτηριστικά, όπως το ύψος θραύσης (H b ), το βάθος θραύσης (d b ), το μέγιστο ύψος αναρρίχησης (R) και το μέγιστο βάθος κινητοποίησης των ιζημάτων του πυθμένα (closure depth, hc) υπολογίστηκαν μέσω των εξισώσεων του Komar (1998). 3. Αποτελέσματα Συζήτηση 3.1 ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΚΑ / ΙΖΗΜΑΤΟΛΟΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Η παράκτια ζώνη που μελετάται περιλαμβάνει μια σειρά από επιμέρους παραλιακές ζώνες με μήκος ακτογραμμής <200 m με εξαίρεση την παραλία Ποτάμι που φθάνει τα 800m και οι οποίες ξεχωρίζουν μεταξύ τους με την παρεμβολή είτε μικρών ακρωτηρίων που συνίστανται από μάρμαρα ή σχιστολίθους, είτε ριπιδίων αλλουβιακών αποθέσεων. Στοην Εικόνα 2 παρατίθενται έξι τοπογραφικές /ιζηματολογικές τομές κάθετες στην ακτογραμμή στις παρακάτω παραλιακές ζώνες της Β/ΒΔ -185-

3 9 th Symposium on Oceanography & Fisheries, Proceedings, Volume Ι ακτογραμμής της Σάμου: (1) παραλία Ποτάμι (δυτικά του Καρλοβάσου) με μήκος 800 m και πλάτος 40m, (2) παραλία του Καρλοβάσου (ανατολικά του λιμανιού) μήκους περίπου 150m και πλάτους μόλις 12m, (3) η παραλία του παλαιού Καρλόβασου (ανατολικά του λιμανιού) με μήκος 70 m και μικρό πλάτος 15m, (4) η παραλία του Αγίου Δημητρίου με μήκος 100 m και μικρό πλάτος (16m), (5) η παραλία του Αγίου Νικολάου (Καλυψώ) μήκους 120 m και πλάτους 24m και (6) η παραλία Λιβαδάκι (Άγιος Κωνσταντίνος) μήκους 200 m και πλάτους μόλις 13 m. Με βάση τα αποτελέσματα των κοκκομετρικών αναλύσεων (Πίν. 1) και των επιτόπιων παρατηρήσεων, στην Εικόνα 2 δίνεται μια συνολική εικόνα των επιφανειακών ιζημάτων κατά μήκος των τομών (1-6) της Εικόνας 2. Πίνακας 1: Τα αποτελέσματα των κοκκομετρικών αναλύσεων των επιφανειακών δειγμάτων των τομών του σχήματος. 2. Υπόμνημα: M z : γραφική μέση τιμή, σ I : περιεκτική γραφική σταθερά απόκλισης, K G : κύρτωση, S: άμμος και G: χαλίκια/κροκάλες. Δείγμα M z (Φ) σ i (Φ) K G Folk (1980) Δείγμα M z (Φ) σ i (Φ) K G Folk (1980) Δ65 2,84 0,49 1,10 S Δ75-4,96 0,27 0,98 G Δ85 2,76 0,69 1,50 S Δ73 1,97 0,47 1,10 S Δ66 2,65 0,65 1,34 S Δ82 2,30 0,57 1,08 S Δ77 2,67 0,53 1,03 S Δ87 2,25 0,64 1,38 S Δ81-3,36 1,15 0,87 G Δ83 2,34 0,56 1,17 S Δ74-3,39-2,05 0,39 G Δ86 1,57 0,47 1,06 S Δ76-1,90 0,63 1,08 S Δ88 1,53 0,46 1,04 gs Δ71 5,77 0,93 0,69 G Δ84 2,2 0,61 1,42 S Εξετάζοντας στο σύνολο τη βορειοδυτική ακτογραμμή της Σάμου μπορούμε να επισημάνουμε ότι η περιοχή του μετώπου των παραλιών που μελετήθηκαν αποτελούνται από χαλίκια έως μεγάλες κροκάλες (ογκόλιθους), τα οποία σταματούν στο βάθος περίπου των 2 m. Η οπισθοπαραλία χαρακτηρίζεται επίσης από το ίδιο υλικό, πλην της παραλίας Ποτάμι, που έχει άμμο. Όλες οι παραλιακές ζώνες ανεξαρτήτων μήκους ακτογραμμής χαρακτηρίζονται από μικρά πλάτη (<24 m) με εξαίρεση τη δυτικότερη παραλία Ποτάμι, όπου το πλάτος της φθάνει τα 41 m. Η διαφορά αυτή αποδίδεται στη τοπική προσφορά ιζήματος (εκβολές ποταμοχείμαρρου). Οι κλίσεις της οπισθοπαραλίας είναι της τάξης των 5,5 0 μέχρι 13 0, με εξαίρεση τις παραλίες του Καρλοβάσου (τομή 2) και Λιβαδάκι (τομή 6) όπου οι κλίσεις είναι 22 0 και 17 0, αντίστοιχα. Υποθαλάσσια, όλες οι προαναφερόμενες παραλιακές ζώνες παρουσιάζουν μικρές κλίσεις από 1,4 0 έως 3,8 0. Ακόμη, ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η υποθαλάσσια έξαρση στη τομή 4 (παραλία Αγίου Δημητρίου), η οποία και λόγω της σύστασης της (σκληρό πέτρωμα) πιθανότατα να αποτελεί ένδειξη παλαιό-ακτογραμμής. Να σημειωθεί δε ότι και στις άλλες τομές παρουσιάζεται μια μικρή έστω αλλαγή στην υποθαλάσσια μορφολογία περί το βάθος των 2 m. Από κοκκομετρικής πλευράς είναι χαρακτηριστική η έλλειψη λεπτόκοκκου υλικού (άμμου) από το μέτωπο όλων των εξεταζόμενων παραλιών, ενώ και στο χώρο της οπισθοπαραλίας άμμο συναντάμε μόνο στη Παραλία Ποτάμι. Υποθαλάσσια ο πυθμένας είναι αμμώδης μετά τα 2-3 m βάθος και μόνο για τις τρεις δυτικότερες παραλίες, ενώ κροκάλες επικρατούν στις υπόλοιπες 3 ανατολικότερες παραλίες. Η έλλειψη (απομάκρυνση) του λεπτόκοκκου υλικού με δεδομένο ότι φυσιολογικά θα προϋπήρχε (λόγω και της παράκτιας λιθολογίας) σε συνδυασμό και με το μικρό πλάτος των παραλιών, υποδηλώνει ότι βρίσκονται γενικά σε καθεστώς διάβρωσης. Τέλος η εμφάνιση φυκιών (ποσειδωνίες) σε βάθη >5-6m (εκτός της τομής 6 που βρίσκονται σε βάθος 3 m) δείχνει και το βάθος επίδρασης της συχνότερης κυματικής δράσης

4 9 ο Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας Πρακτικά, Τόμος Ι Εικ. 2: Οι γεωμορφολογικές - ιζηματολογικές τομές στις έξι παραλίες της βορειοδυτικής Σάμου (οι θέσεις των δίνονται στην Εικ. 1). Σημειώνεται ότι ο χαρακτηρισμός κοκκομετρικά του πυθμένα αναφέρεται μόνο στην επιφάνειά του. 3.2 ΚΥΜΑΤΙΚΟ ΚΑΘΕΣΤΩΣ Στον Πίνακα 2 που ακολουθεί δίνονται τα βασικά κυματικά χαρακτηριστικά (ύψος και περίοδος) μαζί με το μέγιστο βάθος κινητοποίησης των ιζημάτων, το βάθος θραύσης των κυμάτων και τη δυνατότητα αναρρίχησης των πάνω στην παραλία για τις μέγιστες και τις μέσες (συνήθεις) τιμές των προσερχόμενων κυμάτων ανεμογενούς προέλευσης. Πίνακας 2: Παράμετροι του κυματικού καθεστώτος για βόρειο (Β), βόρειο-ανατολικό (ΒΑ), βόρειο-δυτικό (ΒΔ) και ανατολικό (Α) άνεμο. Άνεμος (εμφάνιση %) Β (22,9%) ΒΑ (4,29%) ΒΔ (26,3%) Α (3,7%) Τιμές T p (sec) H s (m) h c (m) d b (m) R (m) Μέγιστη (0,08%) 6,98 4,27 9,7 5,47 2,60 Σταθμική μέση 4,74 1,32 3,0 1,69 0,98 Μέγιστη (0,04%) 6,04 3,08 7,0 3,95 1,91 Σταθμική μέση 3,95 0,85 1, ,66 Μέγιστη (0,06%) 8,77 6,00 13,7 7,74 3,89 Σταθμική μέση 5,62 1,57 3,6 2,01 1,27 Μέγιστη (0,01%) 5,50 2,67 6,07 3,42 1,62 Σταθμική μέση 3,42 0,63 1,44 0,81 0,49 Υπόμνημα: Τ p : περίοδος κύματος, H s : σημαντικό ύψος κύματος, h c : μέγιστο βάθος κινητοποίησης ιζημάτων πυθμένα, d b : βάθος θραύσης κύματος και R: μέγιστο ύψος αναρρίχησης κύματος. Γενικά βλέπουμε ότι τα συνήθη κύματα δεν ξεπερνούν το 1,5m (περίοδος <5 sec) ενώ τα μέγιστα κύματα αν και σπάνια (συχνότητα εμφάνισης <0,2% ετησίως) κυμαίνονται από 3-6m (περίοδοι

5 9 th Symposium on Oceanography & Fisheries, Proceedings, Volume Ι sec). Οι αντίστοιχες ζώνες θραύσης για τα μέσα κύματα (d b ) και τα μέγιστα βάθη κινητοποίησης των ιζημάτων του πυθμένα (h c ) είναι της τάξης των 1-2m και 1,5-3,6m, αντίστοιχα. Τα βάθη αυτά συμπίπτουν με την εμφάνιση των φυκιών και δείχνουν ότι η κυματική δράση επηρεάζει ουσιαστικά το πρώτο 1,5m του πυθμένα. Η δυνατότητα αναρρίχησης των μέσων (συνήθων) κυμάτων δεν ξεπερνά τo 1,5m, ενώ τα κύματα θυέλλης μπορούν να αναρριχηθούν μέχρι και 3,8m συμμετέχοντας ενεργά στη μετακίνηση των ιζημάτων (κυρίως των λεπτόκοκκων) άρα και στη διεργασία της διάβρωσης ΑΝΘΡΩΠΙΝΗ ΠΑΡΕΜΒΑΣΗ Η ανθρώπινη παρέμβαση είναι εμφανής σε όλη την περιοχή μελέτης της βορειοδυτικής ακτογραμμής της Σάμου. Η κατασκευή του παραλιακού δρόμου Καρλοβάσου Βαθέως φαίνεται να είναι μια από τις πιο σημαντικές αιτίες διάβρωσης για τις παραλίες 2 έως 6 (Εικ. 2, Τομές 2, 3, 4, 5 & 6) στις οποίες περιορίζει το πλάτος τους, τις απομονώνει ουσιαστικά από την ενδοχώρα άρα μειώνει το δυνητικά προσερχόμενο χερσογενές υλικό από τον πίσω ορεινό όγκο ενώ περιορίζοντας και την απόσταση απόσβεσης των προσερχόμενων κυμάτων συντείνει στη διαβρωτική δράση των αναρριχώμενων κυμάτων. Επιπλέον η κατασκευή του λιμανιού του Καρλοβάσου, αλλάζοντας τη παράκτια υδροδυναμική, έχει συμβάλλει και αυτό στη διάβρωση των παρακείμενων παραλιακών ζωνών (παραλίες 2 και 3), εμποδίζοντας την από δυτικά τροφοδοσία τους ή και συσσωρεύοντας λόγω προσανατολισμού του την κυματική ενέργεια. Η παρουσία των προβόλων φαίνεται να σταθεροποιεί την κατάσταση, ενώ η προκύπτουσα από ανατολικά στερεομεταφορά φαίνεται να μην επαρκεί για τη φυσική ανάκαμψη των οπισθοχωρούντων παραλιακών ζωνών. Στην Εικόνα 3, η φωτογραφία (πάνω αριστερά) δείχνει την περιοχή των βυρσοδεψίων το 1929, να δέχονται την επίδραση μεγάλων κυμάτων στη διάρκεια καταιγίδας, ενώ στη πάνω δεξιά φωτογραφία φαίνονται τα αποτελέσματα της έντονης διάβρωσης, η οποία έχει καταστρέψει μερικώς ένα από τα κτίρια στην περιοχή των βυρσοδεψίων. Στην κάτω δεξιά φωτογραφία της Εικόνας 3, φαίνεται η περιοχή του παλαιού λιμανιού του Καρλοβάσου το 1900, ενώ στην κάτω αριστερά είναι η περιοχή του Καρλοβάσου μετά την τοποθέτηση των τεχνητών προβόλων (κάθετων στην ακτογραμμή) για την αντιμετώπιση της διάβρωσης. Χαρακτηριστική είναι η απόθεση υλικού στη δυτική των πλευρά, υποδεικνύοντας και τη φορά της επιμήκους παράκτιας στερεομεταφοράς κάτω από τις νέες μορφοδυναμικές συνθήκες. Εικ. 3: Διάβρωση και ανθρώπινη παρέμβαση. Πάνω αριστερά: Καταστρεπτική τρικυμία στα βυρσοδεψία (προβέντζα) του Όρμου Νέου Καρλοβάσου (1929). Πάνω δεξιά: Τα κατεστραμμένα βυρσοδεψία. Κάτω αριστερά: Το λιμάνι του Νέου Καρλοβάσου (τέλη του 20 ου αιώνα). Κάτω δεξιά: Τεχνητοί πρόβολοι κάθετοι στην ακτογραμμή ανατολικά του λιμανιού του Καρλοβάσου (μέσα στο περίγραμμα)

6 9 ο Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας Πρακτικά, Τόμος Ι 4. Συμπεράσματα Με βάση τα φυσιογραφικά χαρακτηριστικά των βορειοδυτικών παραλιών της Σάμου (πλάτος, μήκος, κοκκομετρία) σε συνδυασμό με το κυματικό καθεστώς προκύπτει ότι βρίσκονται σε έντονο καθεστώς διάβρωσης, γεγονός που επαληθεύεται και από το φωτογραφικό υλικό. Η διάβρωση αυτή, η οποία είναι ιδιαίτερα έντονη και γενικευμένη τις τελευταίες δεκαετίες, θα πρέπει να σχετίζεται με την έντονη ανθρώπινη παρέμβαση χωρίς να αποκλείεται και η συμβολή της επιταχυνόμενης ανόδου της θαλάσσιας στάθμης κατά τις τελευταίες δεκαετίες (ΙPCC, 2007). 5. Ευχαριστίες Οι εργασίες υπαίθρου της παρούσας εργασίας έγιναν στα πλαίσια του προγράμματος ΠΥΘΑΓΟ- ΡΑΣ ΙΙ του Υπουργείου Παιδείας στα πλαίσια της δράσης EPEAEK II. 6. Βιβλιογραφικές Aναφορές Αθανασούλη, Γ. Α. & Σκαρσουλή, Ε. Κ., 1992, Άτλας Ανέμου και Κύματος, βορειοανατολικής Μεσογείου θαλάσσης. Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Τμήμα Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Cerc (Coastal Engineering Research Centre), Coastal Engineering Manual, US Army Corps of Engineers, Washington DC Flemming, N.C, Holocene eustatic changes and coastal tectonics in the northeast Mediterranean: implications for models of crustal consumption. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, A, 289, Folk, Ρ.L., Petrology of Sedimentary Rocks, Hemphill Publishing Company, Austin, Texas. IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), Climate Change 2007: The physical science basis, Contribution of Working Group I to the fourth assessment report of the Intergovernmental Panel on Climate Change: Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, N.Y., USA. Komar, P.D., Beach processes and Sedimentation (second edition), Prentice hall, New Jersey 07458, 544 p. Lambeck, K., Sea-level changes and shoreline evolution in Aegean Greece since Upper Paleolithic time. Antiquity 70, Παπανικολάου, Δ. Ι., 1986 Γεωλογία της Ελλάδας. Τμήμα Γεωλογίας, Πανεπιστήμιο Αθηνών