ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ, ΤΗΣ ΤΡΟΦΙΚΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΥΠΟΞΙΑΣ ΕΝΟΣ ΚΛΕΙΣΤΟΥ ΜΕΣΟΓΕΙΑΚΟΥ ΚΟΛΠΟΥ (ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΣ)

Transcript

1 ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ, ΤΗΣ ΤΡΟΦΙΚΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΥΠΟΞΙΑΣ ΕΝΟΣ ΚΛΕΙΣΤΟΥ ΜΕΣΟΓΕΙΑΚΟΥ ΚΟΛΠΟΥ (ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΣ) Διδακτορική διατριβή υποβληθείσα στο Τμήμα Διαχείρισης Περιβάλλοντος και Φυσικών Πόρων του Πανεπιστημίου Πατρών Υπό Κρυσταλλίας Π. Κουντουρά Για την απόκτηση του Τίτλου του Διδάκτορα του Πανεπιστημίου Πατρών Αγρίνιο, Ιανουάριος 2014

2

3 ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ, ΤΗΣ ΤΡΟΦΙΚΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΥΠΟΞΙΑΣ ΕΝΟΣ ΚΛΕΙΣΤΟΥ ΜΕΣΟΓΕΙΑΚΟΥ ΚΟΛΠΟΥ (ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΣ) Υπό Κρυσταλλίας Π. Κουντουρά Τμήμα Διαχείρισης Περιβάλλοντος και Φυσικών Πόρων Πανεπιστημίου Πατρών Μέλη Τριμελούς Συμβουλευτικής Επιτροπής: Ζαχαρίας Ιερόθεος, Επίκουρος Καθηγητής Πανεπιστημίου Πατρών (Επιβλέπων) Συλαίος Γεώργιος, Αναπληρωτής Καθηγητής Δημοκρίτειου Πανεπιστημίου Θράκης Φερεντίνος Γεώργιος, Ομότιμος Καθηγητής Πανεπιστημίου Πατρών Μέλη Εξεταστικής Επιτροπής: Ζαχαρίας Ιερόθεος, Επίκουρος Καθηγητής Πανεπιστημίου Πατρών Συλαίος Γεώργιος, Αναπληρωτής Καθηγητής Δημοκρίτειου Πανεπιστημίου Θράκης Φερεντίνος Γεώργιος, Ομότιμος Καθηγητής Πανεπιστημίου Πατρών Δημόπουλος Παναγιώτης, Καθηγητής Πανεπιστημίου Πατρών Κεχαγιάς Γεώργιος, Επίκουρος Καθηγητής Πανεπιστημίου Πατρών Κωνσταντίνου Ιωάννης, Αναπληρωτής Καθηγητής Πανεπιστημίου Πατρών Παπαθεοδώρου Γεώργιος, Καθηγητής Πανεπιστημίου Πατρών

4

5 ΠΡΟΛΟΓΟΣ ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα διδακτορική διατριβή, εκπονήθηκε στο εργαστήριο Περιβαλλοντικής Γεωλογίας και Υδατικών Πόρων του τμήματος Διαχείρισης Περιβάλλοντος και Φυσικών Πόρων, του Πανεπιστημίου Πατρών, με επιβλέποντα καθηγητή τον κ. Ιερόθεο Ζαχαρία. Σκοπό της αποτέλεσε η παρακολούθηση, κατανόηση και ερμηνεία της υδροδυναμικής ενός Μεσογειακού κλειστού κόλπου, αλλά και η ανάδειξη του μηχανισμού δημιουργίας της υποξικής/ ανοξικής ζώνης που χαρακτηρίζει ένα τέτοιο περιβάλλον. Αρχικά θα ήθελα να ευχαριστήσω τον επιβλέποντα καθηγητή κ. Ιερόθεο Ζαχαρία, γιατί δοκίμασε, πίστεψε και εμπιστεύτηκε το πρόσωπό μου, αναθέτοντας μου το συγκεκριμένο θέμα διατριβής. Οι ευχαριστίες μου ανταποκρίνονται στην άριστη συνεργασία που υπήρξε μεταξύ μας όλο αυτό τον καιρό, στη καθοδήγηση και στο συμβουλευτικό και υποστηρικτικό κομμάτι που μου προσέφερε απλόχερα όλα αυτά τα χρόνια. Σε αυτό το στάδιο θα ήθελα να ευχαριστήσω ιδιαίτερα τα μέλη της Τριμελούς Συμβουλευτικής Επιτροπής, τον Ομότιμο Καθηγητή κ. Γεώργιο Φερεντίνο και τον Αναπληρωτή Καθηγητή κ. Γεώργιο Συλαίο, καθώς επίσης και τα υπόλοιπα μέλη της Επταμελούς Συμβουλευτικής Επιτροπής, τους Καθηγητές κ. Παναγιώτη Δημόπουλο και κ. Γεώργιο Παπαθεοδώρου, τον Αναπληρωτή Καθηγητή κ. Ιωάννη Κωνσταντίνου και τον Επίκουρο Καθηγητή κ. Γεώργιο Κεχαγιά. Ακολούθως ευχαριστώ όλα τα μέλη του εργαστήριου Περιβαλλοντικής Γεωλογίας και Υδατικών Πόρων, για τη συνεργασία που αναπτύξαμε τα τελευταία χρόνια. Ιδιαίτερα όμως θα ήθελα να ευχαριστήσω τη διδάκτορα κ. Αρετή Γιάννη, για την αμέριστη βοήθεια και το συμβουλευτικό ρόλο της, σε πολλές ευχάριστες και δύσκολες στιγμές αυτού του διδακτορικού. Επίσης θα ήθελα να ευχαριστήσω το Ινστιτούτο Υδραυλικής της Δανίας (DHI) και ιδιαίτερα τον κ. Μουσούλη Ηλία, για τη χορήγηση της άδειας του υδροδυναμικού μοντέλου MIKE 3, Flow Model FM (HD), η οποία ήταν απαραίτητη για την ολοκλήρωση της συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής. i

6 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Δεν θα μπορούσα να παραλείψω να ευχαριστήσω, όλους εκείνους, φίλους και γνωστούς, διδάκτορες, υποψήφιους διδάκτορες και μη, οι οποίοι ο καθένας με το δικό του έμμεσο ή άμεσο τρόπο, συνέβαλαν σε αυτή την προσπάθεια, όλα αυτά τα χρόνια. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω, από τα βάθη της καρδιάς μου, την οικογένειά μου, αλλά κυρίως τους γονείς μου Παναγιώτη και Χαρίκλεια και την αδερφή μου Σοφία, που στάθηκαν αρωγοί όλων των προσπαθειών και των κόπων μου αυτά τα χρόνια που πίστεψαν και συνεχίζουν να πιστεύουν χωρίς δεύτερη σκέψη σε μένα και σε αυτό το εγχείρημα μου και που όλα αυτά τα χρόνια υπήρχαν δίπλα μου, παρέχοντας μου πάνω απ όλα ηθική, ψυχολογική και υλική συμπαράσταση με όλη τους τη δύναμη Ένα ευχαριστώ ίσως είναι λίγο, είναι όμως το μεγαλύτερο ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ που θα μπορούσα να τους πω... Φυσικά σε αυτούς αφιερώνεται και η συγκεκριμένη διδακτορική διατριβή, ως ένδειξη ευγνωμοσύνης, αυτής της πολύχρονης προσπάθειας. Κουντουρά Π. Κρυσταλλία Ιανουάριος 2014 ii

7 ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΠΕΡΙΛΗΨΗ Αναφορές για την υποξία ή ακόμη και την ανοξία, υπήρχαν παγκοσμίως σε όλη τη διάρκεια των γεωλογικών ετών. Ωστόσο, η αρνητική τάση της συγκέντρωσης του οξυγόνου στις θάλασσες, που καταγράφεται μετά το 1950, σε συνδυασμό με τις αυξημένες διαστάσεις που λαμβάνει καθημερνά η υποξία, αλλά και τις δυσοίωνες προβλέψεις για ετήσια μελλοντική μείωση των συγκεντρώσεων του οξυγόνου, έχουν οδηγήσει στο χαρακτηρισμό της ως ένα παγκόσμιο πρόβλημα. Ο συνδυασμός φυσικών και ανθρωπογενών διεργασιών, αλλά και οι αρνητικές επιδράσεις του ευτροφισμού, ως αποτέλεσμα της παροχής μεγάλων ποσοτήτων θρεπτικών αλάτων αζώτου και φωσφόρου, σχετίζονται άμεσα με την παγκόσμια αύξηση των υποξικών περιοχών. Ανάμεσα στα πιο επιρρεπή περιβάλλοντα στην εμφάνιση υποξικών/ανοξικών συνθηκών είναι οι ημί-κλειστοι κόλποι. Η επικράτηση ή ακόμη και η εκδήλωση υποξικών συνθηκών σε ένα τέτοιο περιβάλλον, εκτός από την αρνητική επίδραση που έχει στους οργανισμούς και τα ενδιαιτήματά τους, επηρεάζει άμεσα αφενός την τροφική αλυσίδα και αφετέρου τις βιογεωχημικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στο εσωτερικό του. Ο Αμβρακικός Κόλπος, αποτελεί ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα ημί-κλειστου κόλπου, τύπου φιόρδ, στη Μεσόγειο, εφόσον το μοναδικό σημείο επικοινωνίας του με την ανοιχτή θάλασσα είναι ο στενός δίαυλος του Ακτίου. Παρά τη σημαντικότητα του συγκεκριμένου περιβάλλοντος, η εξέλιξη και η ανάπτυξη του ανθρώπινου παράγοντα, έχουν οδηγήσει το οικοσύστημα του κόλπου σε ιδιαίτερα οριακό σημείο, υποβαθμίζοντας συνεχώς την ποιότητα των υδάτων του. Σκοπό της συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής, αποτέλεσε η παρακολούθηση, κατανόηση και ερμηνεία του τρόπου λειτουργίας ενός Μεσογειακού κλειστού κόλπου, συμπεριλαμβανομένης της υδροδυναμικής κυκλοφορίας και των φυσικοχημικών διεργασιών που λαμβάνουν χώρα στο εσωτερικό του, καθώς επίσης και η ανάδειξη της δυναμικής και του μηχανισμού δημιουργίας της υποξικής/ανοξικής ζώνης που χαρακτηρίζει ένα τέτοιο περιβάλλον. iii

8 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Για την επίτευξη των προαναφερθέντων, πραγματοποιήθηκε συστηματική παρακολούθηση των φυσικοχημικών, ωκεανογραφικών και μετεωρολογικών χαρακτηριστικών του συστήματος του Αμβρακικού, μέσω μιας σειράς εποχιακών και διμηνιαίων δειγματοληψιών, συνολικής διάρκειας δύο ετών. Επιπρόσθετα, για τις ανάγκες της μελέτης της υδροδυναμικής κυκλοφορίας του κόλπου, προσομοιώθηκε η κυκλοφορία του, χρησιμοποιώντας ένα κατάλληλο τρισδιάστατο αριθμητικό ομοίωμα. Η βαθμονόμηση, η επαλήθευση και η προσομοίωση της υδροδυναμικής του Αμβρακικού, πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας δεδομένα, τα οποία και συλλέχθηκαν κατά τη διάρκεια των διετών δειγματοληψιών. Η μόνιμη στρωμάτωση της υδάτινης στήλης του κόλπου, σε όλη τη διάρκεια του έτους, ως αποτέλεσμα της παροχής μεγάλων ποσοτήτων γλυκού νερού επιφανειακά, σε συνδυασμό με τον εμπλουτισμό της υδάτινης στήλης με θρεπτικά στοιχεία, είναι οι σημαντικότερες διεργασίες οι οποίες οδήγησαν στην περεταίρω υποβάθμιση του συστήματος τα τελευταία τριάντα χρόνια. Τα κύρια χαρακτηριστικά αυτής, είναι η επικράτηση πλέον υποξικών συνθηκών στο μεγαλύτερο τμήμα του κόλπου, καθώς επίσης και η εποχιακή εμφάνιση ανοξικών συνθηκών στο βαθύτερο στρώμα της υδάτινης στήλης. Η δυναμική της υποξικής ζώνης, η οποία αναπτύσσεται στο εσωτερικό του κόλπου, εκφράζεται μέσω ενός ιδιαίτερα γνώριμου προτύπου κυρίως σε παρόμοια περιβάλλοντα (τύπου φιόρδ) των Σκανδιναβικών χωρών, ωστόσο, σπάνιου ή ακόμη και πρωτόγνωρου για τα Μεσογειακά δεδομένα. Η εισροή των υδάτων της ανοιχτής θάλασσας, η οποία λαμβάνει χώρα σαν ένα ρεύμα, πυκνού νερού κοντά στο πυθμένα, είναι η κύρια αιτία εμπλουτισμού των βαθύτερων στρωμάτων του κόλπου με οξυγόνο. Το γεγονός αυτό έχει ως αποτέλεσμα η υδάτινη στήλη να οξυγονώνεται από τα βαθύτερα προς τα ρηχότερα τμήματα αυτής και ένα στρώμα νερού υποξικών/ανοξικών συνθηκών να επιπλέει σε ενδιάμεσα βάθη. Η προσομοίωση της ετήσιας υδροδυναμικής κυκλοφορίας του Αμβρακικού, ενός συστήματος με τόσο ιδιαίτερα μορφολογικά και υδρολογικά χαρακτηριστικά, βοήθησε στην κατανόηση και περιγραφή των υδροδυναμικών διεργασιών που λαμβάνουν χώρα ετησίως και ελέγχουν την οξυγόνωση του βαθύτερου τμήματος της υδάτινης στήλης. Ανάμεσα στις πιο σημαντικές συγκαταλέγονται η διαφορά πυκνότητας μεταξύ των υδάτων της ανοιχτής θάλασσας και του βαθύτερου τμήματος του Αμβρακικού, η οποία σε συνδυασμό με την έκταση του πυκνοκλινούς και την παροχή γλυκού νερού από του δύο ποταμούς που εκβάλλουν στο εσωτερικό, ελέγχουν το βάθος της εισροής και κατ επέκταση το βαθμό της οξυγόνωσης του βαθύτερου στρώματος του κόλπου. Από την ολοκληρωμένη παρακολούθηση των χημικών χαρακτηριστικών της υδάτινης στήλης, την εκτίμηση της ποιότητας και της τροφικής κατάστασης των υδάτων του iv

9 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Αμβρακικού, προέκυψε στο συμπέρασμα ότι τελικά ο Αμβρακικός, είναι ένα μεσοτροφικό και εποχιακά ευτροφικό περιβάλλον. Ο ευτροφικός χαρακτήρας του κόλπου, χρονικά συνδέεται άμεσα με την περίοδο των μέγιστων παροχών των ποταμών, υποδεικνύοντας την καθοριστική συμβολή τους στην ποιότητα των υδάτων του κόλπου. v

10 vi

11 ABSTRACT ABSTRACT Hypoxic or even anoxic references existed globally throughout the geological age. However, the negative trend of the oxygen concentration is recorded after This, in combination with the increased dimensions that hypoxia is daily receiving and also ominous predictions for the future annual reduction of its concentrations, have led to the characterization as a global problem. The combination of natural and anthropogenic processes and also the negative effects of eutrophication as a result of the enrichment with large amounts of nutrients, such as nitrogen and phosphorus, are directly related to the global increase of hypoxic areas. Among the most prone environments in appearance of hypoxic / anoxic conditions are semi-enclosed bays. The dominance or even the appearance of hypoxic conditions in such an environment, apart from the negative impact that it has on organisms and their habitats, directly affects both the food chain and also the biogeochemical processes that take place inside it. Amvrakikos Gulf, is a characteristic example of semi-enclosed bay, fjord-type, in the Mediterranean Sea, as its only connection with the open sea is the narrow inlet of Aktio. Despite the importance of this environment, the evolution and development of human factors have led the ecosystem of the gulf in particular boundary point, degrading constantly the water quality. The main purpose of this thesis, has been the monitoring, understanding and interpretation the mode of operation of a Mediterranean semi-enclosed bay, including hydrodynamic circulation and physicochemical processes that take place inside, as well as highlighting of dynamic and forming mechanism of hypoxic / anoxic zone which characterizes such an environment. In order the above targets to be achieved, a systematic monitoring of physico-chemical, oceanographic and meteorological characteristics of Amvrakikos Gulf takes place, through a series of seasonal and bimonthly samplings, of two years duration. Additionally, for the purposes of the study of hydrodynamic circulation, an appropriate three-dimensional hydrodynamic model was used. The calibration and verification of the hydrodynamic model vii

12 ABSTRACT and the simulation of the hydrodynamic circulation takes place using data, which were collected during the two-year sampling. The permanent stratification of the water column, throughout the year, as a result of the surface enrichment with large quantities of fresh water,in combination with the water column' s enrichment with nutrients, are the most important processes which lead to further degradation of the system over the last thirty years. The main characteristics of this degradation are the dominance of hypoxic conditions in the greater part of the gulf, and the seasonal occurrence of anoxic conditions in the deepest layer of the water column. The dynamics of the hypoxic zone, which grows inside the gulf, expressed through a very familiar pattern mainly in similar environments (fjord-type) of the Scandinavian countries, however, it is rare or even unprecedented for the Mediterranean area. The inflow of waters of the open sea, which occurs as a stream of dense water near the bottom, is the main reason of enrichment of the deepest layers of the bay with oxygen. This has resulted in the water column to be oxygenated from its deepest to the shallowest parts and a water layer with hypoxic / anoxic conditions to be floated at intermediate depths. The simulation of the annual hydrodynamic circulation of Amvrakikos Gulf, a system with both morphological and hydrological characteristics, helped the understanding and description of hydrodynamic processes that take place annually and monitor the oxygenation of the deepest parts of the water column. Among the most important processes are included the density difference between the waters of the open sea and the deepest part of Amvrakikos Gulf, which combined with the extent of pycnocline and supply of fresh water from the two rivers that flow inside, control the depth of the input and consequently the degree of oxygenation of the deeper layer of the gulf. The comprehensive monitoring of the chemical characteristics of the water column, the assess of the quality and trophic status of waters of Amvrakikos Gulf have shown that eventually Amvrakikos Gulf is a mesotrophic and seasonally eutrophic environment. The eutrophic character of the gulf, is directly related to the period of maximum discharges of rivers, indicating the vital contribution to the water quality of the bay. viii

13 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ... i ΠΕΡΙΛΗΨΗ...iii ABSTRACT... vii ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ... ix ΕΙΚΟΝΕΣ... xiii ΠΙΝΑΚΕΣ... xxv ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. Υποξία και ανοξία σε ημίκλειστους κόλπους Εισαγωγή Υποξία/ Ανοξία Υποξία: Αιτίες εμφάνισης και επιδράσεις Χωρο-χρονική εξέλιξη της υποξίας Δυναμική υποξικών συστημάτων Ανάκαμψη ενός συστήματος από την υποξία Παράκτιες Περιοχές - Κλειστοί Κόλποι Ποταμόκολποι Κυκλοφορία Ποταμόκολπων ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. Ο Αμβρακικός Κόλπος Εισαγωγή Παλαιογεωγραφική Εξέλιξη Γεωμορφολογία Γεωλογία Υδρολογία Ποταμός Άραχθος Ποταμός Λούρος Ρέμα Βωβός Κλίμα Ωκεανογραφική Ανασκόπηση ix

14 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 2.8. Περιβαλλοντικά Προβλήματα Σκοπός της διατριβής ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. Μέθοδοι και υλικά Εισαγωγή Αναγνωριστική Δειγματοληψία Εποχιακές Δειγματοληψίες Φυσικοχημικών Παραμέτρων ( ) Διμηνιαίες Δειγματοληψίες Φυσικοχημικών Παραμέτρων ( ) Συλλογή Μετεωρολογικών και Ωκεανογραφικών Δεδομένων Χημικές Αναλύσεις Δειγμάτων Νερού Δείκτες και Συστήματα Τροφικής Κατάστασης Υδροδυναμικό μοντέλο προσομοίωσης, ΜΙΚΕ 3 HD Βασικές Εξισώσεις Αριθμητική Επίλυση Συντελεστές Ποσοτικοποίησης Συχνότητα Στατικής Ευστάθειας ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. Μελέτης της κατανομής των φυσικοχημικών, ωκεανογραφικών και μετεωρολογικών χαρακτηριστικών του Αμβρακικού Κόλπου Εισαγωγή Μετεωρολογικά Δεδομένα Παλίρροιες Αποτελέσματα Δειγματοληψιών Οριζόντια Στρωμάτωση Κατακόρυφη Στρωμάτωση Συζήτηση - Συμπεράσματα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5. Ανοξικές συνθήκες στον Αμβρακικό. Προέλευση, εξέλιξη και σημασία Εισαγωγή Συνθήκες Οξυγόνωσης: Συνθήκες Οξυγόνωσης Επιφανειακό Στρώμα Βαθύτερο στρώμα Συζήτηση - Συμπεράσματα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6. Προσομοίωση της υδροδυναμικής κυκλοφορίας του Αμβρακικού Κόλπου Εισαγωγή Βαθμονόμηση του υδροδυναμικού μοντέλου MIKE 3 Flow Model FM x

15 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 6.3. Επαλήθευση του υδροδυναμικού μοντέλου MIKE 3 Flow Model FM Φθινοπωρινή προσομοίωση Χειμερινή προσομοίωση Ανοιξιάτικη προσομοίωση Καλοκαιρινή προσομοίωση Υδροδυναμική Κυκλοφορία Φθινόπωρο Χειμώνας Άνοιξη Καλοκαίρι Συζήτηση Συμπεράσματα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7. Η τροφική κατάσταση του Αμβρακικού και οι διαθέσιμοι δείκτες Εισαγωγή Αποτελέσματα δειγματοληψιών Κατανομή θρεπτικών στοιχείων Διαφάνεια Νερού Περιοριστικός Παράγοντας Τροφική κατάσταση Δείκτες τροφικότητας Συστήματα κατάταξης Συζήτηση - Συμπεράσματα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8. Η ευστάθεια της υδάτινης στήλης και η επίδρασή της στα χημικά και βιολογικά χαρακτηριστικά των υδάτων του Αμβρακικού κόλπου Εισαγωγή Στρωμάτωση και ευστάθεια της υδάτινη στήλης Χημεία και βιολογία της υδάτινης στήλης Συζήτηση - Συμπεράσματα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9. Σύνοψη - Συμπεράσματα Χαρακτηριστικά ενός Μεσογειακού κλειστού κόλπου. Το παράδειγμα του Αμβρακικού Κόλπου Οξυγόνο: Η υποβάθμισή και η εξέλιξή του σε ένα περιβάλλον τύπου φιόρδ Η τροφικότητα ως δείκτης της ποιότητας των υδάτων Η ετήσια υδροδυναμική κυκλοφορία ενός κλειστού Μεσογειακού κόλπου Μελλοντική Εργασία - Αξιοποίηση Αποτελεσμάτων xi

16 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΞΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΒΙΟΓΡΑΦΙΚΟ ΣΗΜΕΙΩΜΑ.311 xii

17 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΙΚΟΝΕΣ Εικόνα 1.1: Ορολογία που χρησιμοποιείται από τους γεωλόγους και τους βιολόγους για να περιγράψουν τη μείωση του οξυγόνου (Gooday et al., 2009) Εικόνα 1.2: Σχέση μεταξύ της χρήσης των λιπασμάτων και της αύξησης των υποξικών περιβαλλόντων. (Τροποποιήθηκε από τους Boesch, 2002 και Diaz and Rosenberg, 2008)... 7 Εικόνα 1.3: Παγκόσμια κατανομή και εξέλιξη των παράκτιων υποξικών συστημάτων τα οποία σχετίζονται με τον ευτροφισμό (Diaz and Rosenberg 2008). Η ανθρώπινη επίδραση εκφράζεται σε ποσοστό επί τις εκατό (Sanderson et al. 2002) Εικόνα 1.4: Παγκόσμια κατανομή των παράκτιων υποξικών συστημάτων. Συστήματα τα οποία παραμένουν υποξικά παρουσιάζονται με κόκκινο κύκλο, ευτροφικά περιβάλλοντα τα οποία είναι πιο επιρρεπή στην εμφάνιση της υποξίας με κίτρινο, ενώ περιβάλλοντα τα οποία έχουν ανακάμψει από την υποξία, πρωτίστως λόγω μείωσης της παροχής των θρεπτικών στοιχείων, με πράσινο κύκλο (Rabalais et al., 2010, Selman et al., 2008) Εικόνα 1.5: Παράκτια περιοχή με διατομή, Αt και συνολικά επιφάνεια Α Εικόνα 1.6: Μορφομετρικός ορισμός των κλειστών/ημίκλειστων θαλασσών και κόλπων Εικόνα 1.7: Κατηγοριοποίηση ποταμόκολπων βάση της ισορροπίας του νερού σε α) θετικούς, β) αρνητικούς και γ) μικρής εισροής. Οι διακεκομμένες γραμμές παρουσιάζουν την κατανομή της αλατότητας στην υδάτινη στήλη (σε ), ενώ τα μαύρα βέλη υποδεικνύουν την κυκλοφορία του νερού Εικόνα 1.8: Κατηγοριοποίηση ποταμόκολπων βάση της γεωμορφολογίας τους σε α) παράκτιους επίπεδους, β) φιόρδ, γ) ποταμόκολπους Bar-built και δ) τεκτονικούς. Για κάθε είδος ποταμόκολπου παρουσιάζεται τόσο η κάτοψή του όσο και το προφίλ μιας τομής από την κεφαλή προς το στόμιο του Εικόνα 1.9: Κατηγοριοποίηση ποταμόκολπων βάση της στρωμάτωσης τους και της κατανομής της αλατότητας στο εσωτερικό τους σε α) αλατούχα σφήνα, β) ισχυρά στρωματοποιημένους, γ) μερικής ανάμιξης και δ) καλά αναμεμιγμένους. Οι μπλε καμπύλες παρουσιάζουν την κατανομή της αλατότητας (ισόαλες, ), ενώ τα μαύρα βέλη υποδεικνύουν τη διεύθυνση της ροής Εικόνα 1.10: Υδροδυναμική κυκλοφορία κλειστών κόλπων σε περιπτώσεις όπου εξαιτίας της πυκνότητας Α) η εισροή των υδάτων της ανοιχτής θάλασσας δεν επηρεάζει το βαθύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης και Β) όταν η εισροή έχει τη μορφή ενός ρεύματος πυκνότητας το οποίο κινείται κατά μήκος του πυθμένα του κόλπου Εικόνα 2.1: Βαθυμετρικός χάρτης του Αμβρακικού Κόλπου xiii

18 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Εικόνα 2.2: Γεωλογικός χάρτης της υδρολογικής λεκάνης του Αμβρακικού Κόλπου Εικόνα 2.3: Επιφανειακό υδρογραφικό δίκτυο της υδρολογικής λεκάνης του Αμβρακικού Κόλπου Εικόνα 3.1: Δίκτυο δεκαοκτώ σταθμών δειγματοληψίας (Α 1 -Α 18 ), που χρησιμοποιήθηκαν στην πρώτη αναγνωριστική δειγματοληψία στον Αμβρακικό Κόλπο, τον Ιούλιο του Εικόνα 3.2: Δίκτυο δεκαέξι σταθμών δειγματοληψίας (Α1-Α16), που χρησιμοποιήθηκαν κατά τις εποχιακές δειγματοληψίες στον Αμβρακικό Κόλπο, Απρίλιος 2009 Μάρτιος Εικόνα 3.3: Δίκτυο εννέα σταθμών δειγματοληψίας (Α 2 -Α 19 ), που χρησιμοποιήθηκαν κατά τις διμηνιαίες δειγματοληψίες στον Αμβρακικό Κόλπο, Σεπτέμβριος 2010 Ιούλιος Εικόνα 3.4: Όργανα καταγραφής μετεωρολογικών και ωκεανογραφικών δεομένων στον Αμβρακικό Κόλπο Εικόνα 3.5: (α) Τρισδιάστατο πλέγμα με χρήση σ συντεταγμένων, (β) κατακόρυφο πλέγμα χρησιμοποιώντας μόνο σ συντεταγμένες, (γ) κατακόρυφο πλέγμα χρησιμοποιώντας σ και z συντεταγμένες. Η έντονα χρωματισμένη γραμμή παρουσιάζει τη διεπιφάνεια μεταξύ σ και z συντεταγμένες Εικόνα 4.1: (α) Μέγιστη, ελάχιστη και μέση μηνιαία θερμοκρασίας ( 0 C), (β) βροχόπτωση (mm), (γ) μέγιστη, ελάχιστη και μέση μηνιαία σχετική υγρασία (%) και δ) μηνιαία ηλιοφάνεια (kw/m2) κατά τη χρονική περίοδο , σύμφωνα με τις μετρήσεις του μετεωρολογικού σταθμού του Ακτίου Εικόνα 4.2: Ροδόγραμμα επικρατέστερων διευθύνσεων και εντάσεων ανέμου από το μετεωρολογικό σταθμό του Ακτίου, στον Αμβρακικό Κόλπο, κατά το χρονικό διάστημα Εικόνα 4.3: Ροδογράμματα μέσων ημερήσιων διευθύνσεων και εντάσεων ανέμου από το μετεωρολογικό σταθμό της Κορωνησίας, στον Αμβρακικό Κόλπο, κατά τη διάρκεια α) της άνοιξης, β) του καλοκαιριού, γ) του φθινοπώρου και δ) του χειμώνα, κατά το πρώτο δειγματοληπτικό έτος. Το κενό στις μετρήσεις του μήνα Αυγούστου οφείλεται σε ελλιπή δεδομένα Εικόνα 4.4: Ροδογράμματα μέσων ημερήσιων διευθύνσεων και εντάσεων ανέμου από το μετεωρολογικό σταθμό του Ακτίου, στον Αμβρακικό Κόλπο, κατά τη διάρκεια α) του φθινοπώρου, β) του χειμώνα, γ) της άνοιξης και δ) του καλοκαιριού, κατά το δεύτερο δειγματοληπτικό έτος Εικόνα 4.5: Φάσμα συχνοτήτων των χρονοσειρών α) της διεύθυνσης του ανέμου, β) της ταχύτητας του ανέμου, γ) της θερμοκρασίας, δ) της βροχόπτωσης και ε) της σχετικής υγρασίας, σύμφωνα με τα μετεωρολογικά δεδομένα του Αμβρακικού Εικόνα 4.6: Φάσμα συχνοτήτων με τις κύριες συνιστώσες της αστρονομικής παλίρροιας όπως αυτές προέκυψαν την ανάλυση του Fourier από τις χρονοσειρές της παλίρροιας των σταθμών α) Ακτίου και β) Λουτρακίου Εικόνα 4.7: Μέση ημερήσια μεταβολή της θαλάσσιας στάθμης όπως καταγράφηκε από τους σταθμηγράφους του Ακτίου (α, β) και του Λουτρακίου (γ, δ), στον Αμβρακικό Κόλπο, κατά το πρώτο ( ) και δεύτερο ( ) δειγματοληπτικό έτος Εικόνα 4.8: Διαγράμματα ετεροσυσχέτισης μεταβολής της στάθμης στο εσωτερικό του Αμβρακικού Κόλπου α) με την ταχύτητα και β) τη διεύθυνση του ανέμου Εικόνα 4.9: Οριζόντια κατανομή της αλατότητας ( ) στην επιφάνεια κατά τη (α) θερινή (Ιούλιος 2009) και (β) χειμερινή (Μάρτιος 2010) περίοδο, στο βάθος των 30m κατά τη (γ) θερινή και (δ) xiv

19 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ χειμερινή περίοδο και στο βάθος των 40m κατά τη (ε) θερινή και (στ) χειμερινή περίοδο στον Αμβρακικό Κόλπο Εικόνα 4.10: Οριζόντια κατανομή της θερμοκρασίας ( 0 C) στην επιφάνεια κατά τη (α) θερινή (Ιούλιος 2009) και (β) χειμερινή (Μάρτιος 2010) περίοδο, στο βάθος των 30m κατά τη (γ) θερινή και (δ) χειμερινή περίοδο και στο βάθος των 40m κατά τη (ε) θερινή και (στ) χειμερινή περίοδο στον Αμβρακικό Κόλπο Εικόνα 4.11: Οριζόντια κατανομή της πυκνότητας (σ t ) στην επιφάνεια κατά τη (α) θερινή (Ιούλιος 2009) και (β) χειμερινή (Μάρτιος 2010) περίοδο, στο βάθος των 30m κατά τη (γ) θερινή και (δ) χειμερινή περίοδο και στο βάθος των 40m κατά τη (ε) θερινή και (στ) χειμερινή περίοδο στον Αμβρακικό Κόλπο Εικόνα 4.12: Οριζόντια κατανομή του ph στην επιφάνεια κατά τη (α) θερινή (Ιούλιος 2009) και (β) χειμερινή (Μάρτιος 2010) περίοδο, στο βάθος των 30m κατά τη (γ) θερινή και (δ) χειμερινή περίοδο και στο βάθος των 40m κατά τη (ε) θερινή και (στ) χειμερινή περίοδο στον Αμβρακικό Κόλπο Εικόνα 4.13: Οριζόντια κατανομή του δυναμικού οξειδοαναγωγής (mv) κατά τη (α) φθινοπωρινή (Οκτώβριος 2009) και (β) χειμερινή (Μάρτιος 2010) περίοδο, στο βάθος των 30m κατά τη (γ) φθινοπωρινή και (δ) χειμερινή περίοδο και στο βάθος των 40m κατά τη (ε) φθινοπωρινή και (στ) χειμερινή περίοδο στον Αμβρακικό Κόλπο Εικόνα 4.14: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου του συντελεστή πυκνότητας, σ t, για τους σταθμούς δειγματοληψίας α) Α 4 και β) Α 14, στο Αμβρακικό Κόλπο (Σεπτέμβριος 2010-Ιούλιος 2011) Εικόνα 4.15: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου της αλατότητας ( ),για τους σταθμούς δειγματοληψίας α) Α 4 και β) Α 14, στο Αμβρακικό Κόλπο (Σεπτέμβριος 2010-Ιούλιος 2011) Εικόνα 4.16: Κατακόρυφη κατανομή του συντελεστή πυκνότητας, σ t, για το Νοέμβριο 2010, κατά μήκος μια εγκάρσιας τομής στον Αμβρακικό Κόλπο, οι σταθμοί της οποίας φαίνονται στο επάνω μέρος της κατανομής Εικόνα 4.17: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου της θερμοκρασίας ( 0 C), για τους σταθμούς δειγματοληψίας α) Α 4 και β) Α 14, στο Αμβρακικό Κόλπο (Σεπτέμβριος 2010-Ιούλιος 2011) Εικόνα 4.18: Κατακόρυφη κατανομή της αλατότητας ( ) για τους μήνες (α) Σεπτέμβριο 10, (β) Νοέμβριο 10, (γ) Ιανουάριο 11 και (δ) Μάρτιος 11, κατά μήκος μια εγκάρσιας τομής στον Αμβρακικό Κόλπο, οι σταθμοί της οποίας φαίνονται στο επάνω μέρος της κατανομής. Το κενό (λευκό χρώμα) στην κατανομή της αλατότητας το μήνα Σεπτέμβριο, ανάμεσα στους σταθμούς Α 14 και Α 19, οφείλεται στην έλλειψη μετρήσεων για το σταθμό Α 19 κατά τη διάρκεια της συγκεκριμένης δειγματοληψίας Εικόνα 4.19: Προφίλ συχνότητας στατικής ευστάθειας (Ν 2 ) και πυκνότητας, για τρεις δειγματοληπτικούς σταθμούς, το Σεπτέμβριο (α, β, γ) και το Νοέμβριο (δ, ε, στ) του 2010 και τον Ιανουάριο (η, θ, ι) του 2011, στον Αμβρακικό Κόλπο. Η σκιαγραφημένη περιοχή απεικονίζει κάθε φορά την έκταση της υδάτινης στήλης που καλύπτει το νερό υψηλής αλατότητας που εισέρχεται από το Ιόνιο xv

20 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Εικόνα 4.20: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου της ενεργού οξύτητας, ph, για τους σταθμούς δειγματοληψίας α) Α 4 και β) Α 14, στο Αμβρακικό Κόλπο (Σεπτέμβριος 2010-Ιούλιος 2011) Εικόνα 4.21: Κατακόρυφη κατανομή της ενεργού οξύτητας, ph, για το μήνα Ιανουάριο 11, κατά μήκος μια εγκάρσιας τομής στον Αμβρακικό Κόλπο, οι σταθμοί της οποίας φαίνονται στο επάνω μέρος της κατανομής Εικόνα 4.22: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου του δυναμικού οξειδοαναγωγής, Eh (mv), για τους σταθμούς δειγματοληψίας (α) Α 4 και (β) Α 14, στο Αμβρακικό Κόλπο (Σεπτέμβριος Ιούλιος 2011) Εικόνα 5.1: Επίπεδα κορεσμού και συγκεντρώσεις οξυγόνου (mg/l) κατά τη διάρκεια της άνοιξης για τους σταθμούς (α) Α 4 και (β) Α 14, του καλοκαιριού (γ) Α 4 και (δ) Α 14, του φθινοπώρου (ε) Α 4 και (στ) Α 14 και του χειμώνα (η) Α 4 και (θ) Α 14, στον Αμβρακικό Κόλπο ( ) Εικόνα 5.2: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου του οξυγόνου (mg/l), α) για τον δυτικό σταθμό δειγματοληψίας Α 4 και β) για τον ανατολικό σταθμό δειγματοληψίας Α 14, στο Αμβρακικό Κόλπο (Σεπτέμβριος 2010-Ιούλιος 2011) Εικόνα 5.3: Εποχιακή διακύμανση της κατανομής του διαλυμένου οξυγόνου (mg/l) κατά τη διάρκεια α) της άνοιξης, β) του καλοκαιριού, γ) το φθινοπώρου και δ) του χειμώνα, κατά μήκος μιας εγκάρσιας τομής στον Αμβρακικό Κόλπο, οι σταθμοί της οποίας φαίνονται στο επάνω μέρος της κατανομής. Τα δεδομένα προέρχονται από το πρώτο δειγματοληπτικό έτος ( ) Εικόνα 5.4: Κατακόρυφη κατανομή του διαλυμένου οξυγόνου (mg/l) κατά τη φθινοπωρινή εποχή για τους μήνες (α) Σεπτέμβριο και (β) Νοέμβριο 2010, κατά μήκος μια εγκάρσιας τομής στον Αμβρακικό Κόλπο, οι σταθμοί της οποίας φαίνονται στο επάνω μέρος της κατανομής. Το κενό (λευκό χρώμα) στην κατανομή του διαλυμένου οξυγόνου το μήνα Σεπτέμβριο, ανάμεσα στους σταθμούς Α 14 και Α 19, οφείλεται στην έλλειψη μετρήσεων για το σταθμό Α 19 κατά τη διάρκεια της συγκεκριμένης δειγματοληψίας Εικόνα 5.5: Κατακόρυφη κατανομή του διαλυμένου οξυγόνου (mg/l) κατά τη χειμερινή εποχή (Ιανουάριος 2011), κατά μήκος μια εγκάρσιας τομής στον Αμβρακικό Κόλπο, οι σταθμοί της οποίας φαίνονται στο επάνω μέρος της κατανομής Εικόνα 5.6: Κατακόρυφη κατανομή του διαλυμένου οξυγόνου (mg/l) κατά τη διάρκεια της άνοιξης για τους μήνες (α) Μάρτιο και (β) Μάιο 2011, κατά μήκος μια εγκάρσιας τομής στον Αμβρακικό Κόλπο, οι σταθμοί της οποίας φαίνονται στο επάνω μέρος της κατανομής Εικόνα 5.7: Κατακόρυφη κατανομή του διαλυμένου οξυγόνου (mg/l) κατά τη θερινή εποχή (Ιούλιος 2011), κατά μήκος μια εγκάρσιας τομής στον Αμβρακικό Κόλπο, οι σταθμοί της οποίας φαίνονται στο επάνω μέρος της κατανομής Εικόνα 6.1: Η βαθυμετρία και το υπολογιστικό πλέγμα του Αμβρακικού Κόλπου, όπως αυτό χρησιμοποιήθηκε στο αριθμητικό μοντέλο MIKE 3, Flow Model FM, HD Εικόνα 6.2: Κατακόρυφο υπολογιστικό πλέγμα, το οποίο χρησιμοποιήθηκε κατά τη διάρκεια βαθμονόμησης και επαλήθευσης του υδροδυναμικού μοντέλου στον Αμβρακικό Κόλπο. Στην εικόνα διακρίνονται τα 12 sigma-στρώματα και 10 z-στρώματα xvi

21 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Εικόνα 6.3: Αρχικές συνθήκες οριζόντιας, επιφανειακής (επάνω) και κατακόρυφης (κάτω) στρωμάτωσης της αλατότητας (PSU), στο Αμβρακικό Κόλπο, όπως αυτές μετρήθηκαν στις 19/01/2011 και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης Εικόνα 6.4: Αρχικές συνθήκες οριζόντιας, επιφανειακής (επάνω) και κατακόρυφης (κάτω) στρωμάτωσης της θερμοκρασίας ( 0 C), στο Αμβρακικό Κόλπο, όπως αυτές μετρήθηκαν στις 19/01/2011 και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης Εικόνα 6.5: α) Ροδόγραμμα ταχύτητας και διεύθυνσης ανέμου και χρονοσειρές β) θερμοκρασίας, γ) σχετικής υγρασίας και δ) βροχόπτωσης, που επικρατούσαν στον Αμβρακικό Κόλπο (19/01/ /02/2011) και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία βαθμονόμησης του υδροδυναμικού μοντέλου Εικόνα 6.6: Χρονοσειρά μεταβολής της θαλάσσιας στάθμης, όπως αυτή καταγράφηκε από το σταθμηγράφο WL 1, στην περιοχή του Ακτίου και ορίσθηκε στο υδροδυναμικό μοντέλο για τη διαδικασία της βαθμονόμησης Εικόνα 6.7: Ενδεικτικά αποτελέσματα της κατακόρυφης κατανομής α) της αλατότητας ( ) και β) της θερμοκρασίας ( 0 C), για το σταθμό Α 14, των δοκιμών επιλογής του οριζόντιου τυρβώδους ιξώδους, κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης Εικόνα 6.8: Ενδεικτικά αποτελέσματα της κατακόρυφης κατανομής α) της αλατότητας ( ) και β) της θερμοκρασίας ( 0 C), για το σταθμό Α 14, των δοκιμών επιλογής του κατακόρυφου τυρβώδους ιξώδους, κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης Εικόνα 6.9: Ενδεικτικά αποτελέσματα της κατακόρυφης κατανομής α) της αλατότητας ( ) και β) της θερμοκρασίας ( 0 C), για το σταθμό Α 14, των δοκιμών επιλογής του κατακόρυφου συντελεστή αναλογίας, κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης Εικόνα 6.10: Αποτελέσματα μετρημένης και προσομοιωμένης αλατότητας ( ) μετά τη διαδικασία της βαθμονόμησης του υδροδυναμικού μοντέλου για τους σταθμούς α) Α 2, β) Α 8 και γ) Α Εικόνα 6.11: Αποτελέσματα μετρημένης και προσομοιωμένης θερμοκρασίας ( 0 C) μετά τη διαδικασία της βαθμονόμησης του υδροδυναμικού μοντέλου για τους σταθμούς α) Α 2, β) Α 8 και γ) Α Εικόνα 6.12: Αποτελέσματα μετρημένης και προσομοιωμένης θαλάσσιας στάθμης (m) μετά τη διαδικασία της βαθμονόμησης του υδροδυναμικού μοντέλου για τους σταθμούς α) WL 1, και β) WL Εικόνα 6.13: Αρχικές συνθήκες οριζόντιας, επιφανειακής (επάνω) και κατακόρυφης (κάτω) στρωμάτωσης της αλατότητας (PSU), στο Αμβρακικό Κόλπο, όπως αυτές μετρήθηκαν στις 09/09/2010 και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης Εικόνα 6.14: Αρχικές συνθήκες οριζόντιας, επιφανειακής (επάνω) και κατακόρυφης (κάτω) στρωμάτωσης της θερμοκρασίας ( 0 C), στο Αμβρακικό Κόλπο, όπως αυτές μετρήθηκαν στις 09/09/2010 και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης Εικόνα 6.15: α) Ροδόγραμμα ταχύτητας και διεύθυνσης ανέμου και χρονοσειρές β) θερμοκρασίας, γ) σχετικής υγρασίας, δ) βροχόπτωσης και ε) θαλάσσιας στάθμης στο σταθμό WL 1, που επικρατούσαν στον Αμβρακικό Κόλπο (09/09/ /11/2010) και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία βαθμονόμησης του υδροδυναμικού μοντέλου xvii

22 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Εικόνα 6.16: Αποτελέσματα μετρημένης και προσομοιωμένης αλατότητας (, σταθμοί α)α 2, β)α 8 & γ)α 14 ), θερμοκρασίας ( 0 C, σταθμοί δ)α 2, ε)α 8 & στ)α 14 ) και θαλάσσιας στάθμης (m, σταθμοί η)wl 1 & θ)wl 2 ) μετά τη διαδικασία της επαλήθευσης του υδροδυναμικού μοντέλου κατά τη φθινοπωρινή περίοδο Εικόνα 6.17: Αρχικές συνθήκες οριζόντιας, επιφανειακής (επάνω) και κατακόρυφης (κάτω) στρωμάτωσης της αλατότητας (PSU), στο Αμβρακικό Κόλπο, όπως αυτές μετρήθηκαν στις 05/11/2010 και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης Εικόνα 6.18: Αρχικές συνθήκες οριζόντιας, επιφανειακής (επάνω) και κατακόρυφης (κάτω) στρωμάτωσης της θερμοκρασίας ( 0 C), στο Αμβρακικό Κόλπο, όπως αυτές μετρήθηκαν στις 05/11/2010 και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης Εικόνα 6.19: α) Ροδόγραμμα ταχύτητας και διεύθυνσης ανέμου και χρονοσειρές β) θερμοκρασίας, γ) σχετικής υγρασίας, δ) βροχόπτωσης και ε) θαλάσσιας στάθμης στο σταθμό WL 1, που επικρατούσαν στον Αμβρακικό Κόλπο (05/11/ /01/2011) και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία βαθμονόμησης του υδροδυναμικού μοντέλου Εικόνα 6.20: Αποτελέσματα μετρημένης και προσομοιωμένης αλατότητας (, σταθμοί α)α 2, β)α 8 & γ)α 14 ), θερμοκρασίας ( 0 C, σταθμοί δ)α 2, ε)α 8 & στ)α 14 ) και θαλάσσιας στάθμης (m, σταθμοί η)wl 1 & θ)wl 2 ) μετά τη διαδικασία της επαλήθευσης του υδροδυναμικού μοντέλου κατά τη χειμερινή εποχή Εικόνα 6.21: Αρχικές συνθήκες οριζόντιας, επιφανειακής (επάνω) και κατακόρυφης (κάτω) στρωμάτωσης της αλατότητας (PSU), στο Αμβρακικό Κόλπο, όπως αυτές μετρήθηκαν στις 30/03/2011 και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης Εικόνα 6.22: Αρχικές συνθήκες οριζόντιας, επιφανειακής (επάνω) και κατακόρυφης (κάτω) στρωμάτωσης της θερμοκρασίας ( 0 C), στο Αμβρακικό Κόλπο, όπως αυτές μετρήθηκαν στις 30/03/2011 και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης Εικόνα 6.23: α) Ροδόγραμμα ταχύτητας και διεύθυνσης ανέμου και χρονοσειρές β) θερμοκρασίας, γ) σχετικής υγρασίας, δ) βροχόπτωσης και ε) θαλάσσιας στάθμης στο σταθμό WL 1, που επικρατούσαν στον Αμβρακικό Κόλπο (30/03/ /05/2011) και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία βαθμονόμησης του υδροδυναμικού μοντέλου Εικόνα 6.24: Αποτελέσματα μετρημένης και προσομοιωμένης αλατότητας (, σταθμοί α)α 2, β)α 8 & γ)α 14 ), θερμοκρασίας ( 0 C, σταθμοί δ)α 2, ε)α 8 & στ)α 14 ) και θαλάσσιας στάθμης (m, σταθμοί η)wl 1 & θ)wl 2 ) μετά τη διαδικασία της επαλήθευσης του υδροδυναμικού μοντέλου κατά την ανοιξιάτικη εποχή Εικόνα 6.25: Αρχικές συνθήκες οριζόντιας, επιφανειακής (επάνω) και κατακόρυφης (κάτω) στρωμάτωσης της αλατότητας (PSU), στο Αμβρακικό Κόλπο, όπως αυτές μετρήθηκαν στις 12/05/2011 και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης Εικόνα 6.26: Αρχικές συνθήκες οριζόντιας, επιφανειακής (επάνω) και κατακόρυφης (κάτω) στρωμάτωσης της θερμοκρασίας ( 0 C), στο Αμβρακικό Κόλπο, όπως αυτές μετρήθηκαν στις 12/05/2011 και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης Εικόνα 6.27: α) Ροδόγραμμα ταχύτητας και διεύθυνσης ανέμου και χρονοσειρές β) θερμοκρασίας, γ) σχετικής υγρασίας, δ) βροχόπτωσης και ε) θαλάσσιας στάθμης στο σταθμό WL 1, που επικρατούσαν xviii

23 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ στον Αμβρακικό Κόλπο (12/05/ /07/2011) και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία βαθμονόμησης του υδροδυναμικού μοντέλου Εικόνα 6.28: Αποτελέσματα μετρημένης και προσομοιωμένης αλατότητας (, σταθμοί α)α 2, β)α 8 & γ)α 14 ), θερμοκρασίας ( 0 C, σταθμοί δ)α 2, ε)α 8 & στ)α 14 ) και θαλάσσιας στάθμης (m, σταθμοί η)wl 1 & θ)wl 2 ) μετά τη διαδικασία της επαλήθευσης του υδροδυναμικού μοντέλου κατά την καλοκαιρινή περίοδο Εικόνα 6.29: Στιγμιότυπο οριζόντιας, επιφανειακής κατανομής της αλατότητας ( ), κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης της φθινοπωρινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων Εικόνα 6.30: Στιγμιότυπο οριζόντιας, επιφανειακής κατανομής της θερμοκρασίας ( 0 C), κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης της φθινοπωρινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων Εικόνα 6.31: Στιγμιότυπο οριζόντιας, επιφανειακής κατανομής της πυκνότητας (kg/m 3 ), κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης της φθινοπωρινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων Εικόνα 6.32: Κατακόρυφη κατανομή της αλατότητας ( ), όπως αυτή υπολογίσθηκε από το υδροδυναμικό μοντέλο κατά τη διάρκεια της φθινοπωρινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Πρόκειται για μια τομή η οποία καλύπτει την περιοχή από την είσοδο έως και το μυχό του κόλπου (Δ-Α), μεταξύ των σταθμών Α 2 και Α 9. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων Εικόνα 6.33: Κατακόρυφη κατανομή της θερμοκρασίας ( 0 C), όπως αυτή υπολογίσθηκε από το υδροδυναμικό μοντέλο κατά τη διάρκεια της φθινοπωρινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Πρόκειται για μια τομή η οποία καλύπτει την περιοχή από την είσοδο έως και το μυχό του κόλπου (Δ-Α), μεταξύ των σταθμών Α 2 και Α 9. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων Εικόνα 6.34: Κατακόρυφη κατανομή της πυκνότητας (kg/m 3 ), όπως αυτή υπολογίσθηκε από το υδροδυναμικό μοντέλο κατά τη διάρκεια της φθινοπωρινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Πρόκειται για μια τομή η οποία καλύπτει την περιοχή από την είσοδο έως και το μυχό του κόλπου (Δ-Α), μεταξύ των σταθμών Α 2 και Α 9. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων Εικόνα 6.35: Στιγμιότυπο οριζόντιας, επιφανειακής κατανομής της αλατότητας ( ), κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης της χειμερινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων Εικόνα 6.36: Στιγμιότυπο οριζόντιας, επιφανειακής κατανομής της θερμοκρασίας ( 0 C), κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης της χειμερινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων Εικόνα 6.37: Στιγμιότυπο οριζόντιας, επιφανειακής κατανομής της πυκνότητας (kg/m 3 ), κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης της χειμερινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων xix

24 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Εικόνα 6.38: Κατακόρυφη κατανομή της αλατότητας ( ), όπως αυτή υπολογίσθηκε από το υδροδυναμικό μοντέλο κατά τη διάρκεια της χειμερινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Πρόκειται για μια τομή η οποία καλύπτει την περιοχή από την είσοδο έως και το μυχό του κόλπου (Δ-Α), μεταξύ των σταθμών Α 2 και Α 9. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων Εικόνα 6.39: Κατακόρυφη κατανομή της θερμοκρασίας ( 0 C), όπως αυτή υπολογίσθηκε από το υδροδυναμικό μοντέλο κατά τη διάρκεια της χειμερινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Πρόκειται για μια από την είσοδο προς το μυχό του κόλπου (Δ-Α), μεταξύ των σταθμών Α 2 και Α 9. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων Εικόνα 6.40: Κατακόρυφη κατανομή της πυκνότητας (kg/m 3 ), όπως αυτή υπολογίσθηκε από το υδροδυναμικό μοντέλο κατά τη διάρκεια της χειμερινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Πρόκειται για μια από την είσοδο προς το μυχό του κόλπου (Δ-Α), μεταξύ των σταθμών Α 2 και Α 9. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων Εικόνα 6.41: Στιγμιότυπο οριζόντιας, επιφανειακής κατανομής της αλατότητας ( ), κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης της ανοιξιάτικης κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων Εικόνα 6.42: Στιγμιότυπο οριζόντιας, επιφανειακής κατανομής της θερμοκρασίας ( 0 C), κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης της ανοιξιάτικης κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων Εικόνα 6.43: Στιγμιότυπο οριζόντιας, επιφανειακής κατανομής της πυκνότητας (kg/m 3 ), κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης της ανοιξιάτικης κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων Εικόνα 6.44: Κατακόρυφη κατανομή της αλατότητας ( ), όπως αυτή υπολογίσθηκε από το υδροδυναμικό μοντέλο κατά τη διάρκεια της ανοιξιάτικης κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Πρόκειται για μια τομή η οποία καλύπτει την περιοχή από την είσοδο έως και το μυχό του κόλπου (Δ-Α), μεταξύ των σταθμών Α 2 και Α 9. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων Εικόνα 6.45: Κατακόρυφη κατανομή της θερμοκρασίας ( 0 C), όπως αυτή υπολογίσθηκε από το υδροδυναμικό μοντέλο κατά τη διάρκεια της ανοιξιάτικης κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Πρόκειται για μια από την είσοδο προς το μυχό του κόλπου (Δ-Α), μεταξύ των σταθμών Α 2 και Α 9. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων Εικόνα 6.46: Κατακόρυφη κατανομή της πυκνότητας (kg/m 3 ), όπως αυτή υπολογίσθηκε από το υδροδυναμικό μοντέλο κατά τη διάρκεια της ανοιξιάτικης κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Πρόκειται για μια τομή από την είσοδο προς το μυχό του κόλπου (Δ-Α), μεταξύ των σταθμών Α 2 και Α 9. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων Εικόνα 6.47: Στιγμιότυπο οριζόντιας, επιφανειακής κατανομής της αλατότητας ( ), κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης της καλοκαιρινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων xx

25 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Εικόνα 6.48: Στιγμιότυπο οριζόντιας, επιφανειακής κατανομής της θερμοκρασίας ( 0 C), κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης της καλοκαιρινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων Εικόνα 6.49: Στιγμιότυπο οριζόντιας, επιφανειακής κατανομής της πυκνότητας (kg/m 3 ), κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης της καλοκαιρινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων Εικόνα 6.50: Κατακόρυφη κατανομή της αλατότητας ( ), όπως αυτή υπολογίσθηκε από το υδροδυναμικό μοντέλο κατά τη διάρκεια της θερινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Πρόκειται για μια τομή η οποία καλύπτει την περιοχή από την είσοδο έως και το μυχό του κόλπου (Δ-Α), μεταξύ των σταθμών Α 2 και Α 9. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων Εικόνα 6.51: Κατακόρυφη κατανομή της θερμοκρασίας ( 0 C), όπως αυτή υπολογίσθηκε από το υδροδυναμικό μοντέλο κατά τη διάρκεια της θερινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Πρόκειται για μια από την είσοδο προς το μυχό του κόλπου (Δ-Α), μεταξύ των σταθμών Α 2 και Α 9. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων Εικόνα 6.52: Κατακόρυφη κατανομή της πυκνότητας (kg/m 3 ), όπως αυτή υπολογίσθηκε από το υδροδυναμικό μοντέλο κατά τη διάρκεια της θερινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Πρόκειται για μια τομή από την είσοδο προς το μυχό του κόλπου (Δ-Α), μεταξύ των σταθμών Α 2 και Α 9. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων Εικόνα 7.1: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου της χλωροφύλλης-α (μg/l), για το δυτικό α) σταθμός Α 1 και β) σταθμός Α 4, γ) το κεντρικό (σταθμός Α 8 ) και δ) το ανατολικό (σταθμός Α 14 ) τμήμα του Αμβρακικού Κόλπου (Απρίλιος 2009 Μάρτιος 2010) Εικόνα 7.2: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου της χλωροφύλλης-β (μg/l), για το δυτικό α) σταθμός Α 1 και β) σταθμός Α 4, γ) το κεντρικό (σταθμός Α 8 ) και δ) το ανατολικό (σταθμός Α 14 ) τμήμα του Αμβρακικού Κόλπου (Απρίλιος 2009 Μάρτιος 2010) Εικόνα 7.3: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου της χλωροφύλλης-γ (μg/l), για το δυτικό α) σταθμός Α 1 και β) σταθμός Α 4, γ) το κεντρικό (σταθμός Α 8 ) και δ) το ανατολικό (σταθμός Α 14 ) τμήμα του Αμβρακικού Κόλπου (Απρίλιος 2009 Μάρτιος 2010) Εικόνα 7.4: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου των ορθοφωσφορικών ιόντων (μg/l), PO 3 4-P, για το δυτικό α) σταθμός Α 1 και β) σταθμός Α 4, γ) το κεντρικό (σταθμός Α 8 ) και δ) το ανατολικό (σταθμός Α 14 ) τμήμα του Αμβρακικού Κόλπου (Απρίλιος 2009 Μάρτιος 2010) Εικόνα 7.5: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου του ολικού φωσφόρου (μg/l), TP, για το δυτικό α) σταθμός Α 1 και β) σταθμός Α 4, γ) το κεντρικό (σταθμός Α 8 ) και δ) το ανατολικό (σταθμός Α 14 ) τμήμα του Αμβρακικού Κόλπου (Απρίλιος 2009 Μάρτιος 2010) Εικόνα 7.6: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου του νιτρώδους αζώτου (μg/l), ΝΟ 2 -Ν, για το δυτικό α) σταθμός Α 1 και β) σταθμός Α 4, γ) το κεντρικό (σταθμός Α 8 ) και δ) το ανατολικό (σταθμός Α 14 ) τμήμα του Αμβρακικού Κόλπου (Απρίλιος 2009 Μάρτιος 2010) Εικόνα 7.7: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου του νιτρικού αζώτου (μg/l), NO 3 -N, για το δυτικό α) σταθμός Α 1 και β) σταθμός Α 4, γ) το κεντρικό (σταθμός Α 8 ) και δ) το ανατολικό (σταθμός Α 14 ) τμήμα του Αμβρακικού Κόλπου (Απρίλιος 2009 Μάρτιος 2010) xxi

26 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Εικόνα 7.8: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου του αμμωνιακού αζώτου (μg/l), NΗ 4- N, για το δυτικό α) σταθμός Α 1 και β) σταθμός Α 4, γ) το κεντρικό (σταθμός Α 8 ) και δ) το ανατολικό (σταθμός Α 14 ) τμήμα του Αμβρακικού Κόλπου (Απρίλιος 2009 Μάρτιος 2010) Εικόνα 7.9: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου του ολικού αζώτου (mg/l), TN, για το α) δυτικό (σταθμός Α 4 ), β) το κεντρικό (σταθμός Α 8 ) και γ) το ανατολικό (σταθμός Α 14 ) τμήμα του Αμβρακικού Κόλπου (Απρίλιος 2009 Μάρτιος 2010) Εικόνα 7.10: Διαφάνεια νερού (σε m) στους δεκαέξι δειγματοληπτικούς σταθμούς κατά α) την ανοιξιάτικη, β) καλοκαιρινή, γ) φθινοπωρινή και (δ) χειμερινή περίοδο στον Αμβρακικό Κόλπο.245 Εικόνα 7.11: Ο λόγος DIN:DIP, για τις τέσσερις εποχιακές δειγματοληψίες στον Αμβρακικό Κόλπο του πρώτου δειγματοληπτικού έτους ( ) Εικόνα 7.12: Εμπειρική σχέση μεταξύ των μέσων τιμών της συγκέντρωσης της χλωροφύλλης-α (μg/l) από το επιφανειακό στρώμα και της διαφάνειας του νερού ανά δειγματοληψία, στον Αμβρακικό Κόλπο, κατά τα δύο έτη δειγματοληψιών ( ) Εικόνα 7.13: Εμπειρική σχέση μεταξύ των μέσων τιμών της συγκέντρωσης του ολικού φωσφόρου (μg/l) και της χλωροφύλλης-α (μg/l) από το επιφανειακό στρώμα ανά δειγματοληψία, στον Αμβρακικό Κόλπο, κατά το πρώτο δειγματοληπτικό έτος ( ) Εικόνα 7.14: Εμπειρική σχέση μεταξύ των μέσων τιμών της συγκέντρωσης του ολικού φωσφόρου (μg/l) από το επιφανειακό στρώμα και της διαφάνειας του νερού ανά δειγματοληψία, στον Αμβρακικό Κόλπο, κατά το πρώτο δειγματοληπτικό έτος ( ) Εικόνα 7.15: Εποχιακή διακύμανση της τροφικής κατάστασης του Αμβρακικού Κόλπου, με τη χρήση του δείκτη τροφικότητας TSI. Τα δεδομένα προέρχονται από τις εποχιακές δειγματοληψίες του πρώτου δειγματοληπτικού έτους (Απρίλιο 2009 Μάρτιος 2010) Εικόνα 7.16: Εποχιακή διακύμανση της τροφικής κατάστασης του Αμβρακικού Κόλπου, με τη χρήση του δείκτη τροφικότητας TSI, λαμβάνοντας υπόψη τη μέση τιμή των τριών παραμέτρων (χλωροφύλλης-α, ΤΡ και διαφάνειας του νερού) από το επιφανειακό στρώμα. Τα δεδομένα προέρχονται από τις εποχιακές δειγματοληψίες του πρώτου δειγματοληπτικού έτους (Απρίλιο 2009 Μάρτιος 2010) Εικόνα 7.17: Πιθανές αιτίες διαφοράς μεταξύ των τιμών του δείκτη TSI, είτε λόγω περιορισμού των θρεπτικών, είτε άλλον περιοριστικών παραγόντων. Τα τέσσερα σημεία αντιπροσωπεύουν τη διαφορά μεταξύ των τιμών του TSI, ανά εποχιακή δειγματοληψία στον Αμβρακικό Κόλπο ( ) Εικόνα 7.18: Εποχιακή διακύμανση της τροφικής κατάστασης του Αμβρακικού Κόλπου, με τη χρήση του δείκτη τροφικότητας TSI του ολικού φωσφόρου από όλη την υδάτινη στήλη (TSI-TP (0-50m) ) και από το επιφανειακό στρώμα (TSI-TP (Επιφάνεια) ). Τα δεδομένα προέρχονται από τις εποχιακές δειγματοληψίες του πρώτου δειγματοληπτικού έτους (Απρίλιο 2009 Μάρτιος 2010) Εικόνα 7.19: Εποχιακή διακύμανση της τροφικής κατάστασης του Αμβρακικού Κόλπου, με τη χρήση του δείκτη τροφικότητας TRIX, λαμβάνοντας υπόψη τις μέσες εποχιακές μετρήσεις της χλωροφύλλης-α, του ποσοστού κορεσμού σε διαλυμένο οξυγόνο, του ολικού φωσφόρου και του διαλυτού ανόργανου αζώτου από το επιφανειακό στρώμα (TRIX (Επιφάνεια) ) και από όλη την υδάτινη xxii

27 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ στήλη (TRIX (0-50m) ). Τα δεδομένα προέρχονται από τις εποχιακές δειγματοληψίες του πρώτου δειγματοληπτικού έτους (Απρίλιο 2009 Μάρτιος 2010) Εικόνα 8.1: Διαγράμματα βάθους συναρτήσει του χρόνου, της αλατότητας (, α, β), της θερμοκρασίας ( 0 C, γ, δ) και της πυκνότητας (gr/cm 3, ε, στ) για τους σταθμούς Α 8 και Α 14, αντίστοιχα, για τους μήνες δειγματοληψίας Ιούλιο και Οκτώβριο 2009, στον Αμβρακικό Κόλπο Εικόνα 8.2: Κατακόρυφη κατανομή της συχνότητας στατικής ευστάθειας (Ν 2 ) κατά τους δειγματοληπτικούς μήνες Ιούλιο (α, β) και Οκτώβριο (γ, δ) 2009, στους σταθμούς δειγματοληψίας Α 8 και Α 14, αντίστοιχα στον Αμβρακικό Κόλπο Εικόνα 8.3: Κατακόρυφη κατανομή του διαλυμένου οξυγόνου (mg/l) για τους μήνες δειγματοληψίας α) Οκτώβριο 2009 και β) Μάρτιο 2010, στον Αμβρακικό Κόλπο Εικόνα 8.4: Κατακόρυφη κατανομή της ενεργού οξύτητας για τους μήνες δειγματοληψίας α) Οκτώβριο 2009 και β) Μάρτιο 2010, στον Αμβρακικό Κόλπο Εικόνα 8.5: Κατακόρυφη κατανομή του δυναμικού οξειδοαναγωγής (mv), για τους μήνες δειγματοληψίας α) Οκτώβριο 2009 και β) Μάρτιο 2010, στον Αμβρακικό Κόλπο Εικόνα 8.6: Διαγράμματα βάθους συναρτήσει του χρόνου, του αμμωνιακού αζώτου (μg/l, α, β), του νιτρικού αζώτου (μg/l, γ, δ) και του νιτρώδους αζώτου (μg/l, ε, στ) για τους σταθμούς Α 8 και Α 14, αντίστοιχα, για τους μήνες δειγματοληψίας Οκτώβριο 2009 και Μάρτιο 2010, στον Αμβρακικό Κόλπο Εικόνα 8.7: Διαγράμματα βάθους συναρτήσει του χρόνου των ορθοφωσφορικών ιόντων (μg/l) για τους σταθμούς α) Α 8 και β) Α 14, για τους μήνες δειγματοληψίας Οκτώβριο 2009 και Μάρτιο 2010, στον Αμβρακικό Κόλπο Εικόνα 8.8: Διαγράμματα βάθους συναρτήσει του χρόνου της συγκέντρωσης των σουλφιδίων (mg/l), για τους σταθμούς α) Α 8 και β) Α 14, αντίστοιχα, για τους μήνες δειγματοληψίας Οκτώβριο 2009 και Μάρτιο 2010, στον Αμβρακικό Κόλπο Εικόνα 8.9: Διαγράμματα βάθους συναρτήσει του χρόνου της χλωροφύλλης-α (μg/l, α, β), της χλωροφύλλης-β (μg/l, γ, δ) και της χλωροφύλλης-γ (μg/l, ε, στ), για τους σταθμούς Α 8 και Α 14, αντίστοιχα, για τους μήνες δειγματοληψίας Οκτώβριο 2009 και Μάρτιο 2010, στον Αμβρακικό Κόλπο xxiii

28

29 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΙΝΑΚΕΣ Πίνακας 2.1: Μέσες μηνιαίες παροχές (m 3 /sec) του π. Άραχθου, κατά τα έτη , σύμφωνα με τα διαθέσιμα στοιχεία της ΔΕΗ Πίνακας 2.2: Μέσες μηνιαίες παροχές (m 3 /sec) του π. Λούρου, κατά τα έτη , σύμφωνα με τα διαθέσιμα στοιχεία της ΔΕΗ Πίνακας 3.1: Σταθμοί κα βάθη συλλογής δειγμάτων νερού για τον ποσοτικό προσδιορισμός της συγκέντρωσης χλωροφύλλης, κατά την αναγνωριστική δειγματοληψία στον Αμβρακικό Κόλπο, Ιούλιος Πίνακας 3.2: Σταθμοί κα βάθη συλλογής δειγμάτων νερού για τον ποσοτικό προσδιορισμό της χλωροφύλλης (C), των θρεπτικών στοιχείων (Ν) και των σουλφιδίων (Η) κατά τις τέσσερις εποχιακές δειγματοληψίες που πραγματοποιήθηκαν στον Αμβρακικό Κόλπο, Απρίλιος 2009 Μάρτιος Πίνακας 3.3: Σταθμοί κα βάθη συλλογής δειγμάτων νερού για τον ποσοτικό προσδιορισμό της χλωροφύλλης (C) και των σουλφιδίων (Η) κατά τις έξι διμηνιαίες δειγματοληψίες που πραγματοποιήθηκαν στον Αμβρακικό Κόλπο, Σεπτέμβριος 2010 Ιούλιος Πίνακας 3.4: Τιμές δείκτη τροφικότητας TSI και η τροφική κατάσταση ενός υδάτινου περιβάλλοντος Πίνακας 3.5: Τιμές δείκτη τροφικότητας TSI (AF) και η τροφική κατάσταση ενός υδάτινου περιβάλλοντος Πίνακας 3.6: Τιμές δείκτη τροφικότητας TRIX και η τροφική κατάσταση ενός υδάτινου περιβάλλοντος Πίνακας 3.7: Τροφική κατάσταση ενός υδάτινου περιβάλλοντος σύμφωνα με το παγκόσμιο σύστημα κατάταξης OECD Πίνακας 3.8: Τροφική κατάσταση ενός υδάτινου περιβάλλοντος σύμφωνα με το σύστημα κατάταξης για τις Ελληνικές θάλασσες Πίνακας 4.1: Εύρη και φάσεις των κύριων παλιρροιακών συνιστωσών σύμφωνα με τις μετρήσεις των σταθμηγράφων του Ακτίου και του Λουτρακίου, στον Αμβρακικό Κόλπο ( ) Πίνακας 7.1: Τροφική κατάσταση του Αμβρακικού Κόλπου σύμφωνα με το παγκόσμιο σύστημα κατάταξης OECD, χρησιμοποιώντας δεδομένα TP, Chl-a και διαφάνειας του νερού από το επιφανειακό στρώμα, κατά το πρώτο δειγματοληπτικό έτος ( ) Πίνακας 7.2: Τροφική κατάσταση του Αμβρακικού Κόλπου σύμφωνα με το παγκόσμιο σύστημα κατάταξης για τις Ελληνικές θάλασσες, χρησιμοποιώντας δεδομένα ορθοφωσφορικών ιόντων, xxv

30 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ νιτρικού και νιτρώδους αζώτου και χλωροφύλλης-α από το επιφανειακό στρώμα, κατά τα έτη και xxvi

31 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Υποξία και ανοξία σε ημίκλειστους κόλπους 1.1. Εισαγωγή Η καταγραφή υποξικών περιστατικών ήταν γνωστή από τους γεωλογικούς χρόνους. Στη σύγχρονη εποχή, ανησυχητικές διαστάσεις άρχισε να παίρνει μετά το , όπου εκτιμήθηκε ότι οι υποξικές περιοχές διπλασιάζονται κάθε δεκαετία. Το 2008, υπήρχαν 400 καταγραφές υποξικών περιβαλλόντων παγκοσμίως, με τη συνολική έκταση τους να αντιστοιχεί περίπου στα km 2 (Diaz and Rosenberg, 2008). Σε πολλές περιπτώσεις η εμφάνιση υποξικών συνθηκών είναι ένα φυσικό αίτιο. Ωστόσο σήμερα η αύξηση του ανθρώπινου πληθυσμού, οι αλλαγές στις ανθρώπινες δραστηριότητες που ως αποτέλεσμα έχουν τη αύξηση του ευτροφισμού μέσω της παροχής μεγάλων ποσοτήτων θρεπτικών και σε συνδυασμό με τα μορφολογικά χαρακτηριστικά της εκάστοτε λεκάνης αποτελούν τις σημαντικότερες μη-φυσικές αιτίες ανάπτυξης και επικράτησης υποξικών/ανοξικών συνθηκών σε υδάτινα περιβάλλοντα. Η αρνητική τάση της συγκέντρωσης του οξυγόνου που καταγράφεται μετά το 1950, σε συνδυασμό με τις αυξημένες διαστάσεις που λαμβάνει καθημερνά η υποξία, αλλά και τις δυσοίωνες προβλέψεις για ετήσια μελλοντική μείωση των συγκεντρώσεων του κατά 0.98 μmol/l (Gilbert et al., 2010), έχουν οδηγήσει στο χαρακτηρισμό της, ως ένα παγκόσμιο πρόβλημα. Στο κεφάλαιο που ακολουθεί, γίνεται προσπάθεια παράθεσης μιας σφαιρικής εικόνας για το παγκόσμιο πρόβλημα της υποξίας και των περιβαλλόντων που σχετίζονται με αυτή, επικεντρώνοντας την προσοχή κυρίως σε κλειστούς κόλπους και ποταμόκολπους, καθώς σε αυτά τα περιβάλλοντα συμπεριλαμβάνεται και ο Αμβρακικός Κόλπος, ο οποίος αποτελεί την περιοχή μελέτης της συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής. Αρχικά, δίνονται συνοπτικές 1

32 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 πληροφορίες σχετικά με τις αιτίες που προκαλούν την υποξία αλλά και τις επιπτώσεις της στο υδάτινο περιβάλλον. Ακολουθεί ιστορική αναδρομή της εξέλιξης του συγκεκριμένου φαινομένου παγκοσμίως, ενώ τέλος δίνεται εν συντομία η περιγραφή των χαρακτηριστικών των οικοσυστημάτων άμεσου ενδιαφέροντος Υποξία/ Ανοξία Ο όρος της υποξίας είναι δανεισμένος από την ιατρική κοινότητα, ωστόσο, τόσο η έννοια, όσο και οι διεργασίες που λαμβάνουν χώρα είναι οι ίδιες. Πιο συγκεκριμένα, σύμφωνα με την ιατρική η υποξία λαμβάνει χώρα όταν ένα σώμα ή ένα μέρος αυτού στερείται επαρκή ποσότητα οξυγόνου, το ίδιο όμως μπορεί να συμβεί και σε ένα υδάτινο σώμα. Η έντονη φυσική άσκηση μπορεί να μειώσει τις συγκεντρώσεις του οξυγόνου στο αίμα ως φυσικό επακόλουθο της άσκησης. Ομοίως, οι συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου στο νερό μπορεί με μειωθεί κάτω από το ποσοστό των 100% του επιπέδου κορεσμού μέσω της διεργασίας της αναπνοής. Το οξυγόνο αποτελεί έναν από τους πιο σημαντικούς παράγοντες, αν όχι το σημαντικότερο, για τη διαβίωση όλων των ψαριών και των ασπόνδυλων σε υδάτινα περιβάλλοντα. Εισέρχεται σε αυτά είτε απευθείας μέσω της ατμόσφαιρας, είτε παράγεται μέσω του φυτοπλαγκτόν (Diaz, 2001). Εφόσον διαλυθεί στα επιφανειακά ύδατα, μεταφέρεται προς τα βαθύτερα στρώματα μέσω της μίξης και καλύπτει τις ανάγκες για αναπνοή, όλων των ειδών ακόμη και αυτών που ζουν πολύ κοντά στον πυθμένα. Οι συγκεντρώνεις του στην υδάτινη στήλη εξαρτώνται άμεσα από την ισορροπία μεταξύ των βιο-γεωχημικών διεργασιών κατά τις οποίες παράγεται ή καταναλώνεται οξυγόνο στην υδάτινη στήλη και στο ίζημα του πυθμένα, της ανταλλαγής οξυγόνου μεταξύ της ατμόσφαιρας και της θάλασσας αλλά και της φυσικής του μεταφοράς (Pena, et al., 2010). Στην περίπτωση που η παροχή του οξυγόνου διακοπεί προς τα βαθύτερα στρώματα ή ακόμη και όταν ο ρυθμός κατανάλωσης είναι μεγαλύτερος από το ρυθμό παραγωγής του, τότε η συγκέντρωση του οξυγόνου μειώνεται κάτω από το επίπεδο διατήρησης της ζωής για πολλά είδη. Συμπερασματικά, οποιαδήποτε αλλαγή στην πιο πάνω ισορροπία, μπορεί να προκαλέσει μείωση του οξυγόνου σε ποσοστό κάτω από τα επιτρεπτά όρια για τη διαβίωση των περισσοτέρων ειδών, κατάσταση γνωστή ως υποξία. Οι γεωλόγοι και οι βιολόγοι χρησιμοποιούν διαφορετική ορολογία για να περιγράψουν την ένταση της μείωσης του διαλυμένου οξυγόνου και τις διάφορες βιο-επιφάνειες που προκύπτουν (Tyson & Pearson, 1991, Jorissen et al., 2007). Οι γεωλόγοι διακρίνουν τα διάφορα υδάτινα περιβάλλοντα σε οξικά, υποξικά, ανοξικά και ευξεινικά (αυτά που περιέχουν θείο), ενώ οι βιολόγοι κάνουν τη διάκριση μεταξύ οξικών, υποξικών και ανοξικών 2

33 ΥΠΟΞΙΑ ΚΑΙ ΑΝΟΞΙΑ ΣΕ ΗΜΙΚΛΕΙΣΤΟΥΣ ΚΟΛΠΟΥΣ περιβαλλόντων (εικόνα 1.1). Ο όρος «εξαερόβιο περιβάλλον" χρησιμοποιείται κυρίως από τους βιολόγους για να περιγράψει βιοεπιφάνειες από λεπτές επιστρώσεις διαφόρων υλικών σε συνδυασμό με συσσώρευση οστρακωδών απολιθωμάτων, γεγονός που αντικατοπτρίζει το βραχυπρόθεσμο αποικισμό ευκαιριακών ειδών στον πυθμένα της υδάτινης στήλης. Μια άλλη διάκριση των γεωφυσικών είναι η ύπαρξη ή μη υδρόθειου στον πυθμένα του εκάστοτε περιβάλλοντος (Gooday et al., 2009). Εικόνα 1.1: Ορολογία που χρησιμοποιείται από τους γεωλόγους και τους βιολόγους για να περιγράψουν τη μείωση του οξυγόνου (Gooday et al., 2009). Οι πιο κοινές μονάδες μέτρησης του οξυγόνου είναι mg/l, ml/l ή μm, με διαφορετικές συγκεντρώσεις να δίνουν τον ορισμό της υποξίας. Οι φυσικοί ωκεανογράφοι χρησιμοποιούν ευρέως ως μονάδα μέτρησης τα ml/l ορίζοντας την υποξία ως την κατάσταση κατά την οποία η συγκέντρωση του οξυγόνου είναι μικρότερη από 2ml/l. Οι οικολόγοι υδάτινων οικοσυστημάτων χρησιμοποιούν τα mg/l με διαφορετικές συγκεντρώσεις οξυγόνου να ορίζουν την υποξία. Από την άλλη πλευρά, οι περιβαλλοντολόγοι και οι γεωλόγοι πιστεύουν ότι ο ορισμός της υποξίας χαρακτηρίζεται από πολλές αντιφάσεις οι οποίες οφείλονται στη διαφορετική σκοπιά της κάθε επιστημονικής ομάδας. Ο πιο αποδεκτός ορισμός είναι εκείνος κατά τον οποίο ως υποξία χαρακτηρίζεται η κατάσταση κατά την οποία οι συγκεντρώσεις του οξυγόνου είναι μικρότερες από 2 mg/l ή 1.4 ml/l ή 63μΜ (Diaz, 2001) και χρησιμοποιείται περίπου από το 43%, ενώ συνόλου 872 δημοσιευμένων εργασιών (Vaquer-Sunyer & Duarte, 2008). Αντίθετα, αναφερόμενοι σε ζώνες ελαχίστου οξυγόνου (oxygen minimum zones) η συγκέντρωση του οξυγόνου που χαρακτηρίζει την υποξία είναι αρκετά μικρότερη και ίση με 0.7 mg/l ή 0.5 ml/l ή 22 μμ (Helly & Levin, 2004). Η Υπηρεσία Προστασίας του Περιβάλλοντος των ΗΠΑ (U.S. Environmental Protection Agency, 2000), συνιστά το όριο των 2.3 mg/l για τη διατήρηση της ζωής των ενήλικων και ανήλικων υδρόβιων οργανισμών. Ωστόσο, πολλοί είναι εκείνοι οι οποίοι ορίζουν την υποξία ως τη συγκέντρωση του οξυγόνου ίση με 2.8 mg/l ή 2 ml/l ή 91.4 μμ (Rabalais, et al., 2010), καλύπτωντας ένα ποσοστό της τάξεως των 21.5%, του προαναφερθέντως συνόλου δημοσιευμένων εργασιών (Vaquer- Sunyer & Duarte, 2008). Από την άλλη πλευρά η ερευνητική ομάδα των Steckbauer et al. (2011) προτείνει τη χρήση της συγκέντρωσης των 3.5 mg/l, ως μια νέα συγκέντρωση οξυγόνου η οποία θα καθορίζει τα υποξικά ύδατα. Η συγκεκριμένη συγκέντρωση αποτελεί το 3

34 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 88% της μέσης θανατηφόρου συγκέντρωσης οξυγόνου, η οποία αναμένεται να διατηρήσει τη ζωή της πλειοψηφίας, ενός συνόλου 206 ειδών, τα οποία καλύπτουν ένα ευρύ ταξονομικό φάσμα των βενθικών μεταζώων (Vaquer-Sunyer & Duarte, 2008). Η συγκέντρωση του οξυγόνου κάτω από την οποία προκαλείται ασφυξία στα θαλάσσια είδη ποικίλει ανάλογα με τον οργανισμό, ωστόσο τα πρώτα συμπτώματα εμφανίζονται όταν οι συγκεντρώσεις του οξυγόνου είναι μικρότερες από 2 mg/l. Η παντελής έλλειψη οξυγόνου, συγκέντρωση ίση με 0 mg/l καλείται ανοξία (Diaz, 2001) Υποξία: Αιτίες εμφάνισης και επιδράσεις Οι αιτίες εμφάνισης της υποξίας είναι πολύπλευρες και τις περισσότερες φορές οφείλονται σε ένα συνδυασμό ανθρωπογενών δραστηριοτήτων, φυσικών διεργασιών και μορφολογικών χαρακτηριστικών της εκάστοτε λεκάνης. Κατά τον 20 ο και 21 ο αιώνα, η εμφάνισή της, έχει συνδεθεί άμεσα με τον ευτροφισμό, ως αποτέλεσμα της μεγάλης παροχής θρεπτικών και της υπερβολικής ανάπτυξης της πρωτογενούς παραγωγικότητας, η οποία υπο άλλες συνθήκες θα ήταν περιορισμένη (Rabalais, et al., 2010). Το συμπέρασμα αυτό στηρίζεται στο γεγονός ότι οι ποσότητες των θρεπτικών που φθάνουν στις παράκτιες περιοχές και τους ωκεανούς, μετά τη βιομηχανική ανάπτυξη έχουν διπλασιασθεί ή ακόμη και τετραπλασιαστεί, μεγέθη τα οποία είναι 5 και 10 φορές μεγαλύτερα, κυρίως σε περιοχές της Ευρώπης και της Β. Αμερικής (Boesch, 2002). Έτσι η αυξημένη παροχή των θρεπτικών μέσω των ποταμών μετά το 1960, έχει συνδεθεί άμεσα με τον αυξημένο αριθμό υποξικών περιοχών και θεωρείται η κύρια αιτία εμφάνισής τους, με μια χρονική υστέρηση της τάξεως των 5 με 10 ετών (Diaz, 2009). Οι ημί-κλειστοι κόλποι είναι ιδιαίτερα επιρρεπείς στην εμφάνιση υποξικών/ανοξικών συνθηκών τόσο στα βαθύτερα στρώματα, όσο και κοντά στον πυθμένα, ενώ πολλές φορές μικρές συγκεντρώσεις οξυγόνου παρατηρούνται ακόμη και πολύ κοντά στην επιφάνεια. Συχνά, οι ωκεανογραφικές και φυσικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στο εσωτερικό τους είναι καθοριστικές για την εμφάνιση υποξικών/ανοξικών συνθηκών. Σε ημί-κλειστους κόλπους, τύπου φιόρδ, όπου η εγκάρσια ράχη στην είσοδό τους λειτουργεί ως περιοριστικός παράγοντας για την ανταλλαγή υδάτων με την ανοιχτή θάλασσα αλλά και ο μεγάλος χρόνος παραμονής των υπο-επιφανειακών υδάτων μέσα στη λεκάνη είναι οι πιο σημαντικές ωκεανογραφικές διεργασίες οι οποίες ρυθμίζουν την εμφάνιση και την εξάπλωση της υποξίας. Ωστόσο φυσικές παράμετροι είναι εξίσου σημαντικές για τη στρωμάτωση της υδάτινης στήλης, εφόσον απομονώνουν τα βαθύτερα στρώματα νερού με μειωμένο οξυγόνο και εμποδίζουν έτσι την ανάμιξή τους με τα επιφανειακά ύδατα, πλούσια σε οξυγόνο, επιτρέποντας την περεταίρω ανάπτυξη υποξικών συνθηκών σε όλο τον πυθμένα 4

35 ΥΠΟΞΙΑ ΚΑΙ ΑΝΟΞΙΑ ΣΕ ΗΜΙΚΛΕΙΣΤΟΥΣ ΚΟΛΠΟΥΣ της λεκάνης (Zhang et al., 2010, Kemp et al. 2005). Χαρακτηριστικά παραδείγματα τέτοιων κόλπων εμφανίζονται σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη, όπως τα φιόρδ της Νορβηγίας, της Σουηδίας και του Καναδά, στην εύκρατη ζώνη, όπως η Μαύρη Θάλασσα, αλλά και στην τροπική ζώνη όπως είναι οι κόλποι Kau και Cariaco (Oguz et al., 2000; Rabalais and Gilbert, 2009). Η επικράτηση ή ακόμη και η εκδήλωση υποξικών συνθηκών σε ένα περιβάλλον, εκτός από την αρνητική επίδραση που έχει στους οργανισμούς και τα ενδιαιτήματά τους, επηρεάζει τις βιογεωχημικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στο εσωτερικό του, προκαλώντας αλλαγές στην κατανομή των συγκεντρώσεων των θρεπτικών στοιχειών. Η μικρής διάρκειας υποξία, μερικών ωρών ή ακόμη και ημερών, δεν επηρεάζει θανάσιμα τα βενθικά είδη, ενώ αντίθετα τα επαναλαμβανόμενα υποξικά περιστατικά, προκαλούν αλλαγές στη σύνθεση της βενθικής κοινωνίας. Χαρακτηριστικά, μετά από υποξικές συνθήκες κοντά στον πυθμένα, έχει παρατηρηθεί ότι η αφθονία των μεγάλων και ταυτόχρονα αργής ανάπτυξης και διαβίωσης ειδών, όπως τα αμφίποδα και τα εχινόδερμα, μειώνεται, ενώ αυτά αντικαθίστανται από μικρότερα είδη, τα οποία αναπτύσσονται πιο γρήγορα και έχουν τη δυνατότητα να αποικίσουν στην επιφάνεια του ιζήματος μετά την υποξία, όπως είναι οι πολύχαιτοι (Dıaz & Rosenberg, 1995, Li et al., 2006), έχοντας ωστόσο μειωμένη ικανότητα έκπλησης και μεταφοράς οξυγόνου μέσα στο ίζημα. Η απώλεια αυτή των ειδών και ταυτόχρονα η ανικανότητα τους να ανακάμψουν μετά από επαναλαμβανόμενα υποξικά περιστατικά (Karlson et al., 2002), μετατρέπουν το συγκεκριμένο περιβάλλον σε πιο ευπαθές αναφορικά με την ανάπτυξη εκ νέου υποξικών συνθηκών. Σημαντικές όμως είναι και οι αλλαγές που προκαλούνται στις βιογεωχημικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στην υδάτινη στήλη. Σε χαμηλές συγκεντρώσεις διαλυμένου οξυγόνου στο ίζημα, ο φώσφορος που ήταν δεσμευμένος από το σίδηρο, απελευθερώνεται σε μεγάλες ποσότητες ως διαλυμένος ανόργανος φώσφορος (Jensen et al. 1995). Σε πολλές περιπτώσεις, όπως συμβαίνει και στη Βαλτική, ο φώσφορος που απελευθερώνεται, είναι μια τάξη μεγέθους μεγαλύτερος, συγκριτικά με τις ποσότητες που εισέρχονται στο θαλάσσιο περιβάλλον από εξωτερική φόρτιση (Conley et al. 2009). Το γεγονός αυτό δρα καταλυτικά στην επανεμφάνιση υποξικών συνθηκών εφόσον αυξάνει τις συγκεντρώσεις φωσφόρου, που είναι συνήθως ο περιοριστικός παράγοντας για την ανάπτυξη του φυτοπλαγκτού σε τέτοια περιβάλλοντα, αυξάνοντας ταυτόχρονα και την πρωτογενή παραγωγικότητα. Η απονιτροποίηση, αυξάνεται με την αναπνοή του ιζήματος, όμως εξαρτάται πάντα από παράγοντες όπως τα νιτρικά και ο άνθρακας. Υπό χαμηλές συγκεντρώσεις οξυγόνου, όπου το ίζημα γίνεται πιο αναγωγικό, περισσότερο άζωτο μεταλλοποιείται σε αμμωνία και λιγότερο σε νιτρικά, με αποτέλεσμα ο ρυθμός απονιτροποίησης να μειώνεται συνεχώς, σε 5

36 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 τέτοιο σημείο όπου μπορεί να σταματήσει ακόμη και όταν υπάρχουν υψηλοί ρυθμοί αναπνοής (Conley et al. 2009). Απόρροια των προαναφερθέντων είναι το γεγονός ότι σε παράκτια περιβάλλοντα και ποταμόκολπους η εμφάνιση υποξικών συνθηκών έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της απώλειας του αζώτου (Smith & Hollibaugh, 1999) και ταυτόχρονα την αύξηση του διαθέσιμου ανόργανου αζώτου το οποίο δρα ως θετική επίπτωση για την αύξηση του ευτροφισμού. Κατά την εκδήλωση της υποξίας, χάνεται ένας σημαντικός αριθμός δεκτών ηλεκτρόνιων (NO 3, O 2, Fe 2+, Mn 2+ ), οι οποίοι είναι υπεύθυνοι για την ανθεκτικότητα του συστήματος, με αποτέλεσμα την επικράτηση του αναερόβιου μεταβολισμού και τη συσσώρευση αναγωγικών μεταβολιτών, οι οποίοι καταναλώνουν το οξυγόνο που διαχέεται στο σύστημα, εμποδίζοντας την επανοξυγόνωση του. Έχει αποδειχθεί ότι η επικράτηση τέτοιου είδους μεταβολιτών, όπως είναι τα σουλφίδια, αποτελούν την κύρια αιτία διατήρησης ανοξικών συνθηκών στον πυθμένα, καθώς αυτά οξυδόνωνται γρήγορα και καταναλώνουν άμεσα όλη την ποσότητα του οξυγόνου που εισέρχεται στο σύστημα (Homer et al., 2003) Χωρο-χρονική εξέλιξη της υποξίας Υποξικές ή ακόμη και ανοξικές αναφορές, υπήρχαν παγκοσμίως σε όλη τη διάρκεια των γεωλογικών ετών, με την πιο χαρακτηριστική, να καταγράφεται κατά την Πέρμια- Τριασική εποχή, η οποία και ταυτίστηκε με τη μαζική εξάλειψη παράκτιων περιβαλλόντων, ως αποτέλεσμα της απελευθέρωσης υδρόθειου από τις βαθύτερες ανοξικές ωκεάνιες λεκάνες (Kump et al., 2005). Εκτός από τις περιοχές ανάδυσης και τις ζώνες ελάχιστου οξυγόνου (OMZs), όπου η υποξία προέρχεται από φυσικά αίτια, σε όλες τις υπόλοιπες περιπτώσεις η μείωση των συνθηκών οξυγόνωσης έχει συνδεθεί με ανθρωπογενείς δραστηριότητες. Η αύξηση του ανθρώπινου πληθυσμού σε παράκτιες περιοχές και οι αρνητικές επιδράσεις του ευτροφισμού, ως αποτέλεσμα της παροχής μεγάλων ποσοτήτων θρεπτικών αζώτου και φωσφόρου λόγω αυξημένων βιομηχανικών και γεωργικών δραστηριοτήτων, σχετίζονται άμεσα με την παγκόσμια αύξηση των υποξικών περιοχών (εικόνα 1.2). Στη σύγχρονη εποχή, οι πρώτες αναφορές για μείωση των συγκεντρώσεων του διαλυμένου οξυγόνου σε Ευρωπαϊκά παράκτια περιβάλλοντα, χρονολογούνται περίπου στις δεκαετίες του 50 και του 60, με εξαίρεση τη Βαλτική, όπου αναφορές υπάρχουν από τη δεκαετία του 30 (Diaz, 2001). Η μείωση του διαλυμένου οξυγόνου που παρατηρήθηκε κατά τη δεκαετία του 50, σχετίσθηκε με την αυξημένη χρήση βιομηχανικών αζωτούχων λιπασμάτων, η οποία ξεκίνησε περίπου το 1940, εμφανίζοντας μια χρονική υστέρηση της τάξεως των 10 ετών (Galloway et al., 2008). Το διαλυμένο οξυγόνο είναι η μοναδική, οικολογικά σημαντική παράμετρος, για τους 6

37 ΥΠΟΞΙΑ ΚΑΙ ΑΝΟΞΙΑ ΣΕ ΗΜΙΚΛΕΙΣΤΟΥΣ ΚΟΛΠΟΥΣ ποταμόκολπους και τις παράκτιες περιοχές, η οποία έχει υποστεί τόσο σημαντική υποβάθμιση μετά τη δεκαετία του 50 (Diaz & Rosenberg, 2008). Εικόνα 1.2: Σχέση μεταξύ της χρήσης των λιπασμάτων και της αύξησης των υποξικών περιβαλλόντων. (Τροποποιήθηκε από τους Boesch, 2002 και Diaz and Rosenberg, 2008) Σύμφωνα με τη βιβλιογραφία, τα περισσότερα από τα περιβάλλοντα που παρουσίασαν μείωση στις συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου μετά το 1950, δεν ήταν υποξικά κατά την πρώτη μελέτη τους. Τα πιο χαρακτηριστικά παραδείγματα από το χώρο της Ευρώπης προέρχονται από τη Βαλτική, όπου οι πρώτες αναφορές υποξικών συνθηκών καταγράφηκαν μετά το 1950 (Fonselius, 1969), τη Β. Αδριατική μετά το 1960 (Justić, 1987), το Kattegat μετά το 1970 (Baden et al., 1990) και τη Μαύρη Θάλασσα μετά το 1980 (Mee, 1992). Στην Αμερική, υποξικές συνθήκες καταγράφονται πολύ νωρίτερα, από το 1930 στον κόλπο Chesapeake (Kemp et al. 2005) αλλά και αργότερα το 1970 στον Κόλπο του Μεξικό (Diaz & Rosenberg, 2008). Μετά τη δεκαετία του 60 ο αριθμός εμφάνισής τους σχεδόν διπλασιάζεται κάθε δεκαετία (εικόνα 1.3). Έτσι, ενώ το 1970 υπήρχαν σποραδικές αναφορές τέτοιων περιοχών στη Β. Αμερική και τη Β. Ευρώπη, μετά το 1990 η υποξία εμφανίζεται μόνιμα πλέον, τόσο σε αυτές τις περιοχές, όσο και στην Ιαπωνία, ενώ από το 2000 και μετά, το φαινόμενο πλήττει πλέον τη Ν. Αμερική, τη Ν. Ευρώπη και την Αυστραλία (Rabalais et al., 2010). Πριν από το 1980, υπήρχαν περίπου υποξικές αναφορές στη βιβλιογραφία, με το 18% εκ των οποίων να σχετίζονται με ποταμόκολπους. Μετά το 1980, στη βάση αυτή, προστέθηκαν περίπου άλλες καταγραφές, με τη συνολική έκταση της υποξίας να καταλαμβάνει μια περιοχή περίπου km 2, ενώ το ποσοστό εμφάνισης της υποξίας σε ποταμόκολπους αυξήθηκε περίπου στο 22% (Diaz and Rosenberg, 2008). 7

38 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Εικόνα 1.3: Παγκόσμια κατανομή και εξέλιξη των παράκτιων υποξικών συστημάτων τα οποία σχετίζονται με τον ευτροφισμό (Diaz and Rosenberg 2008). Η ανθρώπινη επίδραση εκφράζεται σε ποσοστό επί τις εκατό (Sanderson et al. 2002) Δυναμική υποξικών συστημάτων Η παράκτια υποξία ακολουθεί το πρότυπο του ευτροφισμού, κατά το οποίο σε πρώτη φάση ο εμπλουτισμός με οργανικό υλικό, οδηγεί στη μικροβιακή ανάπτυξη, προκαλώντας έτσι μεγαλύτερες ανάγκες για οξυγόνο. Το γεγονός αυτό σε συνδυασμό με τη στρωμάτωση της υδάτινης στήλης, οδηγεί στο πρώτο στάδιο της υποξίας, που είναι αρχικά η μείωση των συγκεντρώσεων του διαλυμένου οξυγόνου. Κατά το δεύτερο στάδιο, επέρχεται η παροδική εμφάνιση της υποξίας, η οποία συνδέεται με μαζικούς θανάτους βενθικών ειδών. Καθώς ο 8

39 ΥΠΟΞΙΑ ΚΑΙ ΑΝΟΞΙΑ ΣΕ ΗΜΙΚΛΕΙΣΤΟΥΣ ΚΟΛΠΟΥΣ χρόνος περνά και ο εμπλουτισμός με θρεπτικά και οργανικό υλικό συνεχίζεται, εμφανίζεται το τρίτο στάδιο κατά το οποίο η υποξία είναι εποχιακή ή περιοδική και συνοδεύεται πάντα από απότομες αυξομειώσεις των πληθυσμών των ειδών. Στην περίπτωση όπου η υποξία εμφανίζεται για χρόνια και υπάρχει συσσώρευση οργανικού υλικού στο ίζημα, τότε λαμβάνει χώρα η τέταρτη φάση της υποξίας, κατά την οποία η υποξική ζώνη λαμβάνει μεγαλύτερη έκταση και καθώς οι συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου συνεχώς μειώνονται, επέρχεται η ανοξία και η μικροβιακή παραγωγή υδρόθειου. Τα περιβάλλοντα στα οποία μπορεί να εμφανιστεί η υποξία ποικίλουν από άποψη μορφολογίας, δομής, φυσικών διεργασιών και εκφόρτισης θρεπτικών και οργανικού υλικού, καθώς σε αυτά περιλαμβάνονται ποταμόκολποι, παράκτιες περιοχές αλλά και βαθύτερα τμήματα των ωκεανών. Διαφοροποιήσεις όμως παρατηρούνται και στις αιτίες εμφάνισης της υποξίας ανάλογα με το περιβάλλον. Έτσι, σε ποταμόκολπους, φιόρδ και ηπειρωτικές υφαλοκρηπίδες, ο ανθρώπινος παράγοντας αποτελεί την κύρια αιτία πρόκλησης της υποξίας, ενώ αντίθετα στον ανοιχτό ωκεανό, όπου η επίδραση της εκφόρτισης των θρεπτικών είναι μειωμένη, ο παράγοντας ελέγχου της υποξίας είναι οι φυσικές διεργασίες (Rabalais et al, 2010). Σύμφωνα με τους Diaz και Rosenberg (2008), από τις 400 και πλέον καταγεγραμμένες υποξικές περιοχές, επεισοδιακού χαρακτήρα, φαίνεται να εμφανίζονται στο 17% των υποξικών περιβαλλόντων, με μειωμένες συγκεντρώσεις διαλυμένου οξυγόνου να καταγράφονται σε ακανόνιστα χρονικά διαστήματα. Τέτοιου είδους υποξία εμφανίζεται κυρίως σε υψηλά παραγωγικά, ρηχά και ελαφρώς στρωματοποιημένα, μικρο-παλιρροιακά περιβάλλοντα. Σε αυτές τις περιπτώσεις, οι ανεμολογικές συνθήκες φαίνεται να ελέγχουν τη συχνότητα εμφάνισης της υποξίας. Πιο αναλυτικά, συγκεκριμένα ανεμολογικά πρότυπα μπορεί να είναι υπεύθυνα για την απομάκρυνση της υποξίας. Αντίθετα, η επικράτηση θερμών και ήρεμων καιρικών φαινομένων ή η εμφάνιση καταιγίδων οι οποίες προκαλούν τη μεταφορά του οργανικού υλικού προς το υδάτινο περιβάλλον, μπορούν να επιφέρουν την ανάπτυξη της υποξίας (Kemp et al, 2009). Υπάρχουν και περιπτώσεις όπου η υποξία εμφανίζει ημερήσια περιοδικότητα, όπως συμβαίνει σε ρηχές, υψηλά παραγωγικές λιμνοθάλασσες και κόλπους. Σε αυτές τις περιπτώσεις, οι ανάγκες σε οξυγόνο, για την αναπνοή του οργανικού υλικού, είναι μεγαλύτερες από τις ποσότητες οξυγόνου που προστίθενται στο περιβάλλον από την ανταλλαγή μεταξύ ατμόσφαιρας και υδάτινη επιφάνειας. Στο 25% των καταγεγραμμένων υποξικών περιβαλλόντων, η υποξία εμφανίζεται συνήθως ως ένα περιοδικό φαινόμενο το οποίο μπορεί να έχει διάρκεια από μερικές ημέρες μέχρι και εβδομάδες. Ποταμόκολποι των οποίων η στρωμάτωση ενδυναμώνεται από τη 9

40 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 θερμοκρασία κατά τους καλοκαιρινούς μήνες και τις υψηλές παροχές γλυκού νερού κατά τη διάρκεια της άνοιξης, είναι η κύρια κατηγορία των περιβαλλόντων που εμφανίζουν εποχιακή υποξία (Rabalais and Gilbert, 2009). Ωστόσο, εδώ μπορούν να ενταχθούν και καλά αναμεμιγμένοι ποταμόκολποι, με υψηλά ποσοστά οργανικού υλικού κοντά στον πυθμένα, στα οποία υψηλοί ρυθμοί αναπνοής του οργανικού υλικού παρατηρούνται κατά τους θερινούς μήνες (Soertaert et al, 2006). Τέλος, το 8% των καταγραφών φαίνεται να παρουσιάζει μόνιμα χαρακτηριστικά υποξίας. Σε αυτή την κατηγορία εντάσσονται περιβάλλοντα όπως οι υφαλοκρηπίδες, τα μεγάλα φιόρδ και οι κλειστές θάλασσες με βάθος μεγαλύτερο από 100m (Helly and Levin, 2004, Gilbert et al, 2005), στα οποία η ισχυρή στρωμάτωση της υδάτινης στήλης, απομονώνει το βαθύτερο τμήμα αυτής, οδηγώντας στην εμφάνιση της υποξίας/ανοξίας. Η υποξική/ανοξική ζώνη είναι μόνιμη, ενώ χαρακτηριστικά όπως το μέγεθος και η θέση της αντίστοιχης ζώνης, παρουσιάζουν μεταβλητότητα ανάλογα με την κυκλοφορία, σε χρονικές περιόδους που ποικίλουν από ένα χρόνο μέχρι και ολόκληρες δεκαετίες Ανάκαμψη ενός συστήματος από την υποξία Από τα τέλη του 20 ου αιώνα, η μείωση της συγκέντρωσης του οξυγόνου σε θαλάσσια συστήματα, έχει αποκτήσει διαστάσεις παγκοσμίου προβλήματος, με ένα μόνο πολύ μικρό ποσοστό, περίπου 4% εκ των 415 καταγεγραμμένων υποξικών περιοχών να φανερώνουν σημάδια βελτίωσης (εικόνα 1.4). Η επανάκαμψη ενός υδάτινου περιβάλλοντος από την υποξία, ξεκινάει όταν επιτυγχάνονται φυσιολογικές συγκεντρώσεις διαλυμένου οξυγόνου, δηλαδή μεγαλύτερες των 3 mg/l, και επικρατούν είδη γρήγορης ανάπτυξης τα οποία διαδραματίζουν ένα δευτερεύοντα ρόλο στην εμφάνιση της υποξίας. Ο ποταμός Mississippi, είναι μια από τις κυριότερες πηγές τροφοδοσίας θρεπτικών στοιχείων του κόλπου του Μεξικό. Η μείωση των παροχών του ποταμού, έχει αποδειχθεί ότι επηρεάζει θετικά την έκταση της υποξίας. Συγκεκριμένα, η έκταση της υποξικής περιοχής περιορίζεται σε λιγότερα από 5.000km 2, σε περιόδους μικρής παροχής του ποταμού, ενώ αυξάνεται σε έκταση μεγαλύτερη από km 2, όταν οι παροχή του ποταμού είναι μεγάλη (Rabalais et al., 2007). Η βελτίωση της υποξίας στον κόλπο της Φιλανδίας που παρατηρήθηκε μεταξύ του 1987 και 1994, οφείλεται στην αποδυνάμωση της στρωμάτωσης της υδάτινης στήλης, κατά την αντίστοιχη χρονική περίοδο. Η ενδυνάμωσή της όμως λίγο αργότερα, επέφερε και πάλι την επικράτηση των υποξικών συνθηκών (Karlson et al, 2002). 10

41 ΥΠΟΞΙΑ ΚΑΙ ΑΝΟΞΙΑ ΣΕ ΗΜΙΚΛΕΙΣΤΟΥΣ ΚΟΛΠΟΥΣ Η έκταση της υποξικής ζώνης, στη Μαύρη Θάλασσα, συνεχώς αυξανόταν στην πάροδο του χρόνου, από 3.500km 2 το 1973, σε km 2 το 1978 έως τα km 2 το 1990 (Zaitsev, 1992). Τα διαχειριστικά σχέδια του 1990 και η οικονομική κρίση στη Σοβιετική Ένωση, είχε ως αποτέλεσμα τη μείωση των ποσοτήτων των θρεπτικών που έπεφταν στη Μαύρη Θάλασσα (Mee et al., 2005) περίπου κατά 2 με 4 φορές μετά το Αποτέλεσμα των προαναφερθέντων ήταν η βελτίωση των συνθηκών οξυγόνωσης, εφόσον, η υποξική ζώνη μειώθηκε και η επαναποίκιση της βενθικής πανίδας. Εικόνα 1.4: Παγκόσμια κατανομή των παράκτιων υποξικών συστημάτων. Συστήματα τα οποία παραμένουν υποξικά παρουσιάζονται με κόκκινο κύκλο, ευτροφικά περιβάλλοντα τα οποία είναι πιο επιρρεπή στην εμφάνιση της υποξίας με κίτρινο, ενώ περιβάλλοντα τα οποία έχουν ανακάμψει από την υποξία, πρωτίστως λόγω μείωσης της παροχής των θρεπτικών στοιχείων, με πράσινο κύκλο (Rabalais et al., 2010, Selman et al., 2008). Κοινό χαρακτηριστικό των δύο προαναφερθέντων περιπτώσεων, είναι το γεγονός ότι ενώ παρατηρείται βελτίωση στις συγκεντρώσεις του οξυγόνου και επαναποίκιση της βενθικής πανίδας, τα επίπεδα επαναποίκισης είναι εντελώς διαφορετικά συγκριτικά με τα αντίστοιχα πριν την υποξία. Η διαχείριση των θρεπτικών, ακόμη και ο περιορισμός τους δεν είναι πάντα η λύση στο πρόβλημα της υποξίας. Χαρακτηριστικό παράδειγμα, αποτελεί ο κόλπος Chesapeake, όπου ενώ οι συγκεντρώσεις των θρεπτικών που παροχετεύονται στο σύστημα έχουν περιορισθεί, δεν έχει παρατηρηθεί ακόμη βελτίωση στις συγκεντρώσεις του οξυγόνου (Diaz and Rosenberg, 2008). Το γεγονός ότι δεν υπάρχουν ορατά αποτελέσματα από τη διαχείριση των θρεπτικών, δεν σημαίνει ότι δεν πρέπει να γίνεται σωστή διαχείρισή τους. Κάτι τέτοιο θα 11

42 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 οδηγούσε σε επιπρόσθετη επιβάρυνση του συστήματος και περεταίρω ανάπτυξη των υποξικών συνθηκών. Η βελτίωση των συνθηκών οξυγόνωσης εξαρτάται κυρίως από τη μείωση τριών παραμέτρων: της εκφόρτισης οργανικού υλικού και θρεπτικών, της στρωμάτωσης και της παροχής γλυκού νερού. Η επαναποίκιση της βενθικής πανίδας μετά την υποξία, εξαρτάται από το μέγεθος του υποξικού συμβάντος (Diaz and Rosenberg, 2008) και ακολουθεί ένα πρότυπο κατανομής, εντελώς διαφοροποιημένο συγκριτικά με αυτό που παρατηρείται πριν την εμφάνιση της υποξίας, αναφορικά πάντα με τη σύνθεση και την πυκνότητα των ειδών. Σε αυτό οφείλεται και το γεγονός ότι ενώ σε πολλά περιβάλλοντα υπάρχουν ενδείξεις βελτίωσης των συνθηκών οξυγόνωσης, το πρότυπο κατανομής των ειδών παρουσιάζει μια χρονική υστέρηση, από μερικά χρόνια έως και δεκαετίες. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αυτής της υστέρησης, αποτελεί η Μαύρη Θάλασσα, όπου ενώ η επαναποίκιση της πανίδας ξεκίνησε το 1994, μέχρι το 2004 δεν είχε ολοκληρωθεί (Mee et al., 2005) Παράκτιες Περιοχές - Κλειστοί Κόλποι Η μορφομετρία μιας παράκτιας περιοχής αποτελεί ιδιαίτερα κρίσιμο παράγοντα στην ευαισθησία της αναφορικά με τη μόλυνση. Αυτό συμβαίνει γιατί εκτός από τις συνθήκες δυναμικής του ιζήματος και του πυθμένα, επηρεάζει επίσης και το θεωρητικό χρόνο παραμονής των υδάτων (Hakanson et al., 1986, Rasmussen & Josefson, 2002). Η τελευταία παράμετρος είναι εξίσου σημαντική καθώς τόσο η εισροή, όσο και η εκροή του θαλασσινού νερού προκαλεί συνθήκες είτε διάλυσης, είτε μόλυνσης στο παράκτιο περιβάλλον (Le Pape & Menesguen, 1998). Σε παράκτιες περιοχές, όπου το παλιρροιακό πλάτος είναι πολύ μικρό, όπως είναι οι περιοχές της Βαλτικής, το τοπογραφικό άνοιγμα ή έκθεση του συστήματος έχει ιδιαίτερη σημασία στη μόλυνση των υδάτων, καθώς η συγκεκριμένη παράμετρος αποτελεί τον παράγοντα κλειδί για την ανανέωση των υδάτων σε τέτοια περιβάλλοντα (Hakanson et al., 1986) Το τοπογραφικό άνοιγμα ή έκθεση (Ex) είναι ο λόγος της διατομής (At, m 2 ) προς την συνολική επιφάνεια του συστήματος (A, m 2 ) (εικόνα 1.5) και εκφράζεται από την εξίσωση 1.1 (Hakanson et al., 1986): ( ) (1.1) Η ανταλλαγή του νερού μεταξύ της ακτής και της θάλασσας επηρεάζει τις συνθήκες μιας παράκτιας περιοχής με ποικίλους προφανείς τρόπους π.χ. η συγκέντρωση των ρυπαντών αλλά και η ικανότητα ανάκαμψης της παράκτιας περιοχής (Kraufvelin et al., 2001). 12

43 ΥΠΟΞΙΑ ΚΑΙ ΑΝΟΞΙΑ ΣΕ ΗΜΙΚΛΕΙΣΤΟΥΣ ΚΟΛΠΟΥΣ Εικόνα 1.5: Παράκτια περιοχή με διατομή, Αt και συνολικά επιφάνεια Α. Οι ανοιχτές παράκτιες περιοχές σε γενικές γραμμές δεν είναι ευαίσθητες στη μόλυνση, εξαιτίας του μικρού χρόνου παραμονής που συνήθως χαρακτηρίζει αυτά τα συστήματα (Clark, 2001), συγκριτικά με τα περισσότερα κλειστά συστήματα. Αντίθετα, υπάρχουν πολλά παραδείγματα κλειστών υδάτινων σωμάτων στη διεθνή βιβλιογραφία, τα οποία πλήττονται από προβλήματα μόλυνσης, συμπεριλαμβανομένων τόσο μεγάλων συστημάτων σε διεθνή κλίμακα, όπως είναι η Μαύρη Θάλασσα και η Βαλτική (Bakan & Büyükgüngör, 2000, HELCOM, 2003) όσο και μικρότερων κλειστών λιμνοθαλασσών σε τοπική κλίμακα (Glasby et al., 2004, Hakanson et al., 2007). Παρόλο που η παράμετρος της έκθεσης μιας ημίκλειστής παράκτιας περιοχής, μπορεί να υπολογισθεί σε όλες τις κλίμακες, η πρωταρχική χρήση της γίνεται σε τοπική κλίμακα. Η μορφομετρική κατηγοριοποίηση σε τοπική κλίμακα απαιτεί την γνώση βαθυμετρικών πληροφοριών, οι οποίες σε γενικές γραμμές δεν είναι ελεύθερα διαθέσιμες. Στηριζόμενοι σε διάφορες έρευνες αναφορικά με την παράμετρο της έκθεσης ενός συστήματος αλλά και την ανταλλαγή του νερού, οι Lindgren και Håkanson (2011) προτείνουν τη χρήση τριών διαφορετικών κατηγοριών. Πιο συγκεκριμένα, παράκτιες περιοχές με τιμές της παραμέτρου έκθεσης (Ex) μικρότερες από 0.002, θα μπορούσαν να χαρακτηρισθούν ως πολύ κλειστά συστήματα, ενώ για τιμές μεγαλύτερες από 1.3 αυτά χαρακτηρίζονται ως ανοιχτά συστήματα. Τέλος περιβάλλοντα, για τα οποία η παράμετρος έκθεσης λαμβάνει ενδιάμεσες τιμές, κατατάσσονται στην κατηγορία των ημί-κλειστων (Lindgren & Håkanson, 2011) (Πίνακας 1.1). Ο παράγοντας του σχήματος, ή η εξέλιξη του όγκου (Vd), είναι μια τυπική, χρήσιμη μέτρηση του σχήματος οποιουδήποτε συστήματος, η οποία δίνεται από την ακόλουθη εξίσωση 1.2 (Håkanson, 2004): (1.2) 13

44 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 όπου D mv και D max είναι το μέσο και μέγιστο βάθος (m), αντίστοιχα. Εφόσον ο συντελεστής Vd, υπολογίζεται από δύο γενικά χαρακτηριστικά μπορεί να εφαρμοσθεί στα περισσότερα οικοσυστήματα. Πίνακας 1.1: Κατάταξη παράκτιων περιοχών, σύμφωνα με το κριτήριο της έκθεσης, Ex. Τιμή Ex Χαρακτηρισμό Συστήματος Τυπικά Συστήματα Κλειστά, πολύ κλειστά συστήματα Παράκτιες λιμνοθάλασσες Ημίκλειστα συστήματα Κόλποι, φιόρδ, αρχιπέλαγος > 1.3 Ανοιχτά συστήματα Ανοιχτές ακτές Ο Håkanson (2004), κατηγοριοποίησε τις παράκτιες περιοχές σε πέντε κατηγορίες χρησιμοποιώντας τον παράγοντα του σχήματος (πίνακας 1.2). Για τιμές μικρότερες από 0.33 το σχήμα της περιοχής χαρακτηρίζεται ως πολύ κυρτό. Όταν οι τιμές του συντελεστή Vd κυμαίνονται μεταξύ 0.33 και 0.67, τότε το σχήμα της είναι κυρτό, ενώ αυτό χαρακτηρίζεται ως ήπια κυρτό για τιμές μεταξύ 0.67 και Γραμμικό είναι το σχήμα μιας περιοχής όταν ο συντελεστής κυμαίνεται από 1.00 έως και 1.33, ενώ τέλος όταν λαμβάνει τιμές μεγαλύτερες από 1.33 τότε αυτό χαρακτηρίζεται ως κοίλο. Πίνακας 1.2: Κατάταξη παράκτιων περιοχών, σύμφωνα με το κριτήριο του σχήματος, Vd. Τιμή Vd Σχήμα Παράκτιας Περιοχής Τύπος Πολύ Κυρτό VC x Κυρτό C x Ήπια Κυρτό SC x Γραμμικό L > 1.33 Κοίλο C Άλλες δύο μορφομετρικές ιδιότητες των παράκτιων περιοχών είναι ο δυναμικός λόγος (DR) και η επιφάνεια της περιοχής (Α). Το βάθος του κάθε συστήματος είναι ένα κύριο 14

45 ΥΠΟΞΙΑ ΚΑΙ ΑΝΟΞΙΑ ΣΕ ΗΜΙΚΛΕΙΣΤΟΥΣ ΚΟΛΠΟΥΣ μορφομετρικό χαρακτηριστικό, σημαντικό ιδιαίτερα για την καθίζηση και την επαναιώρηση. Ένας χρήσημος τύπος ο οποίος περιγράφει τη κατανομή του βάθους είναι ο δυναμικός λόγος (DR), ο οποίο υπολογίζεται σύμφωνα με την εξίσωση 1.3: (1.3) όπου Α είναι η επιφάνεια της κλειστής παράκτιας περιοχής (km 2 ) και D mv είναι το μέσο βάθος (m) αυτής. Οι Hakanson et al. (1986), καθόρισαν τέσσερις διαφορετικούς τύπους περιβάλλοντος (πολύ μεγάλου, μεγάλου, ενδιάμεσου και μικρού βάθους) σύμφωνα με την παράμετρο του δυναμικού λόγου (πίνακας 1.3). Πίνακας 1.3: Κατάταξη παράκτιων περιοχών, σύμφωνα με το κριτήριο του δυναμικού λόγου, DR. Χαρακτηρισμός Περιοχής Τιμή DR Περιγραφή Πολύ μεγάλου βάθους < Μεγάλου βάθους Ενδιάμεσου βάθους Μικρού βάθους > 4.1 Περιοχές με έντονες κλίσεις πυθμένα, και έντονες διεργασίες μεταφοράς και διάβρωσης ιζημάτων Περιοχές με σχετικά υψηλές κλίσεις πυθμένα, όπου συμβαίνουν διεργασίες διάβρωσης, μεταφοράς και απόθεσης λεπτόκοκκων ιζημάτων Περιοχές επηρεαζόμενες από τις ανεμογενείς και κυματικές διεργασίες όπου συμβαίνουν διεργασίες διάβρωσης, μεταφοράς και απόθεσης λεπτόκοκκων ιζημάτων Περιοχές επηρεαζόμενες από τις ανεμογενείς και κυματικές διεργασίες όπου συμβαίνουν διεργασίες διάβρωσης και μεταφοράς λεπτόκοκκων ιζημάτων Ο ορισμός ενός κλειστού κόλπου, είναι το ίδιο πολύπλοκος με τον ορισμός ενός ποταμόκολπου. Ανάλογα με το αντικείμενο της κάθε επιστήμης, κατά καιρούς έχουν δοθεί 15

46 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ένας σημαντικός αριθμός ορισμών, οι οποίοι περιγράφουν την έννοια του κλειστού κόλπου από διαφορετική σκοπιά. Ένας θαλάσσιος βιολόγος, σίγουρα θα ερμηνεύσει διαφορετικά την έννοια του κλειστού κόλπου, συγκριτικά με έναν ωκεανογράφο ή ένα μηχανικό, ενώ από την άλλη πλευρά ένας οικολόγος, δεν θα το θεωρήσει ως ένα διαφορετικό περιβάλλον, εκτός και αν το οικοσύστημα είναι εντελώς διαφοροποιημένο συγκριτικά με αυτά που το περιβάλλουν. Μερικοί από τους ορισμούς που έχουν αναπτυχθεί κατά το παρελθόν, ορίζουν ένα κλειστό κόλπο ως ένα κόλπο ή μια λεκάνη ή μια θάλασσα, η οποία περιβάλλεται από δύο ή περισσότερες διοικητικές περιοχές και συνδέεται με την ανοιχτή θάλασσα μέσω μιας στενής εξόδου σύμφωνα με το Διεθνές Δίκαιο της Θάλασσας (Theutenberg, 1984). Από τη σκοπιά της θαλάσσιας χημείας είναι ένα περιβάλλον το οποίο αναπτύσσει μια ιδιαίτερη στρωμάτωση και οι κινήσεις των υδάτινων μαζών στο εσωτερικό του είναι ιδιαίτερα διαφοροποιημένες συγκριτικά με αυτές της γειτονικής θάλασσας (Grasshoff, 1975). Επίσης υπάρχει και ο ορισμός σύμφωνα με τον οποίο είναι ένα σώμα νερού το οποίο συνδέεται με την ανοιχτή θάλασσα με τέτοιο τρόπο ώστε να τροποποιεί και να ελέγχει την κυκλοφορία του νερού στο εσωτερικό του, παράγοντας ταυτόχρονα ένα οικοσύστημα το οποίο είναι μοναδικό και διαφέρει από τις γειτονικές παράκτιες περιοχές (Ketchum, 1983) στηριζόμενος στην κυκλοφορία, την οικολογία και το περιβάλλον ενός τέτοιου συστήματος. Εφόσον οι κλειστές θάλασσες αποτελούν μορφολογικά στοιχεία, μοναδικά στο χώρο, δεν θα μπορούσε να λείπει ένας ορισμός, ο οποίος να στηρίζεται στα μορφομετρικά κριτήρια του εκάστοτε περιβάλλοντος. Για το λόγο αυτό, χρησιμοποιείται πλέον ο λόγος του μέγιστου μήκους του κεντρικού άξονα του κόλπου, προς το πλάτος της εισόδου του. Σύμφωνα με αυτό το κριτήριο, μια κλειστή θάλασσα είναι μια θάλασσα της οποία η είσοδος είναι πολύ στενή, με διαστάσεις τουλάχιστον κατά τέσσερις φορές μικρότερες συγκριτικά με το μέγιστο άξονα στο εσωτερικό του κόλπου (Healy & Harada, 1991). Ανάλογα με τον αριθμό των σημείων επικοινωνίας ενός τέτοιου περιβάλλοντος με την ανοιχτή θάλασσα, οι ίδιοι έκαναν και το διαχωρισμό ανάμεσα σε κλειστή και ημίκλειστη θάλασσα (εικόνα 1.6). Πιο συγκεκριμένα, στην περίπτωση όπου το υδάτινο περιβάλλον επικοινωνεί με την ανοιχτή θάλασσα με δύο ή περισσότερα σημεία, τότε αυτό θεωρείται μια ημί-κλειστη θάλασσα, ενώ στην περίπτωση που υπάρχει ένα και μοναδικό σημείο επικοινωνίας τότε το περιβάλλον ορίζεται ως κλειστή θάλασσα. Έτσι το Αιγαίο Πέλαγος και ο Κόλπος του Μεξικό θεωρούνται ημί-κλειστες θάλασσες, ενώ αντίθετα η Μεσόγειος και η Βαλτική, είναι κλειστές θάλασσες. Από τις συνολικά 44 παράκτιες περιοχές που χρησιμοποιήθηκαν για την εξαγωγή του συγκεκριμένου ορισμού, υπήρχαν και περιπτώσεις όπου οι διαστάσεις της εισόδου ήταν μεγαλύτερες από το ¼ του κεντρικού άξονα στο εσωτερικό του κόλπου. Σε αυτή την περίπτωση δόθηκε η έννοια του κλειστού και του ημί-κλειστου κόλπου, ανάλογα και πάλι με τον αριθμό των σημείων επικοινωνίας με την ανοιχτή θάλασσα. 16

47 ΥΠΟΞΙΑ ΚΑΙ ΑΝΟΞΙΑ ΣΕ ΗΜΙΚΛΕΙΣΤΟΥΣ ΚΟΛΠΟΥΣ Εικόνα 1.6: Μορφομετρικός ορισμός των κλειστών/ημίκλειστων θαλασσών και κόλπων Ποταμόκολποι Σύμφωνα με τους περισσότερους ωκεανογράφους, μηχανικούς και φυσικούς επιστήμονες, οι ποταμόκολποι είναι περιοχές αλληλεπίδρασης μεταξύ γλυκού και αλμυρού νερού. Η ασυμφωνία που υπήρχε μεταξύ της επιστημονικής κοινότητας, μέχρι το 1964, σχετικά με τη χρήση ενός κοινά αποδεκτού ορισμού, οδήγησε στη δημιουργία σχεδόν 40 διαφορετικών ορισμών. Ο πιο κοινά αποδεκτός και ευρέος χρησιμοποιούμενος ορισμός είναι αυτός των Cameron και Pritchard (1963), οι οποίοι υποστηρίζουν ότι ένας ποταμόκολπος είναι ένα ημί-κλειστό παράκτιο σώμα νερού, το οποίο έχει ελεύθερη σύνδεση με την ανοιχτή θάλασσα και μέσα στο οποίο το θαλασσινό νερό είναι αραιωμένο με το γλυκό, το οποίο προέρχεται από την αποστράγγιση της ξηράς. Ανάλογα με τα κριτήρια που θα χρησιμοποιηθούν μπορούν να προκύψουν ποικίλα πρότυπα κατηγοριοποίησης των ποταμόκολπων. Η τοπογραφία, η παροχή των ποταμών και η παλιρροιακή επίδραση είναι οι σημαντικότεροι παράγοντες, οι οποίοι επιδρούν στο βαθμό και το μέγεθος της ανάμιξης του αλμυρού και του γλυκού νερού, ενώ σε ορισμένες περιπτώσεις, 17

48 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο άνεμος μπορεί να είναι επίσης σημαντικός. Η ανάμιξη που προκαλείται μπορεί να απεικονιστεί στην κατανομή της πυκνότητας και η παρουσία της στρωμάτωσης μπορεί να προκαλέσει τροποποίηση την κυκλοφορίας του νερού. Προφανώς όλες αυτές οι περιπτώσεις και οι επιδράσεις είναι αλληλένδετες και θα ήταν δύσκολο να υπολογιστούν όλες σε ένα σύστημα κατηγοριοποίησης. Οι ποταμόκολποι συνήθως κατηγοριοποιούνται χρησιμοποιώντας αβιοτικούς παράγοντες όπως είναι η γεωμορφολογία, η στρωμάτωση της αλατότητας και τα παλιρροιακά ρεύματα. Από την άποψη ισορροπίας του νερού, μπορούν να διακριθούν τρεις κατηγορίες (εικόνα 1.7): i. Οι θετικοί ποταμόκολποι, κατά τους οποίους η προσθήκη γλυκού νερού, ως αποτέλεσμα της παροχής των ποταμών, της βροχόπτωσης και του λιώσιμου των πάγων, είναι μεγαλύτερη από την απώλεια του λόγω εξάτμισης. Σε αυτή την περίπτωση, η πυκνότητα της υδάτινης στήλης αυξάνεται καθώς πλησιάζουμε στην είσοδο του ποταμόκολπου, το νερό εξέρχεται επιφανειακά, ενώ υποεπιφανειακά εισέρχεται το νερό της ανοιχτής θάλασσας. ii. Οι αρνητικοί ποταμόκολποι, οι οποίοι υπάρχουν κυρίως σε άνυδρες περιοχές. Σε αυτή την περίπτωση η απώλεια του γλυκού νερού κατά την εξάτμιση είναι μεγαλύτερη από την προσθήκη του, μέσω των ποταμών και της βροχόπτωσης. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το νερό της ανοιχτής θάλασσας να εισέρχεται επιφανειακά, ενώ υποεπιφανειακά να εξέρχεται το νερό του ποταμόκολπου. Αναφορικά με την πυκνότητα, αυτή αυξάνεται καθώς απομακρυνόμαστε από την είσοδο του κόλπου. iii. Οι μικρής εισροής ποταμόκολποι, εμφανίζονται σε περιοχές με υψηλά ποσοστά εξάτμισης και μικρές παροχές ποταμών. Χαρακτηριστικό τους είναι η εμφάνισης μια ζώνης μέγιστης αλατότητας στο ενδιάμεσό τους, ενώ και πάλι η πυκνότητα αυξάνεται καθώς απομακρυνόμαστε από την είσοδο του κόλπου. Η ζώνη μέγιστης αλατότητας που δημιουργείται, λειτουργεί ως ένα εμπόδιο, το οποίο αποκλείει την αλληλεπίδραση μεταξύ του αλμυρού και του γλυκού νερού, προκαλώντας έτσι προβλήματα στην ποιότητα των υδάτων. Από γεωμορφολογικής άποψης, οι ποταμόκολποι διακρίνονται σε τέσσερις κατηγορίες (εικόνα 1.8). i. Οι παράκτιοι επίπεδοι ποταμόκολποι δημιουργήθηκαν κυρίως ως αποτέλεσμα της αύξησης της θαλάσσιας στάθμης. Έχουν μεγάλο πλάτος (αρκετά χιλιόμετρα), μικρό βάθος και ως εκ τούτου μεγάλο λόγο πλάτους/βάθους, ενώ χαρακτηριστικό τους είναι ότι η παροχή του γλυκού νερού είναι αρκετά μικρή συγκριτικά με το παλιρροιακό πρίσμα. Παραδείγματα τέτοιων ποταμόκολπων είναι οι κόλποι Chesapeake και Delaware στην Αμερική. ii. Τα φιόρδ, υφίστανται κυρίως σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη (Αλάσκα, Βρετανία, Σκανδιναβία, Νέα Ζηλανδία, Γροιλανδία) ενώ χαρακτηρίζονται από βαθιά, επιμήκη κανάλια, από μια εγκάρσια ράχη στην είσοδό τους και μικρό λόγο πλάτους/βάθους. Η παροχή του 18

49 ΥΠΟΞΙΑ ΚΑΙ ΑΝΟΞΙΑ ΣΕ ΗΜΙΚΛΕΙΣΤΟΥΣ ΚΟΛΠΟΥΣ γλυκού νερού είναι σχετικά μικρή συγκριτικά με το συνολικό όγκο του φιόρδ, ωστόσο μεγαλύτερη από το παλιρροιακό πρίσμα, ενώ στην είσοδο του κόλπου το παλιρροιακό εύρος είναι μικρό. Εικόνα 1.7: Κατηγοριοποίηση ποταμόκολπων βάση της ισορροπίας του νερού σε α) θετικούς, β) αρνητικούς και γ) μικρής εισροής. Οι διακεκομμένες γραμμές παρουσιάζουν την κατανομή της αλατότητας στην υδάτινη στήλη (σε ), ενώ τα μαύρα βέλη υποδεικνύουν την κυκλοφορία του νερού. iii. Ποταμόκολποι Bar-built. Εμφανίζονται κυρίως σε τροπικές περιοχές ή σε περιοχές με έντονη δράση παράκτιας απόθεσης ιζήματος. Χαρακτηριστικό γνώρισμά τους, είναι η εμφάνιση ενός εμποδίου στην είδοσό τους, το οποίο σε πολλές περιπτώσεις δημιουργήθηκε ως αποτέλεσμα των κυμάτων και της μεταφοράς ιζήματος. Αυτού του είδους οι ποταμόκολποι έχουν βάθος μερικών μέτρων και συχνά συμπεριλαμβάνουν εκτεταμένες λιμνοθάλασσες στο εσωτερικό τους και ρηχά κανάλια νερού στο στομίου τους. Εξαιτίας της μείωσης της περιοχής της διατομής, οι ταχύτητες των ρευμάτων είναι ιδιαίτερα υψηλές στο στόμιο, ενώ στο εσωτερικό τους μειώνονται γρήγορα. iv. Οι τεκτονικοί ποταμόκολποι, προέρχονται είτε από τεκτονική δραστηριότητα, είτε από το σπάσιμο του φλοιού της γης και είναι συνήθως μεγάλου βάθους. Οι Pritchard (1955) και Cameron και Pritchard (1963) κατηγοριοποίησαν τους ποταμόκολπους βάση της στρωμάτωσης τους και των χαρακτηριστικών της κατανομής της 19

50 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 αλατότητας και κατέληξαν σε 4 τύπους: αλατούχα σφήνα, ισχυρής στρωμάτωσης, μερικής ανάμιξης και ομογενείς ή καλά αναμεμιγμένους (εικόνα 1.9). Αυτή η κατηγοριοποίηση λαμβάνει υπόψη της την αλληλεπίδραση μεταξύ της άνωσης από τις παροχές των ποταμών και της ανάμιξης από τη δύναμη της παλίρροιας. Εικόνα 1.8: Κατηγοριοποίηση ποταμόκολπων βάση της γεωμορφολογίας τους σε α) παράκτιους επίπεδους, β) φιόρδ, γ) ποταμόκολπους Bar-built και δ) τεκτονικούς. Για κάθε είδος ποταμόκολπου παρουσιάζεται τόσο η κάτοψή του όσο και το προφίλ μιας τομής από την κεφαλή προς το στόμιο του. i. Αλατούχα σφήνα. Αυτό το είδος δημιουργείται κυρίως από μεγάλες παροχές γλυκού νερού και μικρή παλιρροιακή δύναμη. Η υδάτινη στήλη είναι ισχυρά στρωματοποιημένη 20

51 ΥΠΟΞΙΑ ΚΑΙ ΑΝΟΞΙΑ ΣΕ ΗΜΙΚΛΕΙΣΤΟΥΣ ΚΟΛΠΟΥΣ ιδίως κατά τη διάρκεια της πλήμμης, όπου το νερό της ανοιχτής θάλασσας εισέρχεται με τη μορφή γλώσσας, με αποτέλεσμα να παρατηρείται ένα έντονο πυκνοκλινές (ή αλοκλινές). Η μεγαλύτερη ροή παρατηρείται στο επιφανειακό στρώμα, όπου το νερό εξέρχεται επιφανειακά, ενώ πιο μικρή είναι η εισροή κοντά στον πυθμένα. ii. Ισχυρά στρωμάτοποιημένοι. Χαρακτηρίζονται κυρίως από μέτρια έως μεγάλη παροχή γλυκού νερού και μέτρια έως μικρή παλιρροιακή δύναμη. Η στρωμάτωση της υδάτινης στήλης είναι έντονη και παραμένει ισχυρή σε όλη τη διάρκεια του παλιρροιακού κύκλου. Το πάχος του επιφανειακού στρώματος είναι αρκετά μικρό σε βάθος, ενώ πολλές φορές η έκτασή του ταυτίζεται με το βάθος της εγκάρσιας ράχης στην είσοδο του ποταμόκολπου. Όταν η παροχή γλυκού νερού είναι μεγάλη, το επιφανειακό στρώμα είναι σχεδόν ομογενοποιημένο και η μέγιστη κλίση της αλατότητας εμφανίζεται σε μεγαλύτερο βάθος. Στην περίπτωση που η παροχή του γλυκού νερού είναι μικρή, τότε η μέγιστη κλίση της αλατότητας παρουσιάζεται σε πιο μικρό βάθος, πολλές φορές και κοντά στην επιφάνεια. Στην είσοδο του κόλπου παρατηρούνται μεγάλες παλιρροιακές ταχύτητες και έντονες συνθήκες ανάμιξης, διαφοροποιώντας την κυκλοφορία του από το αντίστοιχο πρότυπο που κυριαρχεί στο εσωτερικό του. Η ανανέωση των υδάτων στο βαθύτερο τμήμα τέτοιου είδους ποταμόκολπων, επιτυγχάνεται μια φορά ετησίων, ενώ στην περίπτωση όπου το βάθος της εγκάρσιας ράχης της εισόδου του είναι πολύ μικρό, η ανανέωση των υδάτων είναι πολύ σπάνια, με αποτέλεσμα ανοξικές συνθήκες να εμφανίζονται στο εσωτερικό του. Εικόνα 1.9: Κατηγοριοποίηση ποταμόκολπων βάση της στρωμάτωσης τους και της κατανομής της αλατότητας στο εσωτερικό τους σε α) αλατούχα σφήνα, β) ισχυρά στρωματοποιημένους, γ) μερικής ανάμιξης και δ) καλά αναμεμιγμένους. Οι μπλε καμπύλες παρουσιάζουν την κατανομή της αλατότητας (ισόαλες, ), ενώ τα μαύρα βέλη υποδεικνύουν τη διεύθυνση της ροής. 21

52 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 iii. Μερικής ανάμιξης. Χαρακτηριστικό τους είναι η μέτρια έως ισχυρή παλιρροιακή δύναμη και η ασθενής έως μέτρια παροχή γλυκού νερού. Τόσο στην είσοδο του κόλπου, όσο και στο μυχό του, επικρατούν ομοιογενείς συνθήκες στρωμάτωσης σε όλη την υδάτινη στήλη, εξαιτίας της ανάμιξης. Σε ενδιάμεσα τμήματα, η αλατότητα στο επιφανειακό στρώμα αυξάνεται από το μυχό προς το στόμιο του κόλπου, ενώ στον πυθμένα η αλατότητα παρουσιάζει αντίθετο πρότυπο, προκαλώντας έτσι συνθήκες στρωμάτωσης στην υδάτινη στήλη. iv. Καλά αναμεμιγμένοι. Σε αυτή την περίπτωση επικρατή μεγάλη παλιρροιακή δύναμη και μικρή παροχή γλυκού νερού, δημιουργώντας έτσι κάθετη ανάμιξη. Η αλατότητα είναι σχεδόν ομοιόμορφη σε όλη την έκταση της υδάτινης στήλης, ενώ η κίνηση του νερού είναι πάντα προς μια κατεύθυνση. Έτσι σε ποταμόκολπους με μεγάλο πλάτος συχνά παρατηρείται έξοδος των υδάτων του κόλπου από τη μία πλευρά του και ταυτόχρονα είσοδος των υδάτων της ανοιχτής θάλασσας από την άλλη πλευρά του κόλπου. Σε πιο στενούς κόλπους, οι οποίοι παρουσιάζουν αυτό το πρότυπο κατανομής της αλατότητας, το νερό της ανοιχτής θάλασσας εισέρχεται στο εσωτερικό του, μόνο κατά τη διάρκεια της πλήμμης Κυκλοφορία Ποταμόκολπων Το επιφανειακό στρώμα χαρακτηρίζεται από μικρή αλατότητα, εξαιτίας της παροχής γλυκού νερού. Στις περισσότερες περιπτώσεις το συγκεκριμένο στρώμα, είναι καλά αναμεμιγμένο εξαιτίας του ανέμου, ενώ το πάχος του περιορίζεται μόλις σε μερικά μέτρα. Ένα ενδιάμεσο στρώμα, αρκετά λεπτό, εκτείνεται περίπου μέχρι το βάθος της εγκάρσιας ράχης της εισόδου και εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το βάθος αυτής. Χαρακτηριστικό είναι το γεγονός ότι σε κλειστούς κόλπους, τύπου φιόρδ, όπου η εγκάρσια ράχη είναι αρκετά ρηχή, το ενδιάμεσο στρώμα μπορεί να απουσιάζει. Τόσο το επιφανειακό, όσο και το ενδιάμεσο στρώμα, έχουν πάντα ελεύθερη επικοινωνία με την ανοιχτή θάλασσα. Το τρίτο στρώμα, που αναπτύσσεται, κατά μήκος της υδάτινης στήλης σε ένα κλειστό κόλπου, είναι το βαθύτερο στρώμα του πυθμένα, το οποίο και βρίσκεται παγιδευμένο, κάτω από το βάθος της εγκάρσιας ράχης της εισόδου του κόλπου. Στο συγκεκριμένο, αναπτύσσονται πάντα οι μεγαλύτερες πυκνότητες, ενώ η μεταβολής της σε σχέση με το βάθος είναι αρκετά μικρή. Η χρονική μεταβολή της πυκνότητας της ανοιχτής θάλασσας, διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στην ανταλλαγή των υδάτων, σε βάθος τόσο μικρότερο από την εγκάρσια ράχη της εισόδου, όσο και σε μεγαλύτερο. Στην περίπτωση όπου η πυκνότητα των υδάτων στο εσωτερικό του κόλπου, είναι μεγαλύτερη από την πυκνότητα των υδάτων της ανοιχτής θάλασσας, ένα έντονο πυκνοκλινές δημιουργείται περίπου στο βάθος της εγκάρσιας ράχης, ίσως και λίγο βαθύτερα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την πλήρη απομόνωση του βαθύτερου στρώματος του κόλπου (εικόνα 1.10Α). 22

53 ΥΠΟΞΙΑ ΚΑΙ ΑΝΟΞΙΑ ΣΕ ΗΜΙΚΛΕΙΣΤΟΥΣ ΚΟΛΠΟΥΣ Η πυκνότητα στο συγκεκριμένο στρώμα μειώνεται πολύ αργά εξαιτίας της τυρβώδους μίξης, η οποία μεταφέρει νερό μικρότερης πυκνότητας, από τα ανώτερα προς τα βαθύτερα τμήματα της υδάτινης στήλης. Σε συνθήκες παρατεταμένης απομόνωσης, οι συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου μειώνονται, ενώ μπορούν να εμφανιστούν ακόμη και ανοξικές συνθήκες. Εικόνα 1.10: Υδροδυναμική κυκλοφορία κλειστών κόλπων σε περιπτώσεις όπου εξαιτίας της πυκνότητας Α) η εισροή των υδάτων της ανοιχτής θάλασσας δεν επηρεάζει το βαθύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης και Β) όταν η εισροή έχει τη μορφή ενός ρεύματος πυκνότητας το οποίο κινείται κατά μήκος του πυθμένα του κόλπου. Αντίθετα, όταν το νερό της ανοιχτής θάλασσας, που βρίσκεται πάνω από το βάθος της εγκάρσιας ράχης είναι πυκνότερο, συγκριτικά με αυτό που βρίσκεται στο εσωτερικό του κόλπου, τότε επιτυγχάνεται εισροή των υδάτων της ανοιχτής θάλασσας στο εσωτερικό του. Σε αυτή την περίπτωση, η εισροή πραγματοποιείται κοντά στον πυθμένα (εικόνα 1.10Β), με τη μορφή ενός πυκνού ρεύματος πυθμένα, το οποίο παρασύρει περιβάλλοντα νερά, με αποτέλεσμα να μειώνεται η πυκνότητά του και να αυξάνεται ο όγκος της ροής του. Αποτέλεσμα αυτής της εισροής είναι η ανανέωση των υδάτων του βαθύτερου στρώματος της υδάτινης στήλης. 23

54 24

55 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο Αμβρακικός Κόλπος 2.1. Εισαγωγή Ο Αμβρακικός Κόλπος, είναι ένας από τους μεγαλύτερους κλειστούς κόλπους στην παράκτια ζώνη της Ελλάδας, ενώ παράλληλα αποτελεί και έναν από τους σημαντικότερους, προστατευόμενους υγροτόπους της Μεσογείου. Όπως όλοι οι ποταμόκολποι, έτσι και ο Αμβρακικός, λόγω των ιδιαίτερα υψηλών συγκεντρώσεων θρεπτικών στοιχείων στην υδάτινη στήλη και το ίζημα του, είναι ένα ιδιαίτερα παραγωγικό ενδιαίτημα. Σε αυτό το σημείο δεν θα πρέπει να παραληφθεί και η ιδιαίτερα μεγάλη οικολογική σημασία της συγκεκριμένης περιοχής, καθώς στους κόλπους της φιλοξενεί ένα πολυάριθμο πλήθος απειλούμενων υδρόβιων θηλαστικών, αμφίβιων, πτηνών και ερπετών, αλλά και ένα σημαντικό αριθμό φυσικών ενδιαιτημάτων. Ωστόσο, παρά τη σημαντικότητα του, δεν είναι λίγα τα προβλήματα εκείνα, τα οποία με την πάροδο των ετών, έχουν φέρει την ποιότητα των υδάτων του σε ιδιαίτερα οριακό σημείο, προκαλώντας έτσι τη συνεχή υποβάθμισή του. Ανάμεσα στα σημαντικότερα συγκαταλέγονται η περιορισμένη επικοινωνία του κόλπου με την ανοιχτή θάλασσα, η ρύπανση από διάφορες πηγές (γεωργία, κτηνοτροφία, αστικά απόβλητα), ο ευτροφισμός των υδάτων αλλά και η επιβάρυνση του υδρολογικού ισοζυγίου τόσο των ποταμών όσο και του κυρίως κόλπου. Φυσική απόρροια όλων των προαναφερθέντων, είναι η συνεχόμενη μείωση των συγκεντρώσεων του διαλυμένου οξυγόνου σε σχέση με το βάθος, σε ένα αρκετά μεγάλο τμήμα αυτού του ιδιαίτερα σημαντικού και παραγωγικού φυσικού ενδιαιτήματος. Σκοπός του συγκεκριμένου κεφαλαίου είναι να δοθεί μια συνοπτική περιγραφή της ευρύτερης περιοχής μελέτης. Πιο συγκεκριμένα, στις σελίδες που ακολουθούν περιγράφεται αρχικά η χώρο-χρονική εξέλιξη του Αμβρακικού Κόλπου και τονίζονται οι παράγοντες που 25

56 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 έπαιξαν ενεργό ρόλο στη διαμόρφωση του σημερινού περιβάλλοντος της περιοχής μελέτης. Επιπρόσθετα, περιγράφονται τα γεωλογικά, υδρολογικά και κλιματολογικά χαρακτηριστικά του συγκεκριμένου περιβάλλοντος, ενώ τέλος, αναλύονται συνοπτικά τα ιδιαίτερα σημαντικά περιβαλλοντικά προβλήματα του Αμβρακικού Κόλπου Παλαιογεωγραφική Εξέλιξη Η λεκάνη του Αμβρακικού Κόλπου, αποτελεί ένα τεκτονικό βύθισμα το οποίο δημιουργήθηκε λόγω της έντονης τεκτονικής δραστηριότητας στη Δυτική Ελλάδα, κατά το Πλειόκαινο Ανώτ. Πλειστόκαινο. Τόσο το νότιο όσο και το ανατολικό όριο του βυθίσματος οριοθετούνται αντίστοιχα από τις νότιες και ανατολικές ακτές του κόλπου σε συνδυασμό με τα υψώματα του όρους Βαλαώρα. Το βόρειο όριο του εντοπίζεται στα υψώματα του βόρειου περιθωρίου της λεκάνης μεταξύ της Ν. Κερασούντας και της Άρτας, ενώ σχετικά με την οριοθέτηση του δυτικού ορίου του βυθίσματος υπάρχουν αρκετές ασάφειες. Λαμβάνοντας υπόψη την ηλικία και το χαρακτήρα του ιζήματος της περιοχής του Ακτίου, φαίνεται ότι το τεκτονικό βύθισμα του Αμβρακικού Κόλπου ήταν ανοιχτό προς το Ιόνιο. Κατά το Πλειστόκαινο και σύμφωνα με τις παγκόσμιες μεταβολές της στάθμης, η λεκάνη φαίνεται να επεκτείνεται, κυρίως σε μεσοπαγετώδεις εποχές, με αποτέλεσμα τα νερά του Ιονίου να εισχωρούν στο εσωτερικό της μετατρέποντάς τη λεκάνη σε ανοιχτή θάλασσα. Αντίθετα, σε παγετώδεις περιόδους η επικοινωνία της με την ανοιχτή θάλασσα περιοριζόταν μεταβάλλοντας έτσι το εσωτερικό της λεκάνης προοδευτικά σε λιμνοθάλασσα και στη συνέχεια σε λίμνη (Τζιαβός, 1996). Η έντονη μεταφορά ιζήματος, κυρίως από το νότο, είχε ως αποτέλεσμα να δημιουργηθεί μια αβαθής ζώνη κατά μήκος των ακτών, η οποία σταδιακά διαχώρισε τον Αμβρακικό Κόλπο από το Ιόνιο πέλαγος. Το σημείο επικοινωνίας του Αμβρακικού με το Ιόνιο ήταν στην ίδια θέση με το σημερινό, με τη διαφορά ότι τότε ήταν κατά πολύ ευρύτερο συγκριτικά με τις σημερινές διαστάσεις του, φθάνοντας σε βάθος τα 66m. Η πλήρης απομόνωση του Αμβρακικού από το Ιόνιο, έγινε στις αρχές της Βούρμιας παγετώδους εποχής, όταν λόγω της παγκόσμιας μείωσης της στάθμης των υδάτων, αυτή έπεσε κάτω από τα 66m, που ήταν και το βάθος του διαύλου επικοινωνίας. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου ο Αμβρακικός, ο οποίος έχει διαχωρισθεί σε δύο υπολεκάνες, μια νότια του όρμου της Σαλαώρας και μια εκτενέστερη στο ανατολικό τμήμα του, γίνεται αποδέκτης μεγάλων όγκων γλυκού νερού και υλικών διάβρωσης. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα από τη μια πλευρά της άνοδο της στάθμης στο εσωτερικό της λεκάνης και τη μετατροπής της σε λιμνοθάλασσα, ενώ από την άλλη η απόθεση των ιζημάτων είχε ως αποτέλεσμα την περεταίρω μείωση του βάθους του διαύλου, φθάνοντας τα 45m περίπου. Σημαντική ωστόσο 26

57 Ο ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΣ ΚΟΛΠΟΣ παρατήρηση αποτελεί το γεγονός ότι τα δέλτα τόσο του Λούρου όσο και του Άραχθου, ήταν κατά πολύ νοτιότερα σε σχέση με τη σημερινή τους θέση. Η άνοδος της θαλάσσιας στάθμης πάνω από τα 45m, πριν από περίπου χρόνια, είχε ως αποτέλεσμα την επανένωση της λεκάνης του Αμβρακικού με το Ιόνιο, ενώ παράλληλα λόγω της ταχύτατης εισόδου θαλάσσιων μαζών από την ανοιχτή θάλασσα αρχίζει η υποχώρηση τόσο των ακτών όσο και των δελταϊκών συστημάτων του Λούρου και του Άραχθου προς το βορρά. Καθώς η προαναφερθείσα διαδικασία συνεχιζόταν με την πάροδο του χρόνου, ο Αμβρακικός καταλαμβάνει τη μεγαλύτερη έκταση του πριν από περίπου χρόνια, με την ακτογραμμή του να βρίσκεται 6.5 km βόρεια του Μύτικα και 13.5 km από την Κορωνησία, ενώ τα δέλτα των ποταμών Λούρου και Άραχθου έχουν μετατοπιστεί ΒΑ σε μεγάλη απόσταση σε σχέση με τη σημερινή τους θέση. Από αυτή τη χρονική περίοδο και έπειτα αρχίζει η σταδιακή επιβράδυνση της θαλάσσιας επίκλησης και η εκ νέου ανάπτυξη των δελταϊκών συστημάτων των δύο ποταμών, με το δέλτα του π. Λούρου να καταλαμβάνει τη σημερινή του θέση κατά τους ρωμαϊκούς χρόνους, ενώ ο π. Άραχθος να σχηματίζει κατά την κλασσική εποχή το δέλτα του στη θέση όπου παραμένει μέχρι και σήμερα Γεωμορφολογία Ο Αμβρακικός αποτελεί μια σχεδόν κλειστή λεκάνη και κατά συνέπεια προστατευμένη από τους παράγοντες που δρουν στην ανοιχτή θάλασσα. Έχει βόρειο του όριο την προσχωσιγενή πεδιάδα της Άρτας, που σχηματίστηκε από τους ποταμούς Λούρο και Άραχθο, ανατολικό το όρος Μακρύνορος, νότιο τους βόρειους πρόποδες των Ακαρνανικών Όρεων, όπου και σχηματίζονται οι επιμέρους πεδιάδες της Βόνιτσας και του Δρυμού και δυτικό το Ιόνιο πέλαγος με το οποίο χωρίζεται από μια γαιώδη λωρίδα μέσου πλάτους 3 km. Η συνολική έκταση του Αμβρακικού κόλπου είναι περίπου 405 km 2 ενώ στο σύνολό τους το μήκος των ακτών του καλύπτει έκταση ίση περίπου με 180 km, χωρίς τις λιμνοθάλασσες. Έχει μέγιστο μήκος 33 km και πλάτος το οποίο κυμαίνεται από 6 έως 21 km. Το μέσο βάθος του είναι περίπου 26 m, ενώ το μέγιστο πλησιάζει τα 65 m, και απαντάται στο ανατολικό τμήμα του κόλπου (εικόνα 2.1). Σημαντική ωστόσο είναι η παρουσία μια απότομης έξαρσης στο ΝΑ τμήμα του Αμβρακικού, γνωστή ως ύφαλος του Αλεξάνδρου όπου τα βάθη στη συγκεκριμένη περιοχή φθάνουν τα 6m. Το μοναδικό σημείο επικοινωνίας των υδάτων του κόλπου με τα νερά του Ιονίου είναι ένας στενός και αβαθής δίαυλος μήκους 3 km, πλάτους 600 m και μέσου βάθους περίπου 10 m (Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε., 1992). Σύμφωνα με την τοπογραφική κατηγοριοποίηση του Pritchard (1952), ο Αμβρακικός Κόλπος, εξαιτίας της ιδιαίτερης τοπογραφίας του, του σχεδόν ορθογώνιου σχήματος του, της απότομης ακτογραμμής στο νότιο κυρίως τμήμα του, αλλά κυρίως λόγω της πολύ ρηχής 27

58 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 εγκάρσιας ράχης που απαντάται στην είσοδό του, θα μπορούσε να χαρακτηρισθεί ως φιόρδ. Παρόλο που η συγκεκριμένη περιοχή δεν απαντάται σε μεγάλο γεωγραφικό πλάτος, όπου τέτοιου είδους σχηματισμοί είναι αναμενόμενοι, έχει επικρατήσει και χρησιμοποιείται από ένα μεγάλο πλήθος ερευνητών ο χαρακτηρισμός του φιόρδ. Εικόνα 2.1: Βαθυμετρικός χάρτης του Αμβρακικού Κόλπου. Γύρω από τον Αμβρακικό αναπτύσσονται συνολικά 14 λιμνοθάλασσες, οι οποίες καλύπτον συνολική έκταση περίπου 64 km 2, με τις τρείς μεγαλύτερες να απαντώνται στο βόρειο τμήμα του κόλπου και να αποτελούνται από τις λ/θ Λογαρού (25.7 km 2 ), Τσουκαλιό (16.5 km 2 ) και Ροδιά (13.5 km 2 ). Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι τα ακριβή όρια των λιμνοθαλασσών είναι ασαφή και εξαρτώνται από την εποχή του έτους, τις κλιματικές συνθήκες και άλλες παραμέτρους με αποτέλεσμα να συρρικνώνονται ή να επεκτείνονται ανάλογα με αυτές. Στο σύνολό τους οι ακτές του Αμβρακικού παρουσιάζουν ήπιες σχετικά μορφολογικές κλίσεις, με εξαίρεση το νότιο και βορειοανατολικό τμήμα του κόλπου, όπου εμφανίζονται πιο απότομες. Η μορφή του είναι αποτέλεσμα διαφόρων διεργασιών (υδρογεωμορφολικών, τεκτονικών, θαλάσσιων) που έδρασαν κατά το παρελθόν και συνεχίζουν ακόμη και σήμερα. Το βόρειο τμήμα του κόλπου, από τις εκβολές του π. Λούρου μέχρι ανατολικότερα της κωμόπολης του Μενιδίου, καλύπτεται από χαμηλή αμμώδη-αμμοϊλώδη ακτή και από τοξοειδούς σχήματος στενές αμμώδεις λωρίδες που ενώνουν χερσαία τμήματα. Οφείλουν τη 28

59 Ο ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΣ ΚΟΛΠΟΣ δημιουργία τους κυρίως στη δράση των κυμάτων και στην παράκτια προσφορά και απομάκρυνση του ιζήματος που προσφέρεται κυρίως από τους ποταμούς Λούρο και Άραχθο, ενώ αποτελούν το όριο μεταξύ των λιμνοθαλασσών που απαντώνται στο βόρειο τμήμα του Αμβρακικού και του κυρίου σώματος του κόλπου. Εξίσου σημαντικό χαρακτηριστικό της συγκεκριμένης περιοχής, είναι οι δελταϊκοί σχηματισμοί που υφίστανται ως αποτέλεσμα των ποταμών Λούρου και Άραχθου. Το δέλτα του π. Λούρου έχει υποτυπώδη ανάπτυξη σε σχήμα λοβοειδές, ενώ αυτό του π. Άραχθου έχει σχήμα πέλματος πτηνού. Δεδομένου ότι η παλίρροια του Αμβρακικού έχει μικρό εύρος, είναι κοινή και στις δύο εκβολές και δεν επηρεάζει τη δημιουργία των δύο δέλτα, οι διαφοροποιήσεις έγκειται στη διαφορετική προσχωματική ικανότητα των δύο ποταμών. Πιο συγκεκριμένα η παροχή του π. Άραχθου είναι μεγαλύτερη από αυτή του π. Λούρου, ενώ το φορτίο που μεταφέρει είναι χονδρόκοκκο υλικό, λόγω της παρουσίας φλύσχη στη λεκάνη του, σε αντίθεση με αυτό του Λούρου, το οποίο λόγω των ασβεστόλιθων είναι λεπτομερέστερο. Συμπερασματικά, η διαφορά των δύο δελταϊκών συστημάτων οφείλεται στη διαφορετική ποσότητα και ποιότητα των στερεοπαροχών των δύο ποταμών. Το ανατολικό τμήμα του, από την κωμόπολη του Μενιδίου μέχρι και την Αμφιλοχία, με διεύθυνση Βορρά-Νότου είναι το πιο ευθυγραμμισμένο και παρουσιάζει απότομες ακτές. Αυτές προέρχονται από τη δράση των κυμάτων, την κατακρήμνιση βράχων στα βόρεια και την εν γένει μεταφορά λεπτομερέστερων υλικών από τη διάβρωση των πρανών. Εξαίρεση αποτελεί μόνο το πεδινό τμήμα της περιοχής Κατάφουρκου-Μπούκα που σχηματίστηκε από τις προσχώσεις των χειμάρρων Κρικελιώτη και Ξηρορέματος. Η συγκεκριμένη περιοχή αποτελείται από αμμώδη-αμμοϊλώδη υλικά, ενώ στο εσωτερικό της αναπτύσσεται η λιμνοθάλασσα Κατάφουρκο. Το νότιο τμήμα του Αμβρακικού, που καλύπτει την περιοχή από την Αμφιλοχία, στο μυχό του κόλπου, έως και το Άκτιο, στην είσοδο του, είναι πολυσχιδές και απότομο. Κύριο χαρακτηριστικό γνώρισμα της συγκεκριμένης περιοχής είναι η ύπαρξη πολυάριθμων ακρωτηρίων και ορμίσκων. Από την Αμφιλοχία μέχρι και Βόρεια του όρμου Λουτρακίου η ακτή είναι απότομη, κρημνώδης ενώ μεγάλα βάθη κοντά στην ακτογραμμή. Ακολούθως και μέχρι τη Βόνιτσα, σχηματίζονται κατά το πλείστον ήπιας μορφολογίας ακτές, οι οποίες στη συνέχεια αντικαθίστανται και πάλι από κρημνώδεις ακτές μέχρι το ακρωτήρι Παναγιά. Τέλος, πλησιάζοντας προς το Άκτιο σχηματίζεται ανοιχτού τοξοειδούς σχήματος ακτή, με ομαλή μορφολογία και με μικρές απότομες εγκολπώσεις και ορμίσκους. Κοντά στην Πρέβεζα, στο βορειοδυτικό τμήμα του Αμβρακικού, οι ακτές είναι σχετικά χαμηλές, ενώ μεταβάλλονται σε απότομες κοντά στο ακρωτήριο Λασκάρα, όπου υπάρχει και η λιμνοθάλασσα της Πωγωνίστας. Στη συνέχεια και μέχρι τις εκβολές του π. Λούρου, το 29

60 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ανάγλυφο είναι ομαλό, με αμμώδεις-αμμοϊλώδεις ακτές και την παρουσία της λιμνοθάλασσας Μάζωμα (Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε., 1997). Εικόνα 2.2: Γεωλογικός χάρτης της υδρολογικής λεκάνης του Αμβρακικού Κόλπου Γεωλογία Η περιοχή του Αμβρακικού κόλπου, καθώς επίσης και οι λεκάνες των ποταμών Άραχθου και Λούρου αναπτύσσονται στο δυτικό άκρο των Ελληνίδων οροσειρών. Η ευρύτερη περιοχή μελέτης αποτελεί τμήμα του τεκτονικού βυθίσματος της Αδριατικοϊονίου 30

61 Ο ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΣ ΚΟΛΠΟΣ ζώνης, που σχηματίσθηκε τη γεωλογική περίοδο Τριαδικού-Ιουραβικού και εξελίχθηκε μέχρι το Τριτογενές, ενώ ανατολικά συναντά την ενότητα Γαβρόβου (εικόνα 2.2). Αποτελείται κυρίως από ιζηματογενή πετρώματα και χαρακτηρίζεται από την παρουσία του φλύσχη, ασβεστόλιθων και προσχωματικών υλικών. Το βόρειο τμήμα του κόλπου και της πεδιάδας της Άρτας αποτελείται κυρίως από Τεταρτογενείς αποθέσεις, ενώ καθοριστικής σημασίας στη διαμόρφωση των ορίων του βυθίσματος του Αμβρακικού κόλπου, των πεδινών εκτάσεων, των υγροβιότοπων, των παράκτιων γεωμορφών και των θαλάσσιων διεργασιών είναι η παρουσία των ασβεστολιθικών εξάρσεων (Ασβεστόλιθοι Ιόνιας ζώνης). Αυτοί οριοθετούν στα βόρεια την πεδινή περιοχή της Άρτας, ενώ εμφανίζονται και με τη μορφή ασβεστολιθικών λοφίσκων στις θέσεις Μαυροβούνι, Βαλαώρα, Σαλαώρα, Κορωνησία κ.λ.π. και ελέγχουν τις διεργασίες διαμόρφωσης των λιμνοθαλασσών. Το νότιο τμήμα καταλαμβάνουν εναλλαγές ασβεστολιθικών φάσεων καθώς και Τριαδικών λατυποπαγών και γύψων, ενώ στα ανατολικά εμφανίζεται η ψαμμιτική φάση του Ολοκαινικού φλύσχη καθώς και ασβεστολιθικές εξάρσεις (Τζιαβός, 1996, Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε., 1997) Υδρολογία Η γνώση των υδρογεωλογικών παραμέτρων της περιοχής μελέτης, αποτελεί σημαντική παράμετρο, τόσο για την ανάπτυξη των διαφόρων δραστηριοτήτων, όσο και για τη διατήρηση του φυσικού περιβάλλοντος, σε συνθήκες ισορροπίας. Ταυτόχρονα η ανεξέλεγκτη και αλόγιστη χρησιμοποίηση των υδάτινων αποθεμάτων, μεταβάλλει πολλές φορές σε σοβαρό βαθμό, τόσο το υδρολογικό ισοζύγιο, όσο και τους βιοτικούς παράγοντες που συνθέτουν το γενικότερο οικοσύστημα. Ο Αμβρακικός κόλπος είναι ο φυσικός αποδέκτης ενός μεγάλου αριθμού επιφανειακών απορροών, οι οποίες προέρχονται από λεκάνες, συνολικής έκτασης περίπου Km 2 και κατανέμονται σε τρείς υδρομορφολογικές ενότητες: στο βόρειο τμήμα Km 2, στο ανατολικό τμήμα 260 Km 2 και στο νότιο 270 Km 2. Η παροχής τους καθώς επίσης και η σταθερότητας της ροής τους ποικίλουν και εξαρτώνται άμεσα από ένα μεγάλο αριθμό παραμέτρων όπως η μορφολογία και η λιθολογία του υδρογραφικού δικτύου, το κλίμα, το καθεστώς των πηγών τροφοδοσία τους κλπ. Στον Αμβρακικό εκβάλουν συνολικά 24 σημαντικοί κλάδοι του υδρογραφικού δικτύου της ευρύτερης περιοχής μελέτης, όμως παρεμβάλουν και άλλοι μικρότερης δυναμικότητας, οδηγώντας έτσι στο συμπέρασμα ότι η περιοχή μελέτης αποτελείται από 51 λεκάνες απορροής, οι οποίες είναι υπεύθυνες για την προσφορά περισσότερων από 3 δισ. m 3 γλυκού νερού ετησίως. Οι σημαντικότερες από αυτές είναι οι λεκάνες απορροής των ποταμών Λούρου και Άραχθου, δύο εκ των σημαντικότερων 31

62 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ποταμών της Ελλάδας καθώς επίσης και του Βωβού, οι οποίες στο σύνολό τους καλύπτουν συνολική έκταση Km 2, δηλαδή το 78% της έκτασης του συνολικού επιφανειακού υδρογραφικού δικτύου της περιοχής μελέτης (Τζιαβός, 1996). Το επιφανειακό υδρογραφικό δίκτυο καθώς επίσης και η υδρολογική λεκάνης της ευρύτερης περιοχής μελέτης παρουσιάζονται στην ακόλουθη εικόνα 2.3. Εικόνα 2.3: Επιφανειακό υδρογραφικό δίκτυο της υδρολογικής λεκάνης του Αμβρακικού Κόλπου. Αναλυτικότερα το υδρογραφικό δίκτυο της ευρύτερης περιοχής του Αμβρακικού παρουσιάζει υψηλή πυκνότητα και αναπτύσσεται κυρίως στο χερσαίο ανάγλυφο που 32

63 Ο ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΣ ΚΟΛΠΟΣ διαμορφώνεται στα βόρειά και βορειοανατολικά του, όπου επικρατούν οι στεγανοί σχηματισμοί του φλύσχη και φθάνει σε ποσοστό το 85.54% επί του συνόλου των λεκανών και οριοθετείται από την εξωτερική υδροκριτική γραμμή των λεκανών απορροής των ποταμών Λούρου και Άραχθου. Η πυκνότητά του μειώνεται σταδιακά, στις λεκάνες που αναπτύσσονται προς τα ΒΔ, λόγω των διαπερατών καρστικοποιημένων ασβεστόλιθων. Ανατολικά του κόλπου σχηματίζεται ένα σχετικά πλούσιο δίκτυο με σημαντικότερους τους χείμαρρους Ξηρόρεμα και Κρικελιώτη. Οι κύριες κατευθύνσεις του δικτύου συμφωνούν σε γενικές γραμμές με εκείνες των κλάδων του π. Άραχθου ενώ οι υδροκρίτες τους βρίσκονται στις περιοχές του Μακρυνόρους και του Θύαμου όρους. Στο νότιο τμήμα του κόλπου, όπου εμφανίζονται τριαδικά λατυποπαγή και γύψοι, το υδρογραφικό δίκτυο να παρουσιάζει σχετικά χαμηλή πυκνότητα. Άλλο ένα υδρολογικό γνώρισμα της συγκεκριμένης περιοχής είναι το γεγονός ότι ο υδροκρίτης δεν εισχωρεί βαθειά μέσα στην ενδοχώρα, με αποτέλεσμα να εμφανίζονται μόνο υδάτινα συστήματα χειμαρρώδους μορφής, με μεγαλύτερο το χείμαρρο Νήσση, ο οποίος έχει τις πηγές του στους ΒΑ πρόποδες των Ακαρνανικών Όρεων και εκβάλει στον όρμο Λουτρακίου. Τέλος στο δυτικό τμήμα του κόλπου, μεταξύ Πρέβεζας και Νικόπολης, το υδρογραφικό δίκτυο είναι αμελητέο και όπου εμφανίζεται, με κλάδους που δεν ξεπερνούν την 1 η τάξη, παρουσιάζει πυκνότητα από πολύ χαμηλή έως και χαμηλή, με λίγα υδατορέματα περιστασιακής ροής, ενώ στο μεγαλύτερο μέρος του, ελέγχεται από την επίπεδη μορφολογία του ανάγλυφου, αφού το υψόμετρο δεν ξεπερνά τα 100 m, την εξελισσόμενη αστικοποίηση και τη γεωργική χρήση των λεκανών του Ποταμός Άραχθος Ο π. Άραχθος πηγάζει από την Πίνδο κοντά στο Μέτσοβο και η λεκάνη απορροής του καταλαμβάνει το κεντρικό και βόρειο τμήμα της περιοχής μελέτης, ενώ αποτελεί το μεγαλύτερο σε έκταση και παροχή υδρογραφικό σύστημά της. Η κύρια κοίτη του, φθάνει σε μήκος τα 105,5 km, ακολουθεί τον άξονα του σύγκλινου Ηπείρου-Ακαρνανίας με διεύθυνση ΒΒΔ-ΝΝΔ, ενώ η λεκάνη απορροής του καταλαμβάνει έκταση ίση με km 2. Στο τμήμα της κοίτης του, που αναπτύσσεται από το φράγμα του Πουρναρίου (Άρτα) μέχρι και το βορειότερο σημείο της λεκάνης του, οι κυριότεροι παραπόταμοι που το συνθέτουν είναι ο Καλεντίνης, ο Σαραντάπορος, ο Καλαρίτικος, ο Μετσοβίτικος, ο Βάρδας και ο Ζαγορίτικος, εκ των οποίων οι τέσσερις πρώτοι αναπτύσσονται ασύμμετρα στο ανατολικό τμήμα του κεντρικού κορμού, ενώ οι τελευταίοι αποτελούν την κεφαλή και τη 33

64 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 φυσική συνέχεια του. Το δυτικό τμήμα της λεκάνης δεν εμφανίζει αξιόλογα υδρογραφικά συστήματα, ενώ αποτελείται από ανενεργούς κυρίως μικροχείμαρρους. Το μεγαλύτερο τμήμα της λεκάνης, περισσότερο από το 50% αναπτύσσεται στο φλύσχη, που αυτό έχει ως αποτέλεσμα το καθεστώς απορροής να χαρακτηρίζεται από μεγάλα εύρη ακραίων τιμών, χαμηλές σχετικές θερινές παροχές και υψηλές πλημμυρικές αιχμές. Εξαίρεση αποτελούν τα πεδινά τμήματα και ορισμένοι θύλακες που καλύπτονται από αλλουβιακές αποθέσεις, τα υψηλότερα σημεία του ανατολικού τμήματος μέχρι τον υδροκρίτη που καλύπτονται από τις επωθημένες ασβεστολιθικές κυρίως μάζες της Πίνδου και Γαβρόβου, καθώς και το ασβεστολιθικό τμήμα του δυτικού πρανούς του Άραχθου που αποτελεί το διαχωριστικό όγκο από τον π. Λούρο Πριν την κατασκευή του φράγματος Πουρνάρι Ι, η μέση παροχή του Άραχθου είχε υπολογισθεί ότι ήταν της τάξεως των 61 m 3 /sec και ο ετήσιος όγκος απορροής του έφθανε στα m 3. Η ΔΕΗ κατά την προμελέτη του φράγματος δέχτηκε ως μέση ετήσια παροχή τα 87,7 m 3 /sec την οποία όμως διόρθωσε τόσο το 1969 σε 85,4 m 3 /sec, όσο και αργότερα με βάση τα στοιχεία των μετρήσεων των παροχών του ποταμού. Η μέση παροχή της περιόδου όπως αυτή προέκυψε από μετρήσεις των παροχών σε 3 διαφορετικές θέσεις κατά μήκος του ποταμού Άραχθου (γέφυρες Τσίμοβου, Γκόγκου και Πλάκας) (ΕΤΑΝΑΜ, 1990 β) είναι ίση με 66,4 m 3 /sec ενώ ο ετήσιος όγκος απορροής υπολογίστηκε ότι ανέρχεται περίπου στα m 3. Μετά την κατασκευή και τη λειτουργία του φράγματος στη θέση Πουρνάρι, έγινε αναρρύθμιση της παροχής του Άραχθου, ο ετήσιος όγκος απορροής για τα έτη είναι ίσος περίπου με m 3, ενώ σύμφωνα με τα διαθέσιμα στοιχεία της ΔΕΗ, για την ίδια χρονική περίοδο, δίνονται οι παροχές του φράγματος στον ακόλουθο πίνακα 2.1 (Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε., et al., 1997). Πίνακας 2.1: Μέσες μηνιαίες παροχές (m 3 /sec) του π. Άραχθου, κατά τα έτη , σύμφωνα με τα διαθέσιμα στοιχεία της ΔΕΗ. ΙΑ ΦΕ ΜΑ ΑΠ ΜΑ ΙΝ ΙΛ ΑΥ ΣΠ ΟΚ ΝΟ ΔΕ Άξιο αναφοράς είναι το γεγονός ότι η κατασκευή και λειτουργία του φράγματος Πουρνάρι Ι (βόρεια της Άρτας) σε συνδιασμό με το αποστραγγιστικό και αρδευτικό δίκτυο της πεδιάδας της Άρτας, έχουν ως αποτέλεσμα την μεταβολή των υδρολογικών χαρακτηριστικών, καθώς άλλοτε υπάχει παντελής απουσία νερού στην κοίτη του (από την Άρτα έως και της εκοβλές του), ενώ σε άλλες χρονικές περιόδους αποκτά χαρακτηριστικά χειμμάρου εξαιτίας των αυξημένων παροχών. 34

65 Ο ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΣ ΚΟΛΠΟΣ Αναφορικά με την ποιότητα των υδάτων του, τουλάχιστον μέχρι το 1991, αυτή φένεται να ήταν ικναοποιητική με τις συγκεντρώσεις των φωσφορικών να κυμαίνονται από 5 έως 60μg/l, των νιτρικών από μg/l, των νιτροδών από 5 έως 20μg/l και των αμμωνιακών από 15-75μg/l. (Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε., et al., 1997) Ποταμός Λούρος Ο π. Λούρος πηγάζει από το όρος Τόμαρος στη Δωδώνη και καταλαμβάνει το ΒΔ τμήμα της ευρύτερης περιοχής μελέτης, καλύπτει έκταση ίση με 685km 2 και αποτελεί μαζί με τον Άραχθο τα σημαντικότερα υδρογραφικά συστήματα που εκβάλλουν στο βόρειο τμήμα του Αμβρακικού κόλπου. Στον π. Λούρο συμβάλουν και τα ρέματα Ξυροπόταμος (Λούρου), Ξυροπόταμος (Θεσπρωτικού), Τριανταφυλλιάς καθώς και άλλα μικρότερα. Το μήκος της κύριας κοίτης του είναι περίπου 73km και ακολουθεί τη διεύθυνση ΒΒΔ-ΝΝΑ των αξόνων πτυχώσεως που επικρατούν στην περιοχή. Με εξαίρεση την πεδινή περιοχή και ορισμένα βυθίσματα που φιλοξενούν στον πυθμένα του αλλουβιακές αποθέσεις, ολόκληρη η λεκάνη απορροής του αναπτύσσεται σε ασβεστολιθικά πετρώματα με έντονη την παρουσία των καρστικών φαινομένων. Η παρουσία των σχηματισμών αυτών έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία και εμφάνιση πλούσιων καρστικών πηγών που τροφοδοτούν το υδρογραφικό δίκτυο. Οι πηγές αυτές (Τερόβου, Αγ. Γιώργη, Καμπής, Σκάλας, Λούρου κ.τ.λ.) είναι κατανεμημένες σε διάφορα σημεία της λεκάνης και με την αναρρύθμιση που προκαλούν, εξομαλύνουν τις ακραίες τιμές των παροχών του ποταμού και εξασφαλίζουν, κατά το δυνατόν, συνεχή ροή, κατά τους θερινούς μήνες. Με βάση στοιχεία της ΔΕΗ, κατά τα έτη η μέση ετήσια παροχή ανέρχεται σε 39 m 3 /sec, ενώ ο μέσος συνολικός ετήσιος όγκος των παροχών, είτε σε μορφή υπερχείλισης, είτε για την παραγωγή ενέργειας ήταν m 3. Σύμφωνα με τα διαθέσιμα στοιχεία της ΔΕΗ, για την ίδια χρονική περίοδο, δίνονται οι παροχές του φράγματος στον ακόλουθο πίνακα 2.2 (Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε., et al., 1997). Πίνακας 2.2: Μέσες μηνιαίες παροχές (m 3 /sec) του π. Λούρου, κατά τα έτη , σύμφωνα με τα διαθέσιμα στοιχεία της ΔΕΗ. ΙΑ ΦΕ ΜΑ ΑΠ ΜΑ ΙΝ ΙΛ ΑΥ ΣΠ ΟΚ ΝΟ ΔΕ

66 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Τέλος το υδρογραφικό δίκτυο του Λούρου εμφανίζεται άτακτο, χαμηλής πυκνότητας της τάξεως των 0,69km/km 2, με ανενεργούς μικροχείμαρρους και χωρίς πολλούς αξιόλογους παραποτάμους, γεγονός που αποδίδεται στην παρουσία των καρστικών πετρωμάτων, του υψηλού συντελεστή κατείσδυσης, των ρηγμάτων και των επικρατούντων κλιματικών συνθηκών. Σχετικά με την ποιότητα των υδάτων του, αυτή φένεται να είναι ελαφρώς επιβαρυμένη συγκριτικά με τον π. Άραχθο, καθώς οι συγκεντρώσεις των φωσφορικών κυμαίνονται από 8 έως 210μg/l, των νιτρικών από μg/l, των νιτρωδών από 9 έως 160μg/l και των αμμωνιακών από μg/l (Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε., et al., 1997) Ρέμα Βωβός Η λεκάνη του αποστραγγίζει τμήμα εγγύς και βόρεια του Αμβρακικού κόλπου και καταλαμβάνει έκταση ίση με 169,75km 2. Μορφολογικά αποτελεί τη φυσική συνέχεια της λεκάνης του π. Άραχθου, διαχωρίζεται όμως από αυτή με τον υδροκρίτη που διαγράφεται ανατολικά της Άρτας και εγκάρσια του π. Άραχθου. Η κύρια κοίτη του φθάνει το μήκος των 22,2 km και φαίνεται να ελέγχετε από τη διάταξη των γεωλογικών δομών και τις τεκτονικές γραμμώσεις. Στο σύνολό της η λεκάνη απορροής καλύπτεται από το φλύσχη της Ιονίου ζώνης ενώ μεγάλη έκταση καταλαμβάνουν τα χαμηλής διαπερατότητας μέλη του (σειρά Διστράτου, κ.τ.λ.), με εξαίρεση την πεδινή περιοχή των εκβολών που συνίσταται από ποταμοχειμάρριες αποθέσεις. Η σύνθεση αυτή της λεκάνης απορροής αποτελεί και το σημαντικότερο παράγοντα της δημιουργίας υψηλής σχετικά πυκνότητας υδρογραφικού δικτύου (1,19km/km 2 ). Σε ότι αφορά στις παροχές, αξιόπιστες μετρήσεις δεν υπάρχουν, αλλά σύμφωνα με εκτιμήσεις και με βάση τα βροχομετρικά δεδομένα το ρ. Βωβός εμφανίζει πλημμυρικές παροχές της τάξης των 400 m 3 /sec, ενώ η μέση ετήσια παροχή του κυμαίνεται περί τα m 3 (Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε., et al., 1997), βασικά χαρακτηριστικά του είναι όμως η διαλείπουσα ροή καθώς και η πλήρης αποξήρανση της κοίτης του κατά τους θερινούς μήνες Κλίμα Για τον προσδιορισμό του κλίματος στην περιοχή μελέτης χρησιμοποιήθηκαν μετεωρολογικά δεδομένα των τελευταίων τεσσάρων ετών (Ιούλιος 2008 Σεπτέμβριος 2012) από το μετεωρολογικό σταθμό στην περιοχή του Ακτίου, ο οποίος στήθηκε από το εργαστήριο Περιβαλλοντικής Γεωλογίας και Υδατικών Πόρων, για τους σκοπούς της 36

67 Ο ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΣ ΚΟΛΠΟΣ συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής. Η καταγραφή των μετεωρολογικών δεδομένων περιελάμβανε μετρήσεις θερμοκρασίας, ταχύτητας και διεύθυνσης ανέμου, σχετικής υγρασίας, βροχόπτωσης και ηλιοφάνειας, ενώ το χρονικό βήμα των μετρήσεων ήταν ίσο με 15min. Σύμφωνα με την ανάλυση των προαναφερθέντων στοιχείων, το κλίμα που επικρατεί στην περιοχή μελέτης χαρακτηρίζεται ως Μεσογειακό με ξηρό και θερμό καλοκαίρι, με την ξηρότερη περίοδο από τον Μάιο έως και τον Αύγουστο και τη θερμότερη από τον Ιούνιο έως και τον Σεπτέμβριο. Πιο συγκεκριμένα, ο Αμβρακικός Κόλπος χαρακτηρίζεται από θερμά καλοκαίρια με τη μέση μηνιαία θερμοκρασία του θερμότερου μήνα να καταγράφεται τον Αύγουστο και να είναι ίση με 27,06 0 C και ψυχρούς χειμώνες με τη μέση θερμοκρασία του ψυχρότερου μήνα να είναι ίση με 10,5 0 C κατά τη διάρκεια του Φεβρουαρίου. Η επικρατέστερη διεύθυνση των ανέμων που πνέουν στην περιοχή μελέτης από τον Σεπτέμβριο έως και το Μάιο είναι βορειοανατολική, ενώ κατά τη διάρκεια της καλοκαιρινής περιόδου πνέουν κυρίως νοτιοδυτικοί άνεμοι. Χαρακτηριστικό γνώρισμα των ανέμων που πνέουν στην περιοχή του Αμβρακικού Κόλπου, είναι η μικρή έντασή τους, καθώς η μέση ταχύτητα τους δεν ξεπερνάει τα 2 Beaufort (περίπου 2,5 m/s). Ωστόσο, κατά τη φθινοπωρινή και χειμερινή περίοδο, υπάρχουν περιπτώσεις όπου η μέγιστη ταχύτητα του ανέμου φθάνουν περίπου τα 16 m/s. Το ετήσιο ύψος βροχής ανέρχεται στα 1200 mm, ενώ τα μεγαλύτερα ύψη βροχόπτωσης παρατηρούνται από τα τέλη του φθινοπώρου μέχρι τις αρχές του χειμώνα Ωκεανογραφική Ανασκόπηση Τα ιδιαίτερα μορφολογικά και τοπογραφικά χαρακτηριστικά του Αμβρακικού Κόλπου σε συνδυασμό με την πλούσια υδρολογία, προσδίδουν στην περιοχή το χαρακτηρισμό ενός ιδιαίτερα ποικιλόμορφου και σημαντικού περιβάλλοντος. Αυτός ίσως είναι και ο λόγος για τον οποίο η ευρύτερη περιοχή έχει αποτελέσει μέχρι σήμερα πολλές φορές αντικείμενο μελέτης, καλύπτοντας ένα μεγάλο φάσμα ερευνητικών αντικειμένων. Το μεγαλύτερο μέρος των μελετών σχετίζεται τόσο με την οικολογία (ΕΚΘΕ, 1989 (α), Bearzi et al., 2008, Vareli et al. 2012) όσο και με τη γεωλογία (Μερτζάνης, 1992, Poulos et al., 1995, Τζιαβός, 1996, Kapsimalis et al, 2005, Poulos et al, 2008) της περιοχής. Η πλειοψηφία των υδρολογικών-ωκεανογραφικών μελετών αναφέρονται κυρίως στους δύο ποταμούς Άραχθο και Λούρο (ΕΤΑΝΑΜ, 1990 α & β, ΙΓΜΕ 2001, Αναγνόπουλος et al., 2008) που εκβάλουν στο εσωτερικό του και στις λιμνοθάλασσες (ΕΤΑΝΑΜ, 1990 (γ), ΕΤΑΝΑΜ, 2000, Christia & Papastergiadou, 2005) που απαντώνται στο βόρειο τμήμα του κόλπου. Οι διαθέσιμες πληροφορίες σχετικά με την ωκεανογραφία του κυρίως σώματος του 37

68 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Αμβρακικού Κόλπου προέρχονται ως επί το πλείστον από ένα μικρό αριθμό μελετών (ΕΚΘΕ, 1989 (β & γ), ΕΤΑΝΑΜ, 1990 (δ), ΥΠΕΧΩΔΕ, 1992, Πούλος, 2007, Ferentinos et al., 2010), οι οποίες και αναλύονται εκτενέστερα στο κείμενο που ακολουθεί. Οι πρώτες αναφορές των ωκεανογραφικών χαρακτηριστικών της υδάτινης στήλης του Αμβρακικού Κόλπου, προέρχονται από μια μελέτη του 1989 (ΕΚΘΕ, 1989 (β-γ)). Μετά από μία σειρά τεσσάρων εποχιακών δειγματοληψιών, σε ένα δίκτυο συνολικά 46 δειγματοληπτικών σταθμών, οι οποίοι κάλυπταν ομοιόμορφα όλη την επιφάνεια του Αμβρακικού, και σε διάφορα βάθη της υδάτινης στήλης, περιγράφηκαν για πρώτη φορά τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του Αμβρακικού, όπως η κατανομή του διαλυμένου οξυγόνου, της αλατότητας, της θερμοκρασίας, της χλωροφύλλης και των θρεπτικών αλάτων. Η υδάτινη στήλη του Αμβρακικού Κόλπου είναι στρωματοποιημένη σε όλη τη διάρκεια του έτους. Η ένταση και το βάθος της στρωμάτωσης, μεταβάλλονται ανάλογα με την εποχή, ενώ εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τις μεταβλητές παροχές των ποταμών που εκβάλλουν κυρίως στο βόρειο τμήμα του κόλπου. Πιο συγκεκριμένα κατά τη διάρκεια του χειμώνα έως και το καλοκαίρι, η στρωμάτωση της υδάτινης στήλης ξεκινάει από την επιφάνεια του κόλπου. Το βάθος της έκτασης της μεταβάλλεται ανάλογα με τις παροχές γλυκού νερού, από τα δύο ποτάμια που εκβάλουν στο βόρειο τμήμα του κόλπου και κυρίως του π. Άραχθου. Πιο συγκεκριμένα έχει καταγραφεί ότι σε εποχές όπως είναι η άνοιξη, η οποία συνδέεται με τις μέγιστες παροχές του π. Άραχθου, η έντονη στρωμάτωση καταγράφεται στα πρώτα 10m της υδάτινης στήλης, με το εύρος της θερμοκρασίας και της αλατότητας να μεταβάλλεται από C και , αντίστοιχα κοντά στην επιφάνεια, σε C και , κάτω από τα 10m. Οι υψηλές επιφανειακές θερμοκρασίες και οι χαμηλές αλατότητες είχαν ως αποτέλεσμα το επιφανειακό στρώμα να χαρακτηρίζεται από χαμηλές τιμές πυκνότητας οι οποίες για το δυτικό τμήμα ήταν περίπου σ t, ενώ στο ανατολικό έφθαναν ακόμη και την τιμή των 11σ t. Ακολούθως η πυκνότητα των υδάτων αυξανόταν βαθμιαία με το βάθος ως αποτέλεσμα της μείωσης της θερμοκρασίας και την αύξησης της αλατότητας, με τις τιμές που χαρακτήριζαν το στρώμα της υδάτινης στήλης κάτω από το βάθος των 10m να κυμαίνονται μεταξύ 28.1 και 28.4σ t. Αντίθετα, σε εποχές όπως είναι ο χειμώνας και το καλοκαίρι, όπου οι παροχές των ποταμών είναι μικρότερες, συγκριτικά με τις αντίστοιχες της άνοιξης, η υδάτινη στήλη είναι στρωματοποιημένη περίπου μέχρι το βάθος των 20m. Κατά τη διάρκεια του χειμώνα το επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού, χαρακτηρίζεται από χαμηλές θερμοκρασίες ( C), ενδιάμεσες τιμές αλατότητας ( ) και μεγάλο εύρος πυκνοτήτων ( σ t ). Χαρακτηριστικό ωστόσο είναι το γεγονός ότι οι ελάχιστες τιμές και των παραμέτρων καταγράφονται στο δυτικό τμήμα του κόλπου. Κάτω από το βάθος των 20m, οι τιμές τόσο της θερμοκρασίας όσο και της αλατότητας παρουσιάζουν μικρές διακυμάνσεις της τάξεως 38

69 Ο ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΣ ΚΟΛΠΟΣ των C και , αντίστοιχα. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα και οι τιμές της πυκνότητας να μεταβάλλονται ελάχιστα ( σ t ). Κατά την καλοκαιρινή εποχή, το επιφανειακό στρώμα την υδάτινης στήλης χαρακτηρίζεται από υψηλές τιμές θερμοκρασίας ( C), ενώ παρά τις μειωμένες παροχές των ποταμών και τα υψηλά ποσοστά εξάτμισης (σε σχέση με τις άλλες δύο εποχές) οι τιμές της αλατότητας παραμένουν αρκετά χαμηλές ( ). Αποτέλεσμα των προαναφερθέντων ήταν οι χαμηλές επιφανειακές τιμές των πυκνοτήτων ( σ t ) και η εμφάνιση ισχυρής στρωμάτωσης στα επιφανειακά στρώματα. Αναφορικά με το βαθύτερο στρώμα του κόλπου (κάτω από το βάθος των 20m), οι τιμές της θερμοκρασίας ( C) και της αλατότητας ( ) παρουσιάζουν μικρές διακυμάνσεις, οδηγώντας έτσι σε σταθερές τιμές πυκνότητας (27-28σ t ). Έντονη διαφοροποίηση στην κατακόρυφη στρωμάτωση της υδάτινης στήλης του Αμβρακικού, παρατηρείται κατά τη φθινοπωρινή εποχή. Στα πρώτα 5-10m της υδάτινης στήλης, παρατηρείται η ύπαρξη ενός ομοιογενούς υδάτινου στρώματος μέσα στο οποίο τόσο η θερμοκρασία όσο και η αλατότητα παρουσίαζαν μικρές μεταβολές της τάξεως των C και 32-34, αντίστοιχα. Εξαίρεση, αποτελούν το βορειοανατολικό και βορειοδυτικό τμήμα του Αμβρακικού, στις εκβολές των ποταμών Άραχθου και Λούρου, όπου οι τιμές της αλατότητας ήταν ιδιαίτερα μικρότερες (26.6 και 28.4, αντίστοιχα). Συχνά τα ανώτερα στρώματα νερού ήταν ουσιαστικά ισόπυκνα, υποδηλώνοντας ότι η κατακόρυφη ανάμιξη ήταν σε εξέλιξη. Κάτω από το ομοιογενές επιφανειακό στρώμα η στρωμάτωση της αλατότητας ήταν ιδιαίτερα έντονη μέχρι τα 20m, με την αλατότητα να μεταβάλλεται μεταξύ Η θερμοκρασία αρχικά αυξανόταν μέχρι και το βάθος των 20m φθάνοντας έως και τους C, ενώ στη συνέχεια μειωνόταν ραγδαία φθάνοντας τους C στο βάθος των 30m. Μέσα στο στρώμα του πυκνοκλινούς (10-20m) οι τιμές της πυκνότητας μεταβαλλόταν μεταξύ 22.6 και 26.5σ t, ενώ ακολούθως το στρώμα νερού κάτω από το βάθος των 20m παρουσίαζε σχεδόν σταθερές τιμές πυκνότητας ( σ t ). Άλλο ένα σημαντικό χαρακτηριστικό του Αμβρακικού, για τη χρονική περίοδο χειμώνας-καλοκαίρι του 1989 (ΕΚΘΕ, 1989 (γ)), είναι η κατανομή της αλατότητας στο βορειοανατολικό τμήμα του κόλπου. Και στις τρεις εποχές η εκροή γλυκών υδάτων από τον π. Άραχθο ήταν εμφανής σαν μια σειρά από γλώσσες νερού, προοδευτικά αυξανόμενης αλατότητας, οι οποίες εκτεινόταν αρχικά προς τα νοτιοανατολικά και στη συνέχεια προς τα νοτιοδυτικά του κόλπου. Το συγκεκριμένο χαρακτηριστικό είναι ενδεικτικό μιας δεξιόστροφης κίνησης των υδάτων χαμηλής αλατότητας, στο βορειοανατολικό τμήμα του Αμβρακικού, τα οποία έχουν την προέλευσής του στις εκβολές του π. Άραχθου. Σύμφωνα με την ίδια μελέτη, οι ταχύτητες των ρευμάτων στο εσωτερικό του κόλπου μετρήθηκαν σε δύο διαφορετικές χρονικές περιόδους το καλοκαίρι του 1987 και την άνοιξη του 1988, σε τρία διαφορετικά σημεία i) στο σημείο επικοινωνίας του κόλπου με την ανοιχτή 39

70 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 θάλασσα, δυτικά του κόλπου, στην Πρέβεζα, ii) σε ένα σημείο σχεδόν στο κέντρο του κόλπου και iii) στο ανατολικό και βαθύτερο τμήμα αυτού. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα των μετρήσεων οι μέγιστες ταχύτητες των ρευμάτων και στις δύο χρονικές περιόδους, καταγράφηκαν στο στενό της Πρέβεζας. Οι μέσες τιμές των ρευμάτων ήταν της τάξεως των 12.5cm/sec και 15.4cm/sec, αντίστοιχα για την καλοκαιρινή περίοδο του 1987 και την άνοιξη του 1988, αντίστοιχα, ενώ οι μέγιστες ταχύτητες των ρευμάτων έφαναν σχεδόν τα 100cm/sec (69cm/sec και 97.4cm/sec, αντίστοιχα). Στην περιοχή αυτή η επικρατέστερη κίνηση των υδάτινων μαζών είναι προς τα βορειοδυτικά, ενώ το πεδίο των ταχυτήτων έχει σε σημαντικό βαθμό παλιρροιακή προέλευση. Οι ταχύτητες των ρευμάτων που μετρήθηκαν στις άλλες δύο περιοχές ήταν γενικά ασθενείς. Ιδιαίτερα το καλοκαίρι του 1987, οι μέγιστες τιμές της ταχύτητας των ρευμάτων που καταγράφηκαν δεν ξεπερνούσαν τα 6cm/sec και 1.5cm/sec, για το ανατολικό και κεντρικό τμήμα του Αμβρακικού. Κατά την δεύτερη δειγματοληπτική περίοδο (άνοιξη 1988), οι ταχύτητες των ρευμάτων που μετρήθηκαν ήταν ελαφρώς αυξημένες, ωστόσο οι μέγιστες τιμές του δεν ξεπερνούσαν τα 12.7cm/sec και 18.9cm/sec, για το ανατολικό και κεντρικό τμήμα του κόλπου. Χαρακτηριστικό γνώρισμα των ταχυτήτων των ρευμάτων που μετρήθηκαν την άνοιξη του 1988 ήταν το γεγονός ότι περίπου το 54% και 89% των μετρήσεων που καταγράφηκαν στο κεντρικό και ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού ήταν μικρότερες από 2cm/sec. Τόσο στο κεντρικό, όσο και στο ανατολικό τμήμα του κόλπου, το πρότυπο κατανομής των διευθύνσεων των επιφανειακών ρευμάτων ήταν το ίδιο, ακολουθώντας βορειοδυτικές διευθύνσεις. Εξαίρεση αποτελεί το επιφανειακό στρώμα, του ανατολικού τμήματος του Αμβρακικού, κατά τη διάρκεια της άνοιξης του 1988, όπου οι επικρατέστερες διευθύνσεις των ρευμάτων ήταν ανατολικές-νοτιοανατολικές. Αντίθετα, κοντά στον πυθμένα του κεντρικού τμήματος το πεδίο των ταχυτήτων εμφάνιζε τάσεις εναλλασσόμενης ροής, προς βορειοδυτικά και νοτιοανατολικά, με επικρατέστερες διευθύνσεις τις νοτιοανατολικές, ενώ στο βαθύτερο, ανατολικό τμήμα, κοντά στον πυθμένα οι διευθύνσεις των ρευμάτων είχαν τυχαία κατανομή. Η επόμενη μελέτη, οποία παρουσιάζει κάποιες πληροφορίες για τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του Αμβρακικού, πραγματοποιήθηκαν από την ΕΤΑΝΑΜ το 1990 (ΕΤΑΝΑΜ, 1990 δ). Τα δεδομένα που παρουσιάζονται στη συγκεκριμένη μελέτη προέρχονται από τέσσερις δειγματοληπτικούς σταθμούς στο εσωτερικό του Αμβρακικού, δύο στην είσοδο του κόλπου, και άλλους δύο στο ανατολικό τμήμα του, στους όρμους της Αμφιλοχίας και του Λουτρακίου. Αφορούν κυρίως μετρήσεις θερμοκρασίας, αλατότητας και ph, τόσο στην επιφάνεια, όσο και στο βάθος των 5m, τον Δεκέμβριο του

71 Ο ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΣ ΚΟΛΠΟΣ Πιο συγκεκριμένα, κατά τη χειμερινή περίοδο οι θερμοκρασίες που καταγράφηκαν στην επιφάνεια για τους σταθμούς κοντά στην είσοδο του κόλπου, ήταν της τάξεως των C, ενώ στους ανατολικούς σταθμούς καταγράφηκαν θερμοκρασίες αυξημένες περίπου κατά 1 0 C ( C), ενώ στο βάθος των 5m, οι θερμοκρασίες ήταν μεταξύ C (δυτικά) και C (ανατολικά). Οι επιφανειακές τιμές της αλατότητας είναι αρκετά χαμηλές, παρουσιάζοντας τις ελάχιστες τιμές της στο δυτικό τμήμα του κόλπου ( ) και τις μέγιστες στο ανατολικό ( ). Αν και στην παράμετρο της θερμοκρασίας δεν παρατηρήθηκε κάποια ιδιαίτερη στρωμάτωση μεταξύ των δύο βαθών, στην περίπτωση της αλατότητας η στρωμάτωση της υδάτινης στήλης είναι εμφανής στα πρώτα 5m, με την αλατότητα να λαμβάνει τιμές στο συγκεκριμένος βάθος ίσες και στους τέσσερις σταθμούς. Τέλος όσον αφορά τις μετρήσεις του ph δεν παρουσιάζεται κάποια ιδιαίτερη αλλαγή μεταξύ των σταθμών, εφόσον η τιμή ήταν πάντα ίση με 8. Στην μελέτη του ΥΠΕΧΩΔΕ το 1992, παρουσιάζονται μετρήσεις θερμοκρασίας, αλατότητας και ph, για έξι δειγματοληπτικούς σταθμούς, ένα κοντά στην είσοδο του κόλπου, ένα στο νότιο τμήμα του κεντρικού κόλπου, δύο σταθμούς νότια των εκβολών του π. Λούρου και δύο σταθμούς μπροστά από τις λιμνοθάλασσες Λογαρού και Τσοπέλι. Τα δεδομένα προέρχονται από μια δειγματοληψία η οποία πραγματοποιήθηκε τον Αύγουστο του 1991, ενώ με εξαίρεση το σταθμό στο νότιο τμήμα του Αμβρακικού, σε όλους τους υπόλοιπους οι μετρήσεις ήταν μόνο επιφανειακές. Η αλατότητα του επιφανειακού στρώματος του Αμβρακικού, τον μήνα Αύγουστο, λόγω των υψηλών ποσοστών εξάτμισης κυμαίνεται από έως και Ωστόσο, κοντά στις εκβολές του π. Λούρου, όπου η επίδραση του γλυκού νερού είναι μεγαλύτερη, η τιμή της επιφανειακής αλατότητας είναι αισθητά μειωμένη (22.41 ). Τόσο στις μετρήσεις της θερμοκρασίας, όσο και σε αυτές του ph, δεν παρατηρήθηκαν ιδιαίτερες διαφοροποιήσεις μεταξύ των διαφόρων σταθμών, εφόσον το εύρος κυμαινόταν μεταξύ 25 0 C και 27 0 C και 8-8.2, για τις δύο παραμέτρους αντίστοιχα. Όσον αφορά τη στρωμάτωση της υδάτινης στήλης, από τα διαθέσιμα στοιχεία μόνο ενός σταθμού, φαίνεται πως είναι έντονη τόσο λόγω της θερμοκρασίας, όσο και λόγω της αλατότητας. Πιο συγκεκριμένα, αναφορικά με τη θερμοκρασία, μέχρι το βάθος των 10m φαίνεται να υπάρχει ένα ομοιογενές στρώμα νερού, μέσα στο οποίο η θερμοκρασία μεταβάλλεται μόλις κατά 2 0 C ( C), ενώ αντίθετα στην υδάτινη στήλη και μεταξύ των βαθών 10m και 20m, αναπτύσσεται το θερμοκλινές μέσα στο οποίο η θερμοκρασία μειώνεται από 24 0 C έως και 19 0 C. Αντίθετα το αλοκλινές φαίνεται να δημιουργείται στα πρώτα 10m της υδάτινης στήλης, εφόσον η αλατότητα μεταβάλλεται από κοντά στην επιφάνεια σε στο βάθος των 10m. Στο βαθύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης, κάτω από το 41

72 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 βάθος των 20m τόσο η θερμοκρασία, όσο και η αλατότητα παραμένουν σταθερές και ίσες με 19 0 C και 36.15, αντίστοιχα. Αναφορικά με τα θρεπτικά στοιχεία των υδάτων του Αμβρακικού κατά τη θερινή περίοδο του 1991, το συμπέρασμα που προκύπτει είναι ότι επιφανειακά πάντα ο σταθμός κοντά στην είσοδο του κόλπου παρουσίαζε τις ελάχιστες συγκεντρώσεις, ενώ οι σταθμοί κοντά στις εκβολές του π. Λούρου πάντα τις μεγαλύτερες συγκεντρώσεις σε όλες τις μετρηθείσες παραμέτρους, υποδεικνύοντας την έντονη συμβολή του ποταμού. Πιο συγκεκριμένα, οι συγκεντρώσεις των ορθοφωσφορικών ιόντων στην είσοδο και στο νότιο τμήμα του κόλπου ήταν της τάξεως των 18-45μg/l, ενώ όσο πιο κοντά στις εκβολές του Λούρου βρισκόταν ο δειγματοληπτικός σταθμός, τόσο πιο αυξημένες ήταν οι συγκεντρώσεις που κατεγράφησαν λαμβάνοντας τη μέγιστη τιμή τους (140μg/l), σε απόσταση μόλις 500m από τις αυτές. Τα νιτρικά ιόντα παρουσίαζαν μικρές συγκεντρώσεις σε όλα τα επιφανειακά δείγματα των σταθμών (5-12.4μg/l), ενώ κοντά στον π. Λούρο, οι συγκεντρώσεις της συγκεκριμένης παραμέτρου ήταν περίπου 63 φορές μεγαλύτερη (762.6μg/l). Το ίδιο παρατηρήθηκε και από τις συγκεντρώσεις των νιτρωδών ιόντων εφόσον αυτές ήταν της τάξεως των 31.3μg/l, κοντά στις εκβολές, ενώ σε όλους τους υπόλοιπους σταθμούς δεν ξεπερνούσαν τα 4.1μg/l. Τέλος, αναφορικά με το αμμωνιακό άζωτο, οι συγκεντρώσεις των επιφανειακών δειγμάτων παρουσίαζαν το ίδιο πρότυπο κατανομής με τα ορθοφωσφορικά ιόντα. Πιο συγκεκριμένα, για τους σταθμούς κοντά στην είσοδο και στο νότιο τμήμα του κόλπου, οι συγκεντρώσεις κυμαινόταν μεταξύ 11.5 και 14.3μg/l, σταδιακά αυξανόταν στους πιο βόρειους σταθμούς, μπροστά από τις λιμνοθάλασσες ( μg/l), ενώ η μέγιστη τιμή της συγκεκριμένης παραμέτρου παρατηρήθηκε και πάλι μπροστά από τις εκβολές του π. Λούρου (100.5μg/l). Σύμφωνα με τον Πούλο (2007), ο Αμβρακικός χαρακτηρίζεται από την παρουσία δύο στρωμάτων. Ένα υφάλμυρο επιφανειακό αναπτύσσεται μέχρι το βάθος των 10m και παρουσιάζει αλατότητες μεταξύ 16.5 και 34 και ένα δεύτερο βαθύτερο, με ομοιογενείς συνθήκες αλατότητες (35-36 ). Σύμφωνα με τη συγκεκριμένη μελέτη, το επιφανειακό στρώμα νερού υπολογίσθηκε ότι ετήσιος έχει ρυθμό ανανέωσης των υδάτων κάτι λιγότερο από ένα μήνα, ενώ το βαθύτερο στρώμα νερού δύναται να ανανεώνεται μετά την πάροδο εννέα μηνών. Τα πιο πρόσφατα ωκεανογραφικά δεδομένα προέρχονται από την έρευνα των Ferentinos et al. το Τα δεδομένα συλλέχθηκαν από δύο δειγματοληψίες των Ιούλιο και τον Αύγουστο του Η πρώτη δειγματοληψία κάλυπτε μόνο το στενό του Ακτίου, ενώ η δεύτερη, αποτελούμενη από 17 δειγματοληπτικούς σταθμούς, κάλυπτε σχεδόν όλη την έκταση του Αμβρακικού. Και στις δύο μετρήθηκαν σε όλη την έκταση της υδάτινης στήλης, παράμετροι όπως η θερμοκρασία, η αλατότητα, η πυκνότητα, το οξυγόνο, το ph και το 42

73 Ο ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΣ ΚΟΛΠΟΣ δυναμικό οξειδοαναγωγής. Οι παρατηρήσεις του διαλυμένου οξυγόνου παρουσιάζονται εκτενώς στο κεφάλαιο 5. Κατά τη θερινή περίοδο του 2009, η υδάτινη στήλη του Αμβρακικού διαχωρίζεται σε δύο κύρια στρώματα, ένα επιφανειακό υφάλμυρο και ένα βαθύτερο στρώμα νερού υψηλής αλατότητας, τα οποία διαχωρίζονται από ένα έντονο πυκνοκλινές, ως αποτέλεσμα της αλατότητας. Το επιφανειακό στρώμα, εκτείνεται περίπου μέχρι το βάθος των 7-8m και χαρακτηρίζεται από ομοιογενείς συνθήκες θερμοκρασίας και αλατότητας ( C και , αντίστοιχα). Ωστόσο, ομοιογενείς συνθήκες χαρακτηρίζουν και βαθύτερο στρώμα νερού της υδάτινης στήλης στο οποίο η θερμοκρασία και η αλατότητα κυμαίνονται μεταξύ C και 37-39, αντίστοιχα. Κατά τη θερινή περίοδο το θερμοκλινές εκτείνεται μεταξύ των βαθών 8-16m, ενώ το έντονο αλοκλινές μεταξύ 8m και 12m. Χαρακτηριστική είναι η δημιουργία ενός στρώματος νερού, μικρής αλατότητας, στα πρώτα 3m της υδάτινης στήλης, στο ανατολικό-βορειοανατολικό τμήμα του κόλπου, το οποίο σχετίζεται με το πλούμιο του π. Αράχθου και δεν απαντάται στο νότιο ή δυτικό τμήμα του Αμβρακικού. Η στρωμάτωση της πυκνότητας παρουσιάζει το ίδιο πρότυπο κατανομής σε σχέση με τις προαναφερθείσες δύο παραμέτρους. Έτσι υπάρχει και πάλι η επικράτηση δύο ομοιογενών στρωμάτων, όπου στο μεν επιφανειακό η πυκνότητα λαμβάνει τιμές 21-22σ t, ενώ στο βαθύτερο στρώμα λαμβάνει τιμές μεταξύ 27-28σ t. Στα ενδιάμεσα βάθη αναπτύσσεται το πυκνοκλινές (8-12m) μέσα στο οποίο υπάρχει ραγδαία αύξηση της πυκνότητας. Η στρωμάτωση του ph στην υδάτινη στήλη χαρακτηρίζεται κι αυτή με την εμφάνιση δύο στρωμάτων. Το επιφανειακό στρώμα χαρακτηρίζεται από τιμές ph μεγαλύτερες από 8, απεικονίζοντας την ανάμιξη των υδάτων της ανοιχτής θάλασσας με το επιφανειακό στρώμα νερού του Αμβρακικού, ενώ στο στρώμα νερού κάτω από το αλοκλινές οι τιμές του ph είναι ίσες σχεδόν με 7.6, προσδίδοντας στο νερό ένα πιο όξινο χαρακτήρα. Η κατανομή του δυναμικού οξειδοαναγωγής αυτή την περίοδο ελέγχεται από τις συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου στην υδάτινη στήλη (βλ. κεφάλαιο 5). Πιο συγκεκριμένα, όταν οι συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου είναι πάνω από 2mg/l, τότε το δυναμικό οξει-δoαναγωγής λαμβάνει τιμές μεταξύ 20 και 100mV, ενώ όταν το οξυγόνο πέφτει κάτω από τα 2mg/l, περίπου δηλαδή μετά το βάθος των 25-30m στην υδάτινη στήλη, οι τιμές του κυμαίνονται μεταξύ -100mV και -250mV. Στην είσοδο του κόλπου η υδάτινη στήλη χαρακτηρίζεται από ένα επιφανειακό (0-10m) και ένα βαθύτερο στρώμα νερού (κάτω από τα 15m), τα οποία διαχωρίζονται από ένα έντονο θερμοκλινές (10-20) / αλοκλινές (8-15m). Κύριο χαρακτηριστικό και των δύο στρωμάτων είναι οι ομοιογενείς συνθήκες που επικρατούν στο εσωτερικό τους. Στο επιφανειακό στρώμα η θερμοκρασία μεταβάλλεται μεταξύ C και η αλατότητα 43

74 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 λαμβάνει τιμές από 33 έως και Αντίστοιχα, στο βαθύτερο στρώμα της υδάτινης στήλης, η θερμοκρασία και η αλατότητα παραμένουν σταθερές και ίσες με 17 0 C και 37.5, αντίστοιχα. Η πυκνότητα στο επιφανειακό στρώμα κυμαίνεται μεταξύ 21 και 23σ t, ενώ στο βαθύτερο στρώμα είναι της τάξεως των 27-28σ t. Όσον αφορά την κατανομή του ph και του δυναμικού οξειδοαναγωγής, είναι και αυτή ανάλογη των δύο στρωμάτων, ενώ το εύρος των τιμών τους είναι όμοιο με αυτό που παρατηρήθηκε στο εσωτερικό του κόλπου. Ωστόσο, πάνω από την εγκάρσια ράχη οι συνθήκες στρωμάτωσης είναι διαφορετικές. Η οριζόντια μεταβολή της αλατότητας και της πυκνότητας, η οποία εκτείνεται από την επιφάνεια έως και τον πυθμένα, είναι χαρακτηριστικό γνώρισμα ενός μετώπου, το οποίο δημιουργείται στη συγκεκριμένη περιοχή, ως αποτέλεσμα της επιφανειακής εξόδου από τον κόλπο, υφάλμυρων υδάτων και της υπο-επιφανειακής εισόδου προς το εσωτερικό του, νερού μεγάλης αλατότητας από την ανοιχτή θάλασσα. Σε απόσταση μόλις 2km από την είσοδο του κόλπου και προς την ανοιχτή θάλασσα, τα κύρια χαρακτηριστικά της υδάτινης στήλης είναι οι συνθήκες ανάμιξης που επικρατούν, καθώς η διαφορά της αλατότητας μεταξύ των επιφανειακών και των βαθύτερων υδάτων είναι μόλις 3 μονάδες, ενώ παράλληλα υψηλές τιμές αλατότητες οι οποίες κυμαίνονται μεταξύ 37 επιφανειακά και 40, κάτω από το βάθος των 10m. Αναφορικά με τη θερμική στρωμάτωση στην υδάτινη στήλη επικρατούν δύο στρώματα νερού, ένα επιφανειακό μέχρι το βάθος των 3-4m, με θερμοκρασίες C και ένα βαθύτερο, όπου το θερμοκρασιακό εύρος κυμαίνεται μεταξύ C. Τα δύο αυτά στρώματα διαχωρίζονται από το θερμοκλινές το οποίο αναπτύσσεται κάτω από το επιφανειακό στρώμα και μέχρι το βάθος των 10m. Κύρια χαρακτηριστικά των υδάτων της ανοιχτής θάλασσας είναι οι καλές συνθήκες οξυγόνωσης των επιφανειακών υδάτων (9-11mg/l), οι συνθήκες υπερ-οξυγόνωσης που χαρακτηρίζουν το βαθύτερο στρώμα νερού (11-15mg/l), τιμές ph μεταξύ 7.9 και 8.05 και οι πάντα θετικές τιμές του δυναμικού οξειδοαναγωγής (10-35mV) Περιβαλλοντικά Προβλήματα Τα προβλήματα τα οποία επιβαρύνουν και υποβαθμίζουν το οικοσύστημα του Αμβρακικού κόλπου, ποικίλουν όσον αφορά την πηγή προέλευσής τους και σχετίζονται τόσο με την ιδιαίτερη μορφολογία του, όσο και με τις ανθρώπινες δραστηριότητες οι οποίες αναπτύσσονται έξω από την κυρίως λεκάνης του. Ο Αμβρακικός κόλπος λόγω της ιδιαίτερης μορφολογίας τους, αποτελεί μια λεκάνη συσσώρευσης τόσο θρεπτικών αλάτων όσο και οργανικού φορτίου. Το μοναδικό σημείο επικοινωνίας του κόλπου με την υδάτινη μάζα του Ιονίου, όπως έχει ήδη προαναφερθεί είναι ο στενός δίαυλος στην περιοχή της Πρέβεζας. Η κατασκευή του νέου λιμανιού της Πρέβεζας, 44

75 Ο ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΣ ΚΟΛΠΟΣ στη δεκαετία του 70, επέφερε σοβαρή παρεμπόδιση της ροής των ρευμάτων του κόλπου. Αποτέλεσμα των πιο πάνω, είναι η ανεπαρκής ανανέωση των υδάτων και κυρίως των βαθύτερων στρωμάτων του κόλπου, λόγω της μόνιμης σχεδόν παρουσίας ισχυρού πυκνοκλινούς, το οποίο εντείνεται από τις αυξημένες παροχές των ποταμών, τις μεταβολές της θερμοκρασίας και του μικρού βάθους του διαύλου Ακτίου-Πρεβέζης, το οποίο επιτρέπει την είσοδο στον κόλπου περιορισμένων ποσοτήτων νερών του Ιονίου. Ένα άλλο στοιχείο υποβάθμισης του κόλπου είναι τα υψηλά επίπεδα ευτροφισμού του σε σχέση με άλλους παράκτιους χώρους της Ελλάδας. Εκτός από την παροχέτευση των δύο μεγάλων ποταμών του Λούρου και του Άραχθου, ο Αμβρακικός είναι αποδέκτης ενός συνόλου αρδευτικών και αποστραγγιστικών καναλιών, αλλά και διαφόρων αντλιοστασίων, τα οποία δέχονται νερά από διάφορες γεωργοκτηνοτροφικές δραστηριότητες, πλούσια σε θρεπτικά άλατα. Όλα αυτά τα εγγειοβελτιωτικά έργα έχουν σαν συνέπεια την πιο γρήγορη μεταφορά της ρύπανσης στον κόλπου, αφού οι συγκεντρώσεις των υδάτων τους σε λιπάσματα, γεωργικά φάρμακα, εντομοκτόνα και άλλα απόβλητα, είναι αρκετά υψηλές. Όμως με την ταχεία μεταφορά των ρύπων περιορίζεται ο χρόνος διάσπασης και αποικοδόμησης των ρυπαντικών ουσιών με αποτέλεσμα να φθάνουν σχεδόν αυτούσια στον Αμβρακικό. Η αποικοδόμηση των οργανικών ουσιών που μεταφέρονται στον Αμβρακικό, σε συνδυασμό με τη μη επαρκή ανανέωση των βαθύτερων στρωμάτων νερού του κόλπου, έχει σαν αποτέλεσμα τη σταδιακή μείωση του διαλυμένου οξυγόνου σε σχέση με το βάθος, από το Άκτιο προς το εσωτερικό του κόλπου. Οι επιφανειακές συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου κατά τη διάρκεια του χειμώνα και της άνοιξης πλησιάζουν τα 6 με 7mL/L, ενώ οι χαμηλότερες τιμές παρατηρούνται κυρίως κατά την καλοκαιρινή περίοδο, στα βαθύτερα στρώματα και φθάνουν έως και τα 0.5mL/L, μεγέθη τα οποία εγκυμονούν σοβαρούς κινδύνους εμφάνισης πιθανών μελλοντικών ανοξικών συνθηκών, με ότι αυτό συνεπάγεται. Τέλος, σημαντική συμβολή στην επιβάρυνση του υδρολογικού ισοζυγίου των ποταμών και του κόλπου, έχει και η κατασκευή των φραγμάτων της ΔΕΗ στο Λούρο και τον Άραχθο. Οι δράσεις αυτές σε συνδυασμό με τις διευθετήσεις στις κοίτες των ποταμών αυτών και πολλών χειμάρρων είχαν σαν αποτέλεσμα τη μείωση των πλημμυρικών παροχών που τροφοδοτούσαν παλιά τις λιμνοθάλασσες με γλυκό νερό και φερτές ύλες. Συνέπεια αυτών, είναι αρχικά η σημερινή κατάσταση των λιμνοθαλασσών οι οποίες παρουσιάζουν υψηλότερα επίπεδα αλατότητας σε σχέση με το παρελθόν και στη συνέχεια ποικίλα προβλήματα υφαλμύρωσης τόσο των επιφανειακών υδάτων, όπως είναι ο π. Λούρος όπου κατά τη θερινή περίοδο παρατηρείται αύξηση της αλατότητας του νερού σε στρώμα λίγων εκατοστών από τον πυθμένα και σε απόσταση μέχρι και 5km από τις εκβολές του, όσο και των υπόγειων 45

76 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 υδάτων με την ενίσχυση του φαινομένου της διείσδυσης θαλασσινών νερών μέσα σε υδροφόρους ορίζοντες Σκοπός της διατριβής Ο Αμβρακικός Κόλπος, είναι ένας από τους μεγαλύτερους κλειστούς κόλπους της Ελλάδας και ταυτόχρονα ένας υγρότοπος υψίστης αξίας τόσο για τα Ελληνικά, όσο και για τα Διεθνή δεδομένα. Αποτελεί ένα ιδιαίτερα παραγωγικό περιβάλλον, με πλούσια πρωτογενή παραγωγικότητα και ταυτόχρονα ένα σημαντικό οικονομικό πόρο διαβίωσης για την τοπική κοινωνία, καθώς μεγάλο μέρος της στηρίζεται στην αλιεία. Οι δύο μεγάλοι ποταμοί που παροχετεύονται στο βόρειο τμήμα του, Λούρος και Άραχθος, σε συνδυασμό με τις πολυάριθμες λιμνοθάλασσες που αναπτύσσονται στο εσωτερικό του κόλπου, συνθέτουν ένα ιδιαίτερα πολύπλοκό και ταυτόχρονα μοναδικό φυσικό και οικολογικό περιβάλλον. Η εξέλιξη και η ανάπτυξη του ανθρώπινου παράγοντα δεν θα μπορούσε, όπως είναι φυσικό, να αφήσει ανεπηρέαστο το ιδιαίτερο αυτό περιβάλλον. Η κατασκευή των τριών φραγμάτων στους δύο ποταμούς, η μεγάλη παροχή θρεπτικών στοιχείων μέσω τον ποταμών ως αποτέλεσμα της έντονης βιομηχανικής, γεωργικής και κτηνοτροφικής δραστηριότητας, η εντατικοποίηση της ιχθυοκαλλιέργειας και της οστρακοκαλλιέργειας μετά τη δεκαετία του 1990 και 2000, αντίστοιχα, σε συνδυασμό με την περιορισμένη επικοινωνία των υδάτων του με την ανοιχτή θάλασσα, έχουν οδηγήσει το οικοσύστημα του Αμβρακικού σε οριακό σημείο. Παρά τη σημασία του και τις συνεχώς αυξανόμενες ενδείξεις των προβλημάτων που αντιμετωπίζει ο Αμβρακικός, ελάχιστες είναι οι μελέτες που έχουν πραγματοποιηθεί μέχρι σήμερα και σχετίζονται τόσο με τη φυσική ωκεανογραφία του περιβάλλοντος, όσο και με την ποιότητα των υδάτων του. Η πλειοψηφία των δημοσιευμένων ερευνών για την περιοχή μελέτης σχετίζονται κυρίως είτε με το περιβάλλον των λιμνοθαλασσών που αναπτύσσονται στο βόρειο τμήμα του, είτε με μεμονωμένα σημεία έρευνας κατά μήκος της ακτογραμμής του κόλπου. Σκοπός της συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής, αποτελεί η παρακολούθηση, κατανόηση και ερμηνεία του τρόπου λειτουργίας ενός Μεσογειακού κλειστού κόλπου, τύπου φιόρδ, συμπεριλαμβανομένης της υδροδυναμικής κυκλοφορίας και των φυσικοχημικών διεργασιών που λαμβάνουν χώρα στο εσωτερικό του, καθώς επίσης και την ανάδειξη της δυναμικής και του μηχανισμού δημιουργίας της υποξικής/ανοξικής ζώνης που χαρακτηρίζει ένα τέτοιο περιβάλλον. Η υλοποίηση των προαναφερθέντων στόχων, επιτεύχθηκε με την εφαρμογή δράσεων, οι οποίες αφορούσαν: 46

77 Ο ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΣ ΚΟΛΠΟΣ i. Τη συστηματική παρακολούθηση των φυσικοχημικών χαρακτηριστικών του συστήματος του Αμβρακικού, με σκοπό την ανάδειξη των διεργασιών που λαμβάνουν χώρα στο εσωτερικό του και επηρεάζουν τη λειτουργία του. ii. Τη στοχευμένη καταγραφή της δυναμικής της υποξικής ζώνης, η οποία αναπτύσσεται στο εσωτερικό του κόλπου και τη σύνδεσή της με τα φυσικοχημικά, υδρολογικά, ωκεανογραφικά και μετεωρολογικά χαρακτηριστικά του, ώστε να αναδειχθεί ο μηχανισμός ενδυνάμωσης ή αποδυνάμωσης της. iii. Τη βαθμονόμηση και επαλήθευση ενός τρισδιάστατου αριθμητικού ομοιώματος, ικανό να προσομοιώσει την υδροδυναμική κυκλοφορία στο εσωτερικό περιβάλλον ενός κλειστού κόλπου. iv. Την προσομοίωση της ετήσιας υδροδυναμικής κυκλοφορίας ενός κλειστού κόλπου, με ιδιαίτερα μορφολογικά και υδρολογικά χαρακτηριστικά, με σκοπό την κατανόηση και περιγραφή των υδροδυναμικών διεργασιών που λαμβάνουν χώρα ετησίως και ελέγχουν την οξυγόνωση του βαθύτερου τμήματος της υδάτινης στήλης. v. Την ολοκληρωμένη παρακολούθηση των χημικών χαρακτηριστικών της υδάτινης στήλης, με στόχο την εκτίμηση της ποιότητας και της τροφικής κατάστασης των υδάτων του Αμβρακικού και την ανάδειξη όλων εκείνων των φυσικοχημικών και υδρολογικών διεργασιών, οι οποίες συμβάλουν στη βελτίωση ή/και την υποβάθμιση της ποιότητάς του. 47

78 48

79 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Μέθοδοι και υλικά 3.1. Εισαγωγή Παρά το γεγονός ότι ο Αμβρακικός Κόλπος αποτελεί έναν από τους σημαντικότερους υγροβιότοπους τόσο σε Ελληνικό όσο και σε Ευρωπαϊκό επίπεδο, αλλά και τα ιδιαίτερα προβλήματα που αντιμετωπίζει, ελάχιστες είναι οι προσπάθειες που έχουν γίνει μέχρι σήμερα για την ολοκληρωμένη παρακολούθηση του. Η πλειοψηφία των δημοσιευμένων μελετών σχετίζονται κατά κύριο λόγο με τη μελέτη και παρακολούθηση της περιβαλλοντικής κατάστασης των λιμνοθαλασσών που απαντώνται στο βόρειο τμήμα του. Σημαντικό κενό στη βιβλιογραφία αποτελεί ωστόσο η έλλειψη πληροφοριών σχετικά με τα επίπεδα ευτροφισμού, την ποιότητα των υδάτων τη στρωμάτωση και την κυκλοφορία στο κυρίως μέρος του κόλπου. Η πρώτη έρευνα με αντικείμενο την περιοχή μελέτης στο σύνολό της, χρονολογείται περίπου 30 χρόνια πριν, το 1987 (ΕΚΘΕ, 1989, α-γ). Έκτοτε ακολούθησαν κι άλλες, οι οποίες όμως είτε κάλυπταν μόνο το βόρειο τμήμα του Αμβρακικού Κόλπου και πιο συγκεκριμένα τις λιμνοθάλασσες που απαντώνται στη συγκεκριμένη περιοχή, είτε ασχολήθηκαν μόνο με αποσπασματικές μετρήσεις στο επιφανειακό τμήμα της υδάτινης στήλης, βάθους μόλις μερικών μέτρων (Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε., 1985, 1992, 1997, ΕΤΑΝΑΜ, 1990 (δ), 2000). Ταυτόχρονα με την εργασία αυτή διενεργήθηκε έρευνα από τους Ferentinos et al. (2010) στα πλαίσια του προγράμματος HYPOX. Τα δημοσιευμένα αποτελέσματα της έρευνας αυτής έχουν ληφθεί υπόψη στην παρούσα διατριβή. Θεωρώντας επιτακτική την ανάγκη για συστηματική και ολοκληρωμένη παρακολούθηση στο υδάτινο σώμα του Αμβρακικού Κόλπου, σχεδιάστηκαν, οργανώθηκαν και πραγματοποιήθηκαν μια σειρά δειγματοληψιών, σε ένα καλά οργανωμένο δίκτυο δειγματοληπτικών σταθμών, η κάθε μια εκ των οποίων κάλυπτε και ένα διαφορετικό 49

80 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 αντικείμενο μελέτης. Το πλήθος των δειγματοληπτικών σταθμών αλλά και η έκτασή του χώρο, ήταν διαφορετική κάθε φορά, ανάλογα με τις ανάγκες και το σκοπό της εκάστοτε δειγματοληψίας. Στο κεφάλαιο που ακολουθεί, περιγράφονται αναλυτικά, η κάθε δειγματοληψία που πραγματοποιήθηκε στον Αμβρακικό Κόλπο, το πλήθος και η έκταση των σταθμών που χρησιμοποιήθηκαν, η συλλογή των δειγμάτων και το ερευνητικό αντικείμενο της κάθε μιας ξεχωριστά. Τέλος, δίνεται μια συνοπτική περιγραφή όλων των μεθόδων των χημικών αναλύσεων που διενεργήθηκαν κατά τη διάρκεια των δειγματοληψιών, για την ανάλυση των δειγμάτων νερού που συλλέχθηκαν, με σκοπό τον προσδιορισμό ποικίλων χημικών παραμέτρων Αναγνωριστική Δειγματοληψία Λόγω της ελλιπούς συστηματικής παρακολούθησης της περιοχής μελέτης στην πάροδο του χρόνου, ήταν άγνωστες αφενός οι φυσικές διεργασίες οι οποίες λαμβάνουν χώρα στο εσωτερικό του κόλπου και αφετέρου η συμβολή σε αυτές τόσο των υδάτων του Ιονίου, όσο και των δύο ποταμών που εκβάλουν στον Αμβρακικό. Λόγω του ότι η περιοχή μελέτης καλύπτει πολύ μεγάλη έκταση, η οποία αγγίζει περίπου τα 405 km 2, πέραν του κυρίως τμήματος του κόλπου θα ήταν δύσκολη η ταυτόχρονη συστηματική παρακολούθηση και κατανόηση της εισόδου του κόλπου και των δύο εκβολικών συστημάτων που απαντώνται στην περιοχή μελέτης. Τέθηκε λοιπόν το πρώτο ερώτημα της συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής, το οποίο δεν ήταν άλλο πέρα από το εάν αυτή θα έπρεπε να επικεντρωθεί στη στο ρόλο του στομίου (Άκτιο) και κατ επέκταση των υδάτων του Ιονίου πελάγους ή στην επίδραση και το ρόλο που διαδραματίζουν ο Άραχθος και ο Λούρος στην υδροδυναμική του συγκεκριμένου συστήματος. Σκοπός της πρώτης δειγματοληψίας ήταν η επιλογή της περιοχής στην οποία θα επικεντρωθεί η συγκεκριμένη έρευνα, μέσω της παρατήρησης των συνθηκών που επικρατούσαν στην είσοδο του Αμβρακικού Κόλπου αλλά στο εκβολικό σύστημα του π. Λούρου. Τον Ιούλιο του 2008 πραγματοποιήθηκε η πρώτη αναγνωριστική δειγματοληψία στον Αμβρακικό Κόλπο, σε ένα δίκτυο συνολικά 18 σταθμών δειγματοληψίας. Όπως φαίνεται και στην ακόλουθη εικόνα 3.1 οι 6 πρώτοι σταθμοί (Α 1 -Α 6 ) κάλυπταν την περιοχή μπροστά ακριβώς από τις εκβολές π. Λούρου, ενώ οι υπόλοιποι σταθμοί (Α 7 -Α 18 ) κάλυπταν την ευρύτερη περιοχή της εισόδου του κόλπου. 50

81 ΜΕΘΟΔΟΙ & ΥΛΙΚΑ Σε κάθε έναν από τους σταθμούς δειγματοληψίας μετρήθηκαν in-situ φυσικοχημικές παράμετροι όπως η θερμοκρασία, το ph, το οξυγόνο, το δυναμικό οξειδοαναγωγής και η αγωγιμότητα, χρησιμοποιώντας τον πολυπαραμετρικό αισθητήρα TROLL 9500, της εταιρίας In-Situ Inc. Οι τιμές της αλατότητας και της πυκνότητας προέκυψαν ακολούθως από τις μετρήσεις της θερμοκρασίας, της αγωγιμότητας και της πίεσης χρησιμοποιώντας την καταστατική εξίσωση για το θαλασσινό νερό (UNESCO, 1981, a). Ενώ επιπρόσθετα μετρήθηκε η διαφάνεια του νερού σε κάθε σταθμό χρησιμοποιώντας το δίσκο Secchi. Εικόνα 3.1: Δίκτυο δεκαοκτώ σταθμών δειγματοληψίας (Α 1 -Α 18 ), που χρησιμοποιήθηκαν στην πρώτη αναγνωριστική δειγματοληψία στον Αμβρακικό Κόλπο, τον Ιούλιο του Πίνακας 3.1: Σταθμοί κα βάθη συλλογής δειγμάτων νερού για τον ποσοτικό προσδιορισμός της συγκέντρωσης χλωροφύλλης, κατά την αναγνωριστική δειγματοληψία στον Αμβρακικό Κόλπο, Ιούλιος Σταθμοί Δειγματοληψίας Βάθος (m) Α 1 Α 2 Α 4 Α 5 Α 8 Α 11 Α 14 0 x x x x x x 15 x x x Δείγματα νερού, όγκου 1,5 lt, συλλέχθηκαν από διαφορετικούς σταθμούς και διαφορετικά βάθη, όπως παρουσιάζονται στον πίνακα 3.1, με σκοπό τον ποσοτικό προσδιορισμό της πρωτογενούς παραγωγικότητας, μέσω της συγκέντρωσης χλωροφύλλης. 51

82 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Για τη συλλογή των δειγμάτων χρησιμοποιήθηκε δειγματοληπτική φιάλη νερού ελεύθερης ροής της HYDRO-BIOS, χωρητικότητας 2.5 lt Εποχιακές Δειγματοληψίες Φυσικοχημικών Παραμέτρων ( ) Μετά την επεξεργασία των αποτελεσμάτων της αναγνωριστικής δειγματοληψίας, αποφασίστηκε ότι αντικείμενο μελέτης της συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής θα αποτελέσει η συμβολή της εισόδου του κόλπου στην υδροδυναμική του, έπρεπε να οργανωθούν οι νέες κατάλληλες δειγματοληψίες. Σκοπός την επόμενης σειράς δειγματοληψιών, ήταν η παρατήρηση, η καταγραφή και κατανόηση των σημαντικότερων φυσικών διεργασιών που λαμβάνουν χώρα τόσο στο κυρίως σώμα του Αμβρακικού Κόλπου, όσο και στην είσοδο του. Έχοντας αυτό κατά νου, οργανώθηκε μια σειρά τεσσάρων εποχιακών δειγματοληψιών, που ολοκληρώθηκε στο χρονικό διάστημα μεταξύ Απριλίου, Ιουλίου και Οκτωβρίου 2009 και Μαρτίου Συνολικά 16 δειγματοληπτικοί σταθμοί παρακολουθούνταν συστηματικά εποχιακά. Από αυτούς 4 κάλυπταν την περιοχή της εισόδου του κόλπου (Α 1 -Α 4 ), 2 τις εκβολές των ποταμών Λούρου και Άραχθου (Α 7 και Α 15 αντίστοιχα), ενώ οι υπόλοιποι 10 ήταν ομοιόμορφα κατανεμημένοι σε όλη την έκταση του κόλπου (εικόνα 3.2). Εικόνα 3.2: Δίκτυο δεκαέξι σταθμών δειγματοληψίας (Α1-Α16), που χρησιμοποιήθηκαν κατά τις εποχιακές δειγματοληψίες στον Αμβρακικό Κόλπο, Απρίλιος 2009 Μάρτιος Κατά τη διάρκεια των δειγματοληψιών γινόταν καταγραφή των φυσικοχημικών παραμέτρων της θερμοκρασίας, του ph, του οξυγόνου, του δυναμικού οξειδοαναγωγής και 52

83 ΜΕΘΟΔΟΙ & ΥΛΙΚΑ της αγωγιμότητας σε κάθε έναν από του 16 σταθμούς δειγματοληψίας, χρησιμοποιώντας τον πολυπαραμετρικό αισθητήρα TROLL 9500, της εταιρίας In-Situ Inc. Ενώ τα προφίλ της αλατότητας και την πυκνότητας υπολογίσθηκαν εκ των υστέρων χρησιμοποιώντας μετρήσεις αγωγιμότητας, θερμοκρασίας και πίεσης. Παράλληλα, γινόταν καταγραφή της διαφάνειας του νερού σε κάθε σταθμό χρησιμοποιώντας το δίσκο Secchi. Για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης της χλωροφύλλης, η συλλογή των δειγμάτων νερού έγινε από 4 διαφορετικούς σταθμούς (Α 1 -Α 4 -Α 8 -Α 14 ), οι οποίοι σχημάτιζαν μια τομή, η έκταση της οποίας κάλυπτε το κεντρικό τμήμα του κόλπου, από την είσοδο του έως το πιο ανατολικό τμήμα αυτού. Και από τους 4 σταθμούς (πίνακας 3.2) συλλέχθηκαν δείγματα όγκου 1.5lt (κάνοντας χρήση δειγματοληπτικής φιάλης νερού ελεύθερης ροής) από τα βάθη των 0, 5 και 10 μέτρων, ενώ επιπρόσθετα από τους σταθμούς Α 8 και Α 14 συλλέχθηκαν δείγματα από τα βάθη των 20 και 40 μέτρων και 25 και 50 μέτρων, αντίστοιχα. Η εκτίμηση των συγκεντρώσεων των σουλφιδίων του υδρογόνου (H 2 S), έγινε μέσω της παρακολούθησης των συγκεντρώσεων του κατά μήκος της υδάτινης στήλης σε 2 (πίνακας 3.2) από τους συνολικά 16 σταθμούς δειγματοληψίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Οι σταθμοί που επιλέχθηκαν ήταν οι πιο αντιπροσωπευτικοί για το κεντρικό (Α 8 ) και ανατολικό (Α 14 ) τμήμα του κόλπου, ενώ παράλληλα ήταν αυτοί με το μέγιστο βάθος για κάθε περιοχή. Δείγματα νερού, όγκου 0.5lt, συλλέχθηκαν χρησιμοποιώντας δειγματοληπτική φιάλη νερού ελεύθερης ροής, από τα βάθη των 10, 20 και 40 μέτρων για το σταθμό Α 8 και 10, 25 και 50 μέτρων για το σταθμό Α 14. Τα δείγματα νερού συλλέχθηκαν προσεκτικά, ελαχιστοποιώντας τον αερισμός τους, σε πλαστικά μπουκάλια, χωρητικότητας 0.5lt, προστατευμένα από το ηλιακό φως και μεταφέρθηκαν με φορητό ψυγείο στο εργαστήριο, όπου έγινε άμεσα ο ποσοτικός προσδιορισμός των συγκεντρώσεων του υδροθείου. Η ποσοτικοποίηση των συγκεντρώσεων των κυριότερων θρεπτικών στοιχείου, όπως είναι ο ολικός φώσφορος, τα ορθοφωσφορικά ιόντα, το αμμωνιακό άζωτο, το νιτρώδες άζωτο και το νιτρικό άζωτο, έγινε επιλεκτικά σε 6 σταθμούς και σε διαφορετικά βάθη (πίνακας 3.2), συλλέγοντας δείγματα συνολικού όγκου 0.5lt με δειγματοληπτική φιάλη νερού ελεύθερης ροής. Για την παρατήρηση των αντίστοιχων συγκεντρώσεων στην είσοδο του κόλπου επιλέχθηκε η συλλογή δειγμάτων νερού από τους σταθμούς Α 1 και Α 4 και πιο συγκεκριμένα από τα βάθη των 0 και 10 μέτρων. Στο κυρίως υδάτινο σώμα του κόλπου, δείγματα νερού για τον υπολογισμό των θρεπτικών στοιχείων, συλλέχθηκαν από τους σταθμούς Α 8 και Α 14, πιο συγκεκριμένα η επιφάνεια και τα 10m βάθος ήταν κοινά σημεία δειγματοληψίας και για τους δύο σταθμούς, ενώ επιπρόσθετα δείγματα συλλέχθηκαν από τα βάθη των 20 και 40m για το σταθμό Α 8 και από τα βάθη των 25 και 50m αντίστοιχα για το σταθμό Α 14. Τέλος δείγματα συλλέχθηκαν επίσης, μόνο από το επιφανειακό στρώμα των σταθμών Α 7 και Α 15, καθώς βρίσκονται μπροστά από τις εκβολές των δύο ποταμών, Λούρου και Άραχθου αντίστοιχα, και 53

84 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 η ανάλυσή τους θα βοηθούσε στην εκτίμηση της συνεισφορά των δύο ποταμών στην ποιοτική κατάσταση των υδάτων του Αμβρακικού Κόλπου. Πίνακας 3.2: Σταθμοί κα βάθη συλλογής δειγμάτων νερού για τον ποσοτικό προσδιορισμό της χλωροφύλλης (C), των θρεπτικών στοιχείων (Ν) και των σουλφιδίων (Η) κατά τις τέσσερις εποχιακές δειγματοληψίες που πραγματοποιήθηκαν στον Αμβρακικό Κόλπο, Απρίλιος 2009 Μάρτιος Σταθμοί Δειγματοληψίας Βάθος (m) Α 1 Α 4 Α 7 Α 8 Α 14 Α 15 0 C-N C-N N C-N C-N N 5 C C C C 10 C-N C-N C-N-H C-N-H 20 C-N-H 25 C-N-H 40 C-N-H 50 C-N-H 3.4. Διμηνιαίες Δειγματοληψίες Φυσικοχημικών Παραμέτρων ( ) Μετά το τέλος των εποχιακών δειγματοληψιών και την ανάλυση των αποτελεσμάτων ορισμένα βασικά ερωτήματα σχετικά με την υδροδυναμική του υπό μελέτη συστήματος και τη συμβολή της στην κατανομή σημαντικών φυσικοχημικών παραμέτρων, παρέμεναν αναπάντητα. Πιο συγκεκριμένα, οι συγκεντρώσεις του οξυγόνου στην υδάτινη στήλη, παρουσίαζαν εποχιακά ένα ιδιαίτερο πρότυπο κατανομής, πρωτόγνωρο έως τότε, τόσο για την περιοχή μελέτης, όσο και για την ευρύτερη λεκάνη της Μεσογείου. Το χρονικό διάστημα μεταξύ των εποχιακών μετρήσεων ήταν τέτοιο, το οποίο δεν επέτρεπε την ολοκληρωμένη κατανόηση και ερμηνεία του συγκεκριμένου φαινομένου. Το γεγονός αυτό αποτέλεσε την αφορμή για το σχεδιασμό και την υλοποίηση μιας δεύτερης σειράς δειγματοληψιών, με μικρότερο χρονικό διάστημα μεταξύ διαδοχικών μετρήσεων, στόχος των οποίων θα αποτελούσε η λεπτομερέστερη καταγραφή και ερμηνεία όλων εκείνων των παραμέτρων και διεργασιών τα οποία σχετίζονται άμεσα ή έμμεσα με τις συνθήκες οξυγόνωσης κυρίως του βαθύτερου στρώματος του Αμβρακικού Κόλπου. 54

85 ΜΕΘΟΔΟΙ & ΥΛΙΚΑ Για την υλοποίηση του προαναφερθέντος στόχου, πραγματοποιήθηκαν συνολικά 6 δειγματοληψίες, ανά δύο μήνες, οι οποίες κάλυπταν το χρονικό διάστημα από το Σεπτέμβριο του 2010 έως και τον Ιούλιο του Άλλη μια δειγματοληψία πραγματοποιήθηκε το Φεβρουάριο του Εφόσον οι συγκεκριμένες δειγματοληψίες αποτελούσαν μια πιο στοχευμένη προσπάθεια για την κατανόηση των συνθηκών οξυγόνωσης που επικρατούσαν στην περιοχή μελέτης, το πλήθος και η έκταση στο χώρο των δειγματοληπτικών σταθμών, διέφερε σε σχέση με τους αντίστοιχους σταθμούς των εποχιακών μετρήσεων. Αναλυτικότερα, χρησιμοποιήθηκαν 9 σταθμοί δειγματοληψίας (Α 2 -Α 19 ), οι οποίοι ήταν τοποθετημένοι κατά μήκος μια νοητής τομής, η οποία διαχώριζε την περιοχή μελέτης σε δύο συμμετρικά τμήματα ως προς τον οριζόντιο άξονα (εικόνα 3.3), καλύπτοντας έτσι την περιοχή από την είσοδο του κόλπου έως και το ανατολικότερο όριο του. Εικόνα 3.3: Δίκτυο εννέα σταθμών δειγματοληψίας (Α 2 -Α 19 ), που χρησιμοποιήθηκαν κατά τις διμηνιαίες δειγματοληψίες στον Αμβρακικό Κόλπο, Σεπτέμβριος 2010 Ιούλιος Οι δειγματοληπτικοί σταθμοί Α 2 -Α 14, ήταν οι ίδιοι σταθμοί με αυτούς που χρησιμοποιήθηκαν κατά τις εποχιακές δειγματοληψίες ( ), συμπληρωματικά προστέθηκαν άλλοι δύο σταθμοί, οι Α 17 και Α 19, αντίστοιχα. Σε κάθε σταθμό και σε όλη την έκταση της υδάτινης στήλης, χρησιμοποιώντας τον πολύ-παραμετρικό αισθητήρα TROLL 9500, μετρήθηκαν in-situ παράμετροι όπως η θερμοκρασία, το ph, το οξυγόνο, το δυναμικό οξειδοαναγωγής και η αγωγιμότητα. Επιπρόσθετα, για κάθε σταθμό υπολογίσθηκαν τα προφίλ της αλατότητας και της 55

86 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 πυκνότητας, χρησιμοποιώντας της μετρήσεις της αγωγιμότητας, της θερμοκρασίας και της πίεσης του εκάστοτε δειγματοληπτικού σταθμού. Η πρωτογενής παραγωγικότητα, κατά το δεύτερο κύκλο δειγματοληψιών, εκτιμήθηκε χρησιμοποιώντας δείγματα από τρεις διαφορετικούς σταθμούς, στην είσοδο (Α 4 ), στο κεντρικό (Α 8 ) και στο ανατολικό (Α 14 ) τμήμα του κόλπου. Κάνοντας χρήση δειγματοληπτικής φιάλης ελεύθερης ροής, συλλέχθηκαν δείγματα, όγκου 1,5lt, από τα βάθη των 0 και 10m και από τους 3 σταθμούς, καθώς επίσης και από τα βάθη των 20 και 40m του σταθμού Α 8 και 25 και 50m του σταθμού Α 14. Τα δείγματα μεταφέρθηκαν στο εργαστήριο με φορητό ψυγείο, όπου και έγινε ποσοτικός προσδιορισμός των συγκεντρώσεων της χλωροφύλλης. Εφόσον αντικείμενο μελέτης των συγκεκριμένων δειγματοληψιών ήταν οι συνθήκες οξυγόνωσης της περιοχής μελέτης, επιτακτική ήταν και η ανάγκη για λεπτομερέστερη παρατήρηση των συγκεντρώσεων του υδρόθειου. Για την υλοποίησή της, δείγματα νερού όγκου 0,5lt, συλλέχθηκαν από επτά δειγματοληπτικούς σταθμούς και διάφορα βάθη (πίνακας 3.3). Τα βάθη δειγματοληψίας για κάθε σταθμό επιλέχθηκαν με βάση τα αποτελέσματα των εποχιακών δειγματοληψιών. Πιο συγκεκριμένα για τους σταθμούς κοντά στην είσοδο του κόλπου (Α 4 -Α 5 ), όπου οι συνθήκες οξυγόνωσης είναι καλύτερες σε όλη τη διάρκεια του χρόνου, συλλέχθηκαν δείγματα για τον προσδιορισμό των συγκεντρώσεων υδρόθειου, μόνο από τον πυθμένα τους. Αντίθετα, στο κεντρικό και ανατολικό τμήμα του κόλπου, το οποίο είναι πιο υποβαθμισμένο αναφορικά με τις συγκεντρώσεις οξυγόνου, η ανάλυση για τον ποσοτικό προσδιορισμό των συγκεντρώσεων του υδρόθειου, περιελάμβανε δείγματα τόσο από τον πυθμένα του κάθε σταθμού, όσο και από ενδιάμεσα βάθη, τα οποία αναφέρονται λεπτομερέστερα στον ακόλουθο πίνακα 3.3. Πίνακας 3.3: Σταθμοί κα βάθη συλλογής δειγμάτων νερού για τον ποσοτικό προσδιορισμό της χλωροφύλλης (C) και των σουλφιδίων (Η) κατά τις έξι διμηνιαίες δειγματοληψίες που πραγματοποιήθηκαν στον Αμβρακικό Κόλπο, Σεπτέμβριος 2010 Ιούλιος Σταθμοί Δειγματοληψίας Βάθος (m) Α 4 Α 5 Α 8 Α 12 Α 17 Α 14 Α 19 0 C C C 5 C C C 10 C C C-H 20 C-H 56

87 ΜΕΘΟΔΟΙ & ΥΛΙΚΑ 25 H C-H 30 H H 34 H 38 H H H 40 C H 50 C-H 3.5. Συλλογή Μετεωρολογικών και Ωκεανογραφικών Δεδομένων Για τις ανάγκες τις συγκεκριμένη διδακτορικής διατριβής, στην είσοδο του Αμβρακικού Κόλπου, στην περιοχή Άκτιο, εγκαταστάθηκε ένας μετεωρολογικός σταθμός (ΜΣ, εικόνα 3.5). Ο συγκεκριμένος σταθμός κατέγραφε μια πληθώρα μετεωρολογικών παραμέτρων, όπως η ηλιακή ακτινοβολία σε W/m 2, η θερμοκρασία του αέρα σε 0 C, η σχετική υγρασία σε %, η ταχύτητα και η διεύθυνση του ανέμου σε m/s και μοίρες αντίστοιχα και η βροχόπτωση σε mm. Ο σταθμός κατέγραφε συνεχώς μετρήσεις από το 24/07/2008 μέχρι και τη δεδομένη χρονική στιγμή, με χρονικό βήμα 15min. Στο σημείο αυτό θα πρέπει να τονισθεί ότι λόγω προβλημάτων του μετεωρολογικού σταθμού του Ακτίου, δεν υπάρχουν διαθέσιμες μετρήσεις για το χρονικό διάστημα μεταξύ 15/07/2009 και 30/06/2010. Επίσης χρησιμοποιώντας τα μετεωρολογικά δεδομένα του σταθμού, υπολογίσθηκε ο ρυθμός εξάτμισης σύμφωνα με το μοντέλο του Penmen, χρησιμοποιώντας την ακόλουθη σχέση: Όπου: ( ) (3.1) Ε: το ποσό του νερού που εξατμίστηκε (kg/h) k: o συντελεστής εξάτμισης (kg/m 2 h), k = ( v) v: η ταχύτητα του αέρα πάνω από την επιφάνεια του νερού (m/s) A: το εμβαδό της επιφάνειας του νερού (m 2 ) r s : η αναλογία μίγματος σε κορεσμένο αέρα στην ίδια θερμοκρασία όπως η επιφάνεια του νερού (kg/kg), r s = * pw / (pa - pw) ( T * / (T ) pw: η πίεση υδρατμών κορεσμένου αέρα (Pa), pw = * e 57

88 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 T: η θερμοκρασία ( 0 C) pa: η ατμοσφαιρική πίεση (Pa) r: η αναλογία μίγματος στον αέρα (kg υδρατμών / kg ξηρού αέρα), r = r s * (RH / 100) RH: η σχετική υγρασία (%) Εικόνα 3.4: Όργανα καταγραφής μετεωρολογικών και ωκεανογραφικών δεομένων στον Αμβρακικό Κόλπο. Επιτακτική επίσης ήταν και η ανάγκη καταγραφής ωκεανογραφικών δεδομένων, όπως η στάθμη της θάλασσας στο εσωτερικό του Αμβρακικού Κόλπου. Για το λόγο αυτό, στην περιοχή μελέτης εγκαταστάθηκαν δύο σταθμηγράφοι (εικόνα 3.5), ο πρώτος στην περιοχή Άκτιο (WL 1 ), στην είσοδο του Αμβρακικού και ο δεύτερος στην περιοχή Λουτράκι (WL 2 ), στο νοτιοανατολικό τμήμα του Αμβρακικού. Και οι δύο σταθμοί κατέγραφαν συνεχώς μετρήσεις θερμοκρασίας του νερού ( 0 C), το βάθος του νερού (m) και την πίεση (kpa), από τις 24/07/2008 έως και 04/07/2011, με χρονικό βήμα 15min Χημικές Αναλύσεις Δειγμάτων Νερού Οι χημικές αναλύσεις που πραγματοποιήθηκαν για τους σκοπούς της συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής, περιελάμβαναν αναλύσεις για τον προσδιορισμό συγκεντρώσεων χλωροφύλλης, υδρόθειου αλλά και θρεπτικών στοιχείων όπως ο ολικός φώσφορος, τα ορθοφωσφορικά ιόντα, το αμμωνιακό άζωτο, το νιτρώδες και νιτρικό άζωτο και το ολικό άζωτο. Ο προσδιορισμός τόσο της χλωροφύλλης όσο και των συγκεντρώσεων υδρόθειου, 58

89 ΜΕΘΟΔΟΙ & ΥΛΙΚΑ πραγματοποιούνταν άμεσα, μετά από δειγματοληψία, ενώ τα δείγματα για τις μετρήσεις των θρεπτικών στοιχείων, καταψύχονταν μέχρι τη χρονική στιγμή των αναλύσεων. Ακολούθως παρατίθενται συνοπτικά οι μεθοδολογίες που εφαρμόστηκαν για τον ποσοτικό προσδιορισμό των συγκεντρώσεων των προαναφερθέντων παραμέτρων. Χλωροφύλλη (Chl-a) Η εκτίμηση της πρωτογενούς παραγωγικότητας στο υδάτινο περιβάλλον του Αμβρακικού Κόλπου, έγινε μέσω της ποσοτικοποίησης της χλωροφύλλης. Η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε για τον προσδιορισμό των συγκεντρώσεων χλωροφύλλης ήταν η τριχρωματική μέθοδος Η (APHA, 1998). Τα δείγματα νερού, αμέσως μετά τη συλλογή τους, διηθήθηκαν σε ηθμούς ινών υάλου τύπου GF/F, διαμέτρου πόρων 47mm, έγινε εκχύλιση των χρωστικών σε διάλυμα ακετόνης 90% και παρέμειναν στο ψυγείο, προστατευμένα από το φως, για χρονικό διάστημα περίπου 20 ωρών. Ακολούθως έγινε φυγοκέντριση των δειγμάτων, μετρήθηκε φασματοφωτομετρικά η οπτική απορρόφηση του υπερκείμενου διαλύματος και ακολούθησε ο ποσοτικός προσδιορισμός των συγκεντρώσεων χλωροφύλλης α, β και γ χρησιμοποιώντας τις εμπειρικές εξισώσεις των Jeffrey και Humphrey (1975). Σουλφίδια (S -2 ) Η συλλογή των δειγμάτων γινόταν σε πλαστικές φιάλες, προστατευμένες από το φώς, με μεγάλη προσοχή και χωρίς ιδιαίτερη διαταραχή, ώστε να αποφευχθεί ο αερισμός του δείγματος και κατά συνέπεια η οξείδωση των σουλφιδίων. Σε κάθε φιάλη, πριν τη συλλογή του δείγματος, γινόταν προσθήκη διαλύματος καυστικού νατρίου και οξικού ψευδαργύρου, με σκοπό τη δημιουργία ιζήματος το οποίο θα δέσμευε το υδρόθειο που ήταν διαλυμένο στο δείγμα νερού. Πριν την ανάλυση των δειγμάτων, το υδρόθειο απελευθερωνόταν πάλι στο υγρό δείγμα με την προσθήκη υδροχλωρικού οξέως. Οι αναλύσεις για τον υπολογισμό των συγκεντρώσεων των σουλφιδίων των δειγμάτων, γινόταν άμεσα μετά από κάθε δειγματοληψία, χρησιμοποιώντας την ιωδομετρική μέθοδο, όπως περιγράφεται στην ενότητα 4500-S -2 F (APHA, 1998). Ορθοφωσφορικά Ιόντα (PO 3 4-P) Οι συγκεντρώσεις των ορθοφωσφορικών ιόντων στα δείγματα νερού προσδιορίστηκαν φασματοφωτομετρικά με τη μέθοδο του ασκορβικού οξέως, 4500-P E (APHA, 1998). Η 59

90 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 μέθοδος στηρίζεται στη αρχή ότι υπό όξινες συνθήκες ο φώσφορος ορθοφωσφορικών ιόντων αντιδρά με το μολυβδαινικό αμμώνιο και το αντιμόνιο τρυγικού καλίου, σχηματίζοντας το σύμπλοκο φωσφορομολυβδαινίου. Ακολούθως, το συγκεκριμένο με την προσθήκη ασκορβικού οξέως, ανάγεται σε ένα άλλο σύμπλοκο, το κυανό του μολυβδαινίου, κύριο χαρακτηριστικό γνώρισμα του οποίο είναι το έντονο μπλε χρώμα. Τα δείγματα φασφατοφωτομετρήθηκαν και η ποσοτικοποίηση των συγκεντρώσεων τους πραγματοποιήθηκε με την κατασκευή και χρήση καμπύλης πρότυπων διαλυμάτων ορθοφωσφορικών ιόντων, γνωστής συγκέντρωσης. Ολικός φώσφορος (ΤΡ) Ο υπολογισμός των συγκεντρώσεων ολικού φωσφόρου στα δείγματα νερού, πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας τη μέθοδο Persulfate, 4500-P Β (APHA, 1998). Αρχικά πραγματοποιήθηκε χώνευση των δειγμάτων, ώστε να γίνει αναγωγή όλων των μορφών του φωσφόρου σε ορθοφωσφορικά ιόντα. Ακολούθως τα δείγματα επεξεργάστηκαν κατάλληλα και ο ποσοτικός προσδιορισμός των συγκεντρώσεων των ορθοφωσφορικών ιόντων πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας τη μέθοδο του ασκορβικού οξέως, 4500-P E (APHA, 1998), η οποία και περιγράφθηκε εκτενέστερα στην προηγούμενη παράγραφο. Νιτρώδες Άζωτο (NO 2 -N) Οι συγκεντρώσεις νιτρώδους αζώτου στα δείγματα του Αμβρακικού Κόλπου, εκτιμήθηκαν χρησιμοποιώντας τη χρωματομετρική μέθοδο 4500 ΝΟ 2 -Β (APHA, 1998). Η βασική αρχή της μεθόδου είναι ότι υπό όξινες συνθήκες τα νιτρώδη ιόντα (ΝΟ - 2 ) αντιδρούν με την σουλφανιλαμίδη και σχηματίζουν διαζωνιακό άλας το οποίο ενώνεται στην συνέχεια με N-(1-ναφθυλ-)αιθυλενοδιάμυνο διυδροχλωρίδιο προς τον σχηματισμό ενός οξειδίου με ερυθροϊώδες χρώμα το οποίο μπορεί να μετρηθεί χρωματομετρικά. Τα δείγματα, μετά από κατάλληλη επεξεργασία, φασματοφωτομετρήθηκαν και η ποσοτικοποίηση των συγκεντρώσεων τους πραγματοποιήθηκε με την κατασκευή και χρήση καμπύλης πρότυπων διαλυμάτων νιτρωδών, γνωστής συγκέντρωσης. Νιτρικό Άζωτο (NO 3 -N) Για την εκτίμηση των συγκεντρώσεων του νιτρικού αζώτου έγινε χρήση της μεθόδου αναγωγής των νιτρικών σε νιτρώδη με την χρήση στήλης καδμίου, 4500 ΝΟ 3 -Ε (APHA, 60

91 ΜΕΘΟΔΟΙ & ΥΛΙΚΑ 1998). Αρχικά παρουσία καδμίου έγινε αναγωγή των νιτρικών ιόντων σε νιτρώδη ιόντα. Ακολούθως τα δείγματα επεξεργάστηκαν κατάλληλα και ο ποσοτικός προσδιορισμός των συγκεντρώσεων των νιτρωδών ιόντων πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας τη χρωματική μέθοδο 4500 ΝΟ 2 -Β (APHA, 1998), η οποία και περιγράφθηκε εκτενέστερα στην προηγούμενη παράγραφο. Αμμωνιακό Άζωτο (NH 4 -N) Οι συγκεντρώσεις αμμωνιακού αζώτου στα δείγματα νερού του Αμβρακικού Κόλπου, εκτιμήθηκαν χρησιμοποιώντας την τροποποιημένη μέθοδο του μπλε της ινδοφαινόλης (Pai, et al., 2001). Η συγκεκριμένη μεθοδολογία στηρίζεται στην αρχή, σύμφωνα με την οποία η αμμωνία αντιδρώντας με τη φαινόλη, τα υποχλωριώδη ιόντα το νιτροπρωσικό νάτριο δημιουργεί ένα σύμπλοκο με χαρακτηριστικό μπλε χρώμα, η ένταση του οποίου είναι ανάλογη της συγκέντρωσης του αμμωνιακού αζώτου. Μετά την κατάλληλη επεξεργασία των δειγμάτων, ακολούθησε φασματοφωτομετρική μέτρηση τους και η ποσοτικοποίηση των συγκεντρώσεων αμμωνιακού αζώτου πραγματοποιήθηκε με την κατασκευή και χρήση καμπύλης πρότυπων διαλυμάτων αμμωνιακού αζώτου, γνωστής συγκέντρωσης. Ολικό Άζωτο κατά Kjedhal (TKN) Η ποσοτικοποίηση των συγκεντρώσεων του ολικού αζώτου κατά Kjedhal (Total Kjedhal Nitrogen), το άθροισμα δηλαδή του οργανικού και αμμωνιακού αζώτου, στα δείγματα νερού που συλλέχθηκαν κατά τις εποχιακές δειγματοληψίες στον Αμβρακικό Κόλπο, πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της απόσταξης, αφού πρώτα προηγήθηκε χώνευση των δειγμάτων. Κατά τη διαδικασία της χώνευσης, παρουσία καταλύτη και περίσσειας πυκνού θειικού οξέως, το οργανικό άζωτο και η ελεύθερη αμμωνία, μετατρέπονται σε αμμωνιακό άλας. Σε αλκαλικό περιβάλλον, το αμμωνιακό άλας μετατρέπεται σε αμμωνία, η οποία στη συνέχεια διαχωρίζεται και συλλέγεται μέσω της απόσταξης σε διάλυμα βορικού οξέως. Ο ποσοτικός προσδιορισμός των συγκεντρώσεων της αμμωνίας πραγματοποιήθηκε με τιτλοδότηση χρησιμοποιώντας πρότυπο διάλυμα υδροχλωρικού οξέως, ενώ η σχέση που δίνει τη συγκέντρωση της περιεχόμενης στο δείγμα αμμωνίας είναι η ακόλουθη: ( ) [( ) ] (3.2) όπου: (ml). Α: η ποσότητα HCl οξέος που χρησιμοποιήθηκε κατά την τιτλοδότηση στο δείγμα 61

92 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Β: η ποσότητα HCl οξέος που χρησιμοποιήθηκε κατά την τιτλοδότηση στο τυφλό (ml). F: το ατομικό βάρος του αζώτου N: η κανονικότητα του υδροχλωρίου S: η ποσότητα του δείγματος που χωνεύθηκε (ml) Ολικό Άζωτο (ΤΝ) Το ολικό άζωτο εκφράζει το άθροισμα του οργανικού αζώτου (Ν), του αμμωνιακού αζώτου (NH 4 -N), του νιτρώδους αζώτου (NO 2 -N) και του νιτρικού αζώτου (NO 3 -N). Στα δείγματα νερού που συλλέχθηκαν κατά τις εποχιακές δειγματοληψίες από τον Αμβρακικό Κόλπο, οι συγκεντρώσεις του οργανικού και του αμμωνιακού αζώτου, εκτιμήθηκαν μέσω της ποσοτικοποίησης του ολικού αζώτου κατά Kjedhal. Για τις ανάγκες της συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής οι συγκεντρώσεις του ολικού αζώτου υπολογίσθηκαν από τη σχέση: ( ) (3.3) 3.7. Δείκτες και Συστήματα Τροφικής Κατάστασης Ο ευτροφισμός των θαλάσσιων υδάτων, προκαλείται από τον εμπλουτισμό με θρεπτικά, αποτελώντας ένα πολύ σημαντικό περιβαλλοντικό και κοινωνικοοικονομικό πρόβλημα, για τη διαχείριση και τη διατήρηση των παράκτιων και θαλάσσιων οικοσυστημάτων. Η παρακολούθηση και η εκτίμηση της ποιότητας των παράκτιων υδάτων συνήθως στηρίζεται σε βασικές φυσικές, χημικές και βιολογικές ιδιότητες του νερού. Η ανάπτυξη κατάλληλων συστημάτων ταξινόμησης και εργαλείων για την οικολογική εκτίμηση των υδάτινων οικοσυστημάτων, αποτελούν στις μέρες μας απαραίτητη προϋπόθεση για την εκτίμηση των επιπτώσεων του εμπλουτισμού με θρεπτικά. Για το σκοπό αυτό συνήθως επιλέγονται βασικοί δείκτες οι οποίοι επιτρέπουν την εκτίμηση της συνολικής κατάστασης του ευτροφισμού, σε παράκτια και θαλάσσια ύδατα, επιτρέποντας έτσι τη λήψη των απαραίτητων μέτρων για την αντιμετώπιση των προβλημάτων που σχετίζονται με τον εμπλουτισμό σε θρεπτικά. Ένας δείκτης είναι συνήθως ένας αδιάστατος αριθμός ο οποίος εκφράζει το σχετικό μέγεθος ενός πολύπλοκου φαινομένου ή μιας κατάστασης (Gupta et al., 2003). Τα τελευταία χρόνια έχει αναπτυχθεί ένας μεγάλος αριθμός δεικτών για την εκτίμηση της ποιότητας των 62

93 ΜΕΘΟΔΟΙ & ΥΛΙΚΑ υδάτινων οικοσυστημάτων (Carlson, 1977, OECD, 1982, Vollenweider et al., 1998, Giordani et al., 2009) ο καθένας εκ των οποίων απαιτεί ένα συνδυασμό διαφορετικών παραμέτρων για τον υπολογισμό του, με τους πιο σημαντικούς να αποτελούν η φυτοπλαγκτονική βιομάζα, η διαφάνεια του νερού και διάφορες μορφές θρεπτικών στοιχείων όπως το οργανικό και το ανόργανο άζωτο και φώσφορο. Για την εκτίμηση της τροφικής κατάστασης του Αμβρακικού Κόλπου, χρησιμοποιήθηκαν κατά κύριο λόγο δύο δείκτες τροφικότητας o TSI (Trophic State Index) του Carlson και ο TRIX (Trophic Index) και δύο συστήματα τροφικής κατάταξης, το παγκόσμιο σύστημα OECD και ένα δεύτερο το οποίο αφορά κυρίως τις Ελληνικές θάλασσες. Ο δείκτης τροφικότητας του Carlson στηρίζεται στην ιδέα ότι ο βαθμός ευτροφισμού ενός υδάτινου περιβάλλοντος σχετίζεται πρωταρχικά με τις αυξημένες συγκεντρώσεις των θρεπτικών (Holdren, et al., 2001). Είναι ένας από τους πιο ευρέως χρησιμοποιούμενους δείκτες έκφρασης της τροφικής κατάστασης κυρίως σε λιμναία περιβάλλοντα, ενώ ανταποκρίνεται πολύ καλά σε περιβάλλοντα όπου ο περιοριστικός παράγοντας ανάπτυξης του φυτοπλαγκτού είναι ο φώσφορος και όχι το άζωτο. Γενικά χρησιμοποιεί τη βιομάζα των αλγών ως βάση για την κατηγοριοποίηση της τροφικής κατάστασης ενός περιβάλλοντος, ενώ για τον υπολογισμός της, συγκρίνει τη χλωροφύλλη-α (Chl-a, σε μg/l), τη διαφάνεια του νερού (SD, σε m) και τη συγκέντρωση του ολικού φωσφόρου (TP, σε μg/l), σύμφωνα με τις ακόλουθες σχέσεις (Carlson, 1977; U.S. Envitonmental Pretection Agency, 1998): ( ) ( ) (3.4) ( ) ( ) (3.5) ( ) ( ) (3.6) Για τον υπολογισμό της μέσης τιμής του δείκτη τροφικότητας Trophic State Index χρησιμοποιήθηκε η ακόλουθη εξίσωση: ( ) ( ) ( ) (3.7) Το εύρος των τιμών που μπορεί να πάρει ο συγκεκριμένος δείκτης κυμαίνεται μεταξύ 0 και 100, αν και θεωρητικά δεν υπάρχουν μεγαλύτερα ή μικρότερα όρια. Ο ακόλουθος πίνακας 3.4, συσχετίζει την τροφική κατάσταση ενός υδάτινου περιβάλλοντος με τις διάφορες τιμές που μπορεί να πάρει ο δείκτης TSI. Οι τιμές του δείκτη μεταξύ 40 και 50 σχετίζονται με περιβάλλοντα όπου επικρατούν μεσοτροφικές συνθήκες (μέτρια παραγωγικότητα). Όταν ο δείκτης τροφικότητας TSI λαμβάνει τιμές μεγαλύτερες από 50, τότε συνδέεται άμεσα με ευτροφικές συνθήκες (υψηλή παραγωγικότητα), ενώ όταν αυτές 63

94 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ξεπερνούν τις 70 μονάδες τότε στο υπό μελέτη περιβάλλον επικρατούν υπερευτροφικές συνθήκες και συνδέονται με περιβάλλοντα όπου υπάρχει υπερβολική παραγωγικότητα. Αντίθετα, ολιγοτροφικές συνθήκες επικρατούν όταν ο δείκτης τροφικότητας λαμβάνει τιμές μικρότερες από 40 και αναφέρατε συνήθως σε περιβάλλοντα με μικρή παραγωγικότητα (Holdren & Montano, 2002). Πίνακας 3.4: Τιμές δείκτη τροφικότητας TSI και η τροφική κατάσταση ενός υδάτινου περιβάλλοντος. Τιμές TSI Ποιότητα Υδάτων < 40 Ολιγοτροφική Μεσοτροφική Ευτροφική > 70 Υπερευτροφική Ο ανοξικός δείκτης AF (Anoxic Factor) (Nurnberg, 1995), αθροίζει ποσοτικά την έκταση και τη διάρκεια της ανοξίας σε στρωματοποιημένα υδάτινα περιβάλλοντα. Στηρίζεται σε μια σειρά μετρήσεων προφίλ οξυγόνου και μορφομετρικών δεδομένων, ενώ μπορεί να υπολογισθεί για κάθε είδους λίμνη και ταμιευτήρα. Υπολογίζεται από τον ακόλουθο τύπο (3.8) και εκφράζει τον αριθμό τον ημερών ανά έτος ή εποχή όπου επιφάνεια του πυθμένα ίση με την επιφάνεια της λίμνης είναι ανοξική. (3.8) Για τον υπολογισμό του δείκτη ανοξίας, αρχικά προσδιορίζεται το βάθος της υδάτινης στήλης, κάτω από το οποίο η συγκέντρωση του διαλυμένου οξυγόνου είναι 1mg/l. Θεωρητικά όταν αυτή συγκέντρωση ανιχνεύεται σε απόσταση ενός μέτρου από τον πυθμένα, τότε η διεπιφάνεια ιζήματος-νερού είναι ανοξική και αναγωγικές συνθήκες θα επικρατούν στη συγκεκριμένη περιοχή του πυθμένα. Ακολούθως υπολογίζεται η διάρκεια της ανοξίας (ti, ημέρες) και πολλαπλασιάζεται με την υπολιμνετική περιοχή (α i, m 2 ) και στο τέλος το γινόμενο αυτό διαιρείται με την έκταση της επιφάνειας της λίμνης (Α 0, m 2 ). Ο δείκτης AF υπολογίζεται αθρίζοντας το πλήθος n, που αντιστοιχεί σε χρονικές πριόδους διαφορετικών συνθηκών. Ο συγκεκριμένος δείκτης μπορεί να ενταχθεί στο σύστημα του δείκτης τροφικότητας TSΙ χρησιμοποιώντας την ακόλουθη σχέση 3.9, ενώ ανάλογα με την τιμή του, η τροφική κατάσταση του υδάτινου περιβάλλοντος, κατηγοριοποιείται σύμφωνα με τον πίνακα 3.5: 64

95 ΜΕΘΟΔΟΙ & ΥΛΙΚΑ ( ) (3.9) Πίνακας 3.5: Τιμές δείκτη τροφικότητας TSI (AF) και η τροφική κατάσταση ενός υδάτινου περιβάλλοντος. Τιμές TSI (AF) Κατάσταση Υδάτων < 20 Ολιγοτροφική Μεσοτροφική Ευτροφική > 60 Υπερευτροφική Άλλος ένας δείκτης που χρησιμοποιήθηκε για την εκτίμηση της τροφικής κατάστασης του Αμβρακικού Κόλπου είναι ο δείκτης Trophic Index (TRIX), ο ποίος αναπτύχθηκε στηριζόμενος σε παράκτιες μετρήσεις στη Μεσόγειο και πιο συγκεκριμένα στην Αδριατική. Οι κύριες συνιστώσες για τον υπολογισμό του συγκεκριμένου δείκτη μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε τρείς ομάδες (Vollenweider, et al., 1998): i. στους παράγοντες άμεσης έκφρασης της παραγωγικότητας, όπως είναι η χλωροφύλληα και το οξυγόνο, ii. στους παράγοντες των θρεπτικών, οι οποίοι με τη σειρά τους διαχωρίζονται στα ολικά θρεπτικά, τα οποία περιλαμβάνουν το ολικό άζωτο και τον ολικό φωσφόρο, αλλά και στα διαθέσιμα που περιλαμβάνουν το διαλυτό ανόργανο άζωτο και φωσφόρο, iii. και στο συμπληρωματικό παράγοντα για την ποιότητα του νερού, ο οποίος αναφέρεται στη διαφάνεια του νερού. Σύμφωνα με τον Vollenweider (1998) η τροφική κατάσταση υπολογίζεται βασιζόμενη σε τέσσερεις παραμέτρους και σύμφωνα με την ακόλουθη εξίσωση 3.10 και λαμβάνει τιμές από 0 έως 10, ανάλογα με την τροφική κατάσταση (πίνακας 3.6). [ ( ) ( ) ( ) ( ) ] (3.10) όπου chl-a: η συγκέντρωση της χλωροφύλλης-α σε μg/l ad%o: το ποσοστό κορεσμού σε διαλυμένου οξυγόνο (%) DIN: το ολικό διαλυμένο ανόργανο άζωτο, σε μg/l ΤP: ο ολικός φώσφορος, σε μg/l 65

96 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 k & m: δύο σταθερές ίσες με -1.5 και 1.2 αντίστοιχα Πίνακας 3.6: Τιμές δείκτη τροφικότητας TRIX και η τροφική κατάσταση ενός υδάτινου περιβάλλοντος. Τιμές TRIX Κατάσταση Υδάτων 2-4 Εξαιρετική 4-5 Καλή 5-6 Μέτρια 6-8 Κακή Το σύστημα κατάταξης OECD (Organization for Economic Co-operation and Development) (1982) στηρίζεται στην εκτίμηση πέντε διαφορετικών παραμέτρων και πιο συγκεκριμένα στις συγκεντρώσεις του ολικού φωσφόρου (σε μg/l), της μέσης ετήσιας και μέγιστης χλωροφύλλης (σε μg/l) και της μέσης ετήσιας και ελάχιστης διαφάνειας του νερού (σε m). Ανάλογα με το εύρος των τιμών κάθε μιας από τις προαναφερθείσες παραμέτρους, διακρίνονται πέντε διαφορετικές κατηγορίες τροφικότητας, οι οποίες και παρουσιάζονται στον ακόλουθο πίνακα 3.7. Πίνακας 3.7: Τροφική κατάσταση ενός υδάτινου περιβάλλοντος σύμφωνα με το παγκόσμιο σύστημα κατάταξης OECD. Κατάσταση Υδάτων Παράμετρος Εξαιρετικά Ολιγοτροφική Ολιγοτροφική Μεσοτροφική Ευτροφική Υπερευτροφική I II III IV V TP (μg/l) [μέση τιμή] < 4 < > 100 Chl-a (mg/l) [μέση τιμή] < 1 < 2.5 2, > 25 Chl-a (mg/l) [μέγιστη τιμή] < 0.5 < > 75 66

97 ΜΕΘΟΔΟΙ & ΥΛΙΚΑ SD (m) [μέση τιμή] < 12 > ,5 < 1.5 SD (m) [ελάχιστη τιμή] < 6 > < 0.7 Το δεύτερο σύστημα κατάταξης που χρησιμοποιήθηκε για την εκτίμηση της τροφικής κατάστασης του Αμβρακικού Κόλπου κατά τη χρονική περίοδο , αναπτύχθηκε από τους Ignatiades (1992) και Καρύδης (1999), ενώ τροποποιήθηκε αργότερα από τις Pagou (2000) και Siokou-Frangou and Pagou (2000). Η κατηγοριοποίηση του στηρίζεται στις μέσες συγκεντρώσεις των ορθοφωσφορικών ιόντων (σε μg/l), του νιτρικού και αμμωνιακού αζώτου (σε μg/l) και της χλωροφύλλης-α (σε μg/l), ενώ αναπτύσσονται συνολικά τέσσερις διαφορετικές κατηγορίες τροφικότητας ανάλογα με τις συγκεντρώσεις των προαναφερθέντων παραμέτρων, οι οποίες και παρουσιάζονται στον ακόλουθο πίνακα 3.8. Πίνακας 3.8: Τροφική κατάσταση ενός υδάτινου περιβάλλοντος σύμφωνα με το σύστημα κατάταξης για τις Ελληνικές θάλασσες. Κατάσταση Υδάτων Παράμετρος Ολιγοτροφική Χαμηλά Μεσοτροφική Υψηλά Μεσοτροφική Ευτροφική Ι ΙΙ ΙΙΙ ΙV PO 4 3 -P (μg/l) < > NO 3 - N (μg/l) < > NH 4 -N (μg/l) < > Chl-a (mg/l) < > Υδροδυναμικό μοντέλο προσομοίωσης, ΜΙΚΕ 3 HD Τα υδροδυναμικά μοντέλα χρησιμοποιούνται κυρίως για να προβλέψουν την κυκλοφορία των υδάτων και τα πρότυπα κατανομής της αλατότητας, σε περιβάλλοντα όπως οι εστουάρες (ποταμόκολποι) και παράκτια συστήματα. Η υδροδυναμική κυκλοφορία σε περιβάλλοντα όπως οι εστουάρες (ποταμόκολποι), είναι μια ιδιαίτερα σύνθετη διεργασία 67

98 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 εξαιτίας της ακανόνιστης ακτογραμμής, του ρηχού αμμώδους πυθμένα κοντά στις εκβολές των ποταμών, των διαφόρων ανθρωπογενών κατασκευών και της ανάμιξης γλυκού και αλμυρού νερού, που χαρακτηρίζουν τέτοιου είδους περιβάλλοντα (Azavedo et al., 2010). Επιπρόσθετα, η πολυπλοκότητα της ενδυναμώνεται από την επίδραση της παροχής γλυκού νερού από τα ποτάμια, τον άνεμο, την παλίρροια, τα κύματα και τα ρεύματα. Αυτές οι διεργασίες ανάμιξης προσδιορίζουν σε μεγάλο βαθμό τα χαρακτηριστικά της κυκλοφορίας του νερού. Ωστόσο, η σημαντικότητά τους και η επίδρασή τους εξαρτάται από το μέγεθος, το σχήμα και τη βαθυμετρία της εστουάρας, τον όγκο του γλυκού νερού που εισέρχεται σε αυτή, τη μεταβολή του παλιρροιακού εύρους, τον άνεμο και τις ανθρώπινες παρεμβάσεις στο σύστημα (Twigt et al., 2009). Ποικίλα τρισδιάστατα υδροδυναμικά μοντέλα έχουν αναπτυχθεί, επαληθευθεί και εφαρμοσθεί σε μελέτες αναφορικά με την κατανόηση της υδροδυναμικής κυκλοφορίας και την ανταπόκριση των συστημάτων σε παράγοντες όπως οι προαναφερθέντες (Kowalewska- Kalkowska & Kowalewski, 2006, Levasseur et al., 2007, Hu et al., 2009, Azavedo et al., 2010). Στην πραγματικότητα, τα αριθμητικά ομοιώματα χρησιμοποιούνται ευρέως σήμερα για να αντιμετωπιστούν ποικίλα περιβαλλοντικά και οικολογικά προβλήματα. Ταυτόχρονα, ενδυναμώνετε ο ρόλος τους ως επιστημονικά εργαλεία, βοηθώντας στην κατανόηση των ιδιοτήτων του κάθε συστήματος, αποτελώντας παράλληλα ένα χρήσιμο διαχειριστικό εργαλείο για την πρόβλεψη των αποτελεσμάτων των ανθρώπινων παρεμβάσεων, οι οποίες επιδρούν στο περιβάλλον. Για την προσομοίωση της υδροδυναμικής κυκλοφορίας του Αμβρακικού Κόλπου, χρησιμοποιήθηκε το τρισδιάστατο υδροδυναμικό μοντέλο MIKE 3 Flow Model FM, HD, το οποίο αναπτύχθηκε από το Ινστιτούτο Υδραυλικής της Δανίας (Danish Hydraulic Institute, DHI) και μπορεί να προσομοιώσει την υδροδυναμική κυκλοφορία σε κλειστούς κόλπους με περιορισμένη φυσική ενέργεια. Είναι ένα βαροκλινικό, μη υδροστατικό μοντέλο, το οποίο είναι σχεδιασμένο για μεγάλου εύρους εφαρμογές σε περιοχές όπως ωκεανοί, παράκτιες περιοχές, εστουάρες (ποταμόκολποι) και λίμνες, ενώ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εφαρμογές όπως: Προσδιορισμός των υδρογραφικών συνθηκών για το σχεδιασμό, την κατασκευή και τη λειτουργία, Μελέτες για τον προσδιορισμό περιβαλλοντικών επιπτώσεων, Μελέτες παράκτιας και ωκεανογραφικής κυκλοφορίας, Βελτιστοποίηση των υποδομών προστασίας σε λιμάνια και παράκτιες περιοχές, Υδροδυναμική λιμνών και υδάτινων ταμιευτήρων, Επανακυκλοφορία και αφαλάτωση, Συστήματα πρόβλεψης και πρόγνωσης. 68

99 ΜΕΘΟΔΟΙ & ΥΛΙΚΑ Βασικό μοντέλο του ΜΙΚΕ 3 Flow Module FM (Flexible Mesh) είναι το υδροδυναμικό, το οποίο προσομοιώνει ασταθείς τρισδιάστατες ροές, λαμβάνοντας υπόψη τις μεταβολές της πυκνότητας, της βαθυμετρίας και εξωτερικών δυνάμεων, όπως είναι η μετεωρολογία, η παλιρροιακή ανύψωση, τα ρεύματα και άλλες υδρογραφικές συνθήκες. Το υδροδυναμικό μοντέλο μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε από μόνο του για την εξαγωγή αποτελεσμάτων, είτε τα αποτελέσματά του να χρησιμοποιηθούν σαν δεδομένα εισαγωγής για διάφορα άλλα μοντέλα Βασικές Εξισώσεις Το σύστημα προσομοίωσης του ΜΙΚΕ 3, βασίζεται στην αριθμητική επίλυση των τρισδιάστατων ασυμπίεστων εξισώσεων Reynolds και Navier-Stokes, οι οποίες στηρίζονται στις παραδοχές κατά Boussinesq και της υδροστατική πίεσης. Έτσι, το μοντέλο αποτελείται από εξισώσεις συνέχειας, ορμής, θερμοκρασίας, αλατότητας και πυκνότητας και από ένα κλειστό σχήμα επίλυσης των εξισώσεων της τύρβης. Η πυκνότητα δεν εξαρτάται από την πίεση, αλλά μόνο από τη θερμοκρασία και την αλατότητα Καρτεσιανές Συντεταγμένες Η εξίσωση συνέχειας δίνεται από τον τύπο: (3.11) είναι: και οι δύο εξισώσεις της οριζόντιας ορμής για τη x- και y- συνιστώσα, αντίστοιχα, ( ) ( ) (3.12) ( ) ( ) (3.13) 69

100 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Λίστα συμβόλων Σύμβολο Επεξήγηση Μονάδα Μέτρησης t ο χρόνος sec x, y, & z οι Καρτεσιανές συντεταγμένες - η η επιφανειακή διακύμανση του νερού m d το βάθος της στάθμης m h=η+d το συνολικό βάθος του νερού m u, v και w οι συνιστώσες της ταχύτητας στη x, y, και z διεύθυνση m/sec f=2ωsinφ η παράμετρος Coriolis - Ω η γωνιακή ταχύτητα περιστροφής rad/s φ το γεωγραφικό πλάτος rad g η επιτάχυνση της βαρύτητας m/sec 2 ρ η πυκνότητα του νερού Kg/m 3 S xx, S xy, S yx & οι συνιστώσες των τάσεων ακτινοβολίας - S yy v t το κάθετο τυρβώδες ιξώδες p α η ατμοσφαιρική πίεση Bar ρ 0 η πυκνότητα αναφοράς του νερού Kg/m 3 S το μέγεθος της παροχής λόγω σημειακών πηγών m 3 /sec u s, v s η ταχύτητα με την οποία το νερό παροχετεύεται στο περιβάλλον νερό m 3 /sec Η οριζόντια πίεση περιγράφεται από μια διαβαθμιζόμενη σχέση πίεσης, η οποία στην απλοποιημένη της μορφή δίνεται από τις ακόλουθες εξισώσεις: 70

101 ΜΕΘΟΔΟΙ & ΥΛΙΚΑ ( ) ( ( )) (3.14) ( ( )) ( ) (3.15) όπου Α είναι το οριζόντιο τυρβώδες ιξώδες. Οι οριακές συνθήκες στην επιφάνεια και στον πυθμένα για τις συνιστώσες ταχύτητας u, v και w είναι: Για z = η: ( ) ( ) (3.16) Για z = -d: ( ) ( ) (3.17) Όπου (τ sx, τ sy ) και (τ bx, τ by ) είναι οι x και y συνιστώσες της τριβής του ανέμου στην επιφάνεια και της τριβής του πυθμένα. Το συνολικό βάθος του νερού, h, μπορεί να υπολογισθεί από την κινηματική οριακή συνθήκη της επιφάνειας, καθώς το πεδίο της ταχύτητας είναι γνωστό από τις εξισώσεις της ορμής και της συνέχειας. Ωστόσο, μια πιο κατάλληλη εξίσωση μπορεί να υπολογισθεί από την κάθετη ολοκλήρωση της τοπικής εξίσωσης της συνέχειας: (3.18) όπου και είναι τα ποσοστά της κατακρήμνισης και της εξάτμισης, αντίστοιχα, και και, οι ταχύτητες του μέσου βάθους (3.19) Επειδή το ρευστό θεωρείται ασυμπίεστο, η πυκνότητα, ρ, δεν εξαρτάται από την πίεση αλλά μόνο από τη θερμοκρασία, T, και την αλατότητα, s, σύμφωνα με την καταστατική εξίσωση (UNESCO, 1981, b): ( ) (3.20) Εξισώσεις μεταφοράς θερμοκρασίας και αλατότητας Η μεταφορά της θερμοκρασίας, Τ, και της αλατότητας, s, ακολουθούν τις γενικές εξισώσεις μεταφοράς και διάχυσης, οι οποίες είναι: 71

102 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ( ) (3.21) ( ) (3.22) όπου Dv ο κάθετος συντελεστής τυρβώδους διάχυσης, είναι ο όρος της πηγής κατά την ανταλλαγής της θερμότητας με την ατμόσφαιρα, T s και s s, είναι η θερμοκρασία και η αλατότητα της πηγής. F είναι η οριζόντια διάχυση, η οποία καθορίζεται από τη σχέση: ( ) [ ( ) ( )] ( ) (3.23) όπου D h είναι ο συντελεστής της οριζόντιας διάχυσης, ενώ μπορεί να συσχετισθεί με το συντελεστή τυρβώδους ιξώδους, καθώς: h (3.24) όπου σ Τ είναι ο αριθμός Prandtl, ενώ σε πολλές περιπτώσεις μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας σταθερό αριθμός Prandtl (Rodi, 1984). Οι οριακές συνθήκες για τη θερμοκρασία στην επιφάνεια και τον πυθμένα είναι: Για z = η: (3.25) Για z = -d (3.26) όπου Q n είναι η καθαρή επιφανειακή ροή θερμότητας και c ρ = 4217 J/(kg* o K) είναι η ειδική θερμότητα του νερού. Οι οριακές συνθήκες για την αλατότητα στην επιφάνεια και τον πυθμένα είναι: Για z = η: (3.27) Για z = -d (3.28) Όταν περιλαμβάνεται η ανταλλαγή θερμότητας από την ατμόσφαιρα, τότε η εξάτμιση καθορίζεται από τον τύπο: { (3.29) 72

103 ΜΕΘΟΔΟΙ & ΥΛΙΚΑ όπου q v είναι η ροή της λανθάνουσας θερμότητας και l v =2,5*10 6 είναι η λανθάνουσα θερμότητα της εξάτμισης του νερού. Εξισώσεις μεταφοράς βαθμωτού μεγέθους Η εξίσωση διατήρησης για ένα βαθμωτό μέγεθος είναι: ( ) (3. 30) όπου C είναι η συγκέντρωση του βαθμωτού μεγέθους, k p είναι ο γραμμικός ρυθμός διάσπασης του βαθμωτού μεγέθους, C s είναι η συγκέντρωση του βαθμωτού μεγέθους στην πηγή και D v είναι ο κάθετος συντελεστής διάχυσης. Ο όρος της οριζόντιας διάχυσης, F C, υπολογίζεται από τη σχέση: [ ( ) ( )] (3.31) όπου D h είναι ο συντελεστής οριζόντιας διάχυσης. Μοντέλο Τύρβης Η τύρβη προσομοιώνεται χρησιμοποιώντας την έννοια του τυρβώδους ιξώδους, το οποίο περιγράφεται ξεχωριστά για την κάθετη και την οριζόντια μεταφορά, ενώ μπορούν χρησιμοποιηθούν ποικίλα μοντέλα τα οποία μπορούν να χρησιμοποιούν ένα σταθερό ιξώδες ή ένα κάθετο παραβολικά ιξώδες ακόμη και ένα τυπικό μοντέλο k-ε (Rodi, 1984). Κάθετο τυρβώδες ιξώδες τύπο: Το τυρβώδες ιξώδες που απορρέει από ένα παραβολικό μοντέλο υπολογίζεται από τον ( ( ) ) (3.32) όπου U τ =max(u τs, U τb ) και c 1 και c 2 είναι δύο σταθερές. U τs και U τb είναι οι ταχύτητες της τριβής που σχετίζονται με τις πιέσεις της επιφάνειας και του πυθμένα, και c 1 =0,41 και c 2 = -0,41 δίνουν το πρότυπο παραβολικό προφίλ. Σε εφαρμογές με στρωμάτωση, η επίδραση της άνωσης μπορεί να συμπεριλήφθη άμεσα. Αυτό επιτιγχάνεται με την εισαγωγή του αριθμού Richardson, ο οποίος εξαρτάται από την απόσβεση του συντελεστή τυρβώδους ιξώδους, όταν επικρατεί σταθερή στρωμάτωση. Η 73

104 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 απόσβεση αυτή δίνεται από μια γενίκευση του τύπου Munk-Anderson (Munk & Anderson, 1984): ( ) (3.33) όπου v * t είναι η αρχική τιμή του συντελεστή και Ri είναι η τοπική βαθμίδα του αριθμού Richardson: (( ) ( ) ) (3.34) όπου α=10 και b=0,5, είναι δύο εμπειρικές σταθερές. Στο μοντέλο k-ε το τυρβώδες ιξώδες εξαρτάται από τις παραμέτρους τις τύρβης k και ε, καθώς: (3.35) όπου k είναι η τυρβώδης κινητική ενέργεια ανά μονάδα μάζα (ΤΚΕ), ε είναι η απώλεια της τυρβώδους κινητική ενέργεια και c μ είναι μια εμπειρική σταθερά. Η τυρβώδης κινητική ενέργεια, k, και η σκέδαση τυρβώδους κινητικής ενέργειας, ε, δίνονται από τις ακόλουθες εξισώσεις μεταφοράς: ( ) (3.36) ( ) ( ) (3.37) όπου η διάτμηση Ρ, και η άνωση Β γίνονται από τις ακόλουθες εξισώσεις: (( ) ( ) ) (3.38) (3.39) και η συχνότητα Brunt-Väisälä καθορίζεται από τον τύπο (3.40) όπου σ t είναι ο τυρβώδης αριθμός Prandtl, σ k, σ ε, c 1ε, c 2ε και c 3ε είναι εμπειρικές σταθερές. F, είναι οι όροι της οριζόντιας διάχυσης, οι οποίοι καθορίζονται από την σχέση: ( ) [ ( ) ( )] ( ) (3.41) αντίστοιχα. Οι συντελεστές οριζόντιας διάχυσης δίνονται από τις σχέσεις D h =A/σ k και D h =A/σ ε 74

105 ΜΕΘΟΔΟΙ & ΥΛΙΚΑ Στην επιφάνεια οι οριακές συνθήκες της τυρβώδους κινητικής ενέργειας και ο ρυθμός διάχυσής της εξαρτώνται από την διατμητική τάση του ανέμου, U ts Για z = η: (3.42) για U ts > 0 (3.43) (3.44) ( ) για U ts = 0 (3.45) όπου κ=0,4 είναι η σταθερά von Kármán, α=0.07 είναι μια εμπειρική σταθερά και Δz s είναι η απόσταση από την επιφάνεια στην οποία ορίζεται το ανοιχτό όριο. Για z = -d: (3.46) (3.47) όπου Δz b είναι η απόσταση από την επιφάνεια στην οποία ορίζεται το ανοιχτό όριο. Οριζόντιο τυρβώδες ιξώδες Σε πολλές περιπτώσεις μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια σταθερή τιμή για τον οριζόντιο συντελεστή τυρβώδους ιξώδους. Εναλλακτικά, ο Smagorinsky (1963), πρότεινε να εκφραστούν οι μεταφορές στην υποκλίμακα του πλέγματος χρησιμοποιώντας ένα αποτελεσματικό τυρβώδες ιξώδες συσχετισμένο με μια χαρακτηριστικού μήκους κλίμακα. Το συγκεκριμένο τυρβώδες ιξώδες δίνεται από τη σχέση: (3.48) όπου c s είναι μια σταθερά, l είναι το χαρακτηριστικό μήκος και S ij ο ρυθμός παραμόρφωσης δίνεται από τη σχέση: ( ) ( ) (3.49) Καρτεσιανές και sigma συντεταγμένες Οι εξισώσεις επιλύονται χρησιμοποιώντας ένα κατακόρυφο σ-μετασχηματισμό: 75

106 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 (3.50) όπου το σ λαμβάνει τιμές οι οποίες ποικίλουν από 0 κοντά στον πυθμένα έως 1 κοντά στην επιφάνεια. Η μετατροπή των συντεταγμένων συνεπάγεται σχέσεις όπως: (3.51) ( ) ( ( ) ( ) ) (3.52) Στο νέο σύστημα συντεταγμένων οι εξισώσεις δίνονται ως εξής: Συνέχειας: (3.53) χ-ορμής: ( ) ( ) (3.54) y-ορμής: ( ) ( ) (3.55) Μεταφορά Θερμοκρασίας: ( ) (3.56) Μεταφορά Αλατότητας: ( ) (3.57) Τυρβώδης Κινητική Ενέργεια: ( ) ( ) (3.58) Σκέδαση της Τυρβώδους Κινητικής Ενέργειας: ( ) ( ) (3.59) Μεταφορά Βαθμωτού Μεγέθους: ( ) (3.60) 76

107 ΜΕΘΟΔΟΙ & ΥΛΙΚΑ Η τροποποιημένη κάθετη ταχύτητα δίνεται από την ακόλουθη εξίσωση: [ ( )] (3.61) Η τροποποιημένη κάθετη ταχύτητα, είναι μια ταχύτητα κατά μήκος ενός επιπέδου σταθερού σ. Οι όροι της οριζόντιας διάχυσης δίνονται από τις εξισώσεις: ( ) ( ( )) (3.62) ( ( )) ( ) (3.63) ( ) [ ( ) ( )] ( ) (3.64) Οι οριακές συνθήκες στην ελεύθερη επιφάνεια και τον πυθμένα δίνονται ως εξής: Για σ = 1: ( ) ( ) (3.65) Για σ = 0: ( ) ( ) (3.66) Η εξίσωση για τον προσδιορισμό του βάθους δεν αλλάζει κατά τη μετατροπή των συντεταγμένων Σφαιρικές και sigma συντεταγμένες Στις σφαιρικές συντεταγμένες οι ανεξάρτητες μεταβλητές είναι το γεωγραφικό μήκος, λ, και το γεωγραφικό πλάτος, ϕ. Το οριζόντιο πεδίο ταχυτήτων (u, v) καθορίζεται ως: (3.67) (3.68) όπου R είναι η ακτίνα της γης. Σε αυτό το σύστημα συντεταγμένων οι βασικές εξισώσεις δίνονται από τους ακόλουθους τύπους: Συνέχειας: ( ) (3.69) 77

108 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 χ-ορμής: ( ) ( ) ( ( )) ( ) (3.70) y-ορμής: ( ) ( ) ( ( )) ( ) (3.71) Μεταφορά Θερμοκρασίας: ( ) ( ) (3.72) Μεταφορά Αλατότητας: ( ) ( ) (3.73) Τυρβώδης Κινητική Ενέργεια: ( ) ( ) ( ) (3.74) Σκέδαση της Τυρβώδους Κινητικής Ενέργειας: ( ) ( ) ( ) (3.75) Μεταφορά Βαθμωτού Μεγέθους: ( ) ( ) (3.76) Η τροποποιημένη κάθετη ταχύτητα στις σφαιρικές συντεταγμένες δίνεται από την ακόλουθη εξίσωση: [ ( )] (3.77) Η εξίσωση η οποία προσδιορίζει το βάθος του νερού στις σφαιρικές συντεταγμένες είναι η ακόλουθη: 78

109 ΜΕΘΟΔΟΙ & ΥΛΙΚΑ ( ) (3.78) Τριβή του Πυθμένα ρίζας: Η τριβή του πυθμένα, ( ), καθορίζεται από το νόμο της τετραγωνικής (3.79) Όπου c f είναι ο συντελεστής τριβής και ( ) είναι η ταχύτητα της ροή; Πάνω από τον πυθμένα. Η ταχύτητα της τριβής, η οποία σχετίζεται με την τριβή του πυθμένα, δίνεται από την εξίσωση: (3.80) Σε τρισδιάστατους υπολογισμούς, είναι η ταχύτητα σε μια απόσταση Δz b πάνω από τον πυθμένα της θάλασσας και ο συντελεστής τριβής υπολογίζεται υποθέτοντας ένα λογαριθμικό προφίλ μεταξύ του πυθμένα της θάλασσας και ενός σημείου Δz b πάνω από αυτό: ( ( )) (3.81) Όπου k=0,4 είναι ο συντελεστής von Kármán και z 0 είναι η τραχύτητα του πυθμένα. Όταν η επιφάνεια του ορίου είναι τραχιά, τότε η τραχύτητα του πυθμένα εξαρτάται από το ύψος της τραχύτητας, k s : (3.82) όπου m είναι περίπου 1/30. Ο αριθμός Manning μπορεί να εκτιμηθεί από την τραχύτητα του πυθμένα χρησιμοποιώντας την ακόλουθη εξίσωση: (3.83) Τριβή του Ανέμου Σε περιοχές οι οποίες καλύπτονται από πάγο η επιφανειακή πίεση ( ) καθορίζεται από τους ανέμους πάνω από την επιφάνεια. Η πίεση δίνεται από την ακόλουθη εμπειρική σχέση: (3.84) 79

110 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 όπου ρ α είναι η πυκνότητα του αέρα, c d είναι η τριβή του αέρα και ( ) είναι η ταχύτητα του ανέμου σε απόσταση 10m πάνω από τη θαλάσσια επιφάνεια. Η ταχύτητα της τριβής που σχετίζεται με την επιφανειακή πίεση δίνεται από την ακόλουθη εξίσωση: (3.85) Ο συντελεστής τριβής μπορεί να είναι είτε μια σταθερή τιμή ή να είναι εξαρτώμενος από την ταχύτητα του ανέμου. Ο εμπειρικός τύπος, ο οποίος προτάθηκε από τον Wu (1980, 1994) χρησιμοποιείται για την παραμετροποίηση του συντελεστή τριβής. { ( ) (3.86) όπου c a, c b, w a και w b είναι εμπειρικοί παράγοντες και w 10 είναι η ταχύτητα του ανέμου σε απόσταση 10m πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας. Οι προκαθορισμένες τιμές για τους εμπειρικούς παράγοντες είναι c a =1,255*10-3, c b =2,425*10-3, w a =7 m/s και w b =25 m/s. Οι συγκεκριμένες τιμές, γενικά δίνουν αρκετά καλά αποτελέσματα για εφαρμογές στην ανοιχτή θάλασσα. Μετρήσεις του συντελεστή τριβής, οι οποίες συλλέχθηκαν από λίμνες αποκαλύπτουν ότι ο συντελεστής τριβής είναι μεγαλύτερος από τον αντίστοιχο της ανοιχτής θάλασσας Ανταλλαγή Θερμότητας Η ανταλλαγή θερμότητας με την ατμόσφαιρα υπολογίζεται συνεκτιμώντας τέσσερεις φυσικές διεργασίες Λανθάνουσα θερμότητα λόγω εξάτμισης Θερμική ροή λόγω αγωγιμότητας Καθαρή ακτινοβολία μικρού μήκους κύματος Καθαρή ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος Η λανθάνουσα θερμότητα λόγω εξάτμισης, η θερμική ροή λόγω αγωγιμότητας και η ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος υποτίθεται ότι λαμβάνουν χώρα στην επιφάνεια. Το προφίλ απορρόφησης για την καθαρή ροή μικρού μήκους κύματος προσεγγίζεται από το νόμο του Beer. Η εξασθένιση της έντασης του φωτός περιγράφεται μέσα από τον τροποποιημένο νόμο του Beer: ( ) ( ) (3.87) όπου I(d) είναι η ένταση σε βάθος d κάτω από την επιφάνεια, I 0 είναι η ένταση ακριβώς κάτω από την επιφάνεια του νερού, β είναι ένα μέγεθος το οποίο λαμβάνει υπόψη 80

111 ΜΕΘΟΔΟΙ & ΥΛΙΚΑ ότι ένα κλάσμα της ενέργειας φωτός (της υπέρυθρης) απορροφάται κοντά στην επιφάνεια, λ είναι ο συντελεστής απόσβεσης του φωτός. Οι τυπικές τιμές για τους συντελεστές β και λ είναι 0,2-0,6 και 0,5-1,4 m -1, αντίστοιχα. Οι συντελεστές β και λ καθορίζονται από το χρήστη. Οι προκαθορισμένες τιμές είναι β=0,3 και λ=1,0 m -1. Το κλάσμα της ενέργειας του φωτός το οποίο απορροφάται κοντά στην επιφάνεια είναι το βi 0. Η Καθαρή ακτινοβολία μικρού μήκους κύματος, q sr, net μειώνεται όπως περιγράφεται από τον τροποποιημένο νόμο του Beer. Έτσι η καθαρή επιφανειακή ροή θερμότητας δίνεται από την ακόλουθη εξίσωση: (3.88) Για τρισδιάστατους υπολογισμούς ο όρος της πηγής δίνεται από την ακόλουθη εξίσωση: ( ( ) ( ) ) ( ) ( ) (3.89) Σε περιοχές όπου καλύπτονται από πάγο η ανταλλαγή θερμότητας αποκλείεται. Εξάτμιση Ο νόμος του Dalton παράγει την ακόλουθη σχέση για τη για την απώλεια θερμότητας λόγω εξάτμισης (ή λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης): ( )( ) (3.90) όπου L=2,5*10 6 J/kg είναι η λανθάνουσα θερμότητα λόγω εξάτμισης (στη βιβλιογραφία χρησιμοποιείται πιο κοινά L=2,5* Τ water ), C e =1,32*10-3 είναι ο συντελεστής μεταφοράς υγρασίας (ή αριθμός Dalton), W 2m είναι η ταχύτητα του ανέμου σε απόσταση 2m πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, Q water είναι η πυκνότητα των υδρατμών κοντά στην επιφάνεια, Q air είναι η πυκνότητα των υδρατμών στην ατμόσφαιρα, και α 1 και b 2 είναι δύο σταθερές οι οποίες καθορίζονται από το χρήστη (οι κοινές τιμές τους είναι α 1 =0,5 και b 2 =0,9). Μετρήσεις της πυκνότητας των υδρατμών κοντά στην επιφάνεια και στην ατμόσφαιρα (Q water και Q air ) δεν είναι άμεσα διαθέσιμες, ωστόσο η πυκνότητα των υδρατμών μπορεί να συσχετισθεί με την πίεση τους σύμφωνα με την ακόλουθη σχέση: (3.91) στην οποία ο δείκτης i αναφέρεται τόσο στο νερό όσο και στον αέρα. Η πίεση των υδρατμών κοντά στη θάλασσα, e water, μπορεί να εκφραστεί υπό τους όρους της θερμοκρασίας 81

112 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 του νερού υποθέτοντας ότι ο αέρας κοντά στην επιφάνεια είναι κορεσμένος και έχει την ίδια θερμοκρασία με το νερό: ( ) (3.92) όπου K=5418 ο Κ και T k =273,15 ο K είναι η θερμοκρασία στους 0 0 C. Όμοια, η πίεση των υδρατμών του αέρα, e air, μπορεί να εκφραστεί υπό τους όρους της θερμοκρασίας του αέρα και της σχετικής υγρασίας, R: ( ) (3.93) Αντικαθιστώντας την πυκνότητα των υδρατμών κοντά στην επιφάνεια και στην ατμόσφαιρα (Q water και Q air ) με τους πιο πάνω όρους, η λανθάνουσα θερμότητα μπορεί να εκφραστεί από τον τύπο: ( ) ( ( ( )) ( ) ) (3.94) όπου όλες οι σταθερές έχουν συμπεριληφθεί στη νέα λανθάνουσα σταθερά P v =4370 J* o K/m 3. Κατά τη διάρκεια ψύξης της επιφάνειας η απώλεια της λανθάνουσας θερμότητας έχει κύρια επίδραση με τιμές που ξεπερνούν τα 100 W/m 2. Θερμική Ροή από Αγωγιμότητα Η θερμική ροή από αγωγιμότητα, q c (W/m 2 ), εξαρτάται από τον τύπο του οριακού στρώματος μεταξύ της επιφάνειας της θάλασσας και της ατμόσφαιρας. Γενικά, αυτό το όριο είναι τυρβώδες, προϋποθέτοντας της ακόλουθη σχέση: { ( ) ( ) (3.95) όπου ρ air είναι η πυκνότητα του αέρα και ίση με 1,225 kg/m 3, c air =1007 J/(kg* o K) είναι η ειδική θερμότητα του αέρα, c heating =0,0011 και c cooling =0,0011 είναι ο συντελεστής μεταφοράς θερμικής ροής από αγωγιμότητα (ή αριθμός Stanton) για τη θέρμανση και την ψύξη αντίστοιχα (Kantha & Clayson, 2000), w 10 είναι η ταχύτητα του ανέμου σε απόσταση 10m από την επιφάνεια της θάλασσας, Τ water είναι η θερμοκρασία στην επιφάνεια της θάλασσας και Τ air είναι η θερμοκρασία του αέρα. Οι τιμές της θερμικής ροής από αγωγιμότητα τυπικά ποικίλουν από 0 έως και 100 W/m 2. 82

113 ΜΕΘΟΔΟΙ & ΥΛΙΚΑ Ακτινοβολία Μικρού Μήκους Κύματος Η ακτινοβολία του ήλιου αποτελείται από ηλεκτρομαγνητικά κύματα των οποίων το μήκος κύματος ποικίλει μεταξύ και Å. Η περισσότερη από αυτή την ακτινοβολία απορροφάται από τη στιβάδα του όζοντος, αφήνοντας μόνο ένα μικρό τμήμα της ενέργειας να φθάσει στην επιφάνεια της Γης. Επιπλέον, στο φάσμα του φωτός αλλάζει όταν οι ηλιακές ακτίνες φθάνουν στη Γη. Το μεγαλύτερο μέρος του υπέρυθρου και του υπεριώδους φωτός απορροφάται σε τέτοιο βαθμό ώστε η ηλιακή ακτινοβολία της Γης αποτελείται από μήκη κύματος μεταξύ και Å. Αυτή η ακτινοβολία εκφράζεται ως μικρού μήκους κύματος ακτινοβολία. Η ένταση της εξαρτάται από τη απόσταση από τον ήλιο, τη γωνία της κλίσης και το γεωγραφικό πλάτος, την εξωγενή από τη Γη, τη νεφοκάλυψη και το ποσοστό υδρατμών που εξατμίζεται στην ατμόσφαιρα (Iqbal, 1983). Η εκκεντρότητα στην ηλιακή τροχιά, Ε 0, δίνεται από την ακόλουθη εξίσωση: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) (3.96) όπου r 0 είναι η μέση απόσταση από τον ήλιο, r είναι η πραγματική απόσταση και η γωνία Γ (rad) προσδιορίζεται από τον τύπο: ( ) (3.97) όπου d n είναι η Ιουλιανή ημέρα. Η ημερήσια περιστροφή της Γης γύρω από τον άξονα των πόλων συμβάλει στην αλλαγή της ηλιακής ακτινοβολίας. Η εποχιακή ακτινοβολία εξαρτάται από την μαγνητική γωνία απόκλισης δ (rad) η οποία υπολογίζεται από τον τύπο: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) (3.98) Η διάρκεια της ημέρας, n d, ποικίλει ανάλογα με το δ. Για ένα καθορισμένο γεωγραφικό πλάτος, ϕ, (θετικό στο βόρειο ημισφαίριο), η διάρκεια της ημέρας δίνεται από τον τύπο: ( ( ) ( )) και (3.99) Η ένταση της μικρού μήκους κύματος ακτινοβολία σε μια επιφάνεια παράλληλα με την επιφάνεια της Γης αλλάζει ανάλογα με τη γωνία πρόσπτωσης. Η μεγαλύτερη ένταση υπάρχει όταν ο ήλιος βρίσκεται στο ζενίθ, ενώ η μικρότερη κατά τη διάρκεια της ανατολής και της δύσης του ήλιου. Η συνολική έντασης της εξωγενούς ακτινοβολίας στην επιφάνεια, κατά τη διάρκεια της ημέρας, H 0 (MJ/m 2 /day), δίνεται από τον τύπο: 83

114 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ( ) ( )( ( ) ( )) (3.100) όπου q sc είναι η ηλιακή σταθερά και ίση με 4,9212 (MJ/m 2 /h). Για το υπολογισμό της ημερήσιας ακτινοβολίας υπό συνθήκες νεφοκάλυψης, Η, δίνεται η ακόλουθη σχέση: (3.101) στην οποία n είναι ο αριθμός των ορών με ηλιοφάνεια και n d είναι ο μέγιστος αριθμός ωρών με ηλιοφάνεια. α 2 και b 2 είναι δύο σταθερές των οποίων οι τιμές είναι 0,295 και 0,371, αντίστοιχα. Έτσι η μέση ωριαία ηλιακή ακτινοβολία μικρού μήκους κύματος, q s (MJ/m 2 /h), εκφράζεται ως: ( ) ( ( )) (3.102) όπου ( ) (3.103) ( ) (3.104) Η ένταση εξωγενή της εξωγενούς ακτινοβολίας q 0 (MJ/m 2 /h), και η ωριαία γωνία ω i υπολογίζονται από τους ακόλουθους τύπους: ( ( ) ( ) ( ) ( ) ( )) (3.105) ( ( ) ) (3.106) είναι η διαφορά των ωρών εξαιτίας της θερινής ώρας και L s είναι το τυπικό γεωγραφικό πλάτος για τη ζώνη ώρας. Τα και L s είναι εμπειρικές σταθερές που καθορίζονται από το χρήστη, οι οποίες συνήθως λαμβάνουν τιμές ίσες με 0 (h) και 0 (deg), αντίστοιχα. L E είναι το τοπικό γεωγραφικό πλάτος σε μοίρες. Ε t (s) είναι η διαφορά στην ώρα εξαιτίας της ηλιακής τροχιάς, ποικίλει κατά τη διάρκεια του έτους, ενώ δίνεται από τον τύπο: ( ( ) ( ) ( ) ( )) (3.107) Τέλος, t local είναι η τοπική ώρα σε ώρες. Η ηλιακή ακτινοβολία η οποία φθάνει στην επιφάνεια της θάλασσας, δεν απορροφάται όλη από την επιφάνεια του νερού. Ένα μέρος αντανακλάται και χάνεται εκτός και αν αντανακλαστεί πάλι πίσω από την ατμόσφαιρα. Το ποσό της ενέργειας που χάνεται, εξαιτίας 84

115 ΜΕΘΟΔΟΙ & ΥΛΙΚΑ του Albedo, εξαρτάται από τις γωνίες πρόσπτωσης και αντανάκλασης. Όταν η επιφάνεια της θάλασσας είναι λεία, η αντανάκλαση, μπορεί να εκφρασθεί ως: ( ( ) ( ) ( ) ( ) ) (3.108) όπου i είναι η γωνία πρόσπτωσης, r είναι η γωνία αντανάκλασης και α είναι ο συντελεστής αντανάκλασης, ο οποίος κυμαίνεται από 5 έως 40%. Η γωνία α μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως: { ( ) (3.109) όπου το υψόμετρο (altitude) σε μοίρες δίνεται από τον τύπο: ( ( ( ) ( ) ( ) ( ) ( ))) (3.110) Έτσι, η καθαρή ακτινοβολία μικρού μήκους κύματος, q s,net (W/m 2 ), μπορεί να εκφραστεί ως: ( ) (3.111) Ακτινοβολία Μεγάλου μήκους Κύματος Ένα σώμα ή μια επιφάνεια εκπέμπει ηλεκτρομαγνητική ενέργεια σε όλα τα μήκη κύματος του φάσματος. Η ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος αποτελείται από κύματα μήκους μεταξύ και Å. Η ακτινοβολία σε αυτό το διάστημα ονομάζεται υπέρυθρη και εκπέμπεται από την ατμόσφαιρα και τη θαλάσσια επιφάνεια. Εάν από τη μεγάλου μήκους κύματος εκπομπή από την επιφάνεια της θάλασσας στην ατμόσφαιρα αφαιρεθεί αυτή που εκπέμπεται από την ατμόσφαιρα στη θαλάσσια επιφάνεια, τότε αυτό που απομένει ονομάζεται καθαρή ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος και εξαρτάται από τη νεφοκάλυψη, τη θερμοκρασία του αέρα, την πίεση των υδρατμών στον αέρα και τη σχετική υγρασία. Η καθαρή ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος, q ls, net (W/m 2 ) και δίνεται από την εξίσωση του Brunt: ( ) ( ) ( ) (3.112) όπου e d είναι η πίεση των υδρατμών σε md, n είναι ο αριθμός των ωρών ηλιοφάνειας, n d είναι ο μέγιστος αριθμός ωρών ηλιοφάνειας, σ sb = 5,6697*10-8 W/(m 2 * o K) και είναι η σταθερά Stefan Boltzman, Τ air ( 0 C) είναι η θερμοκρασία του αέρα. Οι συντελεστές α, b, c και d είναι ίση με α=0,56, b=0,077md -1/2, c=0,10 και d=0,90. 85

116 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Η πίεση των υδρατμών καθορίζεται από τη σχέση: (3.113) όπου R είναι η σχετική υγρασία και η πίεση των κορεσμένων υδρατμών, e saturated (kpa), με 100% σχετική υγρασία και με θερμοκρασία να κυμαίνεται από C έως και 52 0 C, δίνεται από τη σχέση: (( ) ) (3.114) Αριθμητική Επίλυση Διακριτοποίηση του Χώρου Η χωρική επίλυση στο συγκεκριμένο μοντέλο πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας τη μέθοδο των πεπερασμένων όγκων. Η συγκεκριμένη μεθοδολογία, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επίλυση μιας διαφορικής εξίσωσης που εκφράζει τη διατήρηση κάποιας ποσότητας, ως εξής: Ο χώρος όπου ορίζεται αυτή η εξίσωση διαιρείται σε ένα πεπερασμένο πλήθος όγκων (όγκων ελέγχου) που ο καθένας έχει πεπερασμένο μέγεθος, και αναζητούνται στα κέντρα αυτών των όγκων οι τιμές των αγνώστων μεταβλητών. Σε κάθε όγκο ελέγχου η διατήρηση της υπό εξέταση ποσότητας εκφράζεται ολοκληρώνοντας τη διαφορική εξίσωση στον όγκο αυτό. Στη συνέχεια το ολοκλήρωμα του κάθε όγκου ελέγχου εκφράζεται προσεγγιστικά από μια αλγεβρική παράσταση που περιέχει τις τιμές των μεταβλητών στο κέντρο του όγκου ελέγχου και στα κέντρα γειτονικών όγκου ελέγχου. Η διαδικασία αυτή καταλήγει σε ένα αλγεβρικό σύστημα που περιέχει από μία εξίσωση για κάθε άγνωστο για κάθε όγκο ελέγχου, και η λύση του οποίου δίνει τις τιμές των αγνώστων μεταβλητών στα κέντρα των όγκων ελέγχου. Το τρισδιάστατο μοντέλο ΜΙΚΕ 3 Flow Model FM, χρησιμοποιεί στο οριζόντιο πεδίο ένα μη-δομημένο πλέγμα, το οποίο αποτελείται από τριγωνικά στοιχεία, διαφορετικού μεγέθους (εικόνα 3.5α). Στο κατακόρυφο πεδίο χρησιμοποιείται ένα δομημένο πλέγμα το οποίο στηρίζεται είτε στη χρήση μόνο σ συντεταγμένων (εικόνα 3.5β), είτε σε ένα συνδυασμό σ και z συντεταγμένων (εικόνα 3.5γ) (σε αυτή την περίπτωση χρησιμοποιούνται σ συντεταγμένες από την επιφάνεια, έως ένα συγκεκριμένο βάθος, ενώ κάτω από αυτό το βάθος εφαρμόζονται οι z συντεταγμένες). Τα στοιχεία στο κατακόρυφο πλέγμα μπορεί να είναι είτε πρισματικά είτε ορθογώνια (εξάεδρα), των οποίων η οριζόντια επιφάνεια είναι τριγωνική ή τετράπλευρη, αντίστοιχα. 86

117 ΜΕΘΟΔΟΙ & ΥΛΙΚΑ Εξισώσεις ρηχού νερού ως: Η πλήρης μορφή των εξισώσεων ρηχού νερού μπορεί σε γενική μορφή να εκφραστεί ( ) ( ) (3.115) όπου U είναι το άνυσμα των συντηρητικών όρων των εξισώσεων, F είναι το άνυσμα των όρων ροής και S είναι το άνυσμα των όρων που αναφέρονται στις πηγές. Εικόνα 3.5: (α) Τρισδιάστατο πλέγμα με χρήση σ συντεταγμένων, (β) κατακόρυφο πλέγμα χρησιμοποιώντας μόνο σ συντεταγμένες, (γ) κατακόρυφο πλέγμα χρησιμοποιώντας σ και z συντεταγμένες. Η έντονα χρωματισμένη γραμμή παρουσιάζει τη διεπιφάνεια μεταξύ σ και z συντεταγμένες. Σε Καρτεσιανές συντεταγμένες το σύστημα των τρισδιάστατων εξισώσεων ρηχού νερού, μπορούν να εκφραστούν ως: (3.116) όπου οι εκθέτες I και V αναφέρονται σε μεταγωγικές και ιξώδεις ροές αντίστοιχα, και όπου: 87

118 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 [ ], [ ( )], [ ( ) ( ) ], [ ], ( ) [ ( ) ( ) ], [ ], [ ], [ ( ) (3.117) ( ) ] Ολοκληρώνοντας την εξίσωση 3.107, ως προς το στοιχείο i και χρησιμοποιώντας το θεώρημα του Gauss, προκύπτει ότι: ( ) ( ) (3.118) όπου Α i είναι ο όγκος του στοιχείου ως προς το οποίο ολοκληρώνεται η εξίσωση, Ω είναι η μεταβλητή ολοκλήρωσης η οποία ορίζεται στο Α i, Γ i είναι το όριο του στοιχείου i και ds είναι η μεταβλητή ολοκλήρωσης κατά μήκος του στοιχείου. n είναι η μονάδα κανονικοποίησης των ανυσμάτων κατά μήκος του ορίου. Υπολογίζοντας το ολοκλήρωμα του όγκου του στοιχείου με τον κανόνα τετραγωνισμού του κεντρικού σημείου, το σημείο τετραγωνισμού γίνεται το κεντροειδές του στοιχείου και εκτιμώντας το ολοκλήρωμα του ορίου χρησιμοποιώντας το ενδιάμεσο σημείο, τότε η εξίσωση (3.117) εκφράζεται ως: (3.119) Οι U i και S i, αντίστοιχα είναι οι μέσοι όροι των U και S για το στοιχείο i, που αντιστοιχεί στο κέντρο του στοιχείου, NS είναι ο αριθμός των πλευρών του στοιχείου, n j είναι η μονάδα κανονικοποίησης των ανυσμάτων στην πλευρά j και ΔΓ j είναι η επιφάνεια της διεπιφάνειας j. Για τη διακριτοποίηση του χώρου μπορεί να εφαρμοστεί ένα σχήμα προσέγγισης πρώτης ή δεύτερης τάξης. Για την τρισδιάστατη προσομοίωση χρησιμοποιείται το προσεγγιστικό σχήμα κατά Riemann (σχήμα Roe, (Roe, 1981), ώστε να υπολογισθούν οι ροές μεταφοράς στην κάθετη διεπιφάνεια του στοιχείου (πεδίο x y ). Χρησιμοποιώντας το σχήμα του Roe, θα πρέπει να υπολογισθούν οι εξαρτημένες μεταβλητές δεξιά και αριστερά της διεπιφάνειας. Χωρική ακρίβεια δευτέρας τάξεως επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας μια τεχνική ανασυγκρότησης βασισμένη στη γραμμική βαθμίδα μεταβολής των μεταβλητών. Η μέση βαθμίδα υπολογίζεται χρησιμοποιώντας την προσέγγιση κατά Jawahar και Kamath, Για να αποφευχθούν οι 88

119 ΜΕΘΟΔΟΙ & ΥΛΙΚΑ αριθμητικές διακυμάνσεις, χρησιμοποιείται ένας δευτέρας τάξεως περιορισμός κλίσης TDV, (περιορισμός van Leer), (Hirsch, 1990, Darwish & Moukalled, 2003). στο σχήμα επίλυσης κατώτερης τάξης, οι ροές μεταφοράς στις οριζόντιες διεπιφάνειες προκύπτουν χρησιμοποιώντας ένα σύστημα προσέγγισης πρώτης τάξης upwinding (κατευθυντικό σύστημα προσέγγισης στο οποίο η τιμή της μεταβλητής προσεγγίζεται από μπροστά-upwind). Για το σύστημα επίλυσης ανώτερης τάξης οι ροές προσεγγίζονται από τις μέσες τιμές των ροών, οι οποίες υπολογίζονται βάση των τιμών των κελιών πάνω και κάτω από τη διεπιφάνεια. Εξισώσεις Μεταφοράς Οι εξισώσεις μεταφοράς υπάρχουν στα μοντέλα θερμοκρασίας και αλατότητας, στο μοντέλο της τύρβης και στο μοντέλο γενικής μεταφοράς. Υπό την προϋπόθεση ότι όλες υπακούουν στη γενική μορφή της εξίσωσης 3.22 σε καρτεσιανές συντεταγμένες, η ολοκληρωμένη μορφή τους μπορεί να δοθεί από την εξίσωση 3.107, όπου:, [ ], [ ], (3.120) Η διακριτοποιημένη μορφή των εξισώσεων μεταφοράς πεπερασμένων όγκων δίνεται από την εξίσωση Για τις εξισώσεις ρηχού νερού, μπορεί να εφαρμοστεί ένα σχήμα επίλυσης τόσο πρώτης όσο και δεύτερης τάξης για τη διακριτοποίηση του χώρου. Στην περίπτωση των τρισδιάστατων προσομοιώσεων, το σχήμα επίλυσης κατώτερης τάξης, χρησιμοποιεί μια πρώτης τάξης upwinding τεχνική. Στο σύστημα επίλυσης ανώτερης τάξης προκειμένου να επιτευχθεί ο υπολογισμός έγκυρων τιμών στα οριζόντια όρια γίνεται η θεώρηση οριζόντιας βαθμίδας των μεταβλητών σε αυτά. Προκειμένου να επιτευχθεί η σταθερότητα των υπολογισμών και να ελαχιστοποιηθεί η διακύμανση των τιμών, ένας ENO (Essentially Non-Oscillatory) τύπο χρησιμοποιήθηκε περιορίζοντας την οριζόντια βαθμίδα των μεταβλητών. Στην κατακόρυφη διεύθυνση ένας τρίτης τάξης ΕΝΟ τύπος χρησιμοποιήθηκε για τον ίδιο σκοπό (Shu, 1997). Ολοκλήρωση ως προς το χρόνο Θεωρώντας τη γενική μορφή της εξίσωσης: ( ) (3.121) 89

120 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Για τις τρισδιάστατες προσομοιώσεις, η ολοκλήρωση ως προς το χρόνο είναι ημιέμμεση. Οι οριζόντιοι όροι αντιμετωπίζονται έμμεσα και οι κατακόρυφοι όροι αντιμετωπίζονται έμμεσα ή μερικώς άμεσα και μερικώς έμμεσα. Η γενική ημι-έμμεση μορφή των εξισώσεων είναι: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) (3.122) όπου οι δείκτες h και v, αναφέρονται στους οριζόντιους και κατακόρυφους όρους, αντίστοιχα, και οι δείκτες I και V αναφέρονται στους όρους μεταφοράς και ιξώδους, αντίστοιχα. Σύμφωνα με την κατώτερης τάξης μέθοδο που χρησιμοποιείται για τις εξισώσεις μικρού βάθους σε τρισδιάστατες προσομοιώσεις αυτές μπορούν να γραφθούν ως εξής: ( ( ) ( )) ( ) (3.123) Οι οριζόντιοι όροι ολοκληρώνονται χρησιμοποιώντας μιας πρώτης τάξης μέθοδο Euler και οι κατακόρυφη όροι χρησιμοποιώντας ένα δεύτερης τάξης έμμεσο τραπεζοειδή κανόνα. Σύμφωνα με την ανώτερης τάξης μέθοδο που χρησιμοποιείται για τις εξισώσεις μικρού βάθους σε τρισδιάστατες προσομοιώσεις αυτές μπορούν να γραφθούν ως εξής: ( ( ) ( )) ( ) ( ( ) ( )) ( ) (3.124) Οι οριζόντιοι όροι ολοκληρώνονται χρησιμοποιώντας μια μέθοδο δεύτερης τάξης Runge Kutta και οι κατακόρυφοι όροι χρησιμοποιώντας ένα δεύτερης τάξης έμμεσο τραπεζοειδή κανόνα. Σύμφωνα με την ανώτερης τάξης μέθοδο που χρησιμοποιείται για τις εξισώσεις μικρού βάθους σε τρισδιάστατες προσομοιώσεις αυτές μπορούν να γραφθούν ως εξής: ( ( ) ( )) ( ) ( ) (3.125) Οι οριζόντιοι όροι και οι κατακόρυφοι όροι μεταφοράς ολοκληρώνονται χρησιμοποιώντας μια πρώτης τάξης άμεση μέθοδο Euler και οι όροι ανάμειξης ολοκληρώνονται χρησιμοποιώντας των δεύτερης τάξης έμμεσο τραπεζοειδή κανόνα. Σύμφωνα με το ανώτερης τάξης σχήμα προσέγγισης οι εξισώσεις μικρού βάθους μπορούν να γραφούν ως εξής: ( ( ) ( )) ( ) ( ) 90

121 ΜΕΘΟΔΟΙ & ΥΛΙΚΑ ( ( ) ( )) ( ) ( ) (3.126) Οι οριζόντιοι και κατακόρυφοι όροι μεταφοράς ολοκληρώνονται χρησιμοποιώντας την δεύτερης τάξης μέθοδο Runge Kutta και οι όροι ανάμειξης χρησιμοποιώντας τον δεύτερης τάξης έμμεσο τραπεζοειδή κανόνα. Οριακές Συνθήκες Κλειστά Όρια Κατά μήκος των κλειστών ορίων οι ροές όλων των παραμέτρων είναι μηδενικές. Ανοιχτά Όρια Οι συνθήκες στα ανοιχτά όρια μπορούν να καθοριστούν είτε με τη μορφή μεταβολών ροής είτε με τη μορφή μεταβολών της στάθμης. Για τις εξισώσεις μεταφοράς κάθε μεταβλητή μπορεί να δοθεί είτε ως σταθερή τιμή είτε με τη μορφή σταθερής βαθμίδας μεταβολής. Μεταβλητά Όρια Η προσέγγιση για την αντιμετώπιση των μεταβλητών ορίων (πλημμύρισμα, αποξήρανση) στηρίζεται στη δουλειά των Zhao et la. (1994) και Sleigh et al. (1998). Όταν τα βάθη είναι μικρά το πρόβλημα αναδιατυπώνεται, και μόνο όταν τα βάθη είναι πολύ μικρά οι στοιχειακοί όγκοι αφαιρούνται από τους υπολογισμούς. Η αναδιατύπωση πραγματοποιείται μηδενίζοντας τις ροές ορμής και λαμβάνονται υπόψη μόνο οι ροές μάζας Συντελεστές Ποσοτικοποίησης Ο υπολογισμός την ικανότητας ενός μοντέλου, είναι μια αντικειμενική μέτρηση του πόσο καλά μπορεί να προσομοιώσει διάφορες παραμέτρους ένα μοντέλο συγκριτικά πάντα με τις αντίστοιχες μετρήσιμες τιμές των ίδιων παραμέτρων. Για να μπορέσει να εκτιμηθεί ποσοτικά η δυνατότητα του υδροδυναμικού μοντέλου MIKE 3, HD FM, να προσομοιώσει τις παραμέτρους της αλατότητας, της θερμοκρασίες και θαλάσσιας στάθμης που μετρήθηκαν in-situ στον Αμβρακικό, υπολογίσθηκε η ικανότητα του μοντέλου Skill, η οποία δίνεται από τον ακόλουθο τύπο (Willmott, 1981): ( ) (3.127) 91

122 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 όπου είναι η προσομοιωμένη τιμή της ποσοτικοπούμενης παραμέτρου σύμφωνα με τα αποτελέσματα του μοντέλου, είναι η μετρηθείσα τιμή της ίδια παραμέτρου στο πεδίο και είναι η μέση τιμή της. Όταν η τιμή της παραμέτρου skill είναι ίση με 1 τότε η προσομοιωμένη και μετρηθείσα τιμή βρίσκονται σε συμφωνία, ενώ όταν η παράμετρος skill είναι ίση με 0, τότε υπάρχει απόλυτη διαφωνία μεταξύ των τιμών που προσομοιώθηκαν από το μοντέλο και αυτών που μετρήθηκαν. Παράλληλα, για να ποσοτικοποιηθεί το μέγεθος συμφωνίας μεταξύ των τιμών που προσομοιώθηκαν από το μοντέλο και αυτών που μετρήθηκαν στο πεδίο, αναφορικά με τις προαναφερθείσες παραμέτρους, υπολογίσθηκε η μέση τετραγωνική ρίζα των μετρημένων και προσομοιωμένων τιμών (RMSE) σύμφωνα με τον τύπο: [ ( ) ( )] (3.128) όπου είναι η μετρηθείσα τιμή και είναι η προσομοιωμένη τιμή σύμφωνα με το μοντέλο Συχνότητα Στατικής Ευστάθειας Οι μεταβολές της πυκνότητας στην υδάτινη στήλη μπορούν να δημιουργήσουν μετακινήσεις υδάτινων μαζών. Αν για οποιοδήποτε λόγο μια υδάτινη μάζα, μεγαλύτερης πυκνότητας, βρεθεί πάνω από μια άλλη υδάτινη μάζα, μικρότερης πυκνότητας, τότε θα υπάρξει αναταραχή στην υδάτινη στήλη. Στην πραγματικότητα οι δύο υδάτινες μάζες θα τεθούν σε κάθετη κίνηση έτσι ώστε να αποκατασταθεί η ισορροπία του συστήματος, σύμφωνα με το νόμο της βαρύτητας, προκαλώντας παράλληλα ανάμιξη. Για την εκτίμηση της στατικής ευστάθειας της υδάτινης στήλη του Αμβρακικού Κόλπου, χρησιμοποιήθηκε και υπολογίσθηκε η συχνότητα Brünt-Väisälä (N 2 ), η οποία στην ουσία εκφράζει την ένταση της στρωμάτωσης πυκνότητας κατά μήκος της υδάτινης στήλης (Wuest, et al., 1996). Στην πραγματικότητα η συχνότητα ευστάθειας εκφράζει τη σημαντικότητα της ευστάθειας, τη συχνότητα ταλάντωσης ενός όγκου νερού που θα μετατοπισθεί από την αρχική του θέση, γύρω από αυτή, ενώ είναι ιδιαίτερα σημαντική μεταβλητή στη δυναμική στρωματοποιημένων ροών (Knauss, 1997). Οι θετικές τιμές της συχνότητας Brünt-Väisälä εκφράζουν την ευστάθεια, ενώ οι αρνητικές τιμές εκφράζουν συνθήκες αστάθειας στην υδάτινη στήλη. Ο ποσοτικός προσδιορισμός της δίνεται από την ακόλουθη εξίσωση: (3.129) 92

123 ΜΕΘΟΔΟΙ & ΥΛΙΚΑ όπου g: η επιτάχυνση της βαρύτητας ρ: η δυναμική πυκνότητα του νερού, η οποία εξαρτάται από τη θερμοκρασία και την αλατότητα. 93

124 94

125 4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Μελέτης της κατανομής των φυσικοχημικών, ωκεανογραφικών και μετεωρολογικών χαρακτηριστικών του Αμβρακικού Κόλπου 4.1. Εισαγωγή Η γενεσιουργός αιτία που προκαλεί την εμφάνιση της υποξίας/ανοξίας σε παράκτια περιβάλλοντα, μπορεί να αποδοθεί είτε σε φυσικές διεργασίες, είτε σε ανθρωπογενείς δραστηριότητες, αλλά ακόμη και σε συνδυασμό των δύο προηγούμενων παραγόντων. Ωστόσο, είναι κοινά αποδεκτό, από ένα μεγάλο μέρος της επιστημονικής κοινότητας, πως η μείωση του διαλυμένου οξυγόνου στην υδάτινη στήλη προέρχεται από μια σειρά πολύπλοκων αλληλεπιδράσεων μεταξύ κλίματος, μορφολογίας, παροχής γλυκού νερού, στρωμάτωσης, κυκλοφορίας, μίξης και εκφόρτισης θρεπτικών (Druon, et al., 2004; Gilbert, et al., 2005; Conley, et al., 2009; Kemp, et al., 2009). Ο συνδυασμός όλων των προαναφερθέντων παραμέτρων έχει σαν αποτέλεσμα τη στρωμάτωση της υδάτινης στήλης ή ακόμη και τη δημιουργία υδάτινων μαζών κοντά στον πυθμένα, κύριο χαρακτηριστικό των οποίων είναι η μεγάλη ευστάθειά τους. Αυτές οι φυσικές διεργασίες, οι οποίες εμποδίζουν την ανάμιξή των βαθύτερων υδάτων με επιφανειακά πλούσια σε οξυγόνο (Diaz, 2001; Wang, 2009), σε συνδυασμό με βιο-γεωχημικές διεργασίες, κατά τις οποίες προκαλείται μικροβιακή κατανάλωση του οξυγόνου σε μεγάλα βάθη, οδηγούν στην ανάπτυξη υποξικών/ανοξικών συνθηκών στο εσωτερικό τους. Μελετώντας το πληροφοριακό υλικό που είναι σήμερα διαθέσιμο σχετικά με την ευρύτερη περιοχή του Αμβρακικού Κόλπου, το πρώτο, σχετικά εύκολο, συμπέρασμα που προκύπτει είναι πως η συγκεκριμένη περιοχή προσελκύει το ερευνητικό ενδιαφέρoν ολοένα και περισσότερο, στην πάροδο του χρόνου, καλύπτοντας παράλληλα πολλούς και ποικίλους 95

126 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 κλάδους της επιστημονικής κοινότητας (βιολόγους, γεωλόγους, ιχθυολόγους, χημικούς, ωκεανογράφους κλπ.). Εστιάζοντας περισσότερο στη διάσταση του χώρου, είναι ιδιαίτερα εύκολα αντιληπτή η δυσαναλογία που υπάρχει στις διαθέσιμες μελέτες, αναφορικά πάντα με την έκταση και τη θέση της περιοχής που αποτελεί ερευνητικό αντικείμενο της εκάστοτε μελέτης. Η πλειοψηφία των ερευνών που έχουν πραγματοποιηθεί μέχρι σήμερα, συγκεντρώνει το ερευνητικό της ενδιαφέρον στο βόρειο τμήμα του κόλπου και πιο συγκεκριμένα στο ιδιαίτερα σημαντικό και ευάλωτο περιβάλλον των λιμνοθαλασσών που το απαρτίζουν. Εμφανώς υποδεέστερος είναι ο αριθμός των μελετών που καλύπτουν το κυρίως υδάτινο σώμα του Αμβρακικού Κόλπου, ενώ μικρό είναι και το πλήθος των μελετών που πραγματεύονται την κατάσταση είτε των δύο μεγάλων ποταμών που παροχετεύονται στον κόλπο, είτε των εκβολικών συστημάτων τους, οι οποίοι και διαδραματίζουν όπως θα αποδειχθεί στη συνέχεια ένα ιδιαίτερα σημαντικό ρόλο στη σημερινή κατάσταση του Αμβρακικού. Οι μελέτες που πραγματοποιήθηκαν μέχρι σήμερα στο κυρίως υδάτινο σώμα του Αμβρακικού Κόλπου, κάλυπταν κάθε φορά συγκεκριμένους σκοπούς και ανάγκες. Παρά το γεγονός ότι ο Αμβρακικός Κόλπος αποτελεί έναν από τους πιο σημαντικού υγροτόπους τόσο σε Ελληνικό όσο και σε Ευρωπαϊκό επίπεδο, αυτό έχει οδηγήσει στην ύπαρξη ενός μεγάλου κενού σχετικά με την ολοκληρωμένη παρακολούθηση της ποιότητας των υδάτων και της εξέλιξής του συστήματος στο χρόνο, από τη σκοπιά τόσο της φυσικής όσο και της χημικής ωκεανογραφίας. Σκοπός του συγκεκριμένου κεφαλαίου είναι να δοθεί μια ολοκληρωμένη εικόνα των συνθηκών που επικρατούν σε όλη την έκταση της υδάτινης στήλης, με απώτερο σκοπό τη σύνδεσή τους με την ανάπτυξη υποξικών/ ανοξικών συνθηκών που θα ακολουθήσει στο επόμενο κεφάλαιο (Κεφάλαιο 5). Για το λόγο αυτό, στο κείμενο που ακολουθεί αρχικά παρουσιάζονται συνοπτικά οι μετεωρολογικές και ωκεανογραφικές συνθήκες που επικρατούν στην περιοχή του Αμβρακικού, κατά τη διάρκεια των δειγματοληψιών ( ). Σε επόμενο στάδιο, γίνεται μελέτη και περιγραφή όλων των χαρακτηριστικών γνωρισμάτων που λαμβάνουν χώρα, κατά τη διάρκεια του έτους, σε όλη την έκταση της υδάτινης στήλης του Αμβρακικού Κόλπου και σχετίζονται άμεσα με κλιματικές και υδρογραφικές συνθήκες, αλλά και τις φυσικοχημικές παραμέτρους (θερμοκρασία, αλατότητα, πυκνότητα, ph και δυναμικό οξειδοαναγωγής) που μετρήθηκαν in-situ στην περιοχή μελέτης, κατά τη δειγματοληπτική περίοδο

127 ΚΑΤΑΝΟΜΗ Φ/Χ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ 4.2. Μετεωρολογικά Δεδομένα Η περιοχή του Αμβρακικού Κόλπου χαρακτηρίζεται από θερμά καλοκαίρια και ψυχρούς χειμώνες. Οι μέγιστες θερμοκρασίες καταγράφονται κατά τη θερινή περίοδο και πιο συγκεκριμένα τους μήνες Αύγουστο και Ιούλιο (εικόνα 4.1α), με τη μέση μηνιαία θερμοκρασία να φθάνει τους C και C, αντίστοιχα, ενώ την ίδια εποχή το θερμοκρασιακό εύρος κυμαίνεται μεταξύ C και C.) Το μέσο ετήσιο ύψος βροχόπτωσης στην περιοχή του Αμβρακικού ανέρχεται στα mm. Κατά τη χειμερινή περίοδο Νοέμβριος Ιανουάριος καταγράφονται τα υψηλότερα ποσοστά βροχόπτωσης, τα οποία αθροιστικά φθάνουν τα 626.6mm, μέγεθος το οποίο αντιστοιχεί περίπου στο 52.3% των συνολικών βροχοπτώσεων, ενώ μόνο το μήνα Ιανουάριο η βροχόπτωση που καταγράφηκε ήταν της τάξεως των 301.8mm (25.2 %) (εικόνα 4.1β). Αντίθετα, κατά τη θερινή περίοδο Μαΐου Αυγούστου, τα ποσοστά βροχόπτωσης που παρατηρούνται είναι ιδιαίτερα μικρά έως και μηδενικά, εφόσον αθροιστικά δεν ξεπερνούν τα 63.4mm (5.3%). Εικόνα 4.1: (α) Μέγιστη, ελάχιστη και μέση μηνιαία θερμοκρασίας ( 0 C), (β) βροχόπτωση (mm), (γ) μέγιστη, ελάχιστη και μέση μηνιαία σχετική υγρασία (%) και δ) μηνιαία ηλιοφάνεια (kw/m2) κατά τη χρονική περίοδο , σύμφωνα με τις μετρήσεις του μετεωρολογικού σταθμού του Ακτίου. 97

128 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Το μέσο ετήσιο ποσοστό της σχετικής υγρασίας ανέρχεται στα 74.0% (εικόνα 4.1γ) ενώ γενικά δεν παρουσιάζονται ιδιαίτερες χρονικές διακυμάνσεις κατά τη διάρκεια του έτους. Το εύρος των τιμών της σχετικής υγρασίας για την περιοχή του Αμβρακικού κυμαίνεται μεταξύ 68.3% το μήνα Αύγουστο και 79.0% το μήνα Ιανουάριο. Από τη παρατήρηση των μετεωρολογικών δεδομένων γίνεται αντιληπτό ότι οι μήνες με τη μεγαλύτερη ηλιοφάνεια είναι ο Ιούνιος και ο Μάιος ( kw/m 2 και kw/m 2, αντίστοιχα, εικόνα 4.1δ), ενώ οι μήνες με τη χαμηλότερη ηλιοφάνεια είναι ο Δεκέμβριος και ο Ιανουάριος (375,2 kw/m 2 και 431,0 kw/m 2, αντίστοιχα). Η ανάλυση των μετεωρολογικών δεδομένων από την περιοχή του Αμβρακικού Κόλπου, έδειξε ότι στο σύνολο των τριών ετών , η επικρατέστερη διεύθυνση των ανέμων ήταν η νοτιοανατολική (εικόνα 4.2). Χαρακτηριστικό γνώρισμα, των ανεμολογικών συνθηκών που επικρατούσαν στην περιοχή μελέτης κατά τα δύο έτη δειγματοληψιών είναι οι πολύ μικρές ταχύτητες, εφόσον στην πλειοψηφία τους οι άνεμοι χαρακτηριζόταν από ταχύτητες μεταξύ 2m/s και 4m/s. Εικόνα 4.2: Ροδόγραμμα επικρατέστερων διευθύνσεων και εντάσεων ανέμου από το μετεωρολογικό σταθμό του Ακτίου, στον Αμβρακικό Κόλπο, κατά το χρονικό διάστημα Κατά τη διάρκεια της άνοιξης του πρώτου δειγματοληπτικού έτους (εικόνα 4.3α), στην περιοχή μελέτης έπνεαν άνεμοι κυρίως Ν-ΝΑ διεύθυνσης, χαμηλής εντάσεως, με τη μέση ταχύτητα τους να είναι της τάξεως των 3m/s. Οι μέγιστες ταχύτητες που καταγράφηκαν ήταν 98

129 ΚΑΤΑΝΟΜΗ Φ/Χ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ περίπου 10m/s και συνοδευόταν πάντα από ΝΑ διεύθυνσης ανέμους. Παρόμοιο ήταν και το ανεμολογικό καθεστώς κατά τη θερινή περίοδο (εικόνα 4.3β). Οι κύριες διευθύνσεις των ανέμων συνέχιζαν να είναι Ν, μεταβλητές μεταξύ ΝΑ και ΝΔ διευθύνσεων. Η μέση ένταση των ανέμων ήταν περίπου 3m/s και 4m/s, αντίστοιχα. Εικόνα 4.3: Ροδογράμματα μέσων ημερήσιων διευθύνσεων και εντάσεων ανέμου από το μετεωρολογικό σταθμό της Κορωνησίας, στον Αμβρακικό Κόλπο, κατά τη διάρκεια α) της άνοιξης, β) του καλοκαιριού, γ) του φθινοπώρου και δ) του χειμώνα, κατά το πρώτο δειγματοληπτικό έτος. Το κενό στις μετρήσεις του μήνα Αυγούστου οφείλεται σε ελλιπή δεδομένα. Κατά τη φθινοπωρινή και χειμερινή περίοδο, παρουσιάζεται μια μεταβολή στις ανεμολογικές συνθήκες αφενός ως προς την επικρατέστερη διεύθυνση των ανέμων και αφετέρου ως προς τις μέγιστες ταχύτητες αυτών. Αναλυτικότερα, οι άνεμοι που πνέουν στον Αμβρακικό Κόλπο, το φθινόπωρο και το χειμώνα του δειγματοληπτικού έτους , έχουν ως επικρατέστερη διεύθυνση την ανατολική-νοτιοανατολική και ανατολική, μεταβλητή 99

130 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ωστόσο από νοτιοανατολική έως και βορειοανατολική, αντίστοιχα. Η μέση ταχύτητά τους είναι περίπου 3m/s το φθινόπωρο, ενώ κατά τη διάρκεια του χειμώνα παρουσιάζει μια μικρή αύξηση, εφόσον φθάνει περίπου στα 4-5m/s. Τέλος, χαρακτηριστικό είναι το γεγονός ότι κατά τη χειμερινή περίοδο, αυξάνεται και η συχνότητα εμφάνισης των μεγίστων ταχυτήτων, συγκριτικά με την υπόλοιπα διάρκεια του έτους (εικόνα 4.3δ). Κατά το δεύτερο έτος δειγματοληψιών, οι ανεμολογικές συνθήκες που καταγράφηκαν δεν παρουσίαζαν ιδιαίτερες διαφοροποιήσεις με τις αντίστοιχες του πρώτου δειγματοληπτικού έτους. Πιο συγκεκριμένα, κατά τη διάρκεια της άνοιξης (εικόνα 4.4γ), έπνεαν κυρίως νοτιοανατολικοί άνεμοι, μικρής εντάσεως, η οποία κατά μέσο όρο ήταν της τάξεως των 3-4m/s, όπως ακριβώς συνέβη και κατά το πρώτο έτος, ενώ οι μέγιστες ταχύτητες των ανέμων συνδέονται άμεσα με διευθύνσεις κυρίως βορειοανατολικές. Εικόνα 4.4: Ροδογράμματα μέσων ημερήσιων διευθύνσεων και εντάσεων ανέμου από το μετεωρολογικό σταθμό του Ακτίου, στον Αμβρακικό Κόλπο, κατά τη διάρκεια α) του φθινοπώρου, β) του χειμώνα, γ) της άνοιξης και δ) του καλοκαιριού, κατά το δεύτερο δειγματοληπτικό έτος. 100

131 ΚΑΤΑΝΟΜΗ Φ/Χ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού (εικόνα 4.4δ), επικρατούσαν κυρίως νότιοι άνεμοι, μεταβλητοί από νοτιοδυτικούς έως και νοτιοανατολικούς, με τη χαρακτηριστική μικρή ένταση που καταγράφηκε και στην αντίστοιχη εποχή του πρώτου δειγματοληπτικού έτους. Ωστόσο, οι μέγιστες ταχύτητες των ανέμων, συνοδευόταν με ανέμου δυτικής διεύθυνσης. Κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου του δειγματοληπτικού έτους (εικόνα 4.4α), η επικρατέστερη διεύθυνση των ανέμων είναι η ανατολική, με μεγάλη συχνότητα εμφάνισης τόσο βορειανατολικών, όσο και νοτιοανατολικών ανέμων, με μέση ταχύτητα περίπου 2.5m/s, μειωμένη συγκριτικά με αυτή του καταγράφηκε την ίδια εποχή του πρώτου δειγματοληπτικού έτους. Τέλος, όσον αφορά τη χειμερινή περίοδο (εικόνα 4.4β), οι άνεμοι που επικρατούν είναι μειωμένοι περίπου κατά 1m/s συγκριτικά με αυτούς που μετρήθηκαν την ίδια εποχή του πρώτου δειγματοληπτικού έτους στον Αμβρακικό. Εικόνα 4.5: Φάσμα συχνοτήτων των χρονοσειρών α) της διεύθυνσης του ανέμου, β) της ταχύτητας του ανέμου, γ) της θερμοκρασίας, δ) της βροχόπτωσης και ε) της σχετικής υγρασίας, σύμφωνα με τα μετεωρολογικά δεδομένα του Αμβρακικού. Οι κύριες διευθύνσεις δεν παρουσιάζουν ιδιαίτερες διαφοροποιήσεις μεταξύ των δύο ετών, εφόσον και πάλι επικρατούν ανατολικοί-βορειοανατολικοί άνεμοι. Όπως και το 101

132 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 φθινόπωρο, έτσι και το χειμώνα του δεύτερου έτους, η συχνότητα εμφάνισης των μέγιστων ταχυτήτων είναι ιδιαίτερα μειωμένη, όπως μειωμένη είναι και η ένταση αυτών, ακολουθώντας δυτικές διευθύνσεις Παλίρροιες Στα ωκεανογραφικά δεδομένα που συλλέχθηκαν από τους δύο σταθμηγράφους στον Αμβρακικό Κόλπο, κατά τα έτη , έγινε επεξεργασία των χρονοσειρών της παλίρροιας με τη χρήση του λογισμικού πακέτου DADiSP για την εύρεση των κύριων παλιρροιακών συνιστωσών του Αμβρακικού κόλπου. Η επεξεργασία περιελάμβανε αρχικά την ομαλοποίηση της κάθε χρονοσειράς ξεχωριστά αφαιρώντας τη γραμμική τάση, εύρεση των κύριων παλιρροιακών συνιστωσών χρησιμοποιώντας τη μέθοδο του Fast Fourier Transform (τεχνική FFT) και στη συνέχεια απομάκρυνση του θορύβου, με χρήση κατάλληλου φίλτρου (Hanning), ώστε να ενισχυθούν και να είναι ευδιάκριτες οι συχνότητες των κύριων παλιρροιακών συνιστωσών. Στην ακόλουθη εικόνα 4.6, παρουσιάζονται γραφικά τα αποτελέσματα της ανάλυσης, υποδεικνύοντας τις κορυφές των κυρίων παλιρροιακών συνιστωσών, όπως αυτές προέκυψαν από την ανάλυση των χρονοσειρών της στάθμης από τον σταθμηγράφο του Ακτίου (εικόνα 4.6α) και του Λουτρακίου (εικόνα 4.6β). Συνολικά τέσσερις από τις αιχμές είναι σαφώς ορατές, σε κάθε φάσμα. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της ανάλυσης της χρονοσειράς του Ακτίου, ανάμεσα στις κυριότερες παλιρροιακές συνιστώσες που χαρακτηρίζουν τη στάθμη της θάλασσας του Αμβρακικού (πίνακας 4.1) είναι η ημερήσια σεληνο-ηλιακή (Κ 1 ) με εύρος 1.52cm, η μεγαλύτερη σεληνιακή ελλειπτική (Ν 2 ) με εύρος 0.57cm, η κύρια σεληνιακή ημι-ημερήσια (Μ 2 ), με εύρος 3.05cm, η κύρια ηλιακή ημι-ημερήσια (S 2 ), με εύρος 1.59cm και η Μ 4 με εύρος Όμοια σχεδόν ήταν και τα αποτελέσματα της χρονοσειράς, από το σταθμηγράφο του Ακτίου. Όπως προκύπτει και από την παρατήρηση των χρονοσειρών της θαλάσσιας στάθμης (εικόνα 4.7) και για τα δύο έτη δειγματοληψίας, παρατηρήθηκαν διαφορετικής τάξεως, μη περιοδικές αυξομειώσεις στη στάθμη των υδάτων του Αμβρακικού Κόλπου. Από την άνοιξη έως και τον Ιούνιο του πρώτου δειγματοληπτικού έτους, η στάθμη της θάλασσας στο εσωτερικό του Αμβρακικού παρουσίασε αυξητική τάση, περίπου κατά 0.20m. στην συνέχεια ακολούθησε ένας μήνας με πτωτική τάση όσον αφορά τη στάθμη, ενώ από τον Αύγουστο του 2009 έως και τα μέσα Νοεμβρίου, η στάθμη του Αμβρακικού αυξήθηκε περίπου κατά 0.30m. Χαρακτηριστικό, είναι το γεγονός ότι από το Δεκέμβριο του 2009 έως 102

133 ΚΑΤΑΝΟΜΗ Φ/Χ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ και το Μάρτιο του 2010, ακολούθησε μια περίοδος όπου η στάθμη στο εσωτερικό του Αμβρακικού αυξανόταν είτε μειωνόταν με μηνιαία περιοδικότητα. Εικόνα 4.6: Φάσμα συχνοτήτων με τις κύριες συνιστώσες της αστρονομικής παλίρροιας όπως αυτές προέκυψαν την ανάλυση του Fourier από τις χρονοσειρές της παλίρροιας των σταθμών α) Ακτίου και β) Λουτρακίου. Πίνακας 4.4: Εύρη και φάσεις των κύριων παλιρροιακών συνιστωσών σύμφωνα με τις μετρήσεις των σταθμηγράφων του Ακτίου και του Λουτρακίου, στον Αμβρακικό Κόλπο ( ). Άκτιο Λουτράκι Σύμβολο Όνομα Πλάτος (cm) Φάση ( 0 ) Πλάτος (cm) Φάση ( 0 ) Κ1 Ν2 Μ2 Σεληνο-ηλιακή ημερήσια Μεγαλύτερη σεληνιακή ελλειπτική Κύρια σεληνιακή ημι-ημερήσια

134 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 S2 Κύρια ηλιακή ημι-ημερήσια M Εικόνα 4.7: Μέση ημερήσια μεταβολή της θαλάσσιας στάθμης όπως καταγράφηκε από τους σταθμηγράφους του Ακτίου (α, β) και του Λουτρακίου (γ, δ), στον Αμβρακικό Κόλπο, κατά το πρώτο ( ) και δεύτερο ( ) δειγματοληπτικό έτος. Κατά το δεύτερο έτος δειγματοληψιών, στις αρχές του Σεπτεμβρίου και σε ένα πολύ σύντομο χρονικό διάστημα, μόλις δύο ημερών, η στάθμη του Αμβρακικού μειώθηκε απότομα περίπου κατά 0.5m, ενώ στη συνέχεια και μέχρι και το Δεκέμβριο του 2010, παρατηρήθηκε αύξηση της θαλάσσιας στάθμης, περίπου κατά 0.35m. Στη συνέχεια ακολούθησε μια περίοδος μείωσης της στάθμης από τον Ιανουάριο έως και τα μέσα Φεβρουαρίου του Από τα μέσα έως και τα τέλη Φεβρουαρίου η στάθμη της θάλασσας στο εσωτερικό του Αμβρακικού αυξήθηκε περίπου κατά 0.30m, ενώ στο επόμενο δεκαπενθήμερο, μέχρι τα μέσα του Μαρτίου μειώθηκε ξανά περίπου κατά 0.48m. Η στάθμη συνέχισε να αυξάνεται μέχρι και το Μάιο, ενώ στη συνέχεια και μέχρι και τη θερινή περίοδο μειωνόταν συνεχώς. Μικρότερης χρονικής κλίμακας μεταβολές στη στάθμη της θάλασσας, όπως αυτή που καταγράφηκε στις αρχές του φθινοπώρου του 2011, οφείλονται σε σημαντικό βαθμό 104

135 ΚΑΤΑΝΟΜΗ Φ/Χ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ πρωτίστως στην ταχύτητα και δευτερευόντως στη διεύθυνση των ανέμων που πνέουν στην περιοχή. Η ετεροσυσχέτιση της μεταβολής της στάθμη του Αμβρακικού Κόλπου, με την ταχύτητα του ανέμου, ανέδειξε μια θετική σχέση μεταξύ των δύο παραμέτρων, εφόσον ο συντελεστής συσχέτισης ήταν της τάξεως των 0.48 (εικόνα 4.8α). Η μέγιστη απόκριση συσχέτισης παρουσιάσθηκε στο σημείο υστέρησης των 3 τετάρτων. Συμπερασματικά η αύξηση της ταχύτητας των ανέμων, θα προκαλέσει αύξηση της στάθμης της θάλασσας με χρονική καθυστέρηση 45 λεπτών. Ωστόσο, θετική ήταν και η σχέση που παρουσιάσθηκε μεταξύ της μεταβολής της στάθμης και της διεύθυνσης του ανέμου (εικόνα 4.8β). Ο συντελεστής συσχέτισης ήταν R=0.34, υποδεικνύοντας ότι η αύξηση των διευθύνσεων πνοής των ανέμων συνδέεται με την αύξηση της στάθμης της θάλασσας, ωστόσο σε αυτή την περίπτωση η μέγιστη απόκριση εμφανίστηκε στο σημείο υστέρησης 4, προκαλώντας μεταβολή στη στάθμη με χρονική καθυστέρηση μιας ώρας. Συμπερασματικά, τόσο η διεύθυνση όσο και η ταχύτητα των ανέμων, προκαλούν αυξήσεις στη στάθμη της θάλασσας. Εικόνα 4.8: Διαγράμματα ετεροσυσχέτισης μεταβολής της στάθμης στο εσωτερικό του Αμβρακικού Κόλπου α) με την ταχύτητα και β) τη διεύθυνση του ανέμου Αποτελέσματα Δειγματοληψιών Οριζόντια Στρωμάτωση Στο κείμενο που ακολουθεί δίνεται μια συνοπτική περιγραφή των συνθηκών που επικρατούν στο επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού Κόλπου, κατά τη διάρκεια του πρώτου δειγματοληπτικού έτους ( ). Για την συγκεκριμένη περιγραφή δεν χρησιμοποιούνται δεδομένα από το δεύτερο δειγματοληπτικό έτος ( ), γιατί η θέση των δειγματοληπτικών σταθμών στο χώρο, ήταν τέτοια, ώστε δεν επέτρεπε την περιγραφή 105

136 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 της οριζόντιας κατανομής των φυσικοχημικών παραμέτρων που μετρήθηκαν. Οι εικόνες που επιλέχθηκαν να παρουσιαστούν στην ακόλουθη θεματική ενότητα, περιγράφουν τη στρωμάτωση του επιφανειακού στρώματος του Αμβρακικού Κόλπου, όπως αυτή προέκυψε από τη θερινή και χειμερινή δειγματοληψία. Η επιλογή της παρουσίασης των συγκεκριμένων δύο δειγματοληπτικών εποχών οφείλεται στο γεγονός ότι αυτές αντικατοπτρίζουν καλύτερα τις συνθήκες που επικρατούν στην επιφάνεια του Αμβρακικού. Η ζώνωση της αλατότητας στην επιφάνεια του Αμβρακικού παρουσιάζει δύο διαφορετικά πρότυπα κατανομής ανάλογα με την εποχή. Πιο συγκεκριμένα κατά τη θερινή εποχή (εικόνα 4.9α) η αλατότητα αυξάνεται ακολουθώντας τη διεύθυνση Β-Δ, παρουσιάζοντας τις μέγιστες τιμές της κοντά στην είσοδο του κόλπου, υποδεικνύοντας την άμεση επίδραση των υδάτων του Ιονίου στη συγκεκριμένη περιοχή. Σε όλη την υπόλοιπη διάρκεια του έτους, η αύξηση της αλατότητας ακολουθεί τη διεύθυνση ΒΑ-Ν (εικόνα 4.9β). Χαρακτηριστικό είναι το γεγονός ότι οι ελάχιστες τιμές της αλατότητας από το φθινόπωρο έως και την άνοιξη, μετρήθηκαν στο ΒΑ τμήμα του κόλπου και πιο συγκεκριμένα στην ευρύτερη περιοχή των εκβολών του π. Άραχθου (στ. Α 15 ), ως αποτέλεσμα της παροχής μεγάλου όγκου γλυκού νερού σχεδόν σε όλη τη διάρκεια του έτους. Αντίθετα στο ΒΔ τμήμα του Αμβρακικού, στην ευρύτερη περιοχή των εκβολών του π. Λούρου (στ. Α 7 ), οι τιμές της αλατότητας που μετρήθηκαν σε όλη τη διάρκεια του έτους ήταν πάντα μεγαλύτερες από τις αντίστοιχες τιμές που καταγράφηκαν στις εκβολές του π. Άραχθου. Η διαφορά αυτή, η οποία έφθανε ακόμη και τις έξι μονάδες κατά τη χειμερινή δειγματοληψία, είναι ενδεικτική της μικρότερης επίδρασης του π. Λούρου, στο επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού, ως αποτέλεσμα των μικρότερων παροχών που χαρακτηρίζουν το συγκεκριμένο ποτάμι σε όλη τη διάρκεια του έτους (σχετική αναφορά έγινε στο κεφάλαιο 3). Το εύρος των τιμών της αλατότητας που χαρακτήριζαν το επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού ήταν της τάξεως των 7-8 μονάδων στο μεσοδιάστημα μεταξύ καλοκαιρινής και χειμερινής περιόδου. Οι μέγιστες τιμές της αλατότητας καταγράφονται κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού ( ), ως αποτέλεσμα του υψηλών ποσοστών εξάτμισης και οι ελάχιστες κατά τη διάρκεια του χειμώνα ( ), εξαιτίας των μεγάλων ποσοτήτων γλυκού νερού που παροχετεύονται στην επιφάνεια του κόλπου. Αντίθετα, κατά τη διάρκεια της ανοιξιάτικης περιόδου η διαφορά αυτή μειωνόταν περίπου στις 4 μονάδες ( ). Σε αντίθεση με το επιφανειακό στρώμα, στα βαθύτερα τμήματα της υδάτινης στήλης του Αμβρακικού, οι συνθήκες οριζόντιας στρωμάτωσης που επικρατούν φαίνεται να είναι πιο ομοιογενείς. Πιο συγκεκριμένα στο βάθος των 30m το εύρος των τιμών της αλατότητας σπάνια ξεπερνάει τη μια μονάδα. Ενώ κατά τη διάρκεια της ανοιξιάτικης και καλοκαιρινής περιόδου (εικόνα 4.9γ), η αλατότητα κυμαίνεται μεταξύ , κατά τη φθινοπωρινή 106

137 ΚΑΤΑΝΟΜΗ Φ/Χ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ αυξάνεται περίπου κατά 1 ( ), ενώ αντίθετα κατά τη διάρκεια της χειμερινής περιόδου (εικόνα 4.9δ) η αλατότητα είναι εμφανώς μειωμένη ( ). Το ίδιο πρότυπο κατανομής παρατηρείται και σε μεγαλύτερα βάθη (40m). Ενώ λοιπόν στο μεσοδιάστημα άνοιξη-καλοκαίρι (εικόνα 4.9ε) η αλατότητα που χαρακτήριζε το συγκεκριμένο βάθος ήταν της τάξεως των , κατά τη φθινοπωρινή περίοδο παρατηρείται η ίδια αύξηση (38.5 ) με αυτή που καταγράφηκε και στα 30m, όπως συνέβη και κατά τη διάρκεια του χειμώνα (35.4, εικόνα 4.1 στ). Η αύξηση της αλατότητας που καταγράφεται κατά τη φθινοπωρινή περίοδο στο βαθύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης (30-40m), οφείλεται προφανώς στην εισροή των υδάτων του Ιονίου. Τα υψηλά ποσοστά εξάτμισης κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, σε συνδυασμό με τις μειωμένες τιμές των παροχών των δύο ποταμών, έχουν ως αποτέλεσμα την αύξηση της αλατότητας των υδάτων του Ιονίου, προκαλώντας την είσοδό τους στο εσωτερικό του Αμβρακικού, κατά τη φθινοπωρινή περίοδο, και την αύξηση των τιμών της αλατότητας σε ενδιάμεσα βάθη της υδάτινης στήλης στο εσωτερικό του, αφήνοντας ανεπηρέαστο το τμήμα της υδάτινης στήλης κοντά στον πυθμένα. Αντίθετα, κατά τη διάρκεια του χειμώνα, αφενός η εισροή των υδάτων του Ιονίου διακόπτεται και αφετέρου λαμβάνει χώρα η μίξη στο βαθύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης. Ο συνδυασμός των δύο αυτών διεργασιών προκαλεί μείωση των τιμών της αλατότητας που χαρακτηρίζουν το βαθύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης. Η κατανομή της θερμοκρασίας στο επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού, παρουσιάζει διαφορετικό πρότυπο κατανομής συγκριτικά με αυτό της αλατότητας. Σε όλη τη διάρκεια του έτους, με εξαίρεση τη φθινοπωρινή περίοδο, όπως φαίνεται και στην εικόνα 4.10 (α-β), η θερμοκρασία αυξάνεται από την είσοδό του κόλπου προς το εσωτερικό του παρουσιάζοντας μια ζώνωση με διεύθυνση Δ-Α. Οι χαρακτηριστικά μικρότερες τιμές της θερμοκρασίας που απαντώνται στο δυτικό τμήμα του κόλπου, φανερώνουν την επίδραση των πιο ψυχρών υδάτων του Ιονίου, κυρίως στο δυτικό τμήμα του κόλπου. Κατά τη φθινοπωρινή περίοδο, του πρώτου δειγματοληπτικού έτους, η κατανομή της θερμοκρασίας παρουσίαζε γενικά αύξηση με διεύθυνση Ν-Β. Το χαρακτηριστικά μικρό βάθος των σταθμών που βρίσκονται στο βόρειο τμήμα του κόλπου, επιφέρει την πιο γρήγορη ανάμιξη της υδάτινης στήλης κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα και τη μείωση της θερμοκρασίας τόσο στο επιφανειακό στρώμα όσο και σε όλη την έκταση της υδάτινης στήλης, πιο γρήγορα στους πιο ρηχούς (βόρειους) σταθμούς, από ότι συμβαίνει σε σταθμούς με μεγαλύτερο βάθος (νότιοι). 107

138 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Εικόνα 4.9: Οριζόντια κατανομή της αλατότητας ( ) στην επιφάνεια κατά τη (α) θερινή (Ιούλιος 2009) και (β) χειμερινή (Μάρτιος 2010) περίοδο, στο βάθος των 30m κατά τη (γ) θερινή και (δ) χειμερινή περίοδο και στο βάθος των 40m κατά τη (ε) θερινή και (στ) χειμερινή περίοδο στον Αμβρακικό Κόλπο. 108

139 ΚΑΤΑΝΟΜΗ Φ/Χ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ Σε μεγαλύτερα βάθη το πρότυπο κατανομής της θερμοκρασίας διαφοροποιείται συγκριτικά με αυτό που απαντάται στην επιφάνεια του κόλπου. Πιο συγκεκριμένα, κατά τη διάρκεια της ανοιξιάτικης και καλοκαιρινής (εικόνα 4.10γ) περιόδου, η θερμοκρασία των υδάτων στο βάθος των 30m είναι ενιαία σε όλη την έκταση του κόλπου, εφόσον το θερμοκρασιακό εύρος κυμαίνεται μεταξύ C. Κατά τη διάρκεια της φθινοπωρινής περιόδου η θερμοκρασία των υδάτων στο συγκεκριμένο βάθος αφενός είναι αυξημένη συγκριτικά με τις αντίστοιχες θερμοκρασίες κατά τις προηγούμενες δειγματοληπτικές περιόδους και αφετέρου μειώνεται με διεύθυνση Δ-Α, με τις τιμές της να μεταβάλλονται από C έως και C. Αντίθετα κατά τη διάρκεια του χειμώνα (εικόνα 4.10δ), η θερμοκρασία των υδάτων επανέρχεται στις ίδιες τιμές με αυτές που παρατηρήθηκαν την άνοιξη και το καλοκαίρι, ενώ παράλληλα αυξάνεται με διεύθυνση Δ-Α ( C). Ωστόσο, σε μεγαλύτερα βάθη (40m, εικόνα 4.10ε-στ), σε όλη τη διάρκεια του έτους οι θερμοκρασίες που επικρατούν σε όλη την έκταση του κόλπου είναι ιδιαίτερα ομοιογενείς, εφόσον το θερμοκρασιακό εύρος είναι μικρότερο του C. Τόσο η αίτια της αύξησης της θερμοκρασίας που παρατηρείται στο βάθος των 30m κατά τη φθινοπωρινή περίοδο, όσο και η μείωση της κατά τη χειμερινή περίοδο, φαίνεται να είναι η ίδια η οποία προκαλεί και τις αντίστοιχες μεταβολές στην παράμετρο της αλατότητας, στις αντίστοιχες εποχές του έτους. Πιο συγκεκριμένα, το νερό του Ιονίου το οποίο εισέρχεται σε αυτό το βάθος, το φθινόπωρο, εκτός της αύξησης της αλατότητας προκαλεί και αύξηση στη θερμοκρασία των υδάτων, όντας πιο θερμό συγκριτικά με το νερό που χαρακτηρίζει το βαθύτερο τμήμα του Αμβρακικού. Από την άλλη πλευρά, κατά τη διάρκεια του χειμώνα η ανάμιξη της υδάτινης μάζας του Ιονίου (πιο θερμό) και της υδάτινης μάζας του βαθύτερου στρώματος του Αμβρακικού (πιο ψυχρό), προκαλεί την μείωση της θερμοκρασίας των υδάτων, συγκριτικά με αυτές που καταγράφηκαν πριν την ανάμιξη (φθινοπωρινή περίοδος). Η κατανομή της πυκνότητας σε όλη τη διάρκεια των δειγματοληψιών του πρώτου έτους, φαίνεται πως ακολουθούσε το πρότυπο κατανομής της αλατότητας. Σύμφωνα με τις παρατηρήσεις χαρακτηριστική ήταν η ζώνωση της οριζόντιας στρωμάτωσης της πυκνότητας με χαρακτηριστική διεύθυνση ΒΑ-Δ. Χωρικά, στο επιφανειακό στρώμα οι ελάχιστες τιμές της πυκνότητας καταγραφόταν πάντα στο ΒΑ τμήμα του Αμβρακικού, κοντά στις εκβολές του π. Άραχθου, ως αποτέλεσμα της παροχής γλυκών υδάτων. Ταυτόχρονα, στο δυτικό τμήμα του κόλπου, κοντά στην είσοδο του, χαρακτηριστικές ήταν οι μέγιστες τιμές της συγκεκριμένης παραμέτρου ως αποτέλεσμα της επίδρασης των υδάτων, μεγαλύτερης αλατότητας, του Ιονίου. 109

140 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Εικόνα 4.10: Οριζόντια κατανομή της θερμοκρασίας ( 0 C) στην επιφάνεια κατά τη (α) θερινή (Ιούλιος 2009) και (β) χειμερινή (Μάρτιος 2010) περίοδο, στο βάθος των 30m κατά τη (γ) θερινή και (δ) χειμερινή περίοδο και στο βάθος των 40m κατά τη (ε) θερινή και (στ) χειμερινή περίοδο στον Αμβρακικό Κόλπο. 110

141 ΚΑΤΑΝΟΜΗ Φ/Χ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ Χρονικά, οι μέγιστες τιμές της πυκνότητας παρατηρούνται κατά τη διάρκεια της καλοκαιρινής περιόδου (εικόνα 4.11α), όπου οι υψηλές τιμές αλατότητας προκαλούν αύξηση των τιμών της πυκνότητας ( σ t ). Αντίθετα, κατά τη διάρκεια του χειμώνα, όπου οι μέγιστες παροχές γλυκού νερού από τα δύο ποτάμια και κυρίως του Άραχθου έχουν ως αποτέλεσμα πολύ μικρές τιμές αλατότητας, προκαλούν την εμφάνιση των ελαχίστων τιμών της πυκνότητας ( σ t, εικόνα 4.11β). Στα βαθύτερα τμήματα της υδάτινης στήλης, οι συνθήκες οριζόντιας, στρωμάτωσης της πυκνότητας είναι ιδιαίτερα ομοιογενείς, όπως συμβαίνει και με την παράμετρο της αλατότητας και της θερμοκρασίας. Πιο συγκεκριμένα, το εύρος των τιμών της πυκνότητας στο βάθος των 30m ήταν ιδιαίτερα μικρό εφόσον κατά τη διάρκεια της ανοιξιάτικης και καλοκαιρινής περιόδου δεν ξεπερνούσε τα 0.15σ t και 0.19σ t, αντίστοιχα, ενώ την υπόλοιπη διάρκεια του έτους ήταν της τάξεως των 0.38σ t. Η πυκνότητα σε αυτό το τμήμα της υδάτινης στήλης φαίνεται να αυξάνεται σταδιακά από την άνοιξη ( σ t ), και το φθινόπωρο ( σ t ), εξαιτίας της εισροής των υδάτων του Ιονίου, που λαμβάνει ώρα κατά τη διάρκεια της συγκεκριμένης περιόδου. Από την άλλη πλευρά κατά τη διάρκεια του χειμώνα (εικόνα 4.3δ), η πυκνότητα που χαρακτηρίζει το βάθος των 30m είναι εμφανώς μειωμένη ( σ t ), ως αποτέλεσμα της ανάμιξης που λαμβάνει χώρα με τα ανώτερα στρώματα, μικρότερης πυκνότητας. Το ίδιο παρατηρείται και σε μεγαλύτερα βάθη (40m), εφόσον και πάλι οι μέγιστες τιμές της πυκνότητας καταγράφηκαν κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου ( σ t ), ενώ οι ελάχιστες, ως αποτέλεσμα της μίξης, κατά τη διάρκεια του χειμώνα ( σ t ). Οι μετρήσεις του ph παρουσίαζαν πολύ μικρές διακυμάνσεις μεταξύ των σταθμών δειγματοληψίας σε κάθε δειγματοληψία. Η ζώνωση που παρατηρήθηκε για τη συγκεκριμένη παράμετρο ήταν η ίδια σε όλη τη διάρκεια του έτους ακολουθώντας τη διεύθυνση Α-Δ, με τις ελάχιστες τιμές της παραμέτρου να καταγράφονται κοντά στην είσοδο του κόλπου κατά τη θερινή (εικόνα 4.12α) και φθινοπωρινή περίοδο, ενώ αντίθετα κατά τη χειμερινή (εικόνα 4.12β) και ανοιξιάτικη δειγματοληψία, στους σταθμούς κοντά στην είσοδο του Αμβρακικού, παρατηρήθηκαν οι μέγιστες τιμές της ενεργού οξύτητας. Άλλο ένα χαρακτηριστικό των επιφανειακών τιμών του ph, είναι οι μικρότερες τιμές που καταγράφηκαν το καλοκαίρι και το φθινόπωρο ( και , αντίστοιχα), έναντι των υψηλότερων τιμών που παρατηρήθηκαν κατά την ανοιξιάτικη και φθινοπωρινή περίοδο ( και , αντίστοιχα). 111

142 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Εικόνα 4.11: Οριζόντια κατανομή της πυκνότητας (σ t ) στην επιφάνεια κατά τη (α) θερινή (Ιούλιος 2009) και (β) χειμερινή (Μάρτιος 2010) περίοδο, στο βάθος των 30m κατά τη (γ) θερινή και (δ) χειμερινή περίοδο και στο βάθος των 40m κατά τη (ε) θερινή και (στ) χειμερινή περίοδο στον Αμβρακικό Κόλπο. 112

143 ΚΑΤΑΝΟΜΗ Φ/Χ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ Σε μεγαλύτερα βάθη (30m), σε όλη τη διάρκεια του έτους η ζώνωση που παρατηρήθηκε αναφορικά με την παράμετρο της ενεργού οξύτητας, ακολουθούσε τη διεύθυνση Δ-Α, με τις μέγιστες τιμές της παραμέτρου να καταγράφονται κοντά στην είσοδο του κόλπου, ενώ οι ελάχιστες τιμές στο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού. Η ζώνωση αυτή είναι ενδεικτική της επίδρασης της εισροής των υδάτων του Ιονίου και είναι ανάλογη της κατανομής του διαλυμένου οξυγόνου. Πιο συγκεκριμένα, η εισροή φρέσκου νερού, καλά οξυγονωμένου από το Ιόνιο έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση των τιμών του ph στο δυτικό τμήμα του Αμβρακικού, ενώ όσο πιο απομονωμένη, μεγαλύτερης ηλικίας και μικρότερης συγκέντρωσης διαλυμένου οξυγόνου είναι η υδάτινη μάζα (ανατολικό τμήμα) τόσο πιο μικρές είναι οι τιμές του ph που τη χαρακτηρίζουν. Το εύρος των τιμών του ph κατά τη διάρκεια της άνοιξης και του χειμώνα (εικόνα 4.12δ), είναι της τάξεως των και Αντίθετα κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού (εικόνα 4.12γ) και του φθινοπώρου, όπου το συγκεκριμένο βάθος χαρακτηρίζεται από πολύ μικρές συγκεντρώσεις διαλυμένου οξυγόνου, σε όλη την οριζόντια επιφάνειά του, οι τιμές του ph είναι μικρότερες ( ) συγκριτικά με αυτές που καταγράφηκαν κατά τις προηγούμενες περιόδους. Οι ίδιες συνθήκες παρατηρούνται και σε ακόμη μεγαλύτερο βάθος. Πιο συγκεκριμένα στο βάθος των 40m, όπου κατά τη διάρκεια της καλοκαιρινής και φθινοπωρινής εποχής επικρατούν υποξικές συνθήκες, οι τιμές του ph παρουσιάζουν πολύ μικρό εύρος καθώς κυμαίνονται μεταξύ 7.62 και 7.67 (εικόνα 4.12ε). Αντίθετα, κατά την ανοιξιάτικη και χειμερινή περίοδο, οι τιμές του ph μειώνονται από το κεντρικό προς το ανατολικό τμήμα του κόλπου (εικόνα 4.4στ). Η ζώνωση αυτή οφείλεται και πάλι στην κατανομή του διαλυμένου οξυγόνου στο συγκεκριμένο βάθος. Έτσι και στις δύο περιόδους στο κεντρικό τμήμα του κόλπου, όπου οι συγκεντρώσεις οξυγόνου είναι μεγαλύτερες από 2mg/l, οι τιμές του ph παρουσιάζονται αυξημένες ( ), ενώ στο ανατολικό τμήμα του, όπου επικρατούν και πάλι υποξικές συνθήκες, οι τιμές του ph είναι εμφανώς μειωμένες ( ). Η παράμετρος του δυναμικού οξειδοαναγωγής, ακολουθούσε πάντα ένα διαφορετικό πρότυπο κατανομής ανάλογα με την εποχή του έτους. Κατά τη διάρκεια της άνοιξης, η ζώνωση της συγκεκριμένης παραμέτρου, ήταν σχεδόν ίδια με την αντίστοιχη της αλατότητας και της πυκνότητας και ακολουθούσε διεύθυνση Β-Ν, με τις ελάχιστες τιμές της να καταγράφονται στο βόρειο τμήμα του Αμβρακικού. Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, οι τιμές της παραμέτρου μειωνόταν προς τα ΒΑ και ΒΔ τμήματα του κόλπου, καθώς οι σταθμοί δειγματοληψίας απομακρυνόταν από το κεντρικό τμήμα του Αμβρακικού. Ωστόσο, κατά τη φθινοπωρινή και χειμερινή περίοδο, η ζώνωση του δυναμικού οξειδοαναγωγής παρουσίαζε μικρές μεταβολές. 113

144 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Εικόνα 4.12: Οριζόντια κατανομή του ph στην επιφάνεια κατά τη (α) θερινή (Ιούλιος 2009) και (β) χειμερινή (Μάρτιος 2010) περίοδο, στο βάθος των 30m κατά τη (γ) θερινή και (δ) χειμερινή περίοδο και στο βάθος των 40m κατά τη (ε) θερινή και (στ) χειμερινή περίοδο στον Αμβρακικό Κόλπο. 114

145 ΚΑΤΑΝΟΜΗ Φ/Χ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ Περνώντας στη δειγματοληψία του φθινοπώρου, η ζώνωση και πάλι ήταν διαφορετική κατά μήκος του άξονα Δ-Α, με τις ελάχιστες και ταυτόχρονα αρνητικές τιμές της παραμέτρου να καταγράφονται στο δυτικό τμήμα του Αμβρακικού. Τέλος, η κατανομή της συγκεκριμένης παραμέτρου κατά τη χειμερινή περίοδο, έμοιαζε πάρα πολύ, με αυτές που περιγράφηκαν για την παράμετρο της αλατότητας και της πυκνότητας την ίδια εποχή. Η ζώνωση του δυναμικού οξειδοαναγωγής ακολουθούσε διεύθυνση ΒΑ-Ν (εικόνα 4.13β) με τις ελάχιστες τιμές, ωστόσο πάντα θετικές, να καταγράφονται, στην ευρύτερη περιοχή των εκβολών του π. Άραχθου.. Η αρκετά υψηλή τιμή του συντελεστή συσχέτισης μεταξύ τόσο του δυναμικού οξειδοαναγωγής και της πυκνότητας (R 2 =0.693, p<0.01), όσο και μεταξύ του δυναμικού οξειδοαναγωγής και της αλατότητας (R 2 =0.684, p<0.01), για τη χειμερινή δειγματοληψία, μας οδηγούν στο συμπέρασμα ότι η αλατότητα και ως αποτέλεσμα η πυκνότητα είναι δύο από τις παραμέτρους που επηρεάζουν σημαντικά τη κατανομή και τις συγκεντρώσεις του δυναμικού οξειδοαναγωγής στο επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού Κόλπου. Ωστόσο, κάτι τέτοιο δεν επιβεβαιώθηκε για την ανοιξιάτικη δειγματοληψία. Ακόμη και σε μεγαλύτερα βάθη (30m) υπάρχουν έντονες διαφοροποιήσεις μεταξύ των εποχών του έτους. Πιο συγκεκριμένα, κατά τη διάρκεια της άνοιξης οι τιμές του δυναμικού οξειδοαναγωγής που επικρατούν στο συγκεκριμένο τμήμα της υδάτινης στήλης είναι αρκετά μικρές (13-49mV), ενώ μόνο σε ένα τμήμα στα ΝΑ του κόλπου εμφανίζονται αρνητικές τιμές [-3-(-26), σταθμοί Α 13 και Α 16 ]. Κατά τη διάρκεια της καλοκαιρινής και χειμερινής περιόδου, φαίνεται ότι επικρατεί παρόμοιο πρότυπο κατανομής, με χαρακτηριστική ζώνωση να εμφανίζεται κατά μήκος της διεύθυνσης Β-ΒΑ προς Ν. Έτσι οι ελάχιστες τιμές της παραμέτρου καταγράφονται κοντά στις εκβολές του π. Άραχθου κατά τη διάρκεια του χειμώνα (στ. Α 11 =-85mV, εικόνα 4.5δ) (καλοκαίρι: στ. Α 15 =-120mV), περιοχές οι οποίες συνδέονται με χαμηλές συνθήκες οξυγόνωσης (υποξικές συνθήκες), ενώ οι μέγιστες τιμές του εμφανίζονται στο σταθμό Α 12 και είναι της τάξεως των 140 mv και 107mV, αντίστοιχα για τις δύο εποχές. Αντίθετα, κατά τη φθινοπωρινή περίοδο, η περεταίρω μείωση των συγκεντρώσεων του διαλυμένου οξυγόνου, σε ακόμη μεγαλύτερη έκταση του κόλπου, οδήγησαν σε σημαντική μείωση των τιμών του δυναμικού οξειδοαναγωγής [-19-(-147)mV]. Σε ακόμη μεγαλύτερα βάθη (40m), οι συνθήκες στρωμάτωσης του δυναμικού οξειδοαναγωγής είναι όμοιες με αυτές που περιγράφηκαν λίγο πριν. Εξαίρεση αποτελεί η καλοκαιρινή περίοδος, όπου πλέον επικρατούν μόνο αρνητικές τιμές [-75-(-142)mV], οι οποίες και συνδέονται με τις υποξικές συνθήκες που επικρατούν στο συγκεκριμένο τμήμα της υδάτινης στήλης κατά την καλοκαιρινή περίοδο. 115

146 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Εικόνα 4.13: Οριζόντια κατανομή του δυναμικού οξειδοαναγωγής (mv) κατά τη (α) φθινοπωρινή (Οκτώβριος 2009) και (β) χειμερινή (Μάρτιος 2010) περίοδο, στο βάθος των 30m κατά τη (γ) φθινοπωρινή και (δ) χειμερινή περίοδο και στο βάθος των 40m κατά τη (ε) φθινοπωρινή και (στ) χειμερινή περίοδο στον Αμβρακικό Κόλπο. 116

147 ΚΑΤΑΝΟΜΗ Φ/Χ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ Όπως προέκυψε από τη φασματική ανάλυση των φυσικοχημικών δεδομένων του δεύτερου δειγματοληπτικού έτους, όλες οι φυσικοχημικές παράμετροι εμφάνισαν εποχιακή περιοδικότητα με τη θερινή περίοδο να χαρακτηρίζεται από υψηλές θερμοκρασίες, αλατότητες πυκνότητες και ph, ενώ αντίθετα η χειμερινή από τις χαμηλότερες αυτών των παραμέτρων. Όσον αφορά το δυναμικό οξειδοαναγωγής εμφάνιζε τη μέγιστη τιμή του κατά τη διάρκεια της άνοιξης, ενώ η χειμερινή περίοδος χαρακτηριζόταν από ιδιαίτερα χαμηλά δυναμικά. Σχετικά σημαντική ωστόσο είναι και η αρνητική τάση του ph, η οποία προέκυψε (R 2 =0.633) Κατακόρυφη Στρωμάτωση Η υδάτινη στήλη του Αμβρακικού είναι στρωματοποιημένη σε όλη τη διάρκεια του έτους τόσο λόγω θερμοκρασίας όσο και λόγω αλατότητας. Οι ακόλουθες εικόνες 4.14, 4.15 και 4.17, παρουσιάζουν την κατανομή στο βάθος συναρτήσει του χρόνου, του συντελεστή πυκνότητας, της αλατότητας και της θερμοκρασίας, για δύο σταθμούς δειγματοληψίας στο δυτικό (σταθμός Α 4 ) και ανατολικό τμήμα (σταθμός Α 14 ) του Αμβρακικού Κόλπου, από τους συνολικά 19 δειγματοληπτικούς σταθμούς που χρησιμοποιήθηκαν στα δύο έτη δειγματοληψίας. Τα δεδομένα που χρησιμοποιούνται στις ακόλουθες κατανομές προέρχονται από τις διμηνιαίες δειγματοληψίες στον Αμβρακικό Κόλπο, κατά το δειγματοληπτικό έτος Το βαθύτερο στρώμα της υδάτινης στήλης του Αμβρακικού Κόλπου, εκτείνεται σε όλη τη διάρκεια του έτους, κάτω από το βάθος των 10m, ενώ στο εσωτερικό του οι τιμές της πυκνότητας παρουσιάζουν μικρές μεταβολές, καθώς κυμαίνονται μεταξύ 1.026gr/cm 3 και 1.028gr/cm 3 (εικόνα 4.14). Στα ανώτερα 10m της υδάτινης στήλης, οι συνθήκες στρωμάτωσης διαφοροποιούνται, παρουσιάζοντας δύο διαφορετικά πρότυπα κατανομής, ανάλογα με τη εποχή του έτους. Πιο συγκεκριμένα, από τα μέσα σχεδόν της φθινοπωρινής περιόδου και σε όλη τη διάρκεια της χειμερινής, από την επιφάνεια της στήλης έως και το βάθος των 10m και 6-7m, αντίστοιχα, σε όλη την έκταση του Αμβρακικού, υφίσταται ένα έντονο πυκνοκλινές, με το εύρος των τιμών της πυκνότητας στο εσωτερικό του να μεταβάλλεται από 1,014 gr/cm 3 κοντά στην επιφάνεια έως και 1.026gr/cm 3 στο βάθος των 10m. Κατά τη διάρκεια της ανοιξιάτικης περιόδου στο δυτικό τμήμα (εικόνα 4.14α), από την επιφάνεια της υδάτινης στήλης έως και το βάθος των 10m, εκτείνεται το επιφανειακόαναμεμιγμένο στρώμα, ενώ κατά την καλοκαιρινή περίοδο η έκτασή του μειώνεται καθώς φθάνει μέχρι και τα 5-6. Αντίθετα, στο ανατολικό τμήμα του κόλπου, οι διαστάσεις του συγκεκριμένου στρώματος είναι σταθερές και για τις δύο εποχές, εφόσον φθάνει μέχρι το 117

148 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 βάθος των 7.5m (εικόνα 4.14β). Στο εσωτερικό του, οι τιμές της πυκνότητας είναι σταθερές σε όλη την έκταση του, ενώ αναφορικά με το χρόνο, αυτές μειώνονται προοδευτικά από την άνοιξη προς τα τέλη του καλοκαιριού. Το πυκνοκλινές που απαντάται στην υδάτινη στήλη σε αυτές τις εποχές είναι εμφανώς πιο ήπιο, συγκριτικά με το αντίστοιχο κατά τη φθινοπωρινή-χειμερινή περίοδο. Ενώ για το ανατολικό τμήμα η έκτασή του είναι σταθερή (7.5 και 10m βάθος), στο δυτικό τμήμα του Αμβρακικού, κοντά στην είσοδο, παρουσιάζει εποχιακές μεταβολές, καθώς κατά τη διάρκεια της άνοιξης το ήπιο πυκνοκλινές εκτείνεται μέχρι το βάθος των 10m, ενώ κατά τη θερινή περίοδο οι διαστάσεις του περιορίζονται μέχρι το βάθος των 7.5m. Μέσα σε αυτό το στρώμα οι τιμές της πυκνότητας μεταβάλλονται από 1.020gr/cm 3 έως και 1.026gr/cm 3 ενώ το εύρος των τιμών της μειώνεται κατά τη μετάβαση από την ανοιξιάτικη προς την καλοκαιρινή περίοδο. Εικόνα 4.14: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου του συντελεστή πυκνότητας, σ t, για τους σταθμούς δειγματοληψίας α) Α 4 και β) Α 14, στο Αμβρακικό Κόλπο (Σεπτέμβριος 2010-Ιούλιος 2011). Από τη συνδυαστική παρατήρηση της κατανομής, βάθους συναρτήσει του χρόνου, των τριών παραμέτρων (πυκνότητα, αλατότητα και θερμοκρασία, εικόνες ), είναι εύκολα αντιληπτό ότι η αλατότητα είναι η κύρια αιτία ελέγχου της στρωμάτωσης στο βαθύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης, σε όλη τη διάρκεια του έτους. Ωστόσο, στο επιφανειακό στρώμα η στρωμάτωση ελέγχεται κατά κύριο λόγο από τη μεταβολή της αλατότητας, κατά τη φθινοπωρινή και χειμερινή περίοδο, ενώ η θερμοκρασία αναλαμβάνει πρωταρχικό ρόλο στη στρωμάτωση κατά τη διάρκεια της άνοιξης και του καλοκαιριού. 118

149 ΚΑΤΑΝΟΜΗ Φ/Χ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ Κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου του δεύτερου δειγματοληπτικού έτους, η υδάτινη στήλη σε όλη την έκταση του Αμβρακικού Κόλπου, ήταν ιδιαίτερα στρωματοποιημένη, λόγω αλατότητας (εικόνα 4.15), με τα όρια του αλοκλινούς-πυκνοκλινούς να παρουσιάζουν κυρίως χρονικές μεταβολές. Πιο συγκεκριμένα, από τις αρχές του φθινοπώρου το αλοκλινές εκτείνεται μέχρι το βάθος των 9m περίπου, τόσο στην είσοδο του κόλπου (εικόνα 4.15α), όσο και στο ανατολικό τμήμα του (εικόνα 4.15β), ενώ σταδιακά κατά τη διάρκεια του χειμώνα, οι διαστάσεις του περιορίζονται μόλις στα πρώτα 6-7m της υδάτινης στήλης. Την ίδια εποχή, οι τιμές της αλατότητας που καταγράφηκαν στο επιφανειακό στρώμα το Νοέμβριο του 2010, ήταν της τάξεως των και αυτό είχε ως αποτέλεσμα μικρές τιμές πυκνότητας να καταγράφονται σε όλη την έκτασή του (εικόνα 4.16). Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός ότι οι επιφανειακές αλατότητες, κατά τη διάρκεια του Σεπτεμβρίου, ήταν αρκετά μεγαλύτερες, μεταξύ , συγκριτικά με τις αντίστοιχες τιμές της παραμέτρου κατά τη διάρκεια του Νοεμβρίου. Δύο λόγοι οι οποίοι μπορούν να αιτιολογήσουν τη μείωση της επιφανειακής αλατότητας περίπου κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου, είναι η προσθήκη μεγάλου όγκου γλυκού νερού, είτε λόγω βροχόπτωσης, είτε λόγω αυξημένων παροχών των δύο ποταμών του Αμβρακικού Κόλπου. Όπως φάνηκε από την παρατήρηση των μετεωρολογικών δεδομένων του δεύτερου δειγματοληπτικού έτους, η συνολική ποσότητα των κατακρημνισμάτων, που έφθασε στο επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού στο μεσοδιάστημα μεταξύ των δειγματοληψιών Σεπτεμβρίου και Νοεμβρίου του 2010, ήταν της τάξεως των 397mm. Παρά τις αυξημένες βροχοπτώσεις που σημειώθηκαν κατά τη διάρκεια της φθινοπωρινής περίοδος, η εμφάνιση στατιστικά μη σημαντικής συσχέτισης μεταξύ της αλατότητας και της βροχόπτωσης κατά το δεύτερο δειγματοληπτικό έτος, οδηγούν στο συμπέρασμα της απόρριψης του σεναρίου, σύμφωνα με το οποίο η βροχόπτωση είναι η αιτία μείωσης των επιφανειακών αλατοτήτων και ως εκ τούτου και των συντελεστών πυκνότητας του Αμβρακικού Κόλπου, στα τέλη του φθινοπώρου. Το πιο πιθανό σενάριο, είναι η μείωση αυτών των 10 της αλατότητας να οφείλεται στις παροχές των δύο ποταμών. Είναι γεγονός ότι οι παροχές των δύο ποταμών, ελέγχονται από τις ανάγκες της ΔΕΗ για νερό. Κατά τη φθινοπωρινή περίοδο, η ΔΕΗ λαμβάνει όλα τα απαραίτητα μέτρα, ώστε να μπορέσει να δεχθεί και να συγκρατήσει τις μεγάλες παροχές των ποταμών κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Για να μπορέσει να συμβεί αυτό, θα πρέπει η στάθμη των φραγμάτων των ποταμών να είναι χαμηλή, γεγονός το οποίο επιτυγχάνεται με την απελευθέρωση μεγάλων όγκων γλυκού νερού κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου. Προκαλώντας έτσι σημαντική αραίωση και μείωση των αλατοτήτων του επιφανειακού στρώματος του Αμβρακικού κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου, εποχή όπου υπό διαφορετικές συνθήκες, λόγω απουσίας στρωμάτωσης, λόγω αλατότητας και καταστροφής του εποχιακού 119

150 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 θερμοκλινούς, η υδάτινη στήλη θα χαρακτηριζόταν από πιο ευνοϊκές συνθήκες για την κάθετη ανάμιξη των υδάτων της. Εικόνα 4.15: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου της αλατότητας ( ),για τους σταθμούς δειγματοληψίας α) Α 4 και β) Α 14, στο Αμβρακικό Κόλπο (Σεπτέμβριος 2010-Ιούλιος 2011). Εικόνα 4.16: Κατακόρυφη κατανομή του συντελεστή πυκνότητας, σ t, για το Νοέμβριο 2010, κατά μήκος μια εγκάρσιας τομής στον Αμβρακικό Κόλπο, οι σταθμοί της οποίας φαίνονται στο επάνω μέρος της κατανομής. Στο σημείο αυτό θα πρέπει να αναφερθεί ότι η δημιουργία του έντονου πυκνοκλινούς που παρατηρήθηκε κατά το δεύτερο δειγματοληπτικό έτος, στα τέλη του φθινοπώρου, δεν καταγράφηκε στο πρώτο δειγματοληπτικό έτος. Ωστόσο, χαρακτηριστικό γνώρισμα της φθινοπωρινής δειγματοληψίας, ήταν η ύπαρξη πυκνοκλινούς, μικρότερης ευστάθειας, συγκριτικά με αυτό που καταγράφηκε κατά το δεύτερο έτος, το οποίο σχηματιζόταν μεταξύ 120

151 ΚΑΤΑΝΟΜΗ Φ/Χ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ των βαθών 18m και 24m, όπου η πυκνότητα στο εσωτερικό του μεταβαλλόταν από gr/cm 3 έως και gr/cm 3. Όπως προκύπτει και από την παρατήρηση της εικόνας 4.15, κατά την ανοιξιάτικη και καλοκαιρινή περίοδο, το στρώμα του αλοκλινούς, παρουσιάζει τόσο χωρικές, όσο και χρονικές μεταβολές. Και στις δύο περιόδους, λόγω των υψηλών, επιφανειακών τιμών αλατότητας, εξαιτίας αφενός των μικρών παροχών γλυκού νερού και αφετέρου των υψηλών ποσοστών εξάτμισης, το αλοκλινές που παρατηρείται κατά μήκος της υδάτινης στήλης, εμφανίζεται πρώτον σε μεγαλύτερο βάθος και δεύτερον είναι πιο ήπιο, συγκριτικά με αυτό που καταγράφηκε κατά τη διάρκεια της φθινοπωρινής και χειμερινής περιόδου. Στο δυτικό τμήμα του Αμβρακικού (εικόνα 4.15α), κατά την ανοιξιάτικη περίοδο το αλοκλινές περιορίζεται σε έκταση μόλις 2m, μεταξύ των βαθών 10m και 12m, ενώ κατά την καλοκαιρινή περίοδο είναι εμφανώς διευρυμένο εφόσον καλύπτει το τμήμα της υδάτινης στήλης μεταξύ των βαθών 5m και 10m. Αντίθετα, στο ανατολικό τμήμα του κόλπου, το αλοκλινές κατέχει σταθερή θέση στην υδάτινη στήλη, μεταξύ των βαθών 7.5m και 9.5m, τόσο κατά τη διάρκεια της άνοιξης, όσο και το καλοκαίρι. Η δημιουργία του έντονου πυκνοκλινούς, λόγω ιδιαίτερα χαμηλών αλατοτήτων, που παρατηρήθηκε κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου του δεύτερου δειγματοληπτικού έτους, δεν επέτρεψε την καταστροφή του εποχιακού θερμοκλινούς, το οποίο υφίσταται στην υδάτινη στήλη κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού. Όπως γίνεται αντιληπτό και από την παρατήρηση της εικόνας 4.17, το γεγονός αυτό έχει ως αποτέλεσμα, από το Νοέμβριο έως και τα τέλη του χειμώνα, κάτω από το ψυχρό επιφανειακό στρώμα, να εμφανίζεται ένα στρώμα νερού με αρκετά υψηλές θερμοκρασίες, συγκριτικά με τις θερμοκρασίες που χαρακτηρίζουν τόσο το επιφανειακό, όσο και το βαθύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης. Ενώ λοιπόν, κατά τη διάρκεια του Νοεμβρίου, οι μειωμένες θερμοκρασίες της ατμόσφαιρας έχουν μειώσει τη θερμοκρασία του επιφανειακού στρώματος της υδάτινης στήλης περίπου στους 18 0 C, κάτω από το βάθος των 3m εμφανίζεται ένα στρώμα νερού, μέσα στο οποίο οι θερμοκρασίες συνεχώς αυξάνονται μέχρι τα 8.5m, όπου η θερμοκρασία είναι περίπου C. Το ίδιο φαινόμενο παρατηρήθηκε και κατά τη χειμερινή περίοδο. Χαρακτηριστικά τον Ιανουάριο, ενώ τα πρώτα 2.5m της υδάτινης στήλης χαρακτηρίζονται από χαμηλές θερμοκρασίες (12 0 C), ακολουθεί ένα στρώμα νερού, μέσα στο οποίο οι θερμοκρασίες αυξάνονται συνεχώς, λαμβάνοντας τις μέγιστες τιμές τους (περίπου C) στο βάθος των 6.5-7m. Και στις δύο αυτές περιόδους (φθινοπωρινή χειμερινή), κάτω από το βάθος των 8.5m και 7m, αντίστοιχα η θερμοκρασία μειώνεται συνεχώς μέχρι τα 26m, όπου η θερμοκρασία των υδάτων είναι περίπου ίση με 18 0 C, ενώ στη συνέχεια και μέχρι τον πυθμένα παρουσιάζει μικρές μεταβολές, με τη θερμοκρασία κοντά στον πυθμένα στο δυτικό τμήμα να είναι της 121

152 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 τάξεως των C (εικόνα 4.17α), ενώ στο ανατολικό τμήμα, κατά τη φθινοπωρινή περίοδο φθάνει ακόμη και τους C (εικόνα 4.17β). Σύμφωνα με τις παρατηρήσεις της ανοιξιάτικης περιόδου, σε όλη την έκτασή της, τόσο στο δυτικό, όσο και στο ανατολικό τμήμα του κόλπου (εικόνα 4.17) η υδάτινη στήλη χαρακτηρίζεται από σχεδόν ομοιόμορφες θερμοκρασίες. Οι τιμές της συγκεκριμένης παραμέτρου, αυξάνονται προοδευτικά από C στις αρχές της άνοιξης έως και C προς τα τέλη της ίδιας περιόδου. Εικόνα 4.17: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου της θερμοκρασίας ( 0 C), για τους σταθμούς δειγματοληψίας α) Α 4 και β) Α 14, στο Αμβρακικό Κόλπο (Σεπτέμβριος 2010-Ιούλιος 2011). Από την άλλη πλευρά, κατά τη θερινή περίοδο, παρατηρείται και πάλι η στρωμάτωση της υδάτινης στήλης. Πιο συγκεκριμένα, κοντά στην επιφάνεια αναπτύσσεται ένα στρώμα νερού με υψηλές και σταθερές θερμοκρασίες στο εσωτερικό του, οι οποίες αυξάνονται συνεχώς προς τα μέσα του καλοκαιριού, ενώ η έκτασή του φθάνει αντίστοιχα στα 6 και 7m, για το δυτικό και ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού. Το εποχιακό θερμοκλινές είναι πιο διευρυμένο στο δυτικό τμήμα του κόλπου (εικόνα 4.17α) καθώς εκτείνεται μέχρι τα 17m, ενώ στο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού, καταλαμβάνει μικρότερο τμήμα της υδάτινης στήλης, καθώς φθάνει μέχρι και το βάθος των 10-12m (εικόνα 4.17β). Στις αρχές του φθινοπώρου ένα στρώμα νερού, υψηλής αλατότητας (38-40 ) εισρέει κατά μήκος του Αμβρακικού Κόλπου, χωρίς να είναι ομοιόμορφα κατανεμημένο σε όλη τη έκτασή της υδάτινης στήλης. Οι υψηλές τιμές αλατότητας που το χαρακτηρίζουν, οδηγούν 122

153 ΚΑΤΑΝΟΜΗ Φ/Χ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ στο συμπέρασμα ότι προφανώς πρόκειται για μια μάζα νερού η οποία προέρχεται από την ανοιχτή θάλασσα του Ιονίου. Στην είσοδο του κόλπου (σταθμός Α 2 ), εμφανίζεται ως ένα στρώμα νερού, με υψηλή αλατότητα ( ), το οποίο κινείται κατά μήκος του πυθμένα (εικόνα 4.18α). Αυτό οφείλεται πρωτίστως στο μικρό βάθος του συγκεκριμένου σταθμού (το οποίο δεν ξεπερνάει τα 15m) και δευτερευόντως στο γεγονός ότι ο συγκεκριμένο σταθμός είναι ακριβώς στη είσοδο του κόλπου, με αποτέλεσμα η επίδραση του Ιονίου να είναι μεγαλύτερη. Όσον αφορά τον υπόλοιπο κόλπο, εμφανίζεται ως ένα στρώμα νερού μικρότερης αλατότητας (38-39 ), το οποίο επιπλέει σε ένα ενδιάμεσο βάθος, κάτω από το στρώμα του πυκνοκλινούς, το πάχος του οποίου μειώνεται συνεχώς, καθώς απομακρυνόμαστε από την είσοδο του κόλπου και πλησιάζουμε προς το βαθύτερο, ανατολικό τμήμα του, λόγω της μείωσης της επίδρασης του Ιονίου. Εκτός της μεγάλης αλατότητας του, ένα άλλο γνώρισμά του, όπως προαναφέρθηκε, είναι οι αυξημένες θερμοκρασίες που το χαρακτηρίζουν. Εξαιτίας αυτών των αυξημένων θερμοκρασιών, οι πυκνότητες που χαρακτηρίζουν το συγκεκριμένο στρώμα νερού ( gr/cm 3 ) είναι μικρότερες συγκριτικά με αυτές που υπάρχουν στα μεγαλύτερα βάθη του Αμβρακικού κόλπου ( gr/cm 3 ) και ως αποτέλεσμα επιπλέει σε βάθη τα οποία χαρακτηρίζονται από ύδατα παρόμοιας πυκνότητας. Πλησιάζοντας προς τα τέλη του φθινοπώρου (Νοέμβριος 2010), λόγω της συνεχόμενης εισροής της, η υδάτινη μάζα του Ιουνίου έχει εισχωρήσει σε μεγαλύτερο βάθος στην υδάτινη στήλη. Πιο συγκεκριμένα, εμφανίζεται πλέον ως ένα στρώμα νερού υψηλής αλατότητας (< 38 ) εκτός από το σταθμό Α 2, στους σταθμούς Α 3 και Α 4 (εικόνα 4.10β), στους οποίους τον προηγούμενο μήνα εμφανιζόταν μόνο σε ενδιάμεσα βάθη. Χαρακτηριστικό είναι το γεγονός, ότι οι αλατότητες του πυθμένα των δύο σταθμών, το μήνα Νοέμβριο λαμβάνουν τιμές 38.3 και 38.03, αντίστοιχα, ενώ κατά την προηγούμενη δειγματοληψία οι αντίστοιχες τιμές των αλατοτήτων στον πυθμένα των δύο σταθμών ήταν και Στην υπόλοιπη έκταση του κόλπου, συνεχίζει να εμφανίζεται ως ένα στρώμα νερού μεγαλύτερης αλατότητας, το οποίο λόγω υψηλών θερμοκρασιών και ως εκ τούτου μικρότερης πυκνότητας, συγκριτικά πάντα με την πυκνότητα του πυθμένα, επιπλέει σε ενδιάμεσα βάθη. Σημαντικό ωστόσο είναι το γεγονός ότι το πάχος αυτού του στρώματος έχει αυξηθεί, καθώς καταλαμβάνει μια έκταση περίπου από τα 12m έως και τα 30m βάθος. Μετά από τη συνεχόμενη εισροή για τέσσερις μήνες (Σεπτέμβριος-Δεκέμβριος) του νερού του Ιονίου, στο Αμβρακικό Κόλπο, στα μέσα του χειμώνα οι συνθήκες αναφορικά με τη στρωμάτωση της αλατότητας κοντά στον πυθμένα είναι τελείως διαφορετικές. Εκτός βέβαια από τις αυξημένες αλατότητες, σε αυτή την εποχή του έτους το στρώμα νερού υψηλής αλατότητας του Ιονίου, που παρατηρείται κοντά στον πυθμένα, χαρακτηρίζεται από σχετικά 123

154 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 μικρές τιμές θερμοκρασίας ( C) και αυξημένες τιμές πυκνότητας ( gr/cm 3 ). Εικόνα 4.18: Κατακόρυφη κατανομή της αλατότητας ( ) για τους μήνες (α) Σεπτέμβριο 10, (β) Νοέμβριο 10, (γ) Ιανουάριο 11 και (δ) Μάρτιος 11, κατά μήκος μια εγκάρσιας τομής στον Αμβρακικό Κόλπο, οι σταθμοί της οποίας φαίνονται στο επάνω μέρος της κατανομής. Το κενό (λευκό χρώμα) στην κατανομή της αλατότητας το μήνα Σεπτέμβριο, ανάμεσα στους σταθμούς Α 14 και Α 19, οφείλεται στην έλλειψη μετρήσεων για το σταθμό Α 19 κατά τη διάρκεια της συγκεκριμένης δειγματοληψίας. 124

155 ΚΑΤΑΝΟΜΗ Φ/Χ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ Οι μεγαλύτερες τιμές πυκνότητας είναι αυτές που καθιστούν το συγκεκριμένο στρώμα νερού, πιο βαρύ συγκριτικά με αυτό που προϋπήρχε στο βαθύτερο στρώμα του Αμβρακικού κατά του προηγούμενους μήνες δειγματοληψίας, και για το λόγο αυτό έχει καλύψει αρκετά μεγάλη έκταση κοντά στον πυθμένα, σε διάστημα μόλις δύο μηνών (Νοέμβριος Ιανουάριος). Το υδάτινο στρώμα μεγάλης αλατότητας (<38 ), που ρέει κοντά στον πυθμένα, έχει εισχωρήσει ακόμη πιο βαθιά προς το κεντρικό-ανατολικό τμήμα του κόλπου, καθώς καταλαμβάνει πλέον όλη την έκταση του πυθμένα από την είσοδο του κόλπου (σταθμός Α 3 ) έως το κεντρικό τμήμα του (σταθμός Α 12 ), και για βάθος μεγαλύτερο από 25m. Ωστόσο, χαρακτηριστική και ιδιαίτερα σημαντική, όπως θα δούμε σε επόμενο κεφάλαιο, είναι η εμφάνισή του πλέον κοντά στον πυθμένα του βαθύτερου σταθμού Α 14. Όπως φαίνεται και από την εικόνα 4.7, οι αλατότητες στο βαθύτερο τμήμα του συγκεκριμένου σταθμού, κατά τους προηγούμενους μήνες δειγματοληψίας δεν ήταν ποτέ μεγαλύτερες από Ωστόσο, τον Ιανουάριο, και σε έκταση περίπου 2m πάνω από τον πυθμένα, η αλατότητα των υδάτων λαμβάνει τιμές μεγαλύτερες από 38 (εικόνα 4.18γ). Το στρώμα νερού υψηλής αλατότητας που εμφανιζόταν σε ενδιάμεσα βάθη κατά τους προηγούμενους δειγματοληπτικούς μήνες, έχει αποκοπεί από το αυτό που ρέει κοντά στον πυθμένα. Ωστόσο, συνεχίζει να υφίσταται, σε ενδιάμεσα βάθη (10m 20m) με εμφανώς περιορισμένη έκταση, εφόσον καλύπτει την περιοχή από το σταθμό Α 3 έως και τον Α 14. Στις αρχές τις άνοιξης (Μάρτιος 2011), αυτό το στρώμα αλμυρού, με αλατότητα < 38, που μέχρι το χειμώνα, έρεε κοντά στον πυθμένα, έχει καλύψει πλέον το 50% της υδάτινη στήλης, καθώς εκτείνεται σε όλη την έκταση του Αμβρακικού κάτω από το βάθος περίπου των 25m (εικόνα 4.18δ). Παράλληλα όμως, αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την αύξηση της πυκνότητας στο βαθύτερο στρώμα του Αμβρακικού Κόλπου, εφόσον από τα 25m και κάτω έχει σχηματισθεί πλέον νερό με πυκνότητα η οποία κυμαίνεται μεταξύ gr/cm 3. Την ίδια χρονική στιγμή, το βαθύτερο τμήμα της εισόδου του κόλπου (σταθμός Α 2 ), που θεωρητικά αντιπροσωπεύει το νερό του Ιονίου που εισέρχεται στον Αμβρακικό, χαρακτηρίζεται από πολύ μικρότερες πυκνότητες της τάξεως των gr/cm 3, καθιστώντας το πιο ελαφρύ, συγκριτικά με το νερό του Αμβρακικού που απαντάται σε βάθος μεγαλύτερο των 18m στο εσωτερικό του κόλπου. Αυτή η διαφορά στην πυκνότητα μεταξύ των βαθύτερων υδάτων στο εσωτερικό του κόλπου και αυτών της ανοιχτής θάλασσας, είναι η αιτία για την οποία σταματάει πλέον το νερό του Ιονίου να εισέρχεται σε μεγάλο βάθος στο εσωτερικό του κόλπου, και συνεχίζει πλέον να εμφανίζεται μόνο σε ενδιάμεσα βάθη. Σε όλη τη διάρκεια της άνοιξης, λόγω του ότι η πυκνότητα των βαθύτερων υδάτων του Αμβρακικού είναι μεγαλύτερη από την αντίστοιχη των υδάτων του Ιονίου, δεν ευνοείται η 125

156 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 εισροή τους στο εσωτερικό του κόλπου. Επιπρόσθετα, αυτό που παρατηρείται είναι η συνεχής μείωση τόσο της αλατότητας όσο και της πυκνότητας, σε όλη την έκταση του Αμβρακικού Κόλπου κάτω από τα 15m. Χαρακτηριστικό είναι το γεγονός ότι η υδάτινη στήλη σε όλη την έκταση της κάτω από το συγκεκριμένο βάθος παρουσιάζει αλατότητες μειωμένες κατά 1, συγκριτικά με τις αντίστοιχες που μετρήθηκαν στις αρχές της άνοιξης. Η ίδια ακριβώς μείωση παρατηρήθηκε και με τις τιμές της πυκνότητας, εφόσον για το ίδιο στρώμα οι τιμές που καταγράφηκαν στις αρχές της άνοιξης ήταν της τάξεως των gr/cm 3, ενώ δύο μήνες αργότερα έχουν μειωθεί λαμβάνοντας τιμές μεταξύ 1.027gr/cm 3 και 1.028gr/cm 3. Η ίδια ακριβώς μείωση παρατηρήθηκε και δύο μήνες αργότερα, εφόσον στα μέσα του καλοκαιριού (Ιούλιος 2011) οι τιμές της αλατότητας και της πυκνότητας που χαρακτήριζαν την υδάτινη στήλη κάτω από τα 15m ήταν και gr/cm 3, αντίστοιχα. Φαίνεται όμως ότι την ίδια εποχή, αρχίζει σιγά-σιγά να εισέρχεται και πάλι ένα στρώμα νερού υψηλότερης αλατότητας, συγκριτικά με την αλατότητα που χαρακτήριζε την υδάτινη στήλη του Αμβρακικού Κόλπου, προερχόμενο από το Ιόνιο. Αναλυτικότερα, από την είσοδο του κόλπου (σταθμός Α 2 ) μέχρι και το κεντρικό τμήμα του (σταθμός Α 12 ), σε ένα ενδιάμεσο βάθος εμφανίζεται ένα στρώμα νερού με υψηλή αλατότητα μεταξύ 37-38, υψηλές θερμοκρασίες ( C) και πυκνότητα μεταξύ gr/cm 3. Το πάχος αυτού του στρώματος μεταβάλλεται ανάλογα με την ένταση της επίδρασης της εισροής. Έτσι, πιο συγκεκριμένα στους σταθμούς που βρίσκονται κοντά στην είσοδο, όπου η επίδραση του Ιονίου είναι άμεση και πιο έντονη, αυτό το στρώμα καλύπτει την έκταση της υδάτινης στήλης μεταξύ 9-17m, ενώ όσο απομακρύνονται οι σταθμοί από την είσοδο, όπου ως αποτέλεσμα είναι η μειωμένη επίδραση του Ιονίου, αυτό το στρώμα καλύπτει όλο και μικρότερη έκταση καταλαμβάνοντας το στρώμα της υδάτινης στήλης μεταξύ 10-12m βάθους. Παρόμοιες συνθήκες, αναφορικά με τη στρωμάτωση λόγω αλατότητας, παρατηρήθηκαν και κατά το πρώτο δειγματοληπτικό έτος Πιο συγκεκριμένα την άνοιξη του 2009 (Απρίλιος), σε όλη την έκταση της υδάτινης στήλης, κάτω από τα 15m, φαίνεται να επικρατούν παρόμοιες συνθήκες, λαμβάνοντας υπόψη ότι οι τιμές της αλατότητας, θερμοκρασίας και πυκνότητας παρουσιάζουν πολύ μικρές μεταβολές, καθώς κυμαίνονται μεταξύ 37-38, C και gr/cm 3, αντίστοιχα. Και σε αυτή την εποχή, όπως ακριβώς συνέβη και δύο χρόνια αργότερα, την άνοιξη του 2011, το νερό του βαθύτερου στρώματος του Αμβρακικού, είναι πυκνότερο συγκριτικά με αυτό την ανοιχτής θάλασσας, εμποδίζοντας το έτσι να εισέλθει στο εσωτερικό του κόλπου. Μερικούς μήνες αργότερα, το καλοκαίρι του 2009, παρατηρείται, όπως και το δεύτερο χρόνο δειγματοληψιών, η εισροή ενός στρώματος νερού, μεγάλης αλατότητας (38-39 ) και αρκετά θερμό ( C), συγκριτικά με αυτό που υπάρχει στον πυθμένα του Αμβρακικού, 126

157 ΚΑΤΑΝΟΜΗ Φ/Χ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ την ίδια εποχή. Παρά τη μεγαλύτερη αλατότητα του, οι υψηλότερες θερμοκρασίες που το χαρακτηρίζουν είναι τελικά αυτές που ελέγχουν την πυκνότητά του, προσδίδοντας ένα πιο ελαφρύ χαρακτήρα, με αποτέλεσμα να φαίνεται σαν να επιπλέει σε ένα βάθος μεταξύ 10-18m, καλύπτοντας έτσι την περιοχή μεταξύ των σταθμών Α 3 και Α 12. Πολύ γρήγορα, στα μέσα του φθινοπώρου (Οκτώβριος 2009) το συγκεκριμένο στρώμα νερού υψηλής αλατότητας (38-39 ) έχει αποκτήσει αρκετά χαμηλότερες τιμές θερμοκρασίας, σε σχέση με αυτές της προηγούμενης δειγματοληψίας, μόλις C. Αυτές οι μικρότερες τιμές θερμοκρασίας, ελέγχουν για άλλη μια φορά την πυκνότητα του συγκεκριμένου στρώματος, κάνοντάς το αρκετά πυκνό ( gr/cm 3 ), ώστε να καθιζάνει στον πυθμένα και να καλύψει πλέον όλη την έκταση της υδάτινης από τα 25m έως και τον πυθμένα. Στα τέλη του χειμώνα αρχές της άνοιξης (Μάρτιος 2010), η υδάτινη στήλη του Αμβρακικού κάτω από το βάθος των 12m, αρχίζει να αποκτά μικρότερες τιμές πυκνότητας συγκριτικά με αυτές που παρατηρήθηκαν κατά την προηγούμενη δειγματοληψία. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι μειώνονται οι τιμές της αλατότητας που χαρακτηρίζουν το συγκεκριμένο στρώμα. Αυτή η μείωση παρατηρείται εύκολα, ένα λάβουμε υπόψη, ότι η αλατότητα λαμβάνει τιμές μεταξύ , δεδομένου ότι οι προηγούμενες μετρήσεις στο συγκεκριμένο στρώμα ήταν τις τάξεως των Φυσικά αυτό είναι και ο λόγος μείωσης των τιμών της πυκνότητας του αντίστοιχου στρώματος ( gr/cm 3 ). Ωστόσο, παρά τη μείωση της πυκνότητας των υδάτων του βαθύτερου στρώματος του Αμβρακικού, συνεχίζουν να είναι πιο πυκνά, σε σχέση με αυτά της ανοιχτής θάλασσας, εμποδίζοντας έτσι την είσοδό και εμφάνισή τους σε κάποιο τμήμα της υδάτινης στήλης του Αμβρακικού. Η είσοδος αυτού του στρώματος νερού του Ιονίου, υψηλής αλατότητας, καταγράφηκε και κατά το πρώτο δειγματοληπτικό έτος, παρουσιάζοντας όμως κάποιες διαφοροποιήσεις. Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού του 2009, σε ένα ενδιάμεσο βάθος της υδάτινης, μεταξύ 10-20m, απαντάται ένα στρώμα νερού με αλατότητα μεταξύ , την ίδια στιγμή που τα νερά του πυθμένα του Αμβρακικού χαρακτηρίζονται από αλατότητα της τάξεως των Η πυκνότητά του ωστόσο είναι μικρότερη από την αντίστοιχη των βαθύτερων υδάτων του Αμβρακικού (λόγω των υψηλών θερμοκρασιών που το χαρακτηρίζουν), με αποτέλεσμα να εμποδίζεται η διέλευσή του προς τα κατώτερα στρώματα του πυθμένα και να φαίνεται σαν να επιπλέει σε ενδιάμεσα βάθη. Μόλις τρεις μήνες αργότερα, κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου του ιδίου έτους, το νερό του Ιονίου, έχει βυθιστεί στην υδάτινη στήλη του Αμβρακικού, καθώς βρίσκεται κοντά στον πυθμένα. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να αυξάνει και τις αλατότητες του πυθμένα του 127

158 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Αμβρακικού, που τη δεδομένη χρονική στιγμή, εμφανίζουν τιμές περίπου κατά 1, υψηλότερες από τις αντίστοιχες που καταγράφηκαν κατά τη θερινή περίοδο. Αν και ο μηχανισμός εισόδου των υδάτων του Ιονίου είναι κοινός και για τα δύο δειγματοληπτικά έτη, ωστόσο διαφέρει η διάρκεια της. Πιο συγκεκριμένα, ενώ κατά το πρώτο δειγματοληπτικό έτος, η εμφάνιση των υδάτων του Ιονίου σε ενδιάμεσα βάθη της υδάτινης στήλης μέχρι και την καταβύθισή τους στον πυθμένα διήρκησε μόλις 3 μήνες, κατά το δεύτερο δειγματοληπτικό έτος, η διαδικασία αυτή έλαβε χώρα από τις αρχές του φθινοπώρου μέχρι και τα τέλη του χειμώνα. Η μεγαλύτερη διάρκεια του φαινομένου, σε συνδυασμό με τις συχνότερες δειγματοληψίες κατά το δεύτερο έτος, ήταν και ο λόγος για τον οποίο επιλέχθηκαν να παρουσιασθούν λεπτομερέστερα οι μετρήσεις του δεύτερου δειγματοληπτικού έτους, εφόσον περιέγραφαν καλύτερα την εξέλιξη του φαινομένου. Λόγω του μεγαλύτερου χρονικού διαστήματος που μεσολαβούσε μεταξύ των εποχιακών δειγματοληψιών του πρώτου έτους, δεν ήταν εύκολη η κατανόηση του προαναφερθέντος φαινομένου. Η μεγαλύτερη διάρκεια του φαινομένου, σε συνδυασμό με τις συχνότερες δειγματοληψίες κατά το δεύτερο έτος, ήταν και ο λόγος για τον οποίο επιλέχθηκαν να παρουσιασθούν λεπτομερέστερα οι μετρήσεις του δεύτερου δειγματοληπτικού έτους, εφόσον περιέγραφαν καλύτερα την εξέλιξη του φαινομένου. Καθώς αυτό το στρώμα νερού, υψηλής αλατότητας εισέρχεται στον Αμβρακικό, σε ενδιάμεσα βάθη στην υδάτινη στήλη, δεν θα μπορούσε να αφήσει ανεπηρέαστη την ευστάθεια της υδάτινης στήλης. Για να μπορέσει να επιβεβαιωθεί η επίδρασή της, υπολογίσθηκε η συχνότητα στατικής ευστάθειας για τις χρονικές περιόδους εισροής της υδάτινης μάζας του Ιονίου. Στην ακόλουθη εικόνα 4.19, παρουσιάζονται προφίλ συχνότητας στατικής ευστάθειας και πυκνότητας, για τρεις δειγματοληπτικούς σταθμούς, οι οποίοι είναι αντιπροσωπευτικοί για το δυτικό (σταθμός Α 4 ), το κεντρικό (σταθμός Α 8 ) και το ανατολικό (σταθμός Α 14 ) τμήμα του Αμβρακικού Κόλπου. Τα δεδομένα που παρουσιάζονται, προέρχονται από τις τρεις πρώτες δίμηνες δειγματοληψίες (Σεπτέμβριος 2010 Ιανουάριος 2011), κατά τις οποίες η υδάτινη μάζα του Ιονίου εισερχόταν στον Αμβρακικό και υπολογίσθηκαν για κάθε ένα μέτρο της υδάτινης στήλης. Η σκιαγραφημένη περιοχή απεικονίζει την έκταση και τη θέση στην υδάτινη στήλη, που κατέχει κάθε φορά το στρώμα νερού υψηλής αλατότητας του Ιονίου. Κατά τη διάρκεια του Σεπτεμβρίου του 2010, θετικές τιμές της συχνότητας στατικής ευστάθειας χαρακτήριζαν το επιφανειακό στρώμα της υδάτινης στήλης του Αμβρακικού, λαμβάνοντας τις μέγιστες τιμές της ( s -2 ) στο στρώμα του πυκνοκλινούς. Κάτω από το πυκνοκλινές, εμφανίζεται ένα στρώμα, χαρακτηριστικό γνώρισμα του οποίου είναι η 128

159 ΚΑΤΑΝΟΜΗ Φ/Χ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ εναλλαγή μεταξύ θετικών και αρνητικών τιμών της συχνότητας στατικής ευστάθειας, φανερώνοντας την αστάθεια της υδάτινης στήλης. Η έκταση και η θέση του στην υδάτινη στήλη, είναι διαφορετική σε όλο τον κόλπο, ενώ εξαρτάται πάντα από τη θέση που καταλαμβάνει το νερό του Ιονίου στην υδάτινη στήλη του Αμβρακικού. Εικόνα 4.19: Προφίλ συχνότητας στατικής ευστάθειας (Ν 2 ) και πυκνότητας, για τρεις δειγματοληπτικούς σταθμούς, το Σεπτέμβριο (α, β, γ) και το Νοέμβριο (δ, ε, στ) του 2010 και τον Ιανουάριο (η, θ, ι) του 2011, στον Αμβρακικό Κόλπο. Η σκιαγραφημένη περιοχή απεικονίζει κάθε 129

160 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 φορά την έκταση της υδάτινης στήλης που καλύπτει το νερό υψηλής αλατότητας που εισέρχεται από το Ιόνιο. Στο δυτικό τμήμα του κόλπου όπου η επίδραση της εισροής είναι μεγαλύτερη εμφανίζεται μεταξύ των βαθών 13m και 26m, ενώ καθώς οι σταθμοί απομακρύνονται από την είσοδο του κόλπου αυτό το στρώμα κατέχει όλο και μικρότερη έκταση στην υδάτινη στήλη μεταξύ των βαθών 12m και 22m και 14m και 19m, για το κεντρικό και ανατολικό τμήμα του κόλπου αντίστοιχα. Κάτω από το συγκεκριμένο στρώμα η συχνότητα στατικής ευστάθειας λαμβάνει μικρές, θετικές τιμές. Κατά τη διάρκεια του Νοεμβρίου, ο σχηματισμός του έντονου αλοκλινούς σε πολύ μικρά βάθη, προσδίδει στα αντίστοιχα τμήματα της υδάτινης στήλης, υψηλές τιμές στατικής ευστάθειας, οι οποίες φθάνουν ακόμη και τα s -2 (εικόνα 4.19δ). Καθώς το νερό του Ιονίου, το οποίο είναι υπεύθυνο για την πρόκληση ασταθειών στην υδάτινη στήλη εμφανίζεται πλέον σε μεγαλύτερα βάθη, την ίδια μεταβολή έχει και το στρώμα στο οποίο εμφανίζονται οι εναλλαγές μεταξύ θετικών και αρνητικών τιμών. Πιο συγκεκριμένα στο δυτικό τμήμα του κόλπου καλύπτει ένα βαθύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης μεταξύ των βαθών 21m και 30m, ενώ για το κεντρικό και ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού, τα αντίστοιχα βάθη εμφάνιση ασταθειών στην υδάτινη στήλη είναι 16-24m και 15-19m. Τον Ιανουάριο του 2011, η ενδυνάμωση του αλοκλινούς προσδίδει και πάλι υψηλές τιμές στατικής ευστάθειας στην επιφάνεια, όμοιες με εκείνες που καταγράφηκαν και το Νοέμβριο του Η υδάτινη μάζα του Ιονίου, κατά τη διάρκεια του Ιανουαρίου, έχει κατέλθει πλέον κοντά στον πυθμένα, κυρίως στο ανατολικό και κεντρικό τμήμα του κόλπου. Η μικρή διαφορά των πυκνοτήτων της υδάτινης μάζας του Ιονίου και του τμήματος του Αμβρακικού κάτω από το πυκνοκλινές, κατά τη διάρκεια της συγκεκριμένης δειγματοληψίας, οι οποίες προσδίδουν μικρότερες τιμές στη συχνότητα στατικής ευστάθειας σε αυτό το στρώμα, σε συνδυασμό με τις ιδιαίτερα υψηλές τιμές που χαρακτηρίζουν το επιφανειακό, δυσκολεύουν την παρατήρηση τους στο διάγραμμα της εικόνα 4.19 (η-ι). Ωστόσο, η πιο προσεκτική παρατήρησή τους, φανερώνει τις εναλλαγές μεταξύ αρνητικών και θετικών τιμών κάτω από το βάθος των 10-12m, με το εύρος των τιμών της συχνότητας στατικής ευστάθειας να είναι συνεχώς μεταξύ -1.4 και s -2, για το δυτικό και κεντρικό τμήμα του κόλπου. Ταυτόχρονα, στο ανατολικό τμήμα όπου η εμφάνιση της υδάτινης μάζας του Ιονίου δεν καλύπτει σε αυτή την εποχή μεγάλη έκταση, οι τιμές συχνότητας της στατικής ευστάθειας κυμαίνονται μεταξύ -0.5 και s -2. Η εμφάνιση αυτή των ασταθειών στην υδάτινη στήλη, συνδέεται άμεσα με την αναστροφή των υδάτων και την ανάμιξή τους. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη βελτίωση των συνθηκών οξυγόνωσης, όπως θα συζητηθεί στο επόμενο κεφάλαιο 5. Δεδομένα από το πρώτο 130

161 ΚΑΤΑΝΟΜΗ Φ/Χ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ δειγματοληπτικό έτος, σχετικά με την ευστάθεια της υδάτινης στήλης, θα συζητηθούν στο κεφάλαιο 8, όπου μελετάτε η επίδρασή της στην υδάτινη στήλη και οι μεταβολές που προκαλεί στα χημικά και βιολογικά χαρακτηριστικά αυτής. Η ενεργός οξύτητα (ph) σε υδάτινα περιβάλλοντα επηρεάζεται από μια πληθώρα παραμέτρων. Ανάμεσα σε αυτούς, η αλατότητα, οι συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου και του διοξειδίου του άνθρακα, διεργασίες οι οποίες λαμβάνουν χώρα κατά τα διάφορα στάδια μεταβολισμού των οργανισμών, όπως η φωτοσύνθεση και η αναπνοή των οργανισμών, καθώς επίσης και η αποσύνθεση των οργανικών ουσιών, συγκαταλέγονται ως οι πιο σημαντικοί ρυθμιστικοί παράγοντες. Στην ακόλουθη εικόνα 4.20, παρουσιάζεται η μεταβολή του pη στο βάθος και το χρόνο για τους σταθμούς δειγματοληψίας Α 4 και Α 14. Το επιφανειακό στρώμα της υδάτινης στήλης του Αμβρακικού, μέχρι περίπου και το βάθος των 8m, είναι το στρώμα που χαρακτηρίζεται από τις μέγιστες τιμές ph, αφενός λόγω της αυξημένης πρωτογενούς παραγωγικότητας, όπως θα δούμε και σε επόμενο κεφάλαιο (κεφάλαιο 7) και αφετέρου λόγω της διάβρωσης των ασβεστολιθικών πετρωμάτων που απαντώνται στην υδρολογική λεκάνη του Αμβρακικού. Οι μέγιστες τιμές σε αυτό το στρώμα απαντώνται ανάμεσα στη φθινοπωρινή και χειμερινή περίοδο, καταγράφοντας τιμές ph έως και 8.4 σε ορισμένες δειγματοληπτικές θέσεις, ενώ σε γενικές γραμμές το εύρος των τιμών αυτού του στρώματος κυμαίνεται μεταξύ 7.9 και 8.2. Όπως προκύπτει και από την παρατήρηση της εικόνας 4.20, κατά τη χειμερινή περίοδο, στο επιφανειακό στρώμα του δυτικού τμήματος (εικόνα 4.20α) του κόλπου, καταγράφονται υψηλότερες τιμές ph, συγκριτικά με το αντίστοιχο τμήμα του ανατολικού Αμβρακικού (εικόνα 4.20β). Όπως θα αναφερθεί και σε επόμενο κεφάλαιο (κεφάλαιο 7), η φωτοσυνθετική δραστηριότητα χρονικά είναι μέγιστη κατά τη διάρκεια του χειμώνα, ενώ χωρικά οι μεγαλύτερες, επιφανειακές τιμές της λαμβάνουν χώρα στο δυτικό τμήμα του κόλπου, ωε αποτέλεσμα εμπλουτισμού των υδάτων στη συγκεκριμένη περιοχή από τις γειτονικές κατοικημένες περιοχές αλλά και τις ιχθυοπαραγωγικές μονάδες που υπάρχουν στην περιοχή. Στο γεγονός της αυξημένης φωτοσυνθετικής δραστηριότητας στο δυτικό τμήμα του κόλπου, θα μπορούσαν να αποδοθούν και οι υψηλότερες τιμές ph που καταγράφονται στη συγκεκριμένη περιοχή. Στο βαθύτερο στρώμα οι τιμές της ενεργού οξύτητας ήταν πάντα μικρότερες, μεταξύ 7.8 και7.9 και 7.5 και 7.8, για το δυτικό και ανατολικό τμήμα, αντίστοιχα. Σημαντική ωστόσο είναι η παρατήρηση της αύξησης των τιμών του ph κατά τη χειμερινή περίοδο και στις αρχές της άνοιξης. Αρχικά, σε όλη τη διάρκεια του φθινοπώρου οι τιμές του ph μειωνόταν στο βαθύτερο στρώμα, ως αποτέλεσμα της αύξησης των συγκεντρώσεων σουλφιδίων (αναλυτικά 131

162 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 δεδομένα παρουσιάζονται σε επόμενο κεφάλαιο) και της αποσύνθεσης του οργανικού υλικού. Μπαίνοντας στο χειμώνα (Ιανουάριος) και μέχρι στις αρχές της άνοιξης (Μάρτιος), παρατηρείται αύξηση των τιμών του ph, από την περιοχή κοντά στον πυθμένα, προς τα πιο μικρά βάθη στην υδάτινη στήλη. Αυτή η χρονική περίοδος αύξησης των τιμών του ph, από τα βαθύτερα στρώματα προς τα ρηχότερα, ταυτίζεται χρονικά με την εμφάνιση, κοντά στον πυθμένα, του στρώματος νερού με υψηλή αλατότητα (38-39 ), όπως περιγράφθηκε στο προαναφερθέν κείμενο, ενώ σύνδεσή της με τις συγκεντρώσεις οξυγόνου που επικρατούν στην συγκεκριμένη περιοχή της υδάτινης στήλης θα ακολουθήσει στο επόμενο κεφάλαιο 5. Εικόνα 4.20: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου της ενεργού οξύτητας, ph, για τους σταθμούς δειγματοληψίας α) Α 4 και β) Α 14, στο Αμβρακικό Κόλπο (Σεπτέμβριος 2010-Ιούλιος 2011). Σημαντικό ωστόσο είναι να τονισθεί, ότι το μέγεθος της αύξησης στις τιμές του ph, δεν είναι όμοιο σε όλη έκταση του κόλπου (εικόνα 4.21). Για την είσοδο (εικόνα 4.20α & 4.20) και το κεντρικό τμήμα του (σταθμοί Α 2 -Α 12 ), όπου το συγκεκριμένο στρώμα νερού, υψηλής αλατότητας, κάλυπτε μεγαλύτερο όγκο της υδάτινης στήλης κοντά στον πυθμένα, οι νέες τιμές του ph είναι της τάξεως , ενώ κατά τον προηγούμενο μήνα μετρήθηκαν τιμές της τάξεως των στο ίδιο στρώμα νερού. Στο ανατολικότερο τμήμα του κόλπου (εικόνα 4.20β & 4.21), όπου αυτό το στρώμα νερού κάλυπτε μικρότερη έκταση, οι τιμές του ph αυξήθηκαν περίπου σε , έναντι , που καταγράφηκαν το μήνα Νοέμβριο στο ίδιο βάθος. 132

163 ΚΑΤΑΝΟΜΗ Φ/Χ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ Συμπερασματικά, για τις μεταβολές του ph εκτός από την είσοδο του αλμυρότερου στρώματος νερού κοντά στον πυθμένα, σημαντική παράμετρος για το μέγεθος της αύξησής του είναι και η έκταση που καταλαμβάνει το συγκεκριμένο στρώμα νερού. Το δυναμικό οξειδοαναγωγής (Eh), ρυθμίζει τις διεργασίες οξείδωσης ή αναγωγής που λαμβάνουν χώρα κατά μήκος της υδάτινης στήλης. Πιο συγκεκριμένα για θετικές τιμές Eh επικρατούν οξειδωτικές διεργασίες, οι οποίες συμβάλουν στην παραγωγή οξειδίων, ενώ για αρνητικές τιμές επικρατούν αναγωγικές διεργασίες, με ποικίλες ενώσεις και στοιχεία ως προϊόντα, κύριο χαρακτηριστικό όμως αυτών των αναγωγικών διεργασιών, είναι η αποσύνθεση της οργανική ύλης, λόγω αδυναμίας διάσπασής της, με τελικό αποτέλεσμα το σχηματισμό οργανικών ενώσεων (άνθρακες, υδρογονάνθρακες κτλ.). Εικόνα 4.21: Κατακόρυφη κατανομή της ενεργού οξύτητας, ph, για το μήνα Ιανουάριο 11, κατά μήκος μια εγκάρσιας τομής στον Αμβρακικό Κόλπο, οι σταθμοί της οποίας φαίνονται στο επάνω μέρος της κατανομής. Αναφορά με τη στρωμάτωση του Εh, οι συνθήκες που επικρατούν στην υδάτινη στήλη του Αμβρακικού Κόλπου, διαφοροποιούνται τόσο χρονικά, όσο και χωρικά. Η χρονική διαφοροποίηση καταγράφεται κυρίως ανάμεσα στη φθινοπωρινή - χειμερινή περίοδο και την ανοιξιάτικη - καλοκαιρινή περίοδο, ενώ η χωρική διαφοροποίηση των συνθηκών Eh που επικρατούν, έγκειται ανάμεσα στο δυτικό-κεντρικό τμήμα του κόλπου και στο ανατολικό, μόνο όμως κατά τη φθινοπωρινή-χειμερινή περίοδο. Αναλυτικότερα, από τις αρχές Σεπτεμβρίου του 2010 μέχρι και το Φεβρουάριο του 2011, η υδάτινη στήλη στο ανατολικό τμήμα του κόπου, διαιρείται σε δύο διαφορετικά στρώματα (εικόνα 4.22β). Στο επιφανειακό, στο οποίο επικρατούν πάντα θετικές τιμές Eh και κυμαίνονται μεταξύ 0 και 150mV και στο βαθύτερο στρώμα της υδάτινης στήλης, στο οποίο οι τιμές Eh μειώνονται έντονα με το βάθος και λαμβάνουν πάντα αρνητικές τιμές, οι οποίες κυμαίνονται από -350 έως και 0mV, ανάλογα με την εποχή. Η έκταση των συγκεκριμένων στρωμάτων, μεταβάλλεται ανάλογα με την εποχή του έτους, καθώς το επιφανειακό στρώμα, φθάνει περίπου μέχρι το βάθος των 30m το φθινόπωρο, ενώ το χειμώνα περιορίζεται στα πρώτα 20m της υδάτινης στήλης. Όσον αφορά το δυτικό-κεντρικό τμήμα του (σταθμοί Α 2 -Α 12 ), η εμφάνιση αυτών των δύο 133

164 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 στρωμάτων, με τα ίδια εύρη τιμών που περιγράφηκαν και πιο πάνω, απαντάται μόνο κατά τη φθινοπωρινή περίοδο (εικόνα 4.22α), καθώς κατά τη χειμερινή, σε όλη την έκταση της υδάτινης στήλης καταγράφονται πάντα θετικές τιμές οι οποίες όμως δεν ξεπερνούν τα 100mV. Μελετώντας την ανοιξιάτικη και καλοκαιρινή περίοδο, είναι αντιληπτό ότι οι συνθήκες που επικρατούν είναι όμοιες κατά μήκος της υδάτινης στήλης, σε όλη την έκταση του Αμβρακικού. Οι τιμές του Eh είναι πάντα θετικές, ενώ μειώνονται καθώς κινούμαστε από τις αρχές τις άνοιξης ( mV) προς τα τέλη του καλοκαιριού (50-100mV), διατηρώντας πάντα όμως το θετικό πρόσημό τους. Εικόνα 4.22: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου του δυναμικού οξειδοαναγωγής, Eh (mv), για τους σταθμούς δειγματοληψίας (α) Α 4 και (β) Α 14, στο Αμβρακικό Κόλπο (Σεπτέμβριος Ιούλιος 2011) Συζήτηση - Συμπεράσματα Τόσο οι εποχιακές, όσο και οι διμηνιαίες δειγματοληψίες που πραγματοποιήθηκαν στον Αμβρακικό Κόλπο κατά το χρονικό διάστημα , ανέδειξαν όλα τα ιδιαίτερα γνωρίσματα που χαρακτηρίζουν την περιοχή μελέτης. Ο παράγοντας κλειδί για την ενίσχυση ή την αποδυνάμωση της κάθετης ανάμιξης της υδάτινης στήλης είναι η στρωμάτωση. Το φθινόπωρο, ο συνδυασμός της απουσίας της στρωμάτωσης της υδάτινης στήλης λόγω αλατότητας και της καταστροφής της θερμικής 134

165 ΚΑΤΑΝΟΜΗ Φ/Χ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ στρωμάτωσης σε πολλά υδάτινα περιβάλλοντα, είναι η χαρακτηριστική εποχή της κάθετης ανάμιξης της υδάτινης στήλης. Για τον Αμβρακικό όμως αυτό δεν ισχύει. Το γεγονός ότι οι παροχές των δύο ποταμών ελέγχονται κατ αποκλειστικότητα από τις ανάγκες της ΔΕΗ για νερό, έχει σαν αποτέλεσμα οι ποσότητες γλυκού νερού που παροχετεύονται στο επιφανειακό στρώμα του κόλπου, να είναι ιδιαίτερα αυξημένες ακόμη και κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου. Έτσι, η υδάτινη στήλη του κόλπου χαρακτηρίζεται από ένα ιδιαίτερα ισχυρό πυκνοκλινές σε όλη τη διάρκεια του έτους, περιορίζοντας ταυτόχρονα την ανάπτυξη των ευνοϊκών συνθηκών για την ανάμιξη της υδάτινης στήλης. Πέραν όμως από τη στρωμάτωση, σημαντική είναι η επιρροή τόσο των μετεωρολογικών όσο και των ωκεανογραφικών χαρακτηριστικών, στη φυσική ενέργεια του συστήματος. Όπως έγινε ήδη αντιληπτό από τις μετεωρολογικές καταγραφές, οι μέσες ταχύτητες των ανέμων που επικρατούν είναι της τάξεως των 3-4m/s, ενώ επικρατέστερες διευθύνσεις οι ανατολικές, νοτιοανατολικές. Όσον αφορά τις μέγιστες ταχύτητες, αυτές σπάνια ξεπερνούν τα 10m/s ακόμη και κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Η μεγάλη έκταση και το βάθος του κόλπου, σε συνδυασμό με τις μέτριες έως ασθενείς ανεμολογικές συνθήκες που επικρατούν σχεδόν σε όλη τη διάρκεια του έτους, καθιστούν τη συνεισφορά του ανέμου στην ενίσχυση της φυσικής ενέργειας του συστήματος αμελητέα. Άλλο ένα γνώρισμα της περιοχής μελέτης, είναι οι μικρο-παλιρροιακές συνθήκες που τη χαρακτηρίζουν. Το μέσο παλιρροιακό εύρος που μετρήθηκε στο εσωτερικό του Αμβρακικού είναι της τάξεως των 0.48m, ενώ τα αντίστοιχα μέγιστα και ελάχιστα πλάτη ήταν περίπου 0.9m και 0.15m, αντίστοιχα. Σε τέτοια περιβάλλοντα λόγω του γεγονότος ότι η επίδραση της τριβής είναι μεγαλύτερη από την επίδραση της σύγκλισης, κυριαρχούν συνήθως υποσύγχρονες συνθήκες (Dyer, 1997). Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τα παλιρροιακά εύρη να μειώνονται από την είσοδο του κόλπου προς το εσωτερικό του, ενώ ισχυρά παλιρροιακά ρεύματα να καταγράφονται μόνο στην περιοχή κοντά στην είσοδο του κόλπου. Και στα δύο δειγματοληπτικά έτη κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, ένα στρώμα νερού υψηλής αλατότητας (38-40 ), εισέρεε στο εσωτερικό του Αμβρακικού σε ενδιάμεσα βάθη, για μεγάλο χρονικό διάστημα. Εξαιτίας της υψηλής αλατότητας του, συνδέθηκε με τα νερά του Ιονίου πελάγους. Το γεγονός ότι το συγκεκριμένο στρώμα δεν βρισκόταν κοντά στον πυθμένα, αλλά σε ενδιάμεσα βάθη οφείλεται στις μικρότερες πυκνότητες που το χαρακτήριζαν, συγκριτικά με τις αντίστοιχες που χαρακτήριζαν τον πυθμένα του Αμβρακικού, ως αποτέλεσμα των υψηλών θερμοκρασιών του. Η παρατεταμένη εμφάνισή του για περίπου τέσσερις μήνες σε ενδιάμεσα βάθη στην υδάτινη στήλη του Αμβρακικού, είχε ως αποτέλεσμα την αύξηση της πυκνότητας των υδάτων του κόλπου που βρισκόταν κάτω από αυτό. Στις αρχές του χειμώνα, οι μειωμένες 135

166 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 θερμοκρασίες που χαρακτήριζαν το στρώμα νερού του Ιονίου, που εισέρεε στον Αμβρακικό και βρισκόταν κοντά στην είσοδο του, σε συνδυασμό με τις υψηλές αλατότητας του, αύξησαν τις πυκνότητες των υδάτων του. Την ίδια χρονική στιγμή, λόγω του ότι η πυκνότητα τους κοντά στην είσοδό του, ήταν μεγαλύτερη από τις αντίστοιχες που χαρακτήριζαν τον πυθμένα του κόλπου στη συγκεκριμένη περιοχή, το νερό του Ιονίου καταβυθίστηκε στον πυθμένα της υδάτινης στήλης. Για το υπόλοιπο χρονικό διάστημα κάλυπτε όλο και μεγαλύτερη έκταση του πυθμένα του Αμβρακικού και εμφανιζόταν σε όλο και μεγαλύτερη απόσταση από την είσοδο του κόλπου. Σε πολλές περιπτώσεις η εισροή υδάτων μεγαλύτερης αλατότητας σε κλειστούς κόλπους και fjords, έχει συνδεθεί είτε με παλιρροιακής φύσεως αιτίες, όπως συμβαίνει εξαιτίας της αλληλεπίδρασης μεταξύ παλίρροιας συζυγιών και τετραγωνισμού, είτε με ανεμογενείς αιτίες, κατά τις οποίες παρατεταμένοι άνεμοι συγκεκριμένης διεύθυνσης έχουν ως αποτέλεσμα τη μείωση της στάθμης στο εσωτερικό του κόλπου, ενώ η συνοδευόμενη αλλαγή πνοής του ανέμου έχει ως αποτέλεσμα την είσοδο των υδάτων της ανοιχτής θάλασσας. Στη συγκεκριμένη περίπτωση, τόσο η έναρξη, όσο και η διακοπή της εισροής των υδάτων του Ιονίου στον Αμβρακικό Κόλπο, οφείλεται στη διαφορά των πυκνοτήτων μεταξύ των δύο υδάτινων μαζών. Όταν τα ύδατα του Ιονίου χαρακτηρίζονται από πυκνότητα μεγαλύτερη από αυτή των υδάτων του Αμβρακικού που βρίσκονται στην υδάτινη στήλη και πιο συγκεκριμένα στο τμήμα που αντιστοιχεί στο βάθος της εισόδου του κόλπου, τότε τα ύδατα του Ιονίου, εισέρχονται στον Αμβρακικό σε βάθος, το οποίο καθορίζεται από την πυκνότητα των βαθύτερων στρωμάτων του. Αντίθετα, όταν η πυκνότητα των υδάτων του Αμβρακικού, τόσο στο βαθύτερο τμήμα του όσο και στο βάθος της υδάτινης στήλης που αντιστοιχεί στο βάθος της εισόδου του κόλπου, είναι μεγαλύτερη από τη πυκνότητα των υδάτων του Ιονίου, τότε εμποδίζεται ή και διακόπτεται η είσοδος τους στο εσωτερικό του κόλπου. Από τη στιγμή που η υδάτινη μάζα του Ιονίου θα βυθιστεί κοντά στον πυθμένα του κόλπου, το χρονικό διάστημα που απαιτείται για να καλύψει όλη την έκτασή του, εξαρτάται από το πόσο μεγαλύτερη θα είναι η πυκνότητά της, συγκριτικά με αυτή των υδάτων του Αμβρακικού που βρίσκονται κοντά στον πυθμένα, αλλά και τις ταχύτητες των ρευμάτων. Όσο μεγαλύτερη είναι η πυκνότητά της και όσο μεγαλύτερες οι ταχύτητές του, τόσο μικρότερο θα είναι και το χρονικό διάστημα που θα απαιτηθεί, ως αποτέλεσμα της πιο γρήγορής κίνησής τους. Από την παρατήρηση των δεδομένων προέκυψε ότι κατά το πρώτο δειγματοληπτικό έτος, η διαδικασία της εισροής σταμάτησε περίπου στα μέσα του Φθινοπώρου, ενώ κατά το δεύτερο δειγματοληπτικό έτος η περίοδος λήξης της εισροής και ως εκ τούτου της καταβύθισης των υδάτων του Ιονίου, χρονολογείται στις αρχές του χειμώνα. Στη δεδομένη 136

167 ΚΑΤΑΝΟΜΗ Φ/Χ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ χρονική στιγμή, προκύπτει το ερώτημα σχετικά με το λόγο που προκάλεσε τη συγκεκριμένη υστέρηση και επέφερε την πιο γρήγορη εισροή των υδάτων κατά το πρώτο ή την πιο αργή κατά το δεύτερο δειγματοληπτικό έτος. Εφόσον, τα ανεμολογικά και παλιρροιακά χαρακτηριστικά δεν διαδραματίζουν ενεργό ρόλο στην εισροή των υδάτων του Ιουνίου και τα χαρακτηριστικά της υδάτινη μάζας του Ιονίου δεν παρουσιάζουν σημαντικές διαφορές μεταξύ των δύο δειγματοληπτικών ετών, άλλη είναι η αιτία. Το πιο πιθανό σενάριο, είναι οι σημαντικά μειωμένες αλατότητας που χαρακτήριζαν το επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού στα τέλη του φθινοπώρου του δεύτερου δειγματοληπτικού έτους, να προκάλεσαν τη χρονική υστέρηση που παρατηρήθηκε μεταξύ των δύο ετών. Οι επιφανειακές αλατότητες της τάξεως των 22.7, κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου του δεύτερου δειγματοληπτικού έτους, έναντι των 33.2 που μετρήθηκαν την αντίστοιχη εποχή του πρώτου δειγματοληπτικού έτους, φαίνεται πως δυσχεραίνουν την εισροή των υδάτων του Ιονίου. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τα νερά του Ιονίου να εισέρχονται πιο αργά στο εσωτερικό του κόλπου και έτσι να απαιτείται μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, μέχρι η πυκνότητά τους να εξισωθεί με την αντίστοιχη του στρώματος του πυθμένα του Αμβρακικού και τελικά να καταβυθιστούν στον πυθμένα του. Όσον αφορά τα υπόλοιπα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά της υδάτινης στήλης (ενεργός οξύτητα, δυναμικό οξειδοαναγωγής), φαίνεται ότι παρουσιάζουν εποχιακές αυξομειώσεις, με τις εποχές βελτίωσης τους να ταυτίζονται με την αντίστοιχη χρονική στιγμή της καταβύθισης των υδάτων του Ιονίου στον πυθμένα του Αμβρακικού. Ωστόσο, λόγω ότι και οι δύο παράμετροι σχετίζονται άμεσα με την κατανομή του διαλυμένου οξυγόνου στην υδάτινη στήλη, ο σχολιασμός και η ερμηνεία τους θα ακολουθήσει στο επόμενο κεφάλαιο 5, το οποίο πραγματεύεται την κατανομή του διαλυμένου οξυγόνου στον Αμβρακικό Κόλπο. 137

168 138

169 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Ανοξικές συνθήκες στον Αμβρακικό. Προέλευση, εξέλιξη και σημασία 5.1. Εισαγωγή Παρόλο που η εμφάνιση ανοξικών συνθηκών σε θαλάσσια περιβάλλοντα χρονολογείται πολύ πίσω στο γεωλογικό χρόνο, με τις πρώτες αναφορές να γίνονται κατά την Πέρμια-Τριασική περίοδο (Kump, et al., 2005), το πρόβλημα της μείωσης του οξυγόνου έχει αποκτήσει στις μέρες μας διαστάσεις παγκόσμιου ενδιαφέροντος. Ερχόμενοι στο σήμερα και σύμφωνα πάντα με βιβλιογραφικές αναφορές, κατά το τα υποξικά/ ανοξικά περιβάλλοντα δεν ξεπερνούσαν σε αριθμό τα δεκαπέντε με είκοσι (Zhang, et al., 2010), ωστόσο σχεδόν έναν αιώνα αργότερα ο αριθμός αυτός έχει σχεδόν εικοσαπλασιαστεί, εφόσον το 2008 υπήρχαν περισσότερες από 400 αναφορές υποξικών/ ανοξικών συνθηκών σε θαλάσσια περιβάλλοντα ανά την υφήλιο (Diaz & Rosenberg, 2008). Πολλοί είναι θερμοί υποστηρικτές της ιδέας ότι η αύξηση των υποξικών/ανοξικών περιβαλλόντων οφείλεται καθαρά και μόνο στο γεγονός ότι η επιστημονική κοινότητα ξεκίνησε τη συστηματική έρευνα σχετικά με τις αιτίες που προκαλούν την εμφάνιση υποξικών/ανοξικών συνθηκών αλλά και τις επιδράσεις αυτών στο θαλάσσιο περιβάλλον μετά το δεύτερο μισό του 19 ου αιώνα. Ωστόσο, υπάρχουν σοβαρές ενδείξεις ότι οι συγκεντρώσεις του οξυγόνου στους ωκεανούς θα μειωθούν σημαντικά στο μέλλον, ενώ πολλοί είναι και οι ερευνητές οι οποίοι υποστηρίζουν πως τα πρώτα σημάδια αυτής της μελλοντικής μείωσης είναι ορατά ακόμη και σήμερα. Η διατήρηση των συγκεντρώσεων του οξυγόνου επιτυγχάνεται με την ισορροπία που υπάρχει μεταξύ της παραγωγής και της κατανάλωσης οξυγόνου μέσω βιολογικών διεργασιών, της ανταλλαγής του μεταξύ της θαλάσσιας επιφάνειας και της ατμόσφαιρας και 139

170 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 της μεταφοράς του μέσω φυσικών διεργασιών (Pena, et al., 2010). Έτσι, οποιαδήποτε αλλαγή σε αυτή την ισορροπία μπορεί να οδηγήσει είτε στην εμφάνιση υποξικών συνθηκών (μείωση των συγκεντρώσεων του οξυγόνου στο νερό κάτω από το επίπεδο των 2 mg/l), είτε στην εμφάνιση ανοξικών συνθηκών (συγκεντρώσεις οξυγόνου κάτω από το επίπεδο των 0.25 mg/l). Υποξικές/ανοξικές συνθήκες, εμφανίζονται σε μια πληθώρα θαλάσσιων συστημάτων όπως φιόρδ, ημίκλειστοι κόλποι, εστουάρες (ποταμόκολποι) και παράκτιες περιοχές όπου απαντάται το φαινόμενο της ανάδυσης. Σε πολλές περιπτώσεις αποτελούν ένα φυσικό φαινόμενο όπως συμβαίνει σε περιβάλλοντα όπου η κυκλοφορία του νερού είναι περιορισμένη, όπως συμβαίνει σε πολλές βαθιές λεκάνες (π.χ. Μαύρη Θάλασσα) και φιόρδ ή εκεί όπου υδάτινες μάζες, πλούσιες σε θρεπτικά και με μικρές συγκεντρώσεις οξυγόνου, κινούνται ανοδικά λόγω ανάδυσης (π.χ. ανατολικές ακτές του Ειρηνικού Ωκεανού). Από την άλλη πλευρά ωστόσο, οι έντονες ανθρωπογενείς δραστηριότητες, έχουν οδηγήσει από το 1960 μέχρι και σήμερα είτε στην περεταίρω ενδυνάμωση των ήδη υπαρχόντων υποξικών ζωνών, είτε στην ανάπτυξη υποξικών συνθηκών με εξαιρετικά ραγδαίο ρυθμό, σε περιβάλλοντα όπως οι εστουάρες (ποταμόκολποι) και άλλες παράκτιες περιοχές όπου μέχρι τότε δεν εμφάνιζαν παρόμοιου είδους προβλήματα (Diaz & Rosenberg, 2008). Όποιας φύσεως και να είναι η προέλευση της αιτίας που προκαλεί την εμφάνιση της υποξίας σε παράκτια περιβάλλοντα, φυσική διεργασία, ανθρωπογενείς δραστηριότητες ακόμη και συνδυασμός των δύο προηγούμενων, είναι κοινά αποδεκτό πως η μείωση του διαλυμένου οξυγόνου στην υδάτινη στήλη προέρχεται από μια σειρά πολύπλοκων αλληλεπιδράσεων μεταξύ κλίματος, μορφολογίας, κυκλοφορίας, παροχής γλυκού νερού, στρωμάτωσης, μίξης και εκφόρτισης θρεπτικών (Druon, et al., 2004; Gilbert, et al., 2005; Conley, et al., 2009; Kemp, et al., 2009). Ο συνδυασμός είτε ενός μόνο μέρους, είτε όλων των προαναφερθέντων παραμέτρων έχει σαν αποτέλεσμα τη στρωμάτωση της υδάτινης στήλης ή ακόμη και τη δημιουργία υδάτινων μαζών κοντά στον πυθμένα, κύριο χαρακτηριστικό των οποίων είναι η μεγάλη ευστάθειά τους. Αυτές οι φυσικές διεργασίες, οι οποίες εμποδίζουν την ανάμιξή των βαθύτερων υδάτων με επιφανειακά, πλούσια σε οξυγόνο (Diaz, 2001; Wang, 2009), σε συνδυασμό με βιο-γεωχημικές διεργασίες, κατά τις οποίες λόγω της υπέρμετρης ανάπτυξης της πρωτογενούς παραγωγικότητας προκαλείται μικροβιακή κατανάλωση του οξυγόνου σε μεγαλύτερα βάθη κατά τη διάρκεια της αποσύνθεσης του οργανικού υλικού, οδηγούν στην ανάπτυξη υποξικών/ανοξικών συνθηκών στο εσωτερικό τους. Οι ημίκλειστοι κόλποι πολλές φορές μπορεί να χαρακτηρίζονται από μικρές συγκεντρώσεις οξυγόνου (υποξία) σε μεγαλύτερα βάθη κοντά στον πυθμένα, άλλες πάλι φορές το πρόβλημα είναι τόσο έντονο, όπου υποξικές συνθήκες εμφανίζονται ακόμη και πολύ κοντά στην επιφάνεια της υδάτινης στήλης (Zhang, et al., 2010). Ωστόσο, το πρόβλημα 140

171 ΑΝΟΞΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ της υποξίας γίνεται όλο και πιο έντονο σε κλειστούς κόλπους οι οποίοι χαρακτηρίζονται από μια ρηχή εγκάρσια ράχη στην είσοδό τους, όπως συμβαίνει σε πολλά φιόρδ σε χώρες με μεγάλο γεωγραφικό πλάτος αλλά και σε κλειστούς κόλπους μου μοιάζουν με φιόρδ στην εύκρατη και τροπική ζώνη. Η περιορισμένη ανταλλαγή υδάτων με την ανοιχτή θάλασσα αλλά και ο παρατεταμένος χρόνος παραμονής του υπο-επιφανειακού στρώματος στο εσωτερικό της λεκάνης παρόμοιων συστημάτων, είναι δύο από τις σημαντικότερες ωκεανογραφικές διεργασίες οι οποίες ελέγχουν την ανάπτυξη της υποξίας σε τέτοιου είδους περιβάλλοντα. Σε αυτού του είδους τα συστήματα η ανανέωση των υδάτων εξαρτάται τόσο από την παροχή φυσικής ενέργειας στο θαλάσσιο σύστημα είτε μέσω του ανέμου, ο οποίος μειώνει την κλίση της πυκνότητας και οδηγεί στην εισροή νερού με μεγαλύτερη αλατότητα, όπως συμβαίνει στη Βαλτική Θάλασσα (Matthaus & Franck, 1992; Jakobsen, 1995), είτε μέσω της παλίρροιας, εξαιτίας των αλληλεπιδράσεων μεταξύ υψηλών και χαμηλών παλιρροιών όπως συμβαίνει στους κόλπους του Τόκιο και του Ise (Fujiwara & Yamada, 2002; Fujiwara, et al., 2002; Kasai, et al., 2004), όσο και από τοπικές διεργασίες όπως η παροχή γλυκού νερού και η υποθαλάσσια παροχή νερού. Σε όλες τις περιπτώσεις όμως η πυκνότητα του νερού της ανοιχτής θάλασσας που βρίσκεται έξω από τον ημίκλειστο κόλπο έχει καθοριστικό ρόλο (Zhang, et al., 2010). Στο κεφάλαιο που ακολουθεί αρχικά δίνεται μια όσο το δυνατόν πιο ολοκληρωμένη εικόνα σχετικά με τις συνθήκες οξυγόνωσης του Αμβρακικού Κόλπου, όπως αυτές καταγράφηκαν στην πάροδο των ετών από διάφορους επιστήμονες οι οποίοι ασχολήθηκαν με το συγκεκριμένο αντικείμενο. Ακολούθως, περιγράφονται συνοπτικά τα ευρήματα των δειγματοληψιών μεταξύ 2009 και 2011 και δίνεται μια αντιπροσωπευτική εικόνα των συνθηκών που επικρατούν σήμερα στην ευρύτερη περιοχή μελέτης. Τέλος γίνεται περιγραφή του μηχανισμού οξυγόνωσης που επικρατεί στον Αμβρακικό, της εξέλιξης του συστήματος στη διάρκεια του χρόνου, αναφορικά με τις συγκεντρώσεις του οξυγόνου στο χώρο, αλλά και πια η σημασία και η επίδραση της σημερινής κατάστασης για το περιβάλλον Συνθήκες Οξυγόνωσης: Η πρώτη, μελέτη η οποία ασχολήθηκε εμπεριστατωμένα με τις συνθήκες οξυγόνου που χαρακτηρίζουν τον Αμβρακικό Κόλπο σε όλη την έκτασή του, πραγματοποιήθηκε το 1987, από το Ελληνικό Κέντρο Θαλασσίων Ερευνών. Πρόκειται για μια έρευνα η οποία κατέγραφε τις εποχιακές διακυμάνσεις του διαλυμένου οξυγόνου σε ένα πολύ πυκνό δίκτυο σταθμών (46 συνολικά) καλύπτοντας όλη την έκταση της υδάτινης στήλης από την επιφάνεια έως και τον πυθμένα, με μετρήσεις σε διάφορα βάθη. 141

172 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Σύμφωνα με τις τότε καταγραφές, το επιφανειακό στρώμα της υδάτινης στήλης ήταν καλά οξυγονωμένο σε όλη τη διάρκεια του έτους, χωρίς παράλληλα να παρουσιάζει ιδιαίτερα σημαντικές διακυμάνσεις στο χώρο. Οι συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου αυξανόταν προοδευτικά, από τη θερινή περίοδο, όπου παρατηρήθηκαν οι ελάχιστες συγκεντρώσεις ( mg/l), μέχρι τη φθινοπωρινή και ανοιξιάτικη περίοδο, όπου οι μέγιστες συγκεντρώσεις του οξυγόνου δεν ξεπερνούσαν τα mg/l (Ε.Κ.Θ.Ε., 1989β). Πλησιάζοντας τα μεγαλύτερα βάθη, κοντά στον πυθμένα οι συνθήκες διαφοροποιούνταν κατά πολύ, συγκριτικά με αυτές που χαρακτήριζαν το επιφανειακό στρώμα. Από τις καταγραφές της ανοιξιάτικης περιόδου, φαίνεται ότι στο δυτικό τμήμα του κόλπου, από την είσοδο του μέχρι και το κεντρικό τμήμα του, οι συγκεντρώσεις οξυγόνου που επικρατούσαν ήταν μεγαλύτερες από 2 mg/l, ενώ στο ανατολικό τμήμα του εμφανιζόταν υποξικές συνθήκες με τις ελάχιστες συγκεντρώσεις να καταγράφονται στην περιοχή έξω από τις εκβολές του π. Άραχθου (περίπου 1.2 mg/l). Κατά τη θερινή περίοδο παρατηρήθηκε η επικράτηση υποξικών συνθηκών σε όλη την έκταση του Αμβρακικού, ακόμη και πολύ κοντά στην είσοδο του. Το ίδιο συνέβη και κατά τη διάρκεια της φθινοπωρινής περιόδου, με τις συγκεντρώσεις του οξυγόνου να μειώνονται συνεχώς, λαμβάνοντας τις ελάχιστες τιμές (0.35 mg/l) κυρίως στο ανατολικό τμήμα του κόλπου. Παράλληλα, αυτή την εποχή του έτους, η είσοδος του κόλπου φαίνεται να έχει οξυγονωθεί εφόσον οι συγκεντρώσεις του οξυγόνου στη συγκεκριμένη περιοχή ήταν μεγαλύτερες από 3.2 mg/l. Κατά το πέρασμα στη χειμερινή περίοδο, φαίνεται ότι το βαθύτερο τμήμα του Αμβρακικού Κόλπου, σε όλη την έκτασή του, έχει οξυγονωθεί πλήρως, εφόσον οι ελάχιστες συγκεντρώσεις οξυγόνου που παρατηρήθηκαν ήταν μεγαλύτερες από τα 2 mg/l (Ε.Κ.Θ.Ε., 1989β). Μετά το 1989, η επόμενη έρευνα αναφορικά με την οξυγόνωση του Αμβρακικού, παρέχοντας νέα δεδομένα, πραγματοποιήθηκε τον Αύγουστο του 2009 (Ferentinos, et al., 2010). Σύμφωνα με τη νέα αυτή έρευνα, κατά τη θερινή περίοδο η υδάτινη στήλη σε όλη την έκταση του κόλπου, διαχωρίζεται σε δύο στρώματα. Το επιφανειακό στρώμα ήταν καλά οξυγονωμένο με τις συγκεντρώσεις του οξυγόνου να μεταβάλλονται από 7.5 έως 9 mg/l, ενώ η μέγιστη τιμή του οξυγόνου καταγράφηκε στο ενδιάμεσο τμήμα του πυκνοκλινούς, υποδεικνύοντας έτσι την μεγάλη παραγωγή οξυγόνου λόγω της φωτοσυνθετικής δραστηριότητας. Στο δεύτερο στρώμα που αναπτύσσεται σύμφωνα με την κατανομή του οξυγόνου, οι συγκεντρώσεις μειώνονται περίπου μέχρι τα 25m. Από αυτό το βάθος και για περίπου 7-9 m αναπτύσσεται ένα στρώμα νερού όπου στο εσωτερικό του καταγράφονται υποξικές συνθήκες, ενώ κάτω από αυτό επικρατούν ανοξικές συνθήκες σε όλη την έκταση του πυθμένα. 142

173 ΑΝΟΞΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ 5.3. Συνθήκες Οξυγόνωσης Η εκτενής παρατήρηση των συνθηκών οξυγόνωσης στον Αμβρακικό Κόλπο κατά τα δύο έτη δειγματοληψιών, έδειξε την επικράτηση διαφορετικών συνθηκών τόσο στο επιφανειακό όσο και στο βαθύτερο στρώμα της υδάτινης στήλης. Εξαιτίας αυτής της διαφοροποίησης στο κείμενο που ακολουθεί, τα δύο αυτά στρώματα εξετάζονται σε διαφορετικές ενότητες Επιφανειακό Στρώμα Το επιφανειακό στρώμα της υδάτινης στήλης ήταν καλά οξυγονωμένο σε όλη τη διάρκεια των δύο δειγματοληπτικών ετών. Ωστόσο, οι συγκεντρώσεις του οξυγόνου στο εσωτερικό του, παρουσίαζαν μεταβολές, ανάλογα με την εποχή του έτους. Πιο συγκεκριμένα, σύμφωνα με τα αποτελέσματα του πρώτου δειγματοληπτικού έτους, κατά τη διάρκεια της άνοιξης κοντά στην επιφάνεια και μέχρι το βάθος περίπου των 10m εκτεινόταν ένα στρώμα νερού όπου τα επίπεδα κορεσμού του οξυγόνου ξεπερνούσαν το 100% και οι συγκεντρώσεις του ήταν αρκετά υψηλές (10-13 mg/l) (εικόνα 5.1 α & β). Οι αυξημένες αυτές τιμές του οξυγόνου, οφείλονται προφανώς στην έντονη φωτοσυνθετική δραστηριότητα, που καταγράφηκε στο συγκεκριμένο στρώμα, η οποία έχει σαν αποτέλεσμα την παραγωγή οξυγόνου και αναλύεται σε επόμενο κεφάλαιο όπου περιγράφεται η τροφική κατάσταση του Αμβρακικού (κεφάλαιο 7). Τόσο κατά τη θερινή όσο και τη φθινοπωρινή περίοδο, το καλά οξυγονωμένο, επιφανειακό στρώμα, συνέχιζε να καταλαμβάνει την ίδια έκταση που είχε και κατά τη διάρκεια της άνοιξης. Αντίθετα όμως, οι τιμές του οξυγόνου που καταγράφηκαν ήταν εμφανώς μειωμένες, συγκριτικά με την αντίστοιχες τιμές της άνοιξης, καλύπτοντας ένα εύρος τιμών μεταξύ 8 και 10 mg/l (εικόνα 5.1 γ-στ). Ιδιαίτερο ενδιαφέρον ωστόσο παρουσιάζουν οι σταθμοί Α 3 και Α 5, στο δυτικό τμήμα του Αμβρακικού, στους οποίους κατά τη θερινή περίοδο, μέσα στο στρώμα του θερμοκλινούς, καταγράφηκαν ασυνήθιστα υψηλά επίπεδα κορεσμού και συγκεντρώσεις οξυγόνου, που έφθαναν μέχρι και τα 270% και 19,8 mg/l, αντίστοιχα. Για τους συγκεκριμένους σταθμούς, δεν υπάρχουν δεδομένα χλωροφύλλης, ώστε να επιβεβαιωθεί ο λόγος των ιδιαίτερα υψηλών τιμών του οξυγόνου. Μια υπόθεση που ίσως μπορεί να αιτιολογήσει τις υψηλές τιμές οξυγόνου, είναι η υπέρμετρη φωτοσυνθετική δραστηριότητα δεδομένου των υψηλών θερμοκρασιών και των πλούσιων υδάτων σε θρεπτικά λόγω των ιχθυοκαλλιεργειών και των ιδιαίτερα παραγωγικών υδάτων των λιμνοθαλασσών, ή πιθανό σφάλμα του αισθητήρα μέτρησης των συγκεντρώσεων του διαλυμένου οξυγόνου. 143

174 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Εικόνα 5.1: Επίπεδα κορεσμού και συγκεντρώσεις οξυγόνου (mg/l) κατά τη διάρκεια της άνοιξης για τους σταθμούς (α) Α 4 και (β) Α 14, του καλοκαιριού (γ) Α 4 και (δ) Α 14, του φθινοπώρου (ε) Α 4 και (στ) Α 14 και του χειμώνα (η) Α 4 και (θ) Α 14, στον Αμβρακικό Κόλπο ( ). Κατά τη χειμερινή περίοδο του πρώτου έτους δειγματοληψιών, τόσο η έκταση όσο και οι συγκεντρώσεις του οξυγόνου που μετρήθηκαν στο επιφανειακό στρώμα, ήταν εμφανώς διαφορετικές. Πιο συγκεκριμένα, η έκταση του συγκεκριμένου στρώματος είχε περιορισθεί 144

175 ΑΝΟΞΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ μόλις στα πρώτα 6m της υδάτινης στήλης (εικόνα 5.1 η & θ), ενώ τόσο τα επίπεδα κορεσμού και οι συγκεντρώσεις του οξυγόνου που καταγράφηκαν, % και mg/l, αντίστοιχα, ήταν αυξημένα συγκριτικά με τις αντίστοιχες τιμές του καλοκαιριού και του φθινοπώρου, ενώ πλησίαζαν αρκετά τις αντίστοιχες τιμές που μετρήθηκαν κατά τη διάρκεια της άνοιξης. Οι μέγιστες τιμές του οξυγόνου στο επιφανειακό στρώμα, οφείλονται καθαρά στη φωτοσυνθετική δραστηριότητα που ως αποτέλεσμα έχει την παραγωγή οξυγόνου, εφόσον οι τιμές της χλωροφύλλης που καταγράφηκαν τη συγκεκριμένη εποχή, ήταν οι μέγιστες που μετρήθηκαν κατά το πρώτο έτος των δειγματοληψιών (λεπτομερέστερη αναφορά γίνεται στο κεφάλαιο 7). Οι συχνότερες καταγραφές του δεύτερου δειγματοληπτικού έτους ( ) δεν αποκάλυψαν ιδιαίτερα σημαντικές διαφοροποιήσεις στις συνθήκες οξυγόνωσης του επιφανειακού στρώματος. Κατά τη φθινοπωρινή και χειμερινή εποχή του δεύτερου έτους οι συνθήκες που καταγράφηκαν ταυτιζόταν σχεδόν εξολοκλήρου με τις συνθήκες οξυγόνου των αντίστοιχων εποχών του πρώτου δειγματοληπτικού έτους. Η έκταση του επιφανειακού στρώματος, δεν διαφοροποιείται καθόλου σε σχέση με το πρώτο έτος, ενώ ταυτίζεται απολύτως με τα όρια του πυκνοκλινούς που περιγράφηκαν και στην ενότητα Μικρή εξαίρεση, αποτελεί κατά τη διάρκεια του χειμώνα το γεγονός ότι οι συγκεντρώσεις του οξυγόνου που μετρήθηκαν ήταν περίπου κατά 1 mg/l μικρότερες (εικόνα 5.2) από τις αντίστοιχες του Ωστόσο, παρά τη μικρή μείωση της συγκέντρωσης του οξυγόνου κατά τη διάρκεια του χειμώνα, όπως στο πρώτο έτσι και στο δεύτερο δειγματοληπτικό έτος, οι μέγιστες τιμές του οξυγόνου καταγράφηκαν τη συγκεκριμένη εποχή του έτους, ενώ και πάλι ταυτίζονται με τις μέγιστες, ετήσιες τιμές χλωροφύλλης που καταγράφηκαν κατά τη διάρκεια του χειμώνα στο επιφανειακό στρώμα. Η μεγαλύτερη διαφορά μεταξύ των δύο δειγματοληπτικών ετών, κατά τη χειμερινή κυρίως περίοδο, καταγράφεται στο δυτικό τμήμα του Αμβρακικού. Πιο συγκεκριμένα, κατά το δεύτερο δειγματοληπτικό έτος, μεταξύ των βαθών 7 και 15m, εμφανίζεται ένα στρώμα νερού, κύριο χαρακτηριστικό του οποίου είναι οι υποξικές συνθήκες (0.4-2mg/l). Αντίθετα κατά το πρώτο δειγματοληπτικό έτος, αφενός υποξικές συνθήκες δεν καταγράφηκαν σε κανένα τμήμα της υδάτινης στήλης και αφετέρου στο αντίστοιχο τμήμα αυτής (7-15m) το εύρος των τιμών του διαλυμένου οξυγόνου κυμαινόταν μεταξύ mg/l. Η επικράτηση υποξικών συνθηκών σε ενδιάμεσα βάθη κατά το δεύτερο δειγματοληπτικό έτος στο δυτικό τμήμα του κόλπου, συνδέεται άμεσα με την εισροή της υδάτινης μάζας του Ιονίου κοντά στον πυθμένα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα, αφενός η υδάτινη μάζα του Ιονίου να καταλαμβάνει το τμήμα της υδάτινης στήλης που βρίσκεται κοντά στον πυθμένα και αφετέρου να ωθεί την υποξική, υδάτινη μάζα του 145

176 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Αμβρακικού που προϋπήρχε στο συγκεκριμένο τμήμα της υδάτινης στήλης, να κινηθεί ανοδικά, σε μικρότερα βάθη. Οι πιο έντονες διαφορές που καταγράφηκαν, εντοπίζονται κυρίως κατά την ανοιξιάτικη και θερινή περίοδο του 2011, όπου τόσο η έκταση όσο και οι συγκεντρώσεις του οξυγόνου στο επιφανειακό στρώμα παρουσιάζουν αλλαγές. Αρχικά, και στις δύο εποχές το επιφανειακό στρώμα φαίνεται να καταλαμβάνει μεγαλύτερη έκταση κατά το δεύτερο έτος, φθάνοντας μέχρι και το βάθος των 14-15m (εικόνα 5.2), έναντι των 10m που μετρήθηκε στο πρώτο έτος, καταλαμβάνοντας ταυτόχρονα μεγαλύτερη έκταση από το στρώμα του πυκνοκλινούς που εμφανιζόταν στην υδάτινη στήλη τις αντίστοιχες εποχές. Σημαντικό επίσης είναι και το γεγονός ότι οι συγκεντρώσεις του οξυγόνου που καταγράφηκαν τόσο την άνοιξη όσο και το καλοκαίρι του 2011, ήταν περίπου κατά 3 mg/l (εύρος τιμών: 7-10 mg/l) και 2 mg/l (εύρος τιμών: 7-8 mg/l), αντίστοιχα, μικρότερες συγκριτικά με αυτές που παρατηρήθηκαν τις ίδιες εποχές του Εικόνα 5.2: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου του οξυγόνου (mg/l), α) για τον δυτικό σταθμό δειγματοληψίας Α 4 και β) για τον ανατολικό σταθμό δειγματοληψίας Α 14, στο Αμβρακικό Κόλπο (Σεπτέμβριος 2010-Ιούλιος 2011) Βαθύτερο στρώμα Κατά τη διάρκεια της άνοιξης του 2009 καταγράφηκαν σημαντικές χωρικές διακυμάνσεις των συνθηκών οξυγόνωσης μεταξύ του δυτικού και ανατολικού τμήματος του 146

177 ΑΝΟΞΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ Αμβρακικού (εικόνα 5.3α). Τόσο η είσοδος του κόλπου, όσο και το δυτικό τμήμα του, ήταν καλά οξυγονωμένα σε όλη την έκταση της υδάτινης στήλης, εφόσον οι συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου ήταν πάντα μεγαλύτερες από 3mg/l. Τόσο στο κεντρικό, όσο και στο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού το οξυκλινές αναπτυσσόταν περίπου μέχρι το βάθος των 20m, ωστόσο κάτω από αυτό υπήρχε και πάλι διαφοροποίηση των συνθηκών που επικρατούσαν. Πιο συγκεκριμένα, στο κεντρικό τμήμα του κόλπου (σταθμοί Α 8 και Α 12 ) και σε βάθος μεταξύ 20m και 32m, αναπτυσσόταν ένα στρώμα νερού το οποίο χαρακτηριζόταν από υποξικές συνθήκες, ωστόσο κάτω από το βάθος των 32m η υδάτινη στήλη ήταν καλά οξυγονωμένη, εφόσον οι συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου ήταν μεγαλύτερες από 2mg/l, φθάνοντας έως και τα 4.9mg/l. Η εμφάνιση μεγαλύτερων συγκεντρώσεων οξυγόνου κοντά στον πυθμένα, από ότι σε ενδιάμεσα βάθη της υδάτινης στήλης, υποδηλώνει την οξυγόνωση της υδάτινης στήλης από τα βαθύτερα τμήματα (κοντά στον πυθμένα) προς τα ανώτερα στρώματα. Αντίθετα, στο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού σε όλη την έκταση της υδάτινης στήλης κάτω από το βάθος των 20m αναπτύσσονταν υποξικές συνθήκες. Εικόνα 5.3: Εποχιακή διακύμανση της κατανομής του διαλυμένου οξυγόνου (mg/l) κατά τη διάρκεια α) της άνοιξης, β) του καλοκαιριού, γ) το φθινοπώρου και δ) του χειμώνα, κατά μήκος μιας εγκάρσιας τομής στον Αμβρακικό Κόλπο, οι σταθμοί της οποίας φαίνονται στο επάνω μέρος της κατανομής. Τα δεδομένα προέρχονται από το πρώτο δειγματοληπτικό έτος ( ). Κατά τη διάρκεια της θερινής περιόδου, η κατάσταση ήταν εμφανώς διαφοροποιημένη συγκριτικά με αυτή που καταγράφηκε την προηγούμενη εποχή, ωστόσο παρουσίαζε ομοιομορφία σε όλη την έκταση του κόλπου. Το οξυκλινές αναπτυσσόταν περίπου μέχρι το μέσο βάθος περίπου των 18m, ενώ κάτω από αυτό σε όλη την έκταση του Αμβρακικού, με μοναδική εξαίρεση την είσοδο του κόλπου (σταθμός Α 1 ), αναπτύσσονταν υποξικές συνθήκες. 147

178 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Επιπρόσθετα, κατά τη διάρκεια της θερινής δειγματοληψίας και για πρώτη φορά καταγράφηκαν ανοξικές συνθήκες. Η επικράτησή τους εμφανίστηκε μόνο στο βαθύτερα τμήμα του ανατολικού Αμβρακικού (σταθμός Α 14 ), όπου από το βάθος των 32m οι συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου ήταν σχεδόν μηδενικές. Η φθινοπωρινή δειγματοληψία, ανέδειξε όμοιες συνθήκες οξυγόνωσης με αυτές που καταγράφηκαν κατά τη διάρκεια της θερινής εποχής, με πολύ μικρές διαφοροποιήσεις. Αναλυτικότερα, το οξυκλινές φαίνεται να σχηματίζεται από το βάθος των 20m (έναντι των 18m κατά τη θερινή δειγματοληψία) και κάτω από αυτό να κυριαρχούν σε όλη την έκταση του Αμβρακικού υποξικές συνθήκες. Όσον αφορά το ανοξικό στρώμα, συνεχίζει να εμφανίζεται μόνο στο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού. Ωστόσο, καλύπτει μικρότερη έκταση κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου, εφόσον σχηματίζεται σε βάθος (< 40m) μεγαλύτερο από το αντίστοιχο που καταγράφηκε κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού. Μερικούς μήνες αργότερα και κατά τη διάρκεια της χειμερινής δειγματοληψίας, οι συνθήκες οξυγόνωσης του Αμβρακικού, είναι εντελώς διαφορετικές από αυτές που καταγράφηκαν στις προηγούμενες δύο δειγματοληψίες. Παρουσιάζουν αρκετά κοινά σημεία, με τις αντίστοιχες μετρήσεις που καταγράφηκαν κατά τη διάρκεια της άνοιξης. Το οξυκλινές εμφανίζεται πλέον σε μικρότερα βάθη, εφόσον αναπτύσσεται μέχρι το βάθος περίπου των 8m για το δυτικό τμήμα του κόλπου και την είσοδό του, ενώ για το κεντρικό και ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού μέχρι το βάθος περίπου των 10m. Η είσοδος του κόλπου, παρουσιάζει οξυγονωμένες συνθήκες σε όλη την έκταση της υδάτινης στήλης, εφόσον οι μικρότερες συγκεντρώσεις διαλυμένου οξυγόνου, που καταγράφηκαν στη συγκεκριμένη περιοχή ήταν της τάξεως των 6.3mg/l στο σταθμό Α 4. Αντίθετα, το δυτικό και κεντρικό τμήμα του Αμβρακικού (σταθμοί Α 5, Α 8 και Α 12 ), μεταξύ του βάθους των 10m και των 28m, παρουσιάζει και πάλι ένα στρώμα νερού το οποίο χαρακτηρίζεται από υποξικές συνθήκες. Στο σημείο αυτό θα πρέπει να τονισθεί ότι τα βάθη αυτά στο συγκεκριμένο τμήμα του κόλπου, ήταν καλά οξυγονωμένα κατά τη θερινή και φθινοπωρινή δειγματοληψία. Κάτω από το βάθος των 28m και μέχρι τον πυθμένα οι συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου συνεχώς αυξάνονται φθάνοντας στα 6.1mg/l στο βάθος των 40m (σταθμός Α 5 ). Με όμοιο τρόπο οι συνθήκες οξυγόνωσης στο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού έχουν βελτιωθεί ιδιαίτερα εφόσον το ανοξικό στρώμα νερού που παρατηρήθηκε κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού και της άνοιξης έχει εξαφανισθεί, ενώ στη θέση του εμφανίζονται συγκεντρώσεις διαλυμένου οξυγόνου μεταξύ 1-2mg/l. Όσον αφορά το δεύτερο δειγματοληπτικό έτος ( ), στις αρχές του φθινοπώρου (Σεπτέμβριος 2010) σε όλη την έκταση του Αμβρακικού Κόλπου, 148

179 ΑΝΟΞΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ παρατηρήθηκαν σχεδόν ομοιόμορφες συνθήκες, αναφορικά με τις συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου. Το οξυκλινές αναπτυσσόταν μέχρι και το βάθος των 20m, κάτω από αυτό εμφανιζόταν υποξικές συνθήκες, ενώ ανοξικές συνθήκες επικρατούσαν από το βάθος των 30m και μέχρι τον πυθμένα σε όλη την έκταση του κόλπου (εικόνα 5.4 α). Ωστόσο, για την περιοχή κοντά στην είσοδο του κόλπου (σταθμοί Α 2 -Α 4 ), το οξυκλινές εκτινόταν σε ακόμη μεγαλύτερο βάθος (μέχρι τα 28m), ενώ ανοξικές συνθήκες παρατηρήθηκαν κάτω από το βάθος των 32m. Εικόνα 5.4: Κατακόρυφη κατανομή του διαλυμένου οξυγόνου (mg/l) κατά τη φθινοπωρινή εποχή για τους μήνες (α) Σεπτέμβριο και (β) Νοέμβριο 2010, κατά μήκος μια εγκάρσιας τομής στον Αμβρακικό Κόλπο, οι σταθμοί της οποίας φαίνονται στο επάνω μέρος της κατανομής. Το κενό (λευκό χρώμα) στην κατανομή του διαλυμένου οξυγόνου το μήνα Σεπτέμβριο, ανάμεσα στους σταθμούς Α 14 και Α 19, οφείλεται στην έλλειψη μετρήσεων για το σταθμό Α 19 κατά τη διάρκεια της συγκεκριμένης δειγματοληψίας. Προς τα τέλη του φθινοπώρου (Νοέμβριος 2010), οι συνθήκες αρχίζουν να διαφοροποιούνται ανάμεσα στο ανατολικό και δυτικό τμήμα του Αμβρακικού. Στο κεντρικό και ανατολικό τμήμα του (σταθμοί Α 8 -Α 19 ), το οξυκλινές έχει περιορισθεί πλέον μέχρι το βάθος των 13m (εικόνα 5.4 β) και άμεση συνέπεια του, είναι το γεγονός ότι υποξικές/ανοξικές συνθήκες καταλαμβάνουν πλέον μεγαλύτερη έκταση στην υδάτινη στήλη, δεδομένου ότι ανοξικές συνθήκες καταγράφονται πλέον κάτω από το βάθος των 22m. Η εμφάνιση υποξικών ανοξικών συνθηκών σε μικρότερα βάθη της υδάτινης στήλης, συγκριτικά με αυτά που περιγράφηκαν στις αρχές του φθινοπώρου, οφείλεται αφενός στη βακτηριακή 149

180 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 δραστηριότητα, που ως αποτέλεσμα έχει την συνεχή κατανάλωση του διαλυμένου οξυγόνου, αλλά και στη διάχυση των υποξικών/ανοξικών συνθηκών προς τα ανώτερα στρώματα. Στο δυτικό τμήμα του κόλπου παρατηρούνται όμοιες συνθήκες με αυτές που περιγράφηκαν και στις αρχές της συγκεκριμένης εποχής, καλύπτουν όμως μεγαλύτερη έκταση προς το εσωτερικό του κόλπου, συμπεριλαμβανομένου τώρα πλέον και του σταθμού δειγματοληψίας Α 5. Ωστόσο, η μορφή των καμπυλών του διαλυμένου οξυγόνου, λαμβάνοντας τη μορφή μιας «γλώσσας», υποδεικνύει μια αύξηση των συγκεντρώσεων του διαλυμένου οξυγόνου σε βάθος 15-25m,η οποία είναι πιο έντονη για τους σταθμούς που βρίσκονται πολύ κοντά στην είσοδο του κόλπου (σταθμοί Α 2 -Α 3 ) και μειώνεται καθώς αυξάνεται η απόσταση των σταθμών δειγματοληψίας από το στόμιο του (σταθμός Α 5 ). Η αύξηση αυτή των συγκεντρώσεων του διαλυμένου οξυγόνου στο δυτικό τμήμα του κόλπου, οφείλεται προφανώς στην είσοδο αλμυρού νερού από το Ιόνιο, που όπως περιγράφηκε στην ενότητα , λαμβάνει χώρα σε αντίστοιχα βάθη και σταθμούς, η οποία σε συνδυασμό με την ανάμιξη, έχει ως αποτέλεσμα την οξυγόνωση των τμημάτων της υδάτινης στήλης που συναντά στο πέρασμά της. Ο εμπλουτισμός με οξυγόνο των ενδιάμεσων βαθών μόνο του δυτικού τμήματος, οφείλεται στο γεγονός ότι η επίδραση της μειώνεται καθώς κινείται προς το εσωτερικό τμήμα του κόλπου, δεδομένου ότι και οι συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου των υδάτων που εισέρχονται από το Ιόνιο, μειώνονται καθώς διέρχονται μέσα από περιοχές της υδάτινης στήλης, κύριο χαρακτηριστικό των οποίων είναι η εμφάνιση υποξικών/ανοξικών συνθηκών. Κατά το πέρασμα στη χειμερινή εποχή, η κατανομή του διαλυμένου οξυγόνου, όπως φαίνεται και στην ακόλουθη εικόνα 5.5, παρουσιάζει σημαντικές χωρικές διαφοροποιήσεις σε όλη την έκταση τόσο της υδάτινης στήλης, όσο του κόλπου γενικά. Εικόνα 5.5: Κατακόρυφη κατανομή του διαλυμένου οξυγόνου (mg/l) κατά τη χειμερινή εποχή (Ιανουάριος 2011), κατά μήκος μια εγκάρσιας τομής στον Αμβρακικό Κόλπο, οι σταθμοί της οποίας φαίνονται στο επάνω μέρος της κατανομής. 150

181 ΑΝΟΞΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ Το οξυκλινές καλύπτει μια πολύ μικρή έκταση της υδάτινης στήλης, περίπου 2m και εμφανίζεται σε μικρότερο βάθος, περίπου μεταξύ 6-8m, έναντι του βάθους των 10-13m που καταγράφηκε στα τέλη του φθινοπώρου του ίδιου δειγματοληπτικού έτους. Άμεση συνέπεια, των προαναφερθέντων είναι το γεγονός ότι οι υποξικές/ανοξικές συνθήκες, φθάνουν πολύ κοντά στην επιφάνεια της υδάτινης στήλης, δεδομένου ότι αναπτύσσονται κάτω από το βάθος 8m, ενώ κατά την προηγούμενη δειγματοληψία περιοριζόταν μόνο κάτω από τα 22m. Είναι γνωστό ότι η κάθετη διάχυση του οξυγόνου προς τα μεγαλύτερα βάθη, είναι μια ιδιαίτερα σημαντική διεργασία οξυγόνωσης, η οποία λαμβάνει χώρα κυρίως στη διεπιφάνεια μεταξύ του κατώτερου ορίου του πυκνοκλινούς και του ανώτερου ορίου του βαθύτερου υποξικού/ανοξικού στρώματος. Η παρατήρηση του πυκνοκλινούς σε μικρότερα βάθη κατά τη διάρκεια του χειμώνα (μέχρι και τα 6-8m), έχει σαν αποτέλεσμα η περιοχή η οποία επηρεάζεται άμεσα από την κάθετη διάχυση του οξυγόνου, να εμφανίζεται σε ακόμη μικρότερα βάθη, γεγονός που αιτιολογεί τον περιορισμό του οξυκλινούς σε βάθη μικρότερα των 8m και την εμφάνιση υποξικών/ανοξικών συνθηκών σε ολοένα και μεγαλύτερη έκταση της υδάτινης στήλης. Στο δυτικό και κεντρικό τμήμα του κόλπου (σταθμοί Α 2 -Α 12 ), υποξικές/ανοξικές συνθήκες καταγράφηκαν, μόνο μεταξύ του βάθους 8m με 20m. Όπως φαίνεται και στην εικόνα 5.5, το στρώμα του νερού που εκτείνεται κάτω από τα 20m και μέχρι τον πυθμένα φαίνεται ότι έχει οξυγονωθεί πλήρως. Έτσι στο τμήμα της συγκεκριμένης περιοχής, όπου κατά τη διάρκεια του φθινόπωρου είχαν αναπτυχθεί ανοξικές συνθήκες σε όλη την έκτασή του, κατά τη διάρκεια του χειμώνα οι συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου που μετρήθηκαν ήταν μεταξύ 6mg/l κοντά στο πυθμένα και 2mg/l στο βάθος των 20m. Η οξυγόνωση που παρατηρήθηκε στο δυτικό τμήμα του κόλπου και σε βάθος μεγαλύτερο, είναι η αιτία που προκάλεσε τόσο τις αυξημένες θετικές τιμές του δυναμικού οξειδοαναγωγής όσο και τη μικρή αύξηση των τιμών του ph, που παρατηρήθηκαν στην ίδια περιοχή κατά τη διάρκεια του χειμώνα (όπως περιγράφηκαν και στο κεφάλαιο 3). Αντίθετα στο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού, οι ανοξικές συνθήκες καλύπτουν περίπου τα 4/5 της υδάτινης στήλης, από το βάθος των 8m και μέχρι τον πυθμένα. Μικρή, ωστόσο σημαντική εξαίρεση, αποτελεί ένα πολύ μικρό τμήμα του πυθμένα, συνολικής έκτασης περίπου 2m, στο βαθύτερο σημείου του Αμβρακικού (σταθμός Α 14 ), όπου όπως φαίνεται από τις καταγραφές παρουσιάζει συγκεντρώσεις οξυγόνου μεγαλύτερες από 2mg/l, ενώ κατά την προηγούμενη δειγματοληψία χαρακτηριζόταν από μηδενικές συγκεντρώσεις οξυγόνου. Η οξυγόνωση του βαθύτερου τμήματος του Αμβρακικού, τόσο του δυτικού όσο και του ανατολικού, οφείλεται πιθανότατα στην εισροή καλά οξυγονωμένου νερού από το Ιόνιο. Η περιοχή αύξησης των συγκεντρώσεων του διαλυμένου οξυγόνου κατά τη διάρκεια του χειμώνα, ταυτίζεται με την περιοχή εμφάνισης νερού με αλατότητα μεγαλύτερη από 38, 151

182 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 όπως επισημάνθηκε και στο κεφάλαιο 4. Λόγω του ότι το χειμώνα αυτό το στρώμα νερού υψηλής αλατότητας, ρέει κοντά στον πυθμένα, έχει σαν αποτέλεσμα να αναμιγνύεται με τα ανοξικά ύδατα του Αμβρακικού που προϋπήρχαν στην συγκεκριμένη περιοχή, βελτιώνοντας έτσι τις συνθήκες οξυγόνωσης τους. Η επίδραση της εισροής του νερού του Ιονίου, δεν είναι η ίδια σε όλη την έκτασή του και σε αυτό οφείλεται το γεγονός ότι η οξυγονωμένη περιοχή κοντά στον πυθμένα καλύπτει πολύ μεγαλύτερη έκταση στο δυτικό τμήμα του κόλπου από ότι στο ανατολικό. Πιο αναλυτικά, το δυτικό τμήμα του κόλπου, λόγω της κοντινής του θέσης με το σημείο εισροής των υδάτων του Ιονίου, δέχεται για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, μεγαλύτερες ποσότητες καλά οξυγονωμένου νερού, εφόσον το στρώμα νερού υψηλής αλατότητας στη συγκεκριμένη περιοχή εκτείνεται από τα 25m έως και τον πυθμένα. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα αφενός να οξυγονώνεται μεγαλύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης και αφετέρου οι συγκεντρώσεις του οξυγόνου να είναι πιο μεγάλες. Αντίθετα, το ανατολικό τμήμα του κόλπου, λόγω της απομακρυσμένης θέσης του από την είσοδο του κόλπου, δέχεται ένα πολύ περιορισμένο όγκο νερού του Ιονίου, και αυτό επιβεβαιώνεται από το γεγονός ότι το στρώμα νερού υψηλής αλατότητας στη συγκεκριμένη περιοχή, καλύπτει μια πολύ μικρή έκταση μόλις 2-3m κοντά στον πυθμένα. Ταυτόχρονα όμως, για να φθάσουν τα νερά του Ιονίου, από την είσοδο του κόλπου στο ανατολικό τμήμα του, διασχίζουν μια περιοχή όπου οι συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου είναι μηδενικές. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα τα νερά του Ιονίου που φθάνουν τελικά στον ανατολικό τμήμα του κόλπου, να χαρακτηρίζονται από μικρότερες συγκεντρώσεις οξυγόνου, συγκριτικά με αυτές που είχαν κατά την είσοδό τους στον κόλπο. Ο συνδυασμός λοιπόν, του μικρότερου όγκου, οξυγονωμένου νερού που φθάνει στο ανατολικό τμήμα και παράλληλα των μικρότερων συγκεντρώσεων διαλυμένου οξυγόνου που το χαρακτηρίζουν είναι οι δύο αιτίες, στις οποίες οφείλεται η οξυγόνωση μόνο ενός πολύ μικρού τμήματος της υδάτινης στήλης κοντά στον πυθμένα. Στις αρχές της άνοιξης (Μάρτιος 2011), οι συνθήκες οξυγόνωσης που καταγράφηκαν σε όλη την έκταση του Αμβρακικού διαφοροποιούνται τελείως, συγκριτικά με αυτές που καταγράφηκαν λίγο καιρό πριν. Το οξυκλινές εμφανίζεται σε μεγαλύτερο βάθος στην υδάτινη στήλη, από ότι το χειμώνα, καλύπτοντας το τμήμα μεταξύ 12 και 17m. Η μεταβολή αυτού του στρώματος σε μεγαλύτερα βάθη, οφείλεται και πάλι στο γεγονός ότι το πυκνοκλινές κατά τη διάρκεια της άνοιξης, εκτείνεται σε μεγαλύτερο βάθος, φθάνοντας περίπου μέχρι τα 10m βάθος, επηρεάζοντας έτσι μέσω της κάθετης διάχυσης του οξυγόνου, ένα πιο βαθύ τμήμα της υδάτινης στήλης. Στο δυτικό και κεντρικό τμήμα του κόλπου (σταθμοί Α 2 -Α 8 ), φαίνεται πως η υδάτινη στήλη έχει οξυγονωθεί πλήρως σε όλη την έκτασή της λόγο της ανάμιξης. Χαρακτηριστικό είναι το γεγονός ότι το υποξικό/ανοξικό στρώμα νερού που κατά τη διάρκεια του χειμώνα εκτεινόταν πολύ κοντά στην επιφάνεια (8-20m), έχει αντικατασταθεί από οξυγονωμένα ύδατα, ενώ οι συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου που απαντώνται σε 152

183 ΑΝΟΞΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ όλη την έκταση της υδάτινης στήλης είναι μεγαλύτερες από 3mg/l (εικόνα 5.6 α). Οι συνθήκες που χαρακτηρίζουν το ανατολικό τμήμα του κόλπου, αφενός είναι ιδιαίτερα βελτιωμένες συγκριτικά με αυτές που καταγράφηκαν κατά τη διάρκεια του χειμώνα στην ίδια περιοχή, αφετέρου όμως διαφέρουν κατά πολύ από τις συνθήκες που καταγράφηκαν στο δυτικό τμήμα του Αμβρακικού την ίδια εποχή. Οι πρώτες ενδείξεις υποξικών/ανοξικών συνθηκών, καταγράφονται πλέον αρκετά πιο βαθιά, από ότι στη διάρκεια του χειμώνα, καθώς σχηματίζονται περίπου 11m βαθύτερα και πιο συγκεκριμένα κάτω από το βάθος των 17m ενώ φθάνουν περίπου μέχρι και τα 40m. Παρά το γεγονός ότι οι συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου στο εσωτερικό του συνεχίζουν να είναι μικρότερες από 2mg/l, αξιοσημείωτη είναι η βελτίωση τους, αν αναλογιστούμε ότι περίπου 2 μήνες πριν, σε όλη την έκταση του συγκεκριμένου στρώματος οι συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου ήταν μηδενικές, ενώ τώρα ανοξικές συνθήκες απαντώνται μόνο σε ένα μικρό τμήμα συνολικής εκτάσεως μικρότερης από 2-3m. Εικόνα 5.6: Κατακόρυφη κατανομή του διαλυμένου οξυγόνου (mg/l) κατά τη διάρκεια της άνοιξης για τους μήνες (α) Μάρτιο και (β) Μάιο 2011, κατά μήκος μια εγκάρσιας τομής στον Αμβρακικό Κόλπο, οι σταθμοί της οποίας φαίνονται στο επάνω μέρος της κατανομής. Ενδιαφέρον ακόμη παρουσιάζει η παρατήρηση ότι το καλά οξυγονωμένο τμήμα του ανατολικού κόλπου, που κατά τη διάρκεια του χειμώνα κάλυπτε μια έκταση μόλις 2m πάνω από τον πυθμένα, κατά τη διάρκεια της άνοιξης η έκτασή του είναι σχεδόν πενταπλάσια, εφόσον εκτείνεται από το βάθος των 40m και μέχρι τον πυθμένα. Η αύξηση αυτή της 153

184 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 έκτασης του συγκεκριμένου τμήματος, είναι αποτέλεσμα κατά πάσα πιθανότητα της συνεχούς ανάμιξης των υδάτων των πιο οξυγονωμένων υδάτων του Ιονίου με τα υποξικά/ανοξικά ύδατα του βαθύτερου τμήματος του Αμβρακικού, προκαλώντας έτσι την βελτίωση των συγκεντρώσεων του διαλυμένου οξυγόνου. Ο περιορισμός των υποξικών/ανοξικών συνθηκών στο βάθος μεταξύ 17m και 40m, οφείλεται σε δύο λόγους. Αρχικά στο γεγονός ότι το πυκνοκλινές αναπτύσσεται σε μεγαλύτερο βάθος και αυτό έχει ως αποτέλεσμα να οξυγονώνει μεγαλύτερη έκταση της υδάτινης στήλης, και αφετέρου στο γεγονός ότι λόγω της εισροής των υδάτων του Ιονίου, έχει οξυγονωθεί μεγαλύτερη έκταση της υδάτινης στήλης κοντά στον πυθμένα στο ανατολικό τμήμα του κόλπου. Όσον αφορά τη βελτίωση των συγκεντρώσεων του οξυγόνου στο εσωτερικό του, προφανώς οφείλεται στη διάχυση του οξυγόνου και από το πυκνοκλινές προς τα μεγαλύτερα βάθη αλλά και από τον πυθμένα προς τα πιο μικρά βάθη. Στην πραγματικότητα, στις αρχές της άνοιξης σηματοδοτείται το τέλος της οξυγόνωσης της υδάτινης στήλης του Αμβρακικού Κόλπου. Από την άλλη πλευρά, από τα τέλη της άνοιξης, ξεκινάει η ανάπτυξη υποξικών/ανοξικών συνθηκών, οι οποίες θα κυριαρχούν σε ολοένα και μεγαλύτερη έκταση στο χώρο για το υπόλοιπο διάστημα του καλοκαιριού. Η αρχή της ανάπτυξης εκ νέου των υποξικών συνθηκών, γίνεται εύκολα αντιληπτή από την παρατήρηση της κατανομής του διαλυμένου οξυγόνου, κυρίως στο βαθύτερο τμήμα του Αμβρακικού, κατά τη διάρκεια του Μαΐου. Το δυτικό και κεντρικό τμήμα του κόλπου συνεχίζει να είναι καλά οξυγονωμένο σε όλη την έκταση της υδάτινης στήλης. Ωστόσο, με πιο λεπτομερέστερη παρατήρηση των συγκεντρώσεων του διαλυμένου οξυγόνου κοντά στον πυθμένα, υποδεικνύει μια μικρή υποβάθμιση των συνθηκών που επικρατούν στη συγκεκριμένη περιοχή, και ιδιαίτερα εάν συγκριθούν με τις συνθήκες που επικρατούσαν εκεί μόλις δύο μήνες πριν. Πιο αναλυτικά, στις αρχές της άνοιξης στο τμήμα μεταξύ των σταθμών Α 4 και Α 8 και σε βάθος μεγαλύτερο από τα 30m, οι συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου που καταγράφηκαν ήταν μεταξύ 4 και 7mg/l. Στα τέλη όμως της άνοιξης οι συγκεντρώσεις που ανιχνεύθηκαν στην ίδια περιοχή, ήταν περίπου κατά 2mg/l μικρότερες εφόσον το εύρος των τιμών τους ήταν μεταξύ 3 και 5mg/l (εικόνα 5.6 β). Ενδεικτική είναι και η μείωση των συγκεντρώσεων του διαλυμένου οξυγόνου στο βαθύτερο τμήμα του ανατολικού κόλπου (σταθμός Α 14 ). Πρόκειται, για εκείνη την περιοχή κάτω από το βάθος των 40m, όπου κατά τις δύο προηγούμενες δειγματοληψίες παρατηρήθηκε σταδιακή αύξηση τόσο των συγκεντρώσεων του οξυγόνου όσο και της έκτασης του. Έτσι, στο τμήμα αυτό, που στα τέλη της άνοιξης έχουν αναπτυχθεί υποξικές συνθήκες (συγκεντρώσεις οξυγόνου μεγαλύτερες από 1mg/l), δύο μήνες πριν οι συγκεντρώσεις του οξυγόνου ήταν μεγαλύτερες από 2mg/l. 154

185 ΑΝΟΞΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ Εικόνα 5.7: Κατακόρυφη κατανομή του διαλυμένου οξυγόνου (mg/l) κατά τη θερινή εποχή (Ιούλιος 2011), κατά μήκος μια εγκάρσιας τομής στον Αμβρακικό Κόλπο, οι σταθμοί της οποίας φαίνονται στο επάνω μέρος της κατανομής. Η μείωση αυτή των συγκεντρώσεων του διαλυμένου οξυγόνου, οφείλεται στη βακτηριακή κατανάλωση του οξυγόνου, κατά την αποσύνθεση του οργανικού υλικού. Το γεγονός αυτό σε συνδυασμό με το ότι έχει σταματήσει πλέον η εισροή καλά οξυγονωμένων υδάτων από το Ιόνιο (όπως έχει ήδη περιγραφεί στο κεφάλαιο 4, λόγω του ότι τα ύδατα του Αμβρακικού στο βαθύτερο τμήμα του έχουν αποκτήσει μεγαλύτερη πυκνότητα από αυτά της ανοιχτής θάλασσας), είναι οι δύο αιτίες οι οποίες αφενός δημιουργούν και αφετέρου ενισχύουν την ανάπτυξη υποξικών ή ακόμη και ανοξικών συνθηκών. Στα μέσα του καλοκαιριού (Ιούλιος 2011), οι συνθήκες που επικρατούν στο βαθύτερο τμήμα του Αμβρακικού, μοιάζουν κατά πολύ με αυτές που περιγράφηκαν στις αρχές του φθινοπώρου του 2010, ενώ έχουν χειροτερέψει σημαντικά, συγκριτικά με αυτές που περιγράφηκαν στα τέλη της άνοιξης. Παρά το γεγονός ότι το οξυκλινές συνεχίζει να αναπτύσσεται σε αρκετά μεγάλο βάθος, φθάνοντας ακόμη και τα 25m, οι συνθήκες που επικρατούν σε όλη την έκταση του πυθμένα κάτω από το συγκεκριμένο βάθος είναι ιδιαίτερα επιβαρυμένες. Λόγω της αποσύνθεσης του οργανικού υλικού, τα βακτήρια έχουν καταναλώσει όλο το διαθέσιμο διαλυμένο οξυγόνο, σε βάθος μεγαλύτερο από τα 25m και αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την επικράτηση σε όλη την έκταση του πυθμένα, υποξικών συνθηκών, ενώ μηδενικές συγκεντρώσεις διαλυμένου οξυγόνου παρατηρήθηκαν σε βάθος μεγαλύτερο από τα 32m (εικόνα 5.7) Συζήτηση - Συμπεράσματα Οι πρώτες καταγραφές για την εμφάνιση υποξικών συνθηκών στον Αμβρακικό Κόλπο, χρονολογούνται περίπου 25 χρόνια πριν, το 1987, ενώ οι επόμενες μετρήσεις κατά χρονολογική σειρά, που είναι διαθέσιμες τοποθετούνται περίπου μεταξύ , περίπου δηλαδή 20 χρόνια αργότερα συγκριτικά με τις πρώτες αναφορές. Η σύγκριση των 155

186 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 αποτελεσμάτων της συγκεκριμένης διατριβής με τις πρώτες μετρήσεις του 1987, αποκάλυψε την υποβάθμιση που έχει υποστεί ο Αμβρακικός Κόλπος στο πέρασμα των ετών. Απόδειξη αυτής της άποψης, αποτελεί η αλλαγή στο καθεστώς οξυγόνωσης που επικρατεί στο εσωτερικό του. Περίπου 25 χρόνια πριν, το δυτικό τμήμα του Αμβρακικού χαρακτηριζόταν ως εποχιακά υποξικό, με την υδάτινη στήλη να παραμένει καλά οξυγονωμένη κατά τη διάρκεια του χειμώνα και της άνοιξης, ενώ το ανατολικό τμήμα του χαρακτηριζόταν ως μόνιμα υποξικό. Σήμερα, παρατηρούμε ότι δυτικό τμήμα του κόλπου έχει μετατραπεί σε εποχιακά ανοξικό, ενώ το ανατολικό τμήμα του χαρακτηρίζεται ως εποχιακά υποξικό, με τις ανοξικές συνθήκες να απουσιάζουν από το εσωτερικό του μόνο για ένα μικρό χρονικό διάστημα, μικρότερο από 2 μήνες. Εξαιτίας του μεγάλου κενού που υπάρχει μεταξύ των διαδοχικών μετρήσεων και της ελλιπούς συστηματικής παρακολούθησης του συγκεκριμένου περιβάλλοντος, είναι δύσκολο να προσδιορισθεί πότε ακριβώς επήλθε η υποβάθμιση του Αμβρακικού στο πέρασμα του χρόνου. Οι Ferentinos, et al., 2010 υποστηρίζουν ότι ο πυθμένας του Αμβρακικού καλύπτεται από ένα επιφανειακό στρώμα μαύρης λάσπης (ενδεικτικό των ανοξικών συνθηκών) συνολικού πάχους περίπου 3-10cm. Λαμβάνοντας υπόψη ότι ο ετήσιος ρυθμός ιζηματογένεσης είναι περίπου 0.35cm, σε συνδυασμό με τη αλλαγή των συνθηκών οξυγόνωσης τα τελευταία χρόνια, οδηγεί στο συμπέρασμα ότι η εμφάνιση ανοξικών συνθηκών στον Αμβρακικό Κόλπο, πρέπει να έγινε ορατή για πρώτη φορά μεταξύ του 1980 και Ωστόσο, σημαντικός παραμένει ο προσδιορισμός των αιτιών που προκάλεσαν την εμφάνιση των υποξικών/ανοξικών συνθηκών στη συγκεκριμένη περιοχή. Λόγω της ιδιαίτερης μορφολογίας του κόλπου, της περιορισμένης επικοινωνίας του με την ανοιχτή θάλασσα αλλά και τη στρωμάτωση της υδάτινης στήλης, κάποιος θα μπορούσε να θεωρήσει ότι η αρχική εμφάνιση των υποξικών συνθηκών, περίπου το 1987, οφείλεται σε φυσικές αιτίες. Αντίθετα, η σημερινή κατάσταση του Αμβρακικού και η επικράτηση των ανοξικών συνθηκών για μεγάλα χρονικά διαστήματα, οφείλεται σίγουρα στον ανθρώπινο παράγοντα. Παρόλο που στη συγκεκριμένη διδακτορική διατριβή, δεν πραγματοποιήθηκε έλεγχος σχετικά με τη συνεισφορά των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στην επιβάρυνση του κόλπου, αυτό μπορεί να θεωρηθεί δεδομένο, λαμβάνοντας υπόψη τις αλλαγές που έχουν επέλθει τα τελευταία χρόνια στην περιοχή μελέτης. Αρχικά έχει αλλάξει το υδατικό ισοζύγιο με την κατασκευή των φραγμάτων, εφόσον όπως φάνηκε και από το κεφάλαιο 3, ο Αμβρακικός είναι έντονα στρωματοποιημένος σε όλη τη διάρκεια του έτους, ακόμη και κατά τη φθινοπωρινή εποχή, που θεωρητικά αναπτύσσονται οι κατάλληλες συνθήκες για την καταστροφή της στρωμάτωσης και την ανάμιξη της υδάτινης στήλης. Επιπλέον, η χρήση 156

187 ΑΝΟΞΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ σημαντικών ποσοτήτων λιπασμάτων και φυτοφαρμάκων λόγω της εντατικοποιημένης γεωργικής καλλιέργειας, η ανάπτυξη της βιομηχανίας στη γύρω περιοχή και η επιβάρυνση από το σημαντικό αριθμό ιχθυοκαλλιεργειών που αναπτύχθηκαν στο εσωτερικό του κόλπου τα τελευταία χρόνια, έχουν σίγουρα επιβαρύνει την τροφική κατάσταση του κόλπου. Ο συνδυασμός των προαναφερθέντων, της έντονης στρωμάτωσης δηλαδή και την ανάπτυξης ευτροφικών συνθηκών, έχει ως αποτέλεσμα την ανάπτυξη υποξικών/ανοξικών συνθηκών, κύρια αιτία των οποίων είναι οι ανθρωπογενείς δραστηριότητες που λαμβάνουν χώρα τόσο στο εσωτερικό του κόλπου, όσο και στην ευρύτερη περιοχή. Το επιφανειακό στρώμα της υδάτινης στήλης ήταν καλά οξυγονωμένο σε όλη τη διάρκεια των δύο δειγματοληπτικών ετών. Ωστόσο, οι συγκεντρώσεις του οξυγόνου στο εσωτερικό του, παρουσίαζαν μεταβολές, ανάλογα με την εποχή του έτους. Πιο συγκεκριμένα, κατά τη διάρκεια της άνοιξης του πρώτου έτους, τα επίπεδα κορεσμού του οξυγόνου στο επιφανειακό στρώμα ξεπερνούσαν το 100%, ενώ οι συγκεντρώσεις του ήταν αρκετά υψηλές (10-13 mg/l). Αντίθετα οι τιμές που καταγράφηκαν στο επιφανειακό στρώμα κατά τη διάρκεια της άνοιξης του 2011, ήταν περίπου κατά 3 mg/l μικρότερες. Τόσο κατά τη θερινή όσο και τη φθινοπωρινή περίοδο των δύο ετών, το επιφανειακό στρώμα, συνέχιζε να είναι καλά οξυγονωμένο, ωστόσο συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου ήταν εμφανώς μειωμένες σε σχέση με αυτές που καταγράφηκαν κατά τη διάρκεια της άνοιξης. Το εύρος των τιμών τους ήταν μεταξύ 8 και 12 mg/l, ενώ οι συγκεντρώσεις του οξυγόνου που μετρήθηκαν κατά τη θερινή δειγματοληψία του 2011, ήταν περίπου κατά 2 mg/l, μικτότερες συγκριτικά με αυτές της ίδιας εποχής του Κατά τη χειμερινή περίοδο του πρώτου έτους δειγματοληψιών, τόσο τα επίπεδα κορεσμού και οι συγκεντρώσεις του οξυγόνου που καταγράφηκαν ήταν αρκετά υψηλά, % και mg/l, αντίστοιχα, και αυξημένα συγκριτικά με τις αντίστοιχες τιμές του καλοκαιριού και του φθινοπώρου. Το ίδιο παρατηρήθηκε και κατά τη χειμερινή δειγματοληψία του δεύτερου έτους, με τη διαφορά ότι οι συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου στο επιφανειακό στρώμα ήταν περίπου κατά 1mg/l μικρότερες από τις αντίστοιχες του Οι μέγιστες τιμές του οξυγόνου στο επιφανειακό στρώμα κατά τη διάρκεια του χειμώνα, είναι αποτέλεσμα της φωτοσυνθετικής δραστηριότητας, η οποία προκαλεί την παραγωγή οξυγόνου, εφόσον οι τιμές της χλωροφύλλης που καταγράφηκαν τη χειμερινή εποχή, ήταν οι μέγιστες που μετρήθηκαν και στα δύο έτη δειγματοληψιών (βλέπε κεφάλαιο 7). Από τη σύγκριση των μετρήσεων της υδάτινης στήλης, μεταξύ του πρώτου και δεύτερου δειγματοληπτικού έτους, προκύπτει η επικράτηση σχεδόν του ίδιου προτύπου στις 157

188 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 συνθήκες οξυγόνωσης, με μικρές διαφορές ανάμεσα στα δύο έτη. Πιο συγκεκριμένα κατά τη διάρκεια της άνοιξης και των δύο ετών αποκαλύπτεται ότι το δυτικό τμήμα του Αμβρακικού είναι καλά οξυγονωμένου σε όλη την έκταση του. Όσον φορά το κεντρικό τμήμα του κόλπου, ενώ τα επιφανειακά και τα βαθύτερα τμήματα της υδάτινης στήλης (κοντά στον πυθμένα) είναι καλά οξυγονωμένα (DO > 4mg/l), στα ενδιάμεσα βάθη εμφανίζεται ένα στρώμα νερού το οποίο χαρακτηρίζεται από υποξικές συνθήκες. Το βάθος του ωστόσο, διαφέρει καθώς στο πρώτο έτος ήταν ίσο περίπου με 12m, ενώ κατά το δεύτερο έτος κάλυπτε ένα στρώμα μόλις 2-3m. Το γεγονός ότι οι συγκεντρώσεις οξυγόνου που μετρήθηκαν κοντά στον πυθμένα του κεντρικού τμήματος, ήταν μεγαλύτερες από αυτές που μετρήθηκαν σε ενδιάμεσα βάθη της υδάτινης στήλης, υποδηλώνει την οξυγόνωση της υδάτινης στήλης από τα βαθύτερα τμήματα (κοντά στον πυθμένα) προς τα ανώτερα στρώματα. Σημαντικές είναι οι διαφορές που καταγράφηκαν στο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού, με αυτές που καταγράφονται στο δεύτερο έτος. Αναλυτικότερα οι υποξικές συνθήκες που καταγράφηκαν σε όλη την έκταση της υδάτινης στήλης κάτω από το βάθος των 20m, κατά το πρώτο έτος, περιορίζονται μόνο μεταξύ του βάθους 17-40m, στις αρχές της άνοιξης του δεύτερου έτους και κάτω από αυτό η υδάτινη στήλη ήταν οξυγονωμένη, με τι συγκεντρώσεις του οξυγόνου να είναι μεγαλύτερες από 2mg/l. Ωστόσο, στα τέλη της άνοιξης του ίδιου έτους, όπου πλέον αρχίζει η εκ νέου ανάπτυξη του υποξικού στρώματος, υποξικές συνθήκες κυριαρχούσαν κάτω από το βάθος των 20m, σε όλη την έκταση της υδάτινης στήλης. Ένα πιθανό σενάριο το οποίο θα μπορούσε να αιτιολογήσει την εμφάνιση υποξικών συνθηκών ακόμη και κοντά στον πυθμένα κατά τη διάρκεια της άνοιξης, είναι το γεγονός ότι η συγκεκριμένη εποχή θα μπορούσε να ταυτιστεί με την αναδημιουργία του υποξικού στρώματος, όπως ακριβώς συνέβαινε και στα τέλη της άνοιξης του Κατά τη διάρκεια της θερινής εποχής και των δύο δειγματοληπτικών ετών, υποξικές συνθήκες αναπτύσσονται σε όλη την έκταση του Αμβρακικού κάτω από το βάθος των 18m και 25m, για το πρώτο και δεύτερο έτος, αντίστοιχα. Επιπλέον, ενώ στο πρώτο έτος ανοξικές συνθήκες καταγράφηκαν μόνο στο βαθύτερο, ανατολικό τμήμα του κόλπου, κάτω από το βάθος των 32m, στο δεύτερο έτος, το βάθος εμφάνισης των ανοξικών συνθηκών παραμένει το ίδιο (32m), ωστόσο καλύπτουν όλο τον πυθμένα του κόλπου. Όμοιες ήταν και οι συνθήκες που καταγράφηκαν μεταξύ των φθινοπωρινών δειγματοληψιών των δύο ετών. Κατά το πρώτο έτος το βάθος εμφάνισης των υποξικών συνθηκών είναι περίπου στα 20m, ενώ ανοξικές συνθήκες επικρατούν μόνο στο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού, κάτω από το βάθος των 40m. Το δεύτερος έτος υποξικές συνθήκες εμφανίζονται και πάλι κάτω από τα 20m, ενώ οι ανοξικές καλύπτουν όλη την έκταση της υδάτινης στήλης του Αμβρακικού, κάτω από το βάθος των 32m. 158

189 ΑΝΟΞΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ Παρά το γεγονός ότι κατά το πρώτο έτος δειγματοληψιών το υποξικό στρώμα κάλυπτε μεγαλύτερη έκταση τόσο κατά τη θερινή όσο και τη φθινοπωρινή εποχή, η μεγαλύτερη περιοχή κάλυψης των ανοξικών συνθηκών που παρατηρήθηκε στις ίδιες εποχές του δεύτερου έτους, υποδεικνύει τη μεγαλύτερη σοβαρότητα του ανοξικού επεισοδίου, που καταγράφηκε το δεύτερο έτος, έναντι του πρώτου. Οι μεγαλύτερες διαφορές που καταγράφηκαν, αναφορικά με τις συνθήκες οξυγόνωσης του πρώτου και δεύτερου έτους, σχετίζονται με τη χειμερινή εποχή. Πιο συγκεκριμένα, το χειμώνα του 2010, η είσοδος του Αμβρακικού, έχει οξυγονωθεί πλήρως, εφόσον σε όλη την έκταση της υδάτινης στήλης καταγράφηκαν συγκεντρώσεις διαλυμένου οξυγόνου μεγαλύτερες από 2.9mg/l. Αντίθετα στο δυτικό και κεντρικό τμήμα του, υποξικές συνθήκες αναπτύσσονται μεταξύ των βαθών 12m και 26m, ενώ κάτω από το βάθος αυτό οι συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου αγγίζουν ακόμη και τα 6.3mg/l, ενώ αναφορικά με το ανατολικό τμήμα του κόλπου, υποξικές συνθήκες αναπτύσσονται κάτω από το βάθος των 11m μέχρι και τον πυθμένα. Η συγκεκριμένη εικόνα διαφοροποιείται αρκετά συγκριτικά με τη χειμερινή δειγματοληψία του 2011, όπου στο δυτικό τμήμα του αναπτύσσονται υποξικές/ανοξικές μεταξύ των βαθών 8-20m και στο ανατολικό τμήμα του κόλπου σχεδόν στα 4/5 της υδάτινης στήλης οι συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου ήταν μηδενικές. Οι πολύ έντονες διαφοροποιήσεις που εντοπίζονται ανάμεσα στις δύο χειμερινές δειγματοληψίες μπορούν να αιτιολογηθούν με την καθυστερημένη χειμερινή δειγματοληψία του πρώτου έτους η οποία λόγω κακών καιρικών συνθηκών τον Φεβρουάριο, πραγματοποιήθηκαν αρχές Μαρτίου. Σε περιβάλλοντα όπου η δυναμική του διαλυμένου οξυγόνου δεν είναι έντονη, δεν παρουσιάζονται ιδιαίτερα σημαντικές μεταβολές σε χρονικό διάστημα μικρότερο των δύο μηνών. Στην περίπτωση του Αμβρακικού όμως, οι συνθήκες οξυγόνωσης μεταβάλλονται δραστικά, από μήνα σε μήνα. Τα κύρια χαρακτηριστικά της εισροής των υδάτων του Ιονίου, που είναι υπεύθυνα για την οξυγόνωση των βαθύτερων στρωμάτων του Αμβρακικού κατά το δεύτερο έτος, είναι η μικρή διαφορά των πυκνοτήτων μεταξύ των υδάτων του Ιονίου και του Αμβρακικού, συμπεριλαμβανομένων και των μικρών ταχυτήτων των ρευμάτων του νερού. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ο ρυθμός εισροής των υδάτων του Ιονίου να είναι πολύ αργός. Είναι λογικό, ότι όσο μεγαλύτερη έκταση καταλαμβάνουν οι υποξικές/ανοξικές συνθήκες σε ένα υδάτινο σώμα και όσο μικρότερος είναι ο ρυθμός εισροή των υδάτων που προκαλούν την οξυγόνωση, τόσο μεγαλύτερο να είναι και το χρονικό διάστημα που απαιτείται για την επανοξυγόνωση των υποξικών/ανοξικών υδάτων. Όπως έγινε ήδη αντιληπτό με τη σύγκριση της καλοκαιρινής και φθινοπωρινής δειγματοληψίας των δύο ετών, το επεισόδιο δημιουργίας των υποξικών/ανοξικών που έλαβε χώρα κατά το δεύτερο δειγματοληπτικό έτος, ήταν πολύ πιο σοβαρό, έναντι του επεισοδίου που καταγράφηκε κατά το πρώτο έτος. Ο συνδυασμός όλων των προαναφερθέντων, οδηγεί στην 159

190 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 υπόθεση ότι η υδάτινη στήλη του Αμβρακικού, ίσως δεν κατάφερε να οξυγονωθεί πλήρως κατά τη διάρκεια του χειμώνα του δεύτερου έτους, όπως παρατηρήθηκε το χειμώνα του , προκαλώντας έτσι τις μεγάλες αλλαγές που παρατηρήθηκαν μεταξύ των δύο δειγματοληπτικών ετών. Ωστόσο, το αντίθετο μπορεί να συνέβη και κατά τη χειμερινή δειγματοληψία του Εξαιτίας του γεγονότος ότι το ανοξικό επεισόδιο που καταγράφηκε τη θερινή και φθινοπωρινή εποχή, δεν έλαβε ιδιαίτερα μεγάλη έκταση, ίσως χρειάστηκε μικρότερο χρονικό διάστημα για την οξυγόνωση της υδάτινης στήλης, όπου και πάλι το τελικό αποτέλεσμα, οι διαφορές δηλαδή ανάμεσα στα δύο έτη θα ήταν οι ίδιες. Είτε στη μία, είτε στην άλλη περίπτωση, προκύπτει το συμπέρασμα ότι τελικά η εποχή οξυγόνωσης της υδάτινης στήλης του Αμβρακικού, εξαρτάται άμεσα από την έκταση των υποξικών/ανοξικών συνθηκών στο εσωτερικό του. Η έντονη στρωμάτωση της υδάτινης στήλης σε συνδυασμό με τη χαμηλή φυσική ενέργεια (όπως περιγράφηκε στο κεφάλαιο 3), εμποδίζουν την κάθετη ανάμιξη και άρα οξυγόνωση των βαθύτερων στρωμάτων εξαιτίας αυτής. Η σημαντικότερη αιτία οξυγόνωσης του βαθύτερου στρώματος του Αμβρακικού Κόλπου, όπως αναδείχθηκε από τις συχνότερες δειγματοληψίες του δεύτερου έτους ( ), είναι η οριζόντια εισροή των καλά οξυγονωμένων υδάτων του Ιονίου. Η εισροή κοντά στο πυθμένα του Αμβρακικού έχει ως αποτέλεσμα αρχικά την οξυγόνωση του βαθύτερου τμήματος, το οποίο στη συνέχεια λόγω ανάμιξης οξυγονώνει και τα ανώτερα στρώματα της υδάτινης στήλης. Αυτή η διαδικασία οξυγόνωσης πολλές φορές οδηγεί στην εμφάνιση μιας υποξικής/ανοξικής ζώνης, η οποία μοιάζει να επιπλέει σε ενδιάμεσα βάθη της υδάτινης στήλης. Ωστόσο, από την άνοιξη μέχρι το φθινόπωρο, όπου η εισροή των υδάτων του Ιονίου είτε δεν λαμβάνει χώρα, είτε πραγματοποιείται σε ενδιάμεσα βάθη, σε συνδυασμό με την αποσύνθεση του οργανικού, οδηγούν στην ανάπτυξη υποξικών/ανοξικών συνθηκών σε όλη την έκταση του κόλπου. Η μικρή διαφορά της πυκνότητας μεταξύ των υδάτων του Ιονίου και του βαθύτερου τμήματος του Αμβρακικού, σε συνδυασμό με τις μικρές ταχύτητες των ρευμάτων, είναι δύο παράγοντες οι οποίοι ελέγχουν το χρόνο που απαιτείται για την οξυγόνωση των υδάτων του Αμβρακικού. Ο συνδυασμός αυτών των δύο μπορεί είτε να ενδυναμώσει, είτε να αποδυναμώσει τη διεργασία της οξυγόνωσης. Αυτό συμβαίνει, λόγο του ότι όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά της πυκνότητας και οι ταχύτητες των ρευμάτων, τόσο πιο γρήγορα λαμβάνει χώρα η εισροή των καλά οξυγονωμένων υδάτων του Ιονίου και αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την πιο γρήγορη οξυγόνωση του απομονωμένου στρώματος του Αμβρακικού. Η έκταση της οξυγονωμένης περιοχής λόγω της εισροής των υδάτων του Ιονίου, εξαρτάται από την απόσταση της κάθε περιοχής σε σχέση με την είσοδο του κόλπου. Όσο πιο κοντά στην είσοδο βρίσκεται η περιοχή, τόσο πιο έντονη είναι η επίδραση της εισροής, 160

191 ΑΝΟΞΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΣΤΟΝ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟ οδηγώντας έτσι στην οξυγόνωση μεγαλύτερου τμήματος της υδάτινης στήλης και στην εμφάνιση μεγαλύτερων συγκεντρώσεων διαλυμένου οξυγόνου. Όσο πιο μακριά από την είσοδο βρίσκεται η υποξική/ανοξική περιοχή, το βαθύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης που οξυγονώνεται καταλαμβάνει μικρότερη έκταση και οι συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου που απαντώνται μετά την οξυγόνωση είναι μικρότερες. Αιτία της μειωμένης αυτής οξυγόνωσης, είναι το γεγονός ότι οι συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου των υδάτων του Ιονίου που φθάνουν στην απομακρυσμένη περιοχή μειώνονται κατά το πέρασμα τους από ύδατα με πολύ μικρές ή ακόμη και μηδενικές συγκεντρώσεις οξυγόνου. Η οξυγόνωση των βαθύτερων απομονωμένων υποξικών/ανοξικών στρωμάτων της υδάτινης στήλης, ως αποτέλεσμα της εισροής υδάτων, καλά οξυγονωμένων, με μεγάλη αλατότητα, είναι αρκετά γνωστή στη βιβλιογραφία. Η οξυγόνωση των βαθύτερων απομονωμένων υδάτων, λόγω εισροής αλμυρού νερού από την ανοιχτή θάλασσα είναι μια διεργασία η οποία λαμβάνει χώρα σε αρκετά φιόρδ και κλειστούς κόλπους. Οι αιτίες εισροής που προκαλούν την οξυγόνωση μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε δύο ομάδες. Η πρώτη ομάδα, προϋποθέτει συγκεκριμένες συνθήκες στρωμάτωσης και ανεμολογικά πρότυπα. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η Βαλτική, όπου η οξυγόνωση των βαθύτερων στρωμάτων λαμβάνει χώρα μόνο όταν οι εισροές χαρακτηρίζονται ως κύριες (Meier et al, 2006), κατά τις οποίες το νερό το οποίο που εισέρχεται χαρακτηρίζεται από πολύ μεγαλύτερη αλατότητα συγκριτικά με αυτό της Βαλτικής, όταν η στρωμάτωσης της υδάτινης στήλης λόγω αλατότητας είναι κατεστραμμένη και ταυτόχρονα όταν πνέουν ανατολικοί άνεμοι, για χρονικό διάστημα μεγαλύτερο των 20 ημερών και ακολουθούνται από πολύ ισχυρούς δυτικούς ανέμους (Matthäus and Franck, 1992, Lass and Matthäus, 1996). Η δεύτερη ομάδα προϋποθέτει την αλληλεπίδραση μεταξύ παλιρροιών συζυγίας και τετραγωνισμού. Γνωστά παραδείγματα στη βιβλιογραφία είναι περιοχές όπως η Ιαπωνία, οι κόλποι Tokyo και Ise, ο Καναδάς, το στενό της Georgia, κτλ. Σε αυτές τις περιπτώσεις η οξυγόνωση των υδάτων λαμβάνει χώρα εξαιτίας της εσωτερικής παλιρροιακής ταλάντωσης. Πιο συγκεκριμένα κατά τη διάρκεια των παλιρροιών τετραγωνισμού, λόγω των ασθενών παλιρροιακών ρευμάτων το νερό που εισέρχεται χαρακτηρίζεται από μεγάλη πυκνότητα με αποτέλεσμα να εισέρχεται κοντά στον πυθμένα, οξυγονώνοντας τα ύδατά του, ενώ κατά την επικράτηση των παλιρροιών συζυγίας, τα ισχυρά παλιρροιακά ρεύματα, μειώνουν την πυκνότητα των υδάτων που βρίσκονται στην είσοδο των κόλπων, με αποτέλεσμα να εισέρχονται σε ενδιάμεσα βάθη Fujiwara et al, 2002; Kasai et al, 2004). Χαρακτηριστικό αυτών των περιπτώσεων είναι η ώθηση της υποξικής ζώνης προς την κεφαλή του κόλπου ή προς ανώτερα τμήματα της υδάτινης στήλης (Fujiwara and Yamada, 2002). 161

192 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Η οξυγόνωση που λαμβάνει χώρα στον Αμβρακικό, παρουσιάζει τόσο ομοιότητες όσο και διαφορές με τις αντίστοιχες περιπτώσεις που περιγράφηκαν παραπάνω. Συγκρινόμενη με την πρώτη ομάδα, αφενός από την υδάτινη στήλη απουσίαζε η στρωμάτωση της αλατότητας, αφετέρου όμως η διαφορά των αλατοτήτων των δύο υδάτινων μαζών (του Ιουνίου και του Αμβρακικού) ήταν χαρακτηριστικά πολύ μικρή, περίπου 2-3 και δεν παρατηρήθηκε η επικράτηση ιδιαίτερου ανεμολογικού καθεστώτος με ιδιαίτερα ισχυρούς ανέμους, όπως περιγράφηκε και στο κεφάλαιο 4. Όσον αφορά τη δεύτερη ομάδα εμφάνισης παρόμοιων συνθηκών, δεν παρατηρήθηκαν αλλαγές στο βάθος εισροής των υδάτων του Ιονίου, ανάλογα με τον τύπο της παλίρροιας που επικρατούσε σε δεκαπενθήμερη βάση, καθώς η εισροή είναι συνεχόμενη μέχρι τα τέλη του χειμώνα. Χαρακτηριστικό ωστόσο είναι η κίνηση της υποξικής/ανοξικής ζώνης που καταγράφηκε προς τα ανώτερα τμήματα της υδάτινης στήλης. Τόσο οι συνθήκες οξυγόνωσης όσο η κατανομή του διαλυμένου οξυγόνου στην υδάτινη στήλη, κατά τα δύο έτη δειγματοληψιών ( ) παρουσιάζουν σημαντικές ομοιότητες. Αυτό οδηγεί στο συμπέρασμα ότι πιθανά η διαδικασία οξυγόνωσης που περιγράφηκε στο συγκεκριμένο κεφάλαιο αποτελεί το γενικό πρότυπο το οποίο ισχύει στον Αμβρακικό Κόλπο. 162

193 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Προσομοίωση της υδροδυναμικής κυκλοφορίας του Αμβρακικού Κόλπου 6.1. Εισαγωγή Η χρήση των υδροδυναμικών μοντέλων εξασφαλίζει την κατανόηση των φυσικών διεργασιών που λαμβάνουν χώρα σε μεγάλα υδάτινα σώματα, με υψηλή χωρική ανάλυση, μέσα σε σύντομο χρονικό διάστημα και με ελάχιστο οικονομικό κόστος, ενώ σε συνδυασμό με άλλου είδους μοντέλα, όπως είναι τα οικολογικά ή τα μοντέλα μεταφοράς, μπορούν να δώσουν σημαντικές πληροφορίες σχετικά με το σχηματισμό της υποξίας (Hetland and DiMarco, 2007), την ανάπτυξη και την κατανομή του φυτοπλαγκτού (Edelvang et al., 2005), αλλά και τη μεταφορά ρύπων στο περιβάλλον. Τα τελευταία χρόνια έχει αναπτυχθεί ένας σημαντικός αριθμός τρισδιάστατων υδροδυναμικών μοντέλων, με σκοπό να αποτελέσουν ένα χρήσιμο εργαλείο για την εκτίμηση της υδροδυναμικής κυκλοφορίας παράκτιων και ωκεάνιων θαλάσσιων συστημάτων (Blumberg and Mellor, 1983, Davies and Xing, 2002, DHI Water and Environment, 2003, Gessler et al., 1999, Lesser et al., 2004, Kim and Lee, 1994). Σκοπός του συγκεκριμένου κεφαλαίου είναι η περιγραφή της υδροδυναμικής κυκλοφορίας του Αμβρακικού Κόλπου, υπό διαφορετικές συνθήκες στρωμάτωσης και παροχής γλυκού νερού, όπως αυτές διαμορφώνονται ανάλογα με την εποχή του έτους, ώστε να ερμηνευθεί η δημιουργία των υποξικών/ανοξικών συνθηκών στα βαθύτερα σημεία του κόλπου. Αφετέρου, στόχος της συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής ήταν η ανάπτυξη, βαθμονόμηση και επαλήθευση ενός τρισδιάστατου αριθμητικού ομοιώματος το οποίο θα μπορέσει να χρησιμοποιηθεί στο μέλλον ως ένα χρήσιμο εργαλείο, για την κατανόηση και ερμηνεία της αλληλεπίδρασης μεταξύ των φυσικών, χημικών και βιολογικών διεργασιών που 163

194 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 λαμβάνουν χώρα στην περιοχή μελέτης και ως αποτέλεσμα έχουν την ανάπτυξη συνθηκών, ιδιαίτερα επιβλαβών για το υδάτινο περιβάλλον και τους οργανισμούς που το απαρτίζουν. Για το σκοπό αυτό επιλέχθηκε η χρήση του υδροδυναμικού μοντέλου MIKE 3 Flow Model FM, HD, το οποίο είναι ένα βαροκλινικό, μη υδροστατικό μοντέλο, σχεδιασμένο για μεγάλου εύρους εφαρμογές σε περιοχές όπως ωκεανοί, παράκτιες περιοχές, ποταμόκολποι και λίμνες. Στο κείμενο που ακολουθεί, αρχικά παρουσιάζεται η διαδικασία της βαθμονόμησης του συγκεκριμένου μοντέλου για την περιοχή του Αμβρακικού Κόλπου, ενώ δίνεται ταυτόχρονα μια λεπτομερής περιγραφή των αρχικών και οριακών συνθηκών, καθώς επίσης και των μετεωρολογικών και ωκεανογραφικών χαρακτηριστικών που επικρατούσαν στην περιοχή μελέτης κατά τη διάρκεια της χρονικής περιόδου της βαθμονόμησης. Ακολούθως περιγράφεται η επαλήθευση του αριθμητικού ομοιώματος για τις τέσσερις εποχές του έτους (φθινόπωρο, χειμώνας, άνοιξη και καλοκαίρι), ενώ τέλος παρουσιάζεται η υδροδυναμική κυκλοφορίας του υδάτινου σώματος του Αμβρακικού για τις προαναφερθείσες εποχές Βαθμονόμηση του υδροδυναμικού μοντέλου MIKE 3 Flow Model FM Πρωταρχικό δεδομένο για το αριθμητικό ομοίωμα ΜΙΚΕ 3, είναι η εισαγωγή της βαθυμετρίας, όπου στην πραγματικότητα είναι ο καθορισμός της περιοχής η οποία θα προσομοιωθεί, αλλά και ο προσδιορισμός των ανοιχτών ορίων στην περιοχή μελέτης. Στο συγκεκριμένο ομοίωμα, η βαθυμετρία εισάγεται με τη μορφή υπολογιστικού πλέγματος, το οποίο στον οριζόντιο άξονα είναι μη στρωματοποιημένο, ενώ στον κάθετο άξονα αποτελείται από έναν αριθμό στρωμάτων, τα οποία ορίζονται κάθε φορά ανάλογα με τις απαιτήσεις τις προσομοίωσης. Οι πληροφορίες της βαθυμετρίας που χρησιμοποιήθηκε, προέρχονται από το ναυτικό χάρτη του Αμβρακικού κόλπου της Υδρογραφικής Υπηρεσίας του Πολεμικού Ναυτικού, έκδοση του 1983, με αριθμό χάρτη 2131 και κλίμακα 1: Αρχικά, ψηφιοποιήθηκαν όλες οι ισοβαθείς και η ακτογραμμή του χάρτη, με τη χρήση του Arc Map, ενώ στη συνέχεια με τη βοήθεια του εργαλείου Mesh Generator του MIKE Zero, έγινε ο τριγωνισμός του πλέγματος και η παρεμβολή των βαθών, για να δημιουργηθεί τελικά το πλέγμα της εικόνας 6.1 το οποίο και χρησιμοποιήθηκε σε όλες τις δοκιμές βαθμονόμησης και επαλήθευσης του μοντέλου. Τόσο κατά τη διαδικασία βαθμονόμησης, όσο και κατά την επαλήθευση του μοντέλου, όλες οι δοκιμές πραγματοποιήθηκαν σε καρτεσιανό σύστημα συντεταγμένων με σίγμα μετασχηματισμό. Ο συγκεκριμένος μετασχηματισμός επιλέχθηκε ώστε να μπορέσει να εξαλειφτεί το πρόβλημα της προσομοίωσης της κυματοειδούς ελεύθερης επιφάνειας και των 164

195 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ ανομοιόμορφων συνθηκών που επικρατούν στον πυθμένα. Όπως γίνεται εύκολα αντιληπτό από την παρατήρηση της εικόνας 6.1 το υπολογιστικό πλέγμα δεν έχει την ίδια πυκνότητα σε όλη την έκταση του Αμβρακικού. Πιο συγκεκριμένα, στην περιοχή της εισόδου του κόλπου, χαρακτηριστικό της οποίας είναι το μικρό πλάτος και βάθος, το υπολογιστικό πλέγμα επιλέχθηκε να είναι πιο πυκνό, συγκριτικά με την υπόλοιπη έκταση του Αμβρακικού. Εικόνα 6.1: Η βαθυμετρία και το υπολογιστικό πλέγμα του Αμβρακικού Κόλπου, όπως αυτό χρησιμοποιήθηκε στο αριθμητικό μοντέλο MIKE 3, Flow Model FM, HD. Εικόνα 6.2: Κατακόρυφο υπολογιστικό πλέγμα, το οποίο χρησιμοποιήθηκε κατά τη διάρκεια βαθμονόμησης και επαλήθευσης του υδροδυναμικού μοντέλου στον Αμβρακικό Κόλπο. Στην εικόνα διακρίνονται 12 sigma-στρώματα και 10 z-στρώματα 165

196 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Στο οριζόντιο πλέγμα χρησιμοποιήθηκαν συνολικά 762 στοιχεία (εικόνα 6.1), ενώ αναφορικά με το κατακόρυφο πλέγμα (εικόνα 6.2), στα πρώτα 12m της υδάτινης στήλης, επιλέχθηκαν να χρησιμοποιηθούν 12 sigma-στρώματα, βάθους 1m το κάθε ένα και στη συνέχεια 10 z-στρώματα, βάθους 3.9m το κάθε ένα. Το μοναδικό ανοιχτό όριο, τόσο στο μοντέλο προσομοίωσης, όσο και στην πραγματικότητα είναι ο στενός δίαυλος Ακτίου-Πρεβέζης, περίπου 800m νότια του λιμανιού της Πρέβεζας, ο οποίος οριοθετείται μεταξύ των σημείων Ε, Ν και Ε, Ν (Παγκόσμιο σύστημα συντεταγμένων WGS 84, UTM-34N). Η μεγάλη έκταση του Αμβρακικού, ο μεγάλος αριθμός των sigma-στρωμάτων που χρησιμοποιήθηκε, σε συνδυασμό με τη μεγάλη χρονική απόσταση μεταξύ των διαδοχικών δίμηνων δειγματοληψιών, αύξανε κατά πολύ τον υπολογιστικό χρόνο που απαιτούνταν για την κάθε μία δοκιμή. Για το λόγο αυτό, για τη διαδικασία της βαθμονόμησης πραγματοποιήθηκε και χρησιμοποιήθηκε άλλη μια (έβδομη) δειγματοληψία, το Φεβρουάριο του Έτσι η διαδικασία της βαθμονόμησης πραγματοποιήθηκε για το χρονικό διάστημα μεταξύ 19/01/2011 και 09/02/2011, με χρονικό βήμα ίσο με 30sec. Μετρήσεις θερμοκρασίας και αλατότητας από τη δειγματοληψία του Ιανουαρίου του 2011 χρησιμοποιήθηκαν ως αρχικές συνθήκες στη διαδικασία της βαθμονόμησης, ενώ οι αντίστοιχες μετρήσεις από τη δειγματοληψία του Φεβρουαρίου του 2011, χρησιμοποιηθήκαν για τη βαθμονόμηση του υδροδυναμικού μοντέλου. Για τον ορισμό των αρχικών συνθηκών στρωμάτωσης της αλατότητας και της θερμοκρασίας, χρησιμοποιήθηκαν τα δεδομένα της δειγματοληψίας του Ιανουαρίου του Πιο συγκεκριμένα, μετρήσεις αλατότητας και θερμοκρασίας χρησιμοποιήθηκαν και από τους εννέα δειγματοληπτικούς σταθμούς, ανά 1m βάθος, ενώ στη συνέχεια χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της παρεμβολής, δημιουργήθηκαν οριζόντιες κατανομές, η σύνθεση των οποίων έδωσε τα τελικά τρισδιάστατα αρχεία των αρχικών συνθηκών αλατότητας (εικόνα 6.3) και θερμοκρασίας (εικόνα 6.4). Για να μπορέσει να συμπεριληφθεί η επίδραση του ανέμου στη ροή, απαραίτητη προϋπόθεση για τη διαδικασία της προσομοίωσης της υδροδυναμικής κυκλοφορίας ήταν ο ορισμός της ταχύτητας και της διεύθυνσης του ανέμου. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν οι χρονοσειρές των αντίστοιχων παραμέτρων, όπως αυτές μετρήθηκαν από το μετεωρολογικό σταθμό του Ακτίου, για το χρονικό διάστημα 19/01/ /02/2011 (εικόνα 6.5 α & β). Η μεταβολή των συγκεκριμένων παραμέτρων, ορίσθηκε να είναι μεταβλητή στο χρόνο, ωστόσο σταθερή σε όλη την έκταση του Αμβρακικού Κόλπου. Κατά το χρονικό διάστημα της προσομοίωσης, στην περιοχή μελέτης έπνεαν ασθενείς έως μέτριοι άνεμοι με τη μέση ταχύτητα να είναι της τάξεως των 2,7m/s, ενώ οι μέγιστες τιμές σπάνια ξεπερνούσαν τα 8m/s. 166

197 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ Η επικρατέστερη διεύθυνση ήταν η βορειοανατολική, ενώ οι μέγιστες ταχύτητες συνοδευόταν πάντα από βόρειας διεύθυνσης ανέμους. Εικόνα 6.3: Αρχικές συνθήκες οριζόντιας, επιφανειακής (επάνω) και κατακόρυφης (κάτω) στρωμάτωσης της αλατότητας (PSU), στο Αμβρακικό Κόλπο, όπως αυτές μετρήθηκαν στις 19/01/2011 και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης. Για να μπορέσει να εκτιμηθεί η επίδραση της ανταλλαγής της θερμότητας μεταξύ της ατμόσφαιρας και του νερού, επιτακτικός ήταν ο καθορισμός της θερμοκρασίας της ατμόσφαιρας, της σχετικής υγρασίας και της νεφοκάλυψης που επικρατούσε στην περιοχή μελέτης. Για τον καθορισμό των συγκεκριμένων παραμέτρων, χρησιμοποιήθηκαν οι αντίστοιχες χρονοσειρές τους, όπως αυτές καταγράφηκαν από το μετεωρολογικό σταθμό του Ακτίου (εικόνα 6.5 γ & δ). 167

198 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Εικόνα 6.4: Αρχικές συνθήκες οριζόντιας, επιφανειακής (επάνω) και κατακόρυφης (κάτω) στρωμάτωσης της θερμοκρασίας ( 0 C), στο Αμβρακικό Κόλπο, όπως αυτές μετρήθηκαν στις 19/01/2011 και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης. Η μέση τιμή της θερμοκρασίας του αέρα για το χρονικό διάστημα 19/01/ /02/2011 ήταν περίπου 10 0 C, ενώ οι μέγιστες και οι ελάχιστες τιμές που καταγράφηκαν ήταν της τάξεως των 19,45 0 C και 3,4 0 C, αντίστοιχα. Η μέση ημερήσια μεταβολή της παραμέτρου ήταν περίπου 6 0 C, ωστόσο καταγράφηκαν και διακυμάνσεις της τάξεως των 11 0 C. Η σχετική υγρασία κυμάνθηκε από 36% έως και 95%, με μια μέση τιμή ίση με 72%. Η μεταβολή τόσο της θερμοκρασίας, όσο και της σχετικής υγρασίας, ορίσθηκε και πάλι να είναι μεταβλητή στο χρόνο, σταθερή όμως στο χώρο. Χρησιμοποιώντας τις μετρήσεις της ηλιακής ακτινοβολίας από το μετεωρολογικό σταθμός του Ακτίου, υπολογίσθηκε και το ποσοστό νεφοκάλυψης, θεωρώντας το σταθερό σε όλη τη διάρκεια της προσομοίωσης και ίσο με 168

199 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ 70%.Κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης, στο μοντέλο δόθηκαν πληροφορίες σχετικά με τη βροχόπτωση που καταγράφηκε από το σταθμό του Ακτίου και η χρονοσειρά της οποίας παρουσιάζεται στην εικόνα 6.5δ. Η βροχόπτωση θεωρήθηκε σταθερή στο χώρο και μεταβλητή στο χρόνο, ενώ κατά το χρονικό διάστημα της προσομοίωσης καταγράφηκε μικρή ποσότητα κατακρημνισμάτων, η οποία στο σύνολό της δεν ξεπερνούσε τα 64mm. Λόγω έλλειψης δεδομένων σχετικά με την εξάτμιση, η συγκεκριμένη παράμετρος θεωρήθηκε σταθερή και ίση με 3.20mm/day. Τέλος, σε όλες τις δοκιμές, τόσο κατά τη διαδικασία βαθμονόμησης του μοντέλου, όσο και κατά την επαλήθευσή του, η ακτινοβολία μικρού μήκους υπολογιζόταν από το μοντέλο σύμφωνα με τις εξισώσεις που παρουσιάσθηκαν στην ενότητα 3.8. Εικόνα 6.5: α) Ροδόγραμμα ταχύτητας και διεύθυνσης ανέμου και χρονοσειρές β) θερμοκρασίας, γ) σχετικής υγρασίας και δ) βροχόπτωσης, που επικρατούσαν στον Αμβρακικό Κόλπο (19/01/ /02/2011) και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία βαθμονόμησης του υδροδυναμικού μοντέλου. Ιδιαίτερα σημαντικός είναι ο ορισμός των οριακών συνθηκών στο ανοιχτό όριο, ο οποίος περιλαμβάνει πληροφορίες σχετικά με την αλατότητα, τη θερμοκρασία και τη μεταβολή της στάθμης. Για κάθε χρονικό βήμα της προσομοίωσης, στο μοντέλο δόθηκαν πληροφορίες για τη μεταβολή της στάθμης, όπως αυτή καταγράφηκε από το σταθμηγράφο WL 1, ο οποίος ήταν εγκατεστημένος στην περιοχή του ανοιχτού ορίου. Τα δεδομένα εισήχθησαν με τη μορφή χρονοσειράς, η οποία παρουσιάζεται στην εικόνα 6.6, ενώ η 169

200 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 προσομοίωση ξεκινούσε από την κατάσταση ηρεμίας, δηλαδή η στάθμη της θάλασσας σε όλη την έκταση του Αμβρακικού, κατά την έναρξη της προσομοίωσης ήταν μηδέν. Εφόσον κατά το δεύτερο έτος δειγματοληψιών, δεν υπήρχε κάποιος σταθμός δειγματοληψίας στο ανοιχτό όριο, ο ορισμός των συνθηκών στρωμάτωσης αλατότητας και θερμοκρασίας του, προέκυψε από το πρότυπο της στρωμάτωσης που καταγράφηκε στο σταθμό Α 1 (είναι ο πλησιέστερος σταθμός στο ανοιχτό όριο), κατά το πρώτο έτος δειγματοληψιών ( ), ενώ οι τιμές της αλατότητας και της θερμοκρασίας προέκυψαν από τη σχέση που παρατηρήθηκε μεταξύ των σταθμών Α 1 και Α 2. Εικόνα 6.6: Χρονοσειρά μεταβολής της θαλάσσιας στάθμης, όπως αυτή καταγράφηκε από το σταθμηγράφο WL 1, στην περιοχή του Ακτίου και ορίσθηκε στο υδροδυναμικό μοντέλο για τη διαδικασία της βαθμονόμησης. Όπως προέκυψε από την παρατήρηση των προφίλ της αλατότητας για το σταθμό Α 1 (από τις εποχιακές δειγματοληψίες), σε περιόδους στρωμάτωσης, όπως είναι και η χειμερινή (περίοδος βαθμονόμησης του μοντέλου), η υδάτινη στήλη είναι έντονα στρωματοποιημένη. Αναλυτικότερα, τα πρώτα 4m χαρακτηριζόταν πάντα από υφάλμυρα ύδατα μεταβλητής αλατότητας (επιφανειακά ύδατα του Αμβρακικού), ενώ τα επόμενα 6m από ύδατα μεγάλης και σταθερής αλατότητας (νερό Ιονίου). Το ίδιο πρότυπο κατανομής αποφασίστηκε να χρησιμοποιηθεί και στο ανοιχτό όριο κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης. Οι τιμές της αλατότητας για κάθε ένα στρώμα προέκυψαν από τη σχέση που παρατηρήθηκε σε αυτά μεταξύ των σταθμών Α 1 και Α 2, σύμφωνα με τις εποχιακές δειγματοληψίες Πιο συγκεκριμένα παρατηρήθηκε ότι η μέση τιμή της αλατότητας που χαρακτήριζε το βαθύτερο στρώμα (κάτω από τα 4m) του σταθμού Α 1, ήταν μεγαλύτερη περίπου κατά 2, από τη μέση τιμή που χαρακτήριζε το αντίστοιχο στρώμα του σταθμού Α 2. Όσον αφορά το επιφανειακό στρώμα (πρώτα 4m), οι τιμές της αλατότητας που χαρακτήριζαν το επιφανειακό στρώμα, ήταν σχεδόν πανομοιότυπες με τις τιμές της αλατότητας του αντίστοιχου στρώματος του σταθμού Α 2. Η μέση τιμή της αλατότητας στο βαθύτερο στρώμα του σταθμού Α 2, τον Ιανουάριο του 2011, ήταν της τάξεως των 37.5, έτσι σύμφωνα με την πιο πάνω σχέση η 170

201 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ τιμή της αλατότητας στο ανοιχτό όριο ορίσθηκε να είναι ίση με Αναφορικά, με τις τιμές της αλατότητας στο επιφανειακό στρώμα, αυτές ορίσθηκαν να κυμαίνονται από 15 έως και 30, με μεταβολή περίπου 4 ανά ένα μέτρο βάθους, γιατί αυτό ήταν το εύρος των τιμών της αλατότητας που καταγράφηκε στο επιφανειακό στρώμα της υδάτινης στήλης του σταθμού Α 2, τον Ιανουάριο του Αντίθετα με την αλατότητα, η παράμετρος της θερμοκρασίας δεν παρουσίαζε κάποια ιδιαίτερη μεταβολή μεταξύ των σταθμών Α 1 και Α 2, κατά τις εποχιακές δειγματοληψίες ( ). Τόσο το εύρος των τιμών της, όσο και το πρότυπο κατανομής ήταν το ίδιο και για τους δύο σταθμούς και αυτό αποφασίστηκε να χρησιμοποιηθεί και τον ορισμό των συνθηκών στρωμάτωσης της θερμοκρασίας στο ανοιχτό όριο κατά τη διάρκεια της βαθμονόμησης του υδροδυναμικού μοντέλου. Έτσι στα πρώτα 3m της υδάτινης στήλης η θερμοκρασία ορίσθηκε ίση με 12 0 C, ενώ στα επόμενα ήταν σταθερή και ίση με 17 0 C. Οι συγκεκριμένες ήταν όμοιες με αυτές που μετρήθηκαν στα αντίστοιχα βάθη του σταθμού Α 2 τον Ιανουάριο του Οι πηγές γλυκού νερού στον Αμβρακικό Κόλπο είναι δύο, ο π.άραχθος και ο π.λούρος. Και για τις δύο έπρεπε να ορισθούν στο μοντέλο η παροχή τους, η θερμοκρασία και η αλατότητα τους. Όπως έχει αναφερθεί και σε προηγούμενο κεφάλαιο μετρήσεις των παροχών των δύο ποταμών για τη χρονική διάρκεια των δειγματοληψιών ( ) και ως εκ τούτου τη διάρκεια προσομοίωσης της υδροδυναμικής κυκλοφορίας του Αμβρακικού δεν υπάρχουν. Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν για τις παροχές και τις θερμοκρασίες των ποταμών είναι αποτέλεσμα προηγούμενης μελέτης στον Αμβρακικό Κόλπο και πρόκειται για αδημοσίευτα δεδομένα. Σύμφωνα με τα συγκεκριμένα οι παροχές των ποταμών Άραχθου και Λούρου κατά τη διάρκεια του Ιανουαρίου ήταν ίσες με 123m 3 /s και 33.5m 3 /s, αντίστοιχα, ενώ για το μήνα Φεβρουάριο ήταν 60m 3 /s και 20m 3 /s αντίστοιχα. Οι θερμοκρασίες τους θεωρήθηκαν σταθερές και ίσες με 7 0 C και για τους δύο μήνες, ενώ οι αλατότητες τους ήταν μηδενικές. Η διαδικασία βαθμονόμησης του υδροδυναμικού μοντέλου MIKE 3, Flow Model FM, προϋποθέτει τον ορισμό των τιμών βασικών παραμέτρων, όπως είναι το οριζόντιο και κάθετο τυρβώδες ιξώδες, η τριβή του πυθμένα, ο συντελεστής τριβής του ανέμου και η οριζόντια και κάθετη διάχυση. Επειδή για την περιοχή του Αμβρακικού Κόλπου δεν υπάρχουν πληροφορίες για τις συγκεκριμένες παραμέτρους, ο ορισμός των τιμών τους καθορίστηκε μέσα από τη διαδικασία της βαθμονόμησης. Αναλυτικότερα, πραγματοποιήθηκε ένας μεγάλος αριθμός δοκιμών, κατά τις οποίες άλλαζε κάθε φορά μόνο μια από τις προαναφερθείσες παραμέτρους. Για κάθε μια από τις συγκεκριμένες δοκιμές, γινόταν ταυτόχρονα και ο έλεγχος της επίδρασής τους στην κατακόρυφη κατανομή της αλατότητας και της θερμοκρασίας των σταθμών Α 2, Α 8 και Α 14 (εικόνα 3.3), καθώς επίσης στη θαλάσσια 171

202 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 στάθμη στις θέσεις WL 2 (εικόνα 3.4). Απαραίτητη προϋπόθεση για την πραγματοποίηση του ελέγχου ο υπολογισμός της ικανότητας προσομοίωσης του μοντέλου για κάθε μία παράμετρο, χρησιμοποιώντας το συντελεστή model skill και του σφάλματος της μέσης τετραγωνικής ρίζας μεταξύ των μετρούμενων και προσομοιούμενων τιμών. Η παράμετρος του οριζόντιου τυρβώδους ιξώδους, μπορεί να ορισθεί στο μοντέλο χρησιμοποιώντας είτε μια σταθερή τιμή του συντελεστή τύρβης, είτε τη φόρμα Smagorinsky, κατά την οποία θα πρέπει να ορισθεί ο συντελεστής Smagorinsky. Για τους σκοπούς του συγκεκριμένου υδροδυναμικού μοντέλου επιλέχθηκε να ορισθεί το οριζόντιο τυρβώδες ιξώδες χρησιμοποιώντας τη φόρμα Smagorinsky. Για την επιλογή της καταλληλότερης τιμής του συγκεκριμένου συντελεστή πραγματοποιήθηκε μια σειρά δοκιμών, κατά τις οποίες ο συγκεκριμένος συντελεστή έλαβε τιμές από 0.25 έως και 1 (προτεινόμενο εύρος τιμών σύμφωνα με το εγχειρίδιο του μοντέλου, (DHI, 2011)), ενώ όλες οι υπόλοιπες παράμετροι βαθμονόμησης του μοντέλου παρέμειναν σταθερές. Η παρατήρηση των αποτελεσμάτων των συγκεκριμένων δοκιμών, αναφορικά με την κατανομή της αλατότητας και της θερμοκρασίας (εικόνα 6.7) και τη μεταβολή της θαλάσσιας στάθμης, έδειξε πολύ μικρές, ασήμαντες διαφορές κατά την αλλαγή του συγκεκριμένου συντελεστή, εφόσον αυτός κυμαινόταν μεταξύ των τιμών 1.8*10-6 m 2 /s και 1*10 10 m 2 /s. Αναλυτικότερα, η αύξηση της τιμής του συντελεστή Smagorinsky, προκαλούσε πολύ μικρή μείωση του σφάλματος RMSE μόλις κατά , στην προσομοίωσης της αλατότητας, ενώ αντίθετα προκαλούσε μια πολύ μικρή αύξηση, της τάξεως των 0.02 στο σφάλμα RMSE, κατά τη διαδικασία προσομοίωσης της κατακόρυφης κατανομής της θερμοκρασίας. Εικόνα 6.7: Ενδεικτικά αποτελέσματα της κατακόρυφης κατανομής α) της αλατότητας ( ) και β) της θερμοκρασίας ( 0 C), για το σταθμό Α 14, των δοκιμών επιλογής του οριζόντιου τυρβώδους ιξώδους, κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης. 172

203 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ Εφόσον, η εναλλαγή μεταξύ διαφορετικών τιμών του συντελεστή Smagorinsky δεν επέφερε ιδιαίτερες αλλαγές, αποφασίσθηκε να χρησιμοποιηθεί η τιμή του οριζόντιου τυρβώδους ιξώδους, που προτείνεται από τον κατασκευαστή και η οποία είναι ίση με Το κατακόρυφο τυρβώδες ιξώδες μπορούσε να ορισθεί με τρεις τρόπους. Χρησιμοποιώντας μια σταθερή τιμή ή μια παραβολική εξίσωση (εξίσωση 3.25) ή το μοντέλο k-ε (εξίσωση 3.28), κατά τον οποίο το τυρβώδες ιξώδες προσδιορίζεται ως συνάρτηση της τυρβώδους κινητικής ενέργειας (TKE) k και της διάχυσής του, ε. Στο μοντέλο του Αμβρακικού, ελέγχθηκε η χρήση τόσο της παραβολικής εξίσωσης, όσο και του μοντέλου k-ε. Στην εικόνα 6.8, παρουσιάζονται ενδεικτικά κάποια αποτελέσματα αναφορικά με τη στρωμάτωση της υδάτινης στήλης του σταθμού Α 14, χρησιμοποιώντας τις διαφορετικές επιλογές για τον ορισμό του κάθετου τυρβώδους ιξώδους. Έτσι, σύμφωνα με τα αποτελέσματα, το μοντέλο είχε καλύτερη απόδοση χρησιμοποιώντας το μοντέλο k-ε, γι αυτό και επιλέχθηκε να χρησιμοποιηθεί τελικά, ως η βέλτιστη λύση. Εικόνα 6.8: Ενδεικτικά αποτελέσματα της κατακόρυφης κατανομής α) της αλατότητας ( ) και β) της θερμοκρασίας ( 0 C), για το σταθμό Α 14, των δοκιμών επιλογής του κατακόρυφου τυρβώδους ιξώδους, κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης. Στο συγκεκριμένο υδροδυναμικό μοντέλο, μπορεί να θεωρηθεί είτε ότι δεν υπάρχει τριβή του πυθμένα, είτε αυτή να ορισθεί μέσω του συντελεστή αντίστασης ή του ύψους τραχύτητας αυτού. Στις δύο τελευταίες περιπτώσεις πρέπει να ορισθεί αντίστοιχα ο συντελεστής αντίστασης και το ύψος τραχύτητας (σε m). Δοκιμές πραγματοποιήθηκαν αγνοώντας την τριβή του πυθμένα, ορίζοντας το συντελεστή αντίστασης, για διαφορετικές τιμές μεταξύ 0 και 1, και το ύψος της τραχύτητας, για τιμές μεταξύ 0.01 και 0.3 (DHI, 2011). Στο σημείο αυτό θα πρέπει να διευκρινιστεί ότι μικρή τιμή ύψους τραχύτητας αντιστοιχεί σε μικρή τριβή, ενώ αντίθετα όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή της συγκεκριμένης παραμέτρου τόσο μεγαλύτερη είναι και η τριβή του πυθμένα. Από τις πιθανές επιλογές ορισμού της τριβής του 173

204 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 πυθμένα, τελικά χρησιμοποιήθηκε ο προσδιορισμός του ύψους τραχύτητας του πυθμένα. Ωστόσο, λόγω ότι η μεταβολή της συγκεκριμένης παραμέτρου δεν επέφερε σημαντικές αλλαγές στη στρωμάτωση της υδάτινης στήλης, επιλέχθηκε ως ιδανικότερη τιμή αυτή των 0.05m. Για να μπορέσει να συνυπολογισθεί η επίδραση της τριβής του ανέμου στη ροή, έπρεπε να ορισθεί ο συντελεστή τριβής του ανέμου. Για τον ορισμό του συγκεκριμένου συντελεστή, μπορούσε να χρησιμοποιηθεί είτε μια σταθερή τιμή, είτε αυτή να είναι μεταβλητή ανάλογα με την ταχύτητα του ανέμου. Στη δεύτερη περίπτωση, έπρεπε να ορισθεί η μέγιστη και η ελάχιστη τριβή του ανέμου αντίστοιχα για τη μέγιστη και ελάχιστη ταχύτητά του, ενώ για τις ενδιάμεσες τιμές ο υπολογισμός του συντελεστή τριβής του ανέμου υπολογιζόταν μέσω γραμμικής παρεμβολής μεταξύ των μέγιστων και ελάχιστων τιμών που είχαν ορισθεί αρχικά. Δοκιμές πραγματοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας και τις δύο επιλογές. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα επιλέχθηκε τελικά η χρήση ενός σταθερού συντελεστή τριβής του ανέμου, ενώ μετά από μεταβολή της συγκεκριμένης παραμέτρου μεταξύ , επιλέχθηκε ως βέλτιστη τιμή αυτή των Εικόνα 6.9: Ενδεικτικά αποτελέσματα της κατακόρυφης κατανομής α) της αλατότητας ( ) και β) της θερμοκρασίας ( 0 C), για το σταθμό Α 14, των δοκιμών επιλογής του κατακόρυφου συντελεστή αναλογίας, κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης. Τελευταία παράμετρος βαθμονόμησης του υδροδυναμικού μοντέλου, ήταν ο ορισμός της οριζόντιας και κάθετης διάχυσης. Στο συγκεκριμένο μοντέλο θα μπορούσαν να ορισθούν είτε ως σταθερές τιμές, είτε να μεταβάλλονται ανάλογα με τις τιμές του οριζόντιου και κατακόρυφου τυρβώδους ιξώδους. Σε περιπτώσεις όπου χρησιμοποιούνται πιο σοφιστικά μοντέλα για τον υπολογισμό του οριζόντιου και κατακόρυφου ιξώδους (Smagorinsky, μοντέλο k-ε), συνίσταται η χρήση της δεύτερης επιλογής, η οποία και χρησιμοποιήθηκε για το συγκεκριμένο μοντέλο (DHI, 2011). Επόμενο βήμα, ήταν η επιλογή του συντελεστή 174

205 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ αναλογίας μεταξύ του οριζόντιου τυρβώδους ιξώδους και της οριζόντιας διάχυσης και του κάθετου τυρβώδους ιξώδους και της κάθετης διάχυσης. Πραγματοποιήθηκε έλεγχος για τον οριζόντιο συντελεστή αναλογίας με τις τιμές του να μεταβάλλοντα μεταξύ και 1, ενώ το εύρος των τιμών που ελέγχθηκε για τον κάθετο συντελεστή αναλογίας ήταν μεταξύ έως 1. Ενδεικτικά παρουσιάζονται κάποια αποτελέσματα των προαναφερθέντων δοκιμών, για τον ορισμό του κατακόρυφου συντελεστή αναλογίας στην εικόνα 6.9. Μείωση του κατακόρυφου συντελεστή αναλογίας κάτω από 0.01, δεν επέφερε αλλαγές ούτε στην ικανότητα προσομοίωσης της κατακόρυφης κατανομής της αλατότητας αλλά ούτε και στο σφάλμα μεταξύ των προσομοιωμένων και των μετρημένων τιμών αυτής. Αντίθετα, αναφορικά με την προσομοίωση της θερμοκρασίας, καθώς ο συγκεκριμένος συντελεστής μειωνόταν κάτω από 0.01, προκαλούσε αφενός, μείωση στην ικανότητα προσομοίωσης του μοντέλου (model skill) κατά 0.07 και ταυτόχρονα μικρή αύξηση του σφάλματος μεταξύ των προσομοιωμένων και των μετρημένων θερμοκρασιών. Τα βέλτιστα αποτελέσματα προέκυψαν για την τιμή του οριζόντιου συντελεστή αναλογίας ίση με 1 και για την τιμή του κατακόρυφου συντελεστή αναλογίας ίση με 0.01.Τα αποτελέσματα της διαδικασίας βαθμονόμησης, αναφορικά με τη στρωμάτωση της αλατότητας και της θερμοκρασίας, για τους σταθμού Α 2, Α 8 και Α 14, αλλά και της θαλάσσιας στάθμης, στο σταθμό WL 2, παρουσιάζονται στο κείμενο που ακολουθεί και στις εικόνες Αναφορικά με τη στρωμάτωση της αλατότητας, τα αποτελέσματα του μοντέλου φαίνεται να είναι σε καλή συμφωνία με τις μετρήσεις που καταγράφηκαν στις 09/02/2011 (εικόνα 6.10). Πιο συγκεκριμένα ο συντελεστής model skill και για τους τρεις σταθμούς ήταν μεγαλύτερος από 0.93, ενώ το σφάλμα RMSE για τις τιμές της αλατότητας στους ίδιους σταθμούς κυμάνθηκε μεταξύ 0.08 και Εικόνα 6.10: Αποτελέσματα μετρημένης και προσομοιωμένης αλατότητας ( ) μετά τη διαδικασία της βαθμονόμησης του υδροδυναμικού μοντέλου για τους σταθμούς α) Α 2, β) Α 8 και γ) Α 14. Τόσο οι τιμές του συντελεστή model skill, όσο και οι τιμές του σφάλματος RMSE, παρουσίαζαν χωρική μεταβολή μεταξύ των σταθμών. Αναλυτικότερα, η μέγιστη τιμή του 175

206 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 συντελεστή model skill και η ελάχιστη τιμή του σφάλματος RMSE, υπολογίσθηκαν στο βαθύτερο, ανατολικό σταθμό Α 14 και ήταν ίσες με 0.99 και 0.09, αντίστοιχα. Αντίθετα, η ελάχιστη τιμή του συντελεστή model skill και η μέγιστη τιμή του σφάλματος RMSE, υπολογίσθηκαν στον πιο ρηχό δυτικό σταθμό Α 2 και ήταν ίσες με 0.93 και 0.61, αντίστοιχα. Αρκετά καλά φαίνεται ότι μπορεί να προσομοιώσει το υδροδυναμικό μοντέλο και τη στρωμάτωση της θερμοκρασίες (εικόνα 6.11). Ο συντελεστής model skill, κυμάνθηκε από 0.76 έως και 0.89, ενώ το σφάλμα RMSE, υπολογίσθηκε μεταξύ 0.12 και όπως συνέβη και με τις τιμές των αντίστοιχων παραμέτρων (model skill και RMSE) για τη στρωμάτωση της αλατότητας, έτσι και στην περίπτωση της θερμοκρασίας, οι μετρήσεις παρουσίασαν χωρική μεταβολή μεταξύ των σταθμών. Για άλλη μια φορά, η μέγιστη τιμή του συντελεστή model skill και η ελάχιστη τιμή του σφάλματος RMSE, υπολογίσθηκαν στο βαθύτερο, ανατολικό σταθμό Α 14 και ήταν ίσες με 0.88 και 0.13, αντίστοιχα, ενώ η ελάχιστη τιμή του συντελεστή model skill και η μέγιστη τιμή του σφάλματος RMSE, υπολογίσθηκαν στον πιο ρηχό, δυτικό σταθμό Α 2 και ήταν ίσες με 0.76 και 0.35, αντίστοιχα. Εικόνα 6.11: Αποτελέσματα μετρημένης και προσομοιωμένης θερμοκρασίας ( 0 C) μετά τη διαδικασία της βαθμονόμησης του υδροδυναμικού μοντέλου για τους σταθμούς α) Α 2, β) Α 8 και γ) Α 14. Εικόνα 6.12: Αποτελέσματα μετρημένης και προσομοιωμένης θαλάσσιας στάθμης (m) μετά τη διαδικασία της βαθμονόμησης του υδροδυναμικού μοντέλου για τους σταθμούς α) WL 1, και β) WL 2. Αναφορικά με τη θαλάσσια στάθμη, το μοντέλο φαίνεται να μπορεί να προσομοιώσει αρκετά καλά τη μεταβολής, καθώς από τη σύγκριση της μετρημένης και της προσομοιωμένης 176

207 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ στάθμης στα σταθμό WL 2 (εικόνα 6.12), προέκυψε συντελεστής model skill ίσος με 0.95, ενώ το σφάλμα RMSE ήταν αρκετά μικρό, Επαλήθευση του υδροδυναμικού μοντέλου MIKE 3 Flow Model FM Η επαλήθευση του υδροδυναμικού μοντέλου πραγματοποιήθηκε για τις τέσσερις διαφορετικές εποχές του έτους. Και για τις τέσσερις χρονικές περιόδους επαλήθευσης του υδροδυναμικού μοντέλου, το αρχείο της βαθυμετρίας και το υπολογιστικό πλέγμα (οριζόντιο και κατακόρυφο) που χρησιμοποιήθηκε, ήταν όμοιο με αυτό που χρησιμοποιήθηκε κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης του μοντέλου (εικόνες ). Ίδιο παρέμεινε και το ανοιχτό όριο, καθώς επίσης και οι συντελεστές βαθμονόμησης του μοντέλου, οριζόντιο και κάθετο τυρβώδες ιξώδες, τριβή του πυθμένα, συντελεστής τριβής του ανέμου και οριζόντια και κάθετη διάχυση. Οι συνθήκες στρωμάτωσης του ανοιχτού ορίου προσδιορίσθηκαν με την ίδια λογική, όπως αυτή περιγράφηκε στη διαδικασία της βαθμονόμησης, ενώ τέλος το σύστημα ξεκινούμε πάντα από την κατάσταση ηρεμίας, δηλαδή η στάθμη της θάλασσας κατά το χρονικό βήμα t 0 της προσομοίωσης ήταν πάντα μηδέν. Τα δεδομένα τα οποία διαφοροποιούνταν για κάθε περίοδο επαλήθευσης του μοντέλου, ήταν οι αρχικές συνθήκες στρωμάτωσης της αλατότητας και της θερμοκρασίας, οι οριακές συνθήκες, τα μετεωρολογικά δεδομένα και οι παροχές των ποταμών, τα οποία και περιγράφονται αναλυτικά στις ενότητες που ακολουθούν Φθινοπωρινή προσομοίωση Η προσομοίωση της υδροδυναμική κυκλοφορίας του Αμβρακικού Κόλπου, το φθινόπωρο, πραγματοποιήθηκε για το χρονικό διάστημα από 09/09/2010 έως και 05/11/2011 (χρονικό διάστημα μεταξύ δύο διαδοχικών δειγματοληψιών), με χρονικό βήμα 30sec. Οι μετρήσεις της θερμοκρασίας και της αλατότητας από τη δειγματοληψία του Σεπτεμβρίου του 2010 (ανά 1m βάθος), χρησιμοποιήθηκαν ώστε να κατασκευαστούν τα αντίστοιχα αρχεία τριών διαστάσεων, τα οποία και χρησιμοποιήθηκαν για τον ορισμό των αρχικών συνθηκών στρωμάτωσης της αλατότητας (εικόνα 6.13) και της θερμοκρασίας (εικόνα 6.14), κατά τη διαδικασία επαλήθευσης του μοντέλου. Μετεωρολογικά δεδομένα όπως η ταχύτητα και η διεύθυνση του ανέμου χρησιμοποιήθηκαν ώστε να συμπεριληφθεί κατά τη διαδικασία της προσομοίωσης η επίδραση του ανέμου. Αντίστοιχα ο ορισμός της θερμοκρασίας του αέρα, της σχετικής υγρασίας και της νεφοκάλυψης, κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης στον Αμβρακικό Κόλπο, ήταν απαραίτητα ώστε να συνεκτιμηθεί η επίδραση της ανταλλαγής θερμότητας 177

208 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 μεταξύ ατμόσφαιρας και νερού. Για το λόγο αυτό χρησιμοποιήθηκαν οι παραπάνω μετρήσεις, όπως αυτές καταγράφηκαν από το μετεωρολογικό σταθμό του Ακτίου, μεταξύ 09/09/2010 και 05/11/2010. Με εξαίρεση το ποσοστό νεφοκάλυψης, όλες οι προαναφερθείσες παράμετροι, ορίστηκαν με τη μορφή χρονοσειρών, ενώ η μεταβολή τους θεωρήθηκε σταθερή σε όλη την έκταση του Αμβρακικού, μεταβλητή όμως ως προς το χρόνο. Εικόνα 6.13: Αρχικές συνθήκες οριζόντιας, επιφανειακής (επάνω) και κατακόρυφης (κάτω) στρωμάτωσης της αλατότητας (PSU), στο Αμβρακικό Κόλπο, όπως αυτές μετρήθηκαν στις 09/09/2010 και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης. Σύμφωνα με τις ανεμολογικές καταγραφές για το συγκεκριμένο διάστημα (εικόνα 6.15 α & β), έπνεαν άνεμοι μικρής έως μέτριας εντάσεως, μέσης ταχύτητας περίπου 2.3m/s, ενώ οι μέγιστες ταχύτητες των ανέμων δεν ξεπερνούσαν τα 9.8m/s. Κατά τον πρώτο μήνα της προσομοίωσης υπήρχε εναλλαγή μεταξύ βορειοανατολικών και νοτιοδυτικών ανέμων, καθώς 178

209 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ η πρώτη διεύθυνση ήταν επικρατέστερη κατά τις πρωινές και μεσημεριανές ώρες, ενώ μετά το απόγευμα έπνεαν κυρίως νοτιοδυτικοί άνεμοι. Ωστόσο, κατά το δεύτερο μήνα της προσομοίωσης (μετά τις 7/10) η επικρατέστερη διεύθυνση των ανέμων ήταν η βορειοανατολική. Εικόνα 6.14: Αρχικές συνθήκες οριζόντιας, επιφανειακής (επάνω) και κατακόρυφης (κάτω) στρωμάτωσης της θερμοκρασίας ( 0 C), στο Αμβρακικό Κόλπο, όπως αυτές μετρήθηκαν στις 09/09/2010 και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης. Οι θερμοκρασίες που επικρατούσαν στην περιοχή μελέτης κατά το διάστημα της συγκεκριμένης προσομοίωσης (εικόνα 6.15γ) ήταν αρκετά υψηλές, με μέση θερμοκρασία ίση με 20 0 C. Το εύρος τους κυμαινόταν μεταξύ 12 0 C και C, ενώ κατά τη διάρκεια της ημέρας η θερμοκρασία μεταβαλλόταν κατά μέσο όρο περίπου 6 0 C. Η σχετική υγρασία (εικόνα 6.16δ) κυμαινόταν από 31% έως και 95% (μέση τιμή 78%). Χρησιμοποιώντας τις 179

210 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 μετρήσεις της ηλιακής ακτινοβολίας από το μετεωρολογικό σταθμός του Ακτίου, υπολογίσθηκε και το ποσοστό νεφοκάλυψης, θεωρώντας το σταθερό σε όλη τη διάρκεια της προσομοίωσης και ίσο με 40%. Η χρονοσειρά της βροχόπτωσης που χρησιμοποιήθηκε για το χρονικό διάστημα της προσομοίωσης, όπως αυτή μετρήθηκε από το μετεωρολογικό σταθμό του Ακτίου, δίνεται στην εικόνα 6.15ε. Υψηλά ποσοστά βροχόπτωσης καταγράφηκαν κατά τη φθινοπωρινή περίοδο, εφόσον το συνολικό ποσό των κατακρημνισμάτων για το μεσοδιάστημα Σεπτεμβρίου - Νοεμβρίου 2010, έφθανε τα 397mm. Λόγω έλλειψης δεδομένων σχετικά με την εξάτμιση, η συγκεκριμένη παράμετρος θεωρήθηκε και πάλι σταθερή, ίση με 3.20mm/day. Εικόνα 6.15: α) Ροδόγραμμα ταχύτητας και διεύθυνσης ανέμου και χρονοσειρές β) θερμοκρασίας, γ) σχετικής υγρασίας, δ) βροχόπτωσης και ε) θαλάσσιας στάθμης στο σταθμό WL 1, που επικρατούσαν στον Αμβρακικό Κόλπο (09/09/ /11/2010) και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία βαθμονόμησης του υδροδυναμικού μοντέλου. 180

211 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ Οι οριακές συνθήκες της αλατότητας και της θερμοκρασίας, προσδιορίσθηκαν και πάλι χρησιμοποιώντας την κατανομή των αντίστοιχων παραμέτρων στο σταθμό Α 2, το Σεπτέμβριο του Η θερμοκρασία στο συγκεκριμένο σταθμό δεν παρουσίαζε κάποια ιδιαίτερη στρωμάτωση, εφόσον οι τιμές της μεταβαλλόταν μεταξύ C και 25 0 C. Για το λόγο αυτό οι οριακές συνθήκες της θερμοκρασίας ορίσθηκαν να είναι ίσες με C, που ήταν και η μέση τιμή. Αναφορικά με τις συνθήκες της αλατότητας στο ανοιχτό όριο, αυτές ορίσθηκαν να μεταβάλλονται 1 /m, από 33 έως και 35, στα πρώτα 3m της υδάτινης στήλης (αυτές ήταν οι τιμές της αλατότητας που χαρακτήριζαν το επιφανειακό στρώμα Α 2, το Σεπτέμβριο του 2010), στα επόμενα 4m η αλατότητα ορίσθηκε ίση με 40, ενώ στα τελευταία 3m, η αλατότητα ήταν ίση με 42 (στα αντίστοιχο τμήματα του σταθμού Α 2, το Σεπτέμβριο του 2010, οι μέσες αλατότητες ήταν ίσες με 38.3 και 39.9, αντίστοιχα). Επιπρόσθετα, για κάθε χρονικό βήμα ορίσθηκε η μεταβολή της θαλάσσιας στάθμης με τη μορφή χρονοσειράς, όπως αυτή μετρήθηκε από το σταθμό WL 1 ). Τα αποτελέσματα από τη διαδικασία επαλήθευσης του υδροδυναμικού μοντέλου κατά τη φθινοπωρινή περίοδο, παρουσιάζονται στην ακόλουθη εικόνα Σύμφωνα με την κατακόρυφη στρωμάτωση της αλατότητας (εικόνα 6.16 α & γ), το μοντέλο μπορεί να προσομοιώσει αρκετά καλά τις συνθήκες που επικρατούν σε όλη την έκταση της υδάτινης στήλης. Ο συντελεστής model skill και για τους τρεις σταθμούς ελέγχου, ξεπερνούσαν τα 0.96, ενώ το σφάλμα των μετρήσεων κυμάνθηκε από 0.14 έως και Χωρικές διακυμάνσεις μεταξύ των δειγματοληπτικών σταθμών, παρατηρήθηκαν τόσο στο συντελεστή model skill, όσο και στο σφάλμα RMSE. Πιο συγκεκριμένα, η μικρότερη τιμή model skill καταγράφηκε στο ρηχότερο σταθμό Α 2 και ήταν ίση με 0.96, ενώ η μέγιστη παρατηρήθηκε στο βαθύτερο, ανατολικό σταθμό Α 14 (0.99). Αντίθετη ήταν η μεταβολή του σφάλματος. Αναλυτικότερα, το μέγιστο σφάλμα μεταξύ των μετρημένων και προσομοιωμένων τιμών της αλατότητας υπολογίσθηκε για το σταθμό Α 2, φθάνοντας περίπου στο 0.44, ενώ η ελάχιστη ήταν της τάξεως των 0.14 και υπολογίσθηκε στο βαθύτερο σταθμό Α 14. Για τον ενδιάμεσο σταθμό Α 8, τόσο ο συντελεστής model skill, όσο και το σφάλμα RMSE, έλαβαν μέσες τιμές ίσες περίπου με 0.98 και 0.18, αντίστοιχα. Αρκετά καλή ήταν και η ικανότητα του μοντέλου να προσομοιώσει τις κατακόρυφες συνθήκες στρωμάτωσης της θερμοκρασίας, κατά τη φθινοπωρινή εποχή (εικόνα 6.16 δ & στ). Οι τιμές του συντελεστή model skill κυμάνθηκαν μεταξύ 0.91 και 0.99, ενώ το σφάλμα των μετρήσεων RMSE, έλαβε τιμές μεταξύ 0.17 και Οι χωρικές διακυμάνσεις των δύο παραμέτρων που καταγράφηκαν κατά τη διαδικασία επαλήθευσης του υδροδυναμικού μοντέλου, παρουσίαζαν το αντίθετο πρότυπο, συγκριτικά με αυτό που παρουσιάσθηκε κατά την προσομοίωση της αλατότητας. Χαρακτηριστικά, η μέγιστη τιμή του συντελεστή ικανότητας προσομοίωσης του μοντέλου και ταυτόχρονα η ελάχιστη τιμή του σφάλματος, 181

212 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 υπολογίσθηκαν για τον πιο ρηχό, δυτικό σταθμό Α 2 και ήταν ίσες με 0.99 και 0.17, αντίστοιχα. Αναφορικά με τους άλλους δύο σταθμούς δειγματοληψίας, η ελάχιστη τιμή του συντελεστή model skill, υπολογίσθηκε για το βαθύτερο σταθμό Α 14 και ήταν της τάξεως των 0.91, ενώ το σφάλμα RMSE ήταν σχεδόν το ίδιο και για τους δύο σταθμούς, ίσο με Αναφορικά με τη προσομοίωση της θαλάσσιας στάθμης στους σταθμού WL 1 και WL 2 (εικόνα 6.16 η & θ), το μοντέλο παρουσίασε εξαιρετικά αποτελέσματα για τον πρώτο σταθμό, με το συντελεστή model skill και το σφάλμα RMSE να λαμβάνουν τιμές ίσες με 0.99 και , αντίστοιχα. Αρκετά καλή όμως ήταν και η προσομοίωση των συνθηκών στο δεύτερο σταθμό (WL 2 ), όπου οι αντίστοιχες παράμετροι έλαβαν τιμές ίσες με 0.88 και Εικόνα 6.16: Αποτελέσματα μετρημένης και προσομοιωμένης αλατότητας (, σταθμοί α)α 2, β)α 8 & γ)α 14 ), θερμοκρασίας ( 0 C, σταθμοί δ)α 2, ε)α 8 & στ)α 14 ) και θαλάσσιας στάθμης (m, σταθμοί η)wl 1 & θ)wl 2 ) μετά τη διαδικασία της επαλήθευσης του υδροδυναμικού μοντέλου κατά τη φθινοπωρινή περίοδο. 182

213 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ Χειμερινή προσομοίωση Η επαλήθευση του υδροδυναμικού μοντέλου για τον Αμβρακικό Κόλπο, πραγματοποιήθηκε και για τη χειμερινή κυκλοφορία, για το χρονικό διάστημα από 05/11/2010 έως και 19/01/2011, με χρονικό βήμα 30sec. Εικόνα 6.17: Αρχικές συνθήκες οριζόντιας, επιφανειακής (επάνω) και κατακόρυφης (κάτω) στρωμάτωσης της αλατότητας (PSU), στο Αμβρακικό Κόλπο, όπως αυτές μετρήθηκαν στις 05/11/2010 και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης. Οι μετρήσεις αλατότητας και θερμοκρασίας (ανά 1m βάθος) από τη δειγματοληψία του Νοεμβρίου του 2010, χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή των αρχείων τριών διαστάσεων (εικόνες 6.17 και 6.18), τα οποία ορίζουν τις αρχικές συνθήκες στρωμάτωσης του Αμβρακικού Κόλπου, κατά τη διαδικασία επαλήθευσης της χειμερινής κυκλοφορίας του 183

214 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 κόλπου. Αντίστοιχα, οι μετρήσεις της αλατότητας και της θερμοκρασίας, όπως αυτές μετρήθηκαν τον Ιανουάριο του 2011, χρησιμοποιήθηκαν για την επιβεβαίωση του μοντέλου. Η επίδραση του ανέμου στην κυκλοφορία των υδάτων, συμπεριλήφθηκε κατά τη διαδικασία επαλήθευσης της χειμερινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπου, εισάγοντας τις αντίστοιχες πληροφορίες ταχύτητας και διεύθυνσης του ανέμου, όπως αυτές μετρήθηκαν από το μετεωρολογικό σταθμό του Ακτίου, για το χρονικό διάστημα τις προσομοίωσης. Εικόνα 6.18: Αρχικές συνθήκες οριζόντιας, επιφανειακής (επάνω) και κατακόρυφης (κάτω) στρωμάτωσης της θερμοκρασίας ( 0 C), στο Αμβρακικό Κόλπο, όπως αυτές μετρήθηκαν στις 05/11/2010 και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης. Οι χρονοσειρές των συγκεκριμένων παραμέτρων, δίνονται στην εικόνα 6.19 α και β, ενώ θεωρήθηκε ότι τα ανεμολογικά χαρακτηριστικά είναι μεταβλητά στο χρόνο και σταθερά 184

215 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ σε όλη τη έκταση του Αμβρακικού. Σύμφωνα με τις μετρήσεις του σταθμού, στο μεσοδιάστημα Νοεμβρίου 2010 και Ιανουαρίου 2011, έπνεαν ασθενείς έως μέτριας εντάσεως άνεμοι, μέσης ταχύτητας 2,4m/s, ενώ σχετικά συχνή ήταν αι η εμφάνιση πιο ισχυρών ανέμων, οι οποίοι δεν ξεπερνούσαν τα 12m/s. Επικρατέστερη διεύθυνση των ανέμων ήταν η βορειοανατολική, ενώ σχετικά μεγάλη συχνότητα είχαν και βόρειας διεύθυνσης άνεμοι, οι οποίοι συνόδευαν ανέμους μεγαλύτερης εντάσεως. Εικόνα 6.19: α) Ροδόγραμμα ταχύτητας και διεύθυνσης ανέμου και χρονοσειρές β) θερμοκρασίας, γ) σχετικής υγρασίας, δ) βροχόπτωσης και ε) θαλάσσιας στάθμης στο σταθμό WL 1, που επικρατούσαν στον Αμβρακικό Κόλπο (05/11/ /01/2011) και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία βαθμονόμησης του υδροδυναμικού μοντέλου. Επίσης, μετρήσεις θερμοκρασίας, σχετικής υγρασίας και νεφοκάλυψης για το χρονικό διάστημα της προσομοίωσης, έπρεπε να ορισθούν στο μοντέλο, έτσι ώστε να συνεκτιμηθεί η επίδραση της ανταλλαγής της θερμότητας μεταξύ της ατμόσφαιρας και του νερού. Για το 185

216 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 σκοπό αυτό, οι μετρήσεις της θερμοκρασίας της ατμόσφαιρας (εικόνα 6.19γ) και της σχετικής υγρασίας (εικόνα 6.19δ), εισήχθησαν στο μοντέλο με τη μορφή χρονοσειρών, όπως αυτές καταγράφηκαν από το σταθμό του Ακτίου. Κατά το χρονικό διάστημα της προσομοίωσης (Νοέμβριος 2010 Ιανουάριος 2011), το θερμοκρασιακό εύρος κυμαινόταν μεταξύ C και C, με μια μέση τιμή της τάξεως των C. Η μέση ημερήσια μεταβολή της παραμέτρου ήταν περίπου 6 0 C, ενώ σε ορισμένες περιπτώσεις έφτανε ακόμη και τους 12 0 C. Η σχετική υγρασία κυμάνθηκε από 30% έως και 95%, με μέση τιμή ίση με 79%. Η μεταβολή τόσο της θερμοκρασίας, όσο και της σχετικής υγρασίας, ορίσθηκε και πάλι να είναι μεταβλητή στο χρόνο, σταθερή όμως στο χώρο. Χρησιμοποιώντας τις μετρήσεις της ηλιακής ακτινοβολίας από το μετεωρολογικό σταθμός του Ακτίου, υπολογίσθηκε και το ποσοστό νεφοκάλυψης, θεωρώντας το σταθερό σε όλη τη διάρκεια της προσομοίωσης και ίσο με 70%. Επιπρόσθετα το μοντέλο τροφοδοτήθηκε με πληροφορίες σχετικά με τη βροχόπτωση που καταγράφηκε από το σταθμό του Ακτίου και η χρονοσειρά της οποίας παρουσιάζεται στην εικόνα 6.19ε. Η βροχόπτωση θεωρήθηκε σταθερή στο χώρο και μεταβλητή στο χρόνο, ενώ κατά το χρονικό διάστημα της προσομοίωσης καταγράφηκε μικρή ποσότητα κατακρημνισμάτων, τα οποία στο σύνολό τους δεν ξεπερνούσαν τα 418mm. Λόγω έλλειψης δεδομένων σχετικά με την εξάτμιση, η συγκεκριμένη παράμετρος θεωρήθηκε σταθερή και ίση με 3.2mm/day. Για κάθε χρονικό βήμα της προσομοίωσης της υδροδυναμικής κυκλοφορίας κατά τη διάρκεια του χειμώνα, στο μοντέλο δόθηκαν πληροφορίες για τη μεταβολή της στάθμης, όπως αυτή καταγράφηκε από το σταθμηγράφο WL 1, στην περιοχή του ανοιχτού ορίου. Τα δεδομένα εισήχθησαν με τη μορφή χρονοσειράς, η οποία παρουσιάζεται στην εικόνα 6.20ζ, ενώ η προσομοίωση ξεκινούσε από την κατάσταση ηρεμίας, δηλαδή η στάθμη της θάλασσας σε όλη την έκτατη του Αμβρακικού, κατά την έναρξη της προσομοίωσης ήταν μηδέν. Οι συνθήκες στρωμάτωσης της αλατότητας και της θερμοκρασίας στο ανοιχτό όριο προσδιορίσθηκαν με την ίδια λογική που περιγράφηκε και κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης του υδροδυναμικού μοντέλου. Αναφορικά με τις οριακές συνθήκες της αλατότητας στα πρώτα τρία μέτρα της υδάτινης στήλης η αλατότητα θεωρήθηκε σταθερή και ίση με 18, ενώ στο υπόλοιπο τμήμα αυτής η αλατότητα ορίσθηκε να είναι ίση με 40. Οι οριακές συνθήκες της θερμοκρασίας ορίσθηκαν έτσι ώστε στα πρώτα τρία μέτρα της υδάτινης στήλης η θερμοκρασία να είναι σταθερή και ίση με 17 0 C, ενώ στο υπόλοιπο τμήμα της υδάτινης στήλης η θερμοκρασία ήταν σταθερή με 19 0 C, καθώς αυτές ήταν οι συνθήκες της θερμοκρασίας που χαρακτήριζαν την υδάτινη στήλη του σταθμού Α2, το Νοέμβριο του

217 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ Αναφορικά με τις παροχές των δύο ποταμών, ορίσθηκαν οι μέσες μηνιαίες παροχές για τους μήνες Νοέμβριο, Δεκέμβριο και Ιανουάριο οι οποίες για τον π. Άραχθο ήταν ίσες με 72 m 3 /s, 114 m 3 /s και 123 m 3 /s, αντίστοιχα, ενώ για τον π. Λούρο οι αντίστοιχες παροχές ήταν ίσες με 35m 3 /s, 50m 3 /s και 60m 3 /s. Οι αλατότητες και των δύο ποταμών ήταν μηδενικές ενώ οι μέσες μηνιαίες θερμοκρασίες των υδάτων τους για τους τρείς μήνες ήταν ίσες με 12 0 C, 10 0 C και 7 0 C. Τα αποτελέσματα της επαλήθευσης της χειμερινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο, παρουσιάζονται στο κείμενο που ακολουθεί και στην εικόνα Αναφορικά με τη στρωμάτωση της αλατότητας, τα αποτελέσματα του μοντέλου φαίνεται να είναι σε καλή συμφωνία με τις μετρήσεις που καταγράφηκαν στις 19/01/2011 (εικόνα 6.20 α-γ). Εικόνα 6.20: Αποτελέσματα μετρημένης και προσομοιωμένης αλατότητας (, σταθμοί α)α 2, β)α 8 & γ)α 14 ), θερμοκρασίας ( 0 C, σταθμοί δ)α 2, ε)α 8 & στ)α 14 ) και θαλάσσιας στάθμης (m, σταθμοί η)wl 1 & θ)wl 2 ) μετά τη διαδικασία της επαλήθευσης του υδροδυναμικού μοντέλου κατά τη χειμερινή εποχή. 187

218 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Πιο συγκεκριμένα ο συντελεστής model skill και για τους τρεις σταθμούς ήταν μεγαλύτερος από 0.97, ενώ το σφάλμα RMSE για τις τιμές της αλατότητας στους ίδιους σταθμούς κυμάνθηκε μεταξύ 0.16 και Τόσο οι τιμές του συντελεστή model skill, όσο και οι τιμές του σφάλματος RMSE, παρουσίαζαν χωρική μεταβολή μεταξύ των σταθμών. Αναλυτικότερα, η μέγιστη τιμή του συντελεστή model skill και η ελάχιστη τιμή του σφάλματος RMSE, υπολογίσθηκαν στο βαθύτερο, ανατολικό σταθμό Α 14 και ήταν ίσες με 0.99 και 0.16, αντίστοιχα. Αντίθετα, η ελάχιστη τιμή του συντελεστή model skill και η μέγιστη τιμή του σφάλματος RMSE, υπολογίσθηκαν στον πιο ρηχό δυτικό σταθμό Α 2 και ήταν ίσες με 0.97 και 0.54, αντίστοιχα. Στον ενδιάμεσο σταθμό Α 8, παρατηρήθηκαν ενδιάμεσες τιμές του συντελεστής model skill και του σφάλματος, ίσες με 0.97 και 0.35, αντίστοιχα. Το υδροδυναμικό μοντέλο μπορεί να προσομοιώσεις εξίσου καλά και τη στρωμάτωση της θερμοκρασίας (εικόνα 6.20 ε-στ). Ο συντελεστής model skill, είχε ιδιαίτερα υψηλές τιμές μεταξύ 0.88 και 0.93, ενώ το σφάλμα RMSE, υπολογίσθηκε μεταξύ 0.12 και Οι τιμές του συντελεστή model skill, παρουσίασαν κι εδώ χωρική ανομοιογένεια. Σε αντίθεση όμως με την παράμετρο της αλατότητας, κατά την προσομοίωση της θερμοκρασίας, η μέγιστη τιμή του συγκεκριμένου συντελεστή καταγράφηκε στον πιο ρηχό, δυτικό σταθμό (Α 2 ) και ήταν ίση με 0.93, ενώ αντίθετα η ελάχιστη τιμή του καταγράφηκε στο βαθύτερο, ανατολικό σταθμό (Α 14 ) και ήταν της τάξεως των Ωστόσο, αντίθετη χωρική μεταβολή παρουσίασαν οι τιμές του σφάλματος RMSE. Πιο συγκεκριμένα, ο σταθμός Α 2 παρουσίασε το μεγαλύτερο σφάλμα, ίσο με 0.27, ενώ ο σταθμός Α 8 το μικρότερο (0.12). Παρόλο που στο σταθμό Α 14, καταγράφηκε η μικρότερη τιμή του συντελεστή model skill, το σφάλμα των μετρήσεων δεν περνούσε το Αναφορικά με τη θαλάσσια στάθμη, το μοντέλο φαίνεται να μπορεί να προσομοιώσει αρκετά καλά τη μεταβολής της, καθώς από τη σύγκριση της μετρημένης και της προσομοιωμένης στάθμης στους σταθμούς WL 1 και WL 2 (εικόνα 6.20 η-θ), προέκυψε συντελεστής model skill ίσος με 0.99 και 0.96, ενώ το σφάλμα RMSE ήταν αρκετά μικρό, Ανοιξιάτικη προσομοίωση Η επαλήθευση του υδροδυναμικού μοντέλου για την ανοιξιάτικη περίοδο, πραγματοποιήθηκε για το χρονικό διάστημα μεταξύ 30/03/2011 και 12/05/2011 (δύο διαδοχικές δειγματοληψίες), με χρονικό βήμα 30sec. Μετρήσεις αλατότητας και θερμοκρασίας, συνολικά εννέα δειγματοληπτικών σταθμών (ανά 1m βάθος), από τη δειγματοληψία στις 30/03/2011, χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή αρχείων τριών 188

219 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ διαστάσεων που χρησιμοποιήθηκαν για τον ορισμό των αρχικών συνθηκών στρωμάτωσης της αλατότητας (εικόνα 6.21) και της θερμοκρασίας (εικόνα 6.22), κατά τη διαδικασία προσομοίωσης της υδροδυναμικής κυκλοφορίας κατά την ανοιξιάτικη εποχή. Αντίστοιχα, οι μετρήσεις αλατότητας και θερμοκρασίας των ίδιων σταθμών, από τη δειγματοληψία του Μαΐου του 2011, χρησιμοποιήθηκαν για την επιβεβαίωση του υδροδυναμικού μοντέλου. Εικόνα 6.21: Αρχικές συνθήκες οριζόντιας, επιφανειακής (επάνω) και κατακόρυφης (κάτω) στρωμάτωσης της αλατότητας (PSU), στο Αμβρακικό Κόλπο, όπως αυτές μετρήθηκαν στις 30/03/2011 και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης. Οι χρονοσειρές της ταχύτητας (εικόνα 6.23 α) και της διεύθυνσης (εικόνα 6.23 β) του ανέμου, που επικρατούσαν στην περιοχή του Ακτίου, κατά το χρονικό διάστημα της συγκεκριμένης προσομοίωσης, χρησιμοποιήθηκαν στο υδροδυναμικό μοντέλο ώστε να μπορέσει να συμπεριληφθεί η επίδραση του ανέμου στην κυκλοφορία των υδάτων. Η 189

220 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 μεταβολή τους, ορίσθηκε να είναι μεταβλητή στο χρόνο, ωστόσο σταθερή σε όλη την έκταση του Αμβρακικού Κόλπου. Όπως φαίνεται και από τις αντίστοιχες εικόνες, κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης στην περιοχή μελέτης έπνεαν ασθενείς έως μέτριας εντάσεως άνεμοι, με μέση ταχύτητα 3.1m/s, ενώ οι μέγιστες τιμές της ταχύτητας του ανέμου έφθασαν σχεδόν τα 11m/s. Η επικρατέστερη διεύθυνση ήταν η βορειοανατολική κατά τις πρωινές και μεσημεριανές ώρες, ενώ τις απογευματινές και βραδινές ώρες έπνεαν συνήθως νοτιοδυτικοί άνεμοι. Εικόνα 6.22: Αρχικές συνθήκες οριζόντιας, επιφανειακής (επάνω) και κατακόρυφης (κάτω) στρωμάτωσης της θερμοκρασίας ( 0 C), στο Αμβρακικό Κόλπο, όπως αυτές μετρήθηκαν στις 30/03/2011 και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης. 190

221 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ Για να μπορέσει να εκτιμηθεί η επίδραση της ανταλλαγής της θερμότητας μεταξύ της ατμόσφαιρας και του νερού, επιτακτικός ήταν ο καθορισμός της θερμοκρασίας της ατμόσφαιρας, της σχετικής υγρασίας και της νεφοκάλυψης που επικρατούσε στην περιοχή μελέτης. Για τον καθορισμό των συγκεκριμένων παραμέτρων, χρησιμοποιήθηκαν οι αντίστοιχες χρονοσειρές τους, όπως αυτές καταγράφηκαν από το μετεωρολογικό σταθμό του Ακτίου (εικόνα 6.23 γ & δ). Κατά το χρονικό διάστημα της προσομοίωσης (Μάρτιος-Μάιος 2011), το θερμοκρασιακό εύρος κυμαινόταν μεταξύ C και C, με μια μέση τιμή της τάξεως των C, ενώ η μέση ημερήσια μεταβολή της παραμέτρου ήταν περίπου 6 0 C. Εικόνα 6.23: α) Ροδόγραμμα ταχύτητας και διεύθυνσης ανέμου και χρονοσειρές β) θερμοκρασίας, γ) σχετικής υγρασίας, δ) βροχόπτωσης και ε) θαλάσσιας στάθμης στο σταθμό WL 1, που επικρατούσαν στον Αμβρακικό Κόλπο (30/03/ /05/2011) και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία βαθμονόμησης του υδροδυναμικού μοντέλου. 191

222 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Η σχετική υγρασία κυμάνθηκε από 34% έως και 95%, με μέση τιμή ίση με 75%. Η μεταβολή τόσο της θερμοκρασίας, όσο και της σχετικής υγρασίας, ορίσθηκε και πάλι να είναι μεταβλητή στο χρόνο, σταθερή όμως στο χώρο. Χρησιμοποιώντας τις μετρήσεις της ηλιακής ακτινοβολίας από το μετεωρολογικό σταθμός του Ακτίου, υπολογίσθηκε και το ποσοστό νεφοκάλυψης, θεωρώντας το σταθερό σε όλη τη διάρκεια της προσομοίωσης και ίσο με 30%. Επίσης το μοντέλο τροφοδοτήθηκε με πληροφορίες σχετικά με τη βροχόπτωση που καταγράφηκε από το σταθμό του Ακτίου και η χρονοσειρά της οποίας παρουσιάζεται στην εικόνα 6.23ε. Η βροχόπτωση θεωρήθηκε σταθερή στο χώρο και μεταβλητή στο χρόνο, ενώ κατά το χρονικό διάστημα της προσομοίωσης καταγράφηκε μικρή ποσότητα κατακρημνισμάτων, τα οποία στο σύνολό τους δεν ξεπερνούσαν τα 79mm. Λόγω έλλειψης δεδομένων σχετικά με την εξάτμιση, η συγκεκριμένη παράμετρος θεωρήθηκε σταθερή και ίση με 3.20mm/day. Για κάθε χρονικό βήμα της προσομοίωσης της υδροδυναμικής κυκλοφορίας κατά τη διάρκεια της άνοιξης, στο μοντέλο δόθηκαν πληροφορίες για τη μεταβολή της στάθμης, όπως αυτή καταγράφηκε από το σταθμηγράφο WL 1, στην περιοχή του ανοιχτού ορίου. Τα δεδομένα εισήχθησαν με τη μορφή χρονοσειράς, η οποία παρουσιάζεται στην εικόνα 6.24ζ, ενώ η προσομοίωση ξεκινούσε από την κατάσταση ηρεμίας, δηλαδή η στάθμη της θάλασσας σε όλη την έκτατη του Αμβρακικού, κατά την έναρξη της προσομοίωσης ήταν μηδέν. Οι συνθήκες στρωμάτωσης της αλατότητας και της θερμοκρασίας στο ανοιχτό όριο προσδιορίσθηκαν και πάλι με την ίδια λογική που περιγράφηκε και κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης του υδροδυναμικού μοντέλου. Στις 30/03/2011, η θερμοκρασία στην υδάτινη στήλη του σταθμού Α 2, ήταν σταθερή σε όλη την έκτασή της και ίση περίπου με 16 0 C. Για το λόγο αυτό και οι οριακές της θερμοκρασίας στο ανοιχτό όριο, θεωρήθηκαν ότι ήταν σταθερές και ίσε με 16 0 C. Όσον αφορά τις οριακές συνθήκες της αλατότητας στο ανοιχτό όριο, αυτές ορίσθηκαν για τα τέσσερα πρώτα μέτρα ίσες με 31 (τιμές οι οποίες χαρακτήριζαν το επιφανειακό στρώμα του σταθμού Α 2 ), ενώ για τα υπόλοιπα ίσες με 38 (εφόσον η μέση αλατότητα του αντίστοιχου τμήματος της υδάτινης στήλης για το σταθμό Α 2, σύμφωνα με τη δειγματοληψία του Μαρτίου ήταν 36 ). Αναφορικά με τις παροχές των δύο ποταμών, ορίσθηκαν οι μέσες μηνιαίες παροχές για τους μήνες Μάρτιο, Απρίλιο και Μάιο, οι οποίες για τον π. Άραχθο ήταν ίσες με 60 m 3 /s, 30 m 3 /s και 25 m 3 /s, αντίστοιχα, ενώ για τον π. Λούρο οι αντίστοιχες παροχές ήταν ίσες με 20.5 m 3 /s, 18 m 3 /s και 15 m 3 /s. Οι αλατότητες και των δύο ποταμών ήταν μηδενικές ενώ οι μέσες μηνιαίες θερμοκρασίες των υδάτων τους για τους τρείς μήνες ήταν ίσες με 12 0 C, 14 0 C και 17 0 C. 192

223 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ Τα αποτελέσματα της επαλήθευσης της ανοιξιάτικης κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο, παρουσιάζονται στο κείμενο που ακολουθεί και στην εικόνα Το υδροδυναμικό μοντέλο μπορεί να προσομοιώσεις αρκετά καλά τη στρωμάτωσης της αλατότητας κατά τη διάρκεια της ανοιξιάτικης κυκλοφορίας (12/05/2011) (εικόνα 6.24 α- γ). Ο συντελεστής model skill υπολογίσθηκε και για τους τρεις σταθμούς με τις τιμές του να κυμαίνονται μεταξύ 0.95 και 0.99, ενώ το σφάλμα RMSE για τις τιμές της αλατότητας στους ίδιους σταθμούς ήταν 0.08 και Ο δυτικός και πιο ρηχός σταθμός, για άλλη μια φορά παρουσίασε τη μικρότερη τιμή model skill, ίση με 0.95, ακολουθούσε ο κεντρικός σταθμός Α 8 με τιμή ίση με 0.98, ενώ η μέγιστη τιμή εμφανίστηκε στον ανατολικότερο σταθμό Α 14 και ήταν ίση με Το μέγιστο σφάλμα παρατηρήθηκε, όπως ήταν αναμενόμενο στον πιο ρηχό σταθμό (Α 2 ) και δεν ξεπερνούσε τα Αντίθετα, ο κεντρικός σταθμός (Α 8 ) εμφάνισε το μικρότερο σφάλμα, ίσο με 0.08, ενώ ο βαθύτερος και ανατολικότερος σταθμός (Α 14 ), παρουσίασε μια ενδιάμεση τιμή σφάλματος ίση με Αναφορικά με τη στρωμάτωση της θερμοκρασίας, τα αποτελέσματα του μοντέλου φαίνεται να είναι σε καλή συμφωνία με τις μετρήσεις που καταγράφηκαν στις 12/05/2011 (εικόνα 6.24 ε-στ). Ο συντελεστής model skill, έλαβε τιμές μεταξύ 0.9 και 0.94, ενώ το σφάλμα RMSE, υπολογίσθηκε μεταξύ 0.09 και Ο συντελεστής model skill, φαίνεται να αυξάνεται από το δυτικότερο και πιο ρηχό σταθμό (Α 2 ), προς τον πιο ανατολικό και βαθύτερο (Α 14 ), ενώ το αντίθετο συμβαίνει με τις τιμές του σφάλματος, μειώνονται δηλαδή από τον πιο ρηχό στον πιο βαθύ σταθμό. Αναλυτικότερα, η μικρότερη τιμή του συντελεστή model skill και η μεγαλύτερη τιμή RMSE, καταγράφηκαν στο σταθμό Α 2 (δυτικό τμήμα), όπου οι τιμές τους ήταν ίσες με 0.9 και 0.47, αντίστοιχα. Από την άλλη πλευρά, οι μέγιστες τιμές του συντελεστή και οι ελάχιστες τιμές του σφάλματος καταγράφηκαν στο σταθμό Α 14 (ανατολικό τμήμα), καθώς ήταν ίσες με 0.94 και Ο ενδιάμεσος σταθμός Α 8, παρουσίασε σχεδόν την ίδια τιμή του συντελεστή model skill, με το σταθμό Α 14 (0.93), ωστόσο το σφάλμα των μετρήσεων ήταν ελάχιστα αυξημένο (0.12). Αναφορικά με τη θαλάσσια στάθμη, το μοντέλο φαίνεται να μπορεί να προσομοιώσει αρκετά καλά τη μεταβολής της, καθώς από τη σύγκριση της μετρημένης και της προσομοιωμένης στάθμης στους σταθμούς WL 1 και WL 2 (εικόνα 6.24 η-θ), προέκυψε συντελεστής model skill ίσος με 0.99 και 0.96, ενώ το σφάλμα RMSE ήταν αρκετά μικρό, 0.001, και για τους δύο σταθμούς. 193

224 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Εικόνα 6.24: Αποτελέσματα μετρημένης και προσομοιωμένης αλατότητας (, σταθμοί α)α 2, β)α 8 & γ)α 14 ), θερμοκρασίας ( 0 C, σταθμοί δ)α 2, ε)α 8 & στ)α 14 ) και θαλάσσιας στάθμης (m, σταθμοί η)wl 1 & θ)wl 2 ) μετά τη διαδικασία της επαλήθευσης του υδροδυναμικού μοντέλου κατά την ανοιξιάτικη εποχή Καλοκαιρινή προσομοίωση Για την προσομοίωση της υδροδυναμικής κυκλοφορίας του Αμβρακικού Κόλπου, κατά τη θερινή περίοδο, επιλέχθηκε το χρονικό διάστημα μεταξύ των δύο διαδοχικών δειγματοληψιών, το Μάιο (12/05/2011) και τον Ιούλιο (16/07/2011) του Μετρήσεις της θαλάσσιας στάθμης, στο ανοιχτό όριο του Ακτίου, υπάρχουν μόνο μέχρι την 1 η Ιουλίου του Γι αυτό το λόγο, το χρονικό διάστημα της προσομοίωσης επιλέχθηκε να είναι από 12/05/2011 έως 01/07/

225 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ Για την κατασκευή των αρχείων τριών διαστάσεων, τα οποία θα περιγράφουν τις αρχικές συνθήκες στρωμάτωσης της υδάτινης στήλης, αναφορικά με την αλατότητα και τη θερμοκρασία, χρησιμοποιήθηκαν οι μετρήσεις των εννέα δειγματοληπτικών σταθμών, ανά 1m βάθος, όπως αυτές μετρήθηκαν κατά τη δειγματοληψία του Μαΐου του Η οριζόντια και κατακόρυφη στρωμάτωση της υδάτινης στήλης του Αμβρακικού, τη δεδομένη χρονική στιγμή, περιγράφονται από τις εικόνες 6.25, για την αλατότητα και 6.26, για τη θερμοκρασία. Εικόνα 6.25: Αρχικές συνθήκες οριζόντιας, επιφανειακής (επάνω) και κατακόρυφης (κάτω) στρωμάτωσης της αλατότητας (PSU), στο Αμβρακικό Κόλπο, όπως αυτές μετρήθηκαν στις 12/05/2011 και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης. Οι ανεμολογικές συνθήκες (ταχύτητα και διεύθυνση ανέμου, εικόνα 6.27 α & β) που επικρατούσαν στην περιοχή του Ακτίου, κατά τη διάρκεια της συγκεκριμένης προσομοίωσης, εισήχθησαν στο υδροδυναμικό μοντέλο με τη μορφή χρονοσειράς, ώστε να συμπεριληφθεί η 195

226 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 επίδραση του ανέμου στην κυκλοφορία του Αμβρακικού. Τα δεδομένα θωρήθηκε ότι ήταν σταθερά σε όλη την έκταση του Αμβρακικού, μεταβλητά ωστόσο ως προς το χρόνο. Η μέση ταχύτητα του ανέμου, ήταν περίπου ίση με 2.8m/s, ενώ η μέγιστη δεν ξεπερνούσε τα 9.8m/s. Η επικρατέστερη διεύθυνση ήταν και πάλι η βορειοανατολική κατά τις πρωινές και μεσημεριανές ώρες, ενώ τις απογευματινές και βραδινές ώρες έπνεαν συνήθως νοτιοδυτικοί άνεμοι. Εικόνα 6.26: Αρχικές συνθήκες οριζόντιας, επιφανειακής (επάνω) και κατακόρυφης (κάτω) στρωμάτωσης της θερμοκρασίας ( 0 C), στο Αμβρακικό Κόλπο, όπως αυτές μετρήθηκαν στις 12/05/2011 και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία της βαθμονόμησης. Για να μπορέσει να εκτιμηθεί η επίδραση της ανταλλαγής της θερμότητας μεταξύ της ατμόσφαιρας και του νερού, επιτακτικός ήταν ο καθορισμός της θερμοκρασίας της ατμόσφαιρας, της σχετικής υγρασίας και της νεφοκάλυψης που επικρατούσε στην περιοχή 196

227 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ μελέτης. Για τον καθορισμό των συγκεκριμένων παραμέτρων, χρησιμοποιήθηκαν οι αντίστοιχες χρονοσειρές τους, όπως αυτές καταγράφηκαν από το μετεωρολογικό σταθμό του Ακτίου (εικόνα 6.27 γ & δ). Κατά το χρονικό διάστημα της προσομοίωσης (Μάρτιος-Μάιος 2011), το θερμοκρασιακό εύρος κυμαινόταν μεταξύ C και C, με μια μέση τιμή της τάξεως των C, ενώ η μέση ημερήσια μεταβολή της παραμέτρου ήταν περίπου C. Η σχετική υγρασία κυμάνθηκε από 29% έως και 94%, με μέση τιμή ίση με 75.5%. Η μεταβολή τόσο της θερμοκρασίας, όσο και της σχετικής υγρασίας, ορίσθηκε και πάλι να είναι μεταβλητή στο χρόνο, σταθερή όμως στο χώρο. Χρησιμοποιώντας τις μετρήσεις της ηλιακής ακτινοβολίας από το μετεωρολογικό σταθμός του Ακτίου, υπολογίσθηκε και το ποσοστό νεφοκάλυψης, θεωρώντας το σταθερό σε όλη τη διάρκεια της προσομοίωσης και ίσο με 20%. Εικόνα 6.27: α) Ροδόγραμμα ταχύτητας και διεύθυνσης ανέμου και χρονοσειρές β) θερμοκρασίας, γ) σχετικής υγρασίας, δ) βροχόπτωσης και ε) θαλάσσιας στάθμης στο σταθμό WL 1, που επικρατούσαν στον Αμβρακικό Κόλπο (12/05/ /07/2011) και χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διαδικασία βαθμονόμησης του υδροδυναμικού μοντέλου. 197

228 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Η χρονοσειρά της βροχόπτωσης που χρησιμοποιήθηκε για το χρονικό διάστημα της προσομοίωσης, όπως αυτή μετρήθηκε από το μετεωρολογικό σταθμό του Ακτίου, δίνεται στην εικόνα 6.27ε. Η βροχόπτωση θεωρήθηκε σταθερή στο χώρο και μεταβλητή στο χρόνο, ενώ κατά το χρονικό διάστημα της προσομοίωσης καταγράφηκε μικρή ποσότητα κατακρημνισμάτων, τα οποία στο σύνολό τους δεν ξεπερνούσαν τα 13mm. Λόγω έλλειψης δεδομένων σχετικά με την εξάτμιση, η συγκεκριμένη παράμετρος θεωρήθηκε και πάλι σταθερή, ίση με 3.20mm/day. Οι μετρήσεις της θαλάσσιας στάθμης από το σταθμηγράφο WL 1, χρησιμοποιήθηκαν στο ανοιχτό όριο, για κάθε χρονικό βήμα, με τη μορφή χρονοσειράς (εικόνα 6.27ζ), ενώ η προσομοίωση ξεκινούσε από την κατάσταση ηρεμίας, δηλαδή η στάθμη της θάλασσας σε όλη την έκτατη του Αμβρακικού, κατά την έναρξη της προσομοίωσης ήταν μηδέν. Οι οριακές συνθήκες στρωμάτωσης της αλατότητας και της θερμοκρασίας, καθορίστηκαν σύμφωνα με τις αντίστοιχες μετρήσεις στο σταθμό Α 2. Πιο συγκεκριμένα, αναφορικά με την αλατότητα, τα τέσσερα πρώτα μέτρα της υδάτινης στήλης στο ανοιχτό όριο χαρακτηριζόταν από αλατότητα ίση με 33, ενώ η υπόλοιπη υδάτινη στήλη από αλατότητα ίση με 37. Η μέση θερμοκρασία, το Μάιο του 2011, σε όλη της έκταση της υδάτινης στήλης του σταθμού Α 2, ήταν ίση με 20 0 C, χωρίς να παρουσιάζει ιδιαίτερες μεταβολές με το βάθος. Έτσι η θερμοκρασία στο ανοιχτό όριο, κατά την προσομοίωση θεωρήθηκε ότι ήταν σταθερή σε όλη την έκταση της υδάτινης στήλης και ίση με 20 0 C. Αναφορικά με τις παροχές των δύο ποταμών, ορίσθηκαν οι μέσες μηνιαίες παροχές για τους μήνες Μάιο, Ιούνιο και Ιούλιο, οι οποίες για τον π. Άραχθο ήταν ίσες με 25 m 3 /s, 21 m 3 /s και 11 m 3 /s, αντίστοιχα, ενώ για τον π. Λούρο οι αντίστοιχες παροχές ήταν ίσες με 15 m 3 /s, 13 m 3 /s και 11 m 3 /s. Οι αλατότητες και των δύο ποταμών ήταν μηδενικές ενώ οι μέσες μηνιαίες θερμοκρασίες των υδάτων τους για τους τρείς μήνες ήταν ίσες με 17 0 C, 20 0 C και 22 0 C. Στην ακόλουθη εικόνα 6.28 παρουσιάζεται η σύγκριση των αποτελεσμάτων μεταξύ των μετρήσεων που πραγματοποιήθηκαν στις 16/07/2011 και των αποτελεσμάτων της διαδικασίας επαλήθευσης του υδροδυναμικού μοντέλου, όπως αυτά προέκυψαν στις 01/07/2011. Το υδροδυναμικό μοντέλο, φαίνεται ότι μπορεί να προσομοιώσει αρκετά ικανοποιητικά τη στρωμάτωση της αλατότητας (εικόνα 6.28 α-γ) στον Αμβρακικό Κόλπο, κατά τη θερινή περίοδο, αν και η προσομοίωση της συγκεκριμένης δοκιμής διακόπτεται δύο εβδομάδες νωρίτερα, από την ημερομηνία της αντίστοιχης δειγματοληψίας, λόγω έλλειψης δεδομένων. Ο συντελεστής model skill λαμβάνει πάντα τιμές μεγαλύτερες από 0.95 και για 198

229 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ τους τρεις σταθμούς, ενώ το σφάλμα RMSE για τις τιμές της αλατότητας στους ίδιους σταθμούς κυμάνθηκε μεταξύ 0.10 και Ο κεντρικός σταθμός (Α 8 ) είναι ο σταθμός ο οποίος παρουσιάζει το μικρότερο συντελεστή model skill, ίσο με Η τιμή του είναι πιο αυξημένη για τον πιο ρηχό, δυτικό σταθμό (0.97), ενώ η μέγιστη τιμή του καταγράφεται στο βαθύτερο, ανατολικό σταθμό και είναι ίση με Παρά το γεγονός ότι ο σταθμός Α 8, παρουσίασε τη μικρότερη τιμή του συντελεστή, εμφάνισε ταυτόχρονα και τη μικρότερη τιμή σφάλματος RMSE, ίση με 0.1. Στα ίδια σχεδόν επίπεδα ήταν και το σφάλμα μεταξύ των μετρημένων και προσομοιωμένων τιμών της αλατότητας για το σταθμό Α 14 (0.13), ενώ για το ρηχότερο σταθμό το σφάλμα όπως ήταν αναμενόμενο, έλαβε τη μέγιστη τιμή του ίση με Εικόνα 6.28: Αποτελέσματα μετρημένης και προσομοιωμένης αλατότητας (, σταθμοί α)α 2, β)α 8 & γ)α 14 ), θερμοκρασίας ( 0 C, σταθμοί δ)α 2, ε)α 8 & στ)α 14 ) και θαλάσσιας στάθμης (m, σταθμοί η)wl 1 & θ)wl 2 ) μετά τη διαδικασία της επαλήθευσης του υδροδυναμικού μοντέλου κατά την καλοκαιρινή περίοδο. 199

230 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Αρκετά ικανοποιητική, ήταν και η προσομοίωση της στρωμάτωσης της θερμοκρασίας, κατά τη θερινή περίοδο (εικόνα 6.28 ε-στ). Ο συντελεστής model skill, παρουσίασε υψηλές τιμές για του δύο βαθύτερους σταθμού Α 8 και Α 14, της τάξεως των 0.93, ωστόσο η ελάχιστη τιμή του παρατηρήθηκε στον πιο ρηχό σταθμό (Α 2 ), όπου δεν ξεπερνούσε τα Υψηλότερες όμως ήταν οι τιμές του σφάλματος RMSE, που παρατηρήθηκαν και στους τρεις σταθμούς, συγκριτικά με τις αντίστοιχες τιμές των προηγούμενων εποχιακών προσομοιώσεων. Πιο συγκεκριμένα, οι τιμές του σφάλματος κυμάνθηκαν μεταξύ 0.58, για τον πιο ρηχό και 0.31 για τον πιο βαθύ σταθμό, ενώ στον κεντρικό σταθμό το σφάλμα ήταν ίσο με Στο σημείο αυτό θα πρέπει να τονισθεί, ότι η σχετικά μεγάλη διαφορά μεταξύ των μετρημένων και προσομοιωμένων τιμών της θερμοκρασίας που παρατηρείται στο επιφανειακό στρώμα, προφανώς οφείλεται στο γεγονός ότι οι προσομοιωμένες τιμές, παρουσιάζουν τη στρωμάτωση της υδάτινης στήλης, δύο εβδομάδες νωρίτερα από τις πραγματικές μετρήσεις. Η προσομοίωση αναφέρεται στη θερινή περίοδο, όπου υψηλές θερμοκρασίες χαρακτηρίζουν την ατμόσφαιρα. Έτσι, εάν υπήρχαν διαθέσιμα δεδομένα, ώστε να συνεχιστεί η προσομοίωση για άλλες δύο εβδομάδες, οι επιφανειακές θερμοκρασίες θα ήταν σίγουρα μεγαλύτερες και θα παρουσίαζαν μικρότερη απόκλιση σε σχέση με τις πραγματικές. Αναφορικά με τη θαλάσσια στάθμη, το μοντέλο φαίνεται να μπορεί να προσομοιώσει αρκετά καλά τη μεταβολής της, καθώς από τη σύγκριση της μετρημένης και της προσομοιωμένης στάθμης στους σταθμούς WL 1 και WL 2 (εικόνα 6.28 η-θ), προέκυψε συντελεστής model skill ίσος με 0.99 και 0.90, ενώ το σφάλμα RMSE ήταν αρκετά μικρό, και 0.017, για τους δύο σταθμούς αντίστοιχα Υδροδυναμική Κυκλοφορία Φθινόπωρο Σύμφωνα με την προσομοίωση της υδροδυναμικής κυκλοφορίας του Αμβρακικού, κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου, οι επιφανειακές τιμές της αλατότητας είναι εμφανώς μειωμένες σε σχέση με αυτές που επικρατούσαν μετά τη πάροδο του καλοκαιριού (εικόνα 6.29). 200

231 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ Εικόνα 6.29: Στιγμιότυπο οριζόντιας, επιφανειακής κατανομής της αλατότητας ( ), κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης της φθινοπωρινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων. Πιο συγκεκριμένα, οι αυξημένες παροχές των δύο ποταμών, έχουν ως αποτέλεσμα μικρές τιμές αλατότητας, της τάξεως των 15-16, να καταγράφονται στην ευρύτερη περιοχή των εκβολών τους. Εικόνα 6.30: Στιγμιότυπο οριζόντιας, επιφανειακής κατανομής της θερμοκρασίας ( 0 C), κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης της φθινοπωρινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων. 201

232 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Παρά το γεγονός, ότι οι παροχές του π. Λούρου, είναι εμφανώς μειωμένες συγκριτικά με τις αντίστοιχες του π. Άραχθου, φαίνεται πως κατά τη διάρκεια του φθινόπωρου, επηρεάζει μια αρκετά μεγάλη περιοχή της επιφάνειας στο βορειοδυτικό τμήμα του κόλπου, η οποία εκτείνεται αρκετά κοντά στην είσοδο του, μειώνοντας την αλατότητα της. Στο μεγαλύτερο τμήμα της επιφάνειας του κόλπου οι τιμές της αλατότητας κυμαίνονται από 21 έως και 23. Εικόνα 6.31: Στιγμιότυπο οριζόντιας, επιφανειακής κατανομής της πυκνότητας (kg/m 3 ), κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης της φθινοπωρινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων. Η επιφανειακή κατανομή της θερμοκρασίας στον Αμβρακικό, σύμφωνα με την υδροδυναμική προσομοίωση του μοντέλου, παρουσιάζονται στην ακόλουθη εικόνα Εξαιτίας των σχετικά μικρότερων θερμοκρασιών της ατμόσφαιρας τη συγκεκριμένη εποχή, καταγράφονται και μικρές θερμοκρασίες στο επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού. Σύμφωνα με το πρότυπο κατανομής της θερμοκρασίας, οι ελάχιστες τιμές της καταγράφονται έξω από τις εκβολές των δύο ποταμών, ως αποτέλεσμα της παροχέτευσης, μεγάλων ποσοτήτων γλυκού και σχετικά ψυχρού νερού, ενώ στην ευρύτερη περιοχή του κόλπου, οι τιμές της θερμοκρασίας αυξάνονται από την είσοδο προς το εσωτερικό του. Οι ελάχιστες τιμές της, στις εκβολές των ποταμών είναι ίσες περίπου με C, ενώ γενικά το εύρος των τιμών της κυμαίνεται από C κοντά στην είσοδο του κόλπου, έως και C στο ανατολικότερο τμήμα του. Όπως ήταν αναμενόμενο, το μεγάλο εύρος των τιμών της αλατότητας, έχει ως αποτέλεσμα η συγκεκριμένη παράμετρος να διαδραματίζει πρωταρχικό ρόλο, στην κατανομή της πυκνότητας στο επιφανειακό στρώμα. Οι ελάχιστες τιμές της καταγράφονται στην 202

233 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ ευρύτερη περιοχή των εκβολικών συστημάτων των δύο ποταμών και είναι της τάξεως των kg/m 3 για την περιοχή του π. Άραχθου και kg/m 3, για την περιοχή του π. Λούρου. Το εύρος των τιμών της πυκνότητας στο επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού, κυμαίνεται μεταξύ 1014 kg/m 3 και 1016 kg/m 3, ενώ οι μέγιστες τιμές της καταγράφονται στο ανατολικότερο τμήμα του κόλπου, φθάνοντας τα kg/m 3. Χαρακτηριστικό της κατανομής της υδροδυναμική κυκλοφορίας του Αμβρακικού κατά τη φθινοπωρινή περίοδο, είναι η αντικυκλωνική κίνηση που χαρακτηρίζει το βορειοδυτικό τμήμα του κόλπου, κοντά στις εκβολές του π. Λούρου. ένα ρεύμα νερού, διέρχεται από το ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού και διατρέχει τον κεντρικό άξονα του, με αρκετά μικρές ταχύτητες, οι μέσες τιμές των οποίων κυμαίνονται μεταξύ 2.9cm/s και 3.7cm/s. Ταυτόχρονα, ένα δεύτερο ρεύμα, κατέρχεται από το βορειοδυτικό τμήμα του κόλπου, ενώ μετά την ένωση του με το ρεύμα που διέρχεται από τα ανατολικά, λίγο πριν το μαίανδρο που σχηματίζεται στην είσοδο του κόλπου, εξέρχεται ως ένα ενιαίο επιφανειακό ρεύμα. Χαρακτηριστική είναι η αύξηση των ταχυτήτων που χαρακτηρίζουν το ενιαίο ρεύμα, μετά την ένωση των δύο ρευμάτων, εφόσον αυτές αυξάνονται σταδιακά από 5.8cm/s έως και 12.1cm/s, στο εσωτερικό του μαιάνδρου, ενώ στην είσοδο του κόλπου καταγράφονται μέσες ταχύτητες της τάξεως των 32cm/s. Εικόνα 6.32: Κατακόρυφη κατανομή της αλατότητας ( ), όπως αυτή υπολογίσθηκε από το υδροδυναμικό μοντέλο κατά τη διάρκεια της φθινοπωρινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Πρόκειται για μια τομή η οποία καλύπτει την περιοχή από την είσοδο έως και το μυχό του κόλπου (Δ- Α), μεταξύ των σταθμών Α 2 και Α 9. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων. 203

234 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Εικόνα : Κατακόρυφη κατανομή της θερμοκρασίας ( 0 C), όπως αυτή υπολογίσθηκε από το υδροδυναμικό μοντέλο κατά τη διάρκεια της φθινοπωρινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Πρόκειται για μια τομή η οποία καλύπτει την περιοχή από την είσοδο έως και το μυχό του κόλπου (Δ- Α), μεταξύ των σταθμών Α 2 και Α 9. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων. Οι αυξημένες παροχές κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου έχουν ως αποτέλεσμα μεγάλες ποσότητες γλυκού νερού να φθάνουν στην επιφάνεια του Αμβρακικού, μειώνοντας την αλατότητα των υδάτων. Έτσι, όπως φάνηκε από την προσομοίωση της κατακόρυφης στρωμάτωσης της αλατότητας (εικόνα 6.32), κατά τη φθινοπωρινή περίοδο, ένα αρκετά έντονο αλοκλινές σχηματίζεται από την επιφάνεια της υδάτινης στήλης και μέχρι το βάθος των 8-9m, στο εσωτερικό του οποίου η αλατότητα μειώνεται από 23.5 έως και 37. Κάτω από το συγκεκριμένο βάθος η αλατότητα, παρουσιάζει μικρή μεταβολή σε σχέση με το βάθος, καθώς λαμβάνει τιμές μεταξύ 37 και Την ίδια χρονική στιγμή, ένα στρώμα νερού, υψηλότερης αλατότητας (< 38 ), από αυτή που υπάρχει στο βαθύτερο τμήμα του Αμβρακικού, εισέρχεται υποεπιφανειακά στο εσωτερικό του. Η υδάτινη αυτή μάζα του Ιονίου, στο δυτικό τμήμα του κόλπου, εισέρχεται σε αρκετά μεγάλο βάθος, φθάνοντας ακόμη και κοντά στον πυθμένα, στο κεντρικό τμήμα του Αμβρακικού. Αντίθετα, στο βαθύτερο ανατολικό τμήμα εισέρχεται σε ενδιάμεσα βάθη μεταξύ των 15m και 22m. Οι μειωμένες θερμοκρασίες της ατμόσφαιρας, έχουν ως αποτέλεσμα τη μείωση των θερμοκρασιών στο επιφανειακό στρώμα της υδάτινης στήλης. Έτσι, κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου, από την επιφάνεια έως και το βάθος των 5m, εκτείνεται ένα στρώμα νερού, μέσα στο οποίο οι θερμοκρασίες συνεχώς αυξάνονται με το βάθος, από 22 0 C μέχρι και 26 0 C (εικόνα 6.33). Αντίθετα, κάτω από το βάθος αυτό και μέχρι τον πυθμένα, οι θερμοκρασίες 204

235 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ μειώνονται συνεχώς με το βάθος, λαμβάνοντας τις ελάχιστες τιμές της κοντά στον πυθμένα, οι οποίες είναι της τάξεως των C, για το κεντρικό τμήμα και C για το ανατολικό. Εικόνα 6.34: Κατακόρυφη κατανομή της πυκνότητας (kg/m 3 ), όπως αυτή υπολογίσθηκε από το υδροδυναμικό μοντέλο κατά τη διάρκεια της φθινοπωρινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Πρόκειται για μια τομή η οποία καλύπτει την περιοχή από την είσοδο έως και το μυχό του κόλπου (Δ- Α), μεταξύ των σταθμών Α 2 και Α 9. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων. Η κατακόρυφη κατανομή της πυκνότητας στην υδάτινη στήλη, καθορίζεται, όπως φαίνεται και από την εικόνα 6.34, από την παράμετρο της αλατότητας. Το υφάλμυρο επιφανειακό στρώμα χαρακτηρίζεται από αρκετά μικρές τιμές πυκνότητας, γεγονός που οδηγεί στη δημιουργία, ενός σχετικά έντονου πυκνοκλινούς, από την επιφάνεια της υδάτινης στήλης και μέχρι το βάθος περίπου των 8m, με τις τιμές της πυκνότητας στο εσωτερικό του να μεταβάλλονται μεταξύ 1015kg/m 3 και 1025kg/m 3. Κάτω από αυτό το στρώμα και μέχρι τον πυθμένα εκτείνεται ένα στρώμα νερού μέσα στο οποίο η πυκνότητα μεταβάλλεται πολύ αργά, εφόσον το εύρος των τιμών της είναι της τάξεως των 1026 και kg/m 3. Κατά τη φθινοπωρινή περίοδο, αφενός οι σχετικά μειωμένες τιμές της αλατότητας στο επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού, εξαιτίας των αυξημένων παροχών των ποταμών, και αφετέρου οι μεγαλύτερες τιμές αλατότητας που χαρακτηρίζουν το νερό της ανοιχτής θάλασσας του Ιονίου, καθιστούν το δεύτερο πιο πυκνό συγκριτικά με το πρώτο. Το γεγονός αυτό έχει ως αποτέλεσμα το νερό του Αμβρακικού να εξέρχεται επιφανειακά, ως λιγότερο πυκνό, ενώ υποεπιφανειακά να εισέρχεται το νερό του Ιονίου. Εφόσον, η διαφορά της αλατότητας μεταξύ της υδάτινης μάζας του Ιονίου και των υδάτων που βρίσκονται στο βαθύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης του Αμβρακικού, είναι αρκετά μικρή, μικρότερη από 1, φαίνεται πως η παράμετρος της θερμοκρασίας ελέγχει το 205

236 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 βάθος της κίνησής της. Χαρακτηριστικά, στο δυτικό και κεντρικό τμήμα του κόλπου, το οποίο χαρακτηρίζεται από υψηλότερες τιμές θερμοκρασίας, σχεδόν όμοιες με αυτές της υδάτινης μάζας του Ιονίου, η υδάτινη αυτή μάζα εισέρχεται σε αρκετά μεγάλο βάθος. Αντίθετα, στο ανατολικό τμήμα το οποίο κοντά στον πυθμένα χαρακτηρίζεται από πιο χαμηλές θερμοκρασίας, η υδάτινη μάζα του Ιονίου, κινείται σε βάθη τα οποία χαρακτηρίζονται από σχεδόν όμοιες θερμοκρασίες με τις δικές της, μικρότερα δηλαδή από 23m. Το γεγονός ότι η εισροή της υδάτινης μάζας του Ιονίου λαμβάνει χώρα σε διαφορετικά βάθη σε όλη την έκταση του κόλπου, θα έχει ως αποτέλεσμα να επηρεάζει και διαφορετικά το εκάστοτε τμήμα του. Πιο αναλυτικά σε περιοχές όπως το δυτικό τμήμα του Αμβρακικού, κοντά στην είσοδο, όπου η εισροή επιτυγχάνεται αρκετά κοντά στον πυθμένα της υδάτινης στήλης, ο εμπλουτισμός των υδάτων του Αμβρακικού, με νερό πλούσιο σε οξυγόνο αφενός θα βελτιώσει τις συνθήκες οξυγόνωσης του επικρατούν στη συγκεκριμένη περιοχή και αφετέρου παρουσία οξυγόνου αναμένεται να επικρατήσουν πλέον διεργασίες οξείδωσης και όχι αναγωγής. Το αντίθετο φαίνεται να ισχύει στο ανατολικό τμήμα του κόλπου, όπου η είσοδος των υδάτων του Ιονίου λαμβάνει χώρα σε βάθος μικρότερο από 23m. Το γεγονός αυτό σε συνδυασμό την εμφάνιση του ισχυρού πυκνοκλινούς, το οποίο εμποδίζει την ανάμιξη της υδάτινης στήλης και άρα τον εμπλουτισμό τω βαθύτερων στρωμάτων, θα επιτρέψει την επιπλέον μικροβιακή κατανάλωση του οξυγόνου, η οποία θα συνεπάγεται με την εμφάνιση υποξικών/ανοξικών συνθηκών σε μικρότερα βάθη της υδάτινης στήλης, την επικράτηση αναγωγικών διεργασιών και την απελευθέρωση μεγάλων ποσοτήτων ορθοφωσφορικών ιόντων από το ίζημα. Χαρακτηριστικό γνώρισμα αυτής της εισροής των υδάτων του Ιονίου, στο βαθύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης είναι οι πολύ μικρές τιμές της ταχύτητας που τη χαρακτηρίζουν. Πιο συγκεκριμένα, οι μέσες ταχύτητες των ρευμάτων που χαρακτηρίζουν τη εισροή των υδάτων του Ιονίου, αρκετά κοντά στην είσοδο, στο δυτικό τμήμα του Αμβρακικού, κυμαίνονται μεταξύ 3.2cm/s και 5.4cm/s. Καθώς το ρεύμα αυτό κινείται προς το εσωτερικό του κόλπου, οι μέσες ταχύτητές του μειώνονται συνεχώς, καθώς στο κεντρικό τμήμα του κόλπου, οι ταχύτητες που το χαρακτηρίζουν έχουν μειωθεί σε cm/s, ενώ η εισροή που λαμβάνει χώρα σε ενδιάμεσα βάθη, χαρακτηρίζεται από ακόμη μικρότερες τιμές ταχυτήτων (0.6-1cm/s) Χειμώνας Στη θεματική ενότητα που ακολουθεί περιγράφονται τα κύρια χαρακτηριστικά της χειμερινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο, όπως αυτά προσομοιώθηκαν 206

237 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ χρησιμοποιώντας το υδροδυναμικό μοντέλο ΜΙΚΕ 3, ενώ παρουσιάζονται και κάποια ενδεικτικά στιγμιότυπα της οριζόντιας και κατακόρυφης στρωμάτωσης του κόλπου. Το επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού, χαρακτηρίζεται από σχετικά χαμηλές τιμές αλατότητας (εικόνα 6.35). Οι ελάχιστες τιμές της αλατότητας καταγράφονται στην περιοχή, πολύ κοντά στις εκβολές των ποταμών Άραχθου και Λούρου και είναι της τάξεως των 8.9 και 10.5, αντίστοιχα. Εικόνα 6.35: Στιγμιότυπο οριζόντιας, επιφανειακής κατανομής της αλατότητας ( ), κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης της χειμερινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων. Ιδιαίτερα σημαντική, όπως φαίνεται είναι η συμβολή τους στο καθορισμό των επιφανειακών αλατοτήτων τουλάχιστον κατά τη χειμερινή περίοδο, καθώς ως αποτέλεσμα των μεγάλων παροχών γλυκού νερού που δέχεται επιφανειακά ο Αμβρακικός, οι επιφανειακές αλατότητες του χαρακτηρίζονται από σχετικά χαμηλές τιμές, συγκριτικά με άλλες εποχές, της τάξεως των 16 με 19. Οι μέγιστες τιμές της αλατότητας, καταγράφονται στο κεντρικό τμήμα του κόλπου και προφανώς οφείλονται στη μειωμένη επίδραση των δύο ποταμών στη συγκεκριμένη περιοχή. Το επιφανειακό στρώμα χαρακτηρίζεται από σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες, ως αποτέλεσμα των χαμηλών θερμοκρασιών που επικρατούν στην ατμόσφαιρα (εικόνα 6.36). Οι μέγιστες θερμοκρασίες απαντώνται στο ανατολικό τμήμα του κόλπου, ενώ το εύρος διακύμανσης τους είναι αρκετά μικρό, C, για το δυτικό τμήμα του κόλπου και C, για το ανατολικό. 207

238 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Εικόνα 6.36: Στιγμιότυπο οριζόντιας, επιφανειακής κατανομής της θερμοκρασίας ( 0 C), κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης της χειμερινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων. Εικόνα 6.37: Στιγμιότυπο οριζόντιας, επιφανειακής κατανομής της πυκνότητας (kg/m 3 ), κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης της χειμερινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων. Όπως προκύπτει και από το στιγμιότυπο της οριζόντιας κατανομής της πυκνότητας (εικόνα 6.37), η κατανομή της φαίνεται να οφείλεται κατ αποκλειστικότητα στην κατανομή της αλατότητας. Οι ελάχιστες πυκνότητες παρατηρούνται πολύ κοντά στις εκβολές των δύο ποταμών, ενώ είναι ίσες με kg/m 3 για την περιοχή των εκβολών του π. Λούρου και kg/m 3, για την περιοχή των εκβολών του π. Άραχθου. Η διαφορά που παρατηρείται 208

239 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ και πάλι μεταξύ των δύο περιοχών οφείλεται προφανώς στις μεγαλύτερες παροχές γλυκού νερού που χαρακτηρίζουν τον Άραχθο και ως αποτέλεσμα έχει να μειώνει αρκετά την πυκνότητα των υδάτων του εκβολικού συστήματός του. Εικόνα 6.38: Κατακόρυφη κατανομή της αλατότητας ( ), όπως αυτή υπολογίσθηκε από το υδροδυναμικό μοντέλο κατά τη διάρκεια της χειμερινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Πρόκειται για μια τομή η οποία καλύπτει την περιοχή από την είσοδο έως και το μυχό του κόλπου (Δ- Α), μεταξύ των σταθμών Α 2 και Α 9. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων. Στο επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού, οι μέγιστες ταχύτητες καταγράφονται στην είσοδο του κόλπου. Η μέση τιμή τους υπολογίσθηκε ίση περίπου με 36cm/s, ενώ οι μέσες μέγιστες κυμαινόταν μεταξύ 50cm/s και 60cm/s. Χαρακτηριστικό γνώρισμα του διαύλου που ενώνει την είσοδο του κόλπου, με το κυρίως μέρος του, τόσο κατά τη χειμερινή περίοδο, όσο και σε όλη τη διάρκεια του έτους, είναι η μείωση που υφίστανται οι ταχύτητες των ρευμάτων. Πιο συγκεκριμένα, κατά τη χειμερινή κυκλοφορία, ενώ στο δυτικό τμήμα, αυτού το διαύλου (σταθμός Α 2 ) οι μέσες ταχύτητες των ρευμάτων στην επιφάνεια είναι της τάξεως των 20cm/s, στο ανατολικό τμήμα του, λίγο πριν το κυρίως σώμα του Αμβρακικού (σταθμός Α 4 ), οι μέσες ταχύτητες των ρευμάτων έχουν μειωθεί στο μισό, εφόσον δεν ξεπερνούν τα 9-10cm/s. Η μείωση αυτή προφανώς οφείλεται στην πολυπλοκότητα της τοπογραφίας στη συγκεκριμένη περιοχή. Οι τιμές των ταχυτήτων ακολουθούν συνεχώς φθίνουσα πορεία, καθώς εισέρχονται στο κυρίως σώμα του Αμβρακικού. Έτσι, ενώ στο κεντρικό τμήμα του κόλπου, επικρατούν ρεύματα μέσων ταχυτήτων περίπου 6-7cm/s, προς τα ανατολικά, σχεδόν στο ύψος του μέγιστου βάθους του Αμβρακικού, οι μέσες ταχύτητες δεν ξεπερνούν τα 4-5.7cm/s. 209

240 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Η υδάτινη στήλη του Αμβρακικού Κόλπου, κατά τη διάρκεια του χειμώνα, χαρακτηρίζεται από ένα επιφανειακό στρώμα πολύ μικρής έκτασης, μόλις 2m, κύριο χαρακτηριστικό του οποίου είναι οι πολύ μικρές αλατότητες (εικόνα 6.38). Οι μικρές αλατότητες που χαρακτηρίζουν το επιφανειακό στρώμα, έχουν ως αποτέλεσμα τη δημιουργία ενός ιδιαίτερα έντονου αλοκλινούς, το οποίο αναπτύσσεται μέχρι το βάθος των 8m με την αλατότητα στο εσωτερικό του να αυξάνεται από 23 έως και 35. Από το βάθος των 8m έως και τον πυθμένα, η αλατότητα παρουσιάζει μικρές μεταβολές, εφόσον κυμαίνεται μεταξύ Χαρακτηριστικό γνώρισμα της χειμερινής κυκλοφορίας, είναι η εμφάνιση ενός στρώματος νερού, υψηλής αλατότητας (< 38 ), το οποίο εισρέει στον Αμβρακικό, κάτω από το στρώμα του αλοκλινούς, καλύπτοντας ένα τμήμα του πυθμένα ανάμεσα στο δυτικό και κεντρικό τμήμα του κόλπου. Αναφορικά με τη στρωμάτωση της θερμοκρασίας (εικόνα 6.39), τα πρώτα 3m της υδάτινης στήλης χαρακτηρίζονται από σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες μεταξύ C και 15 0 C. Ακολουθεί ένα στρώμα νερού μέσα στο οποίο η θερμοκρασία αρχικά αυξάνεται μέχρι το βάθος των 10m, ενώ στη συνέχεια και πάλι μειώνεται με το βάθος. Τόσο η έκταση του συγκεκριμένου στρώματος, όσο και η μέγιστη θερμοκρασία στο εσωτερικό του παρουσιάζουν χωρική μεταβολή, με τις τιμές τους να μειώνονται καθώς πλησιάζουμε στην είσοδο του κόλπου. Πιο συγκεκριμένα, στο ανατολικό τμήμα, η μέγιστη θερμοκρασία που καταγράφεται στο συγκεκριμένο στρώμα είναι περίπου C, ενώ το στρώμα αυτό εκτείνεται μέχρι και το βάθος των 20m, όπου η θερμοκρασία φθάνει στους C. Αντίθετα, στο κεντρικό και δυτικό τμήμα του κόλπου, όπου η επίδραση από την εισροή των υδάτων του Ιονίου είναι μεγαλύτερη, η μέγιστη θερμοκρασία που καταγράφεται στο εσωτερικό του είναι κατά ένα βαθμό μικρότερη, ενώ το στρώμα εκτείνεται σε μικρότερο βάθος, μέχρι περίπου τα 18m. Τέλος, κάτω από τα συγκεκριμένα βάθη που αναφέρθηκαν πιο πάνω η θερμοκρασία της υδάτινης στήλης είναι σχεδόν σταθερή και ίση με C. Όπως και στην οριζόντια στρωμάτωση, έτσι και στην κατακόρυφη, η πυκνότητα ελέγχεται αποκλειστικά από την αλατότητα. Τα πρώτα 2m της υδάτινης στήλης χαρακτηρίζονται πόα πολύ μικρές τιμές της πυκνότητας, ως αποτέλεσμα των μικρών αλατοτήτων που χαρακτηρίζουν το στρώμα αυτό. Ακολούθως και μέχρι το βάθος των 12m, εμφανίζεται ένα πολύ έντονο πυκνοκλινές, όπου η πυκνότητα στο εσωτερικό του μεταβάλλεται από 1015 kg/m 3 στα 2m έως και 1026 kg/m 3 στο βάθος των 12m. 210

241 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ Εικόνα 6.39: Κατακόρυφη κατανομή της θερμοκρασίας ( 0 C), όπως αυτή υπολογίσθηκε από το υδροδυναμικό μοντέλο κατά τη διάρκεια της χειμερινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Πρόκειται για μια από την είσοδο προς το μυχό του κόλπου (Δ-Α), μεταξύ των σταθμών Α 2 και Α 9. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων. Εικόνα 6.40: Κατακόρυφη κατανομή της πυκνότητας (kg/m 3 ), όπως αυτή υπολογίσθηκε από το υδροδυναμικό μοντέλο κατά τη διάρκεια της χειμερινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Πρόκειται για μια από την είσοδο προς το μυχό του κόλπου (Δ-Α), μεταξύ των σταθμών Α 2 και Α 9. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων. Κάτω από αυτό το βάθος η πυκνότητα παρουσιάζει που μικρές μεταβολές μεταξύ 1026 kg/m 3 και kg/m 3. Εξαίρεση αποτελεί και πάλι το βαθύτερο τμήμα του πυθμένα, ανάμεσα στο δυτικό και κεντρικό τμήμα του κόλπου όπου εμφανίζεται ένα στρώμα νερού 211

242 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 μεγαλύτερης πυκνότητας, kg/m 3. Πρόκειται για το νερό του Ιονίου, με μεγαλύτερη αλατότητα, το οποίο ανιχνεύθηκε κατά τη συγκεκριμένη χρονική στιγμή στην ίδια θέση. Η εμφάνιση του έντονου πυκνοκλινούς στην υδάτινη στήλη του Αμβρακικού, εξαιτίας των αυξημένων παροχών των ποταμών Άραχθου και Λούρου, έχουν ως αποτέλεσμα την αποδυνάμωση της κατακόρυφης ανάμιξης της υδάτινης στήλης και έτσι την απομόνωση του βαθύτερου στρώματος του κόλπου. Η εισροή της υδάτινης μάζας του Ιονίου, είναι ο μοναδικός τρόπος εμπλουτισμού του βαθύτερου στρώματος του κόλπου κατά τη φθινοπωρινή περίοδο. Έτσι, καθώς αυτή εισέρχεται μέχρι το κεντρικό τμήμα του κόλπου, κοντά στον πυθμένα επηρεάζει άμεσα και τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά των υδάτων της συγκεκριμένης περιοχής. Πιο συγκεκριμένα, η είσοδος της υδάτινης μάζας του Ιονίου αφενός βελτιώνει τις συνθήκες οξυγόνωσης των υδάτων που απαντώνται κοντά στον πυθμένα, καθώς νερό πλούσιο σε οξυγόνο, αντικαθιστά τα υποξικά στρώματα νερού που έχουν αναπτυχθεί κοντά στον πυθμένα κατά τη διάρκεια των προηγούμενων μηνών, αφετέρου όμως προκαλεί και μια σειρά αλυσιδωτών αντιδράσεων οι οποίες επηρεάζουν τη χημεία των υδάτων. Η παρουσία οξυγόνου έχει ως συνέπεια την παύση παραγωγής αμμωνιακού αζώτου από την αποσύνθεση του οργανικού υλικού, ενώ παράλληλα χαρακτηριστική θα είναι η μείωση των συγκεντρώσεων του και ταυτόχρονα η αύξηση των τιμών του νιτρικού αζώτου, καθώς υπό αερόβιες συνθήκες το πρώτο θα οξειδώνεται προς το σχηματισμό του δεύτερου. Επιπρόσθετα, λόγω της βελτίωσης των συγκεντρώσεων του διαλυμένου οξυγόνου κοντά στον πυθμένα, αναμένεται να σταματήσει και η απελευθέρωση ορθοφωσφορικών ιόντων από το ίζημα, διεργασία η οποία είναι χαρακτηριστική των υποξικών/ανοξικών συνθηκών. Ο συνδυασμός της εισόδου των υδάτων του Ιονίου κοντά στον πυθμένα μόνο μέχρι το κεντρικό τμήμα του Αμβρακικού, αλλά και της έντονης στρωμάτωσης της υδάτινης στήλης στο ανατολικό τμήμα του κόλπου, θα έχουν ως αποτέλεσμα την περεταίρω υποβάθμιση της ποιότητας των υδάτων στο βαθύτερο ανατολικό τμήμα του κόλπου. Η απομόνωση αυτή θα οδηγήσει στην ανάπτυξη υποξικών/ανοξικών συνθηκών σε ακόμη μεγαλύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης καθώς η μικροβιακή κατανάλωση του οξυγόνου θα συνεχίζεται για μεγάλο χρονικό διάστημα. Η αύξηση των συγκεντρώσεων του αμμωνιακού αζώτου και των ορθοφωσφορικών ιόντων, λόγω της αποσύνθεσης του οργανικού υλικού και της απελευθέρωσής τους από το ίζημα, αντίστοιχα, υπο αναερόβιες συνθήκες σε συνδυασμό με τη μείωση των συγκεντρώσεων του νιτρικού αζώτου ως συνέπεια της απονιτροποίησης, θα είναι τα βασικά χαρακτηριστικά της υποβάθμισης των υδάτων η οποία προαναφέρθηκε αρχικά. 212

243 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ Κατά τη διάρκεια της χειμερινής κυκλοφορίας και αναφορικά με τις ταχύτητες των ρευμάτων στον κατακόρυφο άξονα, χαρακτηριστικές είναι οι ιδιαίτερα αυξημένες τιμές τους κοντά στην είσοδο του Αμβρακικού και η απότομη μείωση τους προς το εσωτερικό του κόλπου. Πιο συγκεκριμένα, στο βαθύτερο στρώμα της υδάτινης στήλης, κοντά στην είσοδο του κόλπου, το στρώμα νερού του Ιονίου, με υψηλή αλατότητα, εισρέει στον Αμβρακικό με μέσες ταχύτητες της τάξεως των 16-20cm/s. Χαρακτηριστική είναι η μείωση τους, στο δίαυλο που ενώνει το κυρίως σώμα του Αμβρακικού με τη είσοδό του (σταθμοί Α 3 - Α 4 ). Στην περιοχή αυτή, οι ταχύτητες που χαρακτηρίζουν την υδάτινη μάζα του Ιονίου που εισρέει προς το εσωτερικό του κόλπου, είναι σχεδόν 5 φορές μικρότερες από τις αντίστοιχες της εισόδου, περίπου 3-5cm/s. Καθώς, η υδάτινη αυτή μάζα εισρέει σε όλο και μεγαλύτερο βάθος, οι ταχύτητες που τη χαρακτηρίζουν μειώνονται συνεχώς, εφόσον στο κεντρικό τμήμα του Αμβρακικού, οι ταχύτητες των ρευμάτων στο βαθύτερο στρώμα της υδάτινης στήλης, δεν ξεπερνούν τα 2cm/s. Άξιο αναφοράς είναι και το γεγονός ότι στο βαθύτερο ανατολικό τμήμα του κόλπου, οι ταχύτητες στο μεγαλύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης, είναι χαρακτηριστικά πολύ μικρές και ίσες περίπου με 0.8cm/s Άνοιξη Κατά τη διάρκεια της άνοιξης, οι μικρές παροχές που χαρακτηρίζουν τον Άραχθο και το Λούρο, έχουν ως αποτέλεσμα τη μείωση της επίδρασής τους στην αλατότητα του επιφανειακού στρώματος. Εικόνα 6.41: Στιγμιότυπο οριζόντιας, επιφανειακής κατανομής της αλατότητας ( ), κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης της ανοιξιάτικης κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων. 213

244 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Έτσι, οι αλατότητες που χαρακτηρίζουν το συγκεκριμένο στρώμα είναι ιδιαίτερα αυξημένες, συγκριτικά με αυτές που παρατηρήθηκαν κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Οι μικρότερες τιμές της αλατότητας εμφανίζονται και πάλι κοντά στις εκβολές των δύο ποταμών (εικόνα 6.41) και είναι περίπου ίσες με για την περιοχή του Λούρου και για την περιοχή του Άραχθου. Το γεγονός ότι ακόμη και κατά τη διάρκεια της άνοιξης, οι εκβολές του Άραχθου χαρακτηρίζονται από μικρότερες αλατότητες συγκριτικά με αυτές του Λούρου, οφείλεται στο γεγονός ότι μεταξύ των δύο ποταμών ο Άραχθος χαρακτηρίζεται πάντα από μεγαλύτερες παροχές. Στο επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού παρατηρείται μικρή αύξηση των τιμών της αλατότητας από τα ανατολικά προς τα βορειοδυτικά, με τον εύρος των αλατοτήτων να μεταβάλλεται από 29.5 έως και 31.5, στα ανατολικά και από στο βορειοδυτικό τμήμα του κόλπου. Επίσης σχετικά μικρότερες αλατότητες ( ) παρατηρούνται στην περιοχή πολύ κοντά στην είσοδο του κόλπου, όπου προφανώς οφείλονται στην επίδραση του Ιονίου στη συγκεκριμένη περιοχή. Εξαιτίας των υψηλότερων θερμοκρασιών που επικρατούν στην ατμόσφαιρα κατά τη διάρκεια της αύξησης, αυξημένες είναι και οι θερμοκρασίες των υδάτων στο επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού (εικόνα 6.42), συγκριτικά με αυτές που το χαρακτηρίζουν κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Το θερμοκρασιακό εύρος κυμαίνεται από C έως και 20 0 C, ενώ μείωση των τιμών της παρατηρείται σε μια διεύθυνση ανατολική-βορειοδυτική. Όπως συνέβη με την αλατότητα, έτσι και με τη θερμοκρασία, η είσοδος του κόλπου χαρακτηρίζεται από σχετικά μικρότερες τιμές, έναντι αυτών που επικρατούν στο υπόλοιπο τμήμα του Αμβρακικού, οι οποίες κυμαίνονται μεταξύ C. Η κατανομή της πυκνότητας στο επιφανειακό στρώμα κατά τη διάρκεια της άνοιξης (εικόνα 6.43), φαίνεται και πάλι πως εξαρτάται από την κατανομή της αλατότητας. Οι μικρότερες τιμές πυκνότητας ( kg/m 3 ) καταγράφονται έξω από τις εκβολές του π. Άραχθου ως αποτέλεσμα των μικρότερων τιμών αλατότητας. Σε γενικές γραμμές, η επιφάνεια του Αμβρακικού, δεν παρουσιάζει ιδιαίτερες μεταβολές αναφορικά με την πυκνότητα, εφόσον το εύρος της κυμαίνεται από 1022kg/m 3, στο ανατολικό τμήμα του κόλπου έως και kg/m 3, στο βορειοδυτικό. Ωστόσο, μικρότερες τιμές πυκνότητας, συγκριτικά με αυτές που επικρατούν στον μεγαλύτερο τμήμα της επιφάνειας του Αμβρακικού, χαρακτηρίζουν τόσο τις εκβολές του π. Λούρου ( kg/m 3 ), όσο και μια μικρή περιοχή κοντά στην είσοδο του κόλπου ( g/m 3 ), ως αποτέλεσμα των μικρότερων τιμών αλατότητας που χαρακτηρίζουν τις αντίστοιχες περιοχές. Κύριο χαρακτηριστικό γνώρισμα της κυκλοφορίας των υδάτων στο επιφανειακό στρώμα, είναι η κυκλωνική κίνηση που χαρακτηρίζει το ανατολικό τμήμα του κόλπου. Ένα 214

245 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ κύριο ρεύμα, διατρέχει το επιφανειακό, κεντρικό τμήμα του κόλπου, με διεύθυνση Α-Δ, από το εσωτερικό του κόλπου προς την είσοδό του. Οι μέγιστες ταχύτητες των ρευμάτων στο επιφανειακό στρώμα, παρατηρήθηκαν στην περιοχή της εισόδου του Αμβρακικού. Οι μέσες ταχύτητες που καταγράφηκαν στη συγκεκριμένη περιοχή κατά τη διάρκεια της ανοιξιάτικης προσομοίωσης είναι της τάξεως των 45cm/s, ενώ οι μέσες μέγιστες κυμάνθηκαν μεταξύ 55cm/s και 63cm/s. Εικόνα 6.42: Στιγμιότυπο οριζόντιας, επιφανειακής κατανομής της θερμοκρασίας ( 0 C), κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης της ανοιξιάτικης κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων. Εικόνα 6.43: Στιγμιότυπο οριζόντιας, επιφανειακής κατανομής της πυκνότητας (kg/m 3 ), κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης της ανοιξιάτικης κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων. 215

246 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Στην περιοχή του διαύλου, οι ταχύτητες των ρευμάτων, αφενός είναι αυξημένες συγκριτικά με τις αντίστοιχες κατά τη διάρκεια του χειμώνα, αφετέρου όμως ακολουθείται και πάλι ο ίδιο ρυθμός μείωσης τους μεταξύ του δυτικού και του ανατολικού του τμήματος. Χαρακτηριστικά, οι μέσες ταχύτητες που κυριαρχούν στο δυτικό τμήμα της συγκεκριμένης περιοχής, κυμαίνονται μεταξύ 25-30cm/s, ενώ κατά τη έξοδό τους προς το εσωτερικό του Αμβρακικού, δεν ξεπερνούν και πάλι τα 10cm/s. Χαρακτηριστικό γνώρισμα της συγκεκριμένης περιοχής, είναι το γεγονός ότι κατά μήκος της βόρειας ακτογραμμής, παρατηρούνταν πάντα μεγαλύτερες ταχύτητες, συγκριτικά με τις αντίστοιχες της νότιας. Έτσι, ενώ στο βόρειο τμήμα οι μέσες μέγιστες ταχύτητες των ρευμάτων ήταν 11-12, στο νότιο τμήμα οι ταχύτητες κυμαινόταν μεταξύ 8cm/s και 10cm/s. Στο εσωτερικό του Αμβρακικού, οι μέσες ταχύτητες των ρευμάτων που επικρατούν είναι ακόμη μικρότερες. Το ρεύμα που διατρέχει τον κεντρικό άξονα του Αμβρακικού, από τα ανατολικά προς τα δυτικά χαρακτηρίζεται από μέσες ταχύτητες ρευμάτων της τάξεως των 6-8cm/s, στα ανατολικά και 10-12cm/s, στο κεντρικό τμήμα του Αμβρακικού. Η υδάτινη στήλη χαρακτηρίζεται από ένα επιφανειακό στρώμα, σχετικά σταθερών τιμών αλατότητας, , το οποίο εκτείνεται περίπου μέχρι το βάθος των 6-7m. Κάτω από το συγκεκριμένο βάθος και μέχρι περίπου τα 12m, εμφανίζεται στην υδάτινη στήλη ένα σχετικά ήπιο αλοκλινές, στο εσωτερικό του οποίο η αλατότητα μεταβάλλεται από 33 έως και 36. Ενώ τέλος, από τα 12m, έως και τον πυθμένα, η αλατότητα δεν μεταβάλλεται ιδιαίτερα εφόσον το εύρος κυμαίνεται μεταξύ 36 και 37.8 για το δυτικό τμήμα του κόλπου και για το ανατολικό. Εικόνα 6.44: Κατακόρυφη κατανομή της αλατότητας ( ), όπως αυτή υπολογίσθηκε από το υδροδυναμικό μοντέλο κατά τη διάρκεια της ανοιξιάτικης κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. 216

247 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ Πρόκειται για μια τομή η οποία καλύπτει την περιοχή από την είσοδο έως και το μυχό του κόλπου (Δ- Α), μεταξύ των σταθμών Α 2 και Α 9. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων. Ενώ κατά τη διάρκεια του χειμώνα κοντά στον πυθμένα, στο δυτικό και κεντρικό τμήμα του κόλπου, ήταν ορατή η εισροή ενός στρώματος νερού του Ιονίου, υψηλής αλατότητας (< 38 ), κατά τη διάρκεια της άνοιξης, φαίνεται πως αυτή η εισροή διακόπτεται. Ταυτόχρονα, την ίδια περίοδο, η ανάμιξη μεταξύ της υδάτινης μάζας του Ιονίου και του βαθύτερου στρώματος του Αμβρακικού που λαμβάνει χώρα στη συγκεκριμένη περιοχή, έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της αλατότητας των υδάτων της από 38.5, σε Η εμφάνιση μεγαλύτερων τιμών αλατότητας ( ) κοντά στον πυθμένα, στο ανατολικό τμήμα του κόλπου, θα μπορούσε να οφείλεται στη μειωμένη ανάμιξη μεταξύ των δύο υδάτινων μαζών, ως αποτέλεσμα του μεγαλύτερου βάθους που χαρακτηρίζει τη συγκεκριμένη περιοχή. Παρόλο, που η εισροή των υδάτων του Ιονίου στο δυτικό και κεντρικό τμήμα φαίνεται να διακόπτεται κατά τη διάρκεια της συγκεκριμένης περιόδου, η ανάμιξη που λαμβάνει χώρα σε συνδυασμό με το γεγονός ότι δεν έχει αρχίσει ακόμη η αποσύνθεση του οργανικού υλικού, αναμένεται να μην προκαλέσει υποβάθμιση της ποιότητας των υδάτων αναφορικά με τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά τους. Αντίθετα, η μικρή ανάμιξη των υδάτινων μαζών του Ιονίου και του βαθύτερου στρώματος του Αμβρακικού, που παρατηρείται στο ανατολικό τμήμα την ίδια περίοδο, προφανώς και θα διαδραματίσει καθοριστικό ρόλο στα ποιοτικά χαρακτηριστικά του συγκεκριμένου τμήματος. Πιο αναλυτικά, αναμένεται αύξηση των συγκεντρώσεων του διαλυμένου οξυγόνου, η οποία όμως θα διαφέρει σε μέγεθος συγκριτικά με αντίστοιχα φαινόμενα που καταγράφονται στο δυτικό-κεντρικό τμήμα του Αμβρακικού, τόσο τη συγκεκριμένη περίοδο, όσο και κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Αιτία θα είναι αφενός ο αργός ρυθμός ανάμιξης μεταξύ των δύο υδάτινων μαζών και αφετέρου η υποβάθμιση των συνθηκών οξυγόνωσης της υδάτινης μάζας του Ιονίου, κατά τη διάρκεια της πορείας της μέχρι να φθάσει στο ανατολικό και βαθύτερο τμήμα του κόλπου. Η ανάμιξη των υδάτινων μαζών και η βελτίωση των συνθηκών οξυγόνωσης στη συγκεκριμένη περιοχή, θα προκαλέσει την επικράτηση οξειδωτικών διεργασιών προς το σχηματισμό νιτρικών ιόντων, ενώ ταυτόχρονα θα αποτρέψει την απελευθέρωση ορθοφωσφορικών ιόντων από το ίζημα, τα οποία όμως εξαιτίας της παρατεταμένης επικράτηση υποξικών/ανοξικών συνθηκών σε αυτή την περιοχή, αναμένεται να παρουσιάζουν μεγαλύτερες συγκεντρώσεις συγκριτικά με αυτές που καταγράφηκαν κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Αναφορικά με τη στρωμάτωση της θερμοκρασίας (εικόνα 6.45), η υδάτινη στήλη στο δυτικό τμήμα του κόλπου, κοντά στην είσοδο, φαίνεται να είναι ομογενοποιημένη σε όλη την 217

248 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 έκτασή της, εφόσον η θερμοκρασία δεν παρουσιάζει ιδιαίτερη μεταβολή σε σχέση με το βάθος. Εικόνα 6.45: Κατακόρυφη κατανομή της θερμοκρασίας ( 0 C), όπως αυτή υπολογίσθηκε από το υδροδυναμικό μοντέλο κατά τη διάρκεια της ανοιξιάτικης κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Πρόκειται για μια από την είσοδο προς το μυχό του κόλπου (Δ-Α), μεταξύ των σταθμών Α 2 και Α 9. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων. Εικόνα 6.46: Κατακόρυφη κατανομή της πυκνότητας (kg/m 3 ), όπως αυτή υπολογίσθηκε από το υδροδυναμικό μοντέλο κατά τη διάρκεια της ανοιξιάτικης κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Πρόκειται για μια τομή από την είσοδο προς το μυχό του κόλπου (Δ-Α), μεταξύ των σταθμών Α 2 και Α 9. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων. 218

249 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ Αντίθετα στο κεντρικό και ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού, κοντά στην επιφάνεια, σχηματίζεται ένα στρώμα νερού, με σχετικά σταθερές θερμοκρασίες στο εσωτερικό του. Τόσο οι θερμοκρασίες, όσο και η έκτασή του στρώματος αυξάνονται από το κεντρικό προς το ανατολικό τμήμα. Πιο συγκεκριμένα, στο κεντρικό τμήμα του κόλπου και μέχρι το βάθος των 5m οι θερμοκρασίες είναι σταθερές μεταξύ 18 0 C και 19 0 C, ενώ στο ανατολικό τμήμα το στρώμα αυτό εκτείνεται μέχρι το βάθος των 8m, με τις θερμοκρασίες στο εσωτερικό του να είναι της τάξεως των C. Στα επόμενα 2-3m η θερμοκρασία μειώνεται περίπου κατά 2 0 C, ενώ κάτω από το βάθος των 10m και μέχρι τον πυθμένα παραμένει σταθερή και ίση περίπου με C. Η κατακόρυφη κατανομή της πυκνότητας (εικόνα 6.46) ακολουθεί το ίδιο πρότυπο κατανομής με την αλατότητα. Το επιφανειακό στρώμα, το οποίο χαρακτηρίζεται από μικρές μεταβολές της πυκνότητας, έχει μικρότερη έκταση στο δυτικό τμήμα του κόλπου (μέχρι το βάθος των 2m), ενώ οι διαστάσεις του αυξάνονται προς την ανατολική πλευρά του Αμβρακικού, εφόσον εκτείνεται μέχρι περίπου τα 7m. Το στρώμα του πυκνοκλινούς, σε όλη την έκταση του κόλπου εκτείνεται μέχρι το βάθος των 10m και στο εσωτερικό του η πυκνότητα μεταβάλλεται από 1023kg/m 3 έως και 1026kg/m 3. Χαρακτηριστικό είναι το γεγονός, ότι το πυκνοκλινές είναι πιο διευρυμένο στο δυτικό τμήμα του Αμβρακικού, κοντά στην είσοδο του, εφόσον καταλαμβάνει μεγαλύτερη έκταση στην υδάτινη στήλη, ενώ στο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού, περιορίζεται σε έκταση μόλις 4m. Από τα 10m και μέχρι τον πυθμένα, η πυκνότητα μεταβάλλεται αργά σε όλη την έκταση της υδάτινης στήλης, λαμβάνοντας τις μέγιστες τιμές της ίσες με kg/m 3 στο βαθύτερο, ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού. Το νερό της ανοιχτής θάλασσας που εισέρχεται στον Αμβρακικό, κινείται υποεπιφανειακά από τα δυτικά προς τα ανατολικά, ενώ επιφανειακά εξέρχεται προς την ανοιχτή θάλασσα το νερό του Αμβρακικού. Η έξοδος των υδάτων του Αμβρακικού λαμβάνει χώρα στα πρώτα 4-5m της υδάτινης στήλης, με μέσες ταχύτητες οι οποίες στο δυτικό τμήμα του κόλπου ήταν περίπου 23-24cm/s, ενώ στο κεντρικό τμήμα και ανατολικό τμήμα, οι οποίες μειώνονται από 9cm/s στα κεντρικά σε 4cm/s στα ανατολικά. Αντίθετα, κατά την είσοδο των υδάτων της ανοιχτής θάλασσας υποεπιφανειακά, οι μέσες ταχύτητες τους κοντά στην είσοδο του κόλπου είναι της τάξεως των 22cm/s, ενώ στη συνέχεια μειώνονται σε 7cm/s στο κεντρικό τμήμα του Αμβρακικού, φθάνοντας στο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού να είναι ακόμη μικρότερες περίπου από 2cm/s. 219

250 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Καλοκαίρι Σύμφωνα με την προσομοίωση της υδροδυναμικής κυκλοφορίας κατά τη θερινή περίοδο, τα αυξημένα ποσοστά εξάτμισης, σε συνδυασμό με τις μειωμένες παροχές των ποταμών, έχουν ως αποτέλεσμα την αύξηση των τιμών της αλατότητας στο επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού (εικόνα 6.47). Οι ελάχιστες τιμές, για μία ακόμη φορά καταγράφονται στην περιοχή των εκβολών του π. Άραχθου, ωστόσο, είναι ιδιαίτερα αυξημένες σε σχέση με τις χορηγούμενες φορές, καθώς κυμαίνονται μεταξύ 27 και 29, καλύπτοντας μόνο μια πολύ μικρή περιοχή. Σε γενικές γραμμές, παρουσιάζεται μείωση της αλατότητας σε διεύθυνση Δ-Α, με τις τιμές της να κυμαίνονται μεταξύ 33.8 κοντά στην είσοδο του κόλπου και 31.7 στο ανατολικό τμήμα του. Εικόνα 6.47: Στιγμιότυπο οριζόντιας, επιφανειακής κατανομής της αλατότητας ( ), κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης της καλοκαιρινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων. Οι υψηλές θερμοκρασίες της ατμόσφαιρας, έχουν ως αποτέλεσμα την αύξηση των θερμοκρασιών στο επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού. Η κατανομή της θερμοκρασίας στο επιφανειακό στρώμα παρουσιάζει αύξηση σε διεύθυνση ΒΒΔ ΝΝΑ. Χαρακτηριστικά οι ελάχιστες θερμοκρασίες καταγράφονται στο ΒΔ τμήμα του Αμβρακικού και είναι ίσες με C, ωστόσο στο ΝΑ τμήμα του κόλπου παρατηρείται αύξηση της θερμοκρασίας περίπου κατά C, εφόσον οι μέγιστες τιμές της φθάνουν ακόμη και τους 26 0 C. Όπως είναι αναμενόμενο, οι αυξημένες τιμές της αλατότητας, που καταγράφηκαν στο επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού κατά τη διάρκεια της θερινής προσομοίωσης, επηρεάζουν και ελέγχουν άμεσα την κατανομή της πυκνότητας (εικόνα 6.49). το εύρος των τιμών της πυκνότητας δεν παρουσιάζει ιδιαίτερα μεγάλες διακυμάνσεις στο επιφανειακό 220

251 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ στρώμα του κόλπου, κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, εφόσον κυμαίνεται από kg/m 3 στο δυτικό έως και kg/m 3 στο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού. Εικόνα 6.48: Στιγμιότυπο οριζόντιας, επιφανειακής κατανομής της θερμοκρασίας ( 0 C), κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης της καλοκαιρινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων. Εικόνα 6.49: Στιγμιότυπο οριζόντιας, επιφανειακής κατανομής της πυκνότητας (kg/m 3 ), κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης της καλοκαιρινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων. Οι μειωμένες παροχές των ποταμών Άραχθου και Λούρου, κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, έχουν ως αποτέλεσμα οι τιμές της πυκνότητας που χαρακτηρίζουν την περιοχή των εκβολών τους να είναι σχετικά αυξημένες συγκριτικά με αυτές που καταγράφηκαν στις 221

252 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 αντίστοιχες περιοχές κατά τις προηγούμενες εποχές. Πιο συγκεκριμένες, πυκνότητες της τάξεως των kg/m 3 και 1019kg/m 3, αντιστοιχούν στις εκβολές του Λούρου και του Άραχθου, αντίστοιχα. Σύμφωνα με την υδροδυναμική κυκλοφορία του Αμβρακικού Κόλπου, κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, τόσο οι ταχύτητες των ρευμάτων στην είσοδο, όσο και στο υπόλοιπο τμήμα του Αμβρακικού, παρουσιάζονται μικρότερες συγκριτικά με τις αντίστοιχες τιμές της άνοιξης. Οι μέγιστες ταχύτητες των ρευμάτων καταγράφονται και πάλι στην είσοδο του κόλπου, ενώ το εύρος των μέσων μέγιστων τιμών τους κυμαίνεται μεταξύ 45cm/s και 50cm/s. Οι μέσες μέγιστες ταχύτητες στην περιοχή του διαύλου, όπου ενώνει το κυρίως τμήμα του Αμβρακικού με την είσοδό του, είναι και πάλι μειωμένες, εφόσον δεν ξεπερνούν τα 7-10cm/s. Κατά τη διάρκεια της άνοιξης, στη συγκεκριμένη περιοχή, οι ταχύτητες των ρευμάτων κατά μήκος της βόρειας ακτογραμμής, ήταν ελαφρώς αυξημένες συγκριτικά με αυτές κατά μήκος της νότιας. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια της θερινής κυκλοφορίας, δεν παρατηρήθηκαν ιδιαίτερα διαφορές ανάμεσα στις ταχύτητες των δύο περιοχών, εφόσον και στις δύο αυτές κυμαινόταν μεταξύ 7cm/s και 8cm/s. Περεταίρω μείωση των ταχυτήτων, καταγράφεται και στο κεντρικό τμήμα του Αμβρακικού. Πιο συγκεκριμένα, οι επιφανειακές ταχύτητες είναι της τάξεως των 6cm/s, σε περιοχές με μέσω βάθος τα 30-40m (κεντρικό τμήμα του Αμβρακικού), ενώ επιπλέον μείωση των επιφανειακών ταχυτήτων, παρατηρείται στο ανατολικό τμήμα του (40-50m), όπου δεν ξεπερνούν τα cm/s. Χαρακτηριστικό γνώρισμα της κατακόρυφης στρωμάτωσης της υδάτινης στήλης κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, είναι αφενός η μικρή διακύμανση στις τιμές της αλατότητας και αφετέρου το μεγάλο θερμοκρασιακό εύρος, το οποίο έχει ως αποτέλεσμα την έντονη θερμοκρασιακή στρωμάτωση της υδάτινης στήλης. Πιο συγκεκριμένα, όπως φαίνεται και από την παρατήρηση της εικόνας 6.50, η οποία παρουσιάζει την κατάκορφη στρωμάτωση της αλατότητας, από την επιφάνεια έως και το βάθος των 8m, οι τιμές της αλατότητας μεταβάλλονται ελάχιστα μεταξύ 33 και 34. Ένα πολύ ήπιο αλοκλινές εμφανίζεται ανάμεσα σε βάθη 8m και 12m, όπου η αλατότητα αυξάνεται μόλις κατά 2, φθάνοντας στα 36. Από το βάθος αυτό έως και τον πυθμένα, η αλατότητα παραμένει σταθερή με μια μέση τιμή της τάξεως των 36.5 να χαρακτηρίζει το συγκεκριμένο στρώμα νερού, ενώ στο ανατολικότερο και βαθύτερο τμήμα του κόλπου, οι αλατότητες είναι της τάξεως των Στο βαθύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης, κάτω από το στρώμα του αλοκλινούς, οι τιμές της αλατότητας κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού παρουσιάζονται μειωμένες περίπου κατά 1, σε σχέση με τις τιμές που χαρακτήριζαν το συγκεκριμένο στρώμα κατά τη διάρκεια της 222

253 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ άνοιξης. Η μείωση αυτή προφανώς οφείλεται στη συνεχόμενη ανάμιξη των υδάτων στην συγκεκριμένη περιοχή, γεγονός που επιφέρει την περεταίρω μείωση της αλατότητας από την άνοιξη έως και το καλοκαίρι.. Εικόνα 6.50: Κατακόρυφη κατανομή της αλατότητας ( ), όπως αυτή υπολογίσθηκε από το υδροδυναμικό μοντέλο κατά τη διάρκεια της θερινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Πρόκειται για μια τομή η οποία καλύπτει την περιοχή από την είσοδο έως και το μυχό του κόλπου (Δ-Α), μεταξύ των σταθμών Α 2 και Α 9. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων. Εικόνα 6.51: Κατακόρυφη κατανομή της θερμοκρασίας ( 0 C), όπως αυτή υπολογίσθηκε από το υδροδυναμικό μοντέλο κατά τη διάρκεια της θερινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Πρόκειται για μια από την είσοδο προς το μυχό του κόλπου (Δ-Α), μεταξύ των σταθμών Α 2 και Α 9. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων. 223

254 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Σε αντίθεση με τη χειμερινή και ανοιξιάτικη περίοδο, κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, η υδάτινη στήλη είναι έντονα στρωματοποιημένη εξαιτίας της θερμοκρασίας (εικόνα 6.51). Χαρακτηριστικά, στα πρώτα 7m της υδάτινης στήλης, αναπτύσσεται ένα στρώμα νερού, κύρια χαρακτηριστικά του οποίου είναι υψηλές και σταθερές θερμοκρασίες της τάξεως των C. Κάτω από το βάθος και μέχρι περίπου τα 20m βάθος, αναπτύσσεται το εποχιακό θερμοκλινές μέσα στο οποίο οι τιμές της θερμοκρασίας μειώνονται από 24 0 C έως και 18 0 C, ενώ στο υπόλοιπο τμήμα της υδάτινης στήλης μέχρι και τον πυθμένα, οι θερμοκρασίες παρουσιάζουν μικρή μεταβολή, λαμβάνοντας την ελάχιστη τιμή τους, η οποία είναι ίση με C. Άλλο ένα διαφορετικό γνώρισμα της θερινής στρωμάτωσης του Αμβρακικού, είναι η παράμετρος η οποία ελέγχει την κατακόρυφη κατανομή της πυκνότητας. Ενώ λοιπόν, κατά τη χειμερινή και ανοιξιάτικη περίοδο, η παράμετρος της αλατότητας ήταν υπεύθυνη για την πυκνότητα, κατά τη διάρκεια της καλοκαιρινής εποχής (εικόνα 6.52), η παράμετρος της θερμοκρασίας φαίνεται να ελέγχει και να καθοδηγεί την κατακόρυφη κατανομή αυτής. Πιο συγκεκριμένα, από την επιφάνεια έως και το βάθος των 7m, η πυκνότητα σε όλα τα ενδιάμεσα βάθη παραμένει σταθερή και ίση με kg/m 3, παρουσιάζοντας πολύ μικρές διαφοροποιήσεις. Στη συνέχεια και μέχρι περίπου τα 13m σχηματίζεται το στρώμα του πυκνοκλινούς, με τις τιμές της πυκνότητας να αυξάνονται στο εσωτερικό του από 1022kg/m 3 στο βάθος των 7m, έως και 1026kg/m 3. Τέλος, κάτω από το βάθος και μέχρι τον πυθμένα, η πυκνότητα μεταβάλλεται αρκετά αργά, λαμβάνοντας τις μέγιστες τιμές της στο βαθύτερο, ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού, οι οποίες ήταν ίσες περίπου με kg/m 3. Εικόνα 6.52: Κατακόρυφη κατανομή της πυκνότητας (kg/m 3 ), όπως αυτή υπολογίσθηκε από το υδροδυναμικό μοντέλο κατά τη διάρκεια της θερινής κυκλοφορίας στον Αμβρακικό Κόλπο. Πρόκειται 224

255 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ για μια τομή από την είσοδο προς το μυχό του κόλπου (Δ-Α), μεταξύ των σταθμών Α 2 και Α 9. Τα διανύσματα περιγράφουν τις ταχύτητες των ρευμάτων. Εξαιτίας των μεγαλύτερων τιμών αλατότητας που χαρακτηρίζουν τα ύδατα εξωτερικά του Αμβρακικού, η πυκνότητα τους είναι μεγαλύτερη, με αποτέλεσμα το νερό του Ιονίου να εισέρχονται στον Αμβρακικό υποεπιφανειακά, ενώ επιφανειακά να εξέρχεται το νερό του κόλπου, ως λιγότερο πυκνό. Κατά τη διάρκεια της θερινής περιόδου η εισροή των υδάτων του Αμβρακικού, λαμβάνει χώρα αρκετά μακριά από τον πυθμένα, εμποδίζοντας έτσι τον εμπλουτισμό σε οξυγόνο των υδάτων του πυθμένα. Το γεγονός αυτό σε συνδυασμό με το ότι έχει αρχίσει πλέον η μικροβιακή κατανάλωση του οξυγόνου, λόγω της αποσύνθεση του οργανικού υλικού, θα οδηγήσει τελικά στην έναρξη της περιόδου ποιοτικής υποβάθμισης των βαθύτερων στρωμάτων της υδάτινης στήλης. Το γεγονός αυτό αναμένεται να συνδεθεί με την ανάπτυξη υποξικών/ ανοξικών συνθηκών στα βαθύτερα στρώματα νερού, προκαλώντας έτσι απελευθέρωση ορθοφωσφορικών ιόντων από το ίζημα και αύξηση των συγκεντρώσεων του αμμωνιακού αζώτου, ως αποτέλεσμα της αποσύνθεσης. Ωστόσο, τα χαρακτηριστικά αυτά θα γίνονται όλο και πιο έντονα κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, εφόσον εμποδίζεται η ανανέωση των υδάτων κοντά στον πυθμένα του κόλπου. Η εισροή που λαμβάνει χώρα κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, χαρακτηρίζεται από πολύ μικρές ταχύτητες. Αναλυτικότερα, ενώ κοντά στην είσοδο οι μέγιστες τιμές που καταγράφονται κατά τη συγκεκριμένη κίνηση φθάνουν ακόμη και τα 16cm/s, στο εσωτερικό του κόλπου παρατηρούνται όλο και πιο μικρές ταχύτητες ρευμάτων. Χαρακτηριστικά, οι μέσες ταχύτητες στο δυτικό και κεντρικό τμήμα του κόλπου κυμαίνονται μεταξύ 2.9cm/s και 4.5cm/s, ενώ στο βαθύτερο ανατολικό τμήμα οι αντίστοιχες τιμές είναι ακόμη πιο μικρές και ίσες περίπου με 1.8-2cm/s Συζήτηση Συμπεράσματα Το κεφάλαιο αυτό πραγματεύτηκε τη χρήση ενός υδροδυναμικού μοντέλου, ως ένα χρήσιμο εργαλείο για την παρακολούθηση και κατανόηση της υδροδυναμικής κυκλοφορίας αλλά και της ανάμιξης του Αμβρακικού Κόλπου, σύμφωνα με τα υδρολογικά και φυσικοχημικά χαρακτηριστικά που επικρατούν στην περιοχή μελέτης ανάλογα με την εποχή του έτους. Όπως φάνηκε από τη διαδικασία βαθμονόμησης και επαλήθευσης του υδροδυναμικού μοντέλου ΜΙΚΕ 3, FM, το ομοίωμα είναι σε θέση να προσομοιώσει αρκετά καλά την οριζόντια και κατακόρυφη στρωμάτωση τόσο της αλατότητας, όσο και της θερμοκρασίας. Συστηματικά, σε όλη τη διάρκεια της προσομοίωσης της ετήσιας υδροδυναμικής 225

256 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 κυκλοφορίας του Αμβρακικού Κόλπου, η παράμετρος της αλατότητας ήταν εκείνη που παρουσίαζε τη μεγαλύτερη συμφωνία μεταξύ των μετρημένων τιμών και των τιμών που προσομοιώθηκαν από το μοντέλο, παρουσιάζοντας ταυτόχρονα και το μικρότερο σφάλμα μεταξύ των τιμών. Χωρικά, όσο πιο απομακρυσμένος από την είσοδο ήταν ο σταθμός ελέγχου και όσο βαθύτερος, τόσο μεγαλύτερη συμφωνία και μικρότερο σφάλμα υπήρχε μεταξύ των μετρημένων και των προσομοιωμένων τιμών και των δύο παραμέτρων. Η ιδιαίτερη μορφολογία του Αμβρακικού, στον οριζόντιο άξονα φαίνεται πως επιδρά αρνητικά στις ταχύτητες των ρευμάτων που εισέρχονται από την είσοδο του κόλπου. Το γεγονός αυτό σε συνδυασμό με την ιδιαίτερη τοπογραφία του πυθμένα του και τις υδρολογικές συνθήκες που επικρατούν στο εσωτερικό του λειτουργούν ως εμπόδιο στην ανανέωση των υδάτων, με αποτέλεσμα τη σχεδόν μόνιμη επικράτηση των υποξικών συνθηκών και τη συχνή εμφάνιση της ανοξίας. Καθώς το νερό εισέρχεται από την είσοδο του κόλπου, θα πρέπει να ακολουθήσει τη διαδρομή ενός πολύπλοκου μαιάνδρου μέχρι να καταλήξει, στο εσωτερικό και κυρίως σώμα του Αμβρακικού. Έστω λοιπόν, ότι το νερό του Ιονίου εισέρχεται από την είσοδο του κόλπου, σε απόσταση μόλις 0.5 ναυτικού μιλίου από την είσοδο, η κίνησή του θα πρέπει αναγκαστικά, να στραφεί προς τα αριστερά, σε άλλα 3 ναυτικά μίλια, εξαιτίας της μορφολογίας της περιοχής, η κίνηση του εκτρέπεται και πάλι προς τα δεξιά, ενώ μετά από 1.5 ναυτικό μίλια, εκτρέπεται και πάλι προς τα αριστερά, μέχρι να απελευθερωθεί στο εσωτερικό του Αμβρακικού. Αποδεδειγμένα και σύμφωνα με τα αποτελέσματα των ταχυτήτων του υδροδυναμικού μοντέλου, αυτή η συνεχόμενη εναλλαγή στην κατεύθυνση της κίνησης του νερού, έχει ως αποτέλεσμα τη δραστική μείωση των ταχυτήτων των ρευμάτων. Χαρακτηριστικό είναι το γεγονός ότι στην πρώτη αριστερόστροφη αλλαγή της κίνησης των υδάτων οι ταχύτητες των ρευμάτων μειώνονται περίπου κατά 50%, σε σχέση με αυτές που καταγράφονται στην είσοδό του. Συγκριτικά με τις νέες ταχύτητες των ρευμάτων, μετά τη συγκεκριμένη αλλαγή, επιπρόσθετη μείωση των ταχυτήτων περίπου κατά 45-47%, προκύπτει και μετά την πρώτη δεξιόστροφη κίνηση. Έτσι, ενώ το νερό εισέρχεται με σχετικά υψηλές μέσες ταχύτητες, μέχρι να διανύσει το ¼ της συνολικής έκτασης του Αμβρακικού, οι ταχύτητές του έχουν ήδη μειωθεί κατά 75%. Το γεγονός αυτό σε συνδυασμό με τα μεγάλα βάθη που επικρατούν στο κεντρικό και ανατολικό τμήμα του κόλπου, έχει ως αποτέλεσμα οι μέσες επιφανειακές ταχύτητες στο μεγαλύτερο τμήμα του Αμβρακικού να μην ξεπερνούν τα 4-5cm/s, σε όλη τη διάρκεια του έτους. Σε κλειστούς κόλπους, τύπου φιόρδ, όπου η εγκάρσια ράχη στην είσοδό τους αποτελεί κύριο χαρακτηριστικό, η ανανέωση των υδάτων εξαρτάται από τοπικά χαρακτηριστικά όπως είναι ο άνεμος, η βροχόπτωση κτλ, καθώς επίσης και από την πυκνότητα των υδάτων που βρίσκονται εξωτερικά της λεκάνης. Στην περίπτωση του Αμβρακικού, η διαφορά στην 226

257 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ πυκνότητα των υδάτων στο εσωτερικό του κόλπου και στην ανοιχτή θάλασσα, φαίνεται πως είναι η κύρια αιτία ανανέωσης του βαθύτερου στρώματος του πυθμένα. Το φθινόπωρο, το επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού χαρακτηρίζεται από μικρότερες αλατότητες συγκριτικά με αυτές που επικρατούν εξωτερικά του Αμβρακικού (τη συγκεκριμένη εποχή μετρήθηκαν αλατότητες έως και 40.5 εξωτερικά του κόλπου). Ως εκ τούτου η πυκνότητά του είναι μικρότερη, από την αντίστοιχη των υδάτων του Ιονίου, με αποτέλεσμα το νερό του Αμβρακικού να εξέρχεται επιφανειακά, ενώ το νερό του Ιονίου να εισέρχεται υποεπιφανειακά. Η επιφανειακή κίνηση των υδάτων ακολουθεί την πορεία ενός κεντρικού ρεύματος από τα ανατολικά, το οποίο διατρέχει όλο το κεντρικό τμήμα του Αμβρακικού, στη συνέχεια ενώνεται με το ρεύμα που κατέρχεται από το βορειοδυτικό τμήμα του κόλπου, και εξέρχεται από τον κόλπο, ως ένα ενιαίο ρεύμα ακολουθώντας την πορεία του μαιάνδρου, στην είσοδο του κόλπου. Χαρακτηριστικό γνώρισμα της συγκεκριμένης εποχής, αποτελεί το γεγονός ότι το φθινόπωρο καταγράφονται οι ελάχιστες ταχύτητες των ρευμάτων, σε όλη τη διάρκεια του έτους. Πιο συγκεκριμένα, το ρεύμα που εξέρχεται επιφανειακά, χαρακτηρίζεται από πολύ μικρές ταχύτητες οι μέσες τιμές των οποίο για το μεγαλύτερο τμήμα του Αμβρακικού (ανατολικό - κεντρικό) δεν ξεπερνούν τα 3.7cm/s, ενώ ακόμη και σχετικά κοντά στην είσοδο του κόλπου δεν ξεπερνούν τα 12.1cm/s. Η υποεπιφανειακή είσοδος της υδάτινης μάζας του Ιονίου, έχει ως αποτέλεσμα ένα στρώμα νερού υψηλότερης αλατότητας να κινείται στο εσωτερικό του Αμβρακικού. Εξαιτίας της μικρής διαφοράς αλατότητας μεταξύ των δύο υδάτινων μαζών, η θερμοκρασία φαίνεται να ελέγχει το βάθος της κίνησης της. Συγκεκριμένα, στο δυτικό και κεντρικό τμήμα του κόλπου, όπου οι θερμοκρασίες του πυθμένα είναι υψηλότερες, η εισροή λαμβάνει χώρα σε μεγάλο βάθος, ενώ αντίθετα στο ανατολικό τμήμα του κόλπου, όπου οι θερμοκρασίες των υδάτων είναι αρκετά μικρότερες, η εισροή λαμβάνει χώρα σε ενδιάμεσα βάθη, μικρότερα των 23m, αφήνοντας ανεπηρέαστο το βαθύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης, κοντά στον πυθμένα. Η είσοδος αυτή των υδάτων του Ιονίου αναμένεται να προκαλέσει την εμφάνιση των πρώτων ενδείξεων βελτίωσης της ποιότητας των υδάτων, κυρίως στις περιοχές όπου λαμβάνει χώρα σε αρκετά μεγάλο βάθος, συνοδευόμενη από την βελτίωση των συγκεντρώσεων του οξυγόνου και των θρεπτικών στοιχείων. Αντίθετα, στο ανατολικό τμήμα όπου η είσοδος των υδάτων της ανοιχτής θάλασσας, απέχει πολύ από τον πυθμένα της υδάτινης στήλης, σε συνδυασμό με την επικράτηση του έντονου πυκνοκλινούς, θα επιτρέψουν τη συνέχιση των αντιδράσεων που ως αποτέλεσμα θα έχουν την ανάπτυξη υποξικών/ ανοξικών συνθηκών σε μεγαλύτερο βάθος και την περεταίρω ποιοτική υποβάθμιση των υδάτων. 227

258 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Οι ταχύτητες των ρευμάτων που χαρακτηρίζουν τη συγκεκριμένη εισροή είναι ιδιαίτερα μικρές, εφόσον ακόμη και κοντά στη είσοδο, όπου πάντα παρατηρούνται οι μεγαλύτερες ταχύτητες, κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου δεν αυτές δεν ξεπερνούν τα 5.4cm/s, ενώ στα ανατολικά οι μέσες ταχύτητες είναι ακόμη μικρότερες (0.6-1cm/s). Κατά τη διάρκεια του χειμώνα, οι μέγιστες παροχές των ποταμών Λούρου και Άραχθου, έχουν ως αποτέλεσμα, το επιφανειακό στρώμα της υδάτινης στήλης να χαρακτηρίζεται από πολύ μικρές τιμές αλατότητας (16-19 ) και πυκνότητας ( kg/m 3 ), συγκριτικά με αυτές που επικρατούν στην ανοιχτή θάλασσας του Ιονίου. Το γεγονός αυτό έχει ως αποτέλεσμα, το επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού να εξέρχεται από τον κόλπο επιφανειακά, ακολουθώντας ένα ρεύμα με διεύθυνση Α-Δ, το οποίο διέρχεται από το κεντρικό τμήμα του Αμβρακικού, ενώ στη συνέχεια εκτρέπεται αριστερά και ακολουθώντας τη διαδρομή του μαιάνδρου στην είσοδο του κόλπου, εξέρχεται από αυτόν. Οι ταχύτητες που χαρακτηρίζουν, το συγκεκριμένο ρεύμα, ποικίλουν ανάλογα με την περιοχή του Αμβρακικού και το βάθος του. Έτσι, στην είσοδο του κόλπου, όπου το βάθος είναι σχετικά μικρό, το νερό που εξέρχεται από τον Αμβρακικό κινείται με τις μέγιστες ταχύτητες που καταγράφονται σε όλη την έκτασή του και φθάνουν περίπου τα 36cm/s. Μετά και την έξοδό των ρευμάτων από την περιοχή του μαιάνδρου, προς το εσωτερικό του κόλπου, οι μέσες ταχύτητες είναι αρκετά μειωμένες (9-10cm/s), ενώ στο μεγαλύτερο τμήμα του κεντρικού Αμβρακικού το επιφανειακό νερό κινείται με ταχύτητες οι οποίες δεν ξεπερνούν τα 6-7cm/s. Εξαιτίας των πολύ χαμηλών επιφανειακών αλατοτήτων, η υδάτινη στήλη, χαρακτηρίζεται από ένα έντονο αλοκλινές, το οποίο εκτείνεται, σε βάθος μικρότερο (8m) από το βάθος της εγκάρσιας ράχης της εισόδου. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το νερό του Ιονίου που εισέρχεται υποεπιφανειακά, να κινείται ως ένα ρεύμα πυθμένα, κύριο χαρακτηριστικό του οποίου είναι οι σχετικά υψηλές αλατότητες (< 38 ) και οι μικρές ταχύτητες του, οι οποίες κοντά στον πυθμένα δεν ξεπερνούν τα 2cm/s. Η μικρή διαφορά στην αλατότητα και ως εκ τούτου στην πυκνότητα, ανάμεσα στο νερό που εισέρχονται από το Ιόνιο ( kg/m 3 ) και αυτό που υπάρχει στο βαθύτερο τμήμα ( kg/m 3 ) της υδάτινης στήλης του Αμβρακικού, σε συνδυασμό με τις μικρές ταχύτητες των ρευμάτων που επικρατούν στην συγκεκριμένη περιοχή, κάνουν τη διαδικασία εισροής ιδιαίτερα χρονοβόρα. Έτσι, μετά από ένα αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα εισροής (φθινόπωρο-χειμώνας), μόλις στα τέλη του χειμώνα, η υδάτινη μάζα του Ιονίου καταφέρνει να εισχωρήσει εξ ολοκλήρου στον Αμβρακικό και να καλύψει το μεγαλύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης κάτω από το αλοκλινές. 228

259 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ Ο ρυθμός και το χρονικό διάστημα της εισροής της υδάτινης μάζας του Ιονίου, σε συνδυασμό με το βάθος στο οποίο επιτυγχάνεται, ανάλογα με την περιοχή του κόλπου έχει ως αποτέλεσμα την διαφορετική επίδραση στην ποιότητα των υδάτων του βαθύτερου στρώματος. Πιο συγκεκριμένα, σε περιοχές όπου η εισροή του Ιονίου επιτυγχάνεται αρκετά γρήγορα, όπως το δυτικό τμήμα ή διαρκεί μεγάλο χρονικό διάστημα όπως συμβαίνει τόσο στο δυτικό, όσο και στο κεντρικό τμήμα του κόλπου, οι συνθήκες οξυγόνωσης κοντά στον πυθμένα, βελτιώνεται ιδιαίτερα σημαντικά κατά τη χειμερινή περίοδο, συμβάλλοντας στον περιορισμό της απελευθέρωσης ορθοφωσφορικών ιόντων και αμμωνιακού αζώτου. Αντίθετα, η απομόνωση του βαθύτερου, ανατολικού στρώματος από τον εμπλουτισμό με επιφανειακό νερό πλούσιο σε οξυγόνο εξαιτίας του έντονου πυκνοκλινούς ή με το νερό του Ιονίου εξαιτίας της χρονοβόρας εισροής του στο συγκεκριμένο τμήμα του κόλπου, συνεισφέρει στην επιπρόσθετη υποβάθμιση της ποιότητας των υδάτων. Το γεγονός έχει ως αποτέλεσμα την ανάπτυξη υποξικών/ανοξικών συνθηκών σε μεγαλύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης, τη συνεχόμενη απελευθέρωση ορθοφωσφορικών ιόντων από το ίζημα και τον εμπλουτισμό των υδάτων με αμμωνιακό άζωτο εξαιτίας της συνεχόμενης παραγωγής του από την αποσύνθεση του οργανικού υλικού. Η επίδραση των ποταμών, στον καθορισμό της επιφανειακής αλατότητας του Αμβρακικού, είναι ιδιαίτερα μικρή κατά τη διάρκεια της άνοιξης, εξαιτίας των μικρών παροχών των δύο ποταμών. Το γεγονός αυτό έχει ως αποτέλεσμα η επιφάνεια του Αμβρακικού, να χαρακτηρίζεται από αρκετά υψηλές τιμές αλατότητας και πυκνότητας, συγκριτικά με τις αντίστοιχες που καταγράφηκαν κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Το νερό του Ιουνίου, εξαιτίας των μικρότερων πυκνοτήτων που το χαρακτηρίζουν συγκριτικά με αυτές που χαρακτηρίζουν το βαθύτερο στρώμα του Αμβρακικού, εισέρχεται στον Αμβρακικό υποεπιφανειακά σε ενδιάμεσα βάθη κατά τη διάρκεια της άνοιξης, ενώ το νερό του Αμβρακικού εξέρχεται επιφανειακά. Οι μέσες ταχύτητες που χαρακτηρίζουν την έξοδο των υδάτων του Αμβρακικού, επιφανειακά, κυμαίνονται από 23-24cm/s στην είσοδό του, οι οποίες σταδιακά μειώνονται σε 9cm/s στο κεντρικό τμήμα και σε 4cm/s στα ανατολικά. Άλλο ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα της υδροδυναμικής κυκλοφορίας κατά τη διάρκεια της άνοιξης είναι η κυκλωνική κίνηση που χαρακτηρίζει το ανατολικό τμήμα του κόλπου. Η κίνηση του νερού φαίνεται να ακολουθεί το ίδιο κεντρικό ρεύμα με διεύθυνση Α- Δ, που παρατηρήθηκε και κατά τη διάρκεια του χειμώνα, ωστόσο σε όλη την επιφάνεια του κόλπου, καταγράφονται οι μέγιστες ταχύτητες, που παρατηρήθηκαν σε όλη τη διάρκεια του έτους. Πιο συγκεκριμένα, οι μέσες μέγιστες ταχύτητες που χαρακτηρίζουν την είσοδο του κόλπου, φθάνουν ακόμη κατά τα 60cm/s, ενώ στο ανατολικό τμήμα του, όπου συστηματικά 229

260 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 καταγράφονται οι ελάχιστες ταχύτητες των ρευμάτων, κατά τη διάρκεια της άνοιξης φθάνουν ακόμη και τα 6-8cm/s. Την ίδια εποχή, η ανάμιξη που λαμβάνει χώρα, στο απομονωμένο τμήμα της υδάτινης στήλης, κάτω από το πυκνοκλινές, έχει ως αποτέλεσμα, τη μείωση της πυκνότητας που χαρακτηρίζει το συγκεκριμένο στρώμα νερού. Έτσι, ενώ στις αρχές της άνοιξης η πυκνότητα του συγκεκριμένου στρώματος, ήταν μεταξύ kg/m 3, όπως φάνηκε από την προσομοίωση της υδροδυναμικής κυκλοφορίας, οι αντίστοιχες τιμές της πυκνότητας στο τέλος της ανοιξιάτικης περίοδος, ήταν μεταξύ kg/m 3. Εξαίρεση, αποτελεί μόνο το βαθύτερο ανατολικό τμήμα του κόλπου, κάτω από το βάθος των 30m, το οποίο συνεχίζει να διατηρεί τις ίδιες πυκνότητες και αλατότητες στα τέλη της άνοιξης, αποδεικνύοντας τη μειωμένη ανάμιξη που λαμβάνει χώρα στη συγκεκριμένη περιοχή. Αν και μειωμένη η ανάμιξη των δύο υδάτινων μαζών, του Ιονίου και του βαθύτερου στρώματος του Αμβρακικού, στο βαθύτερο ανατολικό τμήμα αναμένεται να προκαλέσει βελτίωση στα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του. Πιο συγκεκριμένα, μπορεί η οξυγόνωση των υδάτων του βαθύτερου τμήματος να μην οξυγονωθεί πλήρως, ωστόσο θα υπάρξει σίγουρα βελτίωση των συγκεντρώσεων του διαλυμένου οξυγόνου, επηρεάζοντας άμεσα και τις οξειδοαναγωγικές διεργασίες, προκαλώντας μείωση και αύξηση των συγκεντρώσεων του αμμωνιακού και του νιτρικού αζώτου, αντίστοιχα και περιορισμό των συγκεντρώσεων των ορθοφωσφορικών ιόντων τα οποία απελευθερώνονται από το ίζημα παρουσία υποξικών/ανοξικών συνθηκών. Σύμφωνα με της υδροδυναμική προσομοίωση, η θερινή περίοδο, είναι η μοναδική εποχή, όπου ο παράγοντας της θερμοκρασίας, φαίνεται να ελέγχει τόσο την επιφανειακή όσο και την κατακόρυφη στρωμάτωσης της πυκνότητας. Εξαιτίας των υψηλών τιμών αλατότητας, τα ύδατα που βρίσκονται εξωτερικά του Αμβρακικού, ως πιο πυκνά εισέρχονται στον Αμβρακικό υποεπιφανειακά, ενώ επιφανειακά εξέρχεται το νερό του Αμβρακικού. Στο επιφανειακό στρώμα εξακολουθεί να σχηματίζεται ένα κεντρικό ρεύμα με διεύθυνση Α-Δ. Η μεγάλη διαφορά στο πεδίο των ταχυτήτων εντοπίζεται στην περιοχή της εισόδου, όπου οι μέσες ταχύτητες κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού δεν ξεπερνούν τα 33cm/s. Η υδάτινη στήλη του Αμβρακικού στη συγκεκριμένη χρονική εποχή, χαρακτηρίζεται από ένα ιδιαίτερα έντονο πυκνοκλινές το οποίο ελέγχεται από τη μεταβολή της θερμοκρασίας και εκτείνεται μέχρι και το βάθος των 13m. Κάτω από το βάθος αυτό η πυκνότητα των υδάτων είναι ίση περίπου με kg/m 3. Το έντονο πυκνοκλινές το οποίο αναπτύσσεται σε βάθος μεγαλύτερο από το βάθος της εγκάρσιας ράχης στην είσοδο, σε 230

261 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ συνδυασμό με το γεγονός ότι η πυκνότητα του βαθύτερου στρώματος του Αμβρακικού, είναι μεγαλύτερη από την πυκνότητα των υδάτων του Ιονίου (1026kg/m 3 ) που εισέρχονται τη συγκεκριμένη χρονική στιγμή, η εισροή λαμβάνει χώρα σε ενδιάμεσα βάθη μικρότερα των 13m, προκαλώντας και πάλι την απομόνωση των βαθύτερων στρωμάτων του Αμβρακικού, από τα πλούσια σε οξυγόνο νερά του Ιονίου. Η απομόνωση αυτή, συνδυαστικά με την αποσύνθεση του οργανικού υλικού η οποία λαμβάνει χώρα τη συγκεκριμένη περίοδο, θα προκαλέσουν μείωση των συγκεντρώσεων του διαλυμένου οξυγόνου και ανάπτυξη υποξικών/ ανοξικών συνθηκών κοντά στον πυθμένα, σε όλη την έκταση του κόλπου. Παράλληλα θα αρχίσει η επικράτηση η επικράτηση αναερόβιων/ αναγωγικών διεργασιών οι οποίες θα συνδέονται με αυξημένες συγκεντρώσεις αμμωνιακού αζώτου και ορθοφωσφορικών ιόντων και μειωμένων συγκεντρώσεων νιτρικού αζώτου. Το νερό που εξέρχεται από τον Αμβρακικό κινείται με ταχύτητες της τάξεως των 3-4cm/s στο ανατολικό τμήμα, ενώ φθάνουν ακόμη και τα 15cm/s, πολύ κοντά στην είσοδο. Αντίθετα, η εισροή των υδάτων του Ιονίου λαμβάνει χώρα με πολύ μικρές ταχύτητες, οι οποίες μειώνονται συνεχώς από την είσοδο του Αμβρακικού (16cm/s) προς το ανατολικό τμήμα του (1.8cm/s). Λαμβάνοντας υπόψη τα αποτελέσματα της υδροδυναμικής προσομοίωσης στον Αμβρακικό Κόλπου, γίνεται εύκολα αντιληπτό ότι ο κόλπος θα μπορούσε να διακριτικοποιηθεί σε δύο περιοχές. Η μεν πρώτη, αντιστοιχεί στο δυτικό και κεντρικό τμήμα του, περιοχές οι οποίες χαρακτηρίζονται πάντα από υψηλότερα πεδία ταχυτήτων και δέχονται πάντα τη μεγαλύτερη επίδραση των υδάτων του Ιονίου. Η συγκεκριμένη περιοχή θα είναι και αυτή, τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά της οποίας θα παρουσιάζουν πάντα μεγαλύτερη βελτίωση, η οποία και θα συνδέεται άμεσα με την είσοδο της υδάτινης μάζας του Ιονίου. Η δεύτερη περιοχή, περιλαμβάνει το ανατολικό τμήμα του κόλπου, το οποίο δέχεται τη μεγαλύτερη επίδραση του Άραχθου, χαρακτηρίζεται πάντα από πολύ μικρότερα πεδία ταχυτήτων, μέγιστα βάθη και στην οποία η επίδραση των υδάτων του Ιονίου είναι σχεδόν αμελητέα. Αυτό το γεγονός αναμένεται να έχει ως αποτέλεσμα υποβαθμισμένα ποιοτικά χαρακτηριστικά στη μεγαλύτερη διάρκεια του έτους, όπου η επίδραση της εισροής των υδάτων του Ιονίου είναι μηδενική. Η ίδια σχεδόν χωρική διακριτοποίηση έγινε και στο κεφάλαιο 5, αναφορικά με τις συνθήκες οξυγόνωσης που επικρατούν στο βαθύτερο στρώμα του Αμβρακικού. Η χρήση λοιπόν του συγκεκριμένου αριθμητικού ομοιώματος στον Αμβρακικό Κόλπο, μετά και τη βαθμονόμησή του, σε συνδυασμό με ένα οικολογικό μοντέλο, θα μπορούσε να αποτελέσει ένα ιδιαίτερα χρήσιμο εργαλείο για την προσομοίωση της υποξίας στον κόλπο. Ο συνδυασμός τους θα μπορούσε να δώσει σημαντικές πληροφορίες σχετικά με την κατανόηση και την ερμηνεία όλων εκείνων των διεργασιών, οι οποίες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και ως 231

262 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 αποτέλεσμα έχουν την ανάπτυξη και την επικράτηση υποξικών/ανοξικών στο μεγαλύτερο τμήμα του κόλπου, για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα. 232

263 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 Η τροφική κατάσταση του Αμβρακικού και οι διαθέσιμοι δείκτες 7.1. Εισαγωγή Ο εμπλουτισμός με θρεπτικά, είναι ένα από τα σημαντικότερα περιβαλλοντικά προβλήματα. Ωστόσο, αυτό μπορεί να συμβεί είτε με φυσικές διεργασίες, όπως είναι ο εσωτερικός εμπλουτισμός με θρεπτικά (π.χ. απελευθέρωση θρεπτικών από το ίζημα), είτε μέσω διαφόρων δραστηριοτήτων που λαμβάνουν χώρα στην ξηρά (π.χ. γεωργικά φυτοφάρμακα και λιπάσματα, λύματα, ατμοσφαιρική απελευθέρωση λόγω των καυσίμων, κτλ). Παρόλα αυτά η αύξηση του ανθρώπινου πληθυσμού, η γεωργία, η βιομηχανία και οι ανθρώπινες δραστηριότητες αποτελούν τις σημαντικότερες πηγές θρεπτικών στοιχείων (UNEP/GPA, 2006). Οι εστουάρες (ποταμόκολποι) και οι μεταβατικές ζώνες, αποτελούν τις πιο σημαντικές και βιολογικά παραγωγικές παράκτιες ζώνες. Παρά τη σημαντικότητάς τους, δεν είναι λίγες οι φορές που τα ύδατά τους εκτίθενται στην ενίσχυση με θρεπτικά στοιχεία, οργανικό υλικό και την εισροή παθογόνων οργανισμών (Kennish, 2002). Ο ευτροφισμός, η ανάπτυξη επιβλαβών αλγών, οι αλλαγές στην τροφική δομή, οι τροφικές αλληλεπιδράσεις, όπως και οι αλλαγές στην τροφοδυναμική του φυτοπλαγκτόν, του ζωοπλαγκτόν αλλά και των βενθικών κοινωνιών, είναι ορισμένες από τις άμεσες και έμμεσες οικολογικές επιπτώσεις της ενίσχυσης των εστουάρων (ποταμόκολπων) με θρεπτικά στοιχεία (Nixon, 1995; Conley et al., 2009 (b); Rabalais et al., 2009). Οδηγώντας τελικά σε οικολογικές αλλαγές και οικονομικές απώλειες. Στο κεφάλαιο που ακολουθεί γίνεται προσπάθεια υπολογισμού της τροφικής κατάστασης των υδάτων του Αμβρακικού Κόλπου. Αρχικά παρουσιάζονται τα αποτελέσματα 233

264 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 των χημικών αναλύσεων, αναφορικά με τον υπολογισμό των συγκεντρώσεων στην υδάτινη στήλη του κόλπου. Ακολούθως, εκτιμάται ο ευτροφισμός των υδάτων του Αμβρακικού χρησιμοποιώντας αρχικά κάποιους δείκτες υπολογισμού της τροφικότητας σε υδάτινα περιβάλλοντα, ενώ τέλος χρησιμοποιείται ένα σύστημα κατάταξης για την ποιότητα των υδάτων του κόλπου Αποτελέσματα δειγματοληψιών Κατανομή θρεπτικών στοιχείων Οι συγκεντρώσεις της χλωροφύλλης-α σε όλη της υδάτινη στήλη του Αμβρακικού, δεν παρουσιάζει ιδιαίτερες μεταβολές, εφόσον παραμένει σχεδόν σταθερή λαμβάνοντας τιμές μεταξύ 1-3μg/l. Χαρακτηριστική είναι η εμφάνιση των μέγιστων συγκεντρώσεων κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Πιο συγκεκριμένα οι μέγιστες συγκεντρώσεις ανιχνεύθηκαν στο βάθος των 5m και κυμαινόταν μεταξύ 8μg/l και 10μg/l, στο ανατολικό και δυτικό τμήμα του κόλπου αντίστοιχα (εικόνα 7.1). Εικόνα 7.1: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου της χλωροφύλλης-α (μg/l), για το δυτικό α) σταθμός Α 1 και β) σταθμός Α 4, γ) το κεντρικό (σταθμός Α 8 ) και δ) το ανατολικό (σταθμός Α 14 ) τμήμα του Αμβρακικού Κόλπου (Απρίλιος 2009 Μάρτιος 2010). Ωστόσο, στην είσοδο του κόλπου, σταθμοί Α 1 και Α 4, οι μέγιστες συγκεντρώσεις ανιχνεύθηκαν στο επιφανειακό στρώμα και ήταν της τάξεως των 14μg/l και 9μg/l, 234

265 Η ΤΡΟΦΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ αντίστοιχα. Παράλληλα ένα δεύτερο μέγιστο ανιχνεύθηκε στο δυτικό και κεντρικό τμήμα του Αμβρακικού, κατά τη διάρκεια της άνοιξης, με τις συγκεντρώσεις της χλωροφύλλης-α σε αυτή την περίπτωση να μην ξεπερνούν τα 4μg/l. Άξια αναφοράς είναι επίσης η εμφάνιση υψηλών συγκεντρώσεων χλωροφύλλης-α κοντά στον πυθμένα του κεντρικού τμήματος (εικόνα 7.1γ) κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου και του χειμώνα. Πιο συγκεκριμένα, σε βάθος 40m, ανιχνεύθηκαν συγκεντρώσεις χλωροφύλλης-α της τάξεως των 4.5-5μg/l. Οι συγκεντρώσεις της χλωροφύλλης-β, ήταν πολύ μικρές και σε πολλές περιπτώσεις ακόμη και μηδενικές σε όλη την έκταση του Αμβρακικού, εφόσον σπάνια ξεπερνούσαν τα 0.5μg/l. Εξαίρεση σε αυτό τον κανόνα αποτελεί το κεντρικό τμήμα του κόλπου (εικόνα 7.2γ), όπου κατά την καλοκαιρινή και φθινοπωρινή εποχή, στο τμήμα της υδάτινης στήλης κοντά στον πυθμένα οι συγκεντρώσεις της χλωροφύλλης-β ήταν περίπου 0.8μg/l. Αύξηση όμως παρατηρήθηκε και στο ανατολικό τμήμα του κόλπου (εικόνα 7.2δ) κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Στη συγκεκριμένη περιοχή οι συγκεντρώσεις της χλωροφύλλης-β, έλαβαν τις μέγιστες τιμές τους κατά τη διάρκεια του έτους, φθάνοντας τα 1.7μg/l. Εικόνα 7.2: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου της χλωροφύλλης-β (μg/l), για το δυτικό α) σταθμός Α 1 και β) σταθμός Α 4, γ) το κεντρικό (σταθμός Α 8 ) και δ) το ανατολικό (σταθμός Α 14 ) τμήμα του Αμβρακικού Κόλπου (Απρίλιος 2009 Μάρτιος 2010). Οι συγκεντρώσεις της χλωροφύλλης-γ (εικόνα 7.3) που μετρήθηκαν σε όλη την έκταση του Αμβρακικού Κόλπου, ήταν πολύ μικρές, λαμβάνοντας υπόψη ότι κατά τη διάρκεια των 235

266 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 δειγματοληψιών της άνοιξης, του καλοκαιριού και του φθινοπώρου, ήταν πάντοτε μικρότερες από 1μg/l και δεν παρουσίαζαν ιδιαίτερες μεταβολές κατά μήκος της υδάτινης στήλης. Ωστόσο, αύξηση των συγκεντρώσεων της παρατηρήθηκε κατά τη χειμερινή δειγματοληψία. Αναλυτικότερα, τη συγκεκριμένη εποχή στο βάθος των 5m, σε όλη την έκταση του Αμβρακικού, καταγράφηκαν οι μέγιστες συγκεντρώσεις της χλωροφύλλης-γ, φθάνοντας τα 2-2.5μg/l. Ωστόσο, στην είσοδο του κόλπου (σταθμός Α 1 ), αυτή η αύξηση καταγράφηκε στο επιφανειακό στρώμα, με τις συγκεντρώσεις της χλωροφύλλης-γ να λαμβάνουν τιμές ίσες με 3.5μg/l. Εικόνα 7.3: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου της χλωροφύλλης-γ (μg/l), για το δυτικό α) σταθμός Α 1 και β) σταθμός Α 4, γ) το κεντρικό (σταθμός Α 8 ) και δ) το ανατολικό (σταθμός Α 14 ) τμήμα του Αμβρακικού Κόλπου (Απρίλιος 2009 Μάρτιος 2010). Σημαντική επίσης είναι και η εμφάνιση ενός ακόμη μεγίστου, στο ανατολικό τμήμα (εικόνα 7.4δ), κατά τη θερινή δειγματοληψία, όπου στο βάθος των 25m η χλωροφύλλη-γ ήταν ίση με 10.4μg/l. Η αύξηση των συγκεντρώσεων της χλωροφύλλης-γ, συνήθως συνδέεται με την αλλαγή στη σύσταση του φυτοπλαγκτού και σχετίζεται κυρίως με την επικράτηση αλγών. Οι συγκεντρώσεις των ορθοφωσφορικών ιόντων παρουσίαζαν εποχιακές αυξομειώσεις. Οι ελάχιστες συγκεντρώσεις ανιχνεύθηκαν πάντα στο επιφανειακό στρώμα της υδάτινης στήλης, με τιμές μικρότερες από 12.8μg/l, παρουσιάζοντας ωστόσο μικρές εποχιακές αυξομειώσεις. Οι ελάχιστες συγκεντρώσεις των ορθοφωσφορικών ιόντων στο 236

267 Η ΤΡΟΦΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ στρώμα αυτό ανιχνεύθηκαν, κατά την ανοιξιάτικη και φθινοπωρινή δειγματοληψία με το εύρος των τιμών τους να είναι αρκετά χαμηλό (2.1-8μg/l), ακολουθούσε το πρώτο μέγιστο κατά τη θερινή εποχή ( μg/l), ενώ οι μέγιστες συγκεντρώσεις σε όλη τη διάρκεια του έτους παρατηρήθηκαν κατά τη διάρκεια του χειμώνα ( μg/l). Εικόνα 7.4: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου των ορθοφωσφορικών ιόντων (μg/l), PO 3 4-P, για το δυτικό α) σταθμός Α 1 και β) σταθμός Α 4, γ) το κεντρικό (σταθμός Α 8 ) και δ) το ανατολικό (σταθμός Α 14 ) τμήμα του Αμβρακικού Κόλπου (Απρίλιος 2009 Μάρτιος 2010). Οι μέγιστες συγκεντρώσεις των ορθοφωσφορικών ιόντων, καταγράφηκαν κοντά στον πυθμένα, και ήταν πάντα μεγαλύτερες κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού. Λαμβάνοντας υπόψη τις χαμηλές συγκεντρώσεις οξυγόνου και την επικράτηση αναγωγικών συνθηκών, κατά τη θερινή περίοδο, υπήρχε απελευθέρωση ορθοφωσφορικών ιόντων από το ίζημα, με αποτέλεσμα οι μέγιστες συγκεντρώσεις να είναι ίσες με 114.6μg/l και 136.7μg/l, για το κεντρικό και ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού αντίστοιχα. Μετά τη ανάμιξη της υδάτινης στήλης το φθινόπωρο του 2009 (βλέπε κεφάλαιο 8), παρατηρήθηκε μείωση των συγκεντρώσεων των ορθοφωσφορικών ιόντων κοντά στον πυθμένα σε όλη τη έκταση του Αμβρακικού, με τις συγκεντρώσεις τους να φθάνουν τα 24.8μg/l και 53.3μg/l, αντίστοιχα στο κεντρικό και ανατολικό τμήμα του κόλπου. Χαρακτηριστικό είναι το γεγονός ότι το ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού (εικόνα 7.4δ), χαρακτηριζόταν πάντα από μεγαλύτερες συγκεντρώσεις ορθοφωσφορικών ιόντων κοντά στον πυθμένα, συγκριτικά με τις αντίστοιχες του κεντρικού τμήματος (εικόνα 7.4γ). Το 237

268 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 γεγονός αυτό θα μπορούσε να αποδοθεί στην επικράτηση πολύ μικρών συγκεντρώσεων διαλυμένου οξυγόνου στο ανατολικό τμήμα σε όλη τη διάρκεια του έτους, έναντι του κεντρικού τμήματος όπου η υδάτινη στήλη οξυγονώνεται καλύτερα, όπως αναφέρθηκε και στο κεφάλαιο 5. Το πρότυπο κατανομής του ολικού φώσφορου (εικόνα 7.5) δεν διαφοροποιείται ιδιαίτερα, συγκριτικά με αυτό που περιγράφθηκε για τα ορθοφωσφορικά ιόντα. Στο επιφανειακό τμήμα της υδάτινης στήλης, επικρατούσαν μικρές συγκεντρώσεις ολικού φωσφόρου, κάτω από τα 50μg/l, ωστόσο παρουσίαζαν έντονες εποχιακές μεταβολές. Πιο αναλυτικά, κατά τη διάρκεια της άνοιξης στα πρώτα μέτρα της υδάτινης στήλης ανιχνεύθηκαν πολύ μικρές συγκεντρώσεις ολικού φωσφόρου ( μg/l), οι οποίες στη συνέχεια κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού σχεδόν διπλασιάσθηκαν ( μg/l), με τις μεγαλύτερες διαφορές ανάμεσα στις δύο εποχές να είναι πιο έντονες κυρίως στο δυτικό τμήμα του κόλπου (σταθμοί Α 1 -Α 4 ),. Εικόνα 7.5: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου του ολικού φωσφόρου (μg/l), TP, για το δυτικό α) σταθμός Α 1 και β) σταθμός Α 4, γ) το κεντρικό (σταθμός Α 8 ) και δ) το ανατολικό (σταθμός Α 14 ) τμήμα του Αμβρακικού Κόλπου (Απρίλιος 2009 Μάρτιος 2010). Κατά το πέρασμα στο φθινόπωρο, παρατηρείται μια σημαντική μείωση των συγκεντρώσεων του ολικού φωσφόρου, στο επιφανειακό στρώμα, με τις συγκεντρώσεις που καταγράφηκαν να είναι σχεδόν στα ίδια όρια, με τις αντίστοιχες συγκεντρώσεις που μετρήθηκαν κατά τη διάρκεια της άνοιξης, αφού το εύρος τιμών του TP ήταν μεταξύ 5.8μg/l 238

269 Η ΤΡΟΦΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ και 23.1μg/l. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια του χειμώνα ανιχνεύθηκαν οι μεγαλύτερες συγκεντρώσεις συγκριτικά με όλη τη διάρκεια του έτους και ήταν σχεδόν τριπλάσιες σε σχέση με αυτές της άνοιξης και του φθινοπώρου ( μg/l). Χαρακτηριστικό και πάλι είναι το γεγονός, πώς όπως κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, έτσι και κατά τη διάρκεια του χειμώνα, οι μεγαλύτερες αυξήσεις στις συγκεντρώσεις του TP ανιχνεύθηκαν στο δυτικό τμήμα του κόλπου, κοντά στην είσοδο (σταθμός Α 1 ), ενώ αυτές συνεχώς μειωνόταν προς το εσωτερικό του κόλπου (σταθμός Α 14 ). Στο βαθύτερο τμήμα του κόλπου (κεντρικό και ανατολικό) οι συνθήκες ήταν εμφανώς διαφοροποιημένες συγκριτικά με το επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού, ωστόσο παρουσίαζαν κι αυτές το ίδιο πρότυπο κατανομής με τις συγκεντρώσεις των ορθοφωσφορικών ιόντων. Αναλυτικότερα, οι μέγιστες συγκεντρώσεις κοντά στον πυθμένα ανιχνεύθηκαν κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, λαμβάνοντας τιμές μεταξύ 138 και 164μg/l, για το κεντρικό και ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού (εικόνες 7.5 γ και δ), ενώ ακολουθούσε η φθινοπωρινή εποχή, όπου οι συγκεντρώσεις του ολικού φωσφόρου λάμβαναν τις ελάχιστες τιμές τους κοντά στον πυθμένα. Όπως και με την κατανομή των ορθοφωσφορικών στο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού, έτσι και με τον ολικό φώσφορο (εικόνα 7.5δ), μετά τις ελάχιστες συγκεντρώσεις του φθινοπώρου, ακολουθούσε η αυξητική τους πορεία, ενώ στο δυτικό οι συγκεντρώσεις παρέμεναν σχεδόν σταθερές. Οι συγκεντρώσεις του νιτρώδους αζώτου σε όλη τη διάρκεια του έτους και σε όλη την έκταση των δειγματοληπτικών σταθμών, ήταν πολύ μικρές, αφού σπάνια ξεπερνούσαν τα 4μg/l (εικόνα 7.6). Με εξαίρεση το δυτικό σταθμό, στο επιφανειακό στρώμα όλων των υπόλοιπων σταθμών, επικρατούσε η ίδια εποχικότητα στις αυξομειώσεις των συγκεντρώσεων του νιτρώδους αζώτου, με την αντίστοιχη των ορθοφωσφορικών, πιο μικρές τιμές κατά τη διάρκεια της άνοιξης και του φθινοπώρου, αυξημένες κατά τη θερινή εποχή και μέγιστες το χειμώνα. Χαρακτηριστική, είναι η εμφάνιση δύο μεγίστων κατά τη διάρκεια του δειγματοληπτικού έτους. Το πιο σημαντικό ανιχνεύθηκε κατά τη διάρκεια του χειμώνα, στο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού, στο βάθος των 25m (εικόνα 7.6δ), όπου οι συγκεντρώσεις του νιτρώδους αζώτου ήταν περίπου 18μg/l. Ενώ άλλο ένα δεύτερο μέγιστο καταγράφηκε αυτή τη φορά στο κεντρικό τμήμα του κόλπου (εικόνα 7.6γ), όπου κατά τη διάρκεια της άνοιξης οι συγκεντρώσεις του νιτρώδους αζώτου ήταν της τάξεως των 13.1μg/l. Αναφορικά με τις συγκεντρώσεις του νιτρικού αζώτου, στα πρώτα 10m της υδάτινης στήλης, παρουσιαζόταν πολύ μικρές διαφορές. Χρονικά οι συγκεντρώσεις του νιτρικού αζώτου στο επιφανειακό στρώμα, μειωνόταν από την άνοιξη (43-52μg/l) έως και το φθινόπωρο (22-32μg/l), ενώ κατά τη χειμερινή εποχή, οι συγκεντρώσεις αυξανόταν και πάλι, 239

270 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 λαμβάνοντας τιμές παρόμοιες με αυτές της καλοκαιρινής εποχής. Χαρακτηριστικό όμως είναι οι αρκετά υψηλές επιφανειακές τιμές που καταγράφηκαν στο ανατολικό τμήμα του κόλπου κατά την ανοιξιάτικη (55μg/l) και χειμερινή (145μg/l) περίοδο, οι οποίες και προφανώς οφείλονται στη μεγάλη παροχή του Αράχθου κατά το χειμώνα, ο οποίος επηρεάζει άμεσα το ανατολικό τμήμα του κόλπου και έχει σαν αποτέλεσμα τον εμπλουτισμό των επιφανειακών υδάτων του Αμβρακικού με θρεπτικά. Εικόνα 7.6: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου του νιτρώδους αζώτου (μg/l), ΝΟ 2 -Ν, για το δυτικό α) σταθμός Α 1 και β) σταθμός Α 4, γ) το κεντρικό (σταθμός Α 8 ) και δ) το ανατολικό (σταθμός Α 14 ) τμήμα του Αμβρακικού Κόλπου (Απρίλιος 2009 Μάρτιος 2010). Οι μέγιστες συγκεντρώσεις του νιτρικού αζώτου, ανιχνεύθηκαν στον πυθμένα του ανατολικού τμήματος του Αμβρακικού (εικόνα 7.7 δ) κατά την ανοιξιάτικη και χειμερινή περίοδο, όπου οι τιμές των συγκεντρώσεών του ήταν περίπου 150μg/l. Οι εποχές αυτές ταυτίζονται με την βελτίωση των συνθηκών οξυγόνωσης της συγκεκριμένης περιοχής και την επικράτηση υψηλών θετικών δυναμικών οξειδοαναγωγής. Οι αυξημένες τιμές του νιτρικού αζώτου κοντά στον πυθμένα, οφείλονται στη διαδικασία της νιτροποίησης, κατά την οποία, παρουσία οξυγόνου νιτροποιητικά βακτήρια οξειδώνουν το αμμωνιακό άζωτο σε νιτρικό. Σε πρώτο στάδιο αυτότροφα νιτρωδοποιητικά βακτήρια, οξειδώνουν το αμμωνιακό άζωτο σε νιτρώδες άζωτο, ενώ στη συνέχεια αυτότροφα νιτρικοποιητικά βακτήρια, οξειδώνουν το νιτρώδες σε νιτρικό άζωτο. 240

271 Η ΤΡΟΦΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ Ωστόσο, άλλο ένα δεύτερο μέγιστο παρουσιάσθηκε τις ίδιες εποχές, στο βάθος των 20m, στο κεντρικό τμήμα του Αμβρακικού (εικόνα 7.7γ), όπου οι συγκεντρώσεις του νιτρικού αζώτου ήταν της τάξεως των μg/l, αντίστοιχα για τις δύο εποχές. Το βάθος αυτό κατά τη διάρκεια της άνοιξης και του χειμώνα ταυτίζεται με τη διεπιφάνεια οξικών/ανοξικών συνθηκών. Οπότε σύμφωνα και με την προηγούμενη αιτιολόγηση, οι αυξημένες τιμές του νιτρικού αζώτου είναι αποτέλεσμα την νιτροποίησης και οφείλονται στην οξείδωση του αμμωνιακού αζώτου, με τελικό αποτέλεσμα την παραγωγή νιτρικού αζώτου. Εικόνα 7.7: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου του νιτρικού αζώτου (μg/l), NO 3 -N, για το δυτικό α) σταθμός Α 1 και β) σταθμός Α 4, γ) το κεντρικό (σταθμός Α 8 ) και δ) το ανατολικό (σταθμός Α 14 ) τμήμα του Αμβρακικού Κόλπου (Απρίλιος 2009 Μάρτιος 2010). Παρά τις ιδιαίτερα υψηλές συγκεντρώσεις νιτρικού αζώτου, που καταγράφηκαν στην επιφάνεια και στον πυθμένα του ανατολικού Αμβρακικού κατά τη χειμερινή περίοδο (σταθμός Α 14 ), οι συγκεντρώσεις του στα ενδιάμεσα βάθη, ήταν πολύ χαμηλές, μόλις 29μg/l (εικόνα 7.7δ). Αυτή η μείωση σχετίζεται με τις ιδιαίτερα υψηλές τιμές νιτρώδους αζώτου που καταγράφηκαν, την ίδια εποχή, στο ίδιο βάθος, καθώς το νιτρώδες άζωτο αποτελεί ενδιάμεσο προϊόν της οξείδωσης της αμμωνίας σε νιτρικά ιόντα, είτε ως οξειδωτικό μέσο προς το σχηματισμό αμμωνίας από τα νιτρικά ιόντα. 241

272 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 Οι συγκεντρώσεις του αμμωνιακού αζώτου (εικόνα 7.8), στο επιφανειακό στρώμα, παρουσίασαν μικρές αυξήσεις μεταξύ της άνοιξης και του καλοκαιριού, όπου έλαβαν και τις μέγιστες τιμές τους (39-55μg/l). Αντίθετα κατά τη φθινοπωρινή και χειμερινή περίοδο παρατηρήθηκε μείωση των συγκεντρώσεων του, με το μεν δυτικό τμήμα του κόλπου (εικόνα 7.8β) να λαμβάνει τις ελάχιστες τιμές κατά τη διάρκεια του χειμώνα (29μg/l), ενώ στο ανατολικό τμήμα (εικόνα 7.8δ) οι ελάχιστες τιμές του αμμωνιακού αζώτου ανιχνεύθηκαν κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου (26μg/l). Οι συγκεντρώσεις του αμμωνιακού αζώτου ήταν μέγιστες κοντά στον πυθμένα κατά τη διάρκεια της καλοκαιρινής και φθινοπωρινής περιόδου, λαμβάνοντας τιμές ίσες με 84.6μg/l και 134.7μg/l, αντίστοιχα για το κεντρικό (εικόνα 7.8γ) και ανατολικό (εικόνα 7.8δ) τμήμα του Αμβρακικού. Δεδομένου, ότι κατά την καλοκαιρινή και φθινοπωρινή εποχή, κοντά στον πυθμένα τόσο στο κεντρικό, όσο και στο ανατολικό τμήμα του κόλπου, επικρατούν αναερόβιες συνθήκες, η αύξηση αυτή των συγκεντρώσεων του αμμωνιακού αζώτου οφείλεται στην αναερόβια αποδόμηση του οργανικού υλικού. Ωστόσο, η αύξηση αυτή συχνά συνδέεται και με την έντονη δραστηριότητα των βενθικών ασπόνδυλων κατά την οποία απελευθερώνεται αμμωνία από το ίζημα. Εικόνα 7.8: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου του αμμωνιακού αζώτου (μg/l), NΗ 4- N, για το δυτικό α) σταθμός Α 1 και β) σταθμός Α 4, γ) το κεντρικό (σταθμός Α 8 ) και δ) το ανατολικό (σταθμός Α 14 ) τμήμα του Αμβρακικού Κόλπου (Απρίλιος 2009 Μάρτιος 2010). 242

273 Η ΤΡΟΦΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ Χαρακτηριστική ωστόσο είναι η μείωση των συγκεντρώσεων του κοντά στον πυθμένα, κατά τη χειμερινή και ανοιξιάτικη εποχή, εφόσον δεν ξεπερνούν τα 38μg/l. Σε αυτή την περίπτωση, οι συνθήκες οξυγόνωσης του πυθμένα έχουν βελτιωθεί, με αποτέλεσμα το αμμωνιακό άζωτο να οξειδώνεται προς το σχηματισμός του νιτρικού αζώτου. Οι συγκεντρώσεις του ολικού αζώτου στο επιφανειακό στρώμα, σε όλη τη διάρκεια των δειγματοληψιών, ήταν υψηλότερες στο δυτικό τμήμα του Αμβρακικού, με μέγιστη τιμή τα 4.5mg/l κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού και ελαφρώς μικρότερες στο κεντρικό και το δυτικό τμήμα του κόλπου όπου δεν ξεπερνούσαν τα 2.2mg/l. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου καταγράφηκαν οι μικρότερε τιμές σε όλη την έκταση του Αμβρακικού, με τις συγκεντρώσεις του ολικού αζώτου να κυμαίνονται από 0.6mg/l έως και 1.1mg/l. Εικόνα 7.9: Διάγραμμα βάθους συναρτήσει του χρόνου του ολικού αζώτου (mg/l), TN, για το α) δυτικό (σταθμός Α 4 ), β) το κεντρικό (σταθμός Α 8 ) και γ) το ανατολικό (σταθμός Α 14 ) τμήμα του Αμβρακικού Κόλπου (Απρίλιος 2009 Μάρτιος 2010). Στο βαθύτερο τμήμα του κεντρικού κόλπου, οι συγκεντρώσεις του ολικού αζώτου, παρέμεναν σχεδόν σταθερές ( mg/l) σε όλη τη διάρκεια του έτους, παρουσιάζοντας μια μικρή μείωση της τάξεως του 1.1mg/l κατά τη χειμερινή περίοδο, η οποία ταυτίζεται με την αύξηση των συγκεντρώσεων του διαλυμένου οξυγόνου. Αντίθετα πάντα υψηλότερες συγκεντρώσεις ολικού αζώτου χαρακτήριζαν το βαθύτερο, ανατολικό τμήμα του κόλπου λαμβάνοντας μέγιστες τιμές της τάξεως των mg/l. Η συγκεκριμένη περιοχή της υδάτινης στήλης χαρακτηρίζεται από πολύ μικρές συγκεντρώσεις διαλυμένου οξυγόνου. Έτσι 243

274 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 υπο μηδενικές ή πολύ μικρές συγκεντρώσεις οξυγόνου, λαμβάνει χώρα η απονιτροποίηση κατά την οποία μέσω μιας κατηγορίας ετερότροφων μικροοργανισμών τα νιτρικά μετατρέπονται σε στοιχειακό άζωτο, με σύγχρονη έκλυση μικρών ποσοτήτων υποξειδίου και μονοξειδίου του αζώτου. Ωστόσο, χαρακτηριστική είναι η εμφάνιση ενός δεύτερου μέγιστου στις συγκεντρώσεις του ολικού αζώτου, το οποίο καταγράφηκε στο βάθος των 20m, στο κεντρικό τμήμα του Αμβρακικού κατά την ανοιξιάτικη και χειμερινή εποχή, φθάνοντας σχεδόν τα 4.5mg/l. Οι αυξημένες συγκεντρώσεις ολικού αζώτου που απαντώνται στη συγκεκριμένη περιοχή, ταυτίζονται με τη διεπιφάνεια οξικών/ανοξικών συνθηκών και είναι αποτέλεσμα της απονιτροποίησης, όπως περιγράφθηκε και πιο πάνω Διαφάνεια Νερού Η διαφάνεια του νερού στον Αμβρακικό Κόλπο, παρουσίαζε τόσο χωρικές, όσο και χρονικές μεταβολές, κατά τη διάρκεια του πρώτου δειγματοληπτικού έτους. Κατά τη διάρκεια της άνοιξης παρατηρήθηκε μια ζώνωση, με κύρια διεύθυνση Β-ΝΔ. Στην πλειοψηφία των δειγματοληπτικών σταθμών η διαφάνεια του νερού που μετρήθηκε ήταν μεταξύ 2-3m (εικόνα 7.10 α). Εξαίρεση αποτελεί η είσοδος του κόλπου, όπου μετρήθηκαν τιμές ίσες σχεδόν με 3.5m. Πιθανή αιτία των μικρών τιμών της διαφάνειας νερού στο βόρειο τμήμα του Αμβρακικού, θα μπορούσε να είναι η δράση του Άραχθου πρωτίστως και του Λούρου δευτερευόντως. Τα νερά των ποταμών που εκβάλουν στον Αμβρακικό, μεταφέρουν σημαντικές ποσότητες οργανικού υλικού, το οποίο προέρχεται κυρίως από τα διάφορα λιπάσματα που χρησιμοποιούνται σε γεωργικές καλλιέργειες και απόβλητα από βιομηχανική και κτηνοτροφική δραστηριότητα, τα οποία διοχετεύονται σε διάφορα κανάλια και στη συνέχεια μεταφέρονται μέσω των ποταμών στον Αμβρακικό. Τελικό αποτέλεσμα είναι η ανάπτυξη της πρωτογενούς παραγωγικότητας, η οποία εκφράζεται με σχετικά αυξημένες τιμές χλωροφύλλης κατά τη διάρκεια της άνοιξης, συγκριτικά με άλλες εποχές του έτους (καλοκαίρι φθινόπωρο), μειώνοντας έτσι τη διαφάνεια των υδάτων του κόλπου. Το ίδιο αποτέλεσμα όμως έχει και ο εμπλουτισμός του κόλπου με ανόργανο υλικό, μέσω της στερεομεταφοράς των ποταμών, στο τμήμα κατάντη των φραγμάτων κυρίως του ποταμού Άραχθου, ο οποίος χαρακτηρίζεται πάντα από μεγαλύτερες παροχές συγκριτικά με τις αντίστοιχες του π. Λούρου. Καθώς η περιοχή επίδρασης των δύο ποταμών μειώνεται προς το νοτιοδυτικό τμήμα του κόλπου, η επιφάνεια του Αμβρακικού επηρεάζεται όλο και λιγότερο από τη δράση τους με αποτέλεσμα οι τιμές της διαφάνειας του νερού που παρατηρούνται στη 244

275 Η ΤΡΟΦΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ συγκεκριμένη περιοχή να είναι σχετικά μεγαλύτερες από τις αντίστοιχες του βόρειου τμήματος. Ωστόσο, κατά τη θερινή και φθινοπωρινή δειγματοληψία (εικόνα 7.10 β-γ), αυτό το πρότυπο κατανομής της διαφάνειας του νερού άλλαξε, εφόσον η ζώνωση που καταγράφηκε είχε διεύθυνση Α-Δ. Οι μέγιστες τιμές και στις δύο περιόδους, καταγράφηκαν στο ανατολικό τμήμα του κόλπου (σταθμοί Α 13 -Α 16 ), όπου κυμαινόταν μεταξύ 4m και 5m, ενώ στο δυτικό τμήμα του κόλπου (σταθμοί Α 3 -Α 4 ) οι ελάχιστες τιμές ήταν ίσες ή και μικρότερες από 3m. Χαρακτηριστική όμως είναι η μεγάλη διαφάνεια του νερού που καταγράφηκε στην είσοδο του κόλπου του φθινόπωρο του 2009, η οποία έφθανε έως και τα 7m στο σταθμό Α 1. Οι μέγιστες τιμές της διαφάνειας του νερού που παρατηρήθηκαν στο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού και στις δύο εποχές, οφείλονται προφανώς στη μειωμένη δράση του π. Άραχθου. Στις συγκεκριμένες περιόδους, οι παροχές του ποταμού είναι ιδιαίτερα μικρές, έχοντας ως αποτέλεσμα μειωμένη μεταφορά οργανικού και ανόργανου υλικού και μεγαλύτερη διαύγεια των υδάτων του κόλπου. Αντίθετα, οι μικρές τιμές της διαφάνειας που καταγράφονται στο δυτικό τμήμα του Αμβρακικού, οφείλονται προφανώς στην προσθήκη οργανικού υλικού μέσω των αστικών λυμάτων των παράκτιων περιοχών, των ιχθυοκαλλιεργειών και της αυξημένης τουριστικής δραστηριότητας στη συγκεκριμένη περιοχή αυτές τις περιόδους. Εικόνα 7.10: Διαφάνεια νερού (σε m) στους δεκαέξι δειγματοληπτικούς σταθμούς κατά α) την ανοιξιάτικη, β) καλοκαιρινή, γ) φθινοπωρινή και (δ) χειμερινή περίοδο στον Αμβρακικό Κόλπο. 245

276 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 Η μέγιστη τιμή της διαφάνειας του νερού, που καταγράφηκε στην είσοδο του κόλπου, προφανώς οφείλεται στις μεγάλες ταχύτητες των ρευμάτων που καταγράφηκαν στη συγκεκριμένη περιοχή. Σύμφωνα με μετρήσεις, οι ταχύτητες των ρευμάτων στην είσοδο του κόλπου, το φθινόπωρο του 2009, έφθαναν έως και το 1m/s, διατηρώντας έτσι τη διαφάνεια του νερού σε υψηλά επίπεδα. Στον ίδιο λόγο προφανώς θα μπορούσε να αποδοθεί και η σχετικά αυξημένη τιμή της διαφάνειας (3.5m) στο συγκεκριμένο σταθμό την άνοιξη του ίδιο έτους. Αντίθετα, κατά τη χειμερινή δειγματοληψία (εικόνα 7.10 δ), οι τιμές της διαφάνειας του νερού που καταγράφηκαν σε όλη την έκταση του Αμβρακικού, ήταν ιδιαίτερα χαμηλές εφόσον σπάνια ξεπερνούσαν τα 1-2m. Οι μειωμένες τιμές της διαφάνειας του νερού, τη συγκεκριμένη περίοδο, είναι αποτέλεσμα προφανώς και πάλι της δράσεις των δύο ποταμών. Κατά τη διάρκεια του χειμώνα όπου οι παροχές των ποταμών είναι οι μέγιστες που καταγράφονται σε όλη τη διάρκεια του έτους, μεταφέρονται στον Αμβρακικό ακόμη μεγαλύτερες ποσότητες οργανικού υλικού. Το γεγονός αυτό προκαλεί τις αυξημένες τιμές της πρωτογενούς παραγωγικότητας που καταγράφηκαν την συγκεκριμένη περίοδο, ενώ σε συνδυασμό με την ακόμη μεγαλύτερη μεταφορά ανόργανου υλικού, εξαιτίας της στερεομεταφοράς, έχει ως αποτέλεσμα η διαφάνεια των υδάτων του κόλπου να είναι περιορισμένη Περιοριστικός Παράγοντας Οι μετρήσεις των θρεπτικών χρησιμοποιούνται κατά κύριο λόγο ώστε να εκτιμηθεί η τροφική κατάσταση ενός υδάτινου περιβάλλοντος. Ωστόσο, ο λόγος των θρεπτικών, κυρίως του N και του P, ως οι πιο κοινοί περιοριστικοί παράγοντες (Elser et al., 1990), χρησιμοποιείται ώστε να διερευνηθεί η υπόθεση του εάν κάποιο συγκεκριμένο θρεπτικό στοιχείο αποτελεί τον περιοριστικό παράγοντα για την ανάπτυξη της παραγωγικότητας του οικοσυστήματος (Dodds, 2002), ενώ αποτελεί ταυτόχρονα ένα χρήσιμο εργαλείο για την κατανόηση των θαλάσσιων βιογεωχημικών κύκλων (Lenten & Watson, 2000). Ο λόγος αυτός, γνωστός και ως λόγος Redfield, δίνεται από τη συγκέντρωση του N ως προς τη συγκέντρωση του P, Ν:P, και είναι ίσος με 16:1 (g-at N : g-at P) ή 7.2:1 (mg N : mg P). Στην πραγματικότητα όμως υπάρχει μια έντονη συζήτηση μεταξύ των ερευνητών, σχετικά με το εάν για τον υπολογισμό του λόγου Redfield, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται οι συγκεντρώσεις ολικού αζώτου και φωσφόρου ή μόνο οι ανόργανες μορφές τους. Κάποιοι θεωρούν ότι η χρήση των ΤΝ και ΤΡ πολλές φορές μπορεί να οδηγήσει σε λανθασμένη εκτίμηση του λόγου Redfield (Schelske, et al., 1999), ενώ άλλοι ότι η χρήση των ανόργανων μορφών του αζώτου και του φωσφόρου δεν ενδείκνυται, εξαιτίας της γρήγορης ανταλλαγής 246

277 Η ΤΡΟΦΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ μεταξύ του οργανικού και του ανόργανου κλάσματος των θρεπτικών (Dodds, 2003). Ωστόσο, σύμφωνα με την ΕΕΑ, για τον υπολογισμό του λόγου Redfield, ενδείκνυται η χρήση του διαλυμένου ανόργανου αζώτου (DIN) και του διαλυμένου ανόργανου φωσφόρου (DIP) (EEA, 1999, 2001). Για την εκτίμηση του περιοριστικού παράγοντα στον Αμβρακικό Κόλπο, χρησιμοποιήθηκαν οι μέσες εποχιακές τιμές του διαλυμένου ανόργανου αζώτου (αμμωνιακό, νιτρικό και νιτρώδες άζωτο) και των ορθοφωσφορικών ιόντων, από το επιφανειακό στρώμα του κόλπου. Όπως προκύπτει και από την ακόλουθη εικόνα 7.11, η οποία παρουσιάζει το λόγο N:P, για κάθε μια εποχιακή δειγματοληψία στον Αμβρακικό Κόλπο, σε όλη τη διάρκεια του πρώτου δειγματοληπτικού έτους, ο λόγος Redfield, ήταν πάντα μεγαλύτερος από 7.2:1. Κατά τη διάρκεια του έτους παρουσίαζε εποχιακές διακυμάνσεις λαμβάνοντας τη μέγιστη τιμή του κατά τη διάρκεια της άνοιξης (18.8) και την ελάχιστη κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού (10.2). Συμπερασματικά, προκύπτει ότι ο περιοριστικός παράγοντας για την ανάπτυξη της πρωτογενούς παραγωγικότητας στον Αμβρακικό Κόλπο, είναι ο φώσφορος. Εικόνα 7.11: Ο λόγος DIN:DIP, για τις τέσσερις εποχιακές δειγματοληψίες στον Αμβρακικό Κόλπο του πρώτου δειγματοληπτικού έτους ( ). Ακολούθως εφαρμόστηκε ανάλυση γραμμικής παλινδρόμησης, στις μέσες εποχιακές τιμές της χλωροφύλλης-α, του ολικού φωσφόρου και της διαφάνειας του νερού, από το επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού Κόλπου, όπως αυτές μετρήθηκαν κατά το πρώτο δειγματοληπτικό έτος ( ), με σκοπό να αναδειχθούν οι πιθανές σχέσεις μεταξύ των προαναφερθέντων παραμέτρων. 247

278 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 Αναφορικά με τη χλωροφύλλη-α και τη διαφάνεια του νερού, προέκυψε αρνητική σχέση με αρκετά υψηλό συντελεστή συσχέτισης (R 2 =0.87). Το γεγονός αυτό οδηγεί στο συμπέρασμα ότι ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες, ο οποίος περιορίζει τη διαφάνεια των υδάτων του Αμβρακικού είναι η χλωροφύλλη-α. Σύμφωνα με αυτή τη σχέση, μπορούν να εξηγηθούν και οι πολύ μικρές τιμές της διαφάνειας του νερού που καταγράφηκαν στον Αμβρακικό κατά τη χειμερινή δειγματοληψία, λαμβάνοντας υπόψη ότι κατά τη συγκεκριμένη εποχή, οι συγκεντρώσεις της χλωροφύλλης-α που καταγράφηκαν, ήταν οι μέγιστες σε όλη τη δειγματοληπτική περίοδο του πρώτου έτους. Από την ανάλυση γραμμικής παλινδρόμησης, προέκυψαν τα ακόλουθα διαγράμματα των εικόνων 7.12, 7.13 και Εικόνα 7.12: Εμπειρική σχέση μεταξύ των μέσων τιμών της συγκέντρωσης της χλωροφύλλης-α (μg/l) από το επιφανειακό στρώμα και της διαφάνειας του νερού ανά δειγματοληψία, στον Αμβρακικό Κόλπο, κατά τα δύο έτη δειγματοληψιών ( ). Όπως ήταν φυσικό, μετά την εκτίμηση του περιοριστικού παράγοντα, η σχέση μεταξύ χλωροφύλλης-α και ολικού φωσφόρου είναι θετική και με αρκετά υψηλό συντελεστή συσχέτισης (R 2 =0.68). Το γεγονός υποδηλώνει ότι η ανάπτυξη της πρωτογενούς παραγωγικότητας στον Αμβρακικό, επηρεάζεται σημαντικά από τις συγκεντρώσεις του φωσφόρου που απαντώνται στο επιφανειακό στρώμα. Ωστόσο, αρνητική ήταν και η σχέση που προέκυψε μεταξύ των μέσων εποχιακών συγκεντρώσεων του ολικού φωσφόρου και της διαφάνειας του νερού στον Αμβρακικό. Χαρακτηριστική όμως είναι η πολύ μεγάλη συσχέτιση που υπάρχει μεταξύ των δύο παραμέτρων (R 2 =0.91), υποδεικνύοντας πως ιδιαίτερα σημαντικό ρόλο στη διαφάνεια του 248

279 Η ΤΡΟΦΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ νερού, παίζει και η συγκέντρωση του φωσφόρου στο επιφανειακό στρώμα της υδάτινης στήλης. Εικόνα 7.13: Εμπειρική σχέση μεταξύ των μέσων τιμών της συγκέντρωσης του ολικού φωσφόρου (μg/l) και της χλωροφύλλης-α (μg/l) από το επιφανειακό στρώμα ανά δειγματοληψία, στον Αμβρακικό Κόλπο, κατά το πρώτο δειγματοληπτικό έτος ( ). Εικόνα 7.14: Εμπειρική σχέση μεταξύ των μέσων τιμών της συγκέντρωσης του ολικού φωσφόρου (μg/l) από το επιφανειακό στρώμα και της διαφάνειας του νερού ανά δειγματοληψία, στον Αμβρακικό Κόλπο, κατά το πρώτο δειγματοληπτικό έτος ( ). 249

280 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Τροφική κατάσταση Δείκτες τροφικότητας Για την εκτίμηση της τροφικής κατάστασης του Αμβρακικού Κόλπου, χρησιμοποιήθηκαν δύο δείκτες τροφικότητας o TSI και ο TRIX. Ο δείκτης TSI είναι ένας από τους πιο ευρέως χρησιμοποιούμενους δείκτες έκφρασης της τροφικής κατάστασης κυρίως σε λιμναία περιβάλλοντα, ενώ ανταποκρίνεται πολύ καλά σε περιβάλλοντα όπου ο περιοριστικός παράγοντας ανάπτυξης του φυτοπλαγκτού είναι ο φώσφορος, όπως συμβαίνει και στην περίπτωση του Αμβρακικού, ενώ ο δείκτης TRIX, έχει αναπτυχθεί στηριζόμενος σε παράκτιες μετρήσεις στη Μεσόγειο αλλά και στην Αδριατική. Για τον υπολογισμό του δείκτη τροφικότητας TSI, χρησιμοποιήθηκαν οι μέσες τιμές της χλωροφύλλης-α, του ολικού φωσφόρου και της διαφάνειας του νερού, ανά εποχή, από το επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού και τα εποχιακά αποτελέσματα παρουσιάζονται στην ακόλουθη εικόνα Εικόνα 7.15: Εποχιακή διακύμανση της τροφικής κατάστασης του Αμβρακικού Κόλπου, με τη χρήση του δείκτη τροφικότητας TSI. Τα δεδομένα προέρχονται από τις εποχιακές δειγματοληψίες του πρώτου δειγματοληπτικού έτους (Απρίλιο 2009 Μάρτιος 2010). Από την παρατήρηση του διαγράμματος προκύπτει εύκολα το συμπέρασμα ότι υπάρχουν σημαντικές διαφορές μεταξύ των παραμέτρων υπολογισμού του TSI. Αναλυτικότερα, χρησιμοποιώντας τις παραμέτρους του ολικού φωσφόρου και της διαφάνειας του νερού ο Αμβρακικός Κόλπος είναι μεσοτροφικός από την άνοιξη έως και το φθινόπωρο, ενώ κατά τη διάρκεια του χειμώνα χαρακτηρίζεται ως ευτροφικός. 250

281 Η ΤΡΟΦΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ Αντίθετα λαμβάνοντας υπόψη την παράμετρο της χλωροφύλλης-α, η τροφική κατάσταση του κόλπου, μπορεί να χαρακτηρισθεί ως ολιγοτροφική από την άνοιξη έως και το φθινόπωρο, ενώ το χειμώνα είναι μεσοτροφική Προκειμένου να υπολογισθεί η μέση τροφικότητα του Αμβρακικού κατά τη διάρκεια του πρώτου έτους, υπολογίσθηκε η μέση τιμή και των τριών παραμέτρων για κάθε δειγματοληψία, και το αποτέλεσμα παρουσιάζεται στο γράφημα της εικόνας Σύμφωνα με τους μέσου όρους των τριών παραμέτρων (χλωροφύλλης-α, ΤΡ και διαφάνειας νερού), ο Αμβρακικός χαρακτηρίζεται μεσοτροφικός μεταξύ της ανοιξιάτικης και καλοκαιρινής περιόδου, ολιγοτροφικός κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου, ενώ μετατρέπεται σε ευτροφικός κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Εικόνα 7.16: Εποχιακή διακύμανση της τροφικής κατάστασης του Αμβρακικού Κόλπου, με τη χρήση του δείκτη τροφικότητας TSI, λαμβάνοντας υπόψη τη μέση τιμή των τριών παραμέτρων (χλωροφύλλης-α, ΤΡ και διαφάνειας του νερού) από το επιφανειακό στρώμα. Τα δεδομένα προέρχονται από τις εποχιακές δειγματοληψίες του πρώτου δειγματοληπτικού έτους (Απρίλιο 2009 Μάρτιος 2010). Οι διαφορές που προκύπτουν μεταξύ των τιμών του δείκτη TSI, μπορούν να αποσαφηνιστούν χρησιμοποιώντας τη γραφική αποτύπωση της εικόνας 7.17 (Wetzel, 2001). Για την κατασκευή του χρησιμοποιούνται οι διαφορές ανάμεσα στο δείκτη τροφικότητας TSI της χλωροφύλλης-α και της διαφάνειας του νερού [TSI(Chl-a) TSI (SD)] και ανάμεσα στο δείκτη τροφικότητας TSI της χλωροφύλλης-α και του ολικού φωσφόρου [TSI(Chl-a) TSI (TP)]. 251

282 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 Σύμφωνα με αυτό το διάγραμμα σημεία τα οποία βρίσκονται κάτω από το άξονα X φανερώνουν την πιθανότητα, κάποιος άλλος λόγος να περιορίζει την ανάπτυξη του φυτοπλαγκτού εκτός από το φώσφορο, ενώ αντίθετα σημεία πάνω από τον άξονα Χ αυξάνουν την πιθανότητα ο περιοριστικός παράγοντας να είναι ο φώσφορος. Σημεία αριστερά του άξονα Y, υποδηλώνουν ότι η διαφάνεια είναι μεγαλύτερη από αυτή που υπολογίσθηκε από το δείκτη της χλωροφύλλης, όπως συμβαίνει στις περιπτώσεις κυριαρχίας μεγάλων κυανοβακτηρίων ή κατά τη βόσκηση του ζωοπλαγκτού και ως επακόλουθο έχει τη σχετικά μειωμένη εμφάνιση μικρόσωμων ειδών. Σημεία στο κάτω αριστερό τεταρτημόριο, αριστερά του άξονα Y φανερώνουν μειωμένη διαφάνεια του νερού από παράγοντες διαφορετικούς από τα άλγη, όπως συμβαίνει σε περιπτώσεις υψηλών συγκεντρώσεων διαλυμένου οργανικού υλικού ή υψηλής θολερότητας. Εικόνα 7.17: Πιθανές αιτίες διαφοράς μεταξύ των τιμών του δείκτη TSI, είτε λόγω περιορισμού των θρεπτικών, είτε άλλον περιοριστικών παραγόντων. Τα τέσσερα σημεία αντιπροσωπεύουν τη διαφορά μεταξύ των τιμών του TSI, ανά εποχιακή δειγματοληψία στον Αμβρακικό Κόλπο ( ) Σύμφωνα με τα αποτελέσματα των εποχιακών τιμών του δείκτη τροφικότητας TSI στον Αμβρακικό Κόλπο, φαίνεται (όπως έχει ήδη αναφερθεί και σε προηγούμενη ενότητα) ότι η ανάπτυξη της πρωτογενούς παραγωγικότητας περιορίζεται από της συγκεντρώσεις του φωσφόρου, καθώς επίσης και την αρνητική επίδραση του οργανικού υλικού η οποία έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της διαφάνειας των υδάτων του επιφανειακού στρώματος του Αμβρακικού. Σε περιπτώσεις όπου προκύπτουν διαφορετικές τιμές του δείκτη TSI για κάθε μια παράμετρο εκ των τριών, τότε η διαφορά μεταξύ της μέγιστης και της ελάχιστης τιμής του 252

283 Η ΤΡΟΦΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ TSI κάθε παραμέτρου (TSI (diff)) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να υποδείξει ποια θα είναι τελικά η παράμετρος που θα εκφράσει καλύτερα την τροφική κατάσταση του υδάτινου περιβάλλοντος (Osgood, 1982). Για τα δεδομένα του Αμβρακικού, η μέση, μέγιστη τιμή του TSI, είναι αυτή που περιγράφεται από την παράμετρο του ολικού φωσφόρου, ενώ αντίστοιχα η ελάχιστη προέρχεται από την παράμετρο της χλωροφύλλης-α. Η διαφορά μεταξύ των δύο παραμέτρων, TSI (diff) = TSI (TP) TSI (Chl-a), υπολογίσθηκε ότι είναι μεγαλύτερη από 10 μονάδες. Σε αυτή την περίπτωση, η παράμετρος η οποία αποδίδει την τροφική κατάσταση του Αμβρακικού είναι ο ολικός φώσφορος, σύμφωνα με τις μετρήσεις του οποίους ο Αμβρακικός είναι μεσοτροφικός μεταξύ άνοιξης και φθινοπώρου και ευτροφικός κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Ο συγκεκριμένος δείκτης, λαμβάνει υπόψη του τιμές μόνο από το επιφανειακό στρώμα, όπου θεωρητικά δεν υπάρχουν σημαντικές μεταβολές μεταξύ των παραμέτρων. Εφόσον, αποδείχθηκε ότι ο TSI του ολικού φωσφόρου εκφράζει την τροφική κατάσταση του Αμβρακικού, δεν θα μπορούσε να παραληφθεί το γεγονός ότι η περιοχή μελέτης χαρακτηρίζεται από σημαντική απελευθέρωση φωσφόρου από το ίζημα. Έτσι, υπολογίσθηκε εκ νέου ο δείκτης τροφικότητας TSI για τον ολικό φώσφορο, λαμβάνονταν υπόψη αυτή τη φορά τις μέσες συγκεντρώσεις από όλη την υδάτινη στήλη. Τα αποτελέσματα του νέου δείκτη, παρατίθενται στο ακόλουθο γράφημα της εικόνας 7.18, μαζί με το δείκτη TSI του ολικού φωσφόρου, όπως αυτό υπολογίσθηκε χρησιμοποιώντας μετρήσεις μόνο από το επιφανειακό στρώμα. Όπως φαίνεται και από τη σύγκριση μεταξύ των δύο δεικτών TSI, της παραμέτρου του ολικού φωσφόρου, με εξαίρεση την καλοκαιρινή περίοδο, δεν υπάρχουν ιδιαίτερες διαφοροποιήσεις. Σύμφωνα με το δείκτη ο οποίος λαμβάνει υπόψη του τις συγκεντρώσεις του ολικού φωσφόρου από όλη την υδάτινη στήλη, ο Αμβρακικό Κόλπος χαρακτηρίζεται ως μεσοτροφικός την άνοιξη και το φθινόπωρο και ως ευτροφικός κατά την καλοκαιρινή και χειμερινή εποχή. Η τροφικότητα εκτιμάται και από τους δύο δείκτες στα ίδια τροφικά επίπεδα, με τις τιμές του TSI, ο οποίος υπολογίζεται από τις συγκεντρώσεις του ολικού φωσφόρου από όλη την υδάτινη στήλη, να είναι πάντα μεγαλύτερες από τις τιμές που λαμβάνει ο δείκτης όταν χρησιμοποιούνται μόνο τιμές από το επιφανειακό στρώμα. Το γεγονός αυτό είναι αναμενόμενο, αν αναλογιστούμε τις υψηλές συγκεντρώσεις του TP κοντά στον πυθμένα, ιδίως κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, όπου λόγω των ανοξικών συνθηκών υπάρχει απελευθέρωση φωσφόρου από το ίζημα. Η παράμετρος οποία ερμηνεύει ταυτόχρονα και τη διαφορά που υπάρχει μεταξύ των δύο δεικτών κατά την καλοκαιρινή εποχή. 253

284 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 Εικόνα 7.18: Εποχιακή διακύμανση της τροφικής κατάστασης του Αμβρακικού Κόλπου, με τη χρήση του δείκτη τροφικότητας TSI του ολικού φωσφόρου από όλη την υδάτινη στήλη (TSI-TP (0-50m) ) και από το επιφανειακό στρώμα (TSI-TP (Επιφάνεια) ). Τα δεδομένα προέρχονται από τις εποχιακές δειγματοληψίες του πρώτου δειγματοληπτικού έτους (Απρίλιο 2009 Μάρτιος 2010). Χρησιμοποιώντας τα προφίλ του διαλυμένου οξυγόνου, όπως αυτά μετρήθηκαν κατά το πρώτο έτος των δειγματοληψιών και λαμβάνοντας υπόψη τη συνολική έκταση της επιφάνειας του Αμβρακικού Κόλπου υπολογίσθηκε ο δείκτης ανοξίας AF. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα του, ο δείκτης AF, λαμβάνει τιμή ίση με Στην πραγματικότητα, η τιμή αυτή αντιστοιχεί σε δείκτη τροφικότητας TSI (AF) ίσο με 62.3, μέγεθος το οποίο κατατάσσει τον Αμβρακικό Κόλπο ως υπερτροφικό. Ο επόμενος δείκτης που χρησιμοποιήθηκε ήταν ο δείκτης TRIX. Για τον υπολογισμό του, χρησιμοποιήθηκαν οι μέσες εποχιακές τιμές της χλωροφύλλης-α, του ποσοστού κορεσμού σε διαλυμένο οξυγόνο, του ολικού φωσφόρου και του διαλυτού ανόργανου αζώτου από το επιφανειακό στρώμα (TRIX (Επιφάνεια) ), καθώς επίσης παρουσιάζεται και ο δείκτης TRIX (0-50m), για τον υπολογισμό του οποίου χρησιμοποιήθηκαν μετρήσεις από όλη την υδάτινη στήλη. Παρατηρώντας τα εποχιακά αποτελέσματα, τα οποία παρουσιάζονται στην εικόνα 7.19, και οι δύο δείκτες παρουσιάζουν μικρές διαφοροποιήσεις. Σύμφωνα με τον TRIX (Επιφάνεια), η τροφική κατάσταση του Αμβρακικού παρουσιάζεται ως μέτρια μεταξύ του διαστήματος της άνοιξης και του φθινοπώρου, ενώ κατά τη διάρκεια του χειμώνα χαρακτηρίζεται ως κακή. Ωστόσο, με βάση τα αποτελέσματα του δείκτη TRIX (0-50m), η 254

285 Η ΤΡΟΦΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ τροφική κατάσταση του κόλπου διαφοροποιείται μόνο κατά τη διάρκεια της άνοιξης, εφόσον χαρακτηρίζεται ως κακή για τις εποχές άνοιξη και χειμώνα, ενώ ως μέτρια κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού και του φθινοπώρου. Εικόνα 7.19: Εποχιακή διακύμανση της τροφικής κατάστασης του Αμβρακικού Κόλπου, με τη χρήση του δείκτη τροφικότητας TRIX, λαμβάνοντας υπόψη τις μέσες εποχιακές μετρήσεις της χλωροφύλληςα, του ποσοστού κορεσμού σε διαλυμένο οξυγόνο, του ολικού φωσφόρου και του διαλυτού ανόργανου αζώτου από το επιφανειακό στρώμα (TRIX (Επιφάνεια) ) και από όλη την υδάτινη στήλη (TRIX (0-50m) ). Τα δεδομένα προέρχονται από τις εποχιακές δειγματοληψίες του πρώτου δειγματοληπτικού έτους (Απρίλιο 2009 Μάρτιος 2010). Στο σημείο αυτό θα πρέπει να τονισθεί ότι η τροφική κατάσταση του Αμβρακικού η οποία εκτιμήθηκε χρησιμοποιώντας το δείκτη TSI-TP (Επιφάνεια) έρχεται σε καλή συμφωνία με την αντίστοιχη η οποία υπολογίσθηκε από το δείκτη ΤRIX (Επιφάνεια). Και στις δύο περιπτώσεις ο Αμβρακικός Κόλπος χαρακτηρίζεται ως μεσοτροφικός (μέτρια τροφική κατάσταση) από την άνοιξη έως και το φθινόπωρο, ενώ κατά τη διάρκεια του χειμώνα μετατρέπεται σε ευτροφικός (κακή τροφική κατάσταση) Συστήματα κατάταξης Μετά την υπολογισμό της τροφικής κατάστασης των υδάτων του Αμβρακικού χρησιμοποιώντας δύο διαφορετικούς δείκτες, έγινε προσπάθεια να εκτιμηθεί η κατάσταση των υδάτων του κόλπου, χρησιμοποιώντας δύο συστήματα κατάταξης. Το πρώτο, είναι το σύστημα κατάταξης OECD, το οποίο αναπτύχθηκε χρησιμοποιώντας παγκόσμια δεδομένα. Για τον υπολογισμό της κατάστασης των υδάτων του Αμβρακικού, στηριζόμενοι στο 255

286 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 συγκεκριμένου σύστημα, χρησιμοποιήθηκαν η μέση συγκέντρωση του ολικού φωσφόρου, η μέση ετήσια και μέγιστη χλωροφύλλη, από το επιφανειακό στρώμα και η μέση ετήσια και ελάχιστη διαφάνειας του νερού, σύμφωνα με τις δειγματοληψίες του πρώτου έτους. Ο ακόλουθος πίνακας 7.1, αναφέρεται η τιμή της κάθε παραμέτρου, όπως αυτή προέκυψε από τις μετρήσεις του πρώτου δειγματοληπτικού έτους ( ). Σύμφωνα με τα αποτελέσματά της κατάταξης του μέσου ολικού φωσφόρου, της μέσης και μέγιστης χλωροφύλλης-α και της μέσης τιμής της διαφάνειας του νερού, έρχονται σε συμφωνία μεταξύ τους, καθώς εκτιμούν ότι τα ύδατα του Αμβρακικού Κόλπου, χαρακτηρίζονται από μεσοτροφική κατάσταση. Στο συμπέρασμα αυτό, εξαίρεση αποτελεί, η εκτίμηση με τη χρήση της ελάχιστης τιμής της διαφάνειας του νερού, καθώς σύμφωνα με αυτή, ο Αμβρακικός χαρακτηρίζεται από ευτροφική κατάσταση. Πίνακας 7.1: Τροφική κατάσταση του Αμβρακικού Κόλπου σύμφωνα με το παγκόσμιο σύστημα κατάταξης OECD, χρησιμοποιώντας δεδομένα TP, Chl-a και διαφάνειας του νερού από το επιφανειακό στρώμα, κατά το πρώτο δειγματοληπτικό έτος ( ). Κατάσταση Υδάτων Αμβρακικού Κόλπου Παράμετρος Εξαιρετικά Ολιγοτροφική Ολιγοτροφική Μεσοτροφική Ευτροφική Υπερτροφική I II III IV V TP (μέση τιμή) 21.3 Chl-a (μέση τιμή) 2.7 Chl-a (μέγιστη τιμή) 14.4 SD (μέση τιμή) 3.1 SD (ελάχιστη τιμή)

287 Η ΤΡΟΦΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ Το δεύτερο σύστημα κατάταξης, είναι το τροποποιημένο σύστημα για τις Ελληνικές θάλασσες, το οποίο αναπτύχθηκε χρησιμοποιώντας δεδομένα Ελληνικών παράκτιων περιοχών (Β. Αιγαίο Σαρωνικός Κόλπος). Για τον υπολογισμό της κατάστασης των υδάτων του Αμβρακικού, στηριζόμενοι σε αυτό το σύστημα, χρησιμοποιήθηκαν η μέση συγκέντρωση των ορθοφωσφορικών ιόντων, του νιτρικού και αμμωνιακού αζώτου και της χλωροφύλλης-α, από το επιφανειακό στρώμα σύμφωνα με το πρώτο δειγματοληπτικό έτος ( ). Για να μπορέσει να υπάρξει ένα μέτρο σύγκρισης της μεταβολής της κατάστασης των υδάτων του Αμβρακικού, το ίδιο σύστημα κατάταξης εφαρμόστηκε και για τα διαθέσιμα δεδομένα θρεπτικών και χλωροφύλλης-α, από προηγούμενες μελέτες του 1987 στον Αμβρακικό (ΕΚΘΕ, 1989β; Panayiotidis, et al., 1994). Στο σημείο αυτό θα πρέπει να αναφερθεί ότι ο περιορισμένος αριθμός διαθέσιμων στοιχείων, σχετικά με τις συγκεντρώσεις θρεπτικών στοιχείων παρελθόντων ετών, δεν επέτρεπε τη χρήση κάποιου άλλου συστήματος κατάταξης ή δείκτη τροφικότητας, για τον υπολογισμό της κατάστασης των υδάτων κατά το παρελθόν. Ο πίνακας 7.2, παρουσιάζει την κατάσταση των υδάτων του Αμβρακικού κατά το 1987 και 2009, χρησιμοποιώντας το σύστημα κατάταξης των Ελληνικών θαλασσών. Σύμφωνα με τα δεδομένα του πρώτου δειγματοληπτικού έτους ( ) η ποιότητα των υδάτων του Αμβρακικού Κόλπου χαρακτηρίζεται ως υψηλά ευτροφική, λαμβάνοντας υπόψη τις μετρήσεις των ορθοφωσφορικών ιόντων του επιφανειακού στρώματος. Ωστόσο, κάνοντας χρήση των δεδομένων του νιτρικού και αμμωνιακού αζώτου, καθώς επίσης και της χλωροφύλλης-α, η κατάσταση των υδάτων του κόλπου, χαρακτηρίζεται ως ευτροφική. Πίνακας 7.2: Τροφική κατάσταση του Αμβρακικού Κόλπου σύμφωνα με το παγκόσμιο σύστημα κατάταξης για τις Ελληνικές θάλασσες, χρησιμοποιώντας δεδομένα ορθοφωσφορικών ιόντων, νιτρικού και νιτρώδους αζώτου και χλωροφύλλης-α από το επιφανειακό στρώμα, κατά τα έτη και Κατάσταση Υδάτων Αμβρακικού Κόλπου Παράμετρος Ολιγοτροφ ική Χαμηλά Μεσοτροφική Υψηλά Μεσοτροφική Ευτροφική Ι ΙΙ ΙΙΙ ΙV PO 4 3 -P NO 3 - -N

288 ΚΕΦΑΛΑΙΟ NH 4 -N Chl-a Όπως φαίνεται και από τα δεδομένα η κατάσταση των υδάτων του Αμβρακικού κατά το παρελθόν (1987), χαρακτηριζόταν ως ευτροφική λαμβάνοντας υπόψη τις μετρήσεις των ορθοφωσφορικών ιόντων, του νιτρικού αζώτου και της χλωροφύλλης-α. Ωστόσο, από τα δεδομένα του αμμωνιακού αζώτου του 1987, ο Αμβρακικός χαρακτηριζόταν ως ολιγοτροφικός. Σε γενικές γραμμές η ποιότητα των υδάτων του Αμβρακικού Κόλπου, δεν φαίνεται να έχει υποστεί σημαντικές μεταβολές από το 1987 έως το Εξαίρεση αποτελούν οι συγκεντρώσεις του αμμωνιακού αζώτου, οι οποίες είναι ιδιαίτερα αυξημένες σήμερα, προφανώς λόγω της μεταβολής των συνθηκών οξυγόνωσης, εφόσον σήμερα ένα μεγάλο τμήμα του Αμβρακικού χαρακτηρίζεται ως υποξικό/ανοξικό για μεγάλο χρονικό διάστημα. Άξιο αναφοράς όμως είναι και το γεγονός ότι όλες οι υπόλοιπες συγκεντρώσεις (ορθοφωσφορικών, νιτρικών, χλωροφύλλης-α), παρουσιάζονται εμφανώς μειωμένες του 2009, έναντι των αντίστοιχων τιμών του Συζήτηση - Συμπεράσματα Οι συγκεντρώσεις της χλωροφύλλης-α ήταν ιδιαίτερα μικρές, μεταξύ μg/l, σε όλη την έκταση του Αμβρακικού και δεν παρουσίαζαν ιδιαίτερες διαφοροποιήσεις αναφορικά με τη μεταβολή του βάθους. Το μέγιστο στις συγκεντρώσεις της παρουσιάστηκε κατά τη χειμερινή δειγματοληψία, στο βάθος των 5m και κυμαινόταν μεταξύ 9.5 και 10.4μg/l, ενώ στην είσοδο του κόλπου, η μέγιστη συγκέντρωση ανιχνεύθηκε στην επιφάνεια και ήταν ίση με 14.4μg/l. Ωστόσο, ένα δεύτερο μέγιστο στην υδάτινη στήλη, καταγράφηκε μόνο στο κεντρικό τμήμα του κόλπου, στο σταθμό Α 8 (στο βάθος των 5m), κατά τη διάρκεια της άνοιξης, το οποίο ήταν ίσο με 4.5μg/l. Σύμφωνα με διαθέσιμα βιβλιογραφικά δεδομένα για την περιοχή μελέτης, τόσο η εποχή εμφάνισης όσο και η τιμή της μέγιστης συγκέντρωσης της χλωροφύλλης-α, ανάλογα 258

289 Η ΤΡΟΦΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ με τη μελέτη και το έτος των εκάστοτε δειγματοληψιών, είτε επιβεβαιώνονται, είτε καταρρίπτονται. Πιο συγκεκριμένα, σύμφωνα με διαθέσιμες μετρήσεις του 1987 (ΕΚΘΕ, 1989 (β), Panayiotidis, et al., 1994), οι μέγιστες συγκεντρώσεις της χλωροφύλλης-α καταγράφονται κατά τη διάρκεια της άνοιξης και κυμαίνονται μεταξύ 21.4 και 44.8μg/l. Αντίθετα, σύμφωνα με πιο πρόσφατη έρευνα (Αποσπόρης, 2009), κατά τη διάρκεια του , οι μέγιστες συγκεντρώσεις της χλωροφύλλης-α καταγράφηκαν το χειμώνα του 2008 και ήταν της τάξεως των 8.9μg/l, ενώ άλλο ένα μέγιστο παρατηρήθηκε και το Απρίλιο του Κύρια πηγή θρεπτικών στοιχείων στον Αμβρακικό είναι τα δύο ποτάμια που παροχετεύονται στο εσωτερικό του, ο Άραχθος και ο Λούρος. Υπο φυσιολογικές συνθήκες, κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου οι παροχές των ποταμών είναι πολύ μικρές, ενώ αντίθετα οι μέγιστες παροχές καταγράφονται κατά τη διάρκεια της χειμερινής περιόδου. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα οι μεγάλες συγκεντρώσεις των θρεπτικών στοιχείων, που παροχετεύονται στο επιφανειακό στρώμα κατά τη διάρκεια του χειμώνα, σε συνδυασμό με τις σχετικές υψηλές θερμοκρασίες που επικρατούν κατά τη διάρκεια της άνοιξης στην επιφάνεια της υδάτινης στήλης, να ευνοούν την ανάπτυξη της πρωτογενούς παραγωγικότητας με αποτέλεσμα να καταγράφονται μέγιστες τιμές χλωροφύλλης-α κατά τη διάρκεια της συγκεκριμένης εποχής. Αυτό το πρότυπο φαίνεται να εξηγεί και να αιτιολογεί, αρκετά καλά τις μέγιστες συγκεντρώσεις της χλωροφύλλης-α κατά τη διάρκεια του Στον Αμβρακικό όμως, πιθανόν τα τελευταία χρόνια, αυτό δεν ισχύει. Η παροχή των δύο ποταμών εξαρτάται κατ αποκλειστικότητα από τις ανάγκες της ΔΕΗ. Όπως μετρήθηκε το φθινόπωρο του 2010 (κεφάλαιο 4), στα τέλη του φθινοπώρου (Νοέμβριος), η υδάτινη στήλη του Αμβρακικού χαρακτηρίζεται από ένα πολύ έντονο αλοκλινές. Η δημιουργία του οφείλεται προφανώς στο γεγονός ότι η ΔΕΗ κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου, θέλοντας να καλύψει τις σύγχρονες ανάγκες κλιματισμού των ελλήνων αλλά και να προετοιμαστεί για τις μεγάλες παροχές γλυκού νερού κατά τη διάρκεια του χειμώνα, αφήνει ελεύθερες μεγάλες ποσότητες γλυκού νερού από τα φράγματα που βρίσκονται στα δύο ποτάμια, ώστε να μειωθεί η στάθμη τους. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να φθάνουν στην επιφάνεια του Αμβρακικού κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου (πολύ νωρίτερα από ότι θα συνέβαινε στην περίπτωση απουσίας των φραγμάτων), μεγάλες ποσότητες γλυκού νερού, πλούσιο σε θρεπτικά. Έτσι κατά τη διάρκεια του χειμώνα, με την περίσσεια θρεπτικών στοιχείων που υπάρχουν στο επιφανειακό στρώμα της υδάτινης στήλης, ενισχύεται η ανάπτυξη της πρωτογενούς παραγωγικότητας και η εμφάνιση της μέγιστης συγκέντρωσης της χλωροφύλλης-α. Το γεγονός όμως ότι οι θερμοκρασίες που επικρατούν κατά τη διάρκεια του χειμώνα είναι αρκετά χαμηλές, δεν επιτρέπει την ανάπτυξη αυτή σε πολύ μεγάλο βαθμό, και έτσι πιθανόν αιτιολογούνται οι πιο μικρές τιμές των μέγιστων συγκεντρώσεων. Παράλληλα, 259

290 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 κατά τη διάρκεια της άνοιξης, λόγω της ύπαρξης διαθέσιμων ποσοτήτων θρεπτικών στο επιφανειακό στρώμα και της αυξημένης θερμοκρασίες των υδάτων, παρατηρείται και ένα δεύτερο μέγιστο στις συγκεντρώσεις της χλωροφύλλης-α. Αυτό είναι ένα πιθανό σενάριο το οποίο θα μπορούσε να αιτιολογήσει τόσο τη χρονική όσο και την ποσοτική μεταβολή των μέγιστων συγκεντρώσεων που καταγράφηκαν στον Αμβρακικό Κόλπο, μεταξύ της περιόδου 1987 και Ωστόσο, κάποιος θα μπορούσε να ισχυριστεί ότι τα φράγματα στον Αμβρακικό προϋπήρχαν του 1987, οπότε δεν θα έπρεπε να διαφοροποιούνται οι συνθήκες από το 1987 έως το Λαμβάνοντας υπόψη αφενός ότι οι ανάγκες της ΔΕΗ για νερό είναι εντελώς διαφοροποιημένες μεταξύ του 1987 και του 2009, και αφετέρου ότι η ΔΕΗ προέβει αρκετές φορές κατά το παρελθόν σε αναρρύθμιση των παροχών των δύο ποταμών μετά και την κατασκευή του δεύτερου φράγματος στον Άραχθο, ένα πιθανό σενάριο που θα μπορούσε να αιτιολογήσει τη διαφορά μεταξύ των δύο ετών (1987 και 2009), είναι μια πιθανή αλλαγή στις παροχές των δύο ποταμών, λόγω αναρρύθμισης τους από τη ΔΕΗ. Οι αυξημένες τιμές της χλωροφύλλης-α που καταγράφηκαν στην επιφάνεια των υδάτων, του δυτικού τμήματος του Αμβρακικού (σταθμοί Α 1 και Α 4 ), κατά τη χειμερινή περίοδο, οφείλονται προφανώς στην προσθήκη με οργανικό υλικό, μέσω των αστικών λυμάτων της πόλης της Πρέβεζας και των ιχθυοκαλλιεργειών, οι οποίες αφθονούν στη συγκεκριμένη περιοχή. Σημαντικό επίσης, είναι το γεγονός ότι στο κεντρικό τμήμα του Αμβρακικού, κοντά στον πυθμένα (στο βάθος των 40m), τόσο κατά τη φθινοπωρινή, όσο και κατά τη χειμερινή δειγματοληψία, καταγράφηκαν οι μέγιστες συγκεντρώσεις της χλωροφύλλης-α στην υδάτινη στήλη, οι οποίες ήταν ίσες με 4.6μg/l και 5.1μg/l, αντίστοιχα για τις δύο δειγματοληψίες. Είναι γνωστό ότι κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού το βαθύτερο στρώμα της υδάτινης στήλης, κοντά στον πυθμένα, αποτελείται κυρίως από πράσινα άλγοι και μη αζωτοδεσμευτικά κυανοβακτήρια με μικρότερα ποσοστά διατόμων. Η ανάπτυξη της μέγιστης βαθιάς χλωροφύλλης-α στο τέλος της καλοκαιρινής στρωμάτωσης σχετίζεται με πολύ πυκνούς πληθυσμούς αλγών του είδους Euglenoids κυρίως στην αερόβια-αναερόβια διεπιφάνεια, 1m πάνω από το ίζημα (Wetzel, 2001). Λόγω του ότι στον Αμβρακικό Κόλπο δεν υπάρχουν επιπρόσθετες πληροφορίες σχετικά με τα είδη κυανοβακτηρίων που κυριαρχούν κοντά στον πυθμένα, η εμφάνιση των μέγιστων συγκεντρώσεων στο βάθος των 40m μπορεί μόνο υποθετικά να αποδοθεί, σε κάποιο είδος ανοξιγενών φωτοσυνθετικών βακτηρίων τα οποία χρειάζονται αναερόβιες συνθήκες για τη φωτοσυνθετικής τους δραστηριότητα (Nõges & Solovjova, 2005). 260

291 Η ΤΡΟΦΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ Οι συγκεντρώσεις του ολικού φωσφόρου στο επιφανειακό στρώμα κυμαίνονται μεταξύ 5.1 και 49.7μg/l, με τις συγκεντρώσεις κατά την ανοιξιάτικη και φθινοπωρινή εποχή να είναι μικρότερες από 23.1μg/l, ενώ αυξάνουν κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού και λαμβάνουν τις μέγιστες τιμές τους κατά τη χειμερινή εποχή. Κατά την καλοκαιρινή εποχή, οι επιφανειακές συγκεντρώσεις του ολικού φωσφόρου στην είσοδο του κόλπου (σταθμοί Α 1 και Α 4 ), είναι σχεδόν διπλάσιες από τις αντίστοιχες που καταγράφηκαν στο κεντρικό και ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού. Η συγκεκριμένη περιοχή βρίσκεται πολύ κοντά στην πόλη της Πρέβεζας, η οποία κατά τη διάρκεια της καλοκαιρινής, τουριστικής περιόδου, δέχεται μεγάλη επισκεψιμότητα από τουρίστες. Τα αυξημένα και επιβαρυμένα υγρά απόβλητα της πόλης και η επίδραση της ναυσιπλοΐας, η οποία είναι ιδιαίτερα αυξημένη λόγω του λιμανιού, αλλά και των μαρίνων που φιλοξενούν πολυάριθμα σκάφη κατά την καλοκαιρινή εποχή, θα μπορούσαν να έχουν ως αποτέλεσμα την επιβάρυνση της περιοχής της εισόδου του Αμβρακικού με μεγαλύτερες συγκεντρώσεις ολικού φωσφόρου, αιτιολογώντας έτσι την αύξηση των συγκεντρώσεών του που παρατηρήθηκε κατά τη θερινή δειγματοληψία του Αντίθετα, οι ιδιαίτερα αυξημένες συγκεντρώσεις ολικού φωσφόρου σε όλο το επιφανειακό στρώμα κατά τη διάρκεια του χειμώνα, προφανώς οφείλονται, στη μεταφορά μεγάλων συγκεντρώσεων φωσφόρου μέσω των παροχών μεγάλων παροχών των δύο ποταμών κατά τη χειμερινή εποχή. Όσον αφορά το βαθύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης, ιδιαίτερο χαρακτηριστικό αποτελούν οι αυξημένες συγκεντρώσεις του ολικού φωσφόρου, κοντά στον πυθμένα, κατά τη θερινή περίοδο στο κεντρικό τμήμα του Αμβρακικού, οι οποίες έφθαναν ακόμη και τα 138.4μg/l, ενώ σε όλη την υπόλοιπη διάρκεια του έτους δεν ξεπερνούσαν τα 41.6μg/l. Ωστόσο, στο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού οι συγκεντρώσεις του ολικού φωσφόρου στο βαθύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης κυμαινόταν μεταξύ 71.1 και 121.3μg/l. Η διάχυση του φωσφόρου σε θαλάσσια περιβάλλοντα από το ίζημα εξαρτάται από την υδροδυναμική του συστήματος και τους βιοτικούς μηχανισμούς, οι οποίοι έχουν ως αποτέλεσμα τη μεταφορά του διαλυμένου φωσφόρου από το ίζημα στο νερό (Wetzel, 2001). Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί μηχανισμοί οι οποίοι περιπλέκουν την ανταλλαγή του φωσφόρου στη διεπιφάνεια ιζήματος-νερού, όπως είναι οξειδοαναγωγικές συνθήκες, αλληλεπιδράσεις εξαρτώμενες από την παροχή του οξυγόνου, μηχανισμοί προσρόφησης, η μεταβολική δραστηριότητα των βακτηρίων καθώς και η τύρβη από φυσικές και βιοτικές διεργασίες (Søndergaard, et al., 2003). Οι αυξημένες συγκεντρώσεις του ολικού φωσφόρου στο κεντρικό και ανατολικό τμήμα του κόλπου κατά τη διάρκεια της θερινής περιόδου, είναι ενδεικτικές της απελευθέρωσης φωσφόρου από το ίζημα, ως αποτέλεσμα των υποξικών συνθηκών και των χαμηλών (αρνητικών) δυναμικών οξειδοαναγωγής που επικρατούν ιδιαίτερα κατά τη 261

292 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 διάρκεια του καλοκαιριού. Παράλληλα, οι αυξημένες συγκεντρώσεις ολικού φωσφόρου κοντά στον πυθμένα του ανατολικού τμήματος του κόλπου σε όλη τη διάρκεια του έτους, αποδίδονται στη συνεχή απελευθέρωση φωσφόρου από το ίζημα, λαμβάνοντας υπόψη τις μικρές συγκεντρώσεις διαλυμένου οξυγόνου (< 2mg/l) που επικρατούν στην συγκεκριμένη περιοχή σε όλη τη διάρκεια του έτους. Στο επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού οι συγκεντρώσεις του αμμωνιακού αζώτου κυμάνθηκαν μεταξύ 26-62μg/l παρουσιάζοντας τις μέγιστες τιμές του κατά τη θερινή εποχή. Το νιτρώδες άζωτο παρουσίασε πολύ μικρές συγκεντρώσεις, μεταξύ μg/l, ενώ το νιτρικό άζωτο έλαβε τιμές μεταξύ 17-86μg/l, ενώ οι μέγιστες καταγράφηκαν κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού. Μοναδική εξαίρεση αποτελεί το επιφανειακό στρώμα του ανατολικού τμήματος του Αμβρακικού, όπου κατά τη χειμερινή περίοδο παρουσίασε συγκεντρώσεις νιτρικού αζώτου, ιδιαίτερα υψηλές, έως και 145μg/l. Ένα πιθανό σενάριο, το οποίο μπορεί να αιτιολογήσει αυτή τη μεγάλη συγκέντρωση νιτρικού αζώτου, είναι ότι πρόκειται για εξωτερική φόρτιση και πιο πιθανή πηγή είναι ο ποταμός Άραχθος, δεδομένου ότι παροχετεύει μεγάλες ποσότητες γλυκού νερού κατά τη διάρκεια του χειμώνα στο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού. Στο βαθύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης, στο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού, κατά τη θερινή και φθινοπωρινή εποχή, έχουμε την επικράτηση του αμμωνιακού αζώτου, ως αποτέλεσμα των ανοξικών συνθηκών που επικρατούν, με συγκεντρώσεις που κυμαίνονται μεταξύ μg/l, και πολύ μικρές συγκεντρώσεις νιτρικού και νιτρώδους αζώτου, οι οποίες δεν ξεπερνούν τα 43μg/l και 2μg/l, αντίστοιχα. Αντίθετα, κατά την ανοιξιάτικη και χειμερινή εποχή, όπου υπάρχει βελτίωση των συνθηκών οξυγόνου (DO=1-2mg/l), το αμμωνιακό άζωτο προφανώς έχει οξειδωθεί, εφόσον η επικρατέστερη μορφή του αζώτου είναι το νιτρικό άζωτο με συγκεντρώσεις που κυμαίνονται μεταξύ μg/l, ενώ τόσο το αμμωνιακό, όσο και το νιτρώδες άζωτο εμφανίζουν πολύ μικρότερες συγκεντρώσεις ( μg/l και 0.5μg/l, αντίστοιχα). Για τη συγκεκριμένη περιοχή χαρακτηριστική είναι η ιδιαίτερα αυξημένη συγκέντρωση του νιτρώδους αζώτου, στο βάθος των 25m κατά τη χειμερινή εποχή, και η οποία φθάνει σχεδόν τα 18μg/l, προφανώς ως αποτέλεσμα της οξείδωσης του αμμωνιακού αζώτου. Παρόμοια, είναι και η κατάσταση στο κεντρικό τμήμα του κόλπου. Πιο συγκεκριμένα, κατά τη θερινή και φθινοπωρινή εποχή, όπου κοντά στον πυθμένα επικρατούν ιδιαίτερα μικρές συγκεντρώσεις οξυγόνου, οριακά πάνω από το όριο της ανοξίας, έχουμε την επικράτηση του αμμωνιακού αζώτου (84-71μg/l), ενώ το νιτρικό και το νιτρώδες άζωτο παρουσιάζουν πολύ μικρές συγκεντρώσεις (19-34μg/l και μg/l). Κατά τη διάρκεια της άνοιξης και του χειμώνα, κοντά στον πυθμένα οι συγκεντρώσεις του νιτρικού αζώτου υπερισχύουν αυτών του αμμωνιακού και νιτρώδους αζώτου, ωστόσο οι μέγιστες 262

293 Η ΤΡΟΦΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ συγκεντρώσεις του καταγράφονται στο βάθος των 20m ( μg/l). Και στις δύο περιπτώσεις οι συγκεντρώσεις του οξυγόνου στο συγκεκριμένο βάθος είναι μεγαλύτερες από 2μg/l. Προφανώς στο συγκεκριμένο βάθος, λαμβάνει χώρα η νιτροποίηση, κατά την οποία η αμμωνία οξειδώνεται σε νιτρικά, αιτιολογώντας έτσι την αυξημένη συγκέντρωση τους. Χαρακτηριστική, όμως είναι και η εμφάνιση της μέγιστης τιμής του νιτρώδους αζώτου (13.09μg/l) κοντά στον πυθμένα κατά την ανοιξιάτικη περίοδο, προφανώς ως προϊόν της οξείδωσης του αμμωνιακού αζώτου. Η διαφάνεια των υδάτων του Αμβρακικού, φαίνεται πως επηρεάζεται σημαντικά από τη δράση των δύο ποταμών, του Άραχθου και του Λούρου, με τον πρώτο να έχει πιο ενεργό ρόλο λόγω των μεγαλύτερων παροχών του συγκριτικά με το Λούρο. Πιο συγκεκριμένα, σε περιόδους με μικρές παροχές, όπως είναι η καλοκαιρινή και η φθινοπωρινή, τα ύδατα του ανατολικού τμήματος του κόλπου (σταθμοί Α 13 Α 16 ) παρουσιάζουν μεγαλύτερη διαφάνεια (4-5m), έναντι αυτών του δυτικού τμήματος (< 3m, σταθμοί Α 3 Α 4 ), ως αποτέλεσμα των μικρότερων ποσοτήτων οργανικού και ανόργανου υλικού, που παροχετεύεται μέσω των ποταμών στον Αμβρακικό. Το γεγονός αυτό έχει ως αποτέλεσμα την περιορισμένη πρωτογενή παραγωγικότητα, η οποία σε συνδυασμό με την περιορισμένη στερεομεταφορά από τους ποταμούς, προκαλεί μεγαλύτερη διαφάνεια των υδάτων στο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού. Παράλληλα, τις ίδιες περιόδους, το οργανικό υλικό των αστικών λυμάτων από την πόλη της Πρέβεζας, σε συνδυασμό με την αυξημένη ναυσιπλοΐα λόγω της τουριστικής περιόδους, αλλά και τις ιχθυοκαλλιέργειες που απαντώνται στο δυτικό τμήμα του κόλπου, πολύ κοντά στην είσοδο, έχουν ως αποτέλεσμα την μειωμένη εμφάνιση τιμών της διαφάνειας του νερού στη συγκεκριμένη περιοχή. Αντίθετα, κατά τη διάρκεια του χειμώνα, όπου οι παροχές των ποταμών είναι μέγιστες, και ως εκ τούτου και οι ποσότητες οργανικού υλικού που παροχετεύονται στον Αμβρακικό, οδηγούν σε αυξημένη πρωτογενή παραγωγικότητα και μέγιστες τιμές της χλωροφύλλης. Το γεγονός αυτό, λαμβάνοντας υπόψη ότι και η στερεομεταφορά κατάντη των φραγμάτων των ποταμών είναι μεγαλύτερη, οδηγεί σε μειωμένες τιμές της διαφάνειας των υδάτων (1-2m) σε όλη την έκταση του κόλπου. Παρόμοια φαίνεται πως είναι και η κατάσταση κατά τη διάρκεια της άνοιξης. Εξαιτίας όμως της μειωμένης επίδρασης των ποταμών, συγκριτικά με την επίδρασή τους κατά τη διάρκεια του χειμώνα, την άνοιξη οι τιμές της διαφάνειας των υδάτων είναι εμφανώς πιο αυξημένες, με τη μέση τιμή της διαφάνειας των υδάτων του Αμβρακικού να κυμαίνεται μεταξύ 2m και 3m. Σημαντική ωστόσο είναι και η επίδραση των ρευμάτων στη διαφάνεια του νερού. Πιο συγκεκριμένα, οι αυξημένες ταχύτητες των ρευμάτων στην είσοδο του κόλπου (σταθμός Α 1 ), φαίνεται πως επιδρούν καταλυτικά στη διατήρηση των υψηλών τιμών της διαφάνειας των υδάτων. Χαρακτηριστικό είναι το γεγονός, ότι κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου, όπου οι 263

294 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 τιμές της διαφάνειας του νερού που χαρακτηρίζουν το δυτικό τμήμα του Αμβρακικού (σταθμοί Α 2 Α 4 ) δεν ξεπερνούν τα 3-4m, στο σταθμό Α 1, όπου μετρήθηκαν ταχύτητες ρευμάτων ίσε 1m/s, η διαφάνεια του νερού ήταν σχεδόν διπλάσια, φθάνοντας τα 7m. Κατά τη διάρκεια των τελευταίων δεκαετιών, η ανάγκη για την εκτίμηση της τροφικής κατάστασης των υδάτινων οικοσυστημάτων με μεγαλύτερη αντικειμενικότητα, οδήγησε στην ανάπτυξη ποικίλων περιβαλλοντικών ποιοτικών δεικτών, όπως ο δείκτης TRIX (Vollenweider, et al., 1998), ο TSI (Carlson, 1977), το μοντέλο Schröder (Schroder, 1991) και πολλοί άλλοι. Οι περισσότεροι από αυτούς χρησιμοποιούν φυσικές (διαφάνεια νερού, μορφολογία περιβάλλοντος), χημικές (συγκεντρώσεις θρεπτικών, χλωροφύλλης-α, διαλυμένο οξυγόνο, αγωγιμότητα) και βιολογικές παραμέτρους (φυτοπλαγκτόν, ποικιλότητα των ειδών), ώστε να εκφράσουν την ποιοτική κατάσταση ενός περιβάλλοντος. Η κατηγοριοποίηση της κατάστασης των θρεπτικών ενός υδάτινου σώματος, ερμηνεύεται κάθε φορά με διαφορετικό τρόπο, ανάλογα με το σκοπό της εκάστοτε έρευνας. Παραδείγματος χάριν, ερευνητές οι οποίοι σχετίζονται με τη διαχείριση των υδάτων επικεντρώνονται στην παρακολούθηση και τον καθορισμό της χρήσης του υδάτινου σώματος, Από την άλλη πλευρά οι υδρολόγοι, στοχεύουν στη μελέτη του υδάτινου σώματος ως ένα ενιαίο σύνολο, μελετώντας το δίκτυο της τροφής, τη ροή της ενέργειας, τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ειδών, την οικολογική πολυπλοκότητα του συστήματος, κτλ.. Έτσι η επιλογή του περιβαλλοντικού δείκτη, ο οποίος θα περιγράψει την ποιοτική κατάσταση ενός υδάτινου σώματος εξαρτάται κάθε φορά από τα επιθυμητά χαρακτηριστικά του, το κόστος αλλά και το κατά πόσο είναι εφικτός ο υπολογισμός του. Για την εκτίμηση της τροφικής κατάστασης του Αμβρακικού Κόλπου, εφαρμόστηκαν δύο διαφορετικά κριτήρια ως προς την επιλογή των περιβαλλοντικών δεικτών. Αφενός η δυνατότητα ως προς τη συλλογή και ανάλυση των απαραίτητων παραμέτρων για τον υπολογισμός τους και αφετέρου η καλή εφαρμογή τους σε περιβάλλοντα όπως ο συγκεκριμένος κλειστός κόλπος. Λαμβάνοντας υπόψη το προαναφερθέντα κριτήρια, χρησιμοποιήθηκαν δύο δείκτες τροφικότητας TSI και TRIX. Το κριτήριο ως προς την δυνατότητα της συλλογής των απαραίτητων παραμέτρων, καλύφθηκε από το γεγονός ότι και οι δύο δείκτες χρησιμοποιούν ευρέως διαδομένες παραμέτρους, όπως οι συγκεντρώσεις ολικού φωσφόρου, χλωροφύλλης-α και διαφάνειας του νερού και συγκεντρώσεις χλωροφύλλης-α, ποσοστού κορεσμού σε διαλυμένο οξυγόνο, ολικού φωσφόρου και διαλυτού ανόργανου αζώτου, για του δείκτες TSI και TRIX, αντίστοιχα. Όσον αφορά το κριτήριο εφαρμογής σε περιβάλλοντα σαν τον Αμβρακικό, ο δείκτης TSI έχει αναπτυχθεί κυρίως για λιμναία περιβάλλοντα, ωστόσο εφαρμόζεται αρκετά ικανοποιητικά τόσο σε παράκτια περιβάλλοντα, όσο και σε 264

295 Η ΤΡΟΦΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΑΜΒΡΑΚΙΚΟΥ περιβάλλοντα όπου ο περιοριστικός παράγοντας για την ανάπτυξης της πρωτογενούς παραγωγικότητας είναι ο φώσφορος, όπως συμβαίνει και στον Αμβρακικό Κόλπο. Αναφορικά με τον TRIX, είναι ένας δείκτης ο οποίος έχει χρησιμοποιηθεί από ερευνητές σε περιβάλλοντα όπως το Αιγαίο (Ignatiades, et al., 1992; Yucel-Gier, et al., 2011), τη Μαύρη Θάλασσα (Moncheva, et al., 2002), αλλά και στην ευρύτερη περιοχή του Ιονίου (Nikolaidis, et al., 2008) και της Αδριατικής (Vollenweider, et al., 1998). Για τον υπολογισμό τους χρησιμοποιήθηκαν μετρήσεις των αντίστοιχων παραμέτρων από το επιφανειακό στρώμα (0-10m), τεσσάρων σταθμών δειγματοληψίας (Α 1, Α 4, Α 8 και Α 14 ) στον Αμβρακικό, κατά τη διάρκεια της δειγματοληπτικής περιόδου Σύμφωνα με τα αποτελέσματα του δείκτη TSΙ υπήρχαν σημαντικές διαφορές μεταξύ των τριών παραμέτρων (ολικός φώσφορος, χλωροφύλλη-α και διαφάνεια του νερού), καθώς η τροφική κατάσταση του Αμβρακικού εντασσόταν σε διαφορετικό τροφικό επίπεδο ανάλογα με την παράμετρο μελέτης. Χρησιμοποιώντας τη μέση τιμή και των τριών παραμέτρων τότε ο Αμβρακικός ήταν μεσοτροφικός κατά την ανοιξιάτικη και καλοκαιρινή εποχή, μετατρεπόταν σε ολιγοτροφικός κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου, ενώ κατά τη διάρκεια του χειμώνα χαρακτηριζόταν ως ευτροφικός. Έχει εκτιμηθεί, ότι σε περιπτώσεις όπου υπάρχει σημαντική διαφορά στο δείκτη TSI μεταξύ των τριών παραμέτρων, η διαφορά της ελάχιστης και μέγιστης των τριών παραμέτρων είναι αυτή που καθορίζει την παράμετρο που θα εκφράσει την τροφική κατάσταση του υδάτινου περιβάλλοντος (Osgood, 1982). Στην περίπτωση του Αμβρακικού η τροφική κατάσταση εκφράστηκε τελικά χρησιμοποιώντας τον TSI-ΤΡ της παραμέτρου του ολικού φωσφόρου, σύμφωνα με την οποία η περιοχή μελέτης χαρακτηρίζεται ως μεσοτροφική και εποχιακά (χειμερινή εποχή) ευτροφική. Παρόμοιο ήταν και το συμπέρασμα που προέκυψε χρησιμοποιώντας των δείκτη TRΙX, εφόσον η τροφική κατάσταση του Αμβρακικού, κρίθηκε ως μέτρια και εποχιακά (χειμερινή εποχή) κακή. Συγκρίνοντας την ομοιότητα των αποτελεσμάτων των δεικτών TSI-TP και TRIX, και ταυτόχρονα τη μεγάλη διαφοροποίησή τους από το δείκτη TSI, προκύπτουν τα ακόλουθα συμπεράσματα. Αρχικά, ο δείκτης TSI στην απλή του μορφή (μέση τιμή των τριών παραμέτρων) δεν είναι σε θέση να περιγράψει ικανοποιητικά την ποιότητα των υδάτων του Αμβρακικού, αν και είναι ένα σύστημα όπου ο περιοριστικός παράγοντας είναι ο φώσφορος, ο TSI εκφράζει μια υποτιμημένη τιμή της τροφικότητας του Αμβρακικού Κόλπου. Αντίθετα, ο TRIX εκφράζει με μεγαλύτερη ακρίβεια την ποιότητα των υδάτων του κόλπου. Αν και είναι ένας δείκτης ο οποίος λαμβάνει υπόψη του μόνο τις μετρήσεις του επιλιμνίου, το αποτέλεσμά του είναι σχεδόν ταυτόσημο με εκείνο που προκύπτει εάν στον υπολογισμό του 265

296 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 συμπεριλήφθην μετρήσεις από όλη την υδάτινη στήλη, γεγονός που επιβεβαιώνει τον αρχικό ισχυρισμό. Ακολούθως τα δεδομένα του ολικού φωσφόρου, της μέσης και μέγιστης ετήσιας συγκέντρωσης χλωροφύλλης-α, και της μέσης και ελάχιστης ετήσιας διαφάνειας του νερού, του επιλιμνίου, εφαρμόστηκαν στο σύστημα κατάταξης OECD και τα δεδομένα των ορθοφωσφορικών ιόντων, του αμμωνιακού και νιτρικού αζώτου και οι συγκεντρώσεις της χλωροφύλλης-α, από το επιφανειακό στρώμα, εφαρμόστηκαν στο τροποποιημένο σύστημα κατάταξης, των Ελληνικών θαλασσών των Ignatiades (1992) και Καρύδης (1999), το οποίο τροποποιήθηκε αργότερα από τους Pagou (2000) και Siokou-Frangou and Pagou (2000). Σύμφωνα με το πρώτο σύστημα κατάταξης ο Αμβρακικός, εντάσσεται στην κατηγορία των μεσοτροφικών συστημάτων, με εξαίρεση την ελάχιστη τιμή της διαφάνειας του νερού, σύμφωνα με την οποία ο κόλπος χαρακτηρίζεται ως ευτροφικός. Αντίθετα, σύμφωνα με το σύστημα κατάταξης των Ελληνικών θαλασσών, η κατάσταση του Αμβρακικού είναι υψηλά μεσοτροφική, σύμφωνα με τις μετρήσεις των ορθοφωσφορικών ιόντων και ευτροφική σύμφωνα με τις υπόλοιπες παραμέτρους. Στο σύστημα των Ελληνικών θαλασσών, εντάχθηκαν οι διαθέσιμες μετρήσεις από το Τα αποτελέσματα της κατάταξης έδειξαν ότι 22 χρόνια πριν ο Αμβρακικός χαρακτηριζόταν ως ευτροφικός με βάση την πλειοψηφία των παραμέτρων, ενώ ως ολιγοτροφικός χρησιμοποιώντας τα δεδομένα του αμμωνιακού αζώτου. Η εντατικοποίηση της γεωργίας, η ανάπτυξη της μικρής κλίμακας βιομηχανίας, καθώς επίσης και η αυξημένη κτηνοτροφία στην ευρύτερη περιοχή γύρω από τον Αμβρακικό στα μέσα της δεκαετίας 80-90, είχε σαν αποτέλεσμα τη μεταφορά μέσω των ποταμών Λούρου και Άραχθου μεγάλων ποσοτήτων θρεπτικών στοιχείων, κατατάσσοντας τον Αμβρακικό ως ευτροφικό τόσο το 1987, όσο και 22 χρόνια αργότερα. Παρά τις μειωμένες συγκεντρώσεις των θρεπτικών (ορθοφωσφορικά, νιτρικά) και της χλωροφύλλης-α που καταγράφηκαν το 2009, οι αυξημένες τιμές του αμμωνιακού αζώτου, ίσως είναι ενδεικτικές της περαιτέρω υποβάθμισης που έχει υποστεί ο κόλπος στην πάροδο των ετών, αναφορικά με συνθήκες οξυγόνωσης, όπως περιγράφηκε και στο κεφάλαιο

297 8 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Η ευστάθεια της υδάτινης στήλης και η επίδρασή της στα χημικά και βιολογικά χαρακτηριστικά των υδάτων του Αμβρακικού κόλπου 8.1. Εισαγωγή Η αύξηση της θερμοκρασίας και της αλατότητας στο επιφανειακό στρώμα της υδάτινης στήλης, κατά τη διάρκεια της θερινής περιόδου, έχουν ως αποτέλεσμα τη δημιουργία ενός ισχυρού πυκνοκλινούς. Το στρώμα αυτό της έντονης αύξησης της πυκνότητας, αποτελεί το φυσικό εμπόδιο επικοινωνίας μεταξύ του επιφανειακού και του βαθύτερου στρώματος της υδάτινης στήλης και ως εκ τούτου την απομόνωση του τελευταίου. Η φυσική αυτή διεργασία σε συνδυασμό με μια σειρά βιογεωχημικών διεργασιών, οδηγεί στην κατανάλωση του οξυγόνου και την επικράτηση υποξικών/ανοξικών συνθηκών κοντά στον πυθμένα, οι οποίες συνοδεύονται από ποικίλες αλλαγές στη χημική και βιολογική σύσταση των υδάτων. Αλλαγές στην πυκνότητα της υδάτινης στήλης, επιφέρουν αλλαγές και στην ευστάθεια αυτής, προκαλώντας αναστροφή στην υδάτινη στήλη. Σκοπός του συγκεκριμένου κεφαλαίου είναι η αποτύπωση των αλλαγών που προκλήθηκαν τόσο στις χημικές, όσο και στις βιολογικές παραμέτρους, στην υδάτινη στήλη του Αμβρακικού Κόλπου, ως αποτέλεσμα των ασταθειών που παρατηρήθηκαν κυρίως στο βαθύτερο τμήμα αυτής, με την εισροή των υδάτων του Ιονίου. Αρχικά γίνεται μια σύντομη περιγραφή των αιτιών που προκάλεσαν την εμφάνιση ασταθειών στην υδάτινη στήλη του κόλπου τον Οκτώβριο του 2009, ενώ στη συνέχεια αποτυπώνονται τα αποτελέσματα της, όπως αυτά μετρήθηκαν στην επόμενη δειγματοληψία, το Μάρτιο του

298 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 Στο σημείο αυτό θα πρέπει να αναφερθεί, πως παρόλο που η συχνότητα των δειγματοληψιών κατά το δεύτερο δειγματοληπτικό έτος ήταν μεγαλύτερη, επιλέχθηκαν να παρουσιασθούν δεδομένα από το πρώτο δειγματοληπτικό έτος, καθώς τότε πραγματοποιήθηκαν οι εποχιακές αναλύσεις χημικών παραμέτρων σε δείγματα νερού του Αμβρακικού Στρωμάτωση και ευστάθεια της υδάτινη στήλης Η αλλαγή των μετεωρολογικών συνθηκών, κατά το πέρασμα από τη θερινή στη φθινοπωρινή περίοδο, δεν θα μπορούσαν να αφήσουν ανεπηρέαστο το επιφανειακό στρώμα της υδάτινης στήλης του Αμβρακικού Κόλπου. Η έντονη αύξηση της αλατότητας, κατά 4-5 (εικόνα 8.1 α & β) και ταυτόχρονα η μείωση των θερμοκρασιών περίπου κατά C (εικόνα 8.1 γ & δ), του επιφανειακού στρώματος, κατά τη διάρκεια της φθινοπωρινής δειγματοληψίας, είχαν ως αποτέλεσμα αφενός, τη μείωση της έντασης τόσο του αλοκλινούς, όσο και του θερμοκλινούς και αφετέρου τον περιορισμό της εμφάνισης τους σε μεγαλύτερα βάθη, περίπου κατά 10m και 4m, αντίστοιχα. Εικόνα 8.1: Διαγράμματα βάθους συναρτήσει του χρόνου, της αλατότητας (, α, β), της θερμοκρασίας ( 0 C, γ, δ) και της πυκνότητας (gr/cm 3, ε, στ) για τους σταθμούς Α 8 και Α 14, αντίστοιχα, για τους μήνες δειγματοληψίας Ιούλιο και Οκτώβριο 2009, στον Αμβρακικό Κόλπο. Όπως ήταν αναμενόμενο, οι αλλαγές στην κατανομή της αλατότητας και της θερμοκρασίας επέφεραν και αλλαγές στην κατανομή της πυκνότητας, αυξάνοντας τις επιφανειακές τιμές της gr/cm 3 κατά μέσο όρο. 268

299 Η ΕΥΣΤΑΘΕΙΑ ΤΗΣ ΥΔΑΤΙΝΗΣ ΣΤΗΛΗΣ Από την άλλη πλευρά, η εισροή του αλμυρού στρώματος νερού του Ιονίου, που παρατηρήθηκε κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού (κεφάλαιο 4), επέφερε αλλαγές και στις συνθήκες που επικρατούν στο βαθύτερο στρώμα της υδάτινης στήλης. Καθώς κατά τη φθινοπωρινή περίοδο του 2009, το συγκεκριμένο στρώμα νερού έχει φθάσει σχεδόν κοντά στον πυθμένα, έχει αυξήσει την αλατότητα και της θερμοκρασία του συγκεκριμένου στρώματος, περίπου κατά 1 και C, αντίστοιχα, με αποτέλεσμα και η πυκνότητα που καταγράφηκε στο βαθύτερο στρώμα του Αμβρακικού, κατά τη φθινοπωρινή δειγματοληψία, να είναι υψηλότερη κατά gr/cm 3 συγκριτικά με την αντίστοιχη τιμή της θερινής δειγματοληψίας. Οι αλλαγές αυτές στην πυκνότητα, τόσο στο επιφανειακό στρώμα εξαιτίας των μετεωρολογικών συνθηκών, όσο και στο βαθύτερο στρώμα της υδάτινης στήλης εξαιτίας της εισροής της υδάτινης μάζας του Ιονίου, επέφεραν μεταβολές και στην ευστάθεια της υδάτινης στήλης. Στην εικόνα 8.2 παρουσιάζονται τα προφίλ της συχνότητας της στατικής ευστάθειας, σε δύο διαφορετικούς σταθμούς στον Αμβρακικό Κόλπο, τον Α 8 και Α 14, για δύο διαφορετικές δειγματοληψίες, τον Ιούλιο και τον Οκτώβριο του Εικόνα 8.2: Κατακόρυφη κατανομή της συχνότητας στατικής ευστάθειας (Ν 2 ) κατά τους δειγματοληπτικούς μήνες Ιούλιο (α, β) και Οκτώβριο (γ, δ) 2009, στους σταθμούς δειγματοληψίας Α 8 και Α 14, αντίστοιχα στον Αμβρακικό Κόλπο. Όπως γίνεται αντιληπτό από την παρατήρηση τους, κατά τη διάρκεια του Ιούλιου, τόσο στο σταθμό Α 8 (εικόνα 8.2α), όσο και στον Α 14 (εικόνα 8.2β), το επιφανειακό και βαθύτερο τμήμα της υδάτινη στήλης, χαρακτηρίζονται από σχετικά μικρές τιμές στατικής ευστάθειας. Αντίθετα, σε βάθος περίπου 4-10m, καταγράφηκαν ιδιαίτερα υψηλές τιμές της συχνότητας 269

300 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 στατικής ευστάθειας (μέγιστη περίπου 30*10 3 πυκνοκλινούς στα συγκεκριμένα βάθη. s -2 ), ως αποτέλεσμα της εμφάνισης του Κατά τη διάρκεια, του φθινοπώρου του 2009, το προφίλ συχνότητας της στατικής ευστάθειας, παρουσιάζεται σχετικά διαφοροποιημένο. Το επιλίμνιο συνεχίζει και διατηρεί σχετικά χαμηλές τιμές, όπως και στη διάρκεια του καλοκαιριού. Ακολούθως, στην υδάτινη στήλη καταγράφονται δύο μέγιστα, μεταξύ του βάθους των 7m και 17m και 9m και 18m, για τους σταθμούς Α 8 και Α 14, αντίστοιχα, τα οποία και οριοθετούν το στρώμα του θερμοκλινούς. Χαρακτηριστική ωστόσο είναι η έντονη εναλλαγή μεταξύ αρνητικών και θετικών τιμών στη συχνότητα της στατικής ευστάθειας, κάτω από το βάθος των 22m και μέχρι τον πυθμένα, με τις πιο έντονες να εμφανίζονται μεταξύ των βαθών 22m και 32m, υποδηλώνοντας τις συνθήκες αστάθειας που επικρατούν στο συγκεκριμένο τμήμα της υδάτινης στήλης. Η αστάθεια που παρατηρήθηκε στην υδάτινη στήλη του Αμβρακικού Κόλπου, κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου του 2009, επέφερε σημαντικές αλλαγές τόσο στα χημικά, όσο και στα βιολογικά χαρακτηριστικά αυτής, όπως μετρήθηκαν μερικούς μήνες αργότερα (Μάρτιος 2010). Εικόνα 8.3: Κατακόρυφη κατανομή του διαλυμένου οξυγόνου (mg/l) για τους μήνες δειγματοληψίας α) Οκτώβριο 2009 και β) Μάρτιο 2010, στον Αμβρακικό Κόλπο. Το επιφανειακό στρώμα της υδάτινης στήλης, φαίνεται ότι αποκτά μεγαλύτερες συγκεντρώσεις διαλυμένου οξυγόνου κατά τη χειμερινή δειγματοληψία του 2010 (εικόνα 8.3β). Το διαλυμένο οξυγόνο, στα πρώτα 6m της υδάτινης στήλης, είναι αυξημένο περίπου κατά 4mg/l, εφόσον οι συγκεντρώσεις του κυμαίνονται μεταξύ 8 και 12mg/l, έναντι των 8-270

301 Η ΕΥΣΤΑΘΕΙΑ ΤΗΣ ΥΔΑΤΙΝΗΣ ΣΤΗΛΗΣ 9mg/l που μετρήθηκαν κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου. Κάτω από το βάθος των 6m, ακολουθεί μια έντονη βαθμίδα μείωσης, η οποία είναι πιο έντονη στο ανατολικό τμήμα του κόλπου, εφόσον το οξυγόνο μειώνεται περίπου κατά 5mg/l, στα επόμενα 4m. Ιδιαίτερα σημαντικές αλλαγές, καταγράφηκαν στο βαθύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης, μετά την εμφάνιση των ασταθειών που περιγράφθηκαν λίγο πριν. Αναλυτικότερα, το φθινόπωρο του 2009 (εικόνα 8.3β), όλη η έκταση της υδάτινης στήλης του Αμβρακικού Κόλπου, κάτω από το βάθος των 22m και 16m, για το δυτικό και ανατολικό τμήμα του αντίστοιχα, ήταν υποξική, ενώ ανοξικές συνθήκες παρατηρήθηκαν μόνο στο βαθύτερο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού, κάτω από το βάθος των 40m. Κατά την επόμενη δειγματοληψία, οι συνθήκες είναι εμφανώς βελτιωμένες, σε όλη την έκταση του κόλπου, ως αποτέλεσμα της ανάμιξης των καλά οξυγονωμένων υδάτων του Ιονίου, που εισήλθαν στο εσωτερικό του κόλπου, παρουσιάζοντας ωστόσο σημαντικές χωρικές διακυμάνσεις. Το δυτικό τμήμα του Αμβρακικού (σταθμοί Α 3 -Α 4 ), έχει οξυγονωθεί πλήρως σε όλη την έκταση της υδάτινης στήλης, εφόσον οι υποξικές συνθήκες του φθινοπώρου, έχουν δώσει τη θέση τους σε συγκεντρώσεις διαλυμένου οξυγόνου, μεγαλύτερες από 4mg/l, οι οποίες φθάνουν ακόμη και τα 6mg/l κοντά στον πυθμένα. Η παρατήρηση των μεγαλύτερων συγκεντρώσεων διαλυμένου οξυγόνου κοντά στον πυθμένα, είναι χαρακτηριστική ένδειξη της οξυγόνωσης της υδάτινης στήλης από το βαθύτερο προς το ανώτερο τμήμα της. Στο κεντρικό τμήμα του κόλπου (σταθμοί Α 5 -Α 12 ), αυτή η είσοδος, προκάλεσε την αύξηση των συγκεντρώσεων του διαλυμένου οξυγόνου του πυθμένα, από 0.4mg/l που μετρήθηκαν τον Οκτώβριο του 2009, σε 6.2mg/l, 4.8mg/l και 2.8mg/l (για τους σταθμούς Α 5, A 8 και Α 12, αντίστοιχα) μετά την ανάμιξη της στήλης. Ταυτόχρονα όμως, η εμφάνιση της υποξικής ζώνης, μετατοπίστηκε σε μικρότερα βάθη το χειμώνα του 2010, εφόσον εκτεινόταν σε βάθος εύρους μεταξύ 10m και 29m, έναντι των 19m μέχρι και τον πυθμένα που μετρήθηκε το φθινόπωρο του Όσον αφορά το ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού (σταθμός Α 14 ), οι αλλαγές που επέφερε η ανάμιξη είχαν να κάνουν με δύο διαφορετικές περιπτώσεις. Κατά την πρώτη, το βαθύτερο ανοξικό τμήμα που καταγράφηκε το φθινόπωρο του 2009, έχει οξυγονωθεί εν μέρη, εφόσον οι συγκεντρώσεις του οξυγόνου μετά την ανάμιξη της υδάτινης στήλης ήταν μεταξύ 0.7mg/l και 2.2mg/l, κάτω από τα 40m βάθος. Στη δεύτερη περίπτωση, έχουμε και πάλι την ανάπτυξη υποξικών συνθηκών σε μικρότερα βάθη. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί το γεγονός ότι ενώ το φθινόπωρο του 2009 υποξικές συνθήκες καταγράφηκαν κάτω από το βάθος των 18m, μετά την ανάμιξη το βάθος αυτό μειώθηκε στα 10m. 271

302 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 Αντίστοιχες είναι και οι αλλαγές που επέφερε η εισροή των υδάτων του Ιονίου και η ανάμιξή τους με το βαθύτερο στρώμα του Αμβρακικού, όσον αφορά την κατανομή της ενεργού οξύτητας. Αύξηση του ph παρατηρήθηκε στα πρώτα 6m της υδάτινης στήλης κατά τη διάρκεια του χειμώνα (εικόνα 8.4β). Το ομογενοποιημένο επιφανειακό στρώμα με σταθερές τιμές ph ίσες με 8.1, που καταγράφηκε το φθινόπωρο, έχει αντικατασταθεί από ένα στρώμα όπου στα πρώτα 4m, οι τιμές του ph είναι σταθερές και ίσες με 8.4, ενώ στα επόμενα 2m το ph μειώνεται περίπου κατά 0.3. Εικόνα 8.4: Κατακόρυφη κατανομή της ενεργού οξύτητας για τους μήνες δειγματοληψίας α) Οκτώβριο 2009 και β) Μάρτιο 2010, στον Αμβρακικό Κόλπο. Αύξηση της ενεργού οξύτητας όμως, όμοια με εκείνη που περιγράφηκε στην κατανομή του διαλυμένου οξυγόνου, παρατηρήθηκε και στο βαθύτερο στρώμα του Αμβρακικού. Πιο συγκεκριμένα το φθινόπωρο κάτω από το βάθος των 24m, για το δυτικό και κεντρικό τμήμα του κόλπου, και κάτω από τα 18m για το ανατολικό, το ph ήταν σταθερό και ίσο με 7.7. Μετά την ανάμιξη της υδάτινης στήλης, στο δυτικό και κεντρικό τμήμα του κόλπου, οι τιμές του ph μειωνόταν από τα βαθύτερα στρώματα προς τα ανώτερα, εφόσον οι τιμές του σε βάθος 24m, 30m και 40m, ήταν ίσες με 7.8, 7.9 και 8, αντίστοιχα. Αύξηση των τιμών του ph, μικρότερης τάξεως, παρατηρήθηκε και στο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού, εφόσον οι τιμές του ήταν πάντα μεγαλύτερες από 7.7. Εξαίρεση αποτελεί ένα στρώμα νερού το οποίο εκτεινόταν ανάμεσα στους σταθμούς Α 12 και Α 14, και μεταξύ των βαθών 8m και 15m, όπου οι τιμές του ph, ήταν μεταξύ 7.68 και 7.7. Στο σημείο 272

303 Η ΕΥΣΤΑΘΕΙΑ ΤΗΣ ΥΔΑΤΙΝΗΣ ΣΤΗΛΗΣ αυτό θα πρέπει να τονισθεί το γεγονός ότι το συγκεκριμένο στρώμα ταυτίζεται με το ανώτερο όριο της υποξικής ζώνης που μετρήθηκε στον Αμβρακικό, μετά την ανάμιξη του βαθύτερου στρώματος της υδάτινης στήλης. Εξίσου σημαντικές ήταν και οι αλλαγές που επέφερε η ανάμιξη στο δυναμικό οξειδοαναγωγής. Το φθινόπωρο του 09 όλη η έκταση της υδάτινης στήλης του Αμβρακικού, παρουσίαζε μια ζώνωση μέχρι το βάθος των 25m, όπου οι τιμές του δυναμικού οξειδοαναγωγής ήταν πάντα θετικές και αυξανόταν από τα ανατολικά (Eh=0mV) προς τα δυτικά (Eh=75mV) (εικόνα 8.5α). Κάτω από αυτό το βάθος, οι τιμές του δυναμικού οξειδοαναγωγής ήταν πάντα αρνητικές και μειωνόταν με το βάθος, λαμβάνοντας την ελάχιστη τιμή (-240mV) κοντά στον πυθμένα του σταθμού Α 14. Εικόνα 8.5: Κατακόρυφη κατανομή του δυναμικού οξειδοαναγωγής (mv), για τους μήνες δειγματοληψίας α) Οκτώβριο 2009 και β) Μάρτιο 2010, στον Αμβρακικό Κόλπο. Αντίθετα μετά την ανάμιξη και οξυγόνωση (εικόνα 8.5β) στο βαθύτερου τμήματος της υδάτινης στήλης, από τα δυτικά μέχρι και το σταθμό Α 12, το δυναμικό οξειδοαναγωγής παρουσίαζε ιδιαίτερα αυξημένες και πάντα θετικές τιμές ( mV), ενώ στο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού, καταγράφηκε μια ζώνωση μείωσης των τιμών του από 220mV στο σταθμό Α 12, έως 120mV στον Α Χημεία και βιολογία της υδάτινης στήλης Μετά την ανάμιξη της υδάτινης στήλης, κατά τη χειμερινή εποχή, έντονες ήταν οι αλλαγές που καταγράφηκαν όσον αφορά την κατανομή των χημικών και βιολογικών 273

304 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 παραμέτρων στην υδάτινη στήλη του Αμβρακικού. Οι συγκεντρώσεις του αμμωνιακού αζώτου (εικόνα 8.6 α & β), μετά την ανάμιξη της υδάτινης στήλης, δεν παρουσίαζαν ιδιαίτερες διαφοροποιήσεις στην έκταση της υδάτινης στήλης λαμβάνοντας τιμές μεταξύ 26.7 μg/l και 54μg/l. Οι τιμές αυτές ήταν εμφανώς μειωμένες, συγκριτικά με τις αντίστοιχες που καταγράφηκαν κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου, εφόσον το εύρος των τιμών του αμμωνιακού αζώτου κατά τη φθινοπωρινή δειγματοληψία ήταν μεταξύ 26-36μg/l και μg/l, στο επιφανειακό και βαθύτερο στρώμα του κόλπου αντίστοιχα. Εικόνα 8.6: Διαγράμματα βάθους συναρτήσει του χρόνου, του αμμωνιακού αζώτου (μg/l, α, β), του νιτρικού αζώτου (μg/l, γ, δ) και του νιτρώδους αζώτου (μg/l, ε, στ) για τους σταθμούς Α 8 και Α 14, αντίστοιχα, για τους μήνες δειγματοληψίας Οκτώβριο 2009 και Μάρτιο 2010, στον Αμβρακικό Κόλπο. Η εισροή των υδάτων του Ιονίου, που παρατηρήθηκε κατά τη διάρκεια του Φθινοπώρου και είναι υπεύθυνη αφενός για την εμφάνιση των ασταθειών και την ανάμιξη της υδάτινης στήλης και αφετέρου για την οξυγόνωση κυρίως του βαθύτερου τμήματος της υδάτινης στήλης. Η πιο πιθανή αιτία μείωσης του αμμωνιακού αζώτου, κυρίως στο βαθύτερο στρώμα του Αμβρακικού, όπου παρατηρήθηκαν οι μέγιστες συγκεντρώσεις κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου, είναι η οξυγόνωση της υδάτινης στήλης, καθώς παρουσία οξυγόνου επιτυγχάνεται η οξείδωση του αμμωνιακού αζώτου. Ταυτόχρονα, αυξημένες παρουσιάσθηκαν οι συγκεντρώσεις του νιτρικού αζώτου (εικόνα 8.6 γ & δ) κατά τη χειμερινή δειγματοληψία. Ενώ κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου, σε όλη την έκταση της υδάτινης στήλης οι συγκεντρώσεις παρουσίαζαν μικρές μεταβολές και 274

305 Η ΕΥΣΤΑΘΕΙΑ ΤΗΣ ΥΔΑΤΙΝΗΣ ΣΤΗΛΗΣ δεν ξεπερνούσαν 40μg/l, μετά την ανάμιξη της υδάτινης στήλης παρουσιάσθηκαν έντονες μεταβολές. Πιο αναλυτικά, για το κεντρικό τμήμα του κόλπου (εικόνα 8.6 γ) το νιτρικό άζωτο ήταν αυξημένο τόσο στην επιφάνεια, όσο και στον πυθμένα περίπου κατά 14μg/l, ενώ στο βάθος των 20m καταγράφηκαν συγκεντρώσεις της τάξεως των 103μg/l, έναντι των 19μg/l που μετρήθηκαν το φθινόπωρο. Αντίθετα, στο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού (εικόνα 8.6δ), οι συγκεντρώσεις που καταγράφηκαν στο επιφανειακό και βαθύτερο τμήμα του κόλπου (145μg/l και 150μg/l, αντίστοιχα) μετά την ανάμιξη της υδάτινης στήλης, ήταν ιδιαίτερα αυξημένες συγκριτικά με εκείνες πριν την ανάμιξη (17μg/l και 43μg/l). Η αύξηση αυτή των συγκεντρώσεων του νιτρικού αζώτου στο βαθύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης, μετά τη ανάμιξή της με τα ύδατα του Ιονίου, οφείλεται προφανώς σε συνθήκες οξείδωσης με τελικό προϊόν το νιτρικό άζωτο, όπως περιγράφηκαν και πιο πριν. Όσον αφορά τις αυξημένες συγκεντρώσεις των νιτρικών που καταγράφηκαν στο επιφανειακό στρώμα κατά τη διάρκεια του Μαρτίου του 2010, ένας πιθανός λόγος που μπορεί να τις αιτιολογήσει είναι η εξωτερική φόρτιση του Αμβρακικού με ανόργανο άζωτο. Ο Αμβρακικός δέχεται μεγάλες ποσότητες γλυκού νερού από τα δύο μεγάλα ποτάμια τον Άραχθο και το Λούρο, τα οποία μεταφέρουν νερά πλούσια σε θρεπτικά. Το γεγονός ότι οι μέγιστες παροχές των ποταμών, προς τα τέλη του χειμώνα, ταυτίζονται χρονικά με την αύξηση των συγκεντρώσεων του νιτρικού αζώτου στο επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού, ενισχύει την αρχική υπόθεση. Αυξημένες ήταν και οι συγκεντρώσεις του νιτρώδους αζώτου κατά τη χειμερινή περίοδο στο ανατολικό τμήμα του κόλπου (εικόνα 8.7 στ). Πιο συγκεκριμένα, οι τιμές που ανιχνεύθηκαν τόσο στην επιφάνεια όσο και στο βάθος των 25m, ήταν 5-6 φορές μεγαλύτερες (1.5μg/l και 18μg/l, στην επιφάνεια και στα 25m αντίστοιχα), συγκριτικά με εκείνες πριν την ανάμιξη της υδάτινης στήλης (0μg/l και 1.2μg/l). Η εμφάνιση της μέγιστης τιμής του νιτρώδους αζώτου, κατά τη χειμερινή εποχή, στο βάθος των 25m, και η ταύτισή της με την επικράτηση πολύ χαμηλών συγκεντρώσεων διαλυμένου οξυγόνου στη συγκεκριμένη περιοχή (DO=0.67mg/l), οδηγεί στο συμπέρασμα πως τα αυξημένα νιτρώδη που καταγράφηκαν στο συγκεκριμένο τμήμα της υδάτινης στήλης, είναι προφανώς το ενδιάμεσο προϊόν αναγωγής του νιτρικού αζώτου προς αέριο άζωτο. Μεγάλες ήταν και οι αυξήσεις στις τιμές των συγκεντρώσεων των ορθοφωσφορικών ιόντων, που παρατηρήθηκαν μετά την ανάμιξή της υδάτινης στήλης, κυρίως στο ενδιάμεσο στρώμα (20-25m) αλλά και στο βαθύτερο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού (εικόνα 8.7 α & β). Μικρή αύξηση των ορθοφωσφορικών ιόντων, καταγράφηκε στην επιφάνεια της υδάτινης στήλης, στο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού κατά τη χειμερινή εποχή, καθώς οι 275

306 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 συγκεντρώσεις τους παρουσιάσθηκαν αυξημένες κατά 6μg/l (8.6μg/l), συγκριτικά με τη μέγιστη τιμή των 3μg/l που μετρήθηκε το φθινόπωρο του Αναφορικά με τα ενδιάμεσα βάθη, οι συγκεντρώσεις των ορθοφωσφορικών ιόντων που μετρήθηκαν στο κεντρικό και ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού (8μg/l και 5.3μg/l, αντίστοιχα) κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου, μετά την εισροή και την ανάμιξη της υδάτινης στήλης, αυξήθηκαν σημαντικά εφόσον έφθανα περίπου στα 26.5μg/l και 71.6μg/l, για τα δύο τμήματα αντίστοιχα. Όσον αφορά το βαθύτερο τμήμα κοντά στον πυθμένα, στο κεντρικό τμήμα του Αμβρακικού δεν παρουσιάσθηκαν αλλαγές στις συγκεντρώσεις πριν και μετά την ανάμιξη (24.8μg/l και 27μg/l, αντίστοιχα), εν αντιθέσει με το ανατολικό τμήμα του κόλπου όπου οι συγκεντρώσεις των ορθοφωσφορικών ιόντων, αυξήθηκαν από 53.4μg/l το φθινόπωρο, σε 72.3μg/l στα τέλη του χειμώνα. Εικόνα 8.7: Διαγράμματα βάθους συναρτήσει του χρόνου των ορθοφωσφορικών ιόντων (μg/l) για τους σταθμούς α) Α 8 και β) Α 14, για τους μήνες δειγματοληψίας Οκτώβριο 2009 και Μάρτιο 2010, στον Αμβρακικό Κόλπο. Όπως η αύξηση του νιτρικού αζώτου στο επιφανειακό στρώμα κατά τη χειμερινή εποχή, αποδόθηκε στη εξωτερική φόρτιση, η ίδια υπόθεση θα μπορούσε να αιτιολογήσει και την αύξηση των συγκεντρώσεων των ορθοφωσφορικών ιόντων στην επιφάνεια της υδάτινης στήλης κατά τη χειμερινή εποχή. Οι αυξημένες παροχές των ποταμών κατά τη διάρκεια του χειμώνα, εμπλουτίζουν με ανόργανες μορφές φωσφόρου το επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού, αυξάνοντας έτσι τις συγκεντρώσεις των ορθοφωσφορικών ιόντων. Υπό αναερόβιες συνθήκες, τα (οξυ-) υδροξείδια του σιδήρου, γίνονται διαλυτά εξαιτίας της αναγωγής των ιόντων του τρισθενούς σιδήρου σε χαμηλά δυναμικά οξειδοαναγωγής με αποτέλεσμα την απελευθέρωση των ορθοφωσφορικών ιόντων στο νερό (Twinch and Breen, 1980). Ως εκ τούτου, τα αρνητικά δυναμικά οξειδοαναγωγής και οι ανοξικές συνθήκες που χαρακτήριζαν το βαθύτερο (ανατολικό) τμήμα του Αμβρακικού κατά τη φθινοπωρινή δειγματοληψία, είχαν ως αποτέλεσμα την απελευθέρωση από το ίζημα ορθοφωσφορικών ιόντων, προκαλώντας έτσι τις αυξημένες συγκεντρώσεις που μετρήθηκαν στη συγκεκριμένη 276

307 Η ΕΥΣΤΑΘΕΙΑ ΤΗΣ ΥΔΑΤΙΝΗΣ ΣΤΗΛΗΣ περιοχή μετά την ανάμιξη. Ένα πιθανό σενάριο το οποίο θα μπορούσε να αιτιολογήσει τις αυξημένες συγκεντρώσεις των ορθοφωσφορικών ιόντων που παρατηρήθηκαν σε ενδιάμεσα βάθη, είναι η ανάμιξη του βαθύτερου τμήματος της υδάτινης στήλης, η οποία είχε ως αποτέλεσμα τη μεταφορά υψηλών συγκεντρώσεων ορθοφωσφορικών ιόντων από τα βαθύτερα, προς τα ανώτερα στρώματα της υδάτινης στήλης. Τα αποτελέσματα των συγκεντρώσεων των σουλφιδίων που μετρήθηκαν κατά τις δύο δειγματοληπτικές περιόδους, πριν και μετά την ανάμιξη, παρουσιάζονται στην ακόλουθη εικόνα 8.8. Σε χαμηλές συγκεντρώσεις διαλυμένου οξυγόνου, τα θειοαναγωγικά βακτήρια χρησιμοποιούν το θειικό άλας ως οξειδωτικό, ώστε να οξειδώσουν την οργανική ύλη και να παράγουν χρήσιμη για αυτά ενέργεια. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την αναγωγή του θειικού άλατος σε σουλφίδια, ως παραπροϊόν αυτού του αναερόβιου μεταβολισμού (Wetzel, 2001). Όπως προκύπτει κατά τη φθινοπωρινή δειγματοληψία, οι συγκεντρώσεις των σουλφιδίων ήταν ανιχνεύσιμες κάτω από τα 20m για το κεντρικό και 25m για το ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού. Γενικά δεν παρατηρήθηκαν ιδιαίτερα μεγάλες συγκεντρώσεις σουλφιδίων εφόσον οι μέγιστες τιμές, που καταγράφηκαν κοντά στον πυθμένα, ως αποτέλεσμα της αναγωγής των θειικών, δεν ξεπερνούσαν τα 0.8mg/l και 1.6mg/l, για το κεντρικό και ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού, αντίστοιχα. Χαρακτηριστικό ωστόσο είναι το γεγονός ότι μετά την ανάμιξη του βαθύτερου στρώματος της υδάτινης στήλης, οι συγκεντρώσεις των σουλφιδίων που ανιχνεύθηκαν ήταν μηδενικές, ως αποτέλεσμα της οξείδωσης. Εικόνα 8.8: Διαγράμματα βάθους συναρτήσει του χρόνου της συγκέντρωσης των σουλφιδίων (mg/l), για τους σταθμούς α) Α 8 και β) Α 14, αντίστοιχα, για τους μήνες δειγματοληψίας Οκτώβριο 2009 και Μάρτιο 2010, στον Αμβρακικό Κόλπο. Η αύξηση των θρεπτικών στοιχείων που παρατηρήθηκε, σε όλη την έκτασή της, μετά την ανάμιξή της και κυρίως οι αυξήσεις των ορθοφωσφορικών ιόντων, δεν θα μπορούσαν να αφήσουν ανεπηρέαστη και την κατανομή των βιολογικών παραμέτρων στην υδάτινη στήλη. Αναλυτικότερα, αυξημένες συγκεντρώσεις χλωροφύλλης-α μετρήθηκαν κατά τη χειμερινή εποχή στο επιφανειακό στρώμα. Χαρακτηριστική είναι η αύξησή τους, εφόσον οι μέγιστες 277

308 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 συγκεντρώσεις στα πρώτα 10m της υδάτινης στήλης, το φθινόπωρο, δεν ξεπερνούσαν τα 1.2μg/l, ενώ κατά τη χειμερινή εποχή οι μέγιστες συγκεντρώσεις που καταγράφηκαν στο βάθος των 5m ήταν της τάξεως των 8.3μg/l και 10.4μg/l, για το κεντρικό και ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού αντίστοιχα (εικόνα 8.9 α & β). Τα υδρόβια φυτά χρησιμοποιούν την ανόργανη μορφή του φωσφόρου για τη θρέψη τους και κυρίως στη μορφή των ορθοφωσφορικών ιόντων, καθώς αυτή αποτελεί τη μοναδική μορφή ανόργανου διαλυτού φωσφόρου, η οποία χρησιμοποιείται άμεσα από την υδρόβια χλωρίδα και πανίδα (CCME, 2004). Η αύξηση της πρωτογενούς παραγωγικότητας κατά τη χειμερινή εποχή, στο επιφανειακό στρώμα, οφείλεται προφανώς στις αυξημένες συγκεντρώσεις θρεπτικών, αλλά κυρίως των ορθοφωσφορικών ιόντων, που χαρακτήριζαν το συγκεκριμένο στρώμα. Παράλληλα η αύξηση αυτή της φωτοσυνθετικής δραστηριότητας, αντικατοπτρίζει τις ιδιαίτερες αυξημένες συγκεντρώσεις διαλυμένου οξυγόνου και ph, που χαρακτήριζαν το επιφανειακό στρώμα κατά τη χειμερινή εποχή. Εικόνα 8.9: Διαγράμματα βάθους συναρτήσει του χρόνου της χλωροφύλλης-α (μg/l, α, β), της χλωροφύλλης-β (μg/l, γ, δ) και της χλωροφύλλης-γ (μg/l, ε, στ), για τους σταθμούς Α 8 και Α 14, αντίστοιχα, για τους μήνες δειγματοληψίας Οκτώβριο 2009 και Μάρτιο 2010, στον Αμβρακικό Κόλπο. Την ίδια εποχή, οι συγκεντρώσεις της χλωροφύλλης-β που καταγράφηκαν στην επιφάνεια του Αμβρακικού (μέχρι το βάθος των 10m), ήταν σχεδόν μηδενικές, παρουσιάζοντας μικρές διαφοροποιήσεις συγκριτικά με τις αντίστοιχες του φθινοπώρου, οι οποίες ήταν εξίσου μικρές ( μg/l, εικόνα 8.9 γ & δ). Στα ενδιάμεσα βάθη, ενώ για το κεντρικό τμήμα του Αμβρακικού (σταθμός Α 8 ) οι συγκεντρώσεις ήταν όμοιες για τις δύο 278

309 Η ΕΥΣΤΑΘΕΙΑ ΤΗΣ ΥΔΑΤΙΝΗΣ ΣΤΗΛΗΣ εποχές, στο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού και στο βάθος των 25m, παρουσιάσθηκε έντονη αύξηση των συγκεντρώσεων της χλωροφύλλης-β, εφόσον από 0.11μg/l που μετρήθηκαν το φθινόπωρο του 2009, μετά την ανάμιξη οι αντίστοιχες συγκεντρώσεις αυξήθηκαν στο 1.5μg/l. Χωρικές διακυμάνσεις των συγκεντρώσεις της χλωροφύλλης-β παρουσιάσθηκαν και στην περιοχή κοντά στον πυθμένα. Ενώ στο κεντρικό τμήμα του κόλπου (σταθμός Α 8 ), οι συγκεντρώσεις μειώθηκαν από 0.78μg/l το φθινόπωρο σε μηδενικές το χειμώνα, στο ανατολικό τμήμα σχεδόν τριπλασιάσθηκαν από 0.14μg/l σε 0.39μg/l, μετά την ανάμιξη. Οι αλλαγές που αποτυπώθηκαν αναφορικά με την κατανομή της χλωροφύλλης-γ, πριν και μετά τη διαδικασία της ανάμιξης (εικόνα 8.9 ε και στ), ήταν παρόμοιες με αυτές της χλωροφύλλης-α. Αναλυτικότερα, αυξημένες συγκεντρώσεις παρουσιάσθηκαν στα επιφανειακά 10m της υδάτινης στήλης, όπου το φθινόπωρο οι μέγιστες τιμές δεν ξεπερνούσαν τα 0.9μg/l, ενώ κατά τη διάρκεια του χειμώνα οι μέγιστες τιμές έφθασαν σχεδόν τα 2.8μg/l. Στο υπόλοιπο τμήμα της υδάτινης στήλης, οι συγκεντρώσεις της χλωροφύλλης-γ που προσδιορίσθηκαν το χειμώνα ήταν μικρότερες από τις αντίστοιχες του φθινοπώρου, με εξαίρεση τον πυθμένα του κεντρικού τμήματος, όπου παρουσίασε μια πολύ μικρή αύξηση Συζήτηση - Συμπεράσματα Όπως έχει ήδη αναφερθεί και σε προηγούμενη θεματική ενότητα (κεφάλαιο 4), χαρακτηριστικό γνώρισμα της κυκλοφορίας του Αμβρακικού Κόλπου είναι η είσοδος των υδάτων του Ιουνίου, με μεγάλη αλατότητα, στο εσωτερικό του κόλπου. Η εισροή αυτή λαμβάνει χώρα πάντα κάτω από το στρώμα του πυκνοκλινούς, ενώ η θέση της συγκεκριμένης υδάτινης μάζας στην υδάτινη στήλη καθορίζεται εποχιακά από την πυκνότητά της. Οι μεταβολές που προκαλούνται στην πυκνότητα της υδάτινης στήλης του Αμβρακικού, κατά τις περιόδους εισροής της υδάτινη μάζας του Ιονίου, έχουν ως αποτέλεσμα την εκδήλωση ασταθειών, προκαλώντας έτσι αναστροφή και ανάμιξη των υδάτων. Υπό έντονες συνθήκες στρωμάτωσης της υδάτινης στήλης, όπως συμβαίνει σε όλη τη διάρκεια του καλοκαιριού, το βαθύτερο τμήμα του Αμβρακικού Κόλπου, είναι πλήρως απομονωμένο από το επιφανειακό. Κάτω από αυτές τις συνθήκες η επικράτηση υποξικών/ανοξικών συνθηκών στον πυθμένα του κόλπου, οι χαμηλές τιμές του ph και τα αρνητικά δυναμικά οξειδοαναγωγής αποτελούν τα κύρια χαρακτηριστικά του κόλπου κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου. Το αμμωνιακό άζωτο αποτελεί την κύρια μορφή του αζώτου και οι μέγιστες συγκεντρώσεις του καταγράφονται κοντά στον πυθμένα, ενώ πολύ μικρότερες συγκεντρώσεις νιτρικού και νιτρώδους αζώτου είναι ανιχνεύσιμες σε όλη την έκταση της 279

310 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 υδάτινης στήλης. Μικρές είναι και οι συγκεντρώσεις των ορθοφωσφορικών ιόντων, με εξαίρεση τα βαθύτερα στρώματα όπου αυξάνονται ως αποτέλεσμα της απελευθέρωσής τους από το ίζημα. Ταυτόχρονα η αναγωγή του θειικού άλατος σε σουλφίδια, επιφέρει την αύξηση των συγκεντρώσεων των τελευταίων, κυρίως στα βαθύτερα τμήματα του πυθμένα. Σε τέτοιες περιόδους μικρή είναι και η πρωτογενής παραγωγικότητα σε όλη την υδάτινη στήλη του κόλπου. Η αναστροφή της υδάτινης στήλης και η ανάμιξη των υδάτων, ως αποτέλεσμα της εισροής των υδάτων του Ιονίου, αποκαλύπτουν μια διαφορετική πλευρά κατά τη διάρκεια της χειμερινής περιόδου. Η βελτίωση των συνθηκών οξυγόνωσης κοντά στον πυθμένα, η εμφάνιση υποξικών συνθηκών σε μικρότερα βάθη και η αύξηση των τιμών του ph και των δυναμικών οξειδοαναγωγής είναι οι κύριες επιπτώσεις της ανάμιξης στο βαθύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου παρατηρείται αύξηση των συγκεντρώσεων των ορθοφωσφορικών ιόντων, η επικρατέστερη μορφή του αζώτου φαίνεται να είναι τα νιτρικά, ενώ αυξημένες τιμές νιτρώδους αζώτου, κυρίως σε ενδιάμεσα βάθη και μειωμένες τιμές αμμωνιακού αζώτου, χαρακτήριζαν όλη την έκταση της υδάτινης στήλης. Η αύξηση των συγκεντρώσεων του διαλυμένου οξυγόνου είχε ως αποτέλεσμα την οξείδωση των σουλφιδίων και την απουσία τους από όλη την έκταση του Αμβρακικού. Ταυτόχρονα όμως αύξηση των συγκεντρώσεων χλωροφύλλης-α και γ παρατηρήθηκε και στο επιφανειακό στρώμα. Η αύξηση των συγκεντρώσεων των ορθοφωσφορικών ιόντων στο βαθύτερο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού, θα μπορούσε να αποδοθεί στη συνεχόμενη απελευθέρωσή τους από το ίζημα, για όσο χρονικό διάστημα επικρατούσαν αναερόβιες συνθήκες και αρνητικά δυναμικά οξειδοαναγωγής, μετά το πέρασμα του φθινοπώρου και μέχρι την πλήρη ανάμιξη του συγκεκριμένου τμήματος της υδάτινης στήλης. Ωστόσο, οι αυξημένες συγκεντρώσεις που παρουσιάσθηκαν σε ενδιάμεσα βάθη (20-25m), θα μπορούσαν να αποδοθούν στη διάχυση προς τα ανώτερα στρώματα, μέσω της ανάμιξης της υδάτινης στήλης. Η αύξηση των συγκεντρώσεις του νιτρικού αζώτου και των ορθοφωσφορικών ιόντων στο επιφανειακό στρώμα, είναι πιθανό να οφείλονται σε εξωτερική φόρτιση του συστήματος. Η πιο πιθανή πηγή αυτού του εμπλουτισμού είναι τα δύο ποτάμια που εκβάλουν στο βόρειο τμήμα του. Παρόλο που δεν υπάρχουν οι πραγματικές παροχές των ποταμών για το συγκεκριμένο έτος δειγματοληψίας, οι αυξημένες παροχές που χαρακτηρίζουν όλα τα ποτάμια κατά τη διάρκεια του χειμώνα, φαίνεται πως ενισχύουν το σενάριο του εμπλουτισμού, καθώς ταυτίζονται χρονικά με την αύξηση των θρεπτικών στο επιφανειακό στρώμα. 280

311 Η ΕΥΣΤΑΘΕΙΑ ΤΗΣ ΥΔΑΤΙΝΗΣ ΣΤΗΛΗΣ Η αύξηση των συγκεντρώσεων της πρωτογενούς παραγωγικότητας που παρατηρήθηκε κατά τη διάρκεια του χειμώνα, είναι αποτέλεσμα της αύξησης των συγκεντρώσεων των θρεπτικών στοιχείων που παρατηρήθηκαν την ίδια εποχή στο επιφανειακό στρώμα. Η έντονη φωτοσυνθετική δραστηριότητα που μόλις περιγράφηκε είναι η αιτία αύξησης των συγκεντρώσεων του διαλυμένου οξυγόνου και της ενεργού οξύτητας στο επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού. Παράλληλα, η αύξηση των συγκεντρώσεων της χλωροφύλλης-γ στο ίδιο στρώμα, αποκαλύπτει την αλλαγή στη σύνθεση των φυτοπλαγκτονικών οργανισμών κατά τη χειμερινή περίοδο. Η έντονη χωρική μεταβολή που παρατηρήθηκε σε όλες σχεδόν τις παραμέτρους (φυσικοχημικές, χημικές, βιολογικές) μεταξύ του κεντρικού και ανατολικού τμήματος του Αμβρακικού, θα μπορούσε να αποδοθεί στη διαφορετική χρονική διάρκεια έκθεσης του κάθε τμήματος σε συνθήκες ανάμιξης και οξυγόνωσης. Έτσι στο κεντρικό τμήμα του κόλπου, στο οποίο η οξυγόνωση είναι πιο άμεση και διαρκεί περισσότερο (ως αποτέλεσμα της μικρότερης απόστασης του από την είσοδο του κόλπου, όπως αναλύθηκε και στο κεφάλαιο 5), οι συγκεντρώσεις θρεπτικών όπως το νιτρικό άζωτο και τα ορθοφωσφορικά ιόντα, είναι μικρότερες από τις αντίστοιχες που μετρήθηκαν στο ανατολικό τμήμα του κόλπου μετά τη ανάμιξη της υδάτινης στήλης. 281

312 282

313 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 Σύνοψη - Συμπεράσματα 9.1. Χαρακτηριστικά ενός Μεσογειακού κλειστού κόλπου. Το παράδειγμα του Αμβρακικού Κόλπου Είναι κοινά αποδεκτό πως η αλληλεπίδραση μεταξύ πολυάριθμων συνισταμένων όπως είναι το κλίμα, η μορφολογία μιας λεκάνης, η παροχή γλυκού νερού, η έντονη στρωμάτωση, η ασθενής κυκλοφορία και μίξη του νερού καθώς και ο εμπλουτισμός με θρεπτικά στοιχεία, αποτελούν συνήθως τις κύριες αιτίες υποβάθμισης των συγκεντρώσεων οξυγόνου, που ως αποτέλεσμα έχουν την επικράτηση υποξικών/ανοξικών συνθηκών. Με τον ένα ή τον άλλο τρόπο η απομόνωση του βαθύτερου τμήματος της υδάτινης λεκάνης, σε συνδυασμό με μια σειρά βιο-γεωχημικών διεργασιών, οι οποίες προκαλούν τη μικροβιακή κατανάλωση του οξυγόνου σε μεγάλα βάθη, οδηγούν στη διατάραξη του ισοζυγίου παροχής-κατανάλωσης οξυγόνου, προκαλώντας την ανάπτυξη υποξικών/ανοξικών συνθηκών στο εσωτερικό τους. Ο Αμβρακικός Κόλπος, τυπικό παράδειγμα κλειστού κόλπου, φαίνεται πως καλύπτει ένα μεγάλο μέρος των προαναφερθέντων συνισταμένων. Χαρακτηριστικό γνώρισμα της συγκεκριμένης περιοχής, είναι η παροχέτευση στο βόρειο τμήμα της, μεγάλων ποσοτήτων γλυκού νερού, μέσω τον ποταμών Άραχθου και Λούρου. Η ακανόνιστη παροχή τους, σύμφωνα με τις ανάγκες της ΔΕΗ για νερό, έχει ως αποτέλεσμα μεγάλος όγκος γλυκού νερού, να φθάνει στην επιφάνεια του κόλπου κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου, πολύ αργότερα από την αναμενόμενη εποχή. Άμεση συνέπεια αυτής της δράσης είναι η εμφάνιση αυξημένων τιμών στατικής ευστάθειας στο στρώμα του πυκνοκλινούς, σε μια εποχή η οποία προσφέρεται για την ανάμιξη της υδάτινης στήλης. 283

314 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 Εξαιτίας του μικρού παλιρροιακού εύρους και των ασθενών έως μέτριων ανεμολογικών συνθηκών που πνέουν στην περιοχή μελέτης, το σύστημα του Αμβρακικού χαρακτηρίζεται από πολύ μικρή φυσική ενέργεια ανάμιξης. Αποτέλεσμα του συνδυασμού όλων των προαναφερθέντων, είναι η έντονη στρωμάτωση της υδάτινης στήλης του κόλπου και η παρατεταμένη απομόνωση του βαθύτερου τμήματος του. Σαν ένα τυπικό παράδειγμα φιόρδ, η κυκλοφορία των υδάτων του κόλπου, χαρακτηρίζεται από την κίνηση δύο στρωμάτων, η οποία και εξαρτάται από την πυκνότητα μεταξύ των υδάτων του Αμβρακικού και του Ιονίου. Χαρακτηριστικά, κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου και του χειμώνα, εξαιτίας των μικρών αλατοτήτων που επικρατούν στην επιφάνεια του Αμβρακικού, η πυκνότητα των επιφανειακών υδάτων του κόλπου είναι μικρότερη από την αντίστοιχη του Ιονίου, με αποτέλεσμα το νερό του Αμβρακικού να εξέρχεται επιφανειακά και υποεπιφανειακά να εισέρχεται το νερό του Ιονίου. Το βάθος εισροής εξαρτάται από τη διαφορά της πυκνότητας μεταξύ του βαθύτερου στρώματος του Αμβρακικού και του Ιονίου. Πιο συγκεκριμένα, κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου, όπου το βαθύτερο στρώμα του Αμβρακικού χαρακτηρίζεται από μεγαλύτερη πυκνότητα, η εισροή λαμβάνει χώρα σε ενδιάμεσα βάθη, κάτω από το πυκνοκλινές, ενώ αντίθετα, κατά τη διάρκεια του χειμώνα, όπου η πυκνότητα των υδάτων του Ιονίου είναι μεγαλύτερη, η εισροή λαμβάνει χώρα κοντά στον πυθμένα του κόλπου. Η μικρή διαφορά μεταξύ των πυκνοτήτων που χαρακτηρίζει τις δύο υδάτινες μάζες, έχει ως αποτέλεσμα τον αργό ρυθμό εισροής των υδάτων του Ιονίου στον Αμβρακικό. Χαρακτηριστικό είναι το γεγονός, ότι παρά το μεγάλο χρονικό διάστημα εισροής, η υδάτινη μάζα του Ιονίου, στα μέσα του χειμώνα έχει καλύψει τον πυθμένα μόνο του κεντρικού τμήματος του κόλπου, ενώ στο ανατολικό βαθύτερο τμήμα του η συγκεκριμένη υδάτινη μάζα εισχωρεί αργότερα, περίπου στα τέλη του χειμώνα. Οι περιορισμένες διαστάσεις της εισόδου, συγκρινόμενες με τις πραγματικές διαστάσεις του κόλπου, σε συνδυασμό με την εγκάρσια ράχη που τη χαρακτηρίζει και το μαίανδρο που αναπτύσσεται μετά τη είσοδο του κόλπου, δυσχεραίνουν και περιορίζουν την επικοινωνία των υδάτων του Αμβρακικού και του Ιονίου. Από την άλλη πλευρά, η τοπογραφία του πυθμένα χαρακτηρίζεται από δύο λεκάνες στο κεντρικό και ανατολικό τμήμα του, μέγιστου βάθους περίπου 40m και 50m, αντίστοιχα, διαχωριζόμενες από μια ιδιόμορφη έξαρση η οποία φθάνει περίπου τα 30m. Έτσι οι δύο λεκάνες λειτουργούν σαν δύο συγκοινωνούντα δοχεία, με σημαντική υψομετρική διαφορά, όπου για να φθάσει το νερό της εισόδου στη βαθύτερη ανατολική λεκάνη, θα πρέπει πρώτα να γεμίσει η πρώτη και πιο ρηχή λεκάνη και στη συνέχεια το νερό λόγω υπερχείλισης να κινηθεί προς τη δεύτερη. Η περιορισμένη εισροή των υδάτων του Ιονίου σε συνδυασμό με τη μεγάλη απόσταση από την είσοδο του κόλπου και την ιδιόμορφη τοπογραφία του πυθμένα, έχει ως αποτέλεσμα 284

315 ΣΥΖΗΤΗΣΗ - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ το ανατολικό, βαθύτερο τμήμα του Αμβρακικού, να δέχεται την ελάχιστη επίδραση της εισροής των υδάτων του Ιονίου. Αυτός είναι και ο λόγος για τον οποίο στη συγκεκριμένη περιοχή, επικρατούν πάντα δυσμενέστερες συνθήκες αναφορικά με τις συνθήκες οξυγόνωσης και την ποιότητα των υδάτων Οξυγόνο: Η υποβάθμισή και η εξέλιξή του σε ένα περιβάλλον τύπου φιόρδ Αναφορές υποξικών/ ανοξικών συνθηκών χρονολογούνται πολύ πίσω στο γεωλογικό χρόνο. Ωστόσο, σήμερα ο ολοένα αυξανόμενος ρυθμός εμφάνισης τους καθιστά την ανοξία ένα παγκόσμιο πρόβλημα. Η διατήρηση των συγκεντρώσεων του οξυγόνου επιτυγχάνεται με την ισορροπία που υπάρχει μεταξύ της παραγωγής και της κατανάλωσης οξυγόνου μέσω βιολογικών διεργασιών, της ανταλλαγής του μεταξύ της θαλάσσιας επιφάνειας και της ατμόσφαιρας και της μεταφοράς του μέσω φυσικών διεργασιών. Οποιαδήποτε αλλαγή σε αυτή την ισορροπία μπορεί να οδηγήσει στην εμφάνιση υποξικών/ ανοξικών συνθηκών. Οι αιτίες αυτής της μεταβολής στην ισορροπία είναι πολλές. Οι φυσικές αιτίες, οι ανθρώπινες δραστηριότητες ή ακόμη και ο συνδυασμός τους, είναι οι πιο σημαντικές. Χαρακτηριστικά, η εντατικοποίηση των ανθρωπογενών δραστηριοτήτων μετά το 1960, έχει συνδεθεί άμεσα με τον αυξανόμενο ρυθμό ανάπτυξης υποξικών συνθηκών. Σε κλειστούς κόλπους οι οποίοι χαρακτηρίζονται από μια ρηχή εγκάρσια ράχη στην είσοδό τους, το πρόβλημα της υποξίας γίνεται όλο και πιο έντονο. Σε αυτές τις περιπτώσεις η περιορισμένη ανταλλαγή υδάτων με την ανοιχτή θάλασσα και ο παρατεταμένος χρόνος παραμονής του υπο-επιφανειακού στρώματος στο εσωτερικό της λεκάνης είναι δύο από τις σημαντικότερες ωκεανογραφικές διεργασίες οι οποίες ελέγχουν την ανάπτυξη της. Σε τέτοιου είδους συστήματα η ανανέωση των υδάτων εξαρτάται τόσο από την παροχή φυσικής ενέργειας στο θαλάσσιο σύστημα είτε μέσω του ανέμου, ο οποίος μειώνει την κλίση της πυκνότητας και οδηγεί στην εισροή νερού με μεγαλύτερη αλατότητα, είτε μέσω της παλίρροιας, εξαιτίας των αλληλεπιδράσεων μεταξύ υψηλών και χαμηλών παλιρροιών. Και στις δύο περιπτώσεις όμως, η πυκνότητα του νερού της ανοιχτής θάλασσας που βρίσκεται έξω από τον κόλπο έχει καθοριστικό ρόλο. Η πάροδος των ετών, έδειξε ξεκάθαρα την υποβάθμιση των συνθηκών οξυγόνωσης στον Αμβρακικό Κόλπο, τα τελευταία περίπου 25 χρόνια. Απόδειξη αποτελεί η αλλαγή στο καθεστώς οξυγόνωσης που επικρατεί στο εσωτερικό του. Χαρακτηριστικά, το δυτικό τμήμα του Αμβρακικού, το 2011, έχει μετατραπεί από εποχιακά υποξικό, σε εποχιακά ανοξικό, ενώ κατά τη διάρκεια της άνοιξης επέρχεται η πλήρης οξυγόνωσή του. Αντίθετα, το άλλοτε 285

316 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 μόνιμα υποξικό, ανατολικό τμήμα του κόλπου, τείνει να μετατραπεί σε μόνιμα ανοξικό, εφόσον οι ανοξικές συνθήκες απουσιάζουν από το εσωτερικό του, για χρονικό διάστημα μικρότερο των δύο μηνών. Η ιδιαίτερη μορφολογία του κόλπου, σε συνδυασμό με τη την περιορισμένη επικοινωνία του με την ανοιχτή θάλασσα και τη στρωμάτωση της υδάτινης στήλης, θα μπορούσαν να αποτελέσουν φυσικές αιτίες εμφάνισης των υποξικών συνθηκών στον Αμβρακικό στα τέλη της δεκαετίας του 80. Ωστόσο, η σημερινή κατάστασή του αποτελεί προϊόν μιας σειράς ανθρωπογενών παρεμβάσεων στο εσωτερικό του κόλπου. Πιο συγκεκριμένα, οι αλλαγές στο υδατικό ισοζύγιο με την κατασκευή των φραγμάτων, που ως αποτέλεσμα έχουν τη μόνιμη στρωμάτωση της υδάτινης στήλης, συνδυαστικά με την ανάπτυξη ευτροφικών συνθηκών από τη χρήση σημαντικών ποσοτήτων λιπασμάτων λόγω της εντατικοποιημένης γεωργικής καλλιέργειας, της βιομηχανικής ανάπτυξης και τον αυξημένο αριθμό ιχθυοκαλλιεργειών στο εσωτερικό του κόλπου, έχει ως αποτέλεσμα την υποβάθμιση των συνθηκών οξυγόνωσης και την ανάπτυξη υποξικών/ανοξικών συνθηκών στο μεγαλύτερο τμήμα του Αμβρακικού. Η εισροή των υδάτων του Ιονίου, κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου, η οποία λαμβάνει χώρα κοντά στον πυθμένα της υδάτινης στήλης, είναι η κύρια αιτία οξυγόνωσης αρχικά του βαθύτερου τμήματος του κόλπου και στη συνέχεια λόγω διάχυσης οξυγονώνει και τα ανώτερα στρώματα της υδάτινης στήλης. Ο μικρός ρυθμός εισροής των υδάτων του Ιονίου κοντά στον πυθμένα, ως αποτέλεσμα της μικρής διαφοράς των πυκνοτήτων μεταξύ των υδάτων του Ιονίου και του Αμβρακικού και των μικρών ταχυτήτων των ρευμάτων του νερού, σε συνδυασμό με την έκταση του υποξικού/ ανοξικού περιστατικού και την απόσταση της εκάστοτε περιοχής από την είσοδο του κόλπου, είναι οι σημαντικότεροι παράγοντες ελέγχου της οξυγόνωσης του πυθμένα στο εσωτερικό του κόλπου. Πηγή των υποξικών συνθηκών, οι οποίες στη συνέχεια κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, προκαλούν την εμφάνιση της ανοξίας, θεωρείται η βαθύτερη, ανατολική λεκάνη του Αμβρακικού. Εξαιτίας του μεγάλου της βάθους και της απόστασής της από την είσοδο του κόλπου, η επίδραση της εισροής είναι πάντα περιορισμένη στη συγκεκριμένη περιοχή. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα, οι μικρές συγκεντρώσεις διαλυμένου οξυγόνου που καταγράφονται στο εσωτερικό της, ακόμη και μετά τη διαδικασία οξυγόνωσης, να καταναλώνονται πολύ εύκολα και γρήγορα κατά την αποσύνθεση του οργανικού υλικού, μετατρέποντάς την σε σύντομο χρονικό διάστημα σε ανοξική. 286

317 ΣΥΖΗΤΗΣΗ - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 9.3. Η τροφικότητα ως δείκτης της ποιότητας των υδάτων Η ανάγκη για την αντικειμενική παρακολούθηση και εκτίμηση της ποιότητας των υδάτων, παράκτιων περιβαλλόντων, οδήγησε στην ανάπτυξη ποικίλων δεικτών και συστημάτων κατάταξης, τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως για το σκοπό αυτό. Βασικά κριτήρια επιλογής, του καταλληλότερου μέσου εκτίμησης της ποιότητας των υδάτων, αποτελούν το περιβάλλον μελέτης και οι απαιτούμενες παράμετροι του καθενός. Στην πλειοψηφία τους, οι συγκεκριμένοι δείκτες και τα συστήματα τροφικής κατάταξης, χρησιμοποιούν ένα συνδυασμό φυσικών, χημικών και βιολογικών παραμέτρων. Για την εκτίμηση της ποιότητας των υδάτων του Αμβρακικού Κόλπου, χρησιμοποιήθηκαν συνολικά δύο δείκτες τροφικότητας, ο TSI, κατάλληλος για λιμναία περιβάλλοντα αλλά και συστήματα όπου ο περιοριστικός παράγοντας είναι ο φώσφορος, καθώς επίσης και ο TRIX, ο οποίος έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως τόσο σε παρόμοια περιβάλλοντα, όσο και σε άλλες περιοχές του Ιονίου. Επιπρόσθετα, εφαρμόστηκαν και δύο συστήματα κατάταξης της ποιότητας των υδάτων, το σύστημα OECD και το τροποποιημένο σύστημα κατάταξης των Ελληνικών θαλασσών. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα του δείκτη TSI-TP, η ποιότητα των υδάτων του Αμβρακικού, χαρακτηρίζεται ως μεσοτροφική για το χρονικό διάστημα άνοιξη φθινόπωρο, ενώ κατά τη διάρκεια του χειμώνα, το περιβάλλον χαρακτηρίζεται ως ευτροφικό. Παρόμοια ήταν και η εκτίμηση του δείκτη TRIX, καθώς η ποιότητα των υδάτων χαρακτηρίσθηκε ως μέτρια και εποχιακά κακή, κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Το ίδιο συμπέρασμα προέκυψε σύμφωνα και με το πρώτο σύστημα κατάταξης OECD. Πιο συγκεκριμένα, ο Αμβρακικός εντάσσεται στην κατηγορία των μεσοτροφικών συστημάτων, με εξαίρεση την ελάχιστη τιμή της διαφάνειας του νερού, η οποία καταγράφεται κατά τη χειμερινή εποχή και ο κόλπος χαρακτηρίζεται ως ευτροφικός. Αντίθετα, χρησιμοποιώντας το σύστημα κατάταξης των Ελληνικών θαλασσών, η κατάσταση του Αμβρακικού φαίνεται ότι είναι πιο επιβαρυμένη, καθώς χαρακτηρίζεται ως ευτροφική σύμφωνα με την πλειοψηφία των παραμέτρων που χρησιμοποιούνται για την κατάταξή του και υψηλά μεσοτροφική, σύμφωνα με τις μετρήσεις των ορθοφωσφορικών ιόντων. Κύρια πηγή θρεπτικών του Αμβρακικού, είναι τα δύο ποτάμια στο βόρειο τμήμα του και τα στραγγιστικά δίκτυα των αρδευτικών δικτύων. Οι υψηλές παροχές τους κατά τη διάρκεια της φθινοπωρινής και χειμερινής περιόδου, επηρεάζουν καταλυτικά την ποιότητα των υδάτων στο εσωτερικό του κόλπου. Το γεγονός αυτό οδηγεί, στην προσθήκη μεγάλων ποσοτήτων θρεπτικών στοιχείων κατά τη διάρκεια του έτους, υποβαθμίζοντας την ποιότητα των υδάτων του Αμβρακικού και προκαλώντας ταυτόχρονα αφενός μεγάλη πρωτογενή παραγωγικότητα και αφετέρου αλλαγή στη σύνθεση των φυτοπλαγκτονικών οργανισμών, 287

318 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 ένδειξη των αυξημένων συγκεντρώσεων χλωροφύλλης-γ επιφανειακό στρώμα. που καταγράφονται στο Η εντατικοποίηση της γεωργίας, η ανάπτυξη της μικρής κλίμακας βιομηχανίας, καθώς επίσης και η αυξημένη κτηνοτροφία στην ευρύτερη περιοχή γύρω από τον Αμβρακικό στα μέσα της δεκαετίας 80-90, είχε σαν αποτέλεσμα τη μεταφορά μέσω των ποταμών Λούρου και Άραχθου μεγάλων ποσοτήτων θρεπτικών στοιχείων, κατατάσσοντας τον Αμβρακικό ως ευτροφικό τόσο το 1987, όσο και 22 χρόνια αργότερα. Παρά τις μειωμένες συγκεντρώσεις των θρεπτικών (ορθοφωσφορικά, νιτρικά) και της χλωροφύλλης-α που καταγράφηκαν το 2009, οι αυξημένες τιμές του αμμωνιακού αζώτου κατατάσσουν τον Αμβρακικό από ολιγοτροφικό το 1987, σε ευτροφικό. Το γεγονός αυτό είναι ενδεικτικό και επιβεβαιώνει την περαιτέρω υποβάθμιση που έχει υποστεί ο κόλπος στην πάροδο των ετών, αναφορικά με τις συνθήκες οξυγόνωσης. Η αναστροφή της υδάτινης στήλης και η ανάμιξη του βαθύτερου τμήματος του Αμβρακικού, ως αποτέλεσμα της εισροής των υδάτων του Ιονίου, αποκαλύπτει μια διαφορετική πλευρά του βαθύτερου απομονωμένου στρώματος, κατά τη διάρκεια της χειμερινής περιόδου, ως αποτέλεσμα των διαφορετικών υδροδυναμικών και φυσικοχημικών διεργασιών που λαμβάνουν χώρα. Η βελτίωση των συνθηκών οξυγόνωσης κοντά στον πυθμένα, η εμφάνιση υποξικών συνθηκών σε μικρότερα, ενδιάμεσα βάθη και η αύξηση των τιμών του ph και των δυναμικών οξειδοαναγωγής είναι οι κύριες επιπτώσεις της ανάμιξης στο βαθύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης. Ωστόσο, χαρακτηριστικές είναι και οι επιπτώσεις που προκαλούνται στη χημεία της υδάτινης στήλης. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου η ανάμιξή του βαθύτερου, απομονωμένου ανοξικού στρώματος με τα ανώτερα στρώματα της υδάτινης στήλης, έχει ως αποτέλεσμα τη μεταφορά υψηλών συγκεντρώσεων ορθοφωσφορικών ιόντων από τον πυθμένα προς ενδιάμεσα βάθη, ως αποτέλεσμα της διάχυσης. Επιπρόσθετα, οι συγκεντρώσεις του αμμωνιακού αζώτου εμφανίζονται περιορισμένες, ενώ παράλληλα, οι συγκεντρώσεις των σουλφιδίων είναι μηδενικές. Η αύξηση των συγκεντρώσεων του διαλυμένου οξυγόνου, αφενός προκαλεί την οξείδωση των σουλφιδίων και την απομάκρυνσή τους από όλη την έκταση του Αμβρακικού, και αφετέρου την οξείδωση του αμμωνιακού αζώτου σε νιτρικό, με τη μείωση των συγκεντρώσεων του πρώτου και την αύξηση των συγκεντρώσεων του νιτρικού αζώτου. Τέλος, αυξημένες παρουσιάζονται και οι συγκεντρώσεις του νιτρώδους αζώτου ενδιάμεσα βάθη στο ανατολικό τμήμα του Αμβρακικού. Όπως και στο βαθύτερο τμήμα της υδάτινης στήλης, έτσι και σε ενδιάμεσα μέσα, οι αλλαγές στις συγκεντρώσεις των θρεπτικών 288

319 ΣΥΖΗΤΗΣΗ - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ είναι αποτέλεσμα των συγκεντρώσεων του διαλυμένου οξυγόνου. Χαρακτηριστικά, οι αυξημένες τιμές νιτρώδους αζώτου, που παρουσιάζονται στο συγκεκριμένο τμήμα της υδάτινης στήλης, στη διεπιφάνεια οξικών/υποξικών συνθηκών, είναι προφανώς το ενδιάμεσο προϊόν αναγωγής του νιτρικού αζώτου προς αέριο άζωτο ή και το αντίθετο Η ετήσια υδροδυναμική κυκλοφορία ενός κλειστού Μεσογειακού κόλπου. Η χρήση αριθμητικών ομοιωμάτων για την προσομοίωση της υδροδυναμικής κυκλοφορίας σε ένα παράκτιο περιβάλλον, αποτελεί ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο εργαλείο, το οποίο σε σύντομο χρονικό διάστημα και με σχετικά χαμηλό κόστος, προσφέρει την κατανόηση των φυσικών διεργασιών που λαμβάνουν χώρα στο εσωτερικό τους. Επιπρόσθετα, ο συνδυασμός τους με διάφορα οικολογικά μοντέλα, συνεισφέρει στην πιο ολοκληρωμένη εικόνα των παράκτιων και ωκεάνιων θαλάσσιων συστημάτων, από τη σκοπιά της ποιότητας των υδάτων. Για την προσομοίωση της υδροδυναμικής κυκλοφορίας του Αμβρακικού, εφαρμόσθηκε το τρισδιάστατο αριθμητικό ομοίωμα MIKE 3 Flow Model FM, HD, ένα βαροκλινικό, μη υδροστατικό μοντέλο, σχεδιασμένο κατάλληλα για μεγάλου εύρους εφαρμογές σε περιοχές όπως ωκεανοί, παράκτιες περιοχές, ποταμόκολποι και λίμνες. Το μοντέλο βαθμονομήθηκε και επαληθεύτηκε εποχιακά, σε αρκετά ικανοποιητικό βαθμό, χρησιμοποιώντας διαθέσιμα φυσικοχημικά, ωκεανογραφικά, υδρολογικά και μετεωρολογικά δεδομένα, από την περιοχή μελέτης. Σύμφωνα με τα αποτελέσματά του η μορφολογία του στον οριζόντιο άξονα, η τοπογραφία του θαλάσσιου πυθμένα και τα φυσικοχημικά και υδρολογικά χαρακτηριστικά του Αμβρακικού Κόλπου και του Ιονίου, φαίνεται να είναι οι κύριες αιτίες ελέγχου της υδροδυναμικής κυκλοφορίας στο εσωτερικό του κόλπου. Οι περιορισμένες διαστάσεις της εισόδου του κόλπου, σε συνδυασμό με την ιδιαίτερη μορφολογία της, επιδρούν καταλυτικά στην κίνηση των υδάτων στο εσωτερικό του Αμβρακικού. Η συνεχώς εναλλασσόμενη διεύθυνση κίνησης των υδάτων εξαιτίας του μαιάνδρου στην είσοδο του κόλπου, έχει ως αποτέλεσμα τη σημαντική μείωση των ταχυτήτων των ρευμάτων που εισέρχονται στο κυρίως τμήμα του Αμβρακικού. Επιπρόσθετα, τα μεγάλα βάθη που χαρακτηρίζουν τόσο το κεντρικό, όσο και το ανατολικό τμήμα του, προκαλούν μεγαλύτερη μείωση των ήδη μικρών ταχυτήτων των ρευμάτων. Ως τυπικό παράδειγμα φιόρδ, η κυκλοφορία των υδάτων του Αμβρακικού, χαρακτηρίζεται από την κίνηση δύο διαφορετικών στρωμάτων, ενώ φαίνεται να ελέγχεται 289

320 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 από τις φυσικοχημικές ιδιότητες μεταξύ των υδάτων του Αμβρακικού και του Ιονίου και πιο συγκεκριμένα από τη διαφορά της πυκνότητάς τους. Κατά τη φθινοπωρινή και χειμερινή περίοδο, η επίδραση των μεγάλων παροχών γλυκού νερού των δύο ποταμών, έχει ως αποτέλεσμα πολύ μικρές τιμές αλατότητας και πυκνότητας να χαρακτηρίζουν το επιφανειακό στρώμα του κόλπου. Τα γεγονός αυτό οδηγεί στην έξοδο των υδάτων του κόλπου επιφανειακά, ενώ υποεπιφανειακά εισέρχεται το νερό του Ιονίου, κάτω από το στρώμα του πυκνοκλινούς, το οποίο αναπτύσσεται σε χαρακτηριστικά μικρά βάθη, πολύ κοντά στην επιφάνεια της υδάτινης στήλης. Οι μικρότερες πυκνότητες που το χαρακτηρίζουν κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου, συγκριτικά με το βαθύτερο τμήμα του Αμβρακικού, περιορίζουν την κίνησή του μόνο σε ενδιάμεσα βάθη. Αντίθετα κατά τη διάρκεια του χειμώνα, οι χαμηλές θερμοκρασίες που χαρακτηρίζουν την υδάτινη μάζα του Ιονίου, αυξάνουν την πυκνότητάς της. Τη δεδομένη χρονική στιγμή, η πυκνότητά της είναι μεγαλύτερη από αυτή που χαρακτηρίζει το βαθύτερο στρώμα του Αμβρακικού και έτσι εισέρχεται στο εσωτερικό του κόλπου, σαν ένα στρώμα νερού, υψηλής αλατότητας και πυκνότητας, με χαμηλές ταχύτητες, το οποίο ρέει κοντά στον πυθμένα και καταλαμβάνει όλο και πιο απομακρυσμένες, από την είσοδο του κόλπου, περιοχές. Παρά την αύξηση των τιμών της πυκνότητας, στο επιφανειακό στρώμα του Αμβρακικού, αυτό συνεχίζει να χαρακτηρίζεται από μικρότερες πυκνότητες συγκριτικά με αυτές που χαρακτηρίζουν τα ύδατα του Ιονίου. Για το λόγο αυτό, τα νερό του Αμβρακικού συνεχίζει να εξέρχεται από τον κόλπο επιφανειακά, ενώ υποεπιφανειακά εισέρχεται το νερό την ανοιχτής θάλασσας του Ιονίου. Εφόσον το πυκνοκλινές της υδάτινης στήλης του Αμβρακικού εκτείνεται σε βάθος μεγαλύτερο από αυτό της εγκάρσιας ράχης και η πυκνότητας των υδάτων της ανοιχτής θάλασσας είναι μικρότερη συγκριτικά με αυτή που χαρακτηρίζει το βαθύτερο τμήμα του κόλπου, η εισροή αυτή των υδάτων στο εσωτερικό του λαμβάνει χώρα σε μικρότερα, ενδιάμεσα βάθη και όχι κοντά στον πυθμένα. Ενώ σε όλη τη διάρκεια του έτους, η κατακόρυφη στρωμάτωση οφείλεται αποκλειστικά και μόνο στη μεταβολή της αλατότητας, η θερινή περίοδος είναι η μοναδική, όπου η θερμοκρασία διαδραματίζει ενεργό και καθοριστικό ρόλο στη στρωμάτωση της υδάτινης στήλης. Η θερμική στρωμάτωση του Αμβρακικού, προκαλεί το σχηματισμό έντονου πυκνοκλινούς το οποίο εκτείνεται σε βάθος μεγαλύτερο από την εγκάρσια ράχη της εισόδου. Το γεγονός αυτό σε συνδυασμό με τη μεγαλύτερη πυκνότητα του βαθύτερου στρώματος του Αμβρακικού, συγκριτικά με την υδάτινη μάζα του Ιονίου, έχει ως αποτέλεσμα η εισροή του των υδάτων του Ιονίου, η οποία εισέρχεται υποεπιφανειακά, λόγω μεγαλύτερης αλατότητας, να λαμβάνει χώρα σε ενδιάμεσα βάθη, χωρίς να επηρεάζει τον πυθμένα του κόλπου. Ταυτόχρονα, το νερό του Αμβρακικού, εξέρχεται επιφανειακά, καθώς χαρακτηρίζεται από μικρότερη πυκνότητα, συγκριτικά με την αντίστοιχη του Ιονίου. 290

321 ΣΥΖΗΤΗΣΗ - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η χρήση του συγκεκριμένου αριθμητικού ομοιώματος στον Αμβρακικό Κόλπο, συνδυαστικά με ένα οικολογικό μοντέλο, θα αποτελούσε σημαντικό εργαλείο ως προς τη διαχείρισή του. Η εφαρμογή ενός τέτοιου συνδυασμού, θα επέφερε σημαντικές πληροφορίες σχετικά με την κατανόηση όλων εκείνων των διεργασιών που λαμβάνουν χώρα στο εσωτερικό του κόλπου, αποκαλύπτοντας ταυτόχρονα τη δυναμική της ανοξίας Μελλοντική Εργασία - Αξιοποίηση Αποτελεσμάτων Σκοπός της συγκεκριμένης διατριβής αποτέλεσε η παρακολούθηση, κατανόηση και ερμηνεία του τρόπου λειτουργίας ενός Μεσογειακού κλειστού κόλπου, τύπου φιόρδ, συμπεριλαμβανομένης της υδροδυναμικής κυκλοφορίας και των φυσικοχημικών διεργασιών που λαμβάνουν χώρα στο εσωτερικό του, καθώς επίσης και την ανάδειξη της δυναμικής και του μηχανισμού δημιουργίας της υποξικής/ανοξικής ζώνης που χαρακτηρίζει ένα τέτοιο περιβάλλον. Η εκτενής μελέτη των συνθηκών και των περιβαλλοντικών προβλημάτων που επικρατούν στο εσωτερικού του Αμβρακικού Κόλπου, ανέδειξαν το σημαντικό κενό που υπάρχει στην ολοκληρωμένη παρακολούθηση ενός τόσο σημαντικού υδάτινου περιβάλλοντος. Για τη σωστή και ολοκληρωμένη διαχείριση του, επιτακτική είναι η ανάγκη αρχικά της συστηματικής παρακολούθησης και καταγραφής της έκτασης της υποξικής/ανοξικής ζώνης στο εσωτερικό της λεκάνης, με σκοπό τόσο τη χρονική όσο και χωρική εξέλιξη της σε βάθος χρόνου. Σημαντική ωστόσο και η παρακολούθηση της συμβολής των δύο ποταμών που παροχετεύονται στον Αμβρακικό, του Άραχθου και του Λούρου. Για το λόγο αυτό θα ήταν χρήσιμη η μελλοντική παρακολούθηση και ο έλεγχος των διαθέσιμων ποσοτήτων θρεπτικών στοιχείων τα οποία παροχετεύονται στο εσωτερικό του κόλπου, όπως επίσης και η λεπτομερείς καταγραφές και η ρύθμιση των παροχών των δύο ποταμών, ιδιαίτερα κατά τις ενδεικτικές για την ανάμιξη της υδάτινης στήλης εποχές Τα αποτελέσματα της συγκεκριμένης διατριβής θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν από τους τοπικούς φορείς και τις αρμόδιες υπηρεσίες της ευρύτερης περιοχής του Αμβρακικού Κόλπου, με απώτερο στόχο τη βέλτιστη διαχείριση και αξιοποίηση του. Πιο συγκεκριμένα, το βαθμονομημένο και καλά επαληθευμένο τρισδιάστατο υδροδυναμικό ομοίωμα MIKE 3 FM, HD θα μπορούσε να αποτελέσει ένα ιδιαίτερα χρήσιμο και σημαντικό διαχειριστικό εργαλείο για τη διαχείριση του Αμβρακικού Κόλπου. Οι αρμόδιοι φορείς διαχείρισης του Αμβρακικού Κόλπου, θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν το συγκεκριμένο εργαλείο με σκοπό να προβλέψουν τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις που 291

322 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 πιθανόν να προκύψουν από την κατασκευή διαφόρων τεχνικών έργων, όπως η παρακολούθηση της αιώρησης υλικών τα οποία θα προκύψουν από δράσεις όπως είναι η εκβάθυνση ή η εκσκαφή διαύλων, τεχνικών έργων στην είσοδο του κόλπου που πιθανόν να περιορίσουν επιπλέον την εισροή των υδάτων του Ιονίου στο εσωτερικό του κόλπου, αλλαγές στην υδροδυναμική κυκλοφορία και τη στρωμάτωση του κόλπου ως αποτέλεσμα αναρρύθμισης των παροχών που εκβάλουν στο εσωτερικό του κτλ. Επιπρόσθετα, το υδροδυναμικό ομοίωμα, συνδυαστικά με ένα οικολογικό μοντέλο, θα μπορούσε να εφαρμοσθεί στη συγκεκριμένη περιοχή μελέτης με σκοπό να αναδείξει τις βιοχημικές διεργασίες οι οποίες ευθύνονται για την ανάπτυξη των υποξικών/ανοξικών συνθηκών στο εσωτερικό του κόλπου. Παράλληλα, η εφαρμογή του συνδυαστικού αυτού ομοιώματος θα μπορούσε να αναδείξει και να καθορίσει χρονικές περιόδους υψηλού κινδύνου, αναφορικά με την έκταση της υποξικής/ανοξικής ζώνης στην υδάτινη στήλη. Τα ασφαλή αποτελέσματα τέτοιων προσομοιώσεων θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη λήψη των κατάλληλων και έγκαιρων μέτρων προς αποφυγή δυσμενών συνθηκών, που ως αποτέλεσμα θα είχαν περιστατικά μαζικού θανάτου ψαριών, συνθήκες ιδιαίτερα γνώριμες στην περιοχή του Αμβρακικού Κόλπου. 292

323 ΞΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΞΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1) APHA, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. American Public Health Association. 2) Azavedo I.C., Bordalo A.A. and Duarte P.M., Influence of river discharge patterns on the hydrodynamics and potential contaminant dispersion in the Douro estuary (Portugal). Water Research, 44, ) Baden S.P., Loo L.O., Pihl L. and Rosenberg R., Effects of eutrophication on benthic communities including fish Swedish west coast. Ambio 19: ) Bakan G. and Büyükgüngör H., The Black Sea. Marine Pollution Bulletin, 41, ) Bearzi G., Agazzi S., Bonizzoni S., Costa M. and Azzellino A., Dolphins in a bottle: Abundance, residency patterns and conservation of bottlenose dolphins Tursiops truncatus in the semi-closed eutrophic Amvrakikos Gulf Greece. Aquatic Conservation: Marine and Freshwater Ecosystems 18 (2), ) Blumberg A.F. and Mello, G.L., Diagnostic and prognostic numerical circulation studies of the South Atlantic Bight. Journal of Geophysics Research 88, ) Boesch D.F., Challenges and opportunities for science in reducing nutrient overenrichment of coastal ecosystems. Estuaries, 25, , ) Cameron W.M. and Pitchard D.W., Estuaries. In: The Sea (Ed. MN Hill), vol. 2, Wiley, New York, ) Carlson R., A trophic state index for lakes. Limnology and Oceanography, 22,

324 ΞΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 10) CCME (Canadian Council of Ministers of the Environment) Canadian water quality guidelines for the protection of aquatic life: Phosphorus: Canadian Guidance Framework for the Management of Freshwater Systems. In: Canadian environmental quality guidelines, 2004, Canadian Council of Ministers of the Environment, Winnipeg. 11) Christia C. and Papastergiadou E.S., Evaluation of environmental conditions in three coastal lagoons of the Amvrakikos Gulf (Ionian Sea). Proceedings of the 9th International Conference on Environmental Science and Technology. Rhodes island, Greece, 1 3 September ) Clark R.B. Marine Pollution, 5th ed. Oxford University Press, Oxford, England, ) Conley D.J., Carstensen J., Ærtebjerg G., Christensen P.B., Dalsgaard T., Hansen J.L.S. and Josefson A.B., Longterm changes and impacts of hypoxia in Danish coastal waters. Ecological Applications, 17, S165 S ) Conley D.J., Carstensen J., Vaquer-Sunyer R. and Duarte C.M., Ecosystem thresholds with hypoxia. Hydrobiologia, 629, ) Conley D.J., Humborg C., Rahm L., Savchuk O.P. & Wulff F., Hypoxia in the Baltic Sea and basin-scale changes in phosphorus biogeochemistry. Environmental Science & Technology, 36, ) Conley D.J., Paerl H., Howarth R., Boesch D., Seitzinger S., Havens K., Lancelot C. and Likens G., 2009 (b). Controlling eutrophication: nitrogen and phosphorus. Science, 323, ) Darwish M.S. and Moukalled F., TVD schemes for unstructured grids. International Journal of Heat and Mass Transfor, 46, ) Davies A.M. and Xing, J., Processes influencing suspended sediment movement on the Malin-Hebrides shelf. Continental Shelf Research 22, ) DHI Water and Environment, User guide of MIKE 3 (Estuarine and coastal hydraulics and oceanography, Hydrodynamic module). Scientific documentation. 20) DHI Water and Environment, MIKE 3 Flow Model FM, Hydrodynamic Model. User guide. Scientific documentation. 294

325 ΞΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 21) Diaz R.J and Rosenberg R., Spreading Dead Zones and Consequences for Marine Ecosystems Science, 321, ) Diaz R.J. and Rosenberg R., Marine benthic hypoxia: a review of its ecological effects and the behavioural responses of benthic macrofauna. Oceanography and Marine Biology: Annual Review, 33, ) Diaz R.J., Overview of Hypoxia around the World. Journal of Environmental Quality, 30 (2), ) Diaz R.J., Interactive comment on Effects of natural and human induced hypoxia on coastal benthos by L. A. Levin et al., Biogeosciences Discussion, 6, C139 C ) Dodds W.K., Freshwater ecology: concepts and environmental applications. Academic Press, San Diego. 26) Dodds W.K., Misuse of inorganic N and soluble reactive R concentrations to indicate nutrient status of surface waters. Journal of the North American Benthological Society, 22, ) Druon J., Schrimpf W., Dobricic S. and Stips A., Comparative assessment of large-scale marine eutrophication: North Sea area and Adriatic Sea as case studies. Marine Ecology Progress Series, 272, ) Dyer K. R., Estuaries. A physical introduction. Second Edition. John Wiley and Sons Ltd. Plymouth, England. 29) Edelvang Κ., Kaas Η., Erichsen A.C., Alvarez-Berastegui D., Bundgaard K. nad Jørgensen P.V., Numerical modelling of phytoplankton biomass in coastal waters. Journal of Marine Systems, 57, ) EEA (European Environment Agency), State and pressures of the marine and coastal Mediterranean environment. E. Papathanassiou and G. P. Gabrielidis (Eds.)., Environmental assessment series No 5, pp ) EEA (European Environment Agency), Eutrophication in Europe s Coastal Waters. Topic Report No.7, Copenhagen. 32) Elser J.J., Marzolf E.R. and Goldman C.R., Phosphorus and nitrogen limitation of phytoplankton growth in the freshwaters of North America: a review and critique of 295

326 ΞΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ experimental enrichments. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 47, ) Ferentinos G., Papatheodorou G, Geraga M., Iatrou M., Fakiris E., Christodoulou D., Dimitriou E. and Koutsikopoulos C., Fjord water circulation patterns and dysoxic/anoxic conditions in a Mediterranean semi-enclosed embayment in the amvrakikos Gulf, Greece. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 88(4), ) Fonselius S.H., Hydrography of the Baltic deep basins III. Ser. Hydrogr. Rep. no. 23. Fishery Board of Sweden, Stockholm. 35) Fujiwara T. and Yamada Y., Inflow of oceanic water into Tokyo Bay and generation of a subsurface hypoxic water mass. Journal of geophysical reasearch, 107, ) Fujiwara T., Fujiwara T., Takahashi T., Kasai A., Sugiyama Y. and Kuno M., The role of circulation in the developments of hypoxia in Ise Bay, Japan. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 54, ) Galloway J.N., Townsend A.R., Erisman J.W., Bekunda M., Cai J., Freney J.R., Martinelli L.A, Seitzinger S.B. and Sutton M.A., Transformation of the Nitrogen Cycle: Recent Trends, Questions, and Potential Solutions. Science, 320, ) Gessler D., Hall B., Spasojevic M., Holly F., Pourtaheri H. and Raphelt N., Application of 3D mobile bed, hydrodynamic model. Journal of Hydraulic Engineering (ASCE), 125 (7), ) Gilbert D., Rabalais N.N., Diaz R.J. and Zhang J., Evidence for greater oxygen decline rates in the coastal ocean than in the open ocean. Biogeosciences, 7, ) Gilbert D., Sunday B., Gobeil C., Mucci A and Tremblay G., A seventy twoyear record of diminishing deep-water oxygen in the St. Lawrence estuary: The northwest Atlanitc connection. Limnology and Oceanography, 50, ) Giordani G., Zaldívar J.M. and Viaroli P., Simple tools for assessing water quality and trophic status in transitional water ecosystems. Ecological indicators, 9, ) Glasby G.P., Szefer P., Geldon J. and Warzocha J., Heavy-metal pollution of sediments from Szczecin Lagoon and the Gdansk Basin, Poland. Science of the Total Environment, 330 (1),

327 ΞΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 43) Gooday A.J., Jorissen F., Levin L.A., Middelburg J.J, Naqvi S.W.A., Rabalais N.N., Scranton M. and Zhang J., Historical records of coastal eutrophication-induced hypoxia. Biogeosciences, 6, ) Grasshoff K., The hydrochemistry of landlocked basins and fjords. In Riley, J.P., & Skirrow, G., (eds), Chemical Oceanography (2nd edition), Academic Press, ) Gray J.S., Wu R.S. and Or Y.Y., Effects of hypoxia and organic enrichment on the coastal marine environment. Marine Ecology Progress Series, 238, ) Gupta A.K., Gupta S.K. and Patil, R.S., A comparison of water quality indices for coastal water. Journal of Environmental Science and Health. Part A, 38, ) Hagy J.D., Boynton W.R., Keefe C.W. and Wood K.V., Hypoxia in Chesapeake Bay, : long-term change in relation to nutrient loading and river flow. Estuaries, 27, ) Håkanson L. Lakes: Form and Function. Blackburn Press, New Jersey, USA, ) Håkanson L., Bryhn A.C. and Eklund J.M., Modelling phosphorus and suspended particulate matter in Ringkøbing Fjord in order to understand regime shifts. Journal of Marine Systems, 68(1-2), ) Håkanson L., Kvarnäs H. and Karlsson B., Coastal morphometry as regulator of water exchange a Swedish example. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 23, ) Healy T. and Harada K., Definition and Physical Characteristics of the World's Enclosed Coastal Seas. Marine Pollution Bulletin, 23, ) HELCOM, The Baltic Sea Joint Comprehensive Environmental Action Programme (JCP) - Ten years of implementation. Baltic Sea Environment Proceedings, No ) Helly J.J and Levin W.M., Global distribution of naturally occurring marine hypoxia on continental margins. Deep-Sea Res. I., 51, ) Hetland R.D. and DiMarco S.F., How does the character of oxygen demand control the structure of hypoxia on the Texas Louisiana continental shelf?. Journal of Marine Systems. 70 (1 2),

328 ΞΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 55) Hirsch C., Numerical Computation of Internal and External Flows, Volume 2: Computational Methods for Inviscid and Viscous Flows, Wiley. 56) Holdren C. and Montano A., Chemical and physical characteristics of the salton Sea, California. Hydrobiologia, 473, ) Holdren C., Jones W. and Taggart J., Managing Lakes and Reservoirs. Northern American Lake Management Society and Terrene Institute, in cooperation with Office of Water, Assessment and Watershed Protection Division, U.S. Environmental Protection Agency. Madison (WI). 58) Holmer M., Duarte C.M. and Marba N., Sulfur cycling and seagrass (Posidonia oceanica) status in carbonate sediments. Biogeochemistry, 66, ) Hu K., Ding P., Wang Z. and Yang S., A 2D/3D hydrodynamic and sediment transport model for the YangtzeEstuary, China. Journal of marine Systems, 77, ) Ignatiades I., Vounatsou P. and Karydis M., A possible method for evaluating oligotrophy and eutrophication based on nutrinetn concentrations scales. Marine Pollution Bulletin, 24, ) Iqbal M., An intriduction to solar Radiation. Academic Press. 62) Jakobsen, F., The major inflow to the Baltic Sea during January Journal of Marine Systems, 6, ) Jawahar P. and Kamath H., A high-resolution procedure for Euler and Navier- Stokes computations on unstructured grids. Journal of Computational Physics, 164, ) Jeffrey S. and Humphrey G., New spectrophotometric equations for determining chlorophylls a, b and c, in higher plants, algae and natural phytoplankton. Biochemical Physiology Plazen, 167, ) Jensen H.S., Mortensen P.B., Andersen F.Ø., Rasmussen E. and Jensen A., Phosphorus cycling in a coastal marine sediment, Aarhus Bay, Denmark. Limnology & Oceanography, 40, ) Jorissen F., Fontanier C., and Thomas, E., Paleoceanographical proxies based on deep-sea benthic foraminiferal assemblage characteristics. Ιn: Proxies in Late Cenozoic Paleoceanography: Pt. 2: Biological tracers and biomarkers, edited by: C. Hillaire-Marcel and A. de Vernal, p

329 ΞΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 67) Justić D., Long-term eutrophication of the northern Adriatic Sea. Mar. Pollut. Bull. 18: ) Kantha L. and Clayson C., Small Scale Processes in Geophysical Fluid flows. International Geophysics Series. 69) Kapsimalis V., Pavlakis P., Poulos S.E., Alexandri S., Tziavos Ch., Sioulas A., Filippas D. and Lykousis V., Internal structure and evolution of the Late Quaternary sequence in a shallow embayment: the Amvrakikos Gulf, NW Greece. Marine Geology , ) Karlson K., Rosenberg R. and Bonsdorff E., Temporal and spatial large-scale effects of eutrophication and oxygen deficiency on benthic fauna in Scandinavian and Baltic waters - A review. Oceanography and Marine Biology Annual Review, 40, ) Kasai A., Fujiwara T. and Yamada H., Fortnightly shifts of intrusion depth of oceanic water into Ise Bay. Journal of Oceanography, 60, ) Kemp W.M., Boynton W.R., Adolf J.E., Boesch D.F., Boicourt W.C., Brush G., Cornwell J.C., Fisher T.R., Glibert P.M., Hagy J.D., Harding L.W., Houde E.D., Kimmel D.G., Miller W.D., Newell R.I.E., Roman M.R., Smith E.M. and Stevenson J.C., Eutrophication of Chesapeake Bay: historical trends and ecological interactions. Marine Ecology Progress Series, 303, ) Kemp W.M., Testa J.M., Conley D.L., Gilbert D. and Hagy J.D., Temporal responses of coastal hypoxia to nutrient loading and physical controls. Biogeosciences, 6, ) Kennish M.J., Environmental threats and environmental future of estuaries. Environmental Conservation, 29, ) Ketchum B.H., Enclosed seas - Introduction. In Ketchum, B.H. (ed.), Ecosystems of the World 26 Estuaries and Enclosed Seas, Elsevier, Amsterdam, ) Kim C. and Lee J., A three-dimensional PC-based hydrodynamic model using an ADI scheme. Coastal Engineering, 23, ) Knauss J.A., Introduction to physical oceanography. 2nd Edition. Waveland Press, Inc. 299

330 ΞΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 78) Kowalewska-Kalkowska H. and Kowalewski M., Hydrological forecasting in the Oder Estuary using a three-dimensional hydrodynamic model. Hydrobiologia, 554, ) Kraufvelin P., Sinisalo B., Leppäkoski E., Mattila J. and Bonsdorff E., Changes in zoobenthic community structure after pollution abatement from fish farms in the Archipelago Sea (N. Baltic Sea). Marine Environmental Research, 51, ) Kump L.R., Pavlov A. and Arthur M.A., Massive release of hydrogen sulfide to the surface ocean and atmosphere during intervals of oceanic anoxia. Geology, 33, ) Lass H.U. and Matthäus W., On temporal wind variations forcing salt water inflows into the Baltic Sea. Tellus 48 A, ) Le Pape O, and Menesguen A., Hydrodynamic prevention of eutrophication in the Bay of Brest (France), a modelling approach. Journal of Marine System, 12(1-4), ) Lenten T.M. and Watson A.J., Redfield revisited: I. regulation of nitrate, phosphate and oxygen in ocean. Global Biogeochemical Cycles, 14, ) Lesser G.R., Roelvink J.A., van Kester J.A.T.M. and Stelling G.S., Development and validation of a threedimensional morphological model. Coastal Engineering, 51 (8 9), ) Levasseur A., Shi L., Wells N.C., Purdie D.A, and Kelly-Gerreyn B.A., A three-dimensional hydrodynamic model of estuarine circulation with an application to Southampton Water, UK. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 73, ) Lim H., Diaz R.J., Hong J. and Schaffer L.C., Hypoxia and benthic community recovery in Korean coastal waters. Marine Pollution Bulletin, 52, ) Lindgren D. and Håkanson L., Morphometric Classification and GIS-Based Data Analysis in Coastal Modeling and Management. Open Environmental Sciences, 5, ) Matthaus W. and Franck H., Characteristics of magor Baltic inflows - a statistical analysis. Continental Shelf Reaserch, 12(12), ) Mee L.D., The Black Sea in crisis: A need for concerted international action. Ambio, 21, ) Mee L.D., Friedrich J. and Gomoiu M.T., 2005 Restoring the Black Sea in times of uncertainty Oceanography, 18 (2),

331 ΞΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 91) Meier M.H.E., Feistel R., Piechura J., Arneborg L., Burchard H., Fiekas V., Golenko N., Kuzmina N., Mohrholz V., Nohr C., Paka V.T., Sellschopp J., Stips A. and Zhurbas V., Ventilation of the Baltic Sea deep water: A brief review of present knowledge from observations and models. Oceanologia, 48, ) Moncheva S., Dontcheva V., Shtereva G., Kamburska L., Malej A. and Gorinstein S., Application of eutrophication indices for assessment of the Bulgarian Black Sea coastal ecosystem ecological quality. Water Science and Technology, 46, ) Munk W. and Anderson E., Notes on the theory of thermocline. Journal of Marine Research, 7, ) Nikolaidis G., Moschandreou K. and Patoucheas D.P., Application of trophic index (TRIX) for water quality assessment in Kalamitsi coasts (Ioanian Sea) after the operation of thewastewater treatment plant. Fresenius Environmental Bulletin, 17, ) Nixon S., Coastal marine eutrophication: A definition, social causes, and future concerns. Ophelia, 41, ) Nõges T. and Solovjova I., The Formation and Dynamics of Deep Bacteriochlorophyll Maximum in the Temperate and Partly Meromictic Lake Verevi. Hydrobiologia, 547 (1), ) Nurnberg, G. K., Quantifying anoxia in lakes. Limnology Oceanography, 40, ) OECD, Eutrophication of water, monitoring, assessment and control. pp. 150, Paris. 99) Oguz T., Ducklow H. and Malanotte-Rizzoli P., Modelling distinct vertical biogeochemical structure of the Black Sea: Dynamic coupling of oxic, suboxic and anoxic layers, Global Biogeochem. Cy., 14, ) Osgood R.A., Using differences among Carlson s trophic state index values in regional water quality assessment. Water Resources Bulletin, 18(1), ) Pagou K., Assessment of the trophic conditions in the Inner Thermaikos Gulf. Technical Report for the Ministry of Environment, Planning and Public Works, NCMR, Athens. 301

332 ΞΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 102) Pai S.C., Tsau Y.J. and Yang T.I., ph and buffering capacity problems involved in the determination of ammonia in saline water using the indophenol blue spectrophotometric method, 434, ) Panayiotidis P., Pancucci M.A., Balopoulos E. and Gotsis-Skretas O., Plankton Distribution Patterns in a Mediterranean Dilution Basin: Amvrakikos Gulf (Ionian Sea, Grecce). Marine ecology, 15 (2), ) Pena M.A., Katsev S., Oguz T. and Gilbert D., Modeling dissolved oxygen dynamics and hypoxia. Biogeosciences, 7, ) Poulos S.E., Kapsimalis V., Tziavos C. and Paramana T., Origin and distribution of surface sediments and human impacts on recent sedimentary processes. The case of the Amvrakikos Gulf (NE Ionian Sea). Continental Shelf Research, 28 (20), ) Poulos S.E., Lykousis V. and Collins, M.B., Late quaternary evolution of Amvrakikos Gulf, Western Greece. Geo-Marine Letters, 15, ) Pritchard D. W., Salinity distribution and circulation in the Chesapeake Bay Estuarines system. Journal of Marine Research, 11, ) Rabalais N.N. and Gilbert D., Distribution and consequences of hypoxia, in Watersheds, Bays, and Bounded Seas: The Science and Management of Semi-Enclosed Marine Systems, Island Press, 70, ) Rabalais N.N., Diaz R.J., Levin L.A., Turner R.E., Gilbert D. and Zhang J., Dynamics and distribution of natural and human-caused hypoxia. Biogeosciences, 7, ) Rabalais N.N., Turner R.E, Sen Gupta B.K., Boesch D.F., Chapman P. and Murcell M.C., Characterization and long-term of hypoxia in the Northern Gulf of Mexico: Does the science support the Action Plan? Estuaries and Coasts, 30 (5), ) Rabalais N.N., Turner R.E., Diaz R.J. and Justic D., Global change and eutrophication of coastal waters. ICES Journla of marine Science, 66, ) Rasmussen B. and Josefson AB., Consistent estimates for the residence time of micro-tidal estuaries. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 54(1), ) Rodi W., Turbulence models and their applications in hydraylics. IAHR, the Netherlands, Delft. 302

333 ΞΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 114) Roe P.L., Approximate Riemann solvers, parameter vectors, and differenceschemes. Journal of Computational Physics, 43, ) Sanderson E., Jaiteh M. and Levy M.A., The Human Footprint and the Last of the Wild. Bioscience, 52, ) Schelske C.L., Aldridge F.J. and Kenney W.F., Assessing nutrient limitation and trophic state in Florida Lakes. In: Phosphorus Biogeochemistry in Subtropical Ecosystems, Lewis Publishers, Boca Raton, FL, ) Schroder R., Relevant parameters to define the trophic state of lakes', Arch Hydrobiol, 121, ) Selman M., Greenhalgh S., Robert D. and Sugg Z., Eutrophication and hypoxia areas: A global assessment of the state of knowledge. World Resources Institute. 119) Shu S.W., Essentially Non-Oscillatory and Weighted Essenetially Non- OscillatorySchemes for Hyperbolic Conservation Laws. NASA/CR , ICASE Report No , NASA Langley Research Center. 120) Siokou-Frangou I. and Pagou K., Assessment of the trophic conditions and ecological status in the Inner Saronikos Gulf. Technical Report for the Ministry of Environment, Planning and Public Works, NCMR, Athens. 121) Sleigh P.A., Gaskell P.H., Bersins M. and Wright, N.G., An unstructured finite-volume algorithm for predicting flow in rivers and estuaries. Computers & Fluids, 27(4), ) Smagorinsky J., General Circulation Experiment with the Primitive Equations. Monthly Weather Review, 91(3), ) Smith S.V. and Hollibaugh J.T., Carbon-controlled nitrogen cycling in a marine macrocosm : an ecosystemscale model for managing cultural eutrophication. Marine Ecology Progress Series, 52, ) Soetaert K., Middelburg J.J, Heip C., Meire P., Van Damme S. and Maris T., Long-term change in dissolved inorganic nutrients in the heterotrophic Scheldt estuary (Belgium, The Netherlands). Limnology and Oceanography, 51, ) Søndergaard M., Jensen J.P., Jeppesen E., Role of sediment and internal loading of phosphorus in shallow lakes. Hydrobiologia, ,

334 ΞΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 126) Steckbauer A., Duarte C.M., Castensen J., Vaquer-Sunyer R. and Conley D.J., Ecosystem impact of hypoxia: thresholds of hypoxia and pathways to recovery. Environmental Research Letters, 6, ) Theutenberg B.J., The Evolution of the Law of the Sea. Tycooly Publishing, Dublin, 261p. 128) Twigt D.J., De Goede E.D., Zijl F., Schwanenberg D. and Chiu A.Y.W., Coupled 1D 3D hydrodynamic modelling, with application to the Pearl River Delta. Ocean Dynamics, 59, ) Twinch A.J. and Breen C.M., Advances in understanding phosphorus cycling in inland waters their significance for South Africa limnology. South Africa national scientific programmes report no ) Tyson R.V. and Pearson T.H., Modern and ancient continental shelf anoxia: an overview. Geological Society Special Publication, 58, ) U.S. Environmental Protection Agency, Ambient Aquatic Life Water Quality Criteria for Dissolved Oxygen (Saltwater): Cape Cod to Cape Hatteras (EPA, Washington, DC), EPA Publication 822-R ) U.S. Envitonmental Pretection Agency, Lake and Resrvoir Bioassessment and Biocriteria. EPA Washington (DC). 133) UNEP/GPA, The state of the Marine Environment: Trend and Processes, UNEP/GPA, The Hague. 134) UNESCO, 1981, a. Background papers and supporting data on the Practical Salinity Scale Unesco technical papers in marine science, Issue ) UNESCO, 1981, b. The practical salinity scale 1978 and the international equation of state of seawater UNESCO technical papers in marine science, Issue ) Vaquer-Sunyer R. and Duarte C.M., Thresholds of hypoxia for marine biodiversity. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 105, ) Vareli K., Zarali E., Zacharioudakis G., Vagenas G., Varelis V., Pilidis G., Briasoulis E. and Sainis I., Microcystin producing cyanobacterial communities in 304

335 ΞΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Amvrakikos Gulf (Mediterranean Sea, NW Greece) and toxin accumulation in mussels (Mytilus galloprovincialis). Harmful Algae, 15, ) Vollenweider R.A. Giovanardi F., Montanari G. and Rinaldi A., Characterization of the trophic conditions of marine coastal waters with special reference to the NW Adriatic Sea: Proposal for a trophic scale, turbidity and generalized water quality index. Environmetrics, 9, ) Wang B., Hydromorphological mechanisms leading to hypoxia off the Changjiang estuary. Marine Environmental Research, 67, ) Wetzel R.G., Limnology. Lake and river ecosystems. Third Edition. Academic Press. San Diego 141) Willmott C.J., On the validation of models. Physical Geography, 2 (2), ) Wu J., Wind-stress coefficients over sea surface and near neutral conditions A revisit. Journal of Physical Oceanography, 10, ) Wu J., The sea surface is aerodynamically rough even under light winds. Boundary layer Meteorology, 69, ) Wuest A., Piepke G. and Halfman, J. D., Combined effects of dissolved solids and temperature on the density stratification of lake Malawi. In: The Limnology, Climatology and paleoclimatology of the East Africa lakes. Gordon and Breach, pp , Toronto. 145) Yucel-Gier G., Pazi I., Kucuksezgin F. and Kocak F., The composite trophic status index (TRIX) as a potential tool for the regulation of Turkish marine aquaculture as applied to the eastern Aegean coast (Izmir Bay). Journal of Applied Ichthyology, 27, ) Zaitsev Y.P., Recent changes in the trophic structure of the Black Sea. Fisheries Oceanography, 1, ) Zhang J., Gilbert D., Gooday A J., Levin L., Naqvi S.W.A., Middelburg J.J., Scranton M., Ekau W., Pena A., Dewitte B., Oguz T., Monteiro P.M.S., Urban E., Rabalais N.N., Ittekkot V., Kemp W.M., Ulloa O., Elmgren R., Escobar-Briones E. and Van der Plas A.K., Natural and human-induced hypoxia and consequences for coastal areas: synthesis and future development Biogeosciences, 7,

336 ΞΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 148) Zhao D.H., Shen H.W., Tabios G.Q., Tan W.Y. and Lai J.S., Finite-volume two-dimensional unsteady-flow model for river basins. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 7,

337 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1) Αναγνόπουλος Ν., Πανίδη Α., Παπανίκος Π., Κότας Π. και Γιώτης Δ., Μελέτη χωροθέτησης μονάδων υδατοκαλλιέργειας στους υδατικούς πόρους της ενδοχώρας του Ν. Πρέβεζας, Τελική Φάση. Νομαρχιακή Αυτοδιοίκηση Πρέβεζας. 2) Αποσπόρης Μ., Χωρική κατανομή και εποχιακή διακύμανση των ομάδων των ζωοπλαγκτού στον Αμβρακικό Κόλπο. Μεταπτυχιακή εργασία. Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. 3) ΕΚΘΕ, 1989 (α). Ωκεανογραφική μελέτη Αμβρακικού κόλπου. ΥΠΕΧΩΔΕ. Γενική Γραμματεία Δημοσίων Έργων & Εθνικό Κέντρο Θαλασσίων Ερευνών, Χ. Τζιαβός (υπεύθυνος προγράμματος). 4. Βιολογική Ωκεανογραφία, Τελική Έκθεση. 4) ΕΚΘΕ, 1989 (β). Ωκεανογραφική μελέτη Αμβρακικού κόλπου. ΥΠΕΧΩΔΕ. Γενική Γραμματεία Δημοσίων Έργων & Εθνικό Κέντρο Θαλασσίων Ερευνών, Χ. Τζιαβός (υπεύθυνος προγράμματος). 3. Χημική Ωκεανογραφία, Τελική Έκθεση. 5) ΕΚΘΕ, 1989 (γ). Ωκεανογραφική μελέτη Αμβρακικού κόλπου. ΥΠΕΧΩΔΕ. Γενική Γραμματεία Δημοσίων Έργων & Εθνικό Κέντρο Θαλασσίων Ερευνών, Χ. Τζιαβός (υπεύθυνος προγράμματος). 1. Φυσική Ωκεανογραφία, Τελική Έκθεση. 6) ΕΤΑΝΑΜ, 1990 (α). Πρόγραμμα παρακολούθησης ποιότητας νερών ποταμού Αράχθου, Εξαμηνιαία έκθεση. Αρβανίτης, Κ., Γκατζέλια, Α. & Παυλίδης, Π. Μάρτιος 1990, Πρέβεζα. 7) ΕΤΑΝΑΜ, 1990 (β). Πρόγραμμα παρακολούθησης νερών ποταμού Λούρου. Ετήσια Έκθεση, Τεύχος 1 Σχεδιασμός. Τεύχος 2 Γενικές πληροφορίες Μεθοδολογία. 307

338 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Αρβανιτίδης Κ., Γκατζέλια Α., Παυλίδης Π. Εταιρεία Ανάπτυξης Αμβρακικού ΑΕ Δ/νση Περ/κου Σχεδιασμού Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε. Ιούλιος 1990, Πρέβεζα. 8) ΕΤΑΝΑΜ, 1990 (γ). Μελέτη σκοπιμότητας για τον εκσυγχρονισμό της αλιευτικής διαχείρισης στη λιμνοθάλασσα Τσοπέλι του νομού Πρέβεζας. Γκατζέλια Α., Ζαλαχώρη Ε., Ντούσιας Ν. Πρέβεζα. 9) ΕΤΑΝΑΜ, 1990 (δ). Μελέτη διερεύνησης θέσεων υδατοκαλλιέργειας στον Αμβρακικό Κόλπο. Τεύχος Α Εισαγωγική Έκθεση. Γκατζέλια Α., Ζαλαχώρη Ε., Παυλίδης Π. Πρέβεζα. 10) ΕΤΑΝΑΜ, Μελέτη διερεύνησης ωκεανογραφικών συνθηκών για τη βέλτιστη εφαρμογή τηλεμετρικού δικτύου στο σύμπλεγμα των λιμνοθαλασσών Ροδιά, Τσουκαλιό, Λογαρού και Τσιοπέλι. Εθνικό Κέντρο Θαλασσίων Ερευνών, Ινστιτούτο Ωκεανογραφίας, Αθήνα. 11) ΙΓΜΕ (Ινστιτούτο Γεωλογικών και Μεταλλευτικών Ερευνών), Μελέτη δίαιτας υπόγειων υδροφόρων συστημάτων Ηπείρου (Λεκάνες: Αώου, Λούρου, Καλαμά, Αχέροντα, Άρτας, Λεκανοπέδιο Ιωαννίνων). ΤΕΥΧΟΣ V «Μελέτη δίαιτας υπόγειων υδροφόρων συστημάτων Λεκανών: Λούρου, Καλαμά, Αχέροντα, Αράχθου, Ιωαννίνων». Παράρτημα Ι «Απογραφή Σημείων Ύδατος». Παράτημα ΙΙ «Υδρολογικές Λεκάνες Υδρολογικό Ισοζύγιο Δίαιτα Ποταμών». Παράρτημα V2 «Χρονοσειρές Μετρήσεων Υδροσημείων Λεκάνης Αράχθου». Νικολάου Ε., Υπεύθυνος Προγράμματος. Πρόγραμμα Β ΚΠΣ (Επ. Ενέργεια)/ Κωδικός Έργου: 4.2.5/ Περιφερειακή Μονάδα Ηπείρου, Πρέβεζα. 12) Καρύδης Γ., Έκθεση αξιολόγησης των επιπέδων ευτροφισμού σε ελληνικά παράκτια περιβάλλοντα. Πανεπιστήμιο Αιγαίου, Μυτιλήνη. 13) Μερτζάνης Α., Γεωμορφολογική εξέλιξη του Αμβρακικού κόλπου. Διδακτορική διατριβή. Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών, Τμήμα Γεωλογίας, Τομέας Γεωγραφίας- Κλιματολογίας. 14) Πούλος Σ., Διερεύνηση του υδρολογικού ισοζυγίου του Αμβρακικού κόλπου. Πρακτικά 8ου Πανελλήνιου Γεωγραφικού Συνεδρίου, 5-8 Οκτωβρίου, Αθήνα. 308

339 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 15) Τζιαβός Χ. Κ., Ωεκανογραφική έρευνα και παλαιογεωγραφική εξέλιξη του Αμβρακικού κόλπου. Διδακτορική Διατριβή. Πανεπιστήμιο Αθηνών. 16) Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε., Αμβρακικός κόλπος. Ανάπτυξη πόρων και προστασία του περιβάλλοντος. Παπαγιάννης Θ. και συνεργάτες ΑΕΜ. Αθήνα. 17) Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε., Πρόγραμμα διαχείρισης Αμβρακικού, Ενδιάμεση διαχειριστική μελέτη. Σκούλος, Μ. - Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών, Τμήμα Χημείας. Αθήνα. 18) Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε., Ειδική Περιβαλλοντική Μελέτη. Έργο: Πρόγραμμα αντιμετώπισης περιβαλλοντικών προβλημάτων και συστήματος λειτουργίας προστατευόμενης περιοχής Αμβρακικού Κόλπου. Αθήνα. 309

340 310

341 Βιογραφικό Σημείωμα ΠΡΟΣΩΠΙΚΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ Κρυσταλλία Κουντουρά Ρ. Φεραίου 44, Περαία Θεσ/νίκης, 57019, Ελλάδα Φύλο Θήλυ Ημερομηνία γέννησης 17/07/1984 Εθνικότητα Ελληνική ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΡΤΙΣΗ Σήμερα Υπ. Διδάκτορας Περιβαλλοντικής Ωκεανογραφίας Πανεπιστήμιο Πατρών. Τμήμα Διαχείρισης Περιβάλλοντος και Φυσικών Πόρων. Μελέτη της υδροδυναμικής, της τροφικότητας και της υποξίας ενός κλειστού μεσογειακού κόλπου (Αμβρακικός) Περιβαλλοντολόγος Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Τμήμα Διαχείρισης Περιβάλλοντος και Φυσικών Πόρων. Κατεύθυνση: Διαχείριση Χρήσεων Γης. Ειδίκευση στην Υδροδυναμική Κυκλοφορία και τα Αριθμητικά Μοντέλα. Βαθμός Πτυχίου: Λίαν Καλώς, 7.4/10. ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΗ ΕΜΠΕΙΡΙΑ Σεπτέμβριος 2008 Ιανουάριος 2013 Ιούλιος 2006 Αύγουστος 2006 Επικουρική Διδασκαλία Πανεπιστήμιο Πατρών. Τμήμα Διαχείρισης Περιβάλλοντος και Φυσικών Πόρων. Εργαστήριο Περιβαλλοντικής Γεωλογίας & Υδατικών Πόρων. Άμισθη βοηθός στο εργαστήριο Περιβαλλοντικής Γεωλογίας & Υδατικών Πόρων. Επικουρική διδασκαλία εργαστηριακών ασκήσεων του μαθήματος Ωκεανογραφία (5ο Εξάμηνο Υποχρεωτικό Εργαστήριο). Πρακτική Άσκηση Δήμος Θερμαϊκού. Τμήμα Τεχνικής Υπηρεσίας. Συστηματική παρακολούθηση και ποιοτικός έλεγχος σημείων υδροληψίας πόσιμου νερού και κολυμβητικών υδάτων. Χαρτογράφηση υδρογραφικού δικτύου του δήμου Θερμαϊκού, γεωτρήσεων και σημείων υδροληψίας πόσιμου νερού. 311