ιαχείριση Παράκτιων Υδατικών Συστημάτων

Transcript

1 ιαχείριση Παράκτιων Υδατικών Συστημάτων Κεφάλαιο 2 Ταξινόμηση και υναμική Παράκτιων Υδατικών Συστημάτων ρ. Γιώργος Συλαίος Ωκεανογράφος Επ. Καθηγητής ΤΜΠ- ΠΘ

2 Φυσικά Όρια της Παράκτιας Ζώνης Η παράκτια ζώνη αποτελείται από μία σειρά μοναδικών οικοσυστημάτων, που λειτουργούν προσαρμοσμένα στις υψηλές ροές ενέργειας, θρεπτικών αλάτων και ιζημάτων με αποτέλεσμα την υψηλή βιολογική παραγωγικότητα και την έντονη βιοποικιλότητα ειδών οργανισμών. Έντονες φυσικές δυνάμεις ενεργούν στη παράκτια ζώνη μεταβάλλοντας διαρκώς τη μορφολογία, διαφοροποιώντας τη σύνθεση των οικοσυστημάτων αλλά θέτοντας και σε κίνδυνο τις ανθρώπινες δραστηριότητες.

3 Στη βιβλιογραφία δεν υπάρχει ένας απλός και ρητός ορισμός των φυσικών ορίων της παράκτιας ζώνης. Ένας κοινός εμπειρικός κανόνας αναφέρει ότι θα πρέπει να περιλάβουμε στην ανάλυσή μας χερσαίες περιοχές έως και 100 χλμ μακριά από τη παράκτια ζώνη. Τελευταίες εκτιμήσεις του παράκτιου πληθυσμού και των ανθρώπινων δραστηριοτήτων θεωρούν ότι η παράκτια ζώνη θα πρέπει να περιλαμβάνει το χερσαίο τμήμα με ανύψωση έως τα +200 μκαισεαπόστασηέως100 χλμ από την ακτογραμμή. Το θαλάσσιο όριο προσδιορίζεται με βάση διάφορους παράγοντες, ο κυριότερος από τους οποίους είναι η βαθυμετρία. Το όριο συνήθως τοποθετείται στην ισοβαθή των 200 μ βάθους.

4 Θεωρώντας τα παραπάνω φυσικά όρια για τη παράκτια ζώνη, εκτιμούμε ότι είναι η περιοχή: που καταλαμβάνει <20% τηςεπιφάνειαςτηςγης, που περιλαμβάνει >45% του ανθρώπινου πληθυσμού της Γης, που περιλαμβάνει το 75% των μεγα-πόλεων με πληθυσμό >10 εκ. κατοίκων, που παράγει το 90% της παγκόσμιας αλιευτικής παραγωγής, που αποτελεί τη κύρια ζώνη απόθεσης των ιζημάτων, που αποτελεί τη κύρια περιοχή έντονων βιογεωχημικών διεργασιών, που χαρακτηρίζεται από έντονη χωρική ετερογένεια, και δυναμική μεταβλητότητα στο χρόνο, που διαθέτει στο εσωτερικό της έντονες βαθμίδες μεταβλητότητας και έντονη ποικιλότητα.

5 Φυσικά Όρια των Παράκτιων Συστημάτων Η μορφομετρία της παράκτιας περιοχής, δηλ. το μέγεθός της και τα μορφολογικά της χαρακτηριστικά επηρεάζουν το ρυθμό ανανέωσης της εισερχόμενης σε αυτή μάζας. Έτσι, η μορφολογία της περιοχής επηρεάζει τη δυναμική των ιζημάτων και τη παρουσία των ρύπων σε αυτή.

6 Συντελεστής Έκθεσης ΠΥΣ Η μεθοδολογία που έχει αναπτυχθεί για το βέλτιστο καθορισμό των φυσικών ορίων του παράκτιου συστήματος χρησιμοποιεί το συντελεστή έκθεσης (exposure ratio, Ex) οοποίοςεκφράζειτο λόγο μεταξύ του εμβαδού της οριακής διατομής και του εμβαδού της παράκτιας περιοχής. Συνεπώς, E x = (A t /Area) 100

7 Χρησιμοποιώντας το λόγο Ex για διάφορες οριακές γραμμές της παράκτιας περιοχής, ορίζουμε ως το όριό της τη γραμμή με την οποία το Ex αποκτά την ελάχιστη τιμή του

8 Μόλις καθορίσουμε τη παράκτια περιοχή, μπορούμε να προσδιορίσουμε σημαντικές παραμέτρου για το ισοζύγιο μάζας, όπως ο όγκος νερού της περιοχής, το μέσο βάθος και το εμβαδόν της περιοχής.

9 Συστήματα Ταξινόμησης Παράκτιων Υδατικών Συστημάτων Για τη ταξινόμηση των παράκτιων συστημάτων υπάρχουν διεθνώς τρία γενικά συστήματα: α) το μορφολογικό σύστημα, β) το γεωμορφολογικό σύστημα, και γ) το σύστημα στρωματοποίησης. Το μορφολογικό σύστημα βασίζεται στα μορφολογικά χαρακτηριστικά της παράκτιας περιοχής, όπως ο παράγοντας έκθεσης, το εμβαδόν και το σχήμα της. Η γεωμορφολογική κατάταξη βασίζεται στα τοπογραφικά και γεωλογικά χαρακτηριστικά του κάθε συστήματος, καθώς και στη δυναμική ιζημάτων που εισέρχονται σε αυτό. Το σύστημα στρωματοποίησης αναφέρεται στην ύπαρξη στρωμάτων (layers) νερού με διαφορετική πυκνότητα

10 Μορφολογικό Σύστημα Ταξινόμησης Σε σχέση με το μορφολογικό σύστημα ταξινόμησης, χρησιμοποιείται η παράμετρος έκθεσης Ex. Παράκτιες περιοχές με τιμές Ex μικρότερες του θεωρούνται πολύ κλειστά παράκτια συστήματα. Παράκτιες περιοχές με τιμές μεγαλύτερες του 1.3 θεωρούνται ανοικτά παράκτια συστήματα. Τέλος, παράκτιες περιοχές με τιμές Ex μεταξύ του και 1.3 θεωρούνται ημίκλειστα παράκτια συστήματα.

11 Μορφολογική ταξινόμηση παράκτιων συστημάτων με βάση τη παράμετρο έκθεσης του συστήματος (Lindgren and Hakanson, 2007). Τιμή Ex >1.3 Χαρακτηρισμός Συστήματος Κλειστά έως πολύ κλειστά συστήματα Ημίκλειστα συστήματα Ανοικτά συστήματα Τυπικά Συστήματα Οι περισσότερες λιμνοθάλασσες Κόλποι, φιόρδς Ανοικτές ακτές

12 Άλλη μορφολογική παράμετρος είναι το εμβαδόν της παράκτιας περιοχής. Το εμβαδόν μαζί με το μέσο βάθος ορίζουν τον όγκο νερού της παράκτιας περιοχής. Με βάση το εμβαδόν, οι περιοχές κατατάσσονται σε: Εμβαδόν παράκτιας περιοχής (km 2 ) > < 10 Χαρακτηρισμός περιοχής Πολύ μεγάλη Μεγάλη Ενδιάμεση Μικρή Πολύ μικρή

13 Άλλη σημαντική μορφολογική παράμετρος είναι το σχήμα της παράκτιας περιοχής. Επηρεάζει α) τη ποσότητα των ιζημάτων που θα συγκεντρωθούν στο πυθμένα της περιοχής, β) τη φόρτιση του συστήματος σε αιωρούμενα υλικά, και γ) την ανάπτυξη μακροφυκών και βενθικής άλγης και συνεπώς τη παραγωγικότητα του συστήματος Γενικά, οι μεγάλου βάθους ακτές σχήματος U έχουν μικρότερο εμβαδόν ευφωτικής ζώνης. Όσομεγαλύτεροτοεμβαδόντηςευφωτικήςζώνης, τόσο υψηλότερη είναι η πρωτογενής παραγωγικότητα της περιοχής σε φυτοπλαγκτόν, βενθική άλγη και μακροφύκη, άρα και υψηλότερη η βιολογική αξία και τα απαιτούμενα μέτρα προστασίας της περιοχής.

14 Ο παράγοντας σχήματος της περιοχής V d εκφράζεται ως: V d 3D m D max Όπου Dmax (σε μ) είναι το μέγιστο βάθος της παράκτιας περιοχής.

15 Μορφολογική ταξινόμηση παράκτιων συστημάτων με βάση τη παράμετρο έκθεσης του συστήματος (Hakanson, 2004). Σχήμα Περιοχής Εξαιρετικά κυρτή Κυρτή Ελαφρά κυρτή Γραμμική Κοίλη Συμβολισμός Συστήματος VCx Cx SCx L C Τιμή V d

16 Τέλος, ο δυναμικός λόγος DR είναι μία παράμετρος που περιγράφει τη κατανομή του βάθους στη παράκτια περιοχή. DR Area D m Όπου area είναι το εμβαδόν της παράκτιας περιοχής (σε km 2 ) και D m το μέσο βάθος (σε μ). Ο λόγος αυτός συνδέεται με την επαναιώρηση και την απόθεση ιζημάτων και μέσω αυτών τη φόρτιση ή τη βύθιση των θρεπτικών αλάτων σε μία παράκτια περιοχή.

17 Σε κάθε παράκτια περιοχή υπάρχει μία ρηχή ζώνη όπου η δυναμική πυθμένα επηρεάζεται από τα ρεύματα και τα κύματα, με αποτέλεσμα τη μεταφορά και διάβρωση των ιζημάτων. Συνήθως η ζώνη αυτή έχει εμβαδόν μεγαλύτερο του 15% της περιοχής, αντιστοιχώντας σε τιμή DR = Αυτό σημαίνει ότι οι περιοχές απόθεσης ιζήματος καταλαμβάνουν περίπου το 85% της συνολικής παράκτιας περιοχής.

18 Σε σχετικά ρηχές περιοχές, με τιμές DR > 0.25, η επίδρασητου ανέμου και των κυμάτων είναι αυξημένη, με αποτέλεσμα τη καλύτερη οξυγόνωση του πυθμένα, τη μεγαλύτερη επαναιώρηση ιζημάτων και τη φόρτιση της υδάτινης στήλης σε θρεπτικά άλατα. Αντίθετα, σε περιοχές σχετικά μεγαλύτερου βάθους, με τιμές DR < 0.25, η πιθανότητα εμφάνισης ανοξικών συνθηκών πυθμένα αυξάνεται, λόγω των αυξημένων χρόνων ανανέωσης του νερού πυθμένα. Οι συνθήκες αυτές επηρεάζουν την επιβίωση και ανάπτυξη της βενθικής χλωρίδας και πανίδας, και είναι δυνατόν να προκαλέσουν τη διαλυτοποίηση του φωσφόρου των ιζημάτων.

19 Μορφολογική ταξινόμηση παράκτιων συστημάτων με βάση το δυναμικό λόγο του συστήματος. Χαρακτηρισμός Περιοχής Πολύ μεγάλου βάθους Μεγάλου βάθους Ενδιάμεσου βάθους Μικρού βάθους Τιμή DR < > 4.1 Περιγραφή 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

20 Σεσχέσημετηδυναμικήτωνιζημάτωνπυθμένα, διακρίνουμε τις παρακάτω διεργασίες: Περιοχές διάβρωσης (Erosion Areas), όπου δεν συμβαίνει απόθεση αλλά κυριαρχεί η μεταφορά λεπτόκοκκων ιζημάτων. Έχουν συνήθως σκληρό υπόστρωμα, από αδρομερή άμμο, χαλίκια και συμπαγείς βράχους με χαμηλό οργανικό υλικό και χαμηλές συγκεντρώσεις θρεπτικών αλάτων και ρύπων. Περιοχές μεταφοράς (Transportation Areas), όπου επικρατούν τα λεπτομερή ιζήματα τα οποία αποτίθενται περιοδικά. Χαρακτηρίζονται από μεικτά λεπτόκοκκα και αδρομερή ιζήματα και εμφανίζονται σε περιοχές όπου η ανεμογενής κυματική δράση αντισταθμίζεται από τις συνθήκες δυναμικής πυθμένα. Στις περιοχές αυτές είναι δύσκολο να διακρίνουμε περιοχές διάβρωσης απόαυτέςτηςαπόθεσης. Περιοχές απόθεσης (Accumulation Areas), όπου επικρατεί η συνεχής απόθεση των λεπτόκοκκων ιζημάτων. Χαρακτηρίζονται από λεπτόκοκκα ιζήματα, όπου όμως εμφανίζονται υψηλές συγκεντρώσεις ρύπων.

21 Σύστημα Γεωμορφολογικής Ταξινόμησης Η γεωμορφολογική κατάταξη βασίζεται στα τοπογραφικά και γεωλογικά χαρακτηριστικά του κάθε συστήματος, καθώς και στη δυναμική ιζημάτων που εισέρχονται σε αυτό.

22 Land-Ocean Interactions: Παράκτια Κυκλοφορία Ποταμοεκβολή: ημίκλειστο υδάτινο σώμα σε επικοινωνία με την ανοιχτή θάλασσα, εντός του οποίου λαμβάνει χώρα διάλυση του αλμυρού θαλασσινού νερού από το γλυκό, χερσαίας προέλευσης νερό (Pritchard,1963) Ποταμός Κεφαλή ποταμοεκβολής Ποταμοεκβολή Στόμιο ποταμοεκβολής Παράκτια Θάλασσα

23 Γεωμορφολογικό Σύστημα Ταξινόμησης Παράκτιων Υδατικών Συστημάτων Τα παράκτια υδατικά συστήματα χρονολογούν την ύπαρξή τους από τη τελευταία μεσοπαγετώδη περίοδο (περίπου χρόνια πριν), όταν η στάθμη της θάλασσας ανήλθε κατά περίπου 120 μέτρα. Οι κύριες γεωμορφολογικές ομάδες παράκτιων υδατικών συστημάτων είναι: α) Οι πλημμυρισμένες ποταμοεκβολές (drowned river valleys), Πρόκειται για λεκάνες που προέκυψαν από τη επέκταση της θάλασσας σε μία υπάρχουσα ποτάμια κοιλάδα, οπότε τα χερσαία όρια του συστήματος είναι μία ισοϋψής καμπύλη της παλαιάς υδρολεκάνης. Τα συστήματα αυτά έχουν συνήθως ένα σχήμα V από το ποτάμιο κανάλι, και είναι μικρού βάθους (>20 μ.) και διαθέτουν ομαλές πλευρικές κλίσεις.

24 Γεωμορφολογικό Σύστημα Ταξινόμησης Παράκτιων Υδατικών Συστημάτων β) τα φιόρδ (fjords) Είναι πλημμυρισμένες παγετώδεις κοιλάδες που πλημμύρισαν με θαλασσινό νερό. Χαρακτηρίζονται από την ύπαρξη ενός υφάλου, προερχόμενου από το υλικό διάβρωσης του παγετώνα το οποίο αποτίθεται κοντά στο στόμιό τους, και απότηνεισροήποταμούστηκεφαλήτους. Είναι βαθύτερα συστήματα, ιαθέτουν απότομες πλαγιές, Είναι συνήθως στρωματοποιημένα, με το βαρύτερο θαλασσινό νερό να εγκλωβίζεται στο πυθμένα πίσω από τον ύφαλο που ενεργεί ως φυσικό φράγμα

25 Γεωμορφολογικό Σύστημα Ταξινόμησης Παράκτιων Υδατικών Συστημάτων Η ανανέωση του νερού στο πυθμένα του φιόρδ μπορεί να προέλθει από δύο μηχανισμούς: α) εάν το όριο διαχωρισμού του νερού χαμηλής και υψηλής πυκνότητας (το οποίο ονομάζεται πυκνοκλινές) βρίσκεται κοντά στη κορυφή του υφάλου, τότε παράγονται εσωτερικά κύματα (internal waves) τα οποία συμβάλουν στη μεταφορά νερού πυθμένα πάνω από τον ύφαλο και έξω από τη λεκάνη του φιόρδ

26 Γεωμορφολογικό Σύστημα Ταξινόμησης Παράκτιων Υδατικών Συστημάτων β) Η επίδραση του ανέμου είναι δυνατόν αν μεταφέρει νερό πάνω από τον ύφαλο, καθώς ο άνεμος που κινείται από το στόμιο προς τη κεφαλή του φιόρδ, αυξάνει τη στάθμη της θάλασσας στη κεφαλή. Η πιεσοβαθμίδα που προκαλείται με φορά από τη κεφαλή προς το στόμιο, εξισορροπείται από την άνοδο του πυκνοκλινούς στη περιοχή του στομίου, ένα φαινόμενο που ονομάζεται upwelling

27 ALBANIA IONION SEA FYROM BULGARIA AEGEAN SEA TURKEY Γεωμορφολογικό Σύστημα Ταξινόμησης Παράκτιων Υδατικών Συστημάτων γ) οι παράκτιες λιμνοθάλασσες (bar-built estuaries & coastal lagoons) Πρόκειται για ρηχές λεκάνες που οφείλουν τον ημίκλειστο χαρακτήρα τους στην προέκταση ενός αμμώδους συνήθως βραχίονα (spit, sand bar) που τροφοδοτείται με ίζημα από τα διαμήκη παράκτια ρεύματα. Η λεκάνη δημιουργείται κατά την έξοδο στη θάλασσα ενός ή περισσοτέρων ποταμών. Το μέγεθος του ανοίγματος που επιτρέπει ο βραχίονας εξαρτάται από τη ποτάμια ροή ή τη παλιρροιακή κυκλοφορία, και σε πολλές περιπτώσεις η λεκάνη αποκλείεται κατά περιόδους VASSOVA LAGOON Ν 0 1 km Communication Canal NORTH AEGEAN SEA ERATINO LAGOON 24 34'E GREECE 40 57'N KAVALA KAVALA GULF Nestos River Lagoons Nestos River NORTH AEGEAN SEA

28 Γεωμορφολογικό Σύστημα Ταξινόμησης Παράκτιων Υδατικών Συστημάτων Οι λεκάνες των συστημάτων αυτών είναι συνήθως ρηχές (μερικά μέτρα βάθος). Το στόμιο του συστήματος έχει τη μορφή στενού καναλιού που παράγει έντονα παλιρροιακά ρεύματα (0.15 m/s ή μεγαλύτερα), με μεγέθη ικανά να μεταφέρουν ιζήματα ακόμη και μεγάλης κοκκομετρικής διαμέτρου. Το παλιρροιακό στόμιο συνήθως περιορίζει την επίδραση των παλιρροιών στο εσωτερικό της λεκάνης, προκαλώντας μία διαφορά φάσης μεταξύ της ημίκλειστης λεκάνης και της παρακείμενης ανοικτής θάλασσας που μπορεί να φθάσει τις 90 ο σε πολύ στενά κανάλια. Αυτό πρακτικά σημαίνει ότι η άνοδος της στάθμης στη λεκάνη είναι σχεδόν μηδενική όταν η ωκεάνια στάθμη βρίσκεται στο μέγιστο ή στο ελάχιστό της.

29 Σύστημα Ταξινόμησης Στρωματοποίησης Γενικά το γλυκό νερό που εισέρχεται στα παράκτια αυτά συστήματα δημιουργεί ένα ανώτερο στρώμα νερού χαμηλής πυκνότητας που καλύπτει την επιφάνεια του συστήματος και εξέρχεται προς την ανοικτή θάλασσα. Ταυτόχρονα, συμβαίνει η εισροή ωκεάνιου νερού με μεγαλύτερη πυκνότητα που καταλαμβάνει το κατώτερο στρώμα του συστήματος. Η παρουσία των δύο διαφορετικών στρωμάτων συνοδεύεται από την εμφάνιση της μεταξύ τους διεπιφάνειας, μέσω της οποίας γίνεται η μείξη των δύο υδάτινων μαζών. Η ταξινόμηση αυτή σχετίζεται με το βαθμό στρωματοποίησης μείξης των δύο αυτών στρωμάτων, η οποία προσδιορίζει και τη κατανομή των λοιπών παραμέτρων νερού και ρύπων στο σύστημα.

30 Σύστημα Ταξινόμησης Στρωματοποίησης Παράκτιων Υδατικών Συστημάτων α) συστήματα πλήρους ανάμειξης Ρηχά συστήματα μικρού όγκου, όπου η αλατότητα σε κάθε σημείο είναι σχετικά ομοιόμορφη από την επιφάνεια ως το πυθμένα, (πλήρης τυρβώδης μείξη ποτάμιου και θαλασσινού νερού). Η αλατότητα εμφανίζει διαμήκη αύξηση από τη κεφαλή του συστήματος προς το στόμιό του

31 Τα πλήρως αναμιγμένα συστήματα είναι εξαιρετικά σπάνια στη πραγματικότητα, ωστόσο αρκετά συστήματα προσεγγίζουν αυτές τις συνθήκες. Για τη κατάταξή τους σε αυτή τη κατηγορία συγκρίνουμε το λόγο R/V, όπου R είναι ο όγκος γλυκού νερού που εισέρχεται στο σύστημα κατά τη διάρκεια ενός παλιρροιακού κύκλου (12.5 ώρες), και V ο παλιρροιακός όγκος δηλ. ο όγκος νερού που εισέρχεται από την ανοικτή θάλασσα στο σύστημα κατά τη φάση πλήμμης της παλίρροιας. Τα συστήματα πλήρους ανάμειξης χαρακτηρίζονται από πολύ χαμηλούς λόγους R/V, μικρότερους του Αυτό σημαίνει ότι το γλυκό ποτάμιο νερό έχει όγκο πολλές τάξης μικρότερο αυτού της θαλάσσιας εισροής. Συμβαίνει σε περιοχές με πολύ μεγάλο παλιρροιακό εύρος, όπου δημιουργούνται έντονα παλιρροιακά ρεύματα, τα οποία εισάγουν τύρβη στο σύστημα προκαλώντας τη πλήρη κατακόρυφη ανάμειξη.

32 Παραδείγματα Ταξινόμησης Παράκτιων Υδατικών Συστημάτων Κατανομή αλατότητας κατά μήκος του Myall River (Αυστραλία).

33 Σύστημα Ταξινόμησης Στρωματοποίησης Παράκτιων Υδατικών Συστημάτων β) συστήματα μερικής ανάμειξης Ρηχά συστήματα όπου η αλατότητα αυξάνει σταδιακάαπότηκεφαλήπροςτοστόμιοσε κάθε βάθος. Αναγνωρίζονται δύο βασικά στρώματα νερού: το νερό χαμηλής αλατότητας που έχει ποτάμια προέλευση, και το θαλασσινό νερό που καταλαμβάνει το πυθμένα. Τα δύο στρώματα διαχωρίζονται από μία ζώνη μείξης. Τυπική κυκλοφορία ποταμοεκβολών (estuarine circulation), καθώς υπάρχει μία καθαρή επιφανειακή ροή προς τον ωκεανό και μία ροή αντίθετης φοράς του υπο-επιφανειακού θαλάσσιου νερού

34 Στα συστήματα μερικής ανάμειξης, ο λόγος R/V είναι αυξημένος μεταξύ Τα παλιρροιακά ρεύματα είναι ιδιαίτερα έντονα ώστε το σύστημα γίνεται παντού τυρβώδες. Στα ρηχά συστήματα η τύρβη είναι το αποτέλεσμα της τριβής πυθμένα, δημιουργώντας διατμητικές τάσεις μέσα στην υδάτινη στήλη. Η τυρβώδης μείξη που αναπτύσσεται προκαλεί ανταλλαγή μάζας, ορμής και άλατος μεταξύ των δύο στρωμάτων και προς τις δύο κατευθύνσεις. Κατανομή αλατότητας κατά μήκος του Chesapeake Bay.

35 Παραδείγματα Ταξινόμησης Παράκτιων Υδατικών Συστημάτων Κατανομή αλατότητας κατά μήκος του Mersey River υπό συνθήκες πλήμμης (εισόδου θαλασσινού νερού) και άμπωτης (εξόδου θαλασσινού νερού).

36 Σύστημα Ταξινόμησης Στρωματοποίησης Παράκτιων Υδατικών Συστημάτων γ) συστήματα υψηλής στρωμάτωσης Τυπικά βαθιά συστήματα όπου η αλατότητα του ανώτερου στρώματος αυξάνει από τη κεφαλή προς το στόμιο, σε τιμή σχεδόν ίση με αυτή του ανοικτού ωκεανού. Το βαθύτερο στρώμα έχει σχετικά ομοιόμορφη ωκεάνια αλατότητα, σε κάθε βάθος σε όλο το μήκος του συστήματος. Η καθαρή ροή των δύο στρωμάτων είναι όμοια με αυτή των μερικά αναμεμιγμένων συστημάτων, εκτός από το ότι η μείξη που συμβαίνει στην διεπιφάνεια προκαλεί εισροή πυθμιαίου νερού προς την επιφάνεια. Αντίθετα, το νερό χαμηλής αλατότητας δεν διαλυτοποιείται στο βαθύτερο στρώμα. Στο εσωτερικό του συστήματος αναπτύσσεται ένα ισχυρό αλοκλινές στη διεπιφάνεια, με αλοβαθμίδα των 20

37 Η αύξηση του λόγου R/V στα επίπεδα των μετατρέπει το σύστημα σε ισχυρά στρωματωποιημένο. Το επιφανειακό στρώμα γλυκού νερού κινείται αντίθετα σε σχέση με το παλιρροιακό ρεύμα δημιουργώντας έντονη διατμητική τάση στη διεπιφάνεια. Η τάσηαυτή δημιουργεί αστάθειες με τη μορφή εσωτερικών κυμάτων που συχνά θραύονται τοπικά εκτοξεύοντας αλμυρό νερό στο ανώτερο στρώμα. Η διεργασία αυτή ονομάζεται εισδοχή (entrainment) καιορίζεταιωςη μεταφορά μάζας και άλατος από το λιγότερο τυρβώδες στρώμα προς το στρώμα υψηλής τύρβης, επομένως η εισδοχή είναι διεργασία μονής κατεύθυνσης. Κατανομή αλατότητας κατά μήκος του Hardanger Fjord το καλοκαίρι (πάνω διάγραμμα) και το χειμώνα (κάτω διάγραμμα).

38 Ισοζύγιο Άλατος: R V 1, S 1 Salt in = V 1 S 1 + RS o Salt out = V 2 S 2 V 1 S 1 = V 2 S 2 (μέσο ισοζύγιο κατά τη διάρκεια πολλών παλιρροιακών κύκλων) V 1 = V 2 S 2 /S 1 V 2, S 2 Κατακόρυφη εισδοχή άλατος (entrainment) Ισοζύγιο Όγκου: R V 1, S 1 V 3, S 3 R + V 1 = V 2 R = V 2 V 1 = V 2 V 2 (S 2 /S 1 ) V 2, S 2 V 4, S 4 = V 2 (1-S 2 /S 1 ) V 2 = R / (1 S 2 /S 1 ) Η διαφορά μεταξύ του πάνω και του κάτω στρώματος είναι πάντα R

39

40

41 3-διάστατη κυκλοφορία a. Μερικώς στρωματοποιημέ νες ποταμοεκβολές με ασθενή επίδραση δύναμης Coriolis. b. Μερικώς στρωματοποιημέ η ποταμοεκβολή με ισχυρή επίδραση δύναμης Coriolis. c. Πλήρως αναμιγμένες ποταμοεκβολές με επίδραση Coriolis

42

43 Κύριες ιεργασίες Παράκτιων Υδατικών Συστημάτων Α) Παλιρροιακά Ρεύματα (Tidal Currents) Η ένταση των παλιρροιακών ρευμάτων εξαρτάται από το λόγο του παλιρροιακού εύρους της στάθμης της θάλασσας προς το μέσο βάθος της παράκτιας λεκάνης. Συνήθως ο λόγος αυτός κυμαίνεται μεταξύ 10 και 100%. Αυτό σημαίνει ότι τα παλιρροιακά ρεύματα στις παράκτιες λεκάνες είναι γενικά μεγάλης έντασης. Τα ρεύματα αυτά έχουν σημαντική επίδραση στη μετακίνηση αιωρούμενου υλικού (σωματιδίων, όπως ρύποι, ιζήματα, πλαγκτόν, κλπ.), προκαλώντας την οριζόντια διασπορά τους ή/και τη κατακόρυφη μείξη τους. Τα έντονα παλιρροιακά ρεύματα μπορούν να διαβρώσουν το θαλάσσιο πυθμένα προκαλώντας την επανα-αιώρηση των ιζημάτων. Το μέσο παλιρροιακό εύρος στο Παγκόσμιο Ωκεανό είναι της τάξης του 1 μ, ωστόσο σε κάποιους ωκεανούς φθάνει τα 2-3 μ. Το εύρος αυτό ενισχύεται στις παράκτιες λεκάνες, όπου λόγω του φαινομένου του συντονισμού (resonance) παράγονται μακροπαλίρροιες (macrotides), δηλ. παλίρροιες με πολύ υψηλό εύρος. Μόνο σε πολύ περιορισμένες λεκάνες συναντούμε χαμηλά παλιρροιακά εύρη, της τάξης των περίπου 20 εκ., που καλούνται μικροπαλίρροιες (micro-tides).

44 Μεταβολή της στάθμης της θάλασσας (αριστερά πάνω), της θερμοκρασίας (αριστερά μέση), της αλατότητας (αριστερά κάτω), παλιρροιακού ρεύματος (δεξιά πάνω), στη λιμνοθάλασσα Βάσσοβα κατά τη διάρκεια ενός πλήρους παλιρροιακού κύκλου.

45 Αποτελέσματα Λ/Θ Βάσσοβας (21/3/02 παλίρροια μικρού εύρους)

46 Β) Εισροή Γλυκού Νερού (Freshwater Inflow) Το γλυκό νερό εισέρχεται στις παράκτιες λεκάνες μέσω των ποταμών, των χειμάρρων, καθώς και πιθανών υπόγειων εκροών (π.χ., υποθαλάσσιων πηγών). Η εισροή του προκαλεί την ανάπτυξη ενός επιφανειακού στρώματος χαμηλής πυκνότητας που κινείται από τη κεφαλή προς το στόμιο του συστήματος. Εισέρχεται επίσης στα παράκτια συστήματα μέσω της βροχόπτωσης. Το σχετικό μέγεθος της εισροής γλυκού νερού στα παράκτια συστήματα εξαρτάται από παράγοντες όπως το κλίμα, το χερσαίο ανάγλυφο, η αστικοποίηση, η απόληψη νερού για άρδευση, η βιομηχανική και ανθρώπινη χρήση νερού, κλπ. Η εισροή γλυκού νερού επηρεάζει τη δυναμική της παράκτιας λεκάνης καθώς μεταβάλλει τη κατανομή της αλατότητας, άρα και της πυκνότητας, ενώ προκαλεί την έξοδο μεγάλων όγκων θαλασσινού νερού από το σύστημα προς την ανοικτή θάλασσα.

47 Γ) Επίδραση Ανέμου (Wind Forcing) Η σημασία της επίδρασης του ανέμου αυξάνει στις παράκτιες λεκάνες λόγω του περιορισμένου βάθους της υδάτινης στήλης των λεκανών αυτών. Έτσι, η επίδραση του ανέμου επηρεάζει σχεδόν ολόκληρη την υδάτινη στήλη και όχι μόνο το επιφανειακό στρώμα (στρώμα Ekman) που επηρεάζεται στη περίπτωση του ανοικτού ωκεανού. Ωστόσο, το παραγόμενο ανεμογενές ρεύμα (wind-induced current) έχει ένταση υψηλότερη στην επιφάνεια της θάλασσας η οποία βαίνει σταδιακά μειούμενη με το βάθος. Σύμφωνα με παρατηρήσεις πεδίου, η ένταση του ανεμογενούς ρεύματος είναι περίπου το 3% της έντασης του ανέμου που το δημιουργεί, η δε διεύθυνσή του εκτρέπεται κατά 45 ο δεξιόστροφα από τη διεύθυνση του ανέμου

48 Ekman Spiral Surface current 45 deg Wind Net Direction of Ekman Transport Depth Ekman Spiral (Southern hemisphere)

49 ) Επίδραση Τριβής Πυθμένα (Bottom Friction) Η τριβή πυθμένα θεωρείται σημαντική δύναμη στη δυναμική ισορροπία των παράκτιων λεκανών, λόγω και πάλι του περιορισμένου βάθους τους. Αυτό οφείλεται σε δύο λόγους: α) στο γεγονός ότι η πυθμιαία τριβή είναι μία επιφανειακή δύναμη, επομένως αυξάνει τη σχετική σημασία της όταν το βάθος μειώνεται, προκαλώντας σημαντική επίδραση στη φυσική και οικολογική δυναμικών των παράκτιων συστημάτων, σε αντίθεση με την ανοικτή θάλασσα όπου η τριβή πυθμένα θεωρείται ότι επιδρά σε σχεδόν αμελητέο τμήμα της υδάτινης στήλης. β) η τριβή πυθμένα είναι σημαντική ώστε να αυξάνεται με το τετράγωνο της ταχύτητας του ρεύματος. Έτσι, καθώς οι παράκτιες λεκάνες εμφανίζουν πολύ υψηλότερα ρεύματα από την ανοικτή θάλασσα, η σημασία της τριβής πυθμένα στη παράκτια δυναμική αυξάνει.

50 Ε) Πιεσοβαθμίδα (Pressure Gradient) Η κυρίαρχη δύναμη σε όλα τα ωκεάνια συστήματα είναι οριζόντια πιεσοβαθμίδα, η οποία προκαλείται από δύο διεργασίες: α) τη μεταβολή στη κλίση της στάθμης της θάλασσας, όταν το νερό είναι σταθερής πυκνότητας (βαροτροπική πιεσοβαθμίδα), και β) από τις οριζόντιες μεταβολές της πυκνότητας σε ένα δεδομένο επίπεδο βάθους της υδάτινης στήλης (βαροκλινική πιεσοβαθμίδα). Η πιεσοβαθμίδα παράγεται άμεσα μέσω της μεταβολής της στάθμης της θάλασσας που προκαλούν οι παλίρροιες, η επίδραση της περιστροφής της Γης (δύναμη Coriolis), ο άνεμος και τα θραυόμενα κύματα. Τέλος, παράγεται από διαφορές πυκνότητας της υδάτινης στήλης, λόγω διαφορών θερμοκρασίας και αλατότητας, ειδικά στις περιοχές εισροής γλυκού νερού στα παράκτια συστήματα.

51 ΣΤ) Στρωματοποίηση (Stratification) Η στρωματοποίηση συμβαίνει στις παράκτιες λεκάνες λόγω της επιφανειακής θέρμανσης (κυρίως κατά την άνοιξη και το καλοκαίρι), και της εισροής γλυκού νερού. Ταυτόχρονα, όπως είδαμε προηγουμένως, οι παράκτιες περιοχές έχουν αυξημένες ροές γλυκού νερού, περιορισμένο βάθος, εντονότερα παλιρροιακά και ανεμογενή ρεύματα. Τα έντονα παλιρροιακά και ανεμογενή ρεύματα προκαλούν μείωση της στρωματοποίησης και κατακόρυφη ανάμειξη Προκύπτει λοιπόν ότι οι παράκτιες λεκάνες χαρακτηρίζονται από έντονες μεταβολές στο χώρο και το χρόνο στις συνθήκες στρωματοποίησης τους. Παράγοντες που συμβάλλουν στη στρωματοποίηση (με κόκκινο χρώμα) και στη μείξη (με μπλε χρώμα) της υδάτινης στήλης

52 Ζ) Τοπογραφικές Επιδράσεις Οι τοπογραφικές επιδράσεις κατηγοριοποιούνται σε: α) επίδραση στη κλασσική κυκλοφορία παράκτιας λεκάνης, η οποία είναι αντιωρολογιακή γύρω από τη λεκάνη στο Β. Ημισφαίριο και ωρολογιακή στο Ν. Ημισφαίριο. Πράγματι, στο Β. Ημισφαίριο το νερό κινείται δεξιόστροφα προς τη κοντινότερη ακτογραμμή (αντίστροφα στο Ν. Ημισφαίριο), δημιουργώντας μία περιδύνηση (gyre). Έτσι, το γλυκό νερό που εκρέει από ένα ποταμό σε μία παράκτια λεκάνη εκτρέπεται και κινείται δεξιόστροφα σχηματίζοντας προς αυτή τη διεύθυνση στρώμα μεγαλύτερου πάχους. Ταυτόχρονα, το νερό που εισέρχεται στη λεκάνη κατά τη διάρκεια μίας παλίρροιας κινείται και αυτό δεξιόστροφα (αντίθετα από το γλυκό νερό), καταλαμβάνοντας μεγαλύτερο πάχος στρώματος κατά τη διεύθυνση αυτή

53 ευτερεύουσα Κυκλοφορία

54

55

56

57 Χρονική μεταβολή αλατότητας Χρονική μεταβολή διαμήκους ταχύτητας

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67 Μεταβολή Στάθμης Θάλασσας Ο σχεδιασμός των παράκτιων τεχνικών έργων πρέπει να λαμβάνει υπόψη του τα κυματικά και τα παλιρροιακά χαρακτηριστικά της περιοχής μελέτης. Το επίπεδο της θάλασσας ΕΝ είναι σταθερό. Η μεταβολή του οφείλεται σε διεργασίες όπως: α) Βραχυπρόθεσμες μεταβολές * Παλίρροια * Θυελλώδης μεταβολή (storm surge) * Seiche β) Εποχιακές μεταβολές γ) Μακροπρόθεσμες μεταβολές * Κλιματικές Αλλαγές * Ευστατικές ανυψώσεις θάλασσας * Ισοστατικές μεταβολές (τοπικές ανυψώσεις καθιζήσεις)

68 Τι είναι η Παλίρροια (tide); Αστρονομικής προέλευσης μεταβολές ΜΣΘ Προκαλούν ανυψώσεις καταβυθίσεις ΜΣΘ Προκαλούν μεγάλης έντασης ρεύματα Επηρεάζουν και μεταβάλλουν τη παράκτια μορφολογία, τη ναυσιπλοΐα, την αλιεία, την οικολογία & την αναψυχή. 2 1 Sea level Time (days)

69

70 ΑνώτατηΣτάθμηΠλήμμης Στάθμη Πλήμμης Κατώτατη Στάθμη Ρηχείας Στάθμη Ρηχείας Μέση Παλιρροιακή Στάθμη Παλιρροιακό Εύρος Ημερήσια Ανισότητα Η παλίρροια μπορεί να είναι: ημι-ημερήσια (semi-diurnal) δηλ. να έχει δύο μέγιστα και δύο ελάχιστα στη διάρκεια της ημέρας, ήναείναι ημερήσια (diurnal) δηλ. να έχει ένα μέγιστο και ένα ελάχιστο την ημέρα.

71 Σύστημα Γη - Σελήνη - Ήλιος Η μαθηματική αυτή θεώρηση προβλέπει επίσης ότι το αναμενόμενο Παλιρροιακό Εύρος στον Ισημερινό λόγω επίδρασης μόνο της Σελήνης είναι της τάξης των 0,356 μ., ενώ το αναμενόμενο Παλιρροιακό Εύρος στον Ισημερινό λόγω επίδρασης μόνο του Ηλίου είναι της τάξης των 0,162 μ.

72

73 Οι μεταβολές στην απόσταση μεταξύ της Γης και της Σελήνης κατά τη διάρκεια του 27,55 ημερών κύκλου της, και μεταξύ του Ηλίου και της Γης κατά τη διάρκεια του 365,25 ημερών κύκλου, καθώς και οι μεταβολές στα επίπεδα των τροχιών τους, παράγουν παλιρροιακές συνιστώσες (tidal constituents) οι οποίες είναι ιδιαίτερα σύνθετες.

74

75 Γενικά, οι παλιρροιακές συνιστώσες ανάλογα με τη περίοδο των δυνάμεων που τις δημιουργούν διακρίνονται σε 3 είδη : Ημι-ημερήσιες (Semi-diurnal constituents) Ημερήσιες (Diurnal constituents) Μεγάλης περιόδου - δεκαπενθημέρου και άνω (Long period constituents) Προκύπτει έτσι ότι η σύνθετη παλιρροιακή μεταβολή σε κάθε θέση του ωκεανού, αναλύεται σε επιμέρους ημιτονοειδή κύματα με περίοδο αντίστοιχη της παλιρροιακής συνιστώσας, και άρα το άθροισμα των ημιτονοειδών αυτών κυμάτων δίνει την αναμενόμενη παλιρροιακή μεταβολή της επιφάνειας της θάλασσας.

76 Πίνακας 1. Κύριες παλιρροιακές συνιστώσες. Όνομα Σύμβολο Περίοδος (ώρες) Ημι-ημερήσιες συνιστώσες (δύο μέγιστα/ελάχιστα ανά ημέρα) Κύρια Σεληνιακή Μ 2 12,42 Κύρια Ηλιακή S 2 12,00 Ελλειπτική Σεληνιακή Ν 2 12,66 Συνδυασμός Ηλιακής-Σεληνιακής Κ 2 11,97 Ημερήσιες συνιστώσες (ένα μέγιστο/ελάχιστο ανά ημέρα) Συνδυασμός Ηλιακής-Σεληνιακής Κ 1 23,93 Κύρια Σεληνιακή Ο 1 25,82 Ηλιακή Ρ 1 24,07 Παλίρροιες μεγάλης περιόδου Σεληνιακή δεκαπενθημέρου Μ f 327,86 Ηλιακή - Σεληνιακή Μ Sf 354,36 δεκαπενθημέρου Σεληνιακή μηνιαία Μ m 661,30 Ηλιακή ημιετήσια S Sa 4384,90 Ηλιακή ετήσια S a 365,242

77 Αρμονική Ανάλυση Παλιρροιών και Πρόγνωση Παλιρροιακή ανάλυση ονομάζεται η διαδικασία διαχωρισμού των επιμέρους παλιρροιακών συνιστωσών σε ένα παλιρροιακό σήμα. Κάθε συνιστώσα ονομάζεται αρμονική. Όπου Α το εύρος κάθε παλιρροιακής συνιστώσας και θ i η διαφορά φάσης της. Η συνολική παλίρροια προκύπτει από το άθροισμα των επιμέρους αρμονικών. y A cos ( t ) i i i N y A cos ( t ) n 1 n i i

78 Αρμονική Ανάλυση Παλιρροιών και Πρόγνωση Έστω η ημι-ημερήσια παλιρροιακή συνιστώσα Μ 2 με περίοδο ώρες. M ( ) s 4 1 Άρα το ω ι είναι γνωστό. Η παλιρροιακή ανάλυση συνίσταται στο προσδιορισμό των μεγεθών Α ι και θ ι. Οι πιο σημαντικές παλιρροιακές συνιστώσες είναι: Μ 2 Τ Μ2 = hrs S 2 Τ S2 = hrs M 1 Τ Μ1 = hrs S 1 Τ S1 = hrs

79 Αρμονική Ανάλυση Παλιρροιών και Πρόγνωση Παλιρροιακό Σήμα Ανάλυση Παλιρροιακών Συνιστωσών Άθροιση Παλιρροιακών Συνιστωσών Πρόβλεψη Παλιρροιών Προβολή στο Μέλλον

80 ΙV. ΠόντισηΣυστήματοςΣυνεχούςΠαρακολούθησηςΚυμάτων& Ρευμάτων Ο Σταθμός ΤΡΙΤΩΝ OBS ADCP Βάση στήριξης στο πυθμένα

81 ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ TRITON Σύστημα ADCP Sentinel 300 KHz (TRDI) Περιλαμβάνει: κατευθυντικό κυματογράφο (Wave Array) κατευθυντικό ρευματογράφο σε ολόκληρη την υδάτινη στήλη (directional current-meter) παλιρροιογράφο (tide gauge) αισθητήρα μέτρησης θερμοκρασίας νερού πυθμένα Σύστημα καταγραφής θολερότητας OBS 3A Περιλαμβάνει: Αισθητήρα πίεσης Αισθητήρα αγωγιμότητας Αισθητήρα θερμοκρασίας

82 ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΚΥΜΑΤΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ

83 ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΡΕΥΜΑΤΩΝ Υ ΑΤΙΝΗΣ ΣΤΗΛΗΣ

84 ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΡΕΥΜΑΤΩΝ Υ ΑΤΙΝΗΣ ΣΤΗΛΗΣ

85 Αρμονική Ανάλυση και Προσδιορισμός Μη-Παλιρροιακής Μεταβολής

86 ΣΧΕΣΗ ΑΝΕΜΟΥ ΜΗ-ΠΑΛΙΡΡΟΙΑΚΗΣ ΣΤΑΘΜΗΣ Wind Vectors Barometric Pressure (hpa) Non-Tidal Sea Level (m) Year Days

87 Παλιρροιακά Ρεύματα Η άνοδος και η πτώση της στάθμης της θάλασσας προκαλεί πολύ έντονα ρεύματα. Τα παλιρροιακά κύματα είναι κύματα μεγάλου μήκους > 100 χλμ. οπότε η ταχύτητα διάδοσής τους είναι ίδια με αυτή των κυμάτωνμικρού βάθους: Όπου h το βάθος του νερού. C gh CT Άρα σε ωκεανό h = 4 km C = 200 m/s Οπότε για Τ = hrs. λ= km Σταρηχάνεράh = 3 m C = 5,5 m/s Οπότε για Τ = hrs. λ= 245 km

88 Παλιρροιακή Ενέργεια Μακρο-παλίρροιες είναι οι παλίρροιες με εύρη άνω των 4 μ. Ατλαντικός Ωκεανός (ακτές Βρετανίας, Γαλλίας, Βραζιλίας, Αργεντινής. Bay of Fundy 15,6 μ Ακτές Τανζανίας 12,0 μ Β Αυστραλία 12,0 μ Ειρηνικός Ωκεανός (ακτές Αλάσκα, Κόλπος Καλιφόρνιας, Ν. Ζηλανδία) 12,0 μ Η ιδέα χρήσης της παλιρροιακής ενέργειας βασίζεται στη δημιουργία ενός απλού φράγματος σε μία παράκτια περιοχή, το οποίο αφήνει το νερό να φθάσει στο μέγιστο παλιρροιακό ύψος και κατόπιν κλείνει μη επιτρέποντας την έξοδο του νερού κατά την άμπωτη. Μόλις η γειτονική περιοχή φθάσει στο ελάχιστο παλιρροιακό ύψος, τότε η υδατόπτωση του νερού από το μέγιστο προς το ελάχιστο παλιρροιακό ύψος είναι σε θέση να κινήσει τις τουρμπίνες του υδροηλεκτρικού σταθμού.

89 υναμική Θεωρία Παλιρροιών (Dynamical Theory of Tides) Η θεωρία των παλιρροιακών ελλειψοειδών εξηγεί τη παρουσία παλιρροιών και τη περίοδό τους. εν είναι όμως σε θέση να εξηγήσει τις διαφορές στα παλιρριακά εύρη που απαντώνται κατά μήκος μιας ακτογραμμής ούτε να προβλέψει τη χρονική στιγμή που θα συμβεί η μέγιστη άμπωτη και πλημμυρίδα σε ένα τόπο. Αυτό συμβαίνει γιατί η προηγούμενη θεωρία δεν λαμβάνει υπόψη της τη παραμόρφωση του παλιρροιακού κύματος λόγω: α) της περιστροφή της Γης, β) της επίδρασης της τοπογραφίας και βαθυμετρίας μίας παράκτιας λεκάνης

90 Έστω μία περιστρεφόμενη με σταθερή γωνιακή ταχύτητα λεκάνη. Λόγω περιστροφής δημιουργείται κύμα στην άκρη της λεκάνης που ταξιδεύει με φορά τη φορά περιστροφής. Γραμμές Ίσης Φάσης (Cotidal lines) Γραμμές Ίσου Εύρους (Corange lines) Αμφιδρομικό Σημείο

91

92

93

94 Παλίρροιες σε Παράκτιες Περιοχές Γενικά η είσοδος του παλιρροιακού κύματος σε μία λεκάνη (κόλπος) η οποία μειώνει σταδιακά το βάθος και το πλάτος της προκαλεί αύξηση του παλιρροιακού εύρους ανάντι του κόλπου. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται funneling effect.

95 Αν θεωρήσουμε αμελητέες τις απώλειες λόγω τριβής, η ροήενέργειας θα παραμείνει σταθερή ανάντι του κόλπου. Η ενέργεια του παλιρροιακού κύματος είναι: E ga 2 Η παλιρροιακή ενέργεια σε μία διατομή πλάτους Β είναι: (Εb) Άρα, η ροή ενέργειας ανάντι που παραμένει σταθερή ισούται με ΕbC όπου C η ταχύτητα παλιρροιακού κύματος. Άρα, η ροήενέργειαςγράφεται: ( ) ( ) EbC cons tan t A Kb h /2 ga b gh 1/2 1/4 Άρα, η μεταβολή του πλάτους κόλπου είναι σημαντικότερη από τη μεταβολή βάθους στο προσδιορισμό του παλιρροιακού εύρους.

96 Επίσης, επειδή C = f λ, όπου f η συχνότητα του παλιρροιακού κύματος, f = 1/Τ και λ το μήκος κύματος. Άρα λ = C/f = gh/f λ Ο(h 1/2) Άρα, μείωση βάθους αύξηση παλιρροιακού εύρους μείωση μήκους κύματος αύξηση κλίσης κύματος A 3/4 / O( h ) H ανάλυση αυτή αγνοεί τη τριβή και τις μη-γραμμικές επιδράσεις οι οποίες μεταβάλλουν το σχήμα του παλιρροιακού κύματος από ημιτονοειδές σε μη-συμμετρικό.

97 Συντονισμός (Resonanse) Σε ορισμένες περιοχές το παλιρροιακό εύρος είναι πολύ μεγαλύτερο σε σχέση με αυτό της παρακείμενης ωκεάνιας περιοχής. Το φαινόμενο αυτό που είναι γνωστό ως συντονισμός οφείλεται στο γεγονός ότι η ιδιοσυχνότητα της λεκάνης του κόλπου που εισέρχεται το παλιρροιακό κύμα είναι σχεδόν ίση με τη συχνότητα ταλάντωσης του παλιρροιακού κύματος. Έστω λίμνη μήκους L, βάθους h και σταθερού πλάτους b. Έστω ότι η λίμνη έχει επιπέδο πυθμένα και κατακόρυφα πλευρικά όρια. Στάσιμα κύματα (Standing waves) ή seiche

98 Συντονισμός προκύπτει όταν ο χρόνος κίνησης του κύματος κατά το μήκος της λίμνης (ανάντι και κατάντι) ισούται με ακέραιο αριθμό παλιρροιακών περιόδων. 2L 2L 2L t nt T Merian Formula C nc n gh T 2L gh Κριτήριο Συντονισμού Στη περίπτωση ενός ανοικτού κόλπου, για να δημιουργηθεί συντονισμός απαιτείται : T 4 L c 1 2 ( gh) / διότι L c = 0.5 L

99 Για την Μ2 - παλιρροιακή συνιστώσα με περίοδο Τ = ώρες έχουμε τους παρακάτω συνδυασμούς L C και h. H = m L C = km