Αναστασία Παπαδοπούλου Πτυχιακή Εργασία

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΣΧΟΛΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΘΑΛΑΣΣΑΣ ΕΤΗΣΙΑ ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΤΟΥ ΘΑΛΑΣΣΙΝΟΥ ΝΕΡΟΥ ΣΤΟΝ ΚΟΛΠΟ ΤΗΣ ΚΑΛΛΟΝΗΣ ΤΗΣ ΝΗΣΟΥ ΛΕΣΒΟΥ Αναστασία Παπαδοπούλου Πτυχιακή Εργασία Επιβλέπων Καθηγητής: ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΤΣΙΡΤΣΗΣ ΜΥΤΙΛΗΝΗ ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2007

2 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στην παρούσα εργασία πραγματοποιήθηκε περιγραφή και μελέτη του ετήσιου κύκλου μεταβολής των φυσικών ιδιοτήτων του θαλασσινού νερού στο κόλπο της Καλλονής της Νήσου Λέσβου. Η επεξεργασία και η ανάλυση των δεδομένων έγινε με τη χρήση της βάσης δεδομένων Ocean Data View (ODV_), τη γλώσσα προγραμματισμού Matlab 7.0 και του λογισμικού Seasoft version 5.37e. Μελετήθηκαν τέσσερις χρονικές περίοδοι, της άνοιξης (Απρίλιος), του καλοκαιριού (Ιούλιος), του φθινοπώρου (Οκτώβριος) και του χειμώνα (Ιανουάριος), κατά το χρονικό διάστημα από το Σεπτέμβριο του 2004 έως τον Ιούλιο του Από τα κατακόρυφα προφίλ, τις οριζόντιες επιφανειακές κατανομές, τα διαγράμματα θερμοκρασίας-αλατότητας (T-S) και τις κατακόρυφες τομές που προέκυψαν, διαπιστώθηκε εποχιακή διακύμανση της θερμοκρασίας, της αλατότητας και της πυκνότητας καθ όλη τη διάρκεια του έτους καθώς και επικοινωνία μεταξύ των δυο θαλασσίων μαζών του κόλπου και του Αιγαίου Πελάγους. Κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου, του χειμώνα και του καλοκαιριού, η αλατότητα των νερών του κόλπου ήταν σαφέστατα μεγαλύτερη από αυτή του ανοιχτού Πελάγους. Την άνοιξη, η αλατότητα στο εσωτερικό του κόλπου είναι μικρότερη σε σχέση με το εξωτερικό σύστημα. Κατά τη διάρκεια της άνοιξης και του καλοκαιριού, η πυκνότητα των υδάτων του ανοιχτού Πελάγους ήταν σαφώς μεγαλύτερη από αυτή του κόλπου, γεγονός που διευκόλυνε την επικοινωνία των δύο οικοσυστημάτων μέσα και έξω από τον κόλπο ενώ κατά την περίοδο του φθινοπώρου και του χειμώνα οι πυκνότητες των νερών του κόλπου ήταν μεγαλύτερες σε σχέση με το εξωτερικό σύστημα με αποτέλεσμα η επικοινωνία των δύο οικοσυστημάτων να είναι περιορισμένη. Ο κόλπος της Καλλονής κατά τη διάρκεια του χειμώνα και του φθινοπώρου συμπεριφέρεται ως λεκάνη συμπύκνωσης όπου λαμβάνει χώρα σχηματισμός βαθιού νερού που εγκαταλείπει τον κόλπο πυθμενικά ενώ κατά την περίοδο του καλοκαιριού και της άνοιξης λειτουργεί ως λεκάνη αραίωσης όπου νερό μικρότερης αλατότητας παραμένει στην επιφάνεια όταν το πυθμενικό νερό δεν ανανεώνεται και παραμένει στάσιμο. 2

3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Φυσικές Ιδιότητες του Θαλασσινού Νερού Παράκτιες Ημίκλειστες Θαλάσσιες Περιοχές Είδη Τυπικών Κατανομών Λεκάνες Αραίωσης και Συμπύκνωσης Υδρολογικά χαρακτηριστικά των ελληνικών παράκτιων περιοχών Κυκλοφορία και υδρογραφία των ανοιχτών θαλασσίων περιοχών του Αιγαίου πελάγους Εποχιακή μεταβλητότητα των υδρογραφικών χαρακτηριστικών του Αιγαίου Πελάγους ΣΤΟΧΟΣ ΤΗΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Περιγραφή της Περιοχής Μελέτης Ο Κόλπος της Καλλονής Χρονοδιάγραμμα εργασιών-δίκτυο σταθμών δειγματοληψίας Αναλυτική μεθοδολογία ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ..50 3

4 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1. Φυσικές Ιδιότητες του Θαλασσινού Νερού. Τα χαρακτηριστικά του θαλασσινού νερού είναι αποτέλεσμα τόσο της φύσης του αμιγούς νερού, όσο και των υλικών που είναι διαλυμένα σε αυτό. Οι φυσικές ιδιότητες του θαλασσινού νερού εξαρτώνται, κατά κύριο λόγο, από την περιεκτικότητά του σε αλάτι, τη θερμοκρασία και την πίεση. Ωστόσο παράγοντες όπως η κίνηση του νερού και η ποσότητα της κατακρατούμενης ύλης, επηρεάζουν ιδιότητες, όπως είναι το χρώμα και η διαφάνεια του νερού, η αγωγιμότητα, η απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας κ.α. (Α.Δ.Σ.Ε.Ν., 2001). Ένα από τα σημαντικότερα φυσικά χαρακτηριστικά του θαλασσινού νερού που ιστορικά αποτελεί μια από τις πρώτες παραμέτρους που μετρήθηκαν είναι η θερμοκρασία. Εκφράζεται σε βαθμούς Κελσίου (ºC) ενώ όταν γίνεται αναφορά σε θερμοκρασιακές διαφορές (Δt) μονάδα μέτρησης αποτελεί το Kelvin (K). Η θερμοκρασία μετρήθηκε αρχικά με τη χρήση αναστρεφόμενων θερμομέτρων (reversing thermometer) σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή και για συγκεκριμένο σημείο της θάλασσας (Pickard & Emery, 1990). Συσκευές με θερμικά στοιχεία (thermistors) χρησιμοποιούνται πολύ σήμερα για τον υπολογισμό θερμοκρασιών, σημαντικότερα από τα οποία είναι το STD (salinity-temperature-depth), το CTD (conductivity-temperaturedepth), και ο απορριπτόμενος βαθυθερμογράφος XBT (expendable bathythermograph) (Emery & Thomson, 1997). Η κατακόρυφη κατανομή των θερμοκρασιών δείχνει σε όλες σχεδόν τις θάλασσες μείωση της θερμοκρασίας όσο αυξάνει το βάθος ενώ παρουσιάζεται συχνά στρωμάτωση (stratification). Οι ζώνες που παρατηρούνται σε μια λεκάνη είναι η επιφανειακή ζώνη ή στρώμα ανάμιξης (surface zone ή mixed layer), το στρώμα μεταβολής της θερμοκρασίας (thermocline) και η βαθειά ζώνη (deep zone) (Τσιρτσής, 2001). Αξιοσημείωτο είναι πως στην επιφανειακή ζώνη παρατηρούνται εποχιακές μεταβολές με αποτέλεσμα τη δημιουργία στρώματος θερμοκλινούς κατά το καλοκαίρι και την απουσία στρώματος θερμοκλινούς τους χειμερινούς μήνες. Στα μεγάλα βάθη του Παγκόσμιου Ωκεανού η θερμοκρασία είναι 2-4 ºC σε όλα τα πλάτη ενώ αντίθετα στην επιφάνεια παρατηρούνται σημαντικές διαφορές ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος (Φυτιανός, 1996). 4

5 Μία δεύτερη σημαντική φυσική παράμετρος του θαλασσινού νερού είναι η αλατότητα. Ως αλατότητα (salinity) ορίζεται η συνολική ποσότητα των στερεών ουσιών σε γραμμάρια (gr) που περιέχονται σε ένα κιλό (Κg) θαλασσινού νερού όταν όλα τα ανθρακικά και όξινα ανθρακικά άλατα έχουν μετατραπεί σε οξείδια, τα βρωμιούχα και ιωδιούχα άλατα έχουν αντικατασταθεί από ισοδύναμη ποσότητα χλωριούχων ιόντων και έχει οξειδωθεί όλη η περιεχόμενη οργανική ύλη. Ως χλωριότητα (chlorinity) ορίζεται το συνολικό ποσό του χλωρίου, βρωμίου και ιωδίου σε γραμμάρια (gr) που περιέχονται σε ένα κιλό (Κg) θαλασσινού νερού, υποθέτοντας ότι το βρώμιο και το ιώδιο έχουν αντικατασταθεί (Σκούλλος, 1997). Και οι δυο παράμετροι εκφράζονται σε g/κg ή επί τοις χιλίοις ( ) και συνδέονται με τον εμπειρικό τύπο S(ppt)=0,03+[1,805*Cl(ppt)]. Σήμερα, όμως, η γνωστή ως πρακτική αλατότητα προσδιορίζεται με μεγάλη ακρίβεια από την ηλεκτρική αγωγιμότητα του θαλάσσιου νερού και αποδίδεται με αδιάστατο αριθμό ή με πρακτικές μονάδες αλατότητας (psu) (Θεοδώρου, 2004). Το 75% του θαλασσινού νερού κυμαίνεται στα όρια 34,5 έως 35,0 psu. Στις κλειστές θαλάσσιες περιοχές με έντονη εξάτμιση η αλατότητα είναι πολύ μεγάλη ενώ αντίθετα σε περιοχές εκβολικών συστημάτων όπου συναντάται γλυκό και θαλασσινό νερό η αλατότητα είναι ιδιαίτερα χαμηλή (Τσιρτσής, 2001). Η επιφανειακή κατανομή της αλατότητας (SSS Sea Surface Salinity) εξαρτάται από τη σχέση εξάτμισης και κατακρημνίσεων (Θεοδώρου, 2004). Όταν η εξάτμιση υπερτερεί των κατακρημνίσεων η αλατότητα έχει μεγάλη τιμή και το αντίθετο. Στην περίπτωση παράκτιων περιοχών η αλατότητα εξαρτάται από τα ειδικά χαρακτηριστικά κάθε περιοχής (γεωγραφικά, κλιματολογικά όπως τις απορροές από τη χέρσο κ.α.). Η αλατότητα του παγκόσμιου ωκεανού είτε αυξάνεται είτε ελαττώνεται με το βάθος και- κάτω από το αλοκλινές, το οποίο είναι το στρώμα απότομης σχετικά μεταβολής της αλατότητας- παρουσιάζει πολύ μικρές μεταβολές. Ως πυκνότητα (density) του θαλασσινού νερού ορίζεται η μάζα του θαλασσινού νερού στη μονάδα του όγκου. Η πυκνότητα εξαρτάται από τη θερμοκρασία, την αλατότητα και την πίεση που αντιστοιχεί στο βάθος. Μετράται σε g/cm 3 ή Κg/m 3. Το εύρος διακύμανσης της πυκνότητας κυμαίνεται από 1.021,00 Κg/m 3 στα επιφανειακά νερά έως 1.070,00 Κg/m 3 σε βάθη m. Το θαλάσσιο νερό με περιεχόμενο άλατος (αλατότητα) 35 έχει πυκνότητα 1,028 g/cm 3 σε θερμοκρασία 0 ºC. Για πίεση 1bar και 5

6 θερμοκρασία t σε βαθμούς Κελσίου χρησιμοποιείται η έκφραση σ t ( σίγμα-t ) για την πυκνότητα, και ισούται με σ t = d-1000 όπου d είναι η πυκνότητα. Η σχέση μεταξύ πυκνότητας σ t, θερμοκρασίας και αλατότητας είναι πολύπλοκη και μη γραμμική και δεν υπάρχει απλή μαθηματική έκφραση που να την καθορίζει. Με μείωση της θερμοκρασίας, αύξηση της αλατότητας ή αύξηση της πίεσης, η πυκνότητα του θαλασσινού νερού αυξάνεται. Η κατακόρυφη κατανομή της πυκνότητας εξαρτάται από τις κατανομές της θερμοκρασίας και της αλατότητας, κυρίως σε παράκτιες περιοχές. Το στρώμα όπου παρατηρείται απότομη μεταβολή της πυκνότητας ονομάζεται πυκνοκλινές (pycnocline), και συμπίπτει συνήθως με το θερμοκλινές. Σπουδαίο ρόλο έχει η κατανομή της πυκνότητας στις θερμοαλατικές κινήσεις που είναι κατακόρυφες. Όταν το επιφανειακό νερό γίνεται λιγότερο πυκνό, έχει την τάση να επιπλέει επάνω από στρώμα νερού μεγαλύτερης πυκνότητας. Στην περίπτωση κατά την οποία το νερό στην επιφάνεια γίνει πυκνότερο από αυτό που βρίσκεται από κάτω του, τότε το περισσότερο πυκνό επιφανειακό νερό καταβυθίζεται. Αν αυτό συμβεί σε κάποια περιοχή, όπου η κίνηση του νερού γίνεται χωρίς εμπόδια, το πυκνότερο αυτό νερό διαχέεται και διασκορπίζεται και σε άλλες περιοχές, δημιουργώντας έτσι ένα πυκνό στρώμα στο πυθμένα (Α.Δ.Σ.Ε.Ν., 2001). Η πίεση αυξάνεται γρήγορα με το βάθος αφού η ποσότητα του υπερκείμενου νερού αυξάνει πολύ. Η αύξηση της πίεσης είναι σχεδόν σταθερή επειδή το νερό είναι ελάχιστα μόνο συμπιεστό. Συγκεκριμένα όταν το βάθος αυξάνει κατά 10 m, η πίεση αυξάνει κατά μία ατμόσφαιρα (1 atm). Το θαλασσινό νερό είναι σχεδόν ασυμπίεστο, αφού ο βαθμός συμπιέσεώς του περιορίζεται στο 0, ανά bar κάτω από σταθερές συνθήκες. Μολονότι η συμπιεστότητα του θαλασσινού νερού είναι αρκετά χαμηλή, η συνολική της επίδραση είναι αξιόλογη, λόγω της μεγάλης ποσότητας νερού που επηρεάζει. Έτσι αν η συμπιεστότητα του θαλασσινού νερού ήταν μηδενική το επίπεδο της θάλασσας θα ήταν υψηλότερο από ότι είναι σήμερα Παράκτιες Ημίκλειστες Θαλάσσιες Περιοχές Είδη Τυπικών Κατανομών. Η διαφορά στη βαθυμετρία διακρίνει τα παράκτια νερά από το Πέλαγος. Η παράκτια ζώνη αποτελεί μία ζώνη μεταβλητού εύρους που περικλείει μέρος της ηπειρωτικής και το σύνολο της νησιωτικής χώρας (Δημοπούλου, 2004). Ορίζεται ως το χερσαίο και θαλάσσιο τμήμα (υδάτινο και βυθός) όπου οι χερσαίες διεργασίες επηρεάζουν άμεσα τις 6

7 θαλάσσιες διεργασίες και χρήσεις και αντίστροφα ενώ λειτουργικά ορίζεται ως η ζώνη μετάβασης από τη ξηρά στη θάλασσα (Μέξα, 2002). Οικολογικά η παράκτια ζώνη αποτελεί περιοχή δυναμικών βιοχημικών διεργασιών με ορισμένη δυνατότητα υποστήριξης διαφόρων μορφών ζωής. Ως παράκτια αβαθή οικοσυστήματα ορίζονται οι θαλάσσιες και υφάλμυρες περιοχές με βάθος μικρότερο των 20 m (Jorgensen et al., 1996). Οι επιρροές των ποτάμιων εκβολών και των παλιρροϊκών ρευμάτων είναι εμφανείς στα παράκτια ύδατα. Η αλληλεπίδραση της θάλασσας και της ατμόσφαιρας, το ποσοστό της εξάτμισης και της βροχόπτωσης καθώς και η επικοινωνία με την ανοιχτή θάλασσα επηρεάζουν τα υδρολογικά χαρακτηριστικά των παράκτιων αβαθών οικοσυστημάτων (Papathanassiou & Zenetos, 2005). Η αλατότητα των παράκτιων υδάτων παρουσιάζει συχνά χαμηλές τιμές λόγω των εκβολικών απορροών, ιδιαίτερα στα επιφανειακά νερά όπου η ανάμιξη είναι ασθενής. Ελάχιστες αλατότητες παρουσιάζονται την περίοδο μέγιστης ποτάμιας εκροής. Μεγάλο εύρος διακύμανσης μπορεί να έχει η θερμοκρασία παράκτιων υδάτων. Ο βαθμός της ανάμιξης επηρεάζει την ισχύ και το βάθος του θερμοκλινούς. Η κατακόρυφη ανάμιξη επηρεάζεται από την παλίρροια. Οι διάφορες μεταβολές των φυσικών παραμέτρων μπορούν να απεικονιστούν και να περιγραφούν με τυπικές κατακόρυφες κατανομές- προφίλ, με κατακόρυφες τομές, με διαγράμματα θερμοκρασίας- αλατότητας (T-S), και οριζόντιες κατανομές. Τα προφίλ φυσικών παραμέτρων δεν είναι τίποτα περισσότερο από κατακόρυφες κατανομές που αποτελούνται από δυο άξονες: τον άξονα της φυσικής παραμέτρου που εξετάζεται και τον άξονα του βάθους. Αναφέρονται σε μετρήσεις ενός μόνο ωκεανογραφικού σταθμού και αποδίδουν το πώς μεταβάλλεται κάθε παράμετρος σε συνάρτηση με το βάθος. Οι κατακόρυφες τομές χρησιμοποιούνται για την περιγραφή της μεταβολής μιας παραμέτρου σε σχέση με το βάθος για συγκεκριμένη γεωγραφική περιοχή η όποια συνήθως οριοθετείται από μια ίσια ή τεθλασμένη γραμμή που περιέχει πλήθος σταθμών δειγματοληψίας. Οι κατακόρυφες τομές μπορούν να δείξουν συγχρόνως την πορεία που ακολουθεί το νερό και τις αλλαγές που λαμβάνουν χώρα κατά μήκος της πορείας αυτής (Pickard & Emery, 1990). Τα διαγράμματα θερμοκρασίας-αλατότητας (Τ-S) χρησιμοποιούνται για την μελέτη: 7

8 α) των φυσικών ιδιοτήτων του θαλασσινού νερού β) των χαρακτηριστικών των θαλασσίων μαζών, γ) την εκτίμηση της προέλευσης των θαλασσίων μαζών δ) την εκτίμηση της σταθερότητας της υδάτινης στήλης Ένα διάγραμμα θερμοκρασίας-αλατότητας (T-S) έχει δυο άξονες: τον άξονα της θερμοκρασίας Τ και τον άξονα της αλατότητας S. Η πυκνότητα σ t εμφανίζεται με ισόπυκνες καμπύλες. Οπότε κάθε σημείο του διαγράμματος περιγράφεται από τρεις συντεταγμένες: της αλατότητας, της θερμοκρασίας και της πυκνότητας. Κάθε σημείο χαρακτηρίζει έναν τύπο νερού (water type). Τα ευθύγραμμα τμήματα που ενώνουν τα διάφορα σημεία παριστάνουν μάζες νερού (water masses) που προέρχονται από την ανάμιξη των αντιστοίχων τύπων νερού. Για την μελέτη των διαγραμμάτων T-S και την εξαγωγή των αντίστοιχων συμπερασμάτων είναι απαραίτητη η μελέτη της σταθερότητας της υδάτινης στήλης. Ως σταθερότητα στήλης νερού ορίζεται το πηλίκο της διαφοράς των πυκνοτήτων (σ t - σ tο ) προς τη διαφορά των αντίστοιχων βαθών (z-z o ) δηλαδή Σ=(σ t - σ tο )/ (z-z o ). Θετική σταθερότητα (Σ>0) παρουσιάζεται όταν δεν υπάρχει καταβύθιση πυκνότερου νερού. Αντίθετα όταν το νερό καταβυθίζεται η σταθερότητα είναι αρνητική (Σ<0) ενώ όταν η πυκνότητα παραμένει σταθερή με το βάθος η σταθερότητα είναι μηδενική (Σ=0). Στα διαγράμματα θερμοκρασίας αλατότητας αν με αύξηση του βάθους αυξάνεται η πυκνότητα η σταθερότητα είναι θετική ενώ αν μειώνεται η πυκνότητα, η σταθερότητα είναι αρνητική (Τσιρτσής, 2001) Λεκάνες Αραίωσης και Συμπύκνωσης. Η κυκλοφορία των λεκανών εξαρτάται από τη σχέση εξάτμισης και βροχόπτωσης. Αν η πρώτη υπερτερεί της δεύτερης λαμβάνει χώρα σχηματισμός βαθιού νερού που την εγκαταλείπει πυθμενικά. Αν όχι, δεν παρατηρείται ανανέωση των νερών της λεκάνης και τα βαθύτερα στρώματά της παραμένουν στάσιμα (Θεοδώρου, 2004). Πιο αναλυτικά, στις λεκάνες συμπύκνωσης στις οποίες η εξάτμιση είναι μεγαλύτερη από τη βροχόπτωση, λαμβάνει χώρα σημαντική κατακόρυφη ανάμιξη. Αυτό συμβαίνει, γιατί με την εξάτμιση αυξάνει η αλατότητα του επιφανειακού νερού, που γίνεται πυκνότερο και καταβυθίζεται. Το βυθιζόμενο σε μεγάλα βάθη επιφανειακό νερό είναι πλούσιο σε οξυγόνο και έτσι είναι δυνατή η επιβίωση ζωϊκών οργανισμών σε βάθη, 8

9 από τα οποία κάτω από διαφορετικές συνθήκες θα απουσίαζαν. Το πυκνό αυτό νερό ρέει επάνω από τον πυθμένα και τελικά εγκαταλείπει τη λεκάνη και εισέρχεται στην ανοιχτή θάλασσα. Όμως το νερό αυτό αντικαθίσταται από νερό που προέρχεται από την ανοιχτή θάλασσα και εισέρχεται στη λεκάνη επιφανειακά και το οποίο με τη σειρά του υπόκειται σε εξάτμιση, αύξηση της αλατότητας και πυκνότητάς του, βύθιση και επανάληψη του ίδιου κύκλου (Θεοδώρου, 2004). Οι συνθήκες είναι διαφορετικές στις λεκάνες αραίωσης, όπου η βροχόπτωση είναι μεγαλύτερη από την εξάτμιση. Σ αυτές το ελαφρότερο και μικρότερης αλατότητας νερό παραμένει στην επιφάνεια. Το πυθμενικό νερό δεν ανανεώνεται και παραμένει στάσιμο. Μετά την κατανάλωση του οξυγόνου από τους βαθύβιους οργανισμούς αυτό δεν ανανεώνεται με άλλο από την επιφάνεια Υδρολογικά χαρακτηριστικά των ελληνικών παράκτιων περιοχών. Οι ελληνικές παράκτιες θαλάσσιες περιοχές χαρακτηρίζονται γενικά από μια σχετικά ρηχή υφαλοκρηπίδα, αφού η ισοβαθής των 100 m βρίσκεται σε απόσταση Κm μακριά από την πλησιέστερη ακτή, όπου υπάρχουν μόνο μερικά δελταϊκά συστήματα ποτάμιων εκβολών, τα περισσότερα από τα οποία συναντώνται στο Βόρειο Αιγαίο. Οι απορροές γλυκού νερού των ελληνικών ποταμών είναι μηδαμινές, έτσι σε κάθε περίπτωση το ποτάμιο νερό επηρεάζει περισσότερο την παράκτια υδρολογία των γύρω περιοχών των ποτάμιων δέλτα (Papathanassiou & Zenetos, 2005). Σε όλες τις παράκτιες περιοχές παρουσιάζεται ένας ετήσιος κύκλος στη θερμοκρασία του νερού με υψηλές τιμές θερμοκρασιών το καλοκαίρι στα επιφανειακά νερά φτάνοντας τους 20ºC ή ακόμη και τους 28ºC-30ºC στις περισσότερες ημίκλειστες περιοχές όπως είναι ο Αμβρακικός κόλπος, ο Θερμαϊκός και ο Σαρωνικός κόλπος, όταν οι χαμηλότερες τιμές της θερμοκρασίας το χειμώνα μπορεί να φτάσουν τους 11-12ºC (Kontoyiannis & Papadopoulos, 1999). Περιοχές όπως ο βόρειος Θερμαϊκός κόλπος, ο Στρυμονικός και ο Αμβρακικός κόλπος επηρεάζονται από τις τοπικές ποτάμιες απορροές γλυκού νερού, ενώ σε περιοχές όπως ο Σαρωνικός και ο Ευβοϊκός κόλπος καθώς και στις παράκτιες περιοχές ανάμεσα στην Κέρκυρα και την ελληνική ηπειρωτική χώρα, οι τοπικές απορροές γλυκού νερού είναι σχεδόν μηδαμινές καθ όλη τη διάρκεια του έτους. Χαμηλές τιμές αλατότητας όπως psu μπορούν να συναντηθούν σε παράκτιες περιοχές όπου υπάρχει σημαντική απορροή γλυκού νερού μέσα στη θάλασσα. Στο βόρειο τμήμα του 9

10 Θερμαϊκού κόλπου οι χαμηλές αλατότητες απουσιάζουν κατά το καλοκαίρι εξαιτίας της ανθρώπινης παρέμβασης στο ήδη περιορισμένο ποτάμιο γλυκό νερό που ρέει προς τη θάλασσα. Οι παράκτιες περιοχές που δεν επηρεάζονται από είσοδο τοπικού γλυκού νερού έχουν γενικά τιμές αλατότητας μεγαλύτερες από 38 (Papathanassiou & Zenetos, 2005). Ακραίες τιμές στα υδρολογικά χαρακτηριστικά μπορούν να παρατηρηθούν σε απομονωμένες παράκτιες περιοχές όπως ο Αμβρακικός κόλπος και ο κόλπος της Καλλονής, με μέσα βάθη 35 m και 10 m αντίστοιχα, εξαιτίας του μικρού βαθμού ανάμειξης με τις υδάτινες μάζες της ανοιχτής θάλασσας. Οι συνέπειες της ανταλλαγής με την ατμόσφαιρα είναι περισσότερο εμφανείς σε περιπτώσεις όπου οι ημίκλειστες περιοχές είναι ρηχές όπως ο κόλπος της Καλλονής. Ο Αμβρακικός κόλπος κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού και του χειμώνα χαρακτηρίζεται από σχετικά χαμηλής αλατότητας νερό με μικρότερες τιμές να παρουσιάζονται στο βόρειο τμήμα του κόλπου. Το χειμώνα, εξαιτίας της αυξανόμενης ποτάμιας απορροής σε σχέση με το καλοκαίρι, μια έντονη ανταλλαγή με την ανοιχτή θάλασσα φαίνεται να εμφανίζεται, με αποτέλεσμα να παρουσιάζονται χαμηλές τιμές αλατότητας στο νότιο τμήμα του κόλπου. Το εσωτερικό τμήμα του κόλπου παρουσιάζει πάντα ιδιαίτερα χαμηλές τιμές αλατότητας εξαιτίας της γειτνίασης με τη θάλασσα και για αυτό η εσωτερική πυκνότητα είναι πάντα χαμηλότερη απ ότι στις περιοχές εξωτερικά του κόλπου (Balopoulos & Papageorgiou, 1989). Σε ότι αφορά στον κόλπο της Καλλονής, το καλοκαίρι περιέχει νερό υψηλής αλατότητας εξαιτίας της εξάτμισης (η αλατότητα φτάνει στην τιμή 40). Ένα στρώμα χαμηλότερης αλατότητας σχηματίζεται στο νοτιοανατολικό τμήμα του κόλπου λόγω της χαμηλής αλατότητας του νερού του Αιγαίου Πελάγους που εισέρχεται στο κόλπο. Το χειμώνα, μικρή ποσότητα ποτάμιου γλυκού νερού εισέρχεται στον κόλπο με αποτέλεσμα να παρουσιάζονται χαμηλότερες τιμές αλατότητας στο εσωτερικό του κόλπου σε σχέση με το νερό εξωτερικά του κόλπου. Ωστόσο το χειμώνα η πυκνότητα στο εσωτερικό του κόλπου της Καλλονής είναι πολύ υψηλότερη από την πυκνότητα του νερού έξω από τον κόλπο (Papadopoulos & Kontoyiannis, 1997). Στις παράκτιες περιοχές που είναι εκτεθειμένες στην ανοιχτή θάλασσα, οι ανταλλαγές νερού με την ανοιχτή θάλασσα είναι πολύ κρίσιμες για την περιγραφή της υδροδυναμικής των περιοχών. Μια τέτοια περιοχή αποτελεί ο Θερμαϊκός κόλπος. Στις επιφανειακές κατανομές, για το μήνα Μάιο του 1997, βαθμίδες αλατότητας σχηματίζονται στο βόρειο τμήμα και κατά μήκος της δυτικής ακτής, όπου υπάρχει είσοδος ποτάμιου νερού (Hyder et al., 2002). Το κεντρικό τμήμα από ολόκληρη την 10

11 επιμήκη περιοχή του κόλπου καταλαμβάνεται από υψηλής αλατότητας υδάτινες μάζες, οι οποίες προέρχονται από χαμηλότερα γεωγραφικά πλάτη του Αιγαίου. Χαμηλότερη τιμή αλατότητας παρατηρείται στα 15 m και 50 m με συντεταγμένες 23,5º Ε 39,6º Ν. Στα ανώτερα στρώματα, η πυκνότητα του νερού επηρεάζεται άμεσα από την αλατότητα ενώ η κυκλοφορία επηρεάζεται από τις αντίστοιχες κατανομές των υδάτινων μαζών. Παράδειγμα αποτελεί η περιοχή του κόλπου των Πεταλίων. Μια δυνατή κυκλωνική εστία αποτελείται από νερό χαμηλής θερμοκρασίας και υψηλής αλατότητας στο κόλπο των Πεταλίων για το μήνα Σεπτέμβριο του 1996 στα 30 m Κυκλοφορία και υδρογραφία των ανοιχτών θαλασσίων περιοχών του Αιγαίου Πελάγους. Η θερμοαλατική κυκλοφορία του Αιγαίου Πελάγους είναι ένα θέμα πολύ σύνθετο. Οι βαθιές υποθαλάσσιες λεκάνες του Αιγαίου Πελάγους αποτελούνται από νερό που έχει ιδιαίτερα υψηλές τιμές πυκνότητας, με το περισσότερο πυκνό νερό να βρίσκεται στα βαθύτερα μέρη των λεκανών του Βορείου Αιγαίου. Το Αιγαίο Πέλαγος αποτελεί από μόνο του μία συγκέντρωση υποθαλάσσιων λεκανών με μεγαλύτερη συχνότητα αυτών στο βόρειο τμήμα του. Έτσι το βόρειο Αιγαίο αποτελεί μεγαλύτερη πηγή πυκνού νερού από ότι το νότιο Αιγαίο. Ωστόσο, το γλυκό νερό του Βορείου Αιγαίου και ο βαθμός πλευστότητάς του, δείχνει ότι σε εποχιακά και μεγαλύτερα χρονικά όρια η λεκάνη αυτή συμπεριφέρεται σαν λεκάνη αραίωσης. Υφάλμυρα νερά της Μαύρης Θάλασσας εισέρχονται στο βόρειο Αιγαίο μέσω των στενών των Δαρδανελίων, καταλαμβάνοντας αρχικά το ανατολικό μέρος της νήσου Λήμνου, σχηματίζοντας ένα λεπτό (20-40 m πλάτος) επιφανειακό στρώμα το οποίο απλώνεται σε όλο το βόρειο Αιγαίο Πέλαγος, ακολουθώντας κυκλωνική ροή με φορά από τα δυτικά στα νοτιοανατολικά. Το στρώμα αυτό απομονώνει τα ενδιάμεσα νερά από την ατμόσφαιρα, έχοντας την ικανότητα να χάνει μεγάλα ποσά θερμότητας και νερού πριν πραγματοποιηθεί ισορροπία πυκνότητας μεταξύ αυτού και του υποκείμενου στρώματος (Zervakis et al., 2000). Σε μια ετήσια χρονική κλίμακα, η είσοδος νερού μέσω των στενών των Δαρδανελίων εξισορροπείται από την απώλεια νερού στην ατμόσφαιρα και την έξοδο ελαφριών νερών προς το Νότιο Αιγαίο, ούτως ώστε ο ρόλος του Βορείου Αιγαίου στη θερμοαλατική κυκλοφορία να συμπίπτει με το ρόλο μιας λεκάνης αραίωσης. Σε μηνιαία χρονική κλίμακα, το Βόρειο Αιγαίο αντιδρά σαν μια λεκάνη συμπύκνωσης. Τα νερά που υπάρχουν στις βαθιές λεκάνες του Βορείου Αιγαίου 11

12 χαρακτηρίζονται από τιμές πυκνότητας τουλάχιστον 0,2 Κg m -3 ψηλότερες από ότι τις τιμές πυκνότητας των μαζών των νερών της Κρήτης. Οι εκτεταμένες υφαλοκρηπίδες της Σαμοθράκης, ο Θερμαϊκός κόλπος, οι υφαλοκρηπίδες των νησιών της Λέσβου και των Κυκλάδων αποτελούν ιδανικά μέρη όπου πραγματοποιείται σχηματισμός πυκνού νερού. Ο σχηματισμός πυκνού νερού στη Σαμοθράκη και στο Θερμαϊκό κόλπο παρεμποδίζεται από την δράση του επιφανειακού στρώματος νερού της Μαύρης Θάλασσας και την ποτάμια εκροή (κυρίως στο Θερμαϊκό κόλπο). Συγκρίνοντας τις υφαλοκρηπίδες της Λέσβου και των Κυκλάδων, είναι προφανές ότι στη Λέσβο ο σχηματισμός πυκνού νερού είναι πιο έντονος για δύο κυρίως λόγους: α) η κυκλωνική κυκλοφορία του Αιγαίου Πελάγους φέρνει υψηλής αλατότητας νερό στην περιοχή, όταν η υφαλοκρηπίδα των Κυκλάδων επηρεάζεται σημαντικά από τα νότια όρια του στρώματος νερού της Μαύρης Θάλασσας που μπαίνει στο Βόρειο Αιγαίο και β) οι κρύοι βοριάδες είναι πιο ξηροί στο βόρειο Αιγαίο από ότι στις Κυκλάδες, με αποτέλεσμα να προκαλείται υψηλότερη εξάτμιση στις βόρειες υφαλοκρηπίδες. Γενικά, η κυκλοφορία του Αιγαίου Πελάγους είναι κυκλωνική με θερμό, αλμυρό νερό που προέρχεται από τη Λεβαντίνη, να εισέρχεται στο Αιγαίο μέσω των ανατολικών στενών της Κρήτης. Αυτή η μάζα νερού από τη Λεβαντίνη ταξιδεύει βόρεια κατά μήκος του Ανατολικού Αιγαίου Πελάγους. Στις λεκάνες της Χίου στο κεντρικό Αιγαίο επικρατούν δύο μόνιμοι κυκλώνες, οι οποίοι παίρνουν μέρος στη γενική κυκλωνική κυκλοφορία. Τα νερά της Λεβαντίνης (Levantine waters) όταν συναντούν τα εκρεόμενα νερά της Μαύρης Θάλασσας στην περιοχή της Λήμνου, βυθίζονται κάτω από το πολύ ελαφρύ στρώμα νερού της Μαύρης Θάλασσας. Το στρώμα αυτό της Μαύρης Θάλασσας σχηματίζεται από νερά που ρέουν από τα Δαρδανέλια και μετακινούνται δυτικά και κάποιες φορές νότια. Μέρος από το νερό χαμηλής αλατότητας κατακρατείται από έναν μόνιμο αντικυκλώνα γύρω από το νησί της Σαμοθράκης, σχηματίζοντας περιοχή χαμηλής αλατότητας. Αυτός ο αντικυκλώνας είναι επίσης υπεύθυνος για τη διασκόρπιση των απορροών του ποταμού Έβρου προς το νότο. Τα χαμηλής αλατότητας επιφανειακά νερά της περιοχής της Σαμοθράκης σχηματίζουν ένα θερμοαλατικό μοντέλο με υψηλότερες αλατότητες κατά μήκος της χερσονήσου Άθως και των στενών της Λήμνου. Η ανταλλαγή στο μοντέλο αυτό φαίνεται να είναι βαροτροπική (περιοχή της Σαμοθράκης), μερικώς βαροκλινική (πέρα από το βόρειο Αιγαίο), απάντηση στη μεταβλητότητα που παρουσιάζει η επιφανειακή πίεση κατά μήκος του Αιγαίου Πελάγους (Papathanassiou & Zenetos, 2005). Κάτω από αυτές τις συνθήκες, το μοντέλο καταστρέφεται και ένας κυκλώνας σχηματίζεται στην 12

13 περιοχή του Άθω, μεταφέροντας νερό από τα νότια, όταν νερά υψηλότερης αλατότητας κατευθύνονται βόρεια από τα δυτικά της Λήμνου. Οι λεκάνες των βόρειων Σποράδων χαρακτηρίζονται από μια ασταθή κυκλοφορία και από την επανεμφάνιση ενός κυκλώνα πάνω από τις βαθιές λεκάνες. Η κυκλωνική κυκλοφορία του βορείου και κεντρικού Αιγαίου χαρακτηρίζεται από τη βόρεια ροή των νερών της Λεβαντίνης κατά μήκος του ανατολικού Αιγαίου και κορυφώνεται με ένα πολύ ισχυρό μόνιμο νοτιοανατολικό ρεύμα κατά μήκος των ανατολικών ακτών του νησιού της Εύβοιας. Αυτή η ροή συνεχίζει κατά μήκος των βόρειων ακτών των Κυκλάδων και λαμβάνει μέρος και στον κυκλώνα της λεκάνης της Χίου. Ένα μικρό μέρος του ρεύματος της Εύβοιας διασχίζει το κανάλι του Κάβο Ντόρο, κινείται νοτιοδυτικά, εισέρχεται στο Μυρτώον Πέλαγος και σχηματίζει έναν μόνιμο ή περιοδικό κυκλώνα. Ωστόσο, η κυκλοφορία στο Κρητικό Πέλαγος αποτελείται από την παρουσία ενός αντικυκλώνα πάνω από την κεντρική/δυτική βόρεια Κρήτη και έναν κυκλώνα πάνω από την κεντρική/ανατολική βόρεια Κρήτη. Οι δύο αυτοί σχηματισμοί αποτελούν ένα βαροτροπικό δίπολο που έχει παρατηρηθεί πολλές φορές στο Κρητικό Πέλαγος μέχρι το 1994 (Papathanassiou & Zenetos, 2005) Εποχιακή μεταβλητότητα των υδρογραφικών χαρακτηριστικών του Αιγαίου Πελάγους. Η κυκλοφορία του Αιγαίου Πελάγους παρουσιάζει περιορισμένη απόκριση στην ατμοσφαιρική μεταβλητότητα. Αυτό συμβαίνει γιατί η κυκλοφορία καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από την βαροκλινικότητα και την τοπογραφία (Papathanassiou & Zenetos, 2005). Το Αιγαίο χαρακτηρίζεται από μια κυκλωνική κυκλοφορία των νερών της Μαύρης Θάλασσας, από το βορειοανατολικό Αιγαίο και των νερών της Λεβαντίνης, από την περιοχή της Ρόδου. Αυτή η κυκλοφορία απεικονίζεται στην επιφανειακή κατανομή της αλατότητας καθ όλη τη διάρκεια του έτους. Η επιφανειακή θερμοκρασία του νερού παρουσιάζει την ίδια κατανομή το χειμώνα. Ωστόσο, σε εποχιακή κλίμακα, υπάρχει μια πολύ σημαντική αλλαγή στη θαλάσσια κυκλοφορία του Αιγαίου, η οποία παίζει καθοριστικό ρόλο, όχι μόνο στην επίδραση που έχει στα υδρογραφικά χαρακτηριστικά του νερού αλλά και στην επίδρασή της στο οικοσύστημα. Αυτή η αλλαγή που συμβαίνει στο Αιγαίο ετησίως, είναι η παράκτια ανάδυση (γνωστή ως upwelling) των ενδιάμεσων νερών, που συναντάται κάθε καλοκαίρι κατά μήκος του ανατολικού Αιγαίου, σαν απάντηση στην επικράτηση των 13

14 ετήσιων βορείων ανέμων κατά τη διάρκεια του Ιουλίου και του Αυγούστου. Οι ετήσιοι άνεμοι εκτοπίζουν τα θερμά επιφανειακά νερά στο δυτικό Αιγαίο, εξαιτίας της περιστροφής της γης. Τα νερά αυτά αντικαθίστανται από ενδιάμεσα κρύα νερά που ανυψώνονται στην επιφάνεια. Παρότι που ο ολιγοτροφικός χαρακτήρας του Αιγαίου περιορίζει την σημαντικότητα της παράκτιας ανάδυσης (σε αντίθεση με τις περιοχές παράκτιας ανάδυσης στον ανοιχτό ωκεανό), η οικολογική σημασία του εποχιακού upwelling στο ανατολικό Αιγαίο είναι μεγάλη (Papathanassiou & Zenetos, 2005). 14

15 2. ΣΤΟΧΟΣ ΤΗΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗΣ Σκοπός της παρούσας πτυχιακής είναι η περιγραφή της ετήσιας κατανομής των φυσικών ιδιοτήτων του θαλασσινού νερού σε μια ημίκλειστη αβαθή παράκτια περιοχή όπως είναι ο κόλπος της Καλλονής. Για την επίτευξη του παραπάνω σκοπού, τέθηκαν οι εξής επιμέρους στόχοι: Επεξεργασία και ανάλυση ωκεανογραφικών δεδομένων που αφορούν φυσικές ιδιότητες του θαλασσινού νερoύ. Μελέτη του ετήσιου κύκλου μεταβολής των φυσικών παραμέτρων με τη βοήθεια μιας βάσης δεδομένων (Ocean Data View ODV_). Εποχιακή σύγκριση των κατανομών των φυσικών παραμέτρων. Οι δειγματοληψίες πραγματοποιήθηκαν κατά τη χρονική περίοδο από Σεπτέμβριο του 2004 μέχρι τον Ιούλιο του 2005 σε 6 σημεία στο κόλπο της Καλλονής της νήσου Λέσβου. 15

16 3. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ 3.1. Περιγραφή της Περιοχής Μελέτης Ο Κόλπος της Καλλονής. Η Λέσβος αποτελεί τμήμα της ακριτικής νησιώτικης Περιφέρειας του Βορείου Αιγαίου. Ανήκει στον νομό Λέσβου, στον οποίο περιλαμβάνονται τα νησιά της Λήμνου και του Αγίου Ευστρατίου, καθώς και μικρές βραχονησίδες της περιοχής. Έχει έκταση 1.635,999 Κm 2 με μήκος ακτών 370 Κm, και αποτελεί το τρίτο μεγαλύτερο νησί του ελλαδικού νησιώτικου χώρου, μετά την Κρήτη και την Εύβοια. Το σχήμα της Λέσβου χαρακτηρίζεται ως ιδιόρρυθμο λόγω της παρουσίας μεγάλου αριθμού όρμων και ακρωτηρίων, τα οποία αποδίδουν ιδιαίτερα μορφολογικά στοιχεία στο νησί. Υπάρχουν δύο κόλποι: της Γέρας και της Καλλονής. Ο κόλπος της Καλλονής βρίσκεται στο νοτιοδυτικό μέρος της νήσου Λέσβου. Έχει σχήμα ελλειπτικό με μήκος 22 Κm, πλάτος κυμαινόμενο από 1-10 Κm και έκταση περίπου 110 Κm 2. Εκτείνεται στα όρια τριών Δήμων, του Δ. Αγίας Παρασκευής, του Δ. Καλλονής και του Δ. Πολυχνίτου, η γεωγραφική έκταση των οποίων καλύπτει μέρος του νοτίου και κυρίως το κεντρικό τμήμα της Λέσβου. Πρόκειται για αβαθή ημίκλειστη περιοχή με μέσο βάθος 10 m και επίπεδο βυθό. Ο κόλπος συνδέεται με το Αιγαίο Πέλαγος μέσω ενός πολύ ρηχού καναλιού πλάτους 0,2 Κm και μήκους 4 Κm, ενώ το μέγιστο βάθος του κόλπου βρίσκεται στο στόμιο επικοινωνίας με το Αιγαίο Πέλαγος και είναι ίσο 25m περίπου. Το βάθος του 80% της περιοχής του καναλιού κυμαίνεται στα 1-2 m. Το κλίμα της περιοχής μελέτης χαρακτηρίζεται ως ήπιο και μεσογειακό, με πολύ μεγάλη ηλιοφάνεια καθ όλη τη διάρκεια του έτους. Ο χειμώνας είναι σχετικά βροχερός και ήπιος, με σπάνιο το φαινόμενο των χιονοπτώσεων, ενώ το καλοκαίρι είναι ξηρό και θερμό. Μέγιστες τιμές θερμοκρασιών παρουσιάζονται κατά το καλοκαίρι, ενώ το ύψος της βροχής είναι μέγιστο κατά το χειμώνα. Οι βροχοπτώσεις συμβάλλουν θετικά στη γονιμότητα του εδάφους ενώ οι άνεμοι υπάρχουν καθ όλη τη διάρκεια του έτους, με επικράτηση βορείων ανέμων κατά τη περίοδο Ιούλιο-Αύγουστογνώστη και ως περίοδος των Άιγαιοπελαγίτικων μελτεμιών (Μανδυλάς, 1998). Χαρακτηριστικό είναι πως οι τιμές των θερμοκρασιών των νερών του κόλπου της Καλλονής κατά τη διάρκεια του χειμώνα παρουσιάζονται υψηλότερες σε σχέση με τις υπόλοιπες παράκτιες περιοχές του νησιού λόγω της αργής ανακύκλωσης των αβαθών νερών του κόλπου. 16

17 Ο κόλπος της Καλλονής χαρακτηρίζεται ως ευτροφικός, δηλαδή παρουσιάζεται μεγάλη αύξηση θρεπτικών, προκαλώντας εμπλουτισμό πρωτογενούς παραγωγής (Lars- Ove et al., 1989). Οι κύριες πηγές των θρεπτικών συστατικών είναι κυρίως τα απόβλητα αποχέτευσης που προέρχονται από το Δ. Καλλονής και το Δ. Αγίας Παρασκευής, καθώς και η γεωργική απορροή (χρήση λιπασμάτων). Καθ όλη τη διάρκεια του έτους οι συγκεντρώσεις των θρεπτικών είναι υψηλές, με ακραίες τιμές τη χειμερινή περίοδο. Τόσο οι υψηλές συγκεντρώσεις των θρεπτικών κατά τη διάρκεια του χειμώνα όσο και το χαμηλό ποσοστό ανανέωσης του νερού έχει ως αποτέλεσμα την εμφάνιση ευτροφικών κρίσεων (Μπούρα, 2004). Το ευαίσθητο οικοσύστημα του κόλπου της Καλλονής τα τελευταία χρόνια έχει διαταραχθεί εξαιτίας ποικίλων παραγόντων. Οι ανθρωπογενείς δραστηριότητες κατά μήκος της ακτογραμμής έχουν ως αποτέλεσμα απόβλητα να καταλήγουν ανεπεξέργαστα στο θαλάσσιο περιβάλλον του κόλπου. Κυριότερη πηγή εισόδου των λυμάτων είναι οι χρήσεις γης (καλλιεργούμενες εκτάσεις και αγραναπαύσεις, βοσκότοποι, εκτάσεις οικισμών, μονάδες ελαιοτριβείων, τυροκομείων, μαρμάρων κ.α.), ενώ η εντατική αλιεία συμβάλει σημαντικά στη μείωση των πληθυσμών των οστράκων και των ψαριών του κόλπου. Η περιοχή του κόλπου έχει ενταχθεί στο Ευρωπαϊκό Πρόγραμμα Έιδικές Περιοχές Διατήρησης της Φύσης του Δικτύου NATURA 2000 αφού αποτελεί σημαντικό υδροβιότοπο της νήσου Λέσβου που περιλαμβάνει πλήθος εκβολών μικρών ποταμών και χειμμάρων ( Τσικνιάς, Βούβαρης, Μυλοπόταμος κ.α), αλυκές, πευκοδάση, ελαιώνες και καλαμιώνες Χρονοδιάγραμμα εργασιών-δίκτυο σταθμών δειγματοληψίας. Οι εργασίες πεδίου ξεκίνησαν το Σεπτέμβριο του 2004 και ολοκληρώθηκαν τον Ιούλιο του Στο παραπάνω χρονικό διάστημα πραγματοποιήθηκαν 11 δειγματοληψίες της στήλης του νερού σε μηνιαία βάση σε 6 σταθμούς στο κόλπο της Καλλονής της νήσου Λέσβου, σύμφωνα με το παρακάτω σχέδιο (Πίνακας 3.2.1). 17

18 Πίνακας Αναλυτικό σχέδιο δειγματοληψιών από τους σταθμούς KS1,KS2,KS3,KS4,KS5 και KS6. Πλους Ημερομηνία Ετος ΚΑΛ01 9 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ 2004 ΚΑΛ02 15 ΟΚΤΩΒΡΙΟΥ 2004 ΚΑΛ03 12 ΝΟΕΜΒΡΙΟΥ 2004 ΚΑΛ04 16 ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΥ 2004 ΚΑΛ05 13 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΥ 2005 ΚΑΛ06 20 ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΥ 2005 ΚΑΛ07 16 ΜΑΡΤΙΟΥ 2005 ΚΑΛ08 26 ΑΠΡΙΛΙΟΥ 2005 ΚΑΛ09 26 ΜΑΪΟΥ 2005 ΚΑΛ10 7 ΙΟΥΝΙΟΥ 2005 ΚΑΛ11 11 ΙΟΥΛΙΟΥ 2005 Ανάλογα με το βάθος του κάθε σταθμού, οι μετρήσεις πάρθηκαν από τα βάθη των 1, 5, 10, 15, 20, 25, και 30m. Η θέση των σταθμών δειγματοληψίας στον κόλπο (Σχήμα 3.2.1) καθώς και οι συντεταγμένες τους (Πίνακας 3.2.2) παρουσιάζονται παρακάτω. Πίνακας Οι κωδικοί ονομασίας, οι αντίστοιχες περιοχές, οι γεωγραφικές συντεταγμένες και τα βάθη των έξι σταθμών δειγματοληψίας στον κόλπο της Καλλονής της νήσου Λέσβου από τον Σεπτέμβριο 2004 έως τον Ιούλιο του A/A Κωδικός Ονομασίας Γεωγραφικό Πλάτος (ºΝ) Γεωγραφικό Μήκος (ºΕ) Βάθος (m) 1 KS1 39,064 26, KS2 39,085 26, KS3 39,155 26, KS4 39,177 26, KS5 39,200 26, KS6 39,166 26,

19 Σχήμα Ο κόλπος Καλλονής της νήσου Λέσβου: Θέσεις σταθμών δειγματοληψίας KS1- KS Αναλυτική μεθοδολογία. Οι μετρήσεις στους 6 σταθμούς δειγματοληψίας για τη χρονική περίοδο Σεπτέμβριο του 2004 έως Ιούλιο του 2005 έγιναν με CTD τύπου SeaBird SBE 19 plus. Η μετατροπή των δεδομένων έγινε με τη χρήση κατάλληλων προγραμμάτων. Τα δεκαεξαεδικής μορφής δεδομένα (.hex) που πάρθηκαν από το CTD μετατράπηκαν σε αναγνωρίσιμη μορφή (text file) με τη βοήθεια του λογισμικού Seasoft version 5.37e (Sea-Bird Electronics Inc., 2006) και καταγράφηκαν σε αρχείο Microsoft Excel. Στη συνέχεια με τη βοήθεια της γλώσσας προγραμματισμού Matlab 7.0 έγινε ομαδοποίηση των μετρήσεων των παραμέτρων της θερμοκρασίας, της αλατότητας, και της πίεσης ανάλογα με το βάθος ανά 0,5 m. Όλα τα δεδομένα καταγράφηκαν σε νέα αρχεία Microsoft Excel που είχαν συγκεκριμένη μορφή για τη μετέπειτα επεξεργασία τους στο πρόγραμμα Ocean Data View (ODV_). Το Ocean Data View (ODV_) αποτελεί μια βάση δεδομένων που αποδίδει οριζόντιες κατανομές, κατακόρυφες τομές, διαγράμματα θερμοκρασίαςαλατότητας (T-S) και προφίλ φυσικών, χημικών και βιολογικών παραμέτρων. 19

20 4.ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Το εύρος, η μέση τιμή και η τυπική απόκλιση των φυσικών παραμέτρων του θαλάσσιου οικοσυστήματος του κόλπου Καλλονής, κατά το χρονικό διάστημα από το Σεπτέμβριο του 2004 έως τον Ιούλιο του 2005, παρατίθενται στους πίνακες 4.1 έως 4.6 που ακολουθούν. 20

21 Πίνακας 4.1. Εύρος, μέση τιμή και τυπική απόκλιση της θερμοκρασίας, της αλατότητας και της πυκνότητας στον σταθμό KS1 κατά το χρονικό διάστημα από Σεπτέμβριο 2004 έως Ιούλιο Παράμετρος 1 m 5 m 10 m 15 m 20 m 25 m 30 m Θερμοκρασία Εύρος 13,71-24,49 14,69-24,34 14,73-20,69 14,76-20,57 14,45-20,40 14,08-20,24 13,09-19,92 Μέση Τιμή 18,65 18,6 18,00 17,60 16,92 16,61 16,51 Τυπική Απόκλιση 3,06 2,74 2,35 2,32 2,44 2,32 3,41 Αλατότητα Εύρος 38,34-39,28 38,60-39,42 8,92-39,30 38,92-39,31 38,94-39,56 39,04-39,83 39,21-39,35 Μέση Τιμή 38,83 39,00 38,13 39,07 39,11 39,29 39,28 Τυπική Απόκλιση 0,25 0,21 2,91 0,11 0,19 0,28 0,07 Πυκνότητα Εύρος 26,19-28,93 26,44-29,06 27,73-29,07 27,79-29,08 27,80-29,62 28,11-29,64 26,10-29,27 Μέση Τιμή 27,98 28,16 28,35 28,47 28,67 28,88 27,86 Τυπική Απόκλιση 0,77 0,71 0,55 0,53 0,61 0,77 0,92 21

22 Πίνακας 4.2. Εύρος, μέση τιμή και τυπική απόκλιση της θερμοκρασίας, της αλατότητας και της πυκνότητας στον σταθμό KS2 κατά το χρονικό διάστημα από Σεπτέμβριο 2004 έως Ιούλιο Παράμετρος 1 m 5 m 10 m 15 m 20 m Θερμοκρασία Εύρος 12,13-25,58 12,90-25,10 11,28-23,66 9,98-21,75 9,80-20,60 Μέση Τιμή 18,33 18,04 17,42 15,98 15,47 Τυπική Απόκλιση 4,24 4,05 4,18 4,25 3,98 Αλατότητα Εύρος 38,40-39,77 37,44-39,75 36,65-40,07 38,36-39,76 38,45-39,93 Μέση Τιμή 36,72 38,94 39,09 39,01 39,15 Τυπική Απόκλιση 0,76 0,67 0,72 0,40 0,42 Πυκνότητα Εύρος 26,10-29,27 26,69-29,95 26,90-30,04 27,53-30,17 27,92-30,37 Μέση Τιμή 27,86 28,24 28,49 28,77 29,00 Τυπική Απόκλιση 0,92 0,89 0,91 0,98 0,92 Πίνακας 4.3. Εύρος, μέση τιμή και τυπική απόκλιση της θερμοκρασίας, της αλατότητας και της πυκνότητας στον σταθμό KS3 κατά το χρονικό διάστημα από Σεπτέμβριο 2004 έως Ιούλιο Παράμετρος 1 m 5 m Θερμοκρασία Εύρος 9,74-27,61 9,79-27,57 Μέση Τιμή 17,61 17,39 Τυπική Απόκλιση 5,61 5,54 Αλατότητα Εύρος 36,60-40,57 37,13-40,63 Μέση Τιμή 38,36 39,04 Τυπική Απόκλιση 1,18 1,15 Πυκνότητα Εύρος 23,51-29,57 26,22-29,71 Μέση Τιμή 27,56 28,33 Τυπική Απόκλιση 1,88 1,01 22

23 Πίνακας 4.4. Εύρος, μέση τιμή και τυπική απόκλιση της θερμοκρασίας, της αλατότητας και της πυκνότητας στον σταθμό KS4 κατά το χρονικό διάστημα από Σεπτέμβριο 2004 έως Ιούλιο Παράμετρος 1 m 5 m Θερμοκρασία Εύρος 9,77-24,06 9,47-23,52 Μέση Τιμή 17,82 17,45 Τυπική Απόκλιση 5,25 5,31 Αλατότητα Εύρος 35,51-40,49 36,31-40,62 Μέση Τιμή 38,61 38,86 Τυπική Απόκλιση 1,56 1,41 Πυκνότητα Εύρος 26,50-30,49 26,76-30,27 Μέση Τιμή 27,96 28,24 Τυπική Απόκλιση 1,30 1,22 Πίνακας 4.5. Εύρος, μέση τιμή και τυπική απόκλιση της θερμοκρασίας, της αλατότητας και της πυκνότητας στον σταθμό KS5 κατά το χρονικό διάστημα από Σεπτέμβριο 2004 έως Ιούλιο Παράμετρος 1 m 5 m Θερμοκρασία Εύρος 9,68-27,18 9,68-26,98 Μέση Τιμή 17,88 17,76 Τυπική Απόκλιση 5,72 5,68 Αλατότητα Εύρος 33,68-40,65 34,56-40,70 Μέση Τιμή 37,88 38,77 Τυπική Απόκλιση 2,21 1,78 Πυκνότητα Εύρος 23,88-30,38 26,30-30,26 Μέση Τιμή 27,70 28,08 Τυπική Απόκλιση 1,72 1,34 23

24 . Πίνακας 4.6. Εύρος, μέση τιμή και τυπική απόκλιση της θερμοκρασίας, της αλατότητας και της πυκνότητας στον σταθμό KS6 κατά το χρονικό διάστημα από Σεπτέμβριο 2004 έως Ιούλιο Παράμετρος 1 m 5 m 10 m Θερμοκρασία Εύρος 9,91-27,24 10,11-27,11 10,14-27,00 Μέση Τιμή 17,62 17,36 17,24 Τυπική Απόκλιση 5,61 5,74 5,72 Αλατότητα Εύρος 36,19-40,44 36,49-40,58 36,61-40,63 Μέση Τιμή 38,64 39,09 39,23 Τυπική Απόκλιση 1,46 1,29 1,18 Πυκνότητα Εύρος 27,72-30,48 26,23-30,66 26,31-30,65 Μέση Τιμή 27,93 28,43 28,56 Τυπική Απόκλιση 1,30 1,30 1,31 Πιο συνοπτικά, τα φυσικά χαρακτηριστικά των 6 σταθμών δειγματοληψίας κατά το χρονικό διάστημα από τον Σεπτέμβριο 2004 έως τον Ιούλιο 2005 παρουσιάζονται στον πίνακα 4.7, ενώ οι πίνακες 4.8 και 4.9 αναφέρονται στην περίοδο ανάμιξης (από Νοέμβριο 2004 μέχρι Απρίλιο 2005) και στη περίοδο στρωμάτωσης (Σεπτέμβριος - Οκτώβριος 2004 και Μάιος Ιούλιος 2005) αντίστοιχα. 24

25 . Πίνακας 4.7. Εύρος, μέση τιμή και τυπική απόκλιση της θερμοκρασίας, της αλατότητας και της πυκνότητας στους σταθμούς δειγματοληψίας κατά το χρονικό διάστημα από Σεπτέμβριο 2004 έως Ιούλιο Σταθμός Θερμοκρασία(ºC) Αλατότητα ( ) Σίγμα t (Kg/m³) KS1 Εύρος 13,09-24,48 38,33-39,83 26,19-29,91 Μέση Τιμή 17,84 39,04 28,36 Τυπική Απόκλιση 2,72 0,23 0,71 KS2 Εύρος 9,80-25,57 36,76-40,07 26,10-30,36 Μέση Τιμή 17,32 38,93 28,39 Τυπική Απόκλιση 4,25 0,67 0,99 KS3 Εύρος 9,74-27,61 36,61-40,63 23,51-29,71 Μέση Τιμή 17,49 38,70 27,94 Τυπική Απόκλιση 5,57 1,21 1,56 KS4 Εύρος 9,47-24,06 35,51-40,61 26,50-30,49 Μέση Τιμή 17,63 38,73 28,10 Τυπική Απόκλιση 5,28 1,49 1,27 KS5 Εύρος 9,67-27,17 33,68-40,70 23,88-30,38 Μέση Τιμή 17,86 38,42 27,95 Τυπική Απόκλιση 5,58 2,05 1,54 KS6 Εύρος 9,91-27,24 36,19-40,63 25,72-30,66 Μέση Τιμή 17,60 30,03 28,30 Τυπική Απόκλιση 5,70 1,34 1,31 25

26 Πίνακας 4.8. Εύρος, μέση τιμή και τυπική απόκλιση της θερμοκρασίας, της αλατότητας και της πυκνότητας στους σταθμούς δειγματοληψίας κατά την περίοδο ανάμιξης. Σταθμός Θερμοκρασία (º C) Αλατότητα ( ) Σίγμα t (Kg/m³) KS1 Εύρος 13,09-20,25 38,34-39,84 27,60-29,90 Μέση Τιμή 15,92 38,98 28,82 Τυπική Απόκλιση 1,86 0,25 0,52 KS2 Εύρος 9,80-20,1 36,76-39,93 27,17-30,37 Μέση Τιμή 14,10 38,72 29,04 Τυπική Απόκλιση 2,73 0,77 0,8 KS3 Εύρος 9,74-18,94 36,61-40,03 27,42-29,71 Μέση Τιμή 13,78 38,34 28,66 Τυπική Απόκλιση 3,41 1,09 0,77 KS4 Εύρος 9,47-19,33 35,51-40,30 27,08-30,50 Μέση Τιμή 13,56 38,16 28,66 Τυπική Απόκλιση 3,63 1,66 1,25 KS5 Εύρος 9,76-19,21 34,56-40,35 26,66-30,38 Μέση Τιμή 13,82 38,14 28,59 Τυπική Απόκλιση 3,67 2,00 1,34 KS6 Εύρος 9,91-18,87 36,19-40,20 27,08-30,66 Μέση Τιμή 13,46 38,41 28,85 Τυπική Απόκλιση 3,26 1,35 1,16 26

27 Πίνακας 4.9. Εύρος, μέση τιμή και τυπική απόκλιση της θερμοκρασίας, της αλατότητας και της πυκνότητας στους σταθμούς δειγματοληψίας κατά την περίοδο στρωμάτωσης. Σταθμός Θερμοκρασία (º C) Αλατότητα ( ) Σίγμα t (Kg/m³) KS1 Εύρος 17,31-24,48 38,65-39,42 26,19-28,64 Μέση Τιμή 20,04 39,1 27,84 Τυπική Απόκλιση 1,69 0,18 0,52 KS2 Εύρος 18,46-25,57 38,39-40,07 26,10-28,60 Μέση Τιμή 21,20 39,17 27,63 Τυπική Απόκλιση 1,68 0,43 0,56 KS3 Εύρος 20,02-27,61 37,12-40,63 23,51-29,05 Μέση Τιμή 23,07 39,24 26,86 Τυπική Απόκλιση 2,88 1,17 1,80 KS4 Εύρος 20,09-24,06 38,52-40,61 26,50-29,02 Μέση Τιμή 22,52 39,42 27,43 Τυπική Απόκλιση 1,36 0,83 0,93 KS5 Εύρος 20,05-27,17 33,68-40,07 23,88-28,98 Μέση Τιμή 23,1 38,77 27,11 Τυπική Απόκλιση 2,31 2,07 1,38 KS6 Εύρος 19,73-27,24 38,85-40,63 25,72-29,13 Μέση Τιμή 23,31 39,89 27,53 Τυπική Απόκλιση 2,50 0,70 1,10 Οι κατακόρυφες κατανομές θερμοκρασίας, αλατότητας και πυκνότητας (σ t ) σε συνάρτηση με το βάθος για τον κάθε σταθμό δειγματοληψίας την κάθε εποχή του έτους (φθινόπωρο - χειμώνας άνοιξη καλοκαίρι) παρουσιάζονται στη συνέχεια. Σε κάθε εποχή αντιστοιχεί ένας αντιπροσωπευτικός μήνας ενώ στα διάφορα διαγράμματα τα 6 διαφορετικά χρώματα αντιστοιχούν στους 6 σταθμούς δειγματοληψίας όπως δείχνει ο πίνακας Πίνακας Αντιπροσωπευτικά χρώματα των σταθμών δειγματοληψίας στα διάφορα διαγράμματα. ΣΤΑΘΜΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΛΗΨΙΑΣ KS1 KS2 KS3 KS4 KS5 KS6 ΧΡΩΜΑ ΚΟΚΚΙΝΟ ΠΡΑΣΙΝΟ ΡΟΖ ΚΙΤΡΙΝΟ ΜΠΛΕ ΜΑΥΡΟ 27

28 Σχήμα 4.1. Κατακόρυφες κατανομές θερμοκρασίας, αλατότητας και πυκνότητας (σίγμα-t ) για όλους τους σταθμούς κατά την περίοδο του φθινοπώρου (15 Οκτωβρίου 2004). Όπως φαίνεται στο σχήμα 4.1, κατά την περίοδο του φθινοπώρου η στήλη του νερού παρουσιάζει ομοιογένεια σε όλους τους σταθμούς εκτός του KS2 όπου παρατηρείται μια μικρή στρωμάτωση από το βάθος των 5 m. Η θερμοκρασία είναι μεγαλύτερη έξω από τον κόλπο κατά 0,5 0,7ºC με μεγαλύτερη τιμή να έχει ο σταθμός KS1 (Τ= 20,4ºC) στο βάθος των 5 m. Η αλατότητα κυμαίνεται από 39,1 έως 40,5 psu με υψηλότερες τιμές μέσα στον κόλπο, αυξάνεται με το βάθος στους σταθμούς KS2 και KS5 ενώ στους σταθμούς KS1, KS3, KS4, KS6 παραμένει σχεδόν σταθερή. 28

29 Σχήμα 4.2. Κατακόρυφες κατανομές θερμοκρασίας, αλατότητας και πυκνότητας (σίγμα-t ) για όλους τους σταθμούς κατά την περίοδο του χειμώνα (13 Ιανουαρίου 2005). Κατά την περίοδο του χειμώνα (σχήμα 4.2) οι σταθμοί KS1, KS2, KS6 παρουσιάζουν στρωμάτωση στα βάθη 17, 8 και 3 m αντίστοιχα ενώ η υδάτινη στήλη των σταθμών KS3, KS4 και KS5 είναι καλά αναμεμιγμένη. Η θερμοκρασία μειώνεται με το βάθος με τη χαμηλότερη τιμή ( Τ= 10,5ºC ) να εμφανίζεται στο σταθμό KS4 στο βάθος των 3 m και υψηλότερη τιμή να παρουσιάζεται στα επιφανειακά νερά του σταθμού KS1 που βρίσκεται έξω από τον κόλπο. Η αλατότητα σε όλους τους σταθμούς αυξάνεται με το βάθος και κυμαίνεται από 38,6 39,5 psu. Η πυκνότητα αυξάνεται με το βάθος και παρουσιάζει μέγιστες τιμές (σ t = 30,7) στους σταθμούς KS4 και KS5 που έχουν μικρό βάθος και βρίσκονται στο εσωτερικό του κόλπου. 29

30 Σχήμα 4.3. Κατακόρυφες κατανομές θερμοκρασίας, αλατότητας και πυκνότητας (σίγμα-t ) για όλους τους σταθμούς κατά την περίοδο της άνοιξης (26 Απριλίου 2005). Κατά την περίοδο της άνοιξης (σχήμα 4.3) παρατηρείται μια μικρή στρωμάτωση στις υδάτινες στήλες όλων των σταθμών. Στους σταθμούς KS1 και KS2 με αντίστοιχα βάθη 30 και 25 m η στρωμάτωση γίνεται αντιληπτή στα 9 m ενώ στο σταθμό KS6 με βάθος 15 m το θερμοκλινές εμφανίζεται στα 5 m. Η θερμοκρασία μειώνεται με το βάθος ενώ η αλατότητα αυξάνεται με το βάθος με υψηλότερη τιμή τα 39,1 psu (σταθμός KS1) και χαμηλότερη τιμή τα 37,6 psu (σταθμός KS4). Το καλοκαίρι (σχήμα 4.4) παρατηρείται στρωμάτωση στην υδάτινη στήλη των σταθμών KS1 και KS2 με το θερμοκλινές να εμφανίζεται στα 7,5 m και στους δύο σταθμούς. Χαρακτηριστικά του υπερκείμενου στρώματος και για τους δυο σταθμούς είναι η υψηλή θερμοκρασία (άνω των 24ºC) και αλατότητα (39 psu) ενώ το υποκείμενο στρώμα παρουσιάζει χαμηλότερη θερμοκρασία και υψηλότερη αλατότητα και πυκνότητα. Οι άλλοι σταθμοί δεν παρουσιάζουν στρωμάτωση που οφείλεται στο μικρό τους βάθος. 30

31 Σχήμα 4.4. Κατακόρυφες κατανομές θερμοκρασίας, αλατότητας και πυκνότητας (σίγμα-t ) για όλους τους σταθμούς κατά την περίοδο του καλοκαιριού (11 Ιουλίου 2005). Οι κατακόρυφες κατανομές της θερμοκρασίας, της αλατότητας και της πυκνότητας σε συνάρτηση με το βάθος για κάθε σταθμό δειγματοληψίας για όλο το έτος και για τις τέσσερις εποχές παρουσιάζονται στα σχήματα 4.5 έως Σε κάθε εποχή αντιστοιχεί ένας αντιπροσωπευτικός μήνας ενώ στα διάφορα διαγράμματα οι 4 εποχές απεικονίζονται με 4 διαφορετικά χρώματα όπως δείχνει ο πίνακας Πίνακας Αντιπροσωπευτικά χρώματα των τεσσάρων εποχών στα διάφορα διαγράμματα. ΕΠΟΧΗ ΑΝΤΙΠΡΟΣΩΠΕΥΤΙΚΟΣ ΜΗΝΑΣ ΧΡΩΜΑ Φθινόπωρο Οκτώβριος ΚΟΚΚΙΝΟ Καλοκαίρι Ιούλιος ΜΠΛΕ Άνοιξη Απρίλιος ΠΡΑΣΙΝΟ Χειμώνας Ιανουάριος ΚΙΤΡΙΝΟ 31

32 Όπως φαίνεται στο σχήμα 4.5, η θερμοκρασία της υδάτινης στήλης του σταθμού KS1 κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου και της άνοιξης παραμένει σχεδόν σταθερή, με τιμές Τ= 20,2ºC και Τ= 16ºC αντίστοιχα. Το καλοκαίρι η διακύμανση της θερμοκρασίας στο σταθμό KS1 είναι μεγάλη (18-24,8ºC), με χαμηλότερες τιμές να παρουσιάζονται στα βαθύτερα στρώματα της υδάτινης στήλης. Το ίδιο συμβαίνει και το χειμώνα με τη θερμοκρασία να κυμαίνεται από 13-16,2ºC, όπου οι χαμηλότερες τιμές παρουσιάζονται στα βαθειά νερά. Καθ όλη τη διάρκεια έτους οι επιφανειακές θερμοκρασίες είναι υψηλότερες από αυτές στα βαθύτερα στρώματα, με χαμηλότερη τιμή θερμοκρασίας τους 13ºC το χειμώνα σε βάθος 29 m και υψηλότερη τιμή τους 24,8ºC το καλοκαίρι στα 2 m της υδάτινης στήλης του σταθμού KS1. Χαμηλότερες τιμές θερμοκρασίας παρατηρούνται τις εποχές του χειμώνα και της άνοιξης, σε αντίθεση με το καλοκαίρι και το φθινόπωρο όπου οι θερμοκρασίες είναι μεγαλύτερες των 18ºC. Η αλατότητα καθ όλη τη διάρκεια του χρόνου κυμαίνεται από 38,5(άνοιξη)-39,6 psu (καλοκαίρι) και αυξάνεται με το βάθος. Μεγαλύτερη διακύμανση αλατότητας εμφανίζεται την περίοδο της άνοιξης. Η πυκνότητα κυμαίνεται από 26,4(καλοκαίρι) 29,2 Kg/m 3 (χειμώνας). Οι παραπάνω μεταβολές της θερμοκρασίας, της αλατότητας και της πυκνότητας παρουσιάζονται καλύτερα στο διάγραμμα T-S του σχήματος 4.5. Η σταθερή τιμή θερμοκρασίας και αλατότητας κατά το φθινόπωρο αποδίδεται σαν μια τελεία στο διάγραμμα T-S, που έχει τρεις συντεταγμένες: της θερμοκρασίας (Τ= 20,2ºC), της αλατότητας (S=39,1 psu) και της πυκνότητας σ t = 27,8 Kg/m 3. Η μικρή μεταβολή των τριών παραμέτρων της θερμοκρασίας, της αλατότητας και της πυκνότητας κατά τη διάρκεια της άνοιξης απεικονίζεται ως ένα ευθύγραμμο τμήμα μικρού μήκους με σ t να κυμαίνεται από 28,5-29 Kg/m 3. Κατά τη διάρκεια του χειμώνα και του καλοκαιριού η πυκνότητα αυξάνεται με το βάθος άρα η σταθερότητα είναι θετική και έτσι δεν υπάρχει καταβύθιση πυκνότερου νερού κατά μήκος της υδάτινης στήλης του σταθμού KS1. 32

33 Σχήμα 4.5. Κατακόρυφες κατανομές θερμοκρασίας, αλατότητας και πυκνότητας (σίγμα-t ) και διάγραμμα Τ-S για τον σταθμό KS1 καθ όλη τη διάρκεια του έτους και για τις τέσσερις εποχές. Στο σταθμό KS2 (σχήμα 4.6), μεγαλύτερη τιμή θερμοκρασίας Τ= 25ºC σημειώνεται το καλοκαίρι ενώ χαμηλότερη τιμή Τ=13ºC παρουσιάζεται το χειμώνα. Η διακύμανση της θερμοκρασίας το καλοκαίρι είναι μεγάλη (20,8ºC Τ 25ºC). Διακύμανση των τιμών της θερμοκρασίας παρατηρείται και το χειμώνα με χαμηλότερη τιμή τους 13ºC στα βαθύτερα στρώματα και υψηλότερη τους 15,7ºC στα επιφανειακά νερά. Σε όλες τις εποχές η θερμοκρασία μειώνεται με το βάθος ενώ το φθινόπωρο η θερμοκρασία της υδάτινης στήλης είναι μεγαλύτερη από αυτή της άνοιξης. Η αλατότητα κυμαίνεται από 37,9 psu (άνοιξη) έως 40,2 psu (φθινόπωρο). Η μέγιστη τιμή πυκνότητας ανιχνεύτηκε τον Ιανουάριο με σ t =30 Kg/m 3. Στο διάγραμμα T-S η πυκνότητα κατά μήκος της υδάτινης στήλης του σταθμού KS2 αυξάνεται με το βάθος σε όλες τις εποχές όποτε η σταθερότητα είναι θετική. 33

34 Σχήμα 4.6. Κατακόρυφες κατανομές θερμοκρασίας, αλατότητας και πυκνότητας (σίγμα-t) και διάγραμμα Τ-S για τον σταθμό KS2 καθ όλη τη διάρκεια του έτους και για τις τέσσερις εποχές. Στο σταθμό KS3 (σχήμα 4.7) η θερμοκρασία, η αλατότητα και η πυκνότητα παραμένει σταθερή σε κάθε εποχή του έτους. Αυτό οφείλεται στο μικρό βάθος του σταθμού. Η σταθερότητα είναι μηδενική αφού στο διάγραμμα T-S η πυκνότητα παραμένει σταθερή με το βάθος. Ο πίνακας 4.12 παρουσιάζει αναλυτικά με αριθμητικές τιμές την κατάσταση του σχήματος

35 Σχήμα 4.7. Κατακόρυφες κατανομές θερμοκρασίας, αλατότητας και πυκνότητας (σίγμα-t ) και διάγραμμα Τ-S για τον σταθμό KS3 καθ όλη τη διάρκεια του έτους και για τις τέσσερις εποχές. Πίνακας Τιμές φυσικών παραμέτρων του σταθμού KS3 για όλο το έτος. ΕΠΟΧΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ (ºC) ΑΛΑΤΟΤΗΤΑ (psu) ΠΥΚΝOΤΗΤΑ (Kg/m³) Φθινόπωρο 20,0 40,8 29,0 Καλοκαίρι 22,5 39,8 26,0 Άνοιξη 17,5 38,0 27,5 Χειμώνας 12,5 39,0 29,7 Το ίδιο συμβαίνει και με το σταθμό KS4 (σχήμα 4.8) λόγω του μικρού του βάθους. Η σταθερότητα για όλες τις εποχές είναι μηδενική. Ο πίνακας 4.13 περιγράφει την κατάσταση του σχήματος

36 Σχήμα 4.8. Κατακόρυφες κατανομές θερμοκρασίας, αλατότητας και πυκνότητας (σίγμα-t ) και διάγραμμα Τ-S για τον σταθμό KS4 καθ όλη τη διάρκεια του έτους και για τις τέσσερις εποχές. Πίνακας Τιμές φυσικών παραμέτρων του σταθμού KS4 για όλο το έτος. ΕΠΟΧΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ (ºC) ΑΛΑΤΟΤΗΤΑ (psu) ΠΥΚΝOΤΗΤΑ (Kg/m³) Φθινόπωρο 20,0 39,0-41,0 28,0-29,0 Καλοκαίρι 27,5 39,5 26,0 Άνοιξη 17,5 37,8 27,5 Χειμώνας 10,5 39,0 30,0 Το ίδιο με το σταθμό KS4 συμβαίνει και στο σταθμό KS5 (σχήμα 4.9) λόγω του μικρού του βάθους (πίνακας 4.14). 36

37 Σχήμα 4.9. Κατακόρυφες κατανομές θερμοκρασίας, αλατότητας και πυκνότητας (σίγμα-t ) και διάγραμμα Τ-S για τον σταθμό KS5 καθ όλη τη διάρκεια του έτους και για τις τέσσερις εποχές. Πίνακας Τιμές φυσικών παραμέτρων του σταθμού KS5 για όλο το έτος. ΕΠΟΧΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ (ºC) ΑΛΑΤΟΤΗΤΑ (psu) ΠΥΚΝOΤΗΤΑ (Kg/m³) Φθινόπωρο 20,0 39,0-41,0 28,0-29,0 Καλοκαίρι 27,5 39,8 26,4 Άνοιξη 17,5 37,8 27,5 Χειμώνας 10,5 39,6 30,2 Στο σταθμό KS6 (σχήμα 4.10) αν και το βάθος είναι 15 m, η θερμοκρασία, η αλατότητα και η πυκνότητα σε σχέση με το βάθος παραμένουν σχεδόν σταθερές (πίνακας 4.15). Στο διάγραμμα T-S η πυκνότητα αυξάνεται με το βάθος άρα εμφανίζεται μια μικρή θετική σταθερότητα για όλες τις εποχές. 37

38 Σχήμα Κατακόρυφες κατανομές θερμοκρασίας, αλατότητας και πυκνότητας (σίγμα-t ) και διάγραμμα Τ-S για τον σταθμό KS6 καθ όλη τη διάρκεια του έτους και για τις τέσσερις εποχές. Πίνακας Τιμές φυσικών παραμέτρων του σταθμού KS6 για όλο το έτος. ΕΠΟΧΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ (ºC) ΑΛΑΤΟΤΗΤΑ (psu) ΠΥΚΝOΤΗΤΑ (Kg/m³) Φθινόπωρο 20,0 40,8 29,0 Καλοκαίρι 27,5 39,8 26,1 Άνοιξη 17,5 38,0 27,7 Χειμώνας 12,3 39,0 29,6 Στη συνέχεια παρουσιάζονται οι οριζόντιες επιφανειακές κατανομές της θερμοκρασίας, της αλατότητας και της πυκνότητας (σ t ) για κάθε εποχή του έτους (φθινόπωρο - χειμώνας άνοιξη καλοκαίρι). 38

39 Σχήμα Οριζόντιες επιφανειακές κατανομές των φυσικών παραμέτρων της θερμοκρασίας, της αλατότητας και της πυκνότητας σ t κατά την περίοδο του φθινοπώρου (Οκτώβριος 2004). Το μήνα Οκτώβριο (σχήμα 4.11) η επιφανειακή θερμοκρασία κυμαίνεται από 20ºC έως 20,4ºC. Η θερμοκρασία στο εσωτερικό του κόλπου είναι μικρότερη από ότι στα ανοιχτά του Πελάγους ενώ το αντίθετο συμβαίνει με την αλατότητα, όπου μεγαλύτερες τιμές επικρατούν στο εσωτερικό του κόλπου στο ανατολικό μέρος του. Η πυκνότητα είναι μικρότερη εξωτερικά του κόλπου από ότι εσωτερικά αυτού, όπου οι μέγιστες τιμές παρατηρούνται στο ανατολικό μέρος. Κατά τη διάρκεια του χειμώνα (σχήμα 4.12), η επιφανειακή θερμοκρασία κυμαίνεται από 10,5ºC έως 16,5ºC. Στο εσωτερικό τμήμα του κόλπου η θερμοκρασία είναι μικρότερη από ότι στα ανοιχτά του Πελάγους, με χαμηλότερες τιμές να παρουσιάζονται στο βορειοδυτικό τμήμα του κόλπου. Αντίθετα, οι τιμές της αλατότητας και της πυκνότητας είναι μεγαλύτερες στο εσωτερικό τμήμα του κόλπου, όπου το εύρος διακύμανσης της αλατότητας είναι μικρό (38,8 psu- 39,1 psu) σε σχέση με το εύρος τιμών της πυκνότητας η οποία κυμαίνεται μέσα στα όρια των 28,7 έως 30,2 Kg/m 3. 39

40 Σχήμα Οριζόντιες επιφανειακές κατανομές των φυσικών παραμέτρων της θερμοκρασίας, της αλατότητας και της πυκνότητας σ t κατά την περίοδο του χειμώνα (Ιανουάριος 2005). Συνοψίζοντας, παρατηρείται πως τις εποχές του φθινοπώρου και χειμώνα η θερμοκρασία των επιφανειακών νερών του κόλπου είναι μικρότερη στο εσωτερικό μέρος του κόλπου, ενώ στα ανοιχτά του Πελάγους εμφανίζονται οι μέγιστες τιμές. Η επιφανειακή αλατότητα και πυκνότητα συμπεριφέρονται αντιστρόφως ανάλογα με την παράμετρο της θερμοκρασίας, όπου οι μέγιστες τιμές εμφανίζονται εσωτερικά του κόλπου στα ρηχά παράκτια ύδατα. Το αντίθετο συμβαίνει τις εποχές της άνοιξης (σχήμα 4.13) και του καλοκαιριού (σχήμα 4.14). Η επιφανειακή θερμοκρασία είναι μεγαλύτερη στο εσωτερικό τμήμα του κόλπου. Την άνοιξη η επιφανειακή θερμοκρασία κυμαίνεται από 16ºC-18 ºC ενώ το καλοκαίρι το εύρος της επιφανειακής θερμοκρασίας είναι 24,5ºC-27,5 ºC. Οι μέγιστες τιμές της επιφανειακής θερμοκρασίας κατά την περίοδο της άνοιξης και του καλοκαιριού εμφανίζονται στο βορειοανατολικό μέρος του κόλπου. Την άνοιξη η επιφανειακή αλατότητα είναι μεγαλύτερη στα ανοιχτά του Πελάγους (37,65 S 38,41) ενώ το καλοκαίρι μεγαλύτερες τιμές αλατότητας εμφανίζονται στο εσωτερικό του κόλπου (τιμή αλατότητας έως και 39,7 psu). Η 40

41 επιφανειακή πυκνότητα και για τις δυο εποχές (άνοιξη-καλοκαίρι) είναι μεγαλύτερη στα ανοιχτά του Πελάγους. Σχήμα Οριζόντιες επιφανειακές κατανομές των φυσικών παραμέτρων της θερμοκρασίας, της αλατότητας και της πυκνότητας σ t κατά την περίοδο της άνοιξης (Απρίλιος 2005). 41

42 Σχήμα Οριζόντιες επιφανειακές κατανομές των φυσικών παραμέτρων της θερμοκρασίας, της αλατότητας και της πυκνότητας σ t κατά την περίοδο του καλοκαιριού (Ιούλιος 2005). Στη συνέχεια παρουσιάζονται οι κατακόρυφες τομές της θερμοκρασίας, της αλατότητας και της πυκνότητας σ t για τις τέσσερις εποχές του χρόνου (άνοιξηκαλοκαίρι-φθινόπωρο-χειμώνας). Κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου (σχήμα 4.15) η επιφανειακή θερμοκρασία παρουσιάζει σταδιακή αύξηση από το εσωτερικό του κόλπου προς το ανοιχτό Πέλαγος. Η θερμοκρασία μειώνεται με το βάθος, ενώ η υδάτινη στήλη παρουσιάζει μια μικρή στρωμάτωση. Νερό υψηλής θερμοκρασίας που προέρχεται από την ανοιχτή θάλασσα εισέρχεται στα επιφανειακά στρώματα του εσωτερικού τμήματος του κόλπου ενώ πραγματοποιείται έξοδος νερού χαμηλότερης θερμοκρασίας (Τ= 20,2ºC) από τα βαθύτερα στρώματα του διαύλου επικοινωνίας. Πυκνό νερό (σ t = 28,25 Kg/m 3 ) εγκαταλείπει τη λεκάνη και εισέρχεται στο Αιγαίο Πέλαγος. Το νερό όμως αυτό αντικαθίσταται από νερό του Αιγαίου Πελάγους το οποίο έχει τιμή πυκνότητας 28 Kg/m 3 όποτε ο κόλπος της Καλλονής κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου λειτουργεί ως 42

43 λεκάνη συμπύκνωσης. Η αλατότητα είναι αυξημένη στα ρηχά παράκτια ύδατα ενώ αυξάνεται σε σχέση με το βάθος. Οι χαμηλότερες τιμές παρουσιάζονται στα βαθειά νερά του ανοιχτού Πελάγους. Η πυκνότητα αυξάνεται όσο μεγαλώνει η απόσταση από το ανοιχτό Πέλαγος με μέγιστες τιμές να εμφανίζονται στις περιοχές μικρού βάθους. Γενικά υπάρχει μια μικρή στρωμάτωση των τριών παραμέτρων της θερμοκρασίας, της αλατότητας και της πυκνότητας τον μήνα Οκτώβριο, ο οποίος αποτελεί ένα μήνα μεταβατικής κατάστασης μεταξύ της πλήρους στρωμάτωσης και της πλήρους ανάμιξης της υδάτινης στήλης. Σχήμα Κατακόρυφες τομές των φυσικών παραμέτρων της θερμοκρασίας, της αλατότητας και της πυκνότητας σ t κατά την περίοδο του φθινοπώρου (Οκτώβριος 2004). Κατά την περίοδο του χειμώνα (σχήμα 4.16), παρατηρείται μια στρωμάτωση της υδάτινης στήλης του ανοιχτού Πελάγους, ενώ στα ρηχά παράκτια νερά η στήλη είναι αρκετά καλά αναμεμειγμένη. Η θερμοκρασία μειώνεται με το βάθος ενώ οι ελάχιστες τιμές της εμφανίζονται στις παράκτιες περιοχές μικρού βάθους έως και 10 m. Η 43

44 σταδιακή αύξηση της θερμοκρασίας του επιφανειακού στρώματος από τον κόλπο προς το ανοιχτό Πέλαγος, οδηγεί σε στρωμάτωση των υδάτων, με μετατόπιση του θερμοκλινούς στα βαθύτερα στρώματα (15 με 20 m βάθος). Παρατηρείται σημαντική έξοδος πυκνού νερού χαμηλής θερμοκρασίας (Τ= 12,5ºC) από τον πυθμένα προς την ανοιχτή θάλασσα στο βάθος των 15 m καθώς νερό εισέρχεται στο κόλπο επιφανειακά. Ο κόλπος της Καλλονής λειτουργεί ως μια λεκάνη συμπύκνωσης. Τα επιφανειακά στρώματα εμφανίζουν μικρότερη αλατότητα σε σχέση με τα βαθύτερα ενώ το στρώμα με τη μέγιστη τιμή αλατότητας εμφανίζεται στα παράκτια νερά σε βάθος 10 m με τιμή 39,1 psu. Η πυκνότητα αυξάνεται με το βάθος με μέγιστη να παρουσιάζεται στα παράκτια νερά σε βάθος 10m. Σχήμα Κατακόρυφες τομές των φυσικών παραμέτρων της θερμοκρασίας, της αλατότητας και της πυκνότητας σ t κατά την περίοδο του χειμώνα (Ιανουάριος 2005). Την άνοιξη (σχήμα 4.17), η υδάτινη στήλη παρουσιάζει στρωμάτωση τόσο στο ανοιχτό Πέλαγος όσο και εσωτερικά του κόλπου, με τη θερμοκρασία να μειώνεται με το βάθος και την αλατότητα και πυκνότητα να αυξάνονται με το βάθος. Οι μέγιστες 44

45 τιμές θερμοκρασίας παρατηρούνται στα ρηχά επιφανειακά παράκτια νερά ενώ το στρώμα με τη μέγιστη αλατότητα εμφανίζεται στο πυθμένα σε βάθος 15 m. Η αλατότητα παρουσιάζει μεγαλύτερο βαθμό στρωμάτωσης από ότι η θερμοκρασία. Παρατηρείται ακόμη πως το ελαφρότερο και μικρότερης αλατότητας νερό παραμένει στην επιφάνεια με αποτέλεσμα το πυθμενικό νερό να μην ανανεώνεται. Ο κόλπος στην περίπτωση αυτή λειτουργεί ως μια λεκάνη αραίωσης. Σχήμα Κατακόρυφες τομές των φυσικών παραμέτρων της θερμοκρασίας, της αλατότητας και της πυκνότητας σ t κατά την περίοδο της άνοιξης (Απρίλιος 2005). Το καλοκαίρι (σχήμα 4.18) παρατηρείται στρωμάτωση της υδάτινης στήλης, με τη θερμοκρασία να μειώνεται με το βάθος. Μέγιστες τιμές θερμοκρασιών εμφανίζονται στα επιφανειακά νερά κοντά στις παράκτιες περιοχές ενώ αξιοσημείωτο είναι πως εισέρχεται από τα βαθειά νερά του πυθμένα του ανοιχτού Πελάγους μία σφήνα νερού χαμηλής θερμοκρασίας (18-20ºC) στο εσωτερικό του κόλπου. Παράδοξο αποτελεί το γεγονός πως η αλατότητα μειώνεται με το βάθος, ενώ είναι εμφανής η παρουσία μιας σφήνας νερού χαμηλής αλατότητας (38,8-39 psu) στο βάθος των 5-10 m στις περιοχές 45

46 του ανοιχτού Πελάγους. Ακόμη υπάρχει και μια δεύτερη είσοδος σφήνας νερού υψηλής αλατότητας (39,4 psu) στον πυθμένα σε βάθος m. Τέλος στα ρηχά παράκτια νερά υπάρχει ένα στρώμα υψηλής αλατότητας (39,8 psu) σε βάθος 6-8 m. Στρωμάτωση αλατότητας υπάρχει στα ρηχά παράκτια νερά και στα βαθύτερα νερά του ανοιχτού Πελάγους. Η πυκνότητα αυξάνεται με το βάθος με ελάχιστες τιμές στα αβαθή παράκτια νερά και μέγιστες τιμές στον πυθμένα των νερών του ανοιχτού Πελάγους. Σχήμα Κατακόρυφες τομές των φυσικών παραμέτρων της θερμοκρασίας, της αλατότητας και της πυκνότητας σ t κατά την περίοδο του καλοκαιριού (Ιούλιος 2005). 46