Είναι φυσικός κίνδυνος Ανθρωπογενείς επιδράσεις (π.χ., Κλιματική Αλλαγή) μεγεθύνουν

Transcript

1 Η συμβολή του Εργαστηρίου Εγγειοβελτιωτικών Έργων και Διαχείρισης Υδατικών Πόρων στο πρόγραμμα GRoWaDRISK για την εκτίμηση της ξηρασίας στα υπόγεια νερά των εύκρατων περιοχών Ι. Ναλμπάντης, Χ. Βαγγέλης, Ι. Παπαγεωργάκη, Ε. Σαφιολέα, Γ. Τσακίρης Εργαστήριο Εγγειοβελτιωτικών Έργων και Διαχείρισης Υδατικών Πόρων, Σχολή ΑΤΜ ΕΜΠ 5ο ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΟ ΣΥΝΕΔΡΙΟ ΑΓΡΟΝΟΜΩΝ & ΤΟΠΟΓΡΑΦΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Αθήνα, 14 & 15 Οκτωβρίου 2017

2 Η ξηρασία Είναι φυσικός κίνδυνος Ανθρωπογενείς επιδράσεις (π.χ., Κλιματική Αλλαγή) μεγεθύνουν τη συχνότητα εμφάνισης τις επιπτώσεις της ξηρασίας Έχει μελετηθεί: στις ξηρές και ημίξηρες περιοχές, όχι τόσο στις εύκρατες για τα επιφανειακά και λιγότερο για τα υπόγεια νερά

3 Στόχος του προγράμματος GRoWaDRISK Κατάρτιση μεθοδολογίας για τη διαχείριση των υπόγειων νερών σε συνθήκες ξηρασίας στις εύκρατες περιοχές, υπό καθεστώς Κλιματικής Αλλαγής αλλαγής χρήσεων γης μεταβολών στην ζήτηση του νερού Ακρωνύμιο GRoWaDRISK (GRoundWater Drought RISK) Φορέας ανάθεσης Belgian Science Policy Office (BELSPO)

4 Συνεργαζόμενοι φορείς Ακρωνύμιο VUB-H VUB-G Ulg NTUA VITO INBO Τίτλος φορέα Department of Hydrology and Hydraulic Engineering, Vrije Universiteit Brussel Department of Geography, Vrije Universiteit Brussel Groupe Agrométéorologie, Département des sciences et gestion de l environnement, Université de Liège Centre for the Assessment of Natural Hazards and Proactive Planning Unit Ruimtelije Milieuaspecten, Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoe Instituut voor Natuur- en Bosonderzoe

5 Σύστημα Brulandt-Krijt: ένα από τα έξι συστήματα υπόγειου νερού στη Φλάνδρα (Βέλγιο) Το σύστημα Brulandt-Krijt

6 Εκτίμηση μετεωρολογικής ξηρασίας με τον δείκτη SPI (Standardized Precipitation Index) (1) Βροχόπτωση (mm) Οκτ-70 Δεκ-70 Περίοδος αναφοράς: = 1 α τρίμηνο, = 2 α εξάμηνο, = 3 έτος. Φεβ-71 Απρ-71 Ιουν-71 Αυγ-71 Oct-71 Dec-71 Feb-72 Apr-72 Jun-72 Aug-72 Αθροιστική βροχόπτωσm (mm) S 2 (1) S 1 (1) S 1 (2) S 3 (1) S 3 (2) Χρόνος (Τρίμηνα) S 2 (2) Οκτ-Δεκ Οκτ-Μαρ Οκτ-Σεπ (i) S = P j= 1 (i) j

7 Εκτίμηση μετεωρολογικής ξηρασίας με τον δείκτη SPI (Standardized Precipitation Index) (2) Μακρά σειρά δεδομένων μηνιαίας βροχόπτωσης (πάνω από 30 έτη) σε κάνναβο 10ˣ10 m 2 SPI (i) = S µ σ (i)

8 Εκτίμηση μετεωρολογικής ξηρασίας με τον δείκτη RDI (Reconnaissance Drought Index) i Αρχική τιμή του RDI / Normalised RDI α ( i ) = RDI j = 1 j = 1 ( i ) st P y ( i ) = 1, 2, 3,..., N j PET = Standardised RDI j µ σ j RDI ( i ) n = = 1, 2, 3,... Tsairis, Vangelis, (2005); Tsairis et al. (2007) α α ( i ) 1 RDI y ( i ) = ln ( ( i ) RDI ) n Κατηγορία ξηρασίας > 2.00 Εξαιρετικά υγρό Πολύ υγρό Μετρίως υγρό Κανονικό (-1.49) Μετρίως ξηρό (-1.99) Πολύ ξηρό < Εξαιρετικά ξηρό

9 Χάρτες ξηρασίας σε ετήσια χρονική κλίμακα

10 Λογισμικό DrinC Tigas et al. (2015)

11 Ανάλυση τάσεων στους δείκτες μετεωρολογικής ξηρασίας SPI και RDI Μηδενική υπόθεση: ΔΕΝ υπάρχει τάση Εναλλακτική υπόθεση: ΥΠΑΡΧΕΙ τάση Εφαρμόζεται ο στατιστικός έλεγχος Mann-Kendall Επίπεδα σημαντικότητας 0.05 και 0.10 Στα κελιά με τάση εκτιμάται η κλίση του Sen (θετική ή αρνητική)

12 Σχηματοποίηση του συστήματος και ορισμός μεταβλητών Κατηγορίες μεταβλητών Επαναφόρτιση, R Στάθμη υδροφορέα, h Εκφόρτιση υδροφορέα, Q, συμπεριλαμβανομένης της απόληψης, W Μοντέλο προσομοίωσης MODFLOW R h W Q

13 Διαχείριση συστήματος - Διακινδύνευση (ris) ξηρασίας Διακινδύνευση: Σύνολο απωλειών (ή ζημιών) ως συνάρτηση του μεγέθους της ξηρασίας Ερωτήματα Ποια είναι η καλύτερη πολιτική διαχείρισης του συστήματος (απολήψεις) με βάση τη διακινδύνευση στις παρούσες συνθήκες Ποια είναι η καλύτερη πολιτική διαχείρισης του συστήματος (απολήψεις) με βάση τη διακινδύνευση σε συνθήκες αλλαγής κλίματος, χρήσεων γης και ζήτησης νερού Απαίτηση για θεώρηση Μελλοντική αλλαγή κλίματος, χρήσεων γης και ζήτησης νερού Διακινδύνευση Καλύτερη πολιτική διαχείρισης Προσέγγιση Σενάρια Αβεβαιότητα στην επαναφόρτιση Βελτιστοποίηση

14 Σενάρια για: κλίμα, χρήσεις γης και ζήτηση νερού (έτος 2040) BAU: Business As Usual + RCP8.5 GE: Global Economy + RCP8.5 RC: Regional Communities + RCP6 SE: Strong Europe + RCP4.5

15 Θεώρηση της αβεβαιότητας στην επαναφόρτιση Βήματα υπολογισμών Για κάθε σενάριο Χρονοσειρά χαρτών μηνιαίας επαναφόρτισης 25 ετών στην ευρύτερη περιοχή (25ˣ12 = 300 χάρτες) σε κάνναβο 100ˣ100 m 2 Μεταφορά πληροφορίας Χρονοσειρά χαρτών μηνιαίας επαναφόρτισης στην περιοχή του μοντέλου υπόγειας ροής σε κάνναβο 400ˣ400 m 2 Λήψη χωρικά μέσων τιμών Ανάλυση συχνότητας Κρίσιμο έτος με ξηρασία Χρονοσειρά χωρικά μέσων τιμών ετήσιας επαναφόρτισης στην περιοχή του μοντέλου (24 τιμές για 24 υδρ. Έτη) Χρονοσειρά χωρικά μέσων τιμών μηνιαίας επαναφόρτισης στην περιοχή του μοντέλου (25ˣ12 = 300 τιμές) Συνάθροιση

16 Θεώρηση της αβεβαιότητας στην επαναφόρτιση Αποτελέσματα Πιθανότητα μη υπέρβασης BAU 0.3 GE 0.2 Κρίσιμο έτος Κρίσιμο έτος (με ξηρασία) Ετήσια επαναφόρτιση (mm)

17 Βήματα υπολογισμού απολήψεων για κάθε σενάριο Μεταβλητή απόφασης: Επίπεδο περικοπής παρούσας ζήτησης νερού D c, a (%), έτσι ώστε η μελλοντική ζήτηση D f = D cˣ(1-a)/100 Κατώφλι στάθμης υδροφορέα h thres : Ελάχιστη τιμή στο ιστορικό δείγμα, Ελάχιστη τιμή σε κάθε τρέξιμο h min Εφαρμογή περικοπών (αύξηση a > 0%) Ζήτηση νερού D f = D c a = 0% Προσομοίωση με MODFLOW Στάθμες υδροφορέα, h min Έλεγχος αν h min < h thres Βέλτιστη τιμή του a

18 Καταληκτικά σχόλια Καταρτίστηκε μεθοδολογία διαχείρισης των υπόγειων νερών σε εύκρατη περιοχή (Βέλγιο) σε συνθήκες ξηρασίας και με αλλαγές στο κλίμα, τις χρήσεις γης και τη ζήτηση νερού Αντιμετωπίστηκαν με αποτελεσματικό τρόπο Η αβεβαιότητα στις μελλοντικές συνθήκες Η αβεβαιότητα στην επαναφόρτιση του συστήματος Η εύρεση τη βέλτιστης πολιτικής των απολήψεων από το σύστημα Διαπιστώθηκε Η ανάγκη για πιο ολοκληρωμένη θεώρηση των περιορισμών από την διατήρηση της ποιότητας του νερού και των οικοσυστημάτων

19 Ευχαριστώ

20 Αναφορές Tigas, D., Vangelis, H. Tsairis, G., DrinC: a software for drought analysis based on drought indices. Earth Science Informatics 8(3), Tsairis, G., Vangelis, H., Establishing a drought index incorporating evapotranspiration. European Water; 9/10: Tsairis, G., Pangalou, D., Vangelis, H., Regional drought assessment based on the Reconnaissance Drought Index (RDI). Water Resources Management; 21(5):