ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΠΑΡΑΚΤΙΑΣ ΖΩΝΗΣ ΣΤΗΝ ΠΑΡΑΛΙΑ ΚΑΤΕΡΙΝΗΣ Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΑΝΟΔΟΥ ΤΗΣ ΣΤΑΘΜΗΣ ΤΗΣ ΘΑΛΑΣΣΑΣ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΣΧΟΛΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΘΑΛΑΣΣΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΠΑΡΑΚΤΙΑΣ ΖΩΝΗΣ ΣΤΗΝ ΠΑΡΑΛΙΑ ΚΑΤΕΡΙΝΗΣ Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΑΝΟΔΟΥ ΤΗΣ ΣΤΑΘΜΗΣ ΤΗΣ ΘΑΛΑΣΣΑΣ ΛΙΟΥΠΑ ΒΑΣΙΛΙΚΗ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: Χασιώτης Θωμάς, Επίκ. Καθηγητής ΜΥΤΙΛΗΝΗ, 2016

2 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΣΧΟΛΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΘΑΛΑΣΣΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΠΑΡΑΚΤΙΑΣ ΖΩΝΗΣ ΣΤΗΝ ΠΑΡΑΛΙΑ ΚΑΤΕΡΙΝΗΣ Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΑΝΟΔΟΥ ΤΗΣ ΣΤΑΘΜΗΣ ΤΗΣ ΘΑΛΑΣΣΑΣ ΛΙΟΥΠΑ ΒΑΣΙΛΙΚΗ Τριμελής εξεταστική επιτροπή: Χασιώτης Θωμάς, Επίκουρος Καθηγητής (επιβλέπων) Βελεγράκης Αντώνης, Καθηγητής Τζωράκη Ουρανία, Επίκουρη Καθηγήτρια

3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Ευχαριστίες ΠΕΡΙΛΗΨΗ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1. Σκοπός της εργασίας 2. ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ 2.1. Τεχνικά έργα 2.2. Γεωλογία, Γεωμορφολογία και Υδρογραφικό Δίκτυο 2.3. Κλιματικές και Υδρολογικές συνθήκες 2.4. Κοινωνικο-οικονομικές συνθήκες 3. ΣΥΛΛΟΓΗ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ 3.1. Βυθομετρικά Μορφολογικά δεδομένα 3.2. Δείγματα ιζημάτων 3.3. Βίντεο Παρατηρήσεις δύτη 3.4. Ανεμολογικά δεδομένα 3.5. Πρόγνωση κυματισμών 3.6. Μορφοδυναμικά μοντέλα 4. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 4.1. Βυθομετρία 4.2. Μορφολογία 4.3. Ιζηματολογία 4.4. Οπτικές παρατηρήσεις 4.5. Άνεμοι και κυματισμοί 4.6. Μορφοδυναμικά μοντέλα 5. ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 6. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

4 Ευχαριστίες Θα ήθελα να ευχαριστήσω τον κύριο Χασιώτη Θωμά (Επιβλέπων Καθηγητής), Επίκουρο Καθηγητή του Τμήματος Επιστημών της Θάλασσας, για την καθοδήγηση, τις συμβουλές και τη συμπαράσταση του κατά τη διάρκεια της πτυχιακής μου εργασίας. Επίσης θα ήθελα να ευχαριστήσω την Μανούστογλου Ευαγγελία και Μονιούδη Ισαβέλα για τη συμβολή τους στην παρούσα εργασία.

5 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η υποθαλάσσια γεωμορφολογία της παράκτιας ζώνης της Παραλίας Κατερίνης, η οποία (α) αποτελεί μια περιοχή υψηλής χρήσης / επισκεψιμότητας, (β) τα τελευταία χρόνια αντιμετωπίζει σοβαρά προβλήματα διάβρωσης, (γ) έχει γίνει αντικείμενο διαδοχικών ακτομηχανικών μελετών για την κατασκευή παράκτιων έργων προστασίας με αμφίβολα όμως αποτελέσματα και (δ) τα τελευταία χρόνια έχει υποστεί πλημμυρικά επεισόδια λόγω μετεωρολογικής παλίρροιας που έχουν προκαλέσει σοβαρά προβλήματα διάβρωσης και καταστροφές. Το ανάγλυφο της περιοχής μελέτης είναι πολύ ομαλό με αμελητέες κλίσεις. Η μορφολογική αποτύπωση σε συνδυασμό με την οπτική επιθεώρηση έδειξαν την κατανομή των διαφορετικής υφής ιζημάτων και της Cymodocea nodosa. Τα ιζήματα και οι κοκκομετρικές παράμετροι εμφανίζουν χαρακτηριστικές ζωνώδεις κατανομές από τα ρηχά προς τα βαθιά που φαίνεται ότι επηρεάζονται από τις παροχές των γειτονικών μεγάλων ποταμών και από την κυκλοφορία στην ευρύτερη παράκτια ζώνη. Η παραλία είναι εκτεθειμένη κυρίως σε ανέμους από ανατολική έως νοτιοανατολική διεύθυνση που σε εντάσεις > 5 Beaufort προκαλούν κυματισμούς με σημαντικό ύψος κύματος που φτάνει τα 2.2 m. Η χρήση παραμετρικών και δυναμικών μορφοδυναμικών μοντέλων έδειξε ότι σε μακροχρόνια και βραχυχρόνια σενάρια ανόδου της στάθμης της θάλασσας ( m) η ακτογραμμή θα οπισθοχωρήσει σημαντικά (έως και ~63 m) επιδρώντας σημαντικά στην τουριστική / οικονομική δραστηριότητα της περιοχής και προκαλώντας έντονα προβλήματα διάβρωσης. Τα γεωμορφολογικά δεδομένα της παρούσας μελέτης συγκρίθηκαν με αυτά παλιότερων εργασιών και κατέδειξαν διαφορές, που είναι πολύ πιθανό να επηρεάζουν τα μοντέλα/μελέτες ακτομηχανικής που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή έργων παράκτιας προστασίας.

6 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η παράκτια διάβρωση είναι ένα από τα πλέον σημαντικά σύγχρονα περιβαλλοντικά προβλήματα. Μεγάλα τμήματα της παγκόσμιας ακτογραμμής βρίσκονται ήδη σε έντονη, μη αναστρέψιμη, οπισθοχώρηση, η οποία αναμένεται να ενταθεί στο προσεχές μέλλον (Nicholls et al., 2007). Την ίδια στιγμή, οι ακτές είναι οι πλέον δυναμικές κοινωνικοοικονομικά περιοχές του πλανήτη, χαρακτηριζόμενες από μεγάλη και ταχύτατη ανάπτυξη, με συνέπεια την ολοένα αυξάνουσα έκθεση πληθυσμών, υποδομών και κοινωνικο- οικονομικών δραστηριοτήτων σε παράκτιες πλημμύρες (McGranahan et al., 2007). Εμπεριστατωμένες μελέτες δείχνουν σημαντική αύξηση της μέσης παγκόσμιας θαλάσσιας στάθμης τον τελευταίο αιώνα (ΙPCC, 2007). Για το μέλλον, οι προγνώσεις του Διακυβερνητικού Οργανισμού για την Αλλαγή του Κλίματος (IPCC, 2007) δείχνουν ότι η μέση θαλάσσια στάθμη το 2100 θα αυξηθεί σημαντικά (μέχρι και 0.50 m) σε σχέση με την μέση θαλάσσια στάθμη της περιόδου Νεότερες μελέτες όμως θεωρούν την παραπάνω πρόβλεψη ως υποεκτιμημένη, βρίσκοντας ότι η μέση θαλάσσια στάθμη θα αυξηθεί > 1 m έως το 2100 σε σχέση με την στάθμη της περιόδου (Rahmstorf, et al., 2007; Rahmstorf, 2011). Η αύξηση της θαλάσσιας στάθμης θα έχει σημαντικές επιπτώσεις στην παράκτια γεωμορφολογία, καθώς οι ακτές θα προσαρμοστούν με οπισθοχώρηση, η έκταση και ο ρυθμός της οποίας φαίνεται ότι εξαρτώνται από διάφορες μορφολογικές, υδροδυναμικές και ιζηματολογικές παραμέτρους (Dean, 2002). Την ίδια στιγμή υπάρχουν ενδείξεις ότι τα ακραία κλιματικά φαινόμενα, όπως π.χ. οι θύελλες, οι τροπικές καταιγίδες/τυφώνες και τα ακραία φαινόμενα κατακρημνίσεων και ποτάμιων απορροών, που έχουν ήδη ενταθεί σε διάφορες παράκτιες περιοχές, θα συνεχίσουν να εντείνονται στις επόμενες δεκαετίες κάτω από ένα καθεστώς αυξανόμενης θέρμανσης του πλανήτη (Richardson et al., 2009; Coumou and Rahmstorf, 2012). H κατάσταση είναι ιδιαίτερα ανησυχητική στις χαμηλές ακτές που αποτελούνται από μη συνεκτικά ιζήματα (δηλ. τις παραλίες), οι οποίες εμφανίζονται να είναι ιδιαίτερα ευάλωτες (π.χ. EUROSION, 2004; Hapke et al., 2006; Ferreira et al., 2006). Οι παραλίες είναι τα πλέον δυναμικά, από μορφολογικής άποψης παράκτια περιβάλλοντα και αντιμετωπίζουν ήδη σοβαρότατα προβλήματα διάβρωσης (π.χ. EUROSION, 2004),

7 η οποία διακρίνεται σε: (i) μακροχρόνια διάβρωση, δηλαδή μη αναστρέψιμη μακροχρόνια οπισθοχώρηση της ακτογραμμής, λόγω ανόδου της μέσης (Mean Sea Level Rise - ΜSLR) (και, φυσικά, της σχετικής) θαλάσσιας στάθμης (Relative Sea Level Rise - RSLR) και/ή αρνητικών παράκτιων ιζηματικών ισοζυγίων (Nicholls et al, 2007) και (ii) βραχυχρόνια διάβρωση, η οποία οφείλεται κυρίως σε ακραία φαινόμενα (μετεωρολογικές παλίρροιες (storm surges) και θυελλώδεις κυματισμούς), τα οποία μπορεί να μην έχουν σαν αναγκαίο αποτέλεσμα μόνιμες οπισθοχωρήσεις της ακτογραμμής (π.χ. List et al., 2006), αλλά προκαλούν μεγάλης κλίμακας καταστροφές (π.χ. Mozumder et al., 2011). Όσον αφορά την Ελλάδα, η περιβαλλοντική και κοινωνικο-οικονομική σημασία της παράκτιας ζώνης είναι τεράστια, αφού όχι μόνον περικλείει πολλά ευαίσθητα (και κάτω από νομοθετική προστασία) παράκτια οικοσυστήματα, αλλά και συγκεντρώνει το 70% του πληθυσμού, το 80% της βιομηχανίας και το 90% του τουρισμού της Ελλάδας (EUROSION, 2004). Η κατάσταση είναι ιδιαίτερα ανησυχητική για τις νησιωτικές περιοχές (π.χ. Yamano et al., 2007; Love et al., 2010), οι οποίες χαρακτηρίζονται γενικά από μικρές παραλίες τσέπης (pocket beaches) και περιορισμένες ιζηματοπαροχές (π.χ. Velegrakis et al., 2008). Είναι λοιπόν αναγκαία η διάγνωση και πρόβλεψη των τάσεων της οπισθοχώρησης των παραλιών του Ελληνικού Αρχιπελάγους στην προβλεπόμενη άνοδο της θαλάσσιας στάθμης και τις μεταβολές στην συχνότητα/ένταση των ακραίων φαινομένων (θύελλες και φουσκοθαλασσιές). Για την πρόγνωση της απόκρισης της ακτογραμμής στις μεταβολές της θαλάσσιας στάθμης έχουν αναπτυχθεί μορφοδυναμικά μοντέλα ποικίλης πολυπλοκότητας, τα οποία, προκειμένου να δώσουν αξιόπιστα αποτελέσματα, απαιτούν αναλυτικά δεδομένα βυθομετρίας, μορφολογίας και ιζηματολογίας της περιπαράλιας ζώνης καθώς και χρονοσειρές ανεμολογικών δεδομένων (Βελεγράκης κ.α., 2012) Σκοπός της εργασίας Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι: (α) η αναλυτική μελέτη των γεωμορφολογικών συνθηκών (βυθομετρία, μορφολογία, κοκκομετρία), των ανεμολογικών δεδομένων και του κυματικού κλίματος της παράκτιας ζώνης της Παραλίας Κατερίνης,

8 (β) η εκτίμηση της απόκρισης της ακτογραμμής σε διάφορα σενάρια ανόδου της στάθμης της θάλασσας με τη χρήση κατάλληλων μορφοδυναμικών μοντέλων, χρησιμοποιώντας ως δεδομένα εισόδου τα προαναφερθέντα στοιχεία, και (γ) η σύγκριση των γεωμορφολογικών δεδομένων με παλιότερα στοιχεία που χρησιμοποιήθηκαν σε ακτομηχανικές και άλλες εργασίες, με στόχο τη μελέτη της παράκτιας ζώνης και την κατασκευή έργων προστασίας τμήματος της ακτογραμμής (μπροστά από τον οικισμό της Παραλίας της Κατερίνης).

9 2. ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ Η Παραλία Κατερίνης (Πιερία) βρίσκεται στο δυτικό τμήμα του Θερμαϊκού Κόλπου, νότια των εκβολών του ποταμού Αλιάκμονα και βόρεια των εκβολών του ποταμού Πηνειού (Εικ. 1). Η ακτή έχει προσανατολισμό ΒΒΑ-ΝΝΔ. Το συνολικό μήκος της ακτής υπολογίζεται περίπου στα 6.2 km και μπορεί να χωριστεί σε τρία τμήματα. Το βόρειο τμήμα έχει μήκος ~1.34 km και μέγιστο πλάτος 103 m, είναι καλά οργανωμένο με ένα πολυτελές ξενοδοχείο στην βόρεια άκρη του. Το κεντρικό τμήμα έχει μήκος ~2.16 km και μέγιστο πλάτος 30 m με πολλές τουριστικές υποδομές σε μικρή απόσταση από την παραλία. Σε αυτό το κομμάτι βρίσκεται και ένα αλιευτικό καταφύγιο η κατασκευή του οποίου είναι και η κύρια αιτία διάβρωσης της παραλίας μπροστά από τον οικισμό, αφού είναι εμφανής (Εικ. 1) η πρόσχωση νότια του καταφυγίου και η διάβρωση που προκλήθηκε βόρεια αυτού (μπροστά από τον οικισμό), γεγονός που δηλώνει και τη διεύθυνση της παράκτιας κυκλοφορίας. Το νότιο τμήμα έχει μήκος 2.7 km και μέγιστο πλάτος 57 m, παρουσιάζοντας μέτρια τουριστική ανάπτυξη λόγω της γειτνίασης με βάλτους (Hasiotis et al., 2013). Εικ. 1: Δορυφορική εικόνα (Google Earth) της θέσης της Παραλίας Κατερίνης και εικόνα (αριστερά) όπου φαίνεται η περιοχή μελέτης. Οι Hasiotis et al., (2013) εξετάζοντας την εξέλιξη της μορφολογίας του βόρειου τμήματος της παραλίας κάτω από διάφορα σενάρια ανόδου της στάθμης της θάλασσας έως το 2100 με τη χρήση συστοιχιών μοντέλων και βάση των διαθέσιμων υδρογραφικών/τοπογραφικών και κοκκομετρικών δεδομένων (δηλαδή χωρίς τη συλλογή νέας πληροφορίας), έδειξαν ότι για άνοδο της θαλάσσιας στάθμης μόνο κατά 0.2 m η παραλία θα έχει απώλειες της τάξης του 6-32% του εύρους της, ενώ για άνοδο κατά 0.5 m, η παραλία θα κατακλυστεί κατά τόπους στο 80% του πλάτους της.

10 Επιπλέον, από το 2014 στο βόρειο τμήμα της παραλίας (ξενοδοχείο Mediterranean Village) έχει αναπτυχθεί σύστημα οπτικής παρακολούθησης με στόχο τον λεπτομερή έλεγχο των μεταβολών της ακτογραμμής, αλλά και τον έλεγχο της χρήσης της παραλίας, η οποία χαρακτηρίζεται ως υψηλής χρήσης/επισκεψιμότητας με βάση τον αριθμό των επισκεπτών της παραλίας (Trygonis et al., 2015) Τεχνικά Έργα Κατά τα τελευταία χρόνια, ο τουρισμός στην περιοχή αναπτύχθηκε ταχέως, έχοντας ως αποτέλεσμα την ανέγερση έργων υποδομής στην παράκτια ζώνη, όπως ξενοδοχεία, εστιατόρια και ενός μικρού λιμένα. Η κατασκευή ενός μικρού λιμένα ( ) (αλιευτικού καταφυγίου) διατάραξε το ισοζύγιο ιζημάτων της ακτής, προκαλώντας συσσώρευση ιζήματος προς τα νότια, ενώ βόρεια του λιμένα προκλήθηκε διάβρωση και σταδιακή υποχώρηση της ακτογραμμής. Τα μέτρα που λήφθηκαν ( ) για την προστασία της παραλίας από τη διάβρωση ήταν η κατασκευή βραχιόνων από ογκόλιθους (Εικ. 2), κάθετων στην ακτογραμμή (Kombiadou et al., 2012). Οι βραχίονες ανέστειλαν την διάβρωση της παραλίας σε τοπικό επίπεδο σώζοντας τα κτήρια που βρίσκονται πίσω τους. Ωστόσο, το πρόβλημα δεν λύθηκε καθώς άρχισε να διαβρώνεται η παραλία που βρίσκεται βόρεια των βραχιόνων (Prospathopoulos et al., 2004). Εικ. 2: Δορυφορική εικόνα (Google Earth) στην οποία φαίνονται οι πρόβολοι που κατασκευάστηκαν μπροστά από τον οικισμό της Παραλίας Κατερίνης. Τα δεύτερα βελτιωτικά έργα (2008), αφορούσαν την καθαίρεση των βραχιόνων των πρώτων βελτιωτικών έργων, τα υλικά των οποίων χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή

11 τριών ύφαλων κυματοθραυστών (Εικ. 3). Οι κυματοθραύστες αφορούν έργα κατασκευασμένα παράλληλα στην ακτή χωρίς σημείο επαφής με αυτή. Στην τεχνική αντιδιαβρωτικής προστασίας της ακτής χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία «σκιάς» κυματισμών και τη συνεπαγόμενη παγίδευση άμμου πίσω από αυτούς (προς την ακτή) και τη δημιουργία ελεγχόμενης προσάμμωσης (Καραμπάς, 2004). Για την ασφάλεια της ναυσιπλοΐας οι βυθισμένοι κυματοθραύστες φωτοσημάνθηκαν με φάρους. Το τελικό αποτέλεσμα όμως ήταν η στέψη των κυματοθραυστών να εξέχει οριακά ή να είναι λίγα εκατοστά καλυμμένη σε σχέση με την επιφάνεια της θάλασσας, ενώ διατηρήθηκε ο πρώτος πρόβολος πλησίον του μικρού λιμένα και πολύ μικρά τμήματα 1-2 άλλων προβόλων. Εκτός από την εισαγωγή των κυματοθραυστών προτάθηκε τεχνητή ανάπλαση της ακτής με υλικό κατάλληλης κοκκομετρίας. Από τη σύγκριση των εικόνων 2 και 3 φαίνεται ότι πίσω από τους κυματοθραύστες αναπτύχθηκε μια καμπύλη ζώνη πρόσχωσης, ενώ μεταξύ αυτών είναι εμφανή τα σημάδια της τοπικής διάβρωσης. Εικ. 3: Δορυφορική εικόνα (Google Earth) στην οποία φαίνονται οι ύφαλοι κυματοθραύστες που κατασκευάστηκαν με τα υλικά των προβόλων, μπροστά από τον οικισμό της Παραλίας Κατερίνης Γεωλογία, Γεωμορφολογία και Υδρογραφικό Δίκτυο Η Πιερία ανήκει κατά το μεγαλύτερο μέρος της στη γεωλογική ενότητα της Πελαγονικής ζώνης. Η λιθολογία χαρακτηρίζεται κυρίως από κρυσταλλοσχιστώδη και εκρηξιγενή πετρώματα, με παρουσία Τριτογενών και Τεταρτογενών ιζηματογενών αποθέσεων (άργιλοι, κροκαλοπαγή και μάργες). Αναλυτικότερα, στην Πιερία επικρατούν οι αλπικοί σχηματισμοί της αυτόχθονης ενότητας του Ολύμπου. Επικλισυγενώς των αλπικών

12 σχηματισμών έχουν αποτεθεί Νεογενή ιζήματα (κροκαλοπαγή, μάργες, χαλαρά ιζήματα, άργιλοι, άμμος). Αιολικοί σχηματισμοί αποτελούμενοι από λεπτόκοκκη άμμο βρίσκονται σε μικρή έκταση στο βορειοανατολικό τμήμα του νομού. Τέλος, διακρίνονται δύο τύποι Ολοκαινικών σχηματισμών: αλλουβιακές αποθέσεις της λεκάνης απορροής (άμμοι, ιλύες, άργιλοι και κροκαλολατύπες), και δελταΐκές προσχώσεις των ποταμών Πηνειού και Αλιάκμονα. Το ανάγλυφο στο βόρειο/δυτικό τμήμα της Πιερίας είναι ορεινό (οροσειρά των Πιερίων (2190 m), ενώ στο δυτικό/νοτιοδυτικό τμήμα από την οροσειρά του Ολύμπου (2917m). Μεταξύ των δύο ορεινών όγκων η μορφολογία χαρακτηρίζεται από ηπιότερο ανάγλυφο, με εκτεταμένο δίκτυο ποταμών/χειμάρρων, διεύθυνσης από τα δυτικά προς τα ανατολικά, με αποτέλεσμα την εκβολή αυτών στη παράκτια ζώνη ενδιαφέροντος (Εικ. 4α). Το πλήθος των ποταμών και χειμάρρων που ρέουν από τους ορεινούς όγκους προς τα παράλια της Κατερίνης ορίζουν ένα πλούσιο υδρογραφικό δίκτυο που ελέγχεται από τη γεωλογία και μορφολογία του εδάφους (Εικ. 4α). (α) (β) Εικ. 4:(α) Τοπογραφικός-γεωμορφολογικός χάρτης της ευρύτερης περιοχής και (β) γεωτεχνικός χάρτης της ευρύτερης περιοχής (f,c-l: σύγχρονα χαλαρά υλικά μικτών φάσεων). Η κόκκινη γραμμή δηλώνει τη ζώνη έρευνας. Όπως φαίνεται και στον γεωτεχνικό χάρτη της περιοχής (Εικ. 4β) η ζώνη έρευνας και γενικότερα η παράκτια ζώνη της Κατερίνης καλύπτεται κυρίως από αλλουβιακές (Ολοκαινικές) αποθέσεις. Κατά μήκος της ακτής εκβάλουν μικροί χείμαρροι, σχηματίζοντας ένα είδος στομίων. Το υλικό των χειμάρρων κατανέμεται κατά μήκος της ακτής με την κυματική δράση. Πιο συγκεκριμένα, βόρεια του οικισμού της Παραλίας Κατερίνης, διαμορφώνεται μια μεγάλου εύρους αμμώδη παραλία με ήπιο ανάγλυφο

13 (μικρές κλίσεις) και σχεδόν ευθύγραμμη μορφή, μέτριας/υψηλής ενέργειας, η οποία σχετίζεται μάλλον με την ανάπτυξη παράκτιων επιμηκών θαλάσσιων ρευμάτων. Έτσι, η ιζηματολογία της παράκτιας ζώνης της Πιερίας κυμαίνεται, σε γενικές γραμμές, κυρίως από καλά ταξινομημένη, λεπτόκοκκη άμμο έως αδρόκοκκη άμμο, κατά τόπους με χαλίκια. Η τεκτονική δομή της ορεινής ζώνης Ολύμπου-Πιερίων παρουσιάζει ικανοποιητική υδροφορία, σε συνδυασμό και με τις σχετικά υψηλές ατμοσφαιρικές κατακρημνίσεις. Όσον αφορά στην υποθαλάσσια γεωμορφολογία του Θερμαϊκού Κόλπου, ο οποίος αποτελεί το ανατολικό σύνορο της υπό μελέτη περιοχής, τα βάθη σε απόσταση 4.5 km περίπου από την ακτή της Κατερίνης δεν ξεπερνούν τα 50 m. Τα επιφανειακά ιζήματα αποτελούνται κυρίως από χερσογενούς προέλευσης λεπτόκοκκα υλικά, ενώ το τμήμα του εξωτερικού Θερμαϊκού από υπολειμματικές άμμους Κλιματικές και Υδρολογικές συνθήκες Το κλίμα στην ευρύτερη περιοχή της παραλίας Κατερίνης χαρακτηρίζεται μεσογειακό, υγρό, μεσόθερμο, με μέση ετήσια θερμοκρασία 15.2 C. Οι άνεμοι που επιδρούν είναι κυρίως βόρειοι, βορειοανατολικοί και νοτιοανατολικοί στην παράκτια ζώνη (POSEIDON-ΕΛΚΕΘΕ). Η απουσία δυτικών ανέμων εξαιτίας των ορεινών όγκων Ολύμπου-Πιερίων σε συνδυασμό με το φαινόμενο της θαλάσσιας αύρας προσδίδουν ήπιες κλιματολογικές συνθήκες στην ακτογραμμή. Το μέσο ετήσιο ύψος βροχόπτωσης είναι 650 mm και υγρότερος μήνας χαρακτηρίζεται ο Δεκέμβριος. Ξηρότερος μήνας είναι ο Ιούλιος, με ύψος βροχόπτωσης 30 mm περίπου (Νομαρχία Πιερίας-Δήμος Κατερίνης, 2000). Στην παραλία Κατερίνης το ανεμολογικό καθεστώς συνεισφέρει στον εμπλουτισμό της παραλίας με αιολικές αποθέσεις άμμου. Οι επικρατούντες άνεμοι είναι οι Βόρειοι Βορειοδυτικοί, οι οποίοι πνέουν με ισχυρότερες εντάσεις το φθινόπωρο/χειμώνα και δημιουργούν σχετικά μεγάλα ύψη κύματος. Οι άνεμοι αυτοί όμως, όσον αφορά στην παράκτια μετακίνηση των φερτών υλών, δεν θεωρούνται ότι επηρεάζουν σημαντικά τη περιοχή μελέτης. Οι Ν-ΝΑ άνεμοι που πνέουν σχεδόν όλο το έτος, ενώ έχουν χαμηλότερες εντάσεις από τους προηγούμενους, θεωρούνται ότι επηρεάζουν τη παράκτια μεταφορά φερτών και σε συνδυασμό με το παραλιακό προσανατολισμό, δημιουργούν

14 πλάγιους κυματισμούς/παράκτια επιμήκη ρεύματα που διευθετούν τα ιζήματα από νότο προς βορρά. Η παλιρροϊκή επίδραση στη περιοχή είναι μικρή. Η γενική κυκλοφορία υδάτων στο Θερμαϊκό Κόλπο ακολουθεί σε γενικά πλαίσια ένα κυκλωνικό μοντέλο (Εικ. 5). Παρ όλα αυτά, κοντά στις ακτές της Πιερίας είναι εμφανής και κυκλοφορία αντικυκλωνικής μορφής. Η είσοδος των θαλάσσιων μαζών γίνεται από τα νότια, εμπλουτίζοντας τη περιοχή με αλμυρά ύδατα. Εικ. 5: Ο Θερμαϊκός Κόλπος και η λεκάνη των Σποράδων. Τα βέλη απεικονίζουν σε μεσαία κλίμακα την κυκλοφορία των υδάτων στην επιφάνεια της θάλασσας (Kontoyiannis and Papadopoulos 2000, τροποποιημένο από Karageorgis et al., 2001) Κοινωνικο-οικονομικές συνθήκες Η περιοχή μελέτης βρίσκεται σε απόσταση 7 km από την πόλη της Κατερίνης με πληθυσμό περίπου κατοίκους. Διοικητικό και οικονομικό κέντρο του Νομού Πιερίας, η Κατερίνη είναι χτισμένη στη πεδιάδα μεταξύ του Ολύμπου και των Πιερίων έως τις ακτές που βρέχονται από τον Θερμαϊκό Κόλπο. Τα τελευταία έτη αποτελεί δημοφιλή τουριστικό προορισμό, χάρη στα 70 km γραμμικών αμμωδών παραλιών της, τη κοντινή απόσταση από τον Όλυμπο και τους αρκετούς αρχαιολογικούς χώρους. Οικοδόμηση κάθε είδους ξενοδοχειακών μονάδων πραγματοποιήθηκε τα τελευταία έτη

15 (7000 ξενοδοχειακά δωμάτια, 6000 ενοικιαζόμενα δωμάτια-διαμερίσματα και 35 camping) για να εξυπηρετήσει την αυξημένη ζήτηση, τόσο από το διεθνές όσο και το εγχώριο τουριστικό κοινό. Η Παραλία Κατερίνης, προσφέρει πληθώρα τουριστικών υπηρεσιών. Πιο συγκεκριμένα, σε απόσταση ~1 km βόρεια από τον οικισμό υπάρχει σύγχρονη ξενοδοχειακή εγκατάσταση, με επισκεψιμότητα όλο τον χρόνο. Με το 40% του ΑΕΠ του Νομού Πιερίας να οφείλεται στον τουρισμό (Τεκτονοπούλου, 2014), γίνεται αντιληπτό, ότι η τουριστική ανάπτυξη στις παραλίες της Πιερίας αποτελεί τη βασική οικονομική δραστηριότητα και παράγοντα απασχόλησης της περιοχής.

16 3. ΣΥΛΛΟΓΗ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Η συλλογή των δεδομένων στην παράκτια περιοχή της Παραλίας Κατερίνης (Εικ. 6) έγινε από 21 έως 27 Μαΐου 2014 στο πλαίσιο του ερευνητικού προγράμματος Beachtour (ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑ ΙΙ), στο οποίο συμμετείχε το Τμήμα Επιστημών της Θάλασσας. Η περιοχή που μελετήθηκε καλύπτει έκταση 7 km2. Ο προσδιορισμός θέσης κατά τη διάρκεια των ερευνών έγινε με τη χρήση διαφορικού δορυφορικού συστήματος (D.G.P.S.) τύπου TopCon. Η κατασκευή όλων των χαρτών έγινε με τη χρήση του λογισμικού ArcGIS Εικ. 6: Εργασίες πεδίου στην παράκτια ζώνη της Παραλίας Κατερίνης Βυθομετρικά Μορφολογικά δεδομένα Για τη λήψη των βαθυμετρικών δεδομένων (Single Beam Sounder SBS) (Εικ. 6) χρησιμοποιήθηκε ψηφιακό βυθόμετρο τύπου Hi-Target HD 370 σε συνδυασμό με το διαφορικό δορυφορικό σύστημα προσδιορισμού θέσης (DGPS). Η ταχύτητα κατά τη διάρκεια συλλογής των βυθομετρικών (και μορφολογικών) στοιχείων δεν υπερέβη τους 3.5 κόμβους. Τα δεδομένα (ψηφιακά βάθη και συντεταγμένες) αποθηκεύονταν μέσω κατάλληλου λογισμικού στον ενσωματωμένο υπολογιστή του βυθομέτρου και τελικά μετατράπηκαν σε μορφή αρχείου.txt. Κατά την επεξεργασία, ορισμένα δεδομένα

17 αφαιρέθηκαν καθώς προσέδιδαν σημαντικά σφάλματα στο βυθομετρικού χάρτη. Σε όλα τα σημεία έγινε αναγωγή ως προς το βύθισμα του πομποδέκτη του βυθομέτρου. Οι συντεταγμένες των σημείων γεωαναφέρθηκαν στο Παγκόσμιο Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς WGS84 με Εγκάρσια Μερκατορική Προβολή UTM. Τα επεξεργασμένα αρχεία εισήχθησαν στο ArcGIS και δημιουργήθηκαν shapefiles με τα καταγεγραμμένα σημεία μαζί με τα βάθη τους. Η μετατροπή της σημειακής πληροφορίας σε συνεχή πληροφορία επιφανείας έγινε με τη μέθοδο χωρικής παρεμβολής spline. Το τελευταίο στάδιο, ήταν η δημιουργία του βυθομετρικού χάρτη της περιοχής μελέτης, στον οποίο ενσωματώθηκε το υπόβαθρο της περιοχής από το Google Earth. Τα μορφολογικά δεδομένα συλλέχθηκαν με ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης (side scan sonar - SSS) υψηλής διακριτικής ικανότητας τύπου Starfish 450F, το οποίο έχει: (α) συχνότητα 450kHz, (β) μήκος καλωδίου ρυμούλκησης 20 m, (γ) 2 κανάλια καταγραφής, (δ) δυνατότητα εύρους καταγραφής κάθε καναλιού από 1 m έως 100 m, (ε) αυτόνομο GPS και (στ) μονάδα επιφανείας που συνδέεται με υπολογιστή για την αποθήκευση των δεδομένων. Η συλλογή των ψηφιακών δεδομένων έγινε με το λογισμικό Starfish Scanline. Μεταξύ των πορειών υπήρχε επικάλυψη έτσι ώστε να είναι δυνατή η κατασκευή μωσαϊκών ηχογραφιών. Το εύρος καταγραφής κυμαίνονταν από 50 έως 70 m. Η ρυμούλκηση του SSS (layback) κυμαίνονταν από 5 m έως 15 m πίσω από το σκάφος. Δημιουργήθηκε ένας κάναβος 12 πορειών με διεύθυνση περίπου Βορρά-Νότου (Εικ. 6). Η μελέτη περιλαμβάνει 45 km γραμμών που αποτελούν το κύριο πλέγμα για τον ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης και 190 km γραμμών για το μονοδεσμικό ηχοβολιστή. Οι καταγραφές του SSS που συλλέχθηκαν με το λογισμικό StarFish Scanline μετατράπηκαν μέσω του ίδιου προγράμματος σε αρχεία τύπου.xtf, τα οποία είναι διαχειρίσιμα από το λογισμικό SonarwizMap που επιτρέπει την περαιτέρω ανάλυση ψηφιακών θαλάσσιων γεωφυσικών δεδομένων. Μέσω του λογισμικού αυτού οι καταγραφές διορθώθηκαν ως προς την απόσταση ρυμούλκησης (layback) πίσω από το σκάφος, πραγματοποιήθηκε μετακίνηση της υδάτινης στήλης (αυτόματη ή χειροκίνητη μέσω του bottom tracking) έτσι ώστε οι καταγραφές να γίνουν ισομετρικές (διόρθωση εύρους σάρωσης), ενισχύθηκε η ένταση των ηχογραφιών για την καλύτερη αποτύπωση διάφορων χαρακτηριστικών και τελικά από τη σύνθεση των επικαλυπτόμενων ηχογραφιών κατασκευάστηκε γεω-αναφερμένο μωσαϊκό (.geotiff) υψηλής ανάλυσης.

18 Η αποτύπωση των εργασιών πεδίου καθώς και των αποτελεσμάτων από την επεξεργασία των βυθομετρικών δεδομένων, των καταγραφών του ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης πραγματοποιήθηκε με τη χρήση του λογισμικού ArcGIS 10.1 σε σχετικούς θεματικούς χάρτες. Η περαιτέρω μελέτη των μωσαϊκών αλλά και των ηχογραφιών χωριστά, οδήγησε στη χαρτογράφηση των σημαντικότερων τύπων ανακλαστικότητας και τελικά στην κατασκευή του μορφολογικού χάρτη του υποθαλάσσιου τμήματος της περιοχής μελέτης. 3.2.Δείγματα ιζημάτων Δείγματα επιφανειακών ιζημάτων συλλέχθηκαν με αρπάγη τύπου VanVeen σε 44 θέσεις (32 θέσεις στην θαλάσσια περιοχή και 12 στην ακτογραμμή Πίνακας 1), κατά μήκος συγκεκριμένων τομών και σε συγκεκριμένα (περίπου) βάθη, από την ακτογραμμή έως βάθους περίπου 16 m (Εικ. 6). Τα δείγματα των 44 επιφανειακών ιζημάτων που συλλέχθηκαν, αναλύθηκαν στο Εργαστήριο Γεωλογίας του Τμήματος Επιστημών της Θάλασσας. Η μακροσκοπική εξέταση έδειξε ότι τα δείγματα ήταν αμμώδη (> mm ή < 4 Ø), εκτός από αυτά που συλλέχθηκαν σε βάθη μεγαλύτερα από περίπου 7 m, όπου εντοπίστηκαν σημαντικά ποσοστά των κοκκομετρικών τάξεων πηλού (silt μm [4 Ø] έως 3.9 μm [8 Ø)] και της αργίλου (clay - < 3.9 μm [>8 Ø)]). Τα δείγματα αναλύθηκαν με τη μέθοδο του ξηρού κοσκινίσματος (αδρομερή, > άμμο) και με τη μέθοδο της πιπέτας (λεπτόκοκκα) που στηρίζεται στην ταχύτητα καταβύθισης των κόκκων, όπως αυτή υπολογίζεται με βάση τον νόμο του Stokes (Folk, 1980). Η επεξεργασία των αποτελεσμάτων για την εξαγωγή των βασικών κοκκομετρικών παραμέτρων έγινε στο λογισμικό Gradistat. Με το λογισμικό αυτό έγινε περιγραφή των κοκκομετρικών δεδομένων, ανάλογα με την ποσοστιαία συμμετοχή των κοκκομετρικών τάξεων για κάθε ένα δείγμα ξεχωριστά. Τα ιζήματα ταξινομήθηκαν σε διάφορους λιθολογικούς τύπους βάση τριγωνικών διαγραμμάτων. Υπολογίστηκαν στη συνέχεια για όλα τα δείγματα οι στατιστικές παράμετροι, δηλαδή το μέσο μέγεθος (mean) (M), η τυπική απόκλιση (standard deviation) (σ), η λοξότητα ή ασυμμετρία (skewness) (Sk) και η κύρτωση (kurtosis) (K) με τη γραφική μέθοδο και τη μέθοδο των ροπών (method of moments). Στην παρούσα πτυχιακή χρησιμοποιήθηκαν και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της γραφικής μεθόδου.

19 Πίνακας 1.Θέσεις και βάθος δειγμάτων στην Παραλία Κατερίνης. α/α Νο Δειγματοληψίας Χ Υ Βάθος (m) Βίντεο Παρατηρήσεις δύτη

20 Για την επαλήθευση της ερμηνείας των μορφολογικών δεδομένων και την εξέταση του είδους της υποθαλάσσιας βλάστησης λήφθηκαν 11 βίντεο (Πίνακας 2 και Εικ. 7) με χρήση υποβρύχιας κάμερας (GoPro), ενώ σε βάθη έως ~ m έγιναν και παρατηρήσεις από δύτη. Πίνακας 2. Θέσεις και βάθος λήψης υποβρύχιων βίντεο στην Παραλία Κατερίνης. No Αριθμός Χ Υ Βάθος (m) Εικ. 7: Θέσεις λήψης βίντεο (κάμερα GoPro) και παρατηρήσεων δύτη στην παράκτια ζώνη της Παραλίας Κατερίνης Ανεμολογικά δεδομένα

21 Το διάστημα 26 Ιουνίου 2014 έως 19 Ιουλίου του 2015 έγινε καταγραφή, ανά 1 min, των ανεμολογικών συνθηκών στην περιοχή από μετεωρολογικό σταθμό που τοποθετήθηκε σε κτίριο του ξενοδοχείου Mediterranean Village σε ύψος 10.0 m.για την ανάλυση των δεδομένων πραγματοποιήθηκαν τα εξής βήματα: 1) Αναγωγή των τιμών της ταχύτητας σε τιμές χαρακτηριστικής ταχύτητας του ανέμου σε 10 m από την επιφάνεια της θάλασσας (U10). 2) Υπολογισμός της διάρκειας κάθε παρατήρησης από τη διαφορά της ώρας μεταξύ των παρατηρήσεων. 3) Για κάθε ένα από τους 8 κύριους τομείς διευθύνσεων του ανέμου πραγματοποιούνται τα εξής: Απομόνωση των δεδομένων που αντιστοιχούν στις διευθύνσεις του τομέα. Διαχωρισμός των ταχυτήτων ανά κλίμακα Beaufort. Για κάθε κατηγορία ταχύτητας/έντασης, εντοπίζονται τα φαινόμενα ανέμου με διάρκεια πάνω από 3 ώρες και υπολογίζεται η συχνότητα εμφάνισης, η μέση ταχύτητα και η μέση διάρκεια πνοής των φαινομένων αυτών. Εκτός από την παραπάνω, έγινε γενικευμένη ανάλυση των ανεμολογικών δεδομένων και εξειδικευμένη ανάλυση με τη χρήση GUI (Εικ. 8) ώστε να προσδιοριστούν η συχνότητα εμφάνισης, η ταχύτητα και η διάρκεια πνοής του ανέμου, για τη διεύθυνση 110 (κάθετη στην ακτογραμμή), 90 (ανατολική διεύθυνση) και 135 (νότιο-ανατολική διεύθυνση) και για το εύρος ταχυτήτων 5-7 Beaufort ( m/s). Εικ. 8: Το GUI που χρησιμοποιήθηκε στην ανάλυση των μετεωρολογικών δεδομένων Πρόγνωση κυματισμών

22 Η ανάπτυξη κυματισμών εξαρτάται και από τρεις παραμέτρους, την ταχύτητα/ένταση του ανέμου, τη διάρκεια πνοής του ανέμου και το ενεργό μήκος ανάπτυξης (ή ανάπτυγμα πελάγους). Ανάλογα με αυτές τις παραμέτρους, που επηρεάζουν τη γένεση των κυματισμών, διακρίνονται οι κάτωθι τρεις καταστάσεις: α. Πλήρως αναπτυγμένη κατάσταση κυματισμών (FDS- Fully Developed Sea) Στην περίπτωση αυτή μεταφέρεται η μέγιστη ενέργεια από την ατμόσφαιρα στη θάλασσα που μπορεί να μεταφέρει μια συγκεκριμένη ταχύτητα του ανέμου. Δηλαδή τα κύματα δεν μπορούν να αναπτυχθούν περισσότερο για τη συγκεκριμένη ταχύτητα του ανέμου. Η ανάπτυξη δεν περιορίζεται ούτε από τη διάρκεια πνοής του ανέμου td ούτε από το μήκος ανάπτυξης Feff και τα στοιχεία του κύματος (ύψος και περίοδος - Η,Τ) εξαρτώνται μόνο από την ταχύτητα U. β. Ανάπτυξη με περιορισμό μήκους ανάπτυξης Feff (fetch limited) Στην περίπτωση αυτή το μήκος ανάπτυξης είναι μικρότερο από την ελάχιστη τιμή που απαιτείται για τη μεταφορά της μέγιστης ενέργειας από μία συγκεκριμένη ταχύτητα του ανέμου. Η διάρκεια πνοής του άνεμου td δεν περιορίζει την ανάπτυξη και τα στοιχεία του κύματος (Η,Τ) εξαρτώνται από το μήκος ανάπτυξης Feff και την ταχύτητα U. γ. Ανάπτυξη με περιορισμό χρόνου (duration limited) Στην περίπτωση αυτή η διάρκεια πνοής του άνεμου είναι μικρότερη από την ελάχιστη τιμή που απαιτείται για την μεταφορά της μέγιστης ενέργειας από μία συγκεκριμένη ταχύτητα του ανέμου. Το μήκος ανάπτυξης Feff δεν περιορίζει την ανάπτυξη και τα στοιχεία του κύματος (Η,Τ) εξαρτώνται από τη διάρκεια πνοής του ανέμου td και την ταχύτητα U. Το ενεργό μήκος αναπτύγματος προσδιορίζεται από το σημείο όπου υπολογίζονται τα στοιχεία του κύματος θεωρώντας ένα τομέα εύρους 45 ως προς την κύρια κατεύθυνση (Εικ. 9) και χρησιμοποιώντας τον παρακάτω τύπο (Κουτίτας, 1994; Μονιούδη, 2013): cos cos 1 όπου τοi περιγράφει την κατεύθυνση ακτινών ανά 5 εκατέρωθεν της κατεύθυνσης του ανέμου, Fi είναι το γραμμικό μήκος αναπτύγματος της κατεύθυνσης i και αi η γωνία που σχηματίζει η ακτίνα i με την κατεύθυνση του ανέμου. Τα γραμμικά μήκη αναπτύγματος

23 για κάθε διεύθυνση μπορούν να υπολογιστούν με τη χρήση της εφαρμογής χάρακα (ruler) του προγράμματος Google Earth (Εικ. 9). Εικ. 9: Υπολογισμός ενεργού μήκους ανάπτυξης κυματισμών(f eff ) με βάση τις ακτίνες ανά 5. Η πιο πρόσφατη τάση στις μεθοδολογίες περιγραφής μιας καταστάσεως διαταραχής της θαλάσσιας επιφάνειας χρησιμοποιεί τη φασματική ανάλυση.τα φάσματα που χρησιμοποιούνται είναι το φάσμα JONSWAP και το φάσμα P-M (Pierson-Moskowitz). Η μέθοδος JONSWAP-PM με δεδομένα το ενεργό μήκος αναπτύγματος (Feff), τη ρυθμισμένη ταχύτητα του ανέμου (UA) και τη διάρκεια πνοής του (td), υπολογίζει το σημαντικό ύψος κύματος στα ανοιχτά (Hs) καθώς και τη περίοδο μέγιστης ενεργειακής πυκνότητας (TP). Κατά την εφαρμογή της μεθόδου JONSWAP-PM ελέγχεται καταρχάς εάν ισχύει η ανισότητα: Εάν ισχύει η (2) τότε οι κυματισμοί έχουν πλήρη ανάπτυξη και εφαρμόζονται οι σχέσεις (φάσμα Pierson-Moskowitz): όπου Hs το σημαντικό ύψος κύματος και Tp η περίοδος κορυφής του φάσματος. 4

24 Στην περίπτωση που δεν ισχύει η (2) χρησιμοποιούνται οι σχέσεις (φάσμα JONSWAP) (Hasselmann et al., 1976; Μονιούδη, 2013): Αρχικά ελέγχεται αν ισχύει η ανισότητα: όπου td η διάρκεια πνοής ανέμου. Εφόσον η (7)ισχύει, υπάρχει περιορισμός του μήκους ανάπτυξης και τίθεταιx=feff. Αν δεν ισχύει, θεωρείται η σχέση (7) ως ισότητα, υπολογίζεται ένα νέο Feff και κατόπιν αντικαθίσταται στις σχέσεις (5) και (6) ως x, οπότε υπολογίζονται οι τιμές των Hs και Τp. Η περίοδος που αντιστοιχεί στο σημαντικό ύψος κύματος Τs προσδιορίζεται από την περίοδο κορυφής φάσματος Τp ως εξής: Μορφοδυναμικά μοντέλα Τα μοντέλα οπισθοχώρησης της ακτογραμμής προσομοιώνουν μεταβολές στο χώρο και στο χρόνο και διαχωρίζονται σε δύο διαφορετικούς τύπους: (α) τα στατικά/παραμετρικά όπου η οπισθοχώρηση της ακτογραμμής προκύπτει από την επίλυση μιας ή συστήματος εξισώσεων χωρίς να λαμβάνονται υπ όψη υδροδυναμικές και ιζηματοδυναμικές διεργασίες και (β) τα δυναμικά/διεργασίας-απόκρισης μοντέλα (process-response models) όπου η προσομοίωση βασίζεται στην σύζευξη υδροδυναμικών και ιζηματοδυναμικών μοντέλων και σε κάθε χρονικό βήμα υπολογίζουν: (i) τις παραλιακές υδροδυναμικές συνθήκες με κύρια δεδομένα εισόδου την βαθυμετρία και τις κυματικές συνθήκες στην ζώνη της ανοικτής θάλασσας (offshore zone), (ii) την ιζηματομεταφορά από τους κυματισμούς και τα κυματογενή ρεύματα και (iii) τη μεταβολή της μορφολογίας

25 (βαθυμετρίας), μέχρι το πέρας της επιθυμητής διάρκειας προσομοίωσης (Μονιούδη κ.α., 2009). Τα μορφοδυναμικά μοντέλα που αναπτύχθηκαν στο πλαίσιο της παρούσας μελέτης είναι από στατικά/παραμετρικά μοντέλα Bruun, Edelman και Dean (Εικ. 10), ενώ από τα δυναμικά/αριθμητικά μοντέλα χρησιμοποιήθηκε αυτό του Leont'yev. Το μοντέλο του Bruun αφορά το μακροπρόθεσμο ισοζύγιο των κινήσεων παραλιακών ιζημάτων και ακτογραμμής και υποθέτει ένα κοίλο σχήμα της παραλιακής διατομής. Ένα νεότερο μοντέλο που προτάθηκε για περισσότερο ρεαλιστικές παραλιακές διατομές και μεγαλύτερες και χρονικά ποικίλες (λόγω π.χ. ακραίων συμβάντων-μετεωρολογικών παλιρροιών (storm surges) ανόδους της θαλάσσιας στάθμης είναι αυτό του Εdelman. Το μοντέλο του Dean επινοήθηκε για την πρόβλεψη της παραλιακής οπισθοχώρησης λόγω αυξημένης κυματικής ενέργειας και υποθέτει επίσης ένα κοίλο σχήμα της διατομής ισορροπίας. Το μορφοδυναμικό μοντέλο Leont'yev βασίζεται στην ενεργητική προσέγγιση (energetic approach) για την υδροδυναμική, σύμφωνα με την οποία οι εγκάρσιες διακυμάνσεις στη ροή της κυματικής ενέργειας, σε κάθε σημείο, ισούνται με την απώλεια ενέργειας λόγω θραύσης των κυματισμών. Για την εκτίμηση της ιζηματομεταφοράς κάθετα στην ακτογραμμή ορίζονται δύο τύποι στερεομεταφοράς, (i) εκείνη που παράγεται από τα κύματα/ρεύματα και (ii) εκείνη που παράγεται από τις διεργασίες λόγω της ροής στην αναρρίχηση. Η ιζηματομεταφορά υπολογίζεται ξεχωριστά για τις ζώνες διάθλασης, απόσβεσης και αναρρίχησης. Χρησιμοποιήθηκαν 4 σενάρια ανόδου στάθμης της θάλασσας (SLR). Όσον αφορά στη βραχυχρόνια άνοδο της θαλάσσιας στάθμης, λόγω ακραίων φαινομένων και μετεωρολογικών παλιρροιών, που μπορεί να παρατηρηθεί στην περιοχή του Ελλαδικού χώρου, βάση βιβλιογραφίας, προκύπτουν τα παρακάτω: Σύμφωνα με τους Krestenitis et al. (2011) έχουν λάβει χώρα συμβάντα μετεωρολογικής παλίρροιας στο Αιγαίο στις 3-6/2/2003 ύψους >0.5 m και στις ύψους 0.31 m. Σύμφωνα με τους Ανδρουλιδάκης κ.α. (2009) σχεδόν σε όλο τον ελλαδικό παράκτιο χώρο οι μέγιστες τιμές μετεωρολογικής παλίρροιας κυμαίνονται κοντά στα 0.5 m. Σύμφωνα με τους Tsimplis and Shaw (2010) ένα μέγιστο ύψος μετεωρολογικής παλίρροιας που παρατηρείται στο Αιγαίο κατά τη διάρκεια του χειμώνα είναι 0.6 m και στο Ιόνιο 0.4 m. Από τα παραπάνω προκύπτει ότι ένα αναμενόμενο σενάριο μετεωρολογικής παλίρροιας είναι 0.5 m. Μέγιστα ύψη μετεωρολογικής παλίρροιας που παρατηρήθηκαν στην Ανατολική

26 Μεσόγειο το 2004 κυμαίνονταν μεταξύ m (Ανδρουλιδάκης κ.α. 2009), οπότε χρησιμοποιήθηκε η τιμή 1.3 m ως μια λογική τιμή. Εικ. 10: Το GUI που χρησιμοποιήθηκε στην ανάλυση των στατικών μορφοδυναμικών μοντέλων. Όσον αφορά τον μελλοντικό ρυθμό αύξησης της μέσης θαλάσσιας στάθμης, αυτός εμφανίζεται αβέβαιος τον 21 ο αιώνα. Η τελευταία αναφορά του Διακυβερνητικού Οργανισμού για την Αλλαγή του Κλίματος (Church et al., 2013) προβλέπει ότι την περίοδο η μέση παγκόσμια θαλάσσια στάθμη θα είναι m, υψηλότερη από αυτή της περιόδου (τα 0.82 m, αντιπροσωπεύουν τη μέση μέγιστη άνοδο της στάθμης για την εικοσαετία ~ για RCP 8). Η αύξηση αυτή θεωρείται ότι οφείλεται (i) στη διαστολή των ωκεανών λόγω στερικών φαινομένων (ii) ευστατικές κινήσεις από τη τήξη των παγετικών καλυμμάτων και παγετώνων, (iii) ισοστατικές κινήσεις και (iv) αλλαγές στην αποθήκευση των υδάτων ξηράς (terrestrial water storage). Θα πρέπει να σημειωθεί ότι υπάρχει μεγάλη διασπορά στις προβλέψεις της ανόδου της παγκόσμιας θαλάσσιας στάθμης για το 2100, που οφείλεται κυρίως σε αβεβαιότητες σχετικά με την οδήγηση των προγνωστικών μοντέλων καθώς και των αναδράσεων. Οι Rahmstorf et al. (2007) χρησιμοποιώντας ημι-εμπειρικές μεθόδους προβλέπουν ότι η μέση στάθμη θάλασσας το 2100 θα είναι m. Οι Vellinga et al. (2008) θεωρώντας ένα σενάριο ανόδου της θερμοκρασίας μέχρι 6 C για το 2100, προβλέπουν ότι η άνοδος της μέσης στάθμης θάλασσας θα είναι m. Πιο

27 πρόσφατες μελέτες προβλέπουν μεγαλύτερες τιμές ανόδου της θαλάσσιας στάθμης όπως η μελέτη των Jevrejeva et al. (2012) που προβλέπει άνοδο κατά m και των Mori et al. (2013) που προβλέπει άνοδο κατά m. Λόγω της μεγάλης αβεβαιότητας στις προβλέψεις ανόδου της θαλάσσιας στάθμης, θεωρείται σκόπιμο να ακολουθηθεί η προσέγγιση του US Army Corps of Engineers (βλ. σύμφωνα με την οποία η τρωτότητα των παράκτιων περιοχών εκτιμάται με βάση συγκεκριμένα κατώφλια ανόδου της μέσης θαλάσσιας στάθμης και όχι σύμφωνα με τοπικές προγνώσεις.

28 4. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 4.1. Βυθομετρία Όπως φαίνεται και στο βυθομετρικό χάρτη της περιοχής (Εικ. 11), τα βάθη κυμαίνονται από 0 έως 22 m και αναπτύσσονται ομαλά δημιουργώντας μικρές κλίσεις. Στα νοτιοανατολικά της Παραλίας, σε βάθος > 14 m, εμφανίζεται ένα μικρο-ανάγλυφο το οποίο θα μπορούσε να προέρχεται από στόχους που απορρίφθηκαν είτε από τα σκάφη που χρησιμοποιούν το αλιευτικό καταφύγιο, είτε κατά την κατασκευή των παράκτιων έργων. Η ομαλή εξέλιξη της βαθυμετρίας αλλοιώνεται μπροστά από τον οικισμό Παραλία της Κατερίνης, λόγω της κατασκευής των τριών κυματοθραυστών, που έχουν μεταβάλλει σημαντικά την υποθαλάσσια μορφολογία. Εικ. 11: Βυθομετρία στην παραλία Κατερίνης, όπου φαίνεται το γενικά ομαλό ανάγλυφο της υποθαλάσσιας περιοχής. Η ομαλή εξέλιξη της βαθυμετρίας επιβεβαιώνεται από την κατασκευή 6 τομών κάθετων στην παραλία (Εικ. 12). Στις τομές 1, 5 και 6 και σε βάθος ~2.0 m γίνεται διακριτός ένας μικρού ύψους (μερικών δεκάδων εκατοστών) ύφαλος αναβαθμός. Στις τομές 2, 3 και 4 φαίνεται η αλλοίωση της βαθυμετρίας από τους κυματοθραύστες.

29

30 Εικ. 12: Βυθομετρικές τομές στην παραλία Κατερίνης, όπου φαίνεται το γενικά ομαλό ανάγλυφο της υποθαλάσσιας περιοχής που διαταράσσεται μόνο από την παρουσία των ύφαλων κυματοθραυστών (profile 2, 3 και 4) Μορφολογία Από τη μελέτη των ηχογραφιών του ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης αλλά και του μωσαϊκού ηχογραφιών (Εικ. 13) διακρίθηκαν πέντε (5) τύποι ανακλαστικότητας. Από τη σύνθεση της ερμηνείας των ηχογραφιών, των αποτελεσμάτων των ιζηματολογικών αναλύσεων αλλά και των οπτικών παρατηρήσεων, προέκυψε ο γεωμορφολογικός χάρτης της παράκτιας ζώνης της Παραλίας της Κατερίνης (Εικ. 14). (α)

31 (β) Εικ. 13: (α) Μωσαϊκό ηχογραφιών και (β) τύποι ανακλαστικότητας που διακρίθηκαν από την ανάλυση των ηχογραφιών στην παραλία Κατερίνης. Εικ. 14: Γεωμορφολογικός χάρτης πυθμένα όπου παρουσιάζεται η κατανομή των τύπων υποστρώματος/ενδιαιτημάτων που διακρίθηκαν στην παράκτια ζώνη της Παραλίας Κατερίνης. Ο τύπος I αντιστοιχεί σε περιοχή χαμηλού τόνου ανακλαστικότητας, καταλαμβάνει έκταση 2.35 km2, εκτείνεται από βάθος περίπου 8.0 έως 20.0 m και σχετίζεται με λεπτόκοκκα (ιλυώδη) ιζήματα. Ο τύπος II αφορά σε μεμονωμένες περιοχές, κυρίως προς νότια, που αντιστοιχούν σε διάστικτο και ανομοιόμορφο ακουστικό τύπο που αποτελείται από κηλίδες μέτριου τόνου ανακλαστικότητας σε ένα περιβάλλον χαμηλής έντασης ανακλαστικότητας. Καταλαμβάνει έκταση 0.06 km2, εκτείνεται σε βάθος περίπου από 8.0 έως 16.0 m και μπορεί να οφείλεται σε αλλαγές της υφής των ιζημάτων (π.χ. πιο αδρομερή ή συνεκτικά ιζήματα), στην ύπαρξη αραιής θαλάσσιας βλάστησης ή/και σε στόχους που αφορούν την ανθρωπογενή δραστηριότητα της περιοχής (π.χ. κατά τη διάρκεια κατασκευής των κυματοθραυστών). Ο τύπος αυτός δεν ελέγχθηκε από καταδύσεις ή βίντεο, καθώς διακρίθηκε και χαρτογραφήθηκε στο εργαστήριο, μετά το πέρας των εργασιών πεδίου. Ο τύπος III αντιστοιχεί σε περιοχές υψηλού τόνου ανακλαστικότητας, καταλαμβάνει έκταση 1.08 km2, εκτείνεται από βάθος ~2.0/3.0 έως 8.0 m και αντιστοιχεί σε πυθμένα καλυμμένο από θαλάσσια βλάστηση και ειδικότερα από λειμώνες του φανερόγαμου Cymodocea nodosa.

32 Ο τύπος IV χαρακτηρίζεται από πολύ έντονο τόνο ανακλαστικότητας που ακολουθείται από ηχητικές σκιές, καταλαμβάνει έκταση 0.03 km 2, εμφανίζεται τοπικά περίπου στα 4.0 m βάθος, περιφερειακά των κυματοθραυστών και σχετίζεται με τις υψηλές κλίσεις των πρανών τους και τα πολύ αδρομερή ιζήματα που τους συγκροτούν. Η μορφολογία και τα υλικά αυτά προκαλούν ολική ανάκλαση του ήχου. Ο τύπος V αντιστοιχεί σε περιοχή μέτριου τόνου ανακλαστικότητας, καταλαμβάνει έκταση 0.47 km 2, εκτείνεται από την ακτογραμμή έως περίπου τα 3.0 m βάθος νερού και οφείλεται στην ύπαρξη αμμωδών ιζημάτων. Πρέπει να σημειωθεί ότι η αποτύπωση του συγκεκριμένου τύπου προέκυψε κυρίως από τις οπτικές παρατηρήσεις των δυτών, αφού η κάλυψη από το μωσαϊκό ηχογραφιών έφτασε περίπου μέχρι τα 2.0 m. Η ερμηνεία των τύπων ανακλαστικότητας I και IIΙ επαληθεύεται και από βίντεο που συλλέχθηκαν με χρήση υποβρύχιας κάμερας (GoPro) σε 11 σταθμούς Ιζηματολογία Από την ανάλυση των ιζημάτων της περιοχή μελέτης προέκυψε η ποσοστιαία αναλογία των κοκκομετρικών μεγεθών (ψηφίδες, άμμος, πηλός, άργιλος), η οποία παρουσιάζεται στον Πίνακα 3 και στην Εικόνα 15. Εικ. 15: Γράφημα κοκκομετρικής σύστασης (%) για όλα τα δείγματα της Παραλίας Κατερίνης (από τα ρηχά [αριστερά] προς τα βαθιά [δεξιά]). Στο σύνολο των δειγμάτων, κατά μέσο όρο, οι ψηφίδες αποτελούν το 1.87%, η άμμος αποτελεί το 72.18%, ο πηλός αποτελεί το 20.02% και η άργιλος το 5.93%.

33 Πίνακας 3: Ποσοστά συμμετοχής κάθε κοκκομετρικής τάξης και στατιστικών (κοκκομετρικών) παραμέτρων για την παράκτια ζώνη της Παραλίας Κατερίνης. Μέσο Τυπική Δείγμα Βάθος Ψηφίδες `Άμμος Πηλός `Άργιλος Μέγεθος Απόκλιση (m) (%) (%) (%) (%) (Ø) (Ø) Λοξότητα Κύρτωση

34 Σύμφωνα με τις κατανομές των ποσοστών των κοκκομετρικών τάξεων (Εικ. 16), φαίνεται ότι το κλάσμα της άμμου κυριαρχεί στα δείγματα ιζημάτων από την ακτογραμμή μέχρι και το βάθος των 4.0 m κατά μήκος της ακτής. Η άμμος εμφανίζει τα υψηλότερα ποσοστά συγκεντρώσεων, που ξεπερνούν το ~95% για βάθη 4.0 m, ενώ το ποσοστό της μειώνεται ομοιόμορφα, έως και 3.8%, προς τα μεγαλύτερα βάθη. Τα ποσοστά του πηλού, είναι αρκετά υψηλά και κυμαίνονται μεταξύ %. Η επιφανειακή κατανομή του, είναι ακριβώς αντίθετη με αυτή της άμμου (Εικ. 16), εμφανίζει τα ελάχιστα ποσοστά συγκέντρωσης κοντά στην ακτή, ενώ τα μέγιστα (73.5%) εμφανίζονται στα μεγαλύτερα βάθη. Η άργιλος εμφανίζεται σε ποσοστά που κυμαίνονται μεταξύ %, και η κατανομή της παρουσιάζει παρόμοιο μοτίβο με αυτό του πηλού, δηλαδή, ελάχιστες συγκεντρώσεις στα μικρά βάθη και μέγιστες στα μεγάλα βάθη (Εικ. 16). Οι ψηφίδες εμφανίζουν τη μικρότερη ποσοστιαία εμφάνιση, αφού τα ποσοστά τους κυμαίνονται μεταξύ %. Τα μεγαλύτερα ποσοστά τους (> 8.5%) παρουσιάζονται σποραδικά στην παράκτια περιοχή και κυρίως σε μικρά βάθη (έως 2.0 m) κατά μήκος της ακτής, κυρίως δυτικά των κυματοθραυστών, όπου η παραλία είναι καλά προστατευμένη (Εικ. 16). Το μέσο μέγεθος των ιζημάτων (Εικ. 17α) κυμαίνεται από Ø (μόνο ένα δείγμα) έως 7.89 Ø, με μέσο όρο 3.29 Ø. Κατά μήκος της ακτογραμμής συναντάμε τις ελάχιστες τιμές μέσου μεγέθους (σε τιμές Ø) και άρα τα αδρομερέστερα ιζήματα, ενώ προς τα μεγαλύτερα βάθη το μέσο μέγεθος φτάνει στις μέγιστες τιμές του (λεπτομερέστερα ιζήματα). Η επιφανειακή κατανομή του έρχεται σε σχεδόν απόλυτη συμφωνία με τις αντίστοιχες των κλασμάτων της άμμου και του πηλού και σε μεγάλη ομοιότητα με αυτή της αργίλου και υποδεικνύει μια σταδιακή, ομοιόμορφη κατανομή λεπτόκοκκων ιζημάτων προς τα μεγαλύτερα βάθη. Η τυπική απόκλιση (Εικ. 17β) κυμαίνεται από 0.61 Ø έως 3.19 Ø, με μέσο όρο 1.27 Ø και χαρακτηρίζεται από μετρίως καλά έως πολύ φτωχά διαβαθμισμένα ιζήματα. Η κατανομή ακολουθεί σχεδόν το ίδιο μοτίβο με αυτό του μέσου μεγέθους, με περισσότερο ομοιόμορφη ζώνωση και με τις ελάχιστες τιμές να κατανέμονται κατά μήκος και πλησίον της ακτογραμμής (καλύτερα διαβαθμισμένα ιζήματα) και τις μέγιστες (χειρότερα διαβαθμισμένα ιζήματα) στα μεγαλύτερα βάθη.

35 Εικ. 16: Επιφανειακές κατανομές των κύριων κοκκομετρικών τάξεων στην παράκτια ζώνη της Παραλίας Κατερίνης.

36 (α) (β) Εικ. 17: Επιφανειακές κατανομές (α) του μέσου μεγέθους και (β) της τυπικής απόκλισης στην παράκτια ζώνη της Παραλίας Κατερίνης. Γενικά, τα δείγματα συλλέχθηκαν κατά μήκος συγκεκριμένων τομών και σε συγκεκριμένα (περίπου) βάθη, από την ακτογραμμή έως βάθους περίπου 16 m και για το λόγο αυτό εμφανίζουν σημαντικό εύρος κατανομής των κοκκομετρικών τους παραμέτρων (Πίνακας 3). Συνοπτικά, τα ιζήματα ως προς (α) το μέσο μέγεθος τους είναι αδρόκοκκοι άμμοι ως πολύ λεπτόκοκκοι πηλοί (με ένα δείγμα να είναι μόνο αδρόκοκκη άμμος), (β) την τυπική απόκλιση χαρακτηρίζονται μετρίως καλά έως πολύ φτωχά

37 διαβαθμισμένα, (γ) τη λοξότητα είναι ισχυρά λεπτολοξεμένα έως ισχυρά αδρολοξεμένα και (δ) την κύρτωση είναι πλατύκυρτα έως πολύ λεπτόκυρτα. Σε σχέση όμως με την κατανομή των δειγμάτων παράλληλα με το βάθος (σε διεύθυνση Νότος -Βοράς) τα ιζήματα δείχνουν μια χαρακτηριστική ζώνωση (Εικ. 18). Έτσι, τα ιζήματα ως προς το μέσο μέγεθος και την τυπική απόκλιση χαρακτηρίζονται, γενικά, όπως παρακάτω: m: λεπτόκοκκοι έως πολύ λεπτόκοκκοι πηλοί, πολύ φτωχά διαβαθμισμένοι 7-9 m: πολύ λεπτόκοκκοι άμμοι, φτωχά διαβαθμισμένοι 3-4 m: λεπτόκοκκοι άμμοι, μετρίως καλά έως μετρίως διαβαθμισμένοι και 0 m: αδρόκοκκοι ως μεσόκοκκοι άμμοι, μετρίως καλά έως φτωχά διαβαθμισμένοι Για τη διαπίστωση κάποιας «τάσης» για αύξηση ή μείωση του μέσου μεγέθους και της τυπικής απόκλισης των ιζημάτων προς Νότο ή Βορά σε σχέση με το βάθος που συλλέχθηκαν φαίνεται ότι μόνο τα βαθύτερα δείγματα δείχνουν μία τάση ελάττωσης του μέσου μεγέθους τους (αύξησης σε τιμές Ø) προς το βορρά, γεγονός που μπορεί να συνδέεται με τη γενικότερη κυκλοφορία, ενώ σε όλα τα υπόλοιπα βάθη δε φαίνεται να υπάρχει καμία παρόμοια τάση, ενδεικτικό μάλλον της διαβάθμισης των ιζημάτων σύμφωνα με την παράκτια υδροδυναμική. Εικ. 18: Κατανομή του μέσου μεγέθους (αριστερά) και της τυπικής απόκλισης (δεξιά) για τα ιζήματα που συλλέχθηκαν σε διεύθυνση βορά-νότου, ανάλογα με το βάθος δειγματοληψίας Οπτικές παρατηρήσεις Η λήψη βίντεο σε 11 θέσεις σε βάθη έως ~16.0 m κατά μήκος 3 τομών και οι οπτικές παρατηρήσεις από δύτη από την ακτογραμμή έως τα ~4.0 m (Εικ. 7), επιβεβαίωσαν την ύπαρξη των διαφορετικών τύπων ανακλαστικότητας που διακρίθηκαν με βάση το ακουστικό πρότυπο του μωσαϊκού ηχογραφιών, και συνέβαλλαν στην ερμηνεία τους, εκτός του τύπου ΙΙ στον οποίο δεν πραγματοποιήθηκε καμία κατάδυση. Επιπλέον, δεν

38 έγινε κατάδυση στον τύπο IV λόγω της προφανούς σύστασης του. Πιο συγκεκριμένα, σε βάθη έως ~2.0 m παρατηρήθηκαν αδρομερή ιζήματα (άμμος) καθώς και τοπική ανάπτυξη υποθαλάσσιας βλάστησης, ενώ από τα ~3.0/4.0 έως 8.0 m ο πυθμένας καλύπτεται από μέτριας πυκνότητας θαλάσσια βλάστηση και ειδικότερα από λειμώνες του φανερόγαμου Cymodocea nodosa. Επίσης, από τα 8 έως τα 16 m ο βυθός συνίσταται από λεπτόκοκκα (ιλυώδη) ιζήματα. Στην εικόνα 19 παρουσιάζονται ορισμένα στιγμιότυπα από τις λήψεις των υποβρυχίων βίντεο. Όπως διαπιστώθηκε στους σταθμούς 24, 29, 30, 31, 32 και 33 υπάρχουν μέτριας πυκνότητας λειμώνες του φανερόγαμου Cymodocea nodosa, ενώ στις φωτογραφίες 25, 26, 27, 28 και 34 ο πυθμένας αποτελείται από λεπτόκοκκο ίζημα και η ορατότητα είναι αρκετά περιορισμένη, παράγοντες που πιθανόν περιορίζουν και την ανάπτυξη του φανερόγαμου σε τόσο μικρό βάθος ( μέχρι 4.0 m). Εικ. 19: Φωτογραφικά στιγμιότυπα από τις θέσεις κατάδυσης της υποβρύχιας κάμερας Άνεμοι και κυματισμοί Το ροδόγραμμα ανέμου για την Παραλία Κατερίνης (Εικ. 20) υποδιαιρείται σε 16 κύριες διευθύνσεις και συνοψίζει τη διεύθυνση και την ταχύτητα του ανέμου για το διάστημα 26 Ιουνίου 2014 έως 19 Ιουλίου 2015, δεδομένα που προήλθαν από το μετεωρολογικό σταθμό που εγκαταστάθηκε στην περιοχή (ύψος 10 m). Οι επικρατούσες διευθύνσεις

39 ανέμων είναι από τους Δυτικούς και Δυτικούς-Βορειοδυτικούς τομείς. Οι άνεμοι από αυτούς τους τομείς εμφανίζονται με συχνότητες περίπου 20%. Οι υπόλοιπες διευθύνσεις ανέμων είναι οι λιγότερο επικρατέστερες και εμφανίζονται με συχνότητα μικρότερη από 10%. Οι πιο συχνές ταχύτητες ανέμων κυμαίνονται μεταξύ 0-4 m/s. Οι μέγιστες ταχύτητες ανέμων κυμαίνονται μεταξύ m/s. Εικ. 20: Ροδόγραμμα ανέμων για την παραλία της Κατερίνης από τα δεδομένα του εγκατεστημένου μετεωρολογικού σταθμού (Jun.2014 Jul.2015). Οι συχνότητες ανά Beaufort για καθεμία από τις 8 κύριες διευθύνσεις παρατίθενται στον Πίνακα 4. Οι επικρατέστεροι άνεμοι έχουν Δυτική διεύθυνση και ένταση 1-2 Beaufort. Αρκετά συχνά πνέουν άνεμοι Βορειοδυτικής διεύθυνσης με ένταση, επίσης, 1-2 Beaufort καθώς και Νοτιοανατολικής διεύθυνσης με ένταση 2-3 Beaufort. Οι λιγότερο συχνές εντάσεις είναι αυτές των 5-7 Beaufort, ενώ δεν εμφανίζονται εντάσεις μεγαλύτερες των 7 Beaufort. Πίνακας 4: Οι συχνότητες ανά Beaufort για καθεμία από τις 8 κύριες διευθύνσεις για την παράκτια ζώνη της Παραλίας Κατερίνης(Jun Jul. 2015). Ένταση ανέμου Β ΒΑ Α ΝΑ Ν ΝΔ Δ ΒΔ (Beaufort) Συχνότητα (%) 1( m/s) ( m/s) ( m/s) ( m/s) ( m/s) ( m/s) ( m/s) ( m/s) Σύνολο Οι παραλίες ανάλογα με τη θέση και τον προσανατολισμό τους είναι εκτεθειμένες σε ανέμους που πνέουν από συγκεκριμένες διευθύνσεις, οι οποίες στην περίπτωση της Παραλίας Κατερίνης είναι (Πίνακας 5, Εικ. 21).

40 Πίνακας 5: Οι κύριες διευθύνσεις και το εύρος διεύθυνσης ανέμου για την παράκτια ζώνη της Παραλίας Κατερίνης. Διεύθυνση ανέμου Εύρος διεύθυνσης (σε μοίρες) Ανατολική (90 ) Ανατολική-Νοτιοανατολική (110 ) (Κάθετη στην ακτή ) Νοτιοανατολική (135 ) Εικ. 21: Ροδογράμματα ανέμων για τις διευθύνσεις ανέμων στις οποίες είναι εκτεθειμένη η παραλία Κατερίνης (για τα δεδομένα Jun Jul. 2015): (α) διεύθυνση 90, (β) διεύθυνση 110, (γ) διεύθυνση 135. Το ενεργό μήκος ανάπτυξης (Feff) υπολογίστηκε (Πίνακες 6, 7, 8) για τις 3 διευθύνσεις (90, 110, 135 ) που επηρεάζουν την ακτή (Εικ. 9). Πίνακας 6: Οι ακτίνες του ενεργού μήκους ανάπτυξης ανά διαστήματα 5 και τα μήκη τους, για τη διεύθυνση 90 στην παράκτια ζώνη της Παραλίας Κατερίνης. F i *cos^2(a i ) Ακτίνα a i Διεύθυνση cos(a i ) F i (km) (km)

41 Σύνολο cos cos Πίνακας 7: Οι ακτίνες του ενεργού μήκους ανάπτυξης ανά διαστήματα 5 και τα μήκη τους, για τη διεύθυνση 110 στην παράκτια ζώνη της Παραλίας Κατερίνης. F i *cos^2(a i ) Ακτίνα a i Διεύθυνση cos(a i ) F i (km) (km) Σύνολο cos cos

42 Πίνακας 8: Οι ακτίνες του ενεργού μήκους ανάπτυξης ανά διαστήματα 5 και τα μήκη τους, για τη διεύθυνση 135 στην παράκτια ζώνη της Παραλίας Κατερίνης. F i *cos^2(a i ) Ακτίνα a i Διεύθυνση cos(a i ) F i (km) (km) Σύνολο cos cos Όπως προέκυψε από τους παραπάνω υπολογισμούς, το ενεργό μήκος είναι 68.89, και km για τις διευθύνσεις 90, 110 και 135, αντίστοιχα. Επίσης διακρίνουμε ότι και για τις 3 διευθύνσεις που επηρεάζουν την παραλία, η κατάσταση ανάπτυξης των κυματισμών είναι η ίδια (Πίνακας 9), δηλαδή: Ανάπτυξη με περιορισμό μήκους ανάπτυξης F eff. Στην περίπτωση αυτή το μήκος ανάπτυξης είναι μικρότερο από την ελάχιστη τιμή που απαιτείται για τη μεταφορά της μέγιστης ενάργειας. Τα στοιχεία του κύματος (H,T) εξαρτώνται από το μήκος ανάπτυξης F eff και την ταχύτητα U. Πίνακας 9: Το σημαντικό ύψος κύματος για τις διευθύνσεις 90, 110 και 135 για εντάσεις ανέμων >5 Beaufortστην παράκτια ζώνη της Παραλίας Κατερίνης. Διεύθυνση ( ) F eff (m) t D (sec) U 10 (m/s) H S (m) T S (sec) Κατάσταση ανάπτυξης κυματισμών Ανάπτυξη με περιορισμό μήκους ανάπτυξης F eff Ανάπτυξη με περιορισμό μήκους ανάπτυξης F eff Ανάπτυξη με περιορισμό μήκους ανάπτυξης F eff Η εξέλιξη της μορφολογίας μιας παραλίας επηρεάζεται κυρίως από τους χαρακτηριστικούς κυματισμούς της περιοχής, οι οποίοι ορίζονται ως οι ισοδύναμοι

43 κυματισμοί και είναι αντιπροσωπευτικοί της ετήσιας κυματικής κατάστασης. Τα αποτελέσματα για την παρούσα περιοχή μελέτης παρουσιάζονται στον Πίνακα 10. Πίνακας 10: Τα χαρακτηριστικά των ισοδύναμων κυματισμών για τις 8 κύριες διευθύνσεις στην παράκτια ζώνη της Παραλίας Κατερίνης. Διεύθυνση H eff (m) T eff (sec) Βόρεια Βορειοανατολική Ανατολική Νοτιοανατολική Νότια Νοτιοδυτική Δυτική Βορειοδυτική Μορφοδυναμικά μοντέλα Η ανάλυση οπισθοχώρησης της περιοχής μελέτης βασίστηκε στην εφαρμογή γραμμικών προφίλ: (i) στα στατικά/παραμετρικά μοντέλα Bruun, Edelman και Dean,και για το εύρος τιμών ανόδου της στάθμης της θάλασσας ( m) όπως προβλέπεται από το IPCC για τον 21 ο αιώνα (Πίνακας 11 και 12) και (ii) στο δυναμικό/αριθμητικό μοντέλο Leont'yev για μετεωρολογικές παλίρροιες της τάξης των m (Πίνακας 13). Πίνακας 11: Τα αποτελέσματα οπισθοχώρησης των μοντέλων Bruun, Dean και Edelman για τις 3 διευθύνσεις που επηρεάζουν την παράκτια ζώνη της Παραλίας Κατερίνης. Άνοδος Οπισθοχώρηση (m) Στάθμης Μοντέλο Bruun Μοντέλο Dean Μοντέλο Edelman Προφίλ Θάλασσας (m) Η εξέλιξη των προφίλ σύμφωνα με το μοντέλο Leont'yev (για συνθήκες κυματισμού που περιγράφονται στον πίνακα 9) σε σχέση με τα χαρακτηριστικά της περιοχής (μορφολογία, ιζηματολογία, υδροδυναμική και μηδενική άνοδο της στάθμης της θάλασσας) παρουσιάζεται στον Πίνακα 14. Το προφίλ 5, υφίσταται μικρή διάβρωση, ενώ το προφίλ 6 μικρή πρόσχωση. Η εξέλιξη της παραλίας συγκεντρωτικά, υπό την επίδραση των 4 σεναρίων ανόδου στάθμης της θάλασσας (0.26, 0.5, 0.82, 1.3) παρουσιάζονται στις

44 Εικόνες 22 και 23. Τα μοντέλα έδειξαν σημαντική οπισθοχώρηση της παραλίας λόγω ανόδου στάθμης της θάλασσας, που σε ορισμένες συνθήκες έφτασε και τα m (Πίνακας 13). Πίνακας 12: Οπισθοχώρηση (συγκεντρωτικά) λόγω ανόδου της στάθμης της θάλασσα, για διεύθυνση 110 στην παράκτια ζώνη της Παραλίας Κατερίνης. Μοντέλο Edelman, Bruun, Dean Προφίλ 5 Προφίλ 6 Πίνακας 13: Τα αποτελέσματα οπισθοχώρησης του μοντέλου Leont'yev για τις 3 διευθύνσεις που επηρεάζουν την παράκτια ζώνη της Παραλίας Κατερίνης. Προφίλ Άνοδος Στάθμης Θάλασσας Οπισθοχώρηση (m) Μοντέλο Leont'yev (m) Πίνακας 14: Εξέλιξη προφίλ λόγω ανόδου της στάθμης της θάλασσα, για διεύθυνση 110 στην παράκτια ζώνη της Παραλίας Κατερίνης. Μοντέλο Leont'yev Προφίλ 5 Προφίλ 6

45 Άνοδος 1.3 m Άνοδος 0.5m Άνοδος 0.0m Στο προφίλ 5 και για άνοδο στάθμης της θάλασσας 1.3 m προβλέπεται οπισθοχώρηση 40 m (Εικ. 22), ενώ για το προφίλ 6 (βορειότερα) το ίδιο σενάριο προβλέπει οπισθοχώρηση 63 m. Στην εικόνα 22 παρουσιάζεται η οπισθοχώρηση που αναμένεται για διεύθυνση 110, στο προφίλ 5 σύμφωνα με τα διάφορα σενάρια ανόδου που χρησιμοποιήθηκαν. Είναι προφανές, ότι στα σενάρια ανόδου 0.82 και 1.3 m, το τμήμα της παραλίας όπου αναπτύσσονται σημαντικές τουριστικές-οικονομικές δραστηριότητες θα πληγεί ανεπανόρθωτα. Εάν υποθέσουμε ότι τα αποτελέσματα οπισθοχώρησης της παραλίας, για τις τομές 5 και 6, αντιπροσωπεύουν και το υπόλοιπο τμήμα της περιοχής μελέτης, τότε τα αποτελέσματα στην περιοχή του οικισμού θα είναι ακόμη πιο καταστροφικά καθώς φαίνεται ότι η οπισθοχώρηση των 48 m (για άνοδο 0.82 m στην περίπτωση της μακροχρόνιας ανόδου της στάθμης της θάλασσας) φτάνει μέχρι και τον πρώτο δρόμο κατακλύζοντας τα κτήρια που βρίσκονται στο μέτωπο της παραλίας (Εικ. 23).

46 Εικ. 22: Προβλεπόμενη οπισθοχώρηση (σε σχέση με το προφίλ 5) της παράκτιας ζώνης για τα SLR σενάρια των 0.26, 0.5, 0.82, 1.3 m, σε τμήμα της παραλίας μπροστά από την ξενοδοχειακή μονάδα. Εικ. 23: Προβλεπόμενη οπισθοχώρηση (σε σχέση με το προφίλ 5) της παράκτιας ζώνης για τα SLR σενάρια των 0.26, 0.5, 0.82, 1.3 m, σε τμήμα της παραλίας του οικισμού Παραλία Κατερίνης.

47 5. ΣΥΖΗΤΗΣΗ - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η υποθαλάσσια γεωμορφολογία της παράκτιας ζώνης της Παραλίας Κατερίνης, η οποία (α) χαρακτηρίζεται ως υψηλής χρήσης / επισκεψιμότητας (Trygonis et al., 2015), (β) τα τελευταία χρόνια αντιμετωπίζει σοβαρά προβλήματα διάβρωσης και (γ) έχει γίνει αντικείμενο ακτομηχανικών μελετών για την κατασκευή παράκτιων έργων προστασίας, με αμφίβολα όμως αποτελέσματα. Επιπλέον, η περιοχή μελέτης έχει υποστεί τα τελευταία χρόνια πλημμυρικά επεισόδια λόγω μετεωρολογικής παλίρροιας (Εικ. 24) που έχουν προκαλέσει σοβαρά προβλήματα διάβρωσης και καταστροφές σε υποδομές, με συνέπεια την ιδιαίτερη όχληση και ανησυχία των κατοίκων της περιοχής. Εικ. 24: Φωτογραφίες από πλημμυρικά φαινόμενα και καταστροφές λόγω μετεωρολογικών παλιρροιών στον οικισμό της Παραλία Κατερίνης και ενέργειες προστασίας (κάτω δεξιά). Η βυθομετρία και το ανάγλυφο της περιοχής μελέτης είναι πολύ ομαλό, με αμελητέες κλίσεις και χωρίς μορφολογικές ανωμαλίες με εξαίρεση την ύπαρξη των 3 κυματοθραυστών μπροστά από τον οικισμό της Παραλίας Κατερίνης. Η μορφολογική αποτύπωση με τον ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης επιβεβαίωσε την απουσία

48 μορφολογικών ανωμαλιών και ανέδειξε συγκεκριμένους τύπους ανακλαστικότητας που βοήθησαν στην ακριβή χαρτογράφηση της έκτασης που καλύπτεται από ιζήματα διαφορετικής υφής, αλλά και από λειμώνες του φανερόγαμου Cymodocea nodosa, οι οποίοι αναπτύσσονται σε περιβάλλον λεπτόκοκκης άμμου. Από την ακτογραμμή έως βάθος 3.0/4.0 m ο πυθμένας καλύπτεται από αμμώδη ιζήματα και από συστάδες αραιής βλάστησης, όπως εντοπίστηκαν συνδυαστικά από τις ηχογραφίες και τις παρατηρήσεις αυτοδύτη. Επίσης, αποτυπώθηκε η ακριβής έκταση που καταλαμβάνουν οι βυθισμένοι κυματοθραύστες μπροστά από τον οικισμό. Η ιλυώδης υφή των ιζημάτων και η υποθαλάσσια βλάστηση επιβεβαιώθηκαν από τη συστηματική συλλογή επιφανειακών δειγμάτων και τη λήψη βίντεο κατά μήκος τομών κάθετων προς την ακτογραμμή. Η σύνθεση όλων των πληροφοριών οδήγησαν στην κατασκευή του γεωμορφολογικού χάρτη της παράκτιας ζώνης της Παραλίας της Κατερίνης (Εικ. 14). Από την εξέταση των δειγμάτων ιζήματος προέκυψε ότι υπάρχει μια σαφής τάση μείωσης του μεγέθους των ιζημάτων κάθετα προς την ακτογραμμή που αποτυπώνεται και από μια χαρακτηριστική ζωνώδη κατανομή. Από την ακτογραμμή προς τα ανοιχτά (με την αύξηση του βάθους), οι αρχικά αδρόκοκκοι / μεσόκοκκοι άμμοι μεταβαίνουν σε λεπτόκοκκες και πολύ λεπτόκοκκες άμμους, ενώ βαθύτερα από τα ~ 10.0 m τα ιζήματα είναι πηλούχα. Ακριβώς αντίστοιχη είναι και η κατανομή της διαβάθμισης, με τα ιζήματα έως ~ 4.0 m να είναι καλά έως μετρίως διαβαθμισμένα, ενώ βαθύτερα τα ιζήματα γίνονται σταδιακά φτωχά έως πολύ φτωχά διαβαθμισμένα. Η λεπτόκοκκη υφή των ιζημάτων σε σχετικά μικρά βάθη οφείλεται μάλλον στην παρουσία εκβολών ποταμών με συνεχή απορροή στα βόρεια αλλά και στα νότια (Αλιάκμονας και Πηνειός αντίστοιχα) σε συνδυασμό με τη διεύθυνση κίνησης των παράκτιων ρευμάτων που συντελούν στη συγκέντρωση λεπτόκοκκων ιζημάτων στην περιοχή μελέτης. Σε μικρότερα βάθη οι κυματισμοί και τα παραγόμενα ρεύματα απομακρύνουν το λεπτόκοκκο υλικό, οπότε επικρατούν τα αμμώδη ιζήματα. Από την ανάλυση των ανεμολογικών δεδομένων προέκυψε ότι επικρατούσες διευθύνσεις ανέμων είναι Δυτικοί και Δυτικοί-Βορειοδυτικοί. Οι άνεμοι από αυτούς τους τομείς εμφανίζονται με συχνότητες περίπου 20%, ενώ από τις υπόλοιπες διευθύνσεις παρουσιάζουν ελαττωμένη συχνότητα (μικρότερη από 10%). Οι πιο συχνές ταχύτητες ανέμων κυμαίνονται μεταξύ 0-4 m/s. Η παραλία, όμως, είναι εκτεθειμένη κυρίως σε

49 ανέμους από ανατολική έως νοτιοανατολική διεύθυνση που σε εντάσεις > 5 Beaufort προκαλούν κυματισμούς με σημαντικό ύψος κύματος που φτάνει τα 2.2 m και περίοδο ~ 6.4 sec (Πίνακας 9). Όπως προαναφέρθηκε, η περιοχή κατά διαστήματα υφίσταται τις καταστροφικές συνέπειες μετεωρολογικών παλιρροιών. Για το λόγο αυτό έγινε μια προσπάθεια πρόβλεψης της επίδρασης που θα έχει η αύξηση της στάθμης της θάλασσας στην εξέλιξη της παραλίας, εξετάζοντας διάφορα σενάρια ανόδου ( m) σε μακροπρόθεσμο και βραχυπρόθεσμο ορίζοντα με τη χρήση παραμετρικών και δυναμικών μοντέλων, αντίστοιχα. Τα αποτελέσματα έδειξαν μεταβολές του προφίλ της παραλίας καθώς και σημαντική οπισθοχώρηση λόγω ανόδου στάθμης της θάλασσας, που υπό ορισμένες συνθήκες έφτασε και τα m (Πίνακας 13, Εικόνα 22). Παλαιότερες (διαθέσιμες) εργασίες που είχαν εκτελεστεί στο νότιο τμήμα της περιοχής έρευνας (μπροστά από τον οικισμό της Παραλίας Κατερίνης), για τη μελέτη της επίδρασης των υδροδυναμικών συνθηκών αλλά και για την κατασκευή έργων προστασίας της ακτής, χρησιμοποίησαν σε πολύπλοκα υδρο-μορφοδυναμικά μοντέλα τα διαθέσιμα βυθομετρκά δεδομένα (κυρίως της Υδρογραφικής Υπηρεσίας) (Εικ. 25) και ένα εύρος μεγέθους κόκκων που κυμαίνονταν από έως m, για τα διάφορα σενάρια ανάλυσης. Εικ. 25: Σύγκριση βυθομετρίας της παρούσας μελέτης με παλαιότερη.