Ο ΡΟΛΟΣ ΕΝΟΣ ΦΥΣΙΚΟΥ ΥΠΟΘΑΛΑΣΣΙΟΥ ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΗ ΣΤΗ ΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΩΝ Υ ΡΟ ΥΝΑΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΙΖΗΜΑΤΟΛΟΓΙΚΩΝ ΣΥΝΘΗΚΩΝ ΣΤΗΝ ΠΑΡΑΛΙΑ ΤΗΣ ΑΜΜΟΥ ΑΡΑΣ (ΒΟΡΕΙΕΣ ΑΚΤΕΣ Ν. ΗΡΑΚΛΕΙΟΥ ΚΡΗΤΗΣ) Γεώργιος Γκιώνης 1, Σεραφείµ Πούλος 2, Νίκη Μπουζιωτοπούλου 2 και Κωνσταντίνος Ντούνας 3 1 Πανεπιστήµιο Πατρών, Τµήµα Γεωλογίας, Εργαστήριο Θαλάσσιας Γεωλογίας και Φυσικής Ωκεανογραφίας 2 Πανεπιστήµιο Αθηνών, Τµήµα Γεωλογίας, Τοµέας Γεωγραφίας-Κλιµατολογίας 3 Ινστιτούτο Θαλάσσιας Βιολογίας Κρήτης Περίληψη Η παραλία της Αµµουδάρας έχει µήκος περίπου 6 km, πλάτος περί τα 40 m, συνίσταται από αµµώδη ιζήµατα, επηρεάζεται από ανέµους και κύµατα Β και ΒΑ προέλευσης και οριοθετείται προς µεν τη χέρσο από χαµηλού ύψους γραµµή ενεργών αµµοθινών, προς δε τη θάλασσα από βραχώδη ύφαλο που αναπτύσσεται παράλληλα µε την ακτογραµµή και σε απόσταση περίπου 80 m από αυτήν. Ο ύφαλος λειτουργεί ως φυσικός κυµατοθραύστης, προστατεύοντας την παραλία από τα µεγάλα κύµατα που δηµιουργούνται από θυελλώδεις ανέµους βορείων διευθύνσεων προκαλώντας έντονη διάθλαση και θραύση των εισερχοµένων κυµάτων και σχεδόν κάθετη πρόσπτωση στην ακτογραµµή. Επί πλέον ο ύφαλος λειτουργεί και ως φυσικό φράγµα εµποδίζοντας την απώλεια ιζηµάτων προς τα βαθιά νερά και ενισχύοντας την ανύψωση της µέσης στάθµης της θάλασσας λόγω κυµατισµού που µπορεί να υπερβεί τα 60 cm. Τα ρεύµατα κατά µήκος της ακτής είναι γενικώς ασθενή (<10 cm/s) και είτε είναι ρεύµατα-τροφοδότες των εγκαρσίων ρευµάτων επιστροφής, είτε οφείλονται σε τοπικώς διεγερµένα ανεµογενή κύµατα και ΑΒΑ προέλευσης. Η παρουσία του υφάλου, όµως, δυσχεραίνει και την ανανέωση των υδάτων της παράκτιας ζώνης και επιµηκύνει το χρόνο παραµονής των ρύπων που µεταφέρονται από τους παρακείµενους ποταµούς και παγιδεύονται µεταξύ του υφάλου και της ακτογραµµής, ιδιαίτερα όταν επικρατούν ήπιες κυµατικές συνθήκες και ασθενείς ΑΒΑ άνεµοι. THE ROLE OF A NATURAL SUBMERGED BREAKWATER IN CONTROLLING THE HYDRODYNAMIC AND SEDIMENTOLOGICAL CONDITIONS OF AMMOUDARA BEACH (HERAKLION, CRETE) George Ghionis 1, Serafim Poulos 2, Niki Bouziotopoulou 2 and Constantine Dounas 3 1 University of Patras, Department of Geology, Laboratory of Marine Geology and Physical Oceanography 2 University of Athens, Department of Geology, Division of Geography-Climatology 3 Institute of Marine Biology of Crete Abstract The beach of Ammoudara is about 6 km long, 40 m wide, consists of sandy sediments, is exposed to N and NE winds and waves and is bound landwards by a line of low, active sand dunes and seawards by a rocky natural reef that extends parallel to the shoreline at a distance of about 80 m. The reef acts as a natural breakwater, protecting the beach from large storm waves of northern origin by inducing breaking and intense refraction that leads to shore-normal incidence of the incoming waves. In addition the reef acts as a barrier that prevents sediment loss towards deep waters and amplifies the nearshore wave setup that can exceed 60 cm. The nearshore currents have usually speeds less than 10 cm/s and they are either weak rip currents with their associated feeder currents or longshore currents that are due to locally generated wind waves of W or ENE origin. The reef increases the residence time of any pollutants that are transported to the nearshore zone by two adjacent rivers and get trapped between the reef and the shoreline, especially during calm wave conditions and weak ENE winds. Λέξεις κλειδιά: ύφαλοι κυµατοθραύστες, διάθλαση κυµάτων, µεταβολές στάθµης θάλασσας Keywords: submerged breakwaters, wave refraction, sea level changes 1
1. Εισαγωγή Η παραλία της Αµµουδάρας έχει µήκος περίπου 6 km, πλάτος περί τα 40 m, συνίσταται από αµµώδη ιζήµατα και επηρεάζεται από ανέµους και κύµατα Β, Β και ΒΑ προέλευσης. Η παραλία τροφοδοτείται εποχιακά (κατά τους χειµερινούς µήνες) και σποραδικά (µετά από έντονες βροχοπτώσεις) µε ιζήµατα από τους ποταµούς Γιόφυρος, Ξηροπόταµος και Γαζανός και οριοθετείται προς µεν τη χέρσο από χαµηλού ύψους γραµµή ενεργών αµµοθινών, προς δε τη θάλασσα από βραχώδη ύφαλο που αναπτύσσεται παράλληλα µε την ακτογραµµή και σε απόσταση περίπου 80 m από αυτήν, έχει πλάτος 15-20 m και το ανώτερο τµήµα του βρίσκεται κατά θέσεις σε βάθος µικρότερο των 40 cm από τη µέση στάθµη της θάλασσας. Η λεπτοµερής µελέτη της παραλίας επικεντρώθηκε στο τµήµα µήκους περίπου 1 km που βρίσκεται έµπροσθεν του Παγκρήτιου Σταδίου Ηρακλείου και περικλείεται µεταξύ των ποταµών Γιόφυρος και Ξηροπόταµος (Σχήµα 1). Σχήµα 1: Περιοχή µελέτης (Απόσπασµα από τον υδρογραφικό χάρτη ΧΕΕ 443, κλ. 1:100.000, της Υ.Υ.Π.Ν.). 2. Μεθοδολογία συλλογής και ανάλυσης δεδοµένων Η µελέτη της παράκτιας ζώνης της Αµµουδάρας βασίστηκε στην ανάλυση υπαρχόντων στοιχείων και σε λεπτοµερείς µορφοδυναµικές, υδροδυναµικές και ιζηµατολογικές µετρήσεις που έγιναν κατά τα διαστήµατα 21/7-5/8/2003 (θερινή περίοδος) και 12/2003-3/2004 (χειµερινή περίοδος). 2.1 Προσδιορισµός ανεµολογικού και κυµατικού καθεστώτος Για τη µελέτη του ανεµολογικού καθεστώτος της παραλίας της Αµµουδάρας χρησιµοποιήθηκαν τα στοιχεία του µετεωρολογικού σταθµού της Εθνικής Μετεωρολογικής Υπηρεσίας στο ΗΡΑΚΛΕΙΟ (754) από τα οποία εντοπίστηκαν οι επικρατούσες και οι συχνότερα εµφανιζόµενες διευθύνσεις και ταχύτητες ανέµων. Οι µέσες µηνιαίες διαφορές θερµοκρασίας αέρα και θάλασσας υπολογίστηκαν από τα στοιχεία του µετεωρολογικού σταθµού της Ε.Μ.Υ. και από τα στοιχεία του σταθµού της Υδρογραφικής Υπηρεσίας του Πολεµικού Ναυτικού στο Ηράκλειο (Ωκεανογραφικές µελέτες Νο 6 και 10, 1975-1976). Οι τιµές συντελεστή τάσης ανέµου που προέκυψαν από τη µελέτη του ανεµολογικού καθεστώτος χρησιµοποιήθηκαν για την πρόγνωση των αναµενόµενων κυµατικών χαρακτηριστικών µε βάση τη µέθοδο που περιγράφεται αναλυτικά στο Shore Protection Manual (CERC, 1984), θεωρώντας ότι η ανάπτυξη των κυµάτων περιορίζεται µόνο από το ανάπτυγµα πνοής ανέµου (fetch limited). 2.2 Μορφοδυναµικές µετρήσεις Για τη µελέτη της µορφολογίας της ακτής και των µορφοδυναµικών µεταβολών της υπό την επίδραση διαφορετικών κυµατικών συνθηκών, έγιναν πέντε τοπογραφικές τοµές κάθετες στην ακτογραµµή. Η αρχική µέτρηση των τοµών αυτών έγινε µε σταδία και χωροβάτη και οι επαναληπτικές µετρήσεις έγιναν µε τον ίδιο τρόπο ή µε µετροταινία και κλισίµετρο επαφής. Οι µετρήσεις κλίσεων του ενεργού µετώπου της ακτής έγιναν στο µέσον της ζώνης διαβροχής γιατί παλαιότερες µελέτες (Ghionis, 1986 και Γκιώνης, 1993 και 2001) έχουν αποδείξει ότι η κλίση του µέσου της 2
ζώνης διαβροχής αποτελεί πολύ καλή προσέγγιση της µέσης κλίσης της ζώνης διαβροχής. Οι µετρήσεις κατά τη θερινή περίοδο έγιναν µε κλισίµετρο επαφής και µε ακρίβεια 0.1 και κατά την περίοδο µετρήσεων Φεβρουαρίου 2004 µε ειδικό όργανο (Γκιώνης, 2001) αποτελούµενο από κλισίµετρο επαφής, δύο αεροστάθµες και φωτογραφική διάταξη. 2.3 Υδροδυναµικές µετρήσεις Η µέτρηση των κυµατικών χαρακτηριστικών στην προάκτια ζώνη έγινε µε δύο κατακόρυφους και ένα κεκλιµένο κυµατογράφο συνεχούς αντιστάσεως (Truxillo, 1970). Ο πρώτος κατακόρυφος κυµατογράφος (WS3) τοποθετήθηκε στην εσωτερική πλευρά του υφάλου, ώστε να καταγράφει τα χαρακτηριστικά των εισερχόµενων κυµατισµών στη θραύση. Ο δεύτερος (WS2) τοποθετήθηκε στη µέση της ζώνης απόσβεσης, ώστε να καταγράφει τα χαρακτηριστικά των ανασχηµατισµένων κυµάτων µετά την αρχική θραύση, ή (υπό ήπιες κυµατικές συνθήκες) τα χαρακτηριστικά των κυµάτων που πέρασαν πάνω από τον ύφαλο χωρίς να θραυσθούν. O κεκλιµένος κυµατογράφος (WS1) τοποθετείτο παράλληλος µε τη γενική κλίση της ακτής στη ζώνη διαβροχής και χρησιµοποιήθηκε κυρίως για τη µελέτη της κίνησης του νερού στη ζώνη διαβροχής και για τον προσδιορισµό των περιόδων ταλάντωσης που επικρατούν πολύ κοντά στην ακτογραµµή. Οι κυµατογράφοι ελέγχονταν από ένα Σύστηµα Συλλογής εδοµένων (Data Acquisition System) αποτελούµενο από έναν ηλεκτρονικό υπολογιστή, έναν µετατροπέα του αναλογικού σήµατος σε ψηφιακό (ADC) και έναν πολυπλέκτη (multiplexer) και κάθε περίοδος µετρήσεων απετελείτο από την ταυτόχρονη καταγραφή των µετρήσεών τους για 34 min 8 s (4096 µετρήσεις) µε συχνότητα δειγµατοληψίας 2 Hz. Από την ανάλυση των καταγραφεισών χρονοσειρών µετρήσεων υπολογίστηκαν τα αντίστοιχα κυµατικά φάσµατα και προσδιορίστηκαν οι περίοδοι των κυµατικών ταλαντώσεων στην προάκτια ζώνη. Οι κυµατικές συνθήκες στα βαθιά νερά µετρήθηκαν µε µια συστοιχία ωκεανογραφικών οργάνων (Valeport 760D) που είχε τοποθετηθεί σε βάθος 6 m στις Γούρνες και απετελείτο από έναν αισθητήρα πίεσης τοποθετηµένο σε ύψος 50 cm πάνω από τον πυθµένα, έναν αισθητήρα OBS (Optical Backscatter Sensor) τοποθετηµένο σε ύψος 45 cm πάνω από τον πυθµένα και έναν ηλεκτροµαγνητικό ρευµατογράφο τοποθετηµένο σε ύψος 30 cm πάνω από τον πυθµένα. Για τον εντοπισµό των ρευµάτων που αναπτύσσονται στην προάκτια ζώνη, τον προσδιορισµό της διεύθυνσης και φοράς τους, τη µέτρηση της ταχύτητάς τους και τη µελέτη της κυκλοφορίας ύδατος στην προάκτια ζώνη χρησιµοποιήθηκαν ειδικοί πλωτήρες και χρωστική ουσία (fluorosceine sodium). Μπροστά από το Παγκρήτιο Στάδιο βιντεοσκοπήθηκαν η ζώνη διαβροχής και η προάκτια ζώνη. Η επεξεργασία των βιντεοσκοπήσεων µε µέθοδο παρόµοια αυτής που περιγράφεται από τους Aagaard and Holm (1989) επέτρεψε τον ακριβέστερο προσδιορισµό των ορίων της ζώνης θραύσης, τον προσδιορισµό του ορίου αναρρίχησης υπό διαφορετικές κυµατικές συνθήκες και τον εντοπισµό των εγκαρσίων ρευµάτων. 2.4 Κοκκοµετρική δειγµατοληψία Για τη µελέτη της ιζηµατολογίας της ακτής, συλλέχθηκαν 76 δείγµατα ιζήµατος κατά µήκος της ακτής, κάθετα προς την ακτή, στις θέσεις των «ακρωτηρίων» και των «κόλπων» των ρυθµικών γεωµορφών και στην προάκτια ζώνη. Τα δείγµατα κοσκινίστηκαν εν ξηρώ και οι κοκκοµετρικές τους παράµετροι προσδιορίστηκαν µε τη µεθοδολογία του Folk (1974). 3. Αποτελέσµατα Από την ανάλυση των διαθέσιµων στοιχείων και µετρήσεων προέκυψαν τα εξής αποτελέσµατα: 3.1 Ιζηµατολογικές συνθήκες Η παραλιακή ζώνη της Αµµουδάρας χαρακτηρίζεται από µη συνεκτικά ιζήµατα (κυρίως άµµο µε ψηφίδες και βότσαλα) τα οποία κινητοποιούνται υπό την επίδραση των ανέµων, των θαλάσσιων κυµάτων και των παράκτιων ρευµάτων. Προς την πλευρά της χέρσου η παραλία οριοθετείται από µία ζώνη ενεργών αµµοθινών χαµηλού ύψους, ελαφρώς σταθεροποιηµένη κατά τόπους από αραιή βλάστηση, ενώ προς την πλευρά της θάλασσας οριοθετείται από την παρουσία του φυσικού ύφαλου. Στην εσωτερική πλευρά του υφάλου (προς την ακτογραµµή) και παράλληλα προς αυτόν, αναπτύσσεται µια ζώνη µε βράχους, ογκόλιθους και λίθους διάσπαρτους σε αµµώδη πυθµένα, µε πλάτος περίπου 30 m. Η στάθµη του πυθµένα στην εσωτερική πλευρά του υφάλου είναι 50-60 cm υψηλότερη απ ότι στην εξωτερική, γεγονός που δείχνει ότι ο ύφαλος διακόπτει την εγκάρσια στην ακτή στερεοµεταφορά και λειτουργεί ως φυσικό φράγµα εµποδίζοντας την απώλεια ιζηµάτων προς τα βαθιά νερά, αλλά και την τροφοδοσία της ακτής µε ιζήµατα από τα βαθιά νερά. 3
Η κοκκοµετρική σύσταση των ιζηµάτων παραµένει περίπου σταθερή σε ολόκληρη την ακτή. Οι τοπικά αυξηµένες συγκεντρώσεις χαλίκων οφείλονται στις υψηλότερης ενέργειας συνθήκες που επικρατούν στη ζώνη θραύσης και στο κατώτερο τµήµα του ενεργού µετώπου της ακτής. Οι τιµές της γραφικής τυπικής απόκλισης (σ Ι ) δείχνουν ότι τα δείγµατα παρουσιάζουν γενικά καλή έως αρκετά καλή ταξινόµηση, που υποδηλώνει την επικράτηση για µακρό χρονικό διάστηµα παρόµοιων υδροδυναµικών συνθηκών στο τµήµα της ακτής που βρίσκεται εσωτερικά του υφάλου. 3.2 Ανεµολογικές συνθήκες Για την εκτίµηση των πραγµατικών ανεµολογικών συνθηκών που αναµένονται στην παράκτια ζώνη της Αµµουδάρας αναλύθηκαν οι ανά τρίωρο µετρήσεις του µετεωρολογικού σταθµού της ΕΜΥ στο αεροδρόµιο του Ηρακλείου (754) για ολόκληρη τη διάρκεια της θερινής περιόδου µετρήσεων (Σχήµα 2) και οι αντίστοιχοι χάρτες καιρού επιφανείας που κάλυπταν ολόκληρο το Αιγαίο πέλαγος. ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΟΣ ΣΤΑΘΜΟΣ ΑΕΡΟ ΡΟΜΙΟΥ ΗΡΑΚΛΕΙΟΥ 21/7/2003-5/8/2003 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΕΜΟΥ (knots) 35 30 25 20 15 10 5 0 ΜΕΣΗ ΤΙΜΗ 10 min ΜΕΓ. ΡΙΠΗ σε 3 hrs ΩΡΑ ΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΕΜΟΥ (µοίρες) 360 315 270 225 180 135 90 45 0 ΩΡΑ Σχήµα 2: Μετεωρολογικά στοιχεία σταθµού Ηρακλείου (754) για το διάστηµα 21/7-5/8/2003. Κατά τη διάρκεια των µετρήσεων υπαίθρου κατεγράφησαν τρία επεισόδια ισχυρών Β ανέµων ( 20 knots). Οι άνεµοι αυτοί ήταν ετησίες (µελτέµια) Β διεύθυνσης που έπνεαν σε όλο το Αιγαίο και φθάνοντας στην Κρήτη εστράφησαν σε Β λόγω της επίδρασης της φυσιογραφίας. Η ταχύτητα των ανέµων παρέµενε σχεδόν σταθερή καθ όλη τη διάρκεια του επεισοδίου και η διάρκεια πνοής τους υπερέβαινε τις 48 ώρες. Οι παρατηρήσεις αυτές είναι πολύ σηµαντικές γιατί δείχνουν ότι η συνήθης πρακτική κατά την εκπόνηση λιµενικών µελετών να χρησιµοποιούνται οι προγνωστικές εξισώσεις µε υποτιθέµενη 24ωρη διάρκεια πνοής, είναι λανθασµένη και µπορεί να οδηγήσει σε σηµαντικότατη υποεκτίµηση των αναµενόµενων ακραίων κυµατικών συνθηκών. Επί πλέον, το γεγονός ότι οι άνεµοι αυτοί έπνεαν σε ολόκληρο το Αιγαίο, σε συνδυασµό µε τη µεγάλη διάρκεια πνοής, οδηγεί στο συµπέρασµα ότι για την εκτίµηση των µέγιστων αναµενόµενων κυµατικών χαρακτηριστικών στην περιοχή πρέπει να χρησιµοποιούνται οι προγνωστικές εξισώσεις µε περιορισµό το ανάπτυγµα πνοής (fetch-limited) και όχι τη διάρκεια πνοής (duration-limited). 3.3 Πρόγνωση µέγιστων αναµενόµενων κυµατικών συνθηκών Η ακτή επηρεάζεται κυρίως από ανεµογενή κύµατα Β, ΒΑ και Β προέλευσης, µε επικρατούντα σε ετήσια βάση τα Β προέλευσης µε ετήσια συχνότητα 28.89%. Τα κύµατα αυτά είναι τα επικρατέστερα και 4
σε µηνιαία βάση για όλους τους µήνες του χρόνου πλην των Νοεµβρίου, εκεµβρίου και Ιανουαρίου, οπότε επικρατούν τα κύµατα Β προέλευσης. Τα µέγιστα αναµενόµενα χαρακτηριστικά ανεµογενών κυµάτων Β προέλευσης είναι 6 m / 11 s και αναµένονται κατά τους µήνες Ιανουάριο και Μάρτιο µε συχνότητα εµφάνισης 0.011% και 0.032% αντίστοιχα. Τα µέγιστα αναµενόµενα χαρακτηριστικά ανεµογενών κυµάτων ΒΑ προέλευσης είναι 2.6 m / 6.2 s και αναµένονται κατά τον µήνα εκέµβριο µε συχνότητα εµφάνισης 0.065%. Τα µέγιστα αναµενόµενα χαρακτηριστικά ανεµογενών κυµάτων Β προέλευσης είναι 2.3 m / 4.6 s και αναµένονται κατά τους µήνες Ιανουάριο και Μάρτιο µε συχνότητα εµφάνισης 0.012% και 0.032% αντίστοιχα. 3.4 Μετρήσεις κυµατικών συνθηκών Τα ισχυρά µελτέµια που επικρατούσαν κατά τη θερινή περίοδο µετρήσεων, δηµιούργησαν κύµατα µε µέγιστο σηµαντικό ύψος 1.6 m (στα βαθιά νερά) και περίοδο 5.1 s (Σχήµα 3). Τα µεγαλύτερα 70% των ανεµογενών αυτών κυµάτων εθραύοντο πάνω από τον βραχώδη ύφαλο και µόνο τα µικρότερα 30% περνούσαν χωρίς να θραυσθούν. Από το κυµατικό φάσµα (Σχήµα 4 Α) φαίνεται ότι το µεγαλύτερο µέρος της κυµατικής ενέργειας στη θραύση οφείλεται στα ανεµογενή κύµατα µε περίοδο 6.5s που αναπτύχθηκαν στο Αιγαίο, ενώ η συνεισφορά των τοπικώς διεγερµένων από τον άνεµο κυµάτων µε περιόδους 3.0s και 2.2s είναι πολύ µικρότερη. Σχήµα 3: Καταγραφές συστοιχίας οργάνων βαθιών νερών στις Γούρνες για το διάστηµα 24-30/7/2003. 5
Α Β Γ Σχήµα 4: Κυµατικά φάσµατα στην προάκτια ζώνη της Αµµουδάρας (Α:ζώνη πρωτογενούς θραύσης στον ύφαλο, Β: µέσον ζώνης απόσβεσης, Γ: ενεργό µέτωπο της ακτής). Καθώς τα κύµατα προχωρούσαν σε ρηχότερα νερά προς την ακτογραµµή, υπήρχε µερικός ανασχηµατισµός των θραυσµένων κυµάτων, το κυµατικό φάσµα ήταν πολύ πιο «θορυβώδες» και το µεγαλύτερο µέρος της κυµατικής ενέργειας αντιστοιχούσε σε κύµατα µε µεγαλύτερες περιόδους (15.2s και 8.2s) από του εισερ- 6
χόµενου κυµατισµού (Σχήµα 4 Β). Η µερική θραύση των κυµάτων συνεχιζόταν σε ολόκληρη την προάκτια ζώνη από τον ύφαλο µέχρι την ακτογραµµή όπου υπήρχε η δεύτερη ζώνη έντονης θραύσης των κυµάτων. Στο ενεργό µέτωπο της ακτής το µεγαλύτερο µέρος της κυµατικής ενέργειας (Σχήµα 4 Γ) οφειλόταν σε κύµατα µε περιόδους περί τα 6s (παρόµοιες µε του εισερχόµενου κυµατισµού στα βαθιά νερά), αλλά επίσης µεγάλο ποσοστό ενέργειας οφειλόταν σε κύµατα µε περιόδους 14.2s και 21.8s (υποβαρυτικά κύµατα). Τα υψηλά ενεργειακά επίπεδα των υποβαρυτικών ταλαντώσεων (Τ>20s) στο ενεργό µέτωπο της ακτής είναι ιδιαιτέρως σηµαντικά, γιατί έχουν τη δυνατότητα να µετακινήσουν σηµαντικούς όγκους ιζηµάτων και να διαδραµατίσουν ουσιαστικό ρόλο στη δηµιουργία των ρυθµικών παράκτιων γεωµορφών. 3.5 Μεταβολές στάθµης της θάλασσας Η συνδυασµένη επίδραση των ανεµογενών κυµάτων (wave setup), της τάσης του ανέµου, της µεταβολής της βαροµετρικής πίεσης και της παλίρροιας προκάλεσαν ανύψωση της µέσης στάθµης της θάλασσας περί τα 35 cm στη µέση της ζώνης θραύσης, ενώ στην ακτογραµµή η ανύψωση αυτή έφτασε τα 60 cm. Από τις καταγραφές του παλιρροιογράφου του λιµένα του Ηρακλείου προκύπτει ότι η µέγιστη ανύψωση της στάθµης της θάλασσας (διαφορά µέγιστης πλήµµης από µέση στάθµη θάλασσας) κατά τη θερινή περίοδο µετρήσεων ήταν περί τα 10-15 cm. Τα στοιχεία αυτά συµφωνούν και µε τα στοιχεία της συστοιχίας οργάνων βαθιών νερών στις Γούρνες από την ανάλυση των οποίων προκύπτει ανύψωση της στάθµης της θάλασσας περίπου 9-10 cm. Αυτό σηµαίνει ότι η οφειλόµενη στη συσσώρευση ύδατος µεταξύ της ακτογραµµής και του υφάλου συνιστώσα της παρατηρηθείσας ανύψωσης στάθµης στην Αµµουδάρα κυµαίνεται µεταξύ 20 cm στη µέση της ζώνης διαβροχής και 45 cm στην ακτογραµµή. Αν ληφθούν υπ όψιν τα παραπάνω και το γεγονός ότι η µέγιστη παρατηρηθείσα πλήµµη κατά τη διάρκεια λειτουργίας του παλιρροιογράφου του Ηρακλείου είναι 65 cm πάνω από τη µέση στάθµη, συµπεραίνεται ότι, αν συµπέσουν η µέγιστη πλήµµη µε τα µέγιστα αναµενόµενα κύµατα βόρειας προέλευσης και θυελλώδεις βόρειους ανέµους, η ανύψωση της µέσης στάθµης της θάλασσας στην ακτογραµµή της Αµµουδάρας µπορεί να ξεπεράσει τα 95 cm. 3.6 Παράκτια ρεύµατα και παράκτια κυκλοφορία ύδατος Η συσσώρευση ύδατος στην ακτογραµµή προκαλεί τη δηµιουργία εγκάρσιων ρευµάτων επιστροφής προς τα βαθιά νερά (rip currents) που τροφοδοτούνται από ρεύµατα κατά µήκος της ακτής (longshore currents). Τα ρεύµατα κ.µ.α. που µετρήθηκαν σε συνθήκες έντονου κυµατισµού υπό την επίδραση ετησίων ανέµων είχαν συνήθως ταχύτητα µικρότερη των 0.10 m/s και διεύθυνση προς Α. Όταν τα εισερχόµενα ανεµογενή κύµατα είχαν Α ή ΒΑ προέλευση, η διεύθυνση των ρευµάτων κ.µ.α. ήταν προς. Οι εναλλαγές διεύθυνσής τους πιστοποιούνται και από τις εκτροπές κοίτης των ποταµοχειµάρρων που έχουν αποτυπωθεί στις αεροφωτογραφίες και από τις γεωµορφές που παρατηρούνται στο ενεργό µέτωπο της παραλίας. Τα ρεύµατα κ.µ.α. που µετρήθηκαν µε ήπιες κυµατικές και ανεµολογικές συνθήκες (κύµατα Β και ΒΑ προέλευσης µε ύψος περίπου 0.30 m και περιόδους από 3 s µέχρι 6.2 s και άνεµοι αντίστοιχων διευθύνσεων µε ταχύτητα µέχρι 3.7 m/s) περιορίζονταν κυρίως σε µια ζώνη πλάτους 25-30 m, από την ακτογραµµή µέχρι τη µέση της ζώνης απόσβεσης της κυµατικής ενέργειας. Στη ζώνη που περιλαµβάνει τα πρώτα 5 m από την ακτογραµµή, η ταχύτητα των ρευµάτων κ.µ.α. κυµαινόταν από 0.03 m/s ως 0.12 m/s και η διεύθυνσή τους µεταβαλλόταν κατά θέση από Α σε. Στο τµήµα της προάκτιας ζώνης που απέχει από 5 m µέχρι 30 m από την ακτογραµµή, η ταχύτητα των ρευµάτων κ.µ.α. κυµαινόταν από 0.01 m/s µέχρι 0.08 m/s και η διεύθυνσή τους ήταν σταθερή προς Α. Αξίζει να σηµειωθεί ότι στη ζώνη αυτή, ακόµη και τα κύµατα ΒΑ προέλευσης δηµιουργούσαν ρεύµατα κ.µ.α. ανατολικής κατεύθυνσης αντί της αναµενόµενης δυτικής. Αυτό αποδίδεται στην θραύση µεγάλου ποσοστού (70 %) των κυµάτων αυτών πάνω στον ύφαλο και στην έντονη διάθλαση που υφίστατο το διερχόµενο υπόλοιπο 30%. Τα εγκάρσια ρεύµατα είχαν ταχύτητες που κυµαίνονταν από 0.02 m/s µέχρι 0.07 m/s. Στο τµήµα της ακτής που βρίσκεται µεταξύ του Γιόφυρου και του Ξηροπόταµου αναπτύσσονται διαδοχικά κλειστά κύτταρα κυκλοφορίας (circulation cells), η θέση και το µέγεθος των οποίων βρίσκονται σε άµεση συσχέτιση µε τις ρυθµικές γεωµορφές που αναπτύσσονται στο ενεργό µέτωπο της ακτής. Η κυκλοφορία του θαλάσσιου ύδατος στην παράκτια ζώνη περιορίζεται κυρίως σε µια ζώνη πλάτους περίπου 30 m, από την ακτογραµµή µέχρι τη µέση της ζώνης απόσβεσης της κυµατικής ενέργειας. Η κίνηση του νερού στη ζώνη κατά µήκος της ακτής που περιλαµβάνει τα πρώτα 15 m από την ακτογραµµή οφείλεται στη συνδυασµένη δράση των κυττάρων κυκλοφορίας και των ρευµάτων κατά µήκος της ακτής. Στο τµήµα της προάκτιας ζώνης που απέχει από 15 m µέχρι 30 m από την ακτογραµµή η κίνηση του νερού οφείλεται κυρίως στους εισερχόµενους κυµατισµούς, σε εγκάρσια ρεύµατα επιστροφής και σε ρεύµατα κατά µήκος της ακτής µε διεύθυνση εξαρτώµενη από τη διεύθυνση των εισερχόµενων κυµατισµών. 7
Ο ύφαλος δυσχεραίνει την ανανέωση της θαλάσσιας µάζας που βρίσκεται µεταξύ αυτού και της ακτογραµµής. Οι ρύποι που µεταφέρονται στην παράκτια ζώνη µέσω των αγωγών οµβρίων ή των ποταµοχειµάρρων (κυρίως του Γιόφυρου) παραµένουν «παγιδευµένοι» κοντά στην ακτογραµµή για µεγάλο χρονικό διάστηµα, ιδιαίτερα αν πνέουν ασθενείς Α ή ΒΑ άνεµοι. 4. Συµπεράσµατα Η παράκτια ζώνη βρίσκεται σε δυναµική ισορροπία µε αποτέλεσµα η παραλία να εµφανίζεται µάλλον σταθερή χωρίς σαφή ίχνη οπισθοχώρησης (διάβρωσης) ή προέλασης. Οι αµµοθίνες αποτελούν το χερσαίο όριο της παραλιακής ζώνης της Αµµουδάρας και το χώρο συσσώρευσης και προσωρινής αποθήκευσης παράκτιων ιζηµάτων. Τα ιζήµατα αυτά αποδίδονται στο ενεργό τµήµα της παραλίας κατά τη διάρκεια έντονων κυµατικών επεισοδίων για να αναπληρώσουν τα ιζήµατα που διαβρώνονται και µεταφέρονται προς τα βαθιά νερά στον πυθµένα της προάκτιας ζώνης. Ο βραχώδης ύφαλος που εκτείνεται παράλληλα µε την ακτογραµµή λειτουργεί στην ουσία ως φυσικός κυµατοθραύστης προσφέροντας εξαίρετη προστασία τόσο στην παραλία, όσο και στις παραλιακές κατασκευές του Παγκρήτιου Σταδίου. Σε συνθήκες θυέλλης, τα µεγάλα κύµατα που προέρχονται από το βόρειο τοµέα θραύονται (σε ποσοστό περίπου 70%) πάνω από τον ύφαλο, ανασχηµατίζονται µερικώς κατά τη διαδροµή τους προς την ακτή και ακολουθεί δευτερογενής θραύση τους καθώς πλησιάζουν την ακτογραµµή. Κατ αυτόν τον τρόπο η ζώνη θραύσης εκτείνεται ουσιαστικά από τον ύφαλο ως την ακτογραµµή. Συνέπεια της ύπαρξης του υφάλου και του ανωτέρω µηχανισµού θραύσης είναι η συσσώρευση θαλάσσιων µαζών µεταξύ του υφάλου και της ακτογραµµής µε αποτέλεσµα την ενίσχυση του φαινοµένου της ανύψωσης της µέσης στάθµης της θάλασσας λόγω κυµατισµού (wave setup). Η συνολική ανύψωση της µέσης στάθµης της θάλασσας στην ακτογραµµή λόγω κυµατισµού, µετεωρολογικών παραγόντων και παλίρροιας υπερβαίνει τα 60 cm και υπό ειδικές συνθήκες εκτιµάται ότι µπορεί να φτάσει τα 95 cm. Η παρουσία του υφάλου µε την επακόλουθη συσσώρευση ύδατος στην προάκτια ζώνη, σε συνδυασµό µε την ύπαρξη ρυθµικών παράκτιων γεωµορφών στο µέτωπο της ακτής, οδηγούν στην ανάπτυξη ενός ειδικού συστήµατος κυκλοφορίας ύδατος µε κλειστά κύτταρα κυκλοφορίας και γενικώς ασθενή παράκτια ρεύµατα µε ταχύτητες µικρότερες των 15 cm/s. Επί πλέον ο ύφαλος εµποδίζει την απώλεια ιζηµάτων προς τα βαθιά νερά κατά τη διάρκεια έντονων κυµατικών επεισοδίων βόρειας προέλευσης, συγκρατώντας τα στην αβαθή ζώνη µεταξύ αυτού και της ακτογραµµής. Συµπερασµατικά, ο ύφαλος αποτελεί καίριο συστατικό παράγοντα της δυναµικής ισορροπίας της ακτής και οι συνέπειες της παρουσίας του πρέπει να λαµβάνονται σοβαρά υπ όψιν για την ορθολογική διαχείριση της παραλίας της Αµµουδάρας. Ευχαριστίες Μέρος της παρούσας έρευνας χρηµατοδοτήθηκε µέσω του ιακρατικού Προγράµµατος Ελλάδας-Μεγ. Βρετανίας (British Council) µε κωδικό προγράµµατος Παν. Αθηνών (ΕΛΚΕ) 70/3/6685. Βιβλιογραφία Γκιώνης, Γ., 1993. Γεωµορφολογικές διεργασίες και ρυθµικές γεωµορφές στην παράκτια ζώνη του Κυπαρισσιακού κόλπου. Πρακτικά 3ου Πανελλήνιου Γεωγραφικού Συνεδρίου, Αθήνα, σ. 345-349. Γκιώνης, Γ., 2001. Μορφοδυναµικές Μεταβολές της Ακτής του Κυπαρισσιακού κόλπου σε Σχέση µε το Κυµατικό Καθεστώς. Αδηµοσίευτη διδακτορική διατριβή, Πανεπιστήµιο Πατρών, 338 σ. Ρουφογάλης, Β.Σ., 1975. Θερµοκρασίαι επιφανείας ελληνικών θαλασσών. Ωκ. µελέτη Νο. 6, Ωκεανογραφικόν Κέντρον Υδρογραφικής Υπηρεσίας / Α.Ν., Αθήνα, pp. 86. Σουρή-Κουρούµπαλη, Φ., 1976. Θερµοκρασίαι επιφανείας ελληνικών θαλασσών (από 1-1-73 έως 31-12-73). Ωκ. µελέτη Νο. 10, Ωκεανογραφικόν Κέντρον Υδρογραφικής Υπηρεσίας / Α.Ν., Αθήνα. Υ.Υ.Π.Ν., 1991. Στοιχεία Παλίρροιας Ελληνικών Λιµένων. Υδρογραφική Υπηρ. Πολ. Ναυτικού, Αθήνα. Aagaard, T. and Holm, J., 1989. Digitization of wave run-up using video records. J. Coastal Res.,5:547-551. C.E.R.C. (1984). Shore Protection Manual (Fourth edition). Coastal Engineering Research Center, U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station, Vicksburg, Miss. Folk, R.L., 1974. Petrology of Sedimentary Rocks.Hemphill Publishing Company, Austin, Texas, 183 pp.. Ghionis, G., 1986. The morphodynamics of beach cusps. Unpubl. M.Sc. Thesis, Univ. of Toronto, Canada,130p. Truxillo, S.G., 1970. Development of a resistance-wire wave gauge for shallow-water wave and water level investigations. Unpubl. manuscript, Coastal Studies Institute, Louisiana State University, Baton Rouge,La 8