ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΘΑΛΑΣΣΑΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΠΑΡΑΚΤΙΩΝ ΠΕΡΙΟΧΩΝ»

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΘΑΛΑΣΣΑΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΠΑΡΑΚΤΙΩΝ ΠΕΡΙΟΧΩΝ» «ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΟΥ ΑΝΕΜΟΛΟΓΙΚΟΥ ΚΑΙ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΚΑΘΕΣΤΩΤΟΣ ΣΤΗΝ ΣΚΑΛΑ ΕΡΕΣΟΥ ΩΣ ΕΡΓΑΛΕΙΟ ΤΗΣ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΤΗΣ ΠΑΡΑΚΤΙΑΣ ΖΩΝΗΣ» ΚΟΚΚΑΛΗ ΑΘΗΝΑ ΕΠΙΒΛΕΠΟΝΤΕΣ: ΖΕΡΒΑΚΗΣ ΒΑΣΙΛΗΣ ΤΡΑΓΟΥ ΕΛΙΝΑ ΜΥΤΙΛΗΝΗ 2008 1

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Περιεχόμενα... 2 Ευχαριστίες...... 3 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ...4 2.ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ 6 2.1 Παράκτια ζώνη....6 2.2 Παράγοντες που επηρεάζουν την μορφοδυναμική των ακτών 7 2.2.1 Φυσικοί παράγοντες 7 2.2.2 Ανθρωπογενείς παράγοντες..10 2.3 Παράκτια κυκλοφορία 10 2.4 Παράκτια στερεομεταφορά 11 3. ΡΕΥΣΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ......14 3.1 Στρωτή και τυρβώδης ροή.....14 3.2 Οριακό στρώμα..17 4. ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ...19 5. ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ.. 20 5.1 Γεωγραφική τοποθεσία περιοχής μελέτης.20 5.2 Κλιματολογικές συνθήκες..22 5.3 Γεωλογικά χαρακτηριστικά 26 5.4 Υδρογραφικό δίκτυο..27 5.5 Υγροβιότοποι.28 5.6 Γεωμορφολογία της ακτής.28 5.7 Διάβρωση της ακτής..29 6.ΣΥΛΛΟΓΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ 32 6.1 Ανεμολογικά δεδομένα..32 6.2 Υδροδυναμικά δεδομένα 32 6.3 ADV...34 6.4 OBS-3 TURBIDITY MONITOR...35 7. ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ..36 7.1 Ανεμολογικά δεδομένα ICOADS..36 7.2 Ανεμολογικά δεδομένα WEATHER UNDERGROUND..36 7.3 Δεδομένα του πειράματος..36 8. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ...38 9.ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ-ΣΥΖΗΤΗΤΣΗ.45 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 49 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α 52 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β 54 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Γ 61 2

ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Ευχαριστώ θερμά τον κ. Ζερβάκη Βασίλη και την κ. Τράγου Ελίνα για την βοήθεια και την υποστήριξη που μου παρείχαν κατά την εκπόνηση της πτυχιακής μου εργασίας. Θα ήθελα, επίσης, να ευχαριστήσω όλους τους ανθρώπους που με βοήθησαν και ιδιαίτερα τον κ. Καραμπά Θεοφάνη, τον Όλυμπο και την Ζωή. Ευχαριστώ τους γονείς μου, την Χρυσούλα, την Κέλλυ και τον Λευτέρη που με τον δικό τους τρόπο ο καθένας με βοήθησαν στην διεκπεραίωση αυτής της πτυχιακής. 3

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Μια παράκτια περιοχή μπορεί ν αποτελέσει έναν σημαντικό φυσικό πόρο, επειδή προσφέρεται ως χώρος διαφόρων δραστηριοτήτων και υπηρεσιών για τον άνθρωπο αλλά και από οικολογικής άποψης ως χώρος υψηλής βιολογικής παραγωγικότητας. Δεν υπάρχει ενιαίος ορισμός της παράκτιας ζώνης και αυτό οφείλεται στον διαφορετικό τρόπο προσέγγισής της από τον εκάστοτε επιστημονικό κλάδο που την μελετά. Γενικά, ως παράκτια περιοχή ορίζεται η χερσαία και θαλάσσια περιοχή εκατέρωθεν της ακτογραμμής, της οποίας οι περιβαλλοντικές παράμετροι (φυσιογραφία, γεωλογία, φυσική, βιολογία και χημεία) ελέγχονται από τις χερσαίες (π.χ. ποτάμια διάβρωση/απόθεση) και θαλάσσιες (υδροδυναμική) διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στην ευρύτερη περιοχή (Βελεγράκης, 2005). Η μορφολογία της ακτογραμμής διαμορφώνεται από την συνεχή μεταφορά των παραλιακών ιζημάτων, τα οποία ακολουθούν σύνθετους κύκλους κίνησης,άλλοτε διαβρωνόμενα και άλλοτε αποτιθέμενα στην ακτή. Οι φυσικές αλλά και ανθρωπογενείς διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στην ευρύτερη παράκτια περιοχή επηρεάζουν την μορφολογία της ακτογραμμής. Ένα από τα συνηθέστερα φαινόμενα που παρατηρείται στην παράκτια ζώνη είναι η διάβρωση της ακτής. Τα τελευταία χρόνια, το φαινόμενο της διάβρωσης των ευρωπαϊκών, μεσογειακών και ελληνικών ακτών εντείνεται ολοένα και περισσότερο. Σύμφωνα με την έρευνα EUROSION (2004), το 20% των ευρωπαϊκών ακτών έχει υποστεί το φαινόμενο της διάβρωσης και αναμένεται ότι σε λίγα χρόνια το 80% των μεσογειακών ακτών θα επηρεαστεί από το φαινόμενο αυτό. Η διάβρωση δεν είναι ίδια σε όλες τις παράκτιες περιοχές αλλά εξαρτάται από την μορφοδυναμική της ακτογραμμής καθώς και από τον τρόπο διαχείρισης της (έργα προστασίας της ακτογραμμής, νομοθετικό πλαίσιο της περιοχής). Σ ευρωπαϊκό επίπεδο, το ¼ της ευρωπαϊκής ακτογραμμής έχει διαβρωθεί, παρά την ευρεία ανάπτυξη των έργων προστασίας της ακτογραμμής. Έντονα φαινόμενα διάβρωσης παρατηρούνται και στις ακτές της Μεσογείου, όπως χαρακτηριστικά παραδείγματα του φαινομένου αποτελούν: η Πορτογαλία (28.5%), η Ιταλία (23%) και η Ισπανία (11.5%). Στον Ελλαδικό χώρο, το ποσοστό των ακτών που πλήττεται από την διάβρωση φτάνει στο 28,6%, με αποτέλεσμα η Ελλάδα να έρχεται τέταρτη κατά σειρά ανάμεσα στις ευρωπαϊκές χώρες που κινδυνεύουν άμεσα. Η Ελλάδα διαθέτει περίπου 1600 km ακτογραμμής, εκ των οποίων το 73% αφορά τα νησιά. Σύμφωνα με την έρευνα Eurostat 1997, το 33% του πληθυσμού του ελληνικού κράτους κατοικεί σε παράκτιες περιοχές. Είναι φανερό ότι η προστασία της ακτογραμμής έχει ιδιαίτερη σημασία αφού η παράκτια ζώνη αποτελεί ένα τεράστιο φυσικό αλλά και οικονομικό πόρο για την χώρα μας. Μία από τις ελληνικές ακτές που είναι εκτεθειμένη στον κίνδυνο της διάβρωσης είναι η παραλία της Σκάλας Ερεσού. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η καταγραφή και η μέτρηση των ρευμάτων και της ροής ιζήματος στην παράκτια αυτή περιοχή, ανάλογα με τους επικρατούντες ανέμους. Επίσης, στην παρούσα εργασία, ερευνάται η χρονοσειρά των επικρατούντων ανεμολογικών καθεστώτων σε βάθος χρόνου 45 ετών. Η εργασία αυτή αποτελεί εργαλείο για την περαιτέρω μελέτη της περιοχής με σκοπό την ανάλυση των παραπάνω δεδομένων και την διερεύνηση της επιρροής τους στην ιστορία της διαμόρφωση της ακτογραμμής. 4

Στο πρώτο μέρος της παρούσας πτυχιακής, αναλύονται τα κλιματολογικά δεδομένα που προέρχονται από το πρόγραμμα ICOADS για το χρονικό διάστημα 1961-2005. Στο δεύτερο μέρος, αναλύονται τα δεδομένα που ελήφθησαν στην περιοχή μελέτης, κατά την διάρκεια του πειράματος που πραγματοποιήθηκε για την επίτευξη αυτής της εργασίας. Στόχος του πειράματος ήταν η καταγραφή των ταχυτήτων των ρευμάτων και των συγκεντρώσεων της θολερότητας του θαλασσινού νερού στην περιοχή μελέτης. Στην συνέχεια, τα δεδομένα αναλύθηκαν και συσχετίστηκαν με τα επικρατούντα ανεμολογικά καθεστώτα της Μυτιλήνης και της Λήμνου. 5

2.ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ 2.1 Παράκτια ζώνη Παράκτια ζώνη ονομάζεται η θαλάσσια ζώνη αμέσως μετά την ακτή. Το εσωτερικό της είναι η ακτογραμμή, ενώ το εξωτερικό της ορίζεται από την ισοβαθή, στην οποία γίνεται αισθητή η επίδραση των κυμάτων ως τον πυθμένα (Μουτζούρης, 1985).Για την περιγραφή της μορφολογίας της ακτογραμμής, η παράκτια ζώνη υποδιαιρείται σε: o Επάκτια ζώνη (inshore zone) που εκτείνεται από το μέτωπο ακτής ή προάκτια ζώνη (foreshore zone) μέχρι πριν την ζώνη θραύσεως (Komar, 1998). o Προάκτια ζώνη (foreshore zone) ή μέτωπο ακτής ονομάζεται το τμήμα της διατομής μιας παράκτιας ζώνης με την μεγαλύτερη κλίση ως προς την οριζόντιο (Μουτζούρης, 1985). Επίσης, από υδροδυναμικής άποψης, η παράκτια ζώνη υποδιαιρείται στις παρακάτω (Εικόνα 1): o Βαθύτερη ζώνη ή ζώνη πριν από την θραύση (offshore zone), η οποία είναι απομακρυσμένη από την ακτή και αρχίζει συνήθως εκεί όπου το βάθος του πυθμένα ομαλοποιείται και εκτείνεται μέχρι τα όρια της ηπειρωτικής υφαλοκρηπίδας (continental shelf) (Komar,1998). o Ζώνη θραύσης (breaker zone) που είναι το τμήμα της παράκτιας περιοχής στο οποίο οι κυματισμοί καθώς διαδίδονται από την ανοιχτή θάλασσα καθίστανται ασταθείς και θραύονται(komar,1998). o Ζώνη μετά την θραύση (after-breaker zone), η οποία υποδιαιρείται σε: Ζώνη αποσβέσεως (surf zone), στην οποία αποσβένεται το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας του θραυόμενου κύματος. Τα ρεύματα κατά μήκος της ακτογραμμής αναπτύσσονται στη ζώνη αποσβέσεως (Μουτζούρης, 1985). Ζώνη διαβροχής (swash zone), της οποίας το εξωτερικό όριο ορίζεται από την κατώτερη θέση της ακτογραμμής και το εσωτερικό της από την ανώτερη θέση της ίδιας γραμμής (Μουτζούρης, 1985). Το πλάτος της εξαρτάται από τις περιβαλλοντικές συνθήκες και από την κλίση του πυθμένα. Βαθύτερη Ζώνη Παράκτια Ζώνη Ζώνη θραύσης Ζώνη κυματωγής Ζώνη διαβροχής ακτογραμμή Εικόνα 1: Διαίρεση του παράκτιου χώρου σε ζώνες με βάση υδροδυναμικά κριτήρια 6

2.2 Παράγοντες που επηρεάζουν την μορφοδυναμική των ακτών 2.2.1 Φυσικοί παράγοντες Γεωμορφολογία ακτής Οι ακτές, με βάση τα γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά τους, διακρίνονται σε βραχώδεις-υψηλές και αμμώδεις χαμηλές. Η γεωμορφολογία των ακτών καθορίζεται από την εδαφική σύσταση των παραλιών, την αποσάθρωσή τους από την επίδραση του κυματισμού και από την τεκτονική δομή τους. Οι βραχώδεις ακτές, συνήθως χαρακτηρίζονται από μεγάλες κλίσεις ή μεγάλες υψομετρικές διαφορές και έχουν κατά κανόνα περιορισμένο εύρος αιγιαλού, αφού τα πρανή αυτά περιορίζουν της δράση του κυματισμού. Σχηματίζονται πάνω σε σκληρούς (συνεκτικούς ) σχηματισμούς και η οπισθοχώρησή τους εξαρτάται από το είδος και την ανθεκτικότητα των πετρωμάτων καθώς και την παράκτια υδροδυναμική της περιοχής. Αντίθετα, οι αμμώδεις ακτές χαρακτηρίζονται από εδάφη με χαμηλές κλίσεις και μεγάλο εύρος αιγιαλού. Προέρχονται από συσσώρευση υλικών που μεταφέρονται από τα κύματα και είναι αποτέλεσμα χερσαίας απόθεσης ή θαλάσσιας διάβρωσης, μεταφοράς και απόθεσης. Οι ακτές αυτές χαρακτηρίζονται από μεγαλύτερη δυναμική και προτείνονται για περισσότερες χρήσεις γης. Υδρολογικές διεργασίες Σημαντικό ρόλο στην διαμόρφωση της ακτογραμμής έχει και ο υδρολογικός κύκλος της παράκτιας περιοχής. Οι υδρολογικές διεργασίες που συμβαίνουν στην λεκάνη απορροής μιας παράκτιας περιοχής αφορούν την ατμόσφαιρα( ατμοσφαιρικές κατακρημνίσεις -εξάτμιση), την επιφάνεια της γης (μεταφορά φερτών υλικών από τα ποτάμια, τα ρέματα, τις πηγές και τις λίμνες), το εσωτερικό της γης (υπόγειοι υδροφορείς, υπόγεια νερά) και την υδρόσφαιρα (θάλασσα). Ανεμολογικά καθεστώτα Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την μορφολογία της ακτογραμμής είναι τα ανεμολογικά καθεστώτα της περιοχής. Ο βαθμός ανταπόκρισης της παραλίας στους εκάστοτε πνέοντες ανέμους καθορίζει την μορφή της παραλίας. Υπάρχουν ακτές φυσικά ή τεχνητά προστατευμένες καθώς και ακτές εκτεθειμένες στους ανέμους. Ανάλογα με την διεύθυνση των ανέμων, την ταχύτητα τους, την διάρκεια πνοής τους και τον προσανατολισμό της παραλίας, οι άνεμοι μπορούν να επιδράσουν θετικά στην διαμόρφωση της ακτογραμμής με την απόθεση-μεταφορά ιζημάτων στην ακτή ή αρνητικά απομακρύνοντας το ίζημα από την παραλία, προκαλώντας την διάβρωσή της. Κυματικά καθεστώτα Καθώς ο κυματισμός πλησιάζει την ακτή, όπου η κλίση και το βάθος του πυθμένα μεταβάλλονται σχετικά γρήγορα, εμφανίζονται έντονα και σημαντικά φαινόμενα που 7

σχετίζονται άμεσα με τους κυματισμούς (οπότε κατατάσσονται στα παράκτια κυματικά φαινόμενα) είτε οφείλονται σε αυτούς (οπότε κατατάσσονται στα κυματογενή φαινόμενα )(Σουκισιάν,2004). Τα κύρια κυματικά φαινόμενα της παράκτιας ζώνης που σχετίζονται άμεσα με την ρήχωση του πυθμένα είναι: o Η κυματική διάθλαση, περίθλαση και ανάκλαση o Η θραύση των κυματισμών o Η κυματική ανύψωση και ταπείνωση o Η κυματωγική ταλάντωση και o Η κυματική αναρρίχηση στις ακτές. Παράκτια κυματογενή φαινόμενα, δηλαδή φαινόμενα που οφείλονται κυρίως στην παράκτια κυματική δράση είναι: o Η δημιουργία κυματογενών ρευμάτων που κινούνται παράλληλα και εγκάρσια προς την ακτή o Η μορφολογία μιας ακτής, καθώς και o Η μεταφορά ιζημάτων. Ρεύματα Παράκτιο ρεύμα (littoral current) ονομάζεται οποιοδήποτε ρεύμα εμφανίζεται στην παράκτια ζώνη. Τέτοια ρεύματα είναι: o Το ρεύμα κατά μήκος της ακτογραμμής (longshore current) και o Το βελοειδές ρεύμα (rip current) Το ρεύμα κατά μήκος της ακτογραμμής (longshore current) ονομάζεται το παράκτιο ρεύμα που συναντάται κυρίως στις ζώνες θραύσεως και μετά την θραύση και ρέει παράλληλα προς την ακτογραμμή. Δημιουργείται συνήθως από κύματα θραυόμενα υπό γωνία με την ακτογραμμή. Η ανομοιόμορφη κατανομή του ύψους κύματος που μπορεί να οφείλεται σε ανωμαλίες του πυθμένα ή στην αλληλεπίδραση των κυμάτων αλλά και η κλίση της ζώνης θραύσεως ως προς την ακτογραμμή, δημιουργούν υδραυλικές βαθμίδες με αποτέλεσμα την ροή ρευμάτων. Η εμφάνιση ενός ρεύματος που κινείται παράλληλα προς την ακτογραμμή είναι αποτέλεσμα την ανακλώμενης κυματικής ενέργειας σε γραμμές θραύσεως που βρίσκονται υπό γωνία ως προς την ακτή. Οι ταχύτητες αυτών των ρευμάτων κυμαίνονται από 0.3m/s έως 0.4m/s. Το βελοειδές ρεύμα (rip current) δημιουργείται από την συμβολή δύο ρευμάτων αντίθετης φοράς τα οποία εκτρέπουν την ροή προς τα ανοιχτά της θάλασσας. Ένα άλλο σημαντικό αίτιο δημιουργίας βελοειδούς ρεύματος είναι οι μεγάλες τοπογραφικές ανωμαλίες του πυθμένα. Εμφανίζεται στην περιοχή δημιουργίας του ρεύματος, όπου η ροή είναι σχεδόν παράλληλη προς την ακτογραμμή, δηλαδή στην ζώνη μετά την θραύση. Ρέει σχεδόν κάθετα στην ακτογραμμή και συνδέει τις ζώνες πριν και μετά την θραύση. Στην κεφαλή του ρεύματος, η ταχύτητα του ρεύματος μειώνεται μέχρι και μηδενίζεται. 8

Το βελοειδές ρεύμα είναι στενό μετά την θραύση ενώ γίνεται περισσότερο πλατύ στην ζώνη πριν τη θραύση. Λίγες μετρήσεις της ταχύτητας των βελοειδών ρευμάτων έχουν αναφερθεί, π. χ στις ακτές της Ιαπωνίας, όπου εμφανίζονται υψηλά κύματα, οι ταχύτητες που μετρήθηκαν στον κορμό του ρεύματος ήταν της τάξης των 2m/s (Μουτζούρης,1985). Η εμφάνιση δύο διαδοχικών βελοειδών ρευμάτων κατά μήκος μιας ακτογραμμής εξαρτάται από την μορφολογία της ακτής, τα χαρακτηριστικά των κυμάτων αλλά και την ένταση των ρευμάτων. Τα παράκτια ρεύματα, ανάλογα με τα αίτιο δημιουργίας τους, διακρίνονται σε τρεις κατηγορίες: o Παλιρροιακά ρεύματα o Ανεμογενή ρεύματα o Κυματογενή ρεύματα Τα παλιρροιακά ρεύματα οφείλονται στις αργές και μεγάλες (στον χώρο) ταλαντώσεις της ελεύθερης επιφάνειας της θάλασσας λόγω παλιρροιακών κυματισμών (Εικόνα 2) (Σουκισιάν, 2004). Από μία άποψη και τα παλιρροιακά ρεύματα αποτελούν κυματογενή ρεύματα, αφού η παλίρροια αποτελεί έναν κυματισμό μεγάλης περιόδου. Η δράση των παλιρροιακών ρευμάτων αποτελεί έναν βασικό ρυθμιστικό παράγοντα των φερτών υλών στην παράκτια ζώνη αφού ανανεώνουν τη μάζα του νερού μέσω της εναλλαγής νερού από την ανοιχτή θάλασσα ή τις εκβολές ενός ποταμού προς την παράκτια ζώνη. Στην Ελλάδα, λόγω των χαμηλών παλιρροιακών ευρών, τα παλιρροιακά ρεύματα είναι μικρής σημασίας. Τα ανεμογενή ρεύματα δημιουργούνται από την επιφανειακή τάση που ασκεί η ροή του ανέμου πάνω στην ελεύθερη επιφάνεια της θάλασσας, η οποία προκαλεί κίνηση της μάζας του νερού στην επιφάνεια και μεταδίδεται βαθμωτά στα βαθύτερα στρώματα (Εικόνα 2). Λόγω της επίδρασης της Coriolis, η κατεύθυνσή τους παρουσιάζει απόκλιση των 45 0 από την κατεύθυνση του ανέμου (δεξιόστροφα στο βόρειο ημισφαίριο και αριστερόστροφα στο νότιο). Αποτέλεσμα της πνοής του ανέμου κατά μήκος της ακτής είναι η εμφάνιση των φαινομένων upwelling και downwelling. Δεν υπάρχει άμεση αντίδραση μιας καταιγίδας στην επιφάνεια της θάλασσας γιατί τα ανεμογενή ρεύματα χρειάζονται χρόνο της τάξεως μερικών ωρών για ν αναπτυχθούν πλήρως και τότε αποτελούν βασικό ρυθμιστικό παράγοντα στην μεταφορά ιζήματος στην παράκτια ζώνη. Παλιρροιακό ρεύμα Ανεμογενές ρεύμα Εικόνα 2: Προφίλ παλιρροιακού και ανεμογενούς ρεύματος 9

Τα κυματογενή ρεύματα δημιουργούνται λόγω της γέννησης των διαδικασιών της θραύσης, διάθλασης και περίθλασης των κυματισμών στην παράκτια ζώνη. Το χαρακτηριστικά των κυματογενών ρευμάτων εξαρτώνται από τη παράκτια μορφολογία και την γωνία θραύσης του κύματος προς την ακτή. Η μεταφορά μάζας από το κυματογενές ρεύμα τείνει να δημιουργήσει συσσώρευση υγρών σωματιδίων στην ακτή με αποτέλεσμα την ανύψωση της ελεύθερης επιφάνειας και τη δημιουργία βαθμίδας πιέσεως (Μουτζούρης, 1985). Η βαθμίδα πιέσεως προκαλεί την εμφάνιση ενός ρεύματος, που κινείται κατά φορά αντίθετη προς τη φορά μεταδόσεως των κυματισμών. Έτσι, παρατηρείται απώλεια υγρής μάζας στην παράκτια ζώνη κατά την διάρκεια ροής των κυματισμών. Η ένταση του ρεύματος αυξάνει κοντά στον πυθμένα και η διεύθυνσή του συμπίπτει με την διεύθυνση μεταδόσεως του κυματισμού. Το αντίθετο συμβαίνει στην επιφάνεια της θάλασσας για περιοχές με μικρά βάθη. Τα παράκτια κυματογενή ρεύματα σε συνδιασμό με τους παράκτιους κυματισμούς συμβάλλουν σημαντικά στην μεταφορά μάζας (ιζηματογενές υλικό) στην παράκτια ζώνη και κατά συνέπεια έχουν δυναμικό ρόλο στην διαμόρφωση της παράκτιας μορφοδυναμικής. 2.2.2 Ανθρωπογενείς παράγοντες Εκτός από τους φυσικούς παράγοντες που επηρεάζουν την μορφοδυναμική της ακτογραμμής, οι ανθρωπογενείς παρεμβάσεις έχουν, επίσης, ενεργό ρολό στην διαμόρφωσή της. Χαρακτηριστικά παραδείγματα ανθρωπογενών παρεμβάσεων στην παράκτια ζώνη είναι: 1)τα διαχειριστικά έργα των λεκανών απορροής και των ακτών όπως π.χ. η κατασκευή φραγμάτων, λιμνοδεξαμενών, τα αναχώματα και οι διάφορες διαμορφώσεις παράκτιων περιοχών, 2) η εξαγωγή ιζημάτων από τις ποτάμιες κοίτες, παραλίες και την εσωτερική υφαλοκρηπίδα (π.χ. Brampton et al., 1998 Eurosion, 2003), 3) η υπεράντληση των παρακτίων υδροφόρων οριζόντων ή/και κοιτασμάτων φυσικού αερίου (π.χ. Briand, 1997) 4) η κατασκευή παράκτιων δρόμων και η αυθαίρετη δόμηση 5)τα λιμενικά έργα, οι μαρίνες και τα αλιευτικά καταφύγια 6)τα έργα προστασίας της ακτογραμμής όπως οι κυματοθραύστες, οι πρόβολοι, οι θαλάσσιοι τοίχοι κλπ. 2.3 Παράκτια κυκλοφορία Ως παράκτια κυκλοφορία (coastal circulation) νοείται η δημιουργία και ανάπτυξη ρευμάτων και διαφορών στην στάθμη της ελεύθερης επιφάνειας στον παράκτιο χώρο (Σουκισιάν, 2002). Υπάρχουν τρία συστήματα παράκτιας κυκλοφορίας: o Το σύστημα κυψελοειδούς κυκλοφορίας (cell circulation) o Το σύστημα διαμήκων παράκτιων ρευμάτων (longshore currents) o Το γενικό σύστημα παράκτιας κυκλοφορίας, το οποίο αποτελείται από τον συνδυασμό των παραπάνω (Komar, 1998). Το σύστημα κυψελοειδούς κυκλοφορίας δημιουργείται από τον συνδυασμό των ρευμάτων διαφυγής (rip currents), όταν η διάδοση των κυματισμών μετά την ζώνη θραύσης γίνεται παράλληλα προς την ακτογραμμή και των τοπικών διαμήκων 10

ρευμάτων. Τα ρεύματα διαφυγής κατέχουν σημαντικό ρόλο στα συστήματα κυψελοειδούς κυκλοφοράς, αφού έχουν μεγάλες ταχύτητες (2m/s), είναι μικρού εύρους συχνά ξεχωρίζουν από το διαφορετικό χρώμα τους, αφού μεταφέρουν ιζήματα από την ακτή προς την ανοικτή θάλασσα. Η κίνηση της μάζας του νερού γίνεται δια μέσου της ζώνης θράυσης προς την πλευρά της θάλασσας και επηρεάζεται η διάδοση των κυματισμών προκαλώντας διάθλαση (Komar,1998). Καθώς οι κυματισμοί θραύονται, δημιουργείται μια αργή μεταφορά μάζας νερού προς την ζώνη κυματωγής και γι αυτό δημιουργούνται τα διαμήκη ρεύματα. Τα ρεύματα αυτά κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις μέχρις να συναντηθούν, όπου και εμφανίζεται η μέγιστη τιμή της ταχύτητάς τους. Στην συνέχεια στρέφονται προς την ανοικτή θάλασσα και μετασχηματίζονται σε ρεύματα διαφυγής, προκαλώντας έτσι απώλεια μάζας νερού κοντά στην ακτή, οποία αντικαθίσταται από την επαναφερόμενη μάζα νερού από τα ανοιχτά. (Εικόνα 3) Εικόνα 3: Σύστημα κυψελοειδούς κυκλοφορίας (Komar, 1976) Το σύστημα διαμήκων παράκτιων ρευμάτων δημιουργείται όταν οι κυματισμοί πλησιάζουν στην ακτογραμμή υπό μεγάλη γωνία. Τα διαμήκη ρεύματα κινούνται ανάμεσα στη ζώνη θραύσης και την ακτογραμμή και η ταχύτητά τους (0.3-1m/s) είναι μεγάλη στη ζώνη κυματωγής ενώ μειώνεται απότομα καθώς απομακρύνονται από αυτήν. Η δημιουργία τους οφείλεται στην υπερβάλλουσα ροή ορμής (radiation stress) των θραυόμενων κυμάτων (Longuet Higgings & Stewart,1964). Αμέσως μετά την θραύση των κυμάτων, η στάθμη της θάλασσας μειώνεται ενώ στην ζώνη αποσβέσεως αρχίζει σταδιακά πάλι ν αυξάνεται κι έτσι δημιουργούνται οριζόντιες βαθμίδες πίεσης ανάμεσα σε περιοχές υψηλής και χαμηλότερης κυματικής ανύψωσης. Οι διαφορές πιέσεων προκαλούν την κίνηση του νερού από περιοχές υψηλής κυματικής ανύψωσης σε περιοχές χαμηλότερης ανύψωσης και έτσι δημιουργούνται τα διαμήκη παράκτια ρεύματα (Komar,1998). Το σύστημα γενικής παράκτιας κυκλοφορίας δημιουργείται όταν οι κυματισμοί προσεγγίζουν τη ακτή υπό μικρή γωνία ή όταν η παράκτια τοπογραφία επηρεάζει σημαντικά την παράκτια κυκλοφορία. Τα ρεύματα που δημιουργούνται επηρεάζουν κατά πολύ την κίνηση του ιζήματος και παίζουν σημαντικό ρόλο στην διαμόρφωση της ακτογραμμής. Από την άλλη πλευρά, η τοπογραφία της παράκτιας περιοχής αποτελεί βασικό παράγοντα της κίνησης του ιζήματος κι έτσι πολλές φορές είναι αβέβαιο ποιο από τα δύο έρχεται πρώτο (Komar,1998). 2.4 Παράκτια στερεομεταφορά Η παράκτια στερεομεταφορά αποτελεί βασική συνιστώσα της παράκτιας διαχείρισης. Αποτέλεσμα της μεταφοράς του ιζήματος είναι η δημιουργία παραλιών, έξαλλων και 11

ύφαλων αναβαθμών, η μελέτη των οποίων είναι απαραίτητη για τον σχεδιασμό παράκτιων και την σωστή διαχείριση της παράκτιας ζώνης. Ο διαμήκης ρυθμός μεταφοράς του ιζήματος (longshore sediment transport rate) είναι βασικό μέγεθος της μετακίνηση του ιζήματος και συμβάλλει στην μελέτη της δίαιτας μιας παραλίας, αφού υπολογίζει σε μακρόχρονη βάση την θέση της παραλίας και το ισοζύγιο του ιζήματος. Ο διαμήκης ρυθμός μεταφοράς του ιζήματος υπολογίζεται από την σχέση: P w =c g 1/8ρgH 2 ssinβcosβ, όπου P w (W/m) η κυματική ισχύς, c g η ταχύτητα ομάδας, ρ η πυκνότητα του θαλασσινού νερού, g η επιτάχυνση της βαρύτητας, β η γωνία που σχηματίζει το κυματικό μέτωπο με την ακτογραμμή, H s το σημαντικό ύψος κύματος. Υπάρχουν δύο είδη παράκτιας στερεομεταφοράς (Komar,1998): o Διαμήκης μεταφορά (longshore sediment transport) o Εγκάρσια μεταφορά (cross-shore sediment transport) Διαμήκης μεταφορά (longshore sediment transport) Η διαμήκης μεταφορά οφείλεται στα διαμήκη παράκτια ρεύματα και πραγματοποιείται παράλληλα με την ακτογραμμή. Είναι πολύ σημαντική για τον παράκτιο χώρο, αφού αποτελεί την βασικότερη συνιστώσα για την διαμόρφωση της ακτογραμμής. Οφείλεται κυρίως στην θραύση κυμάτων υπό γωνία με την ακτογραμμή και μεγιστοποιείται για γωνίες προσπτώσεως 45 0, οπότε και μεγιστοποιείται και η ταχύτητα του παραγόμενου ρεύματος. Η κατασκευή παράκτιων έργων γίνεται με βάση μακρόχρονες μελέτες της διαμήκους μεταφοράς αφού είναι υπεύθυνη για την απόθεση ή διάβρωση του ιζήματος στην παράκτια ζώνη. Η στερεομεταφόρα παράλληλα στην ακτή λαμβάνει χώρα είτε στη ζώνη απόσβεσης (surf zone), είτε στη ζώνη διαβροχής (swash zone). Η μετακίνηση ιζήματος σ αυτές τις δύο ζώνες οφείλεται σε διαφορετικά αίτια. Η μετακίνηση ιζήματος στη ζώνη απόσβεσης οφείλεται στα κύματα και στα κυματογενή ρεύματα. Τα ιζήματα διαταράσσονται και τίθενται σε κίνηση από τα θραυόμενα κύματα. Η μετατόπιση των ιζημάτων κατά μήκος της ακτής γίνεται από τις κατά μήκος της ακτής ροές (Q lr = παροχή στερεομεταφοράς προς τα δεξιά της ακτής, Q ll = παροχή στερεομεταφοράς προς τ αριστερά της ακτής). Το συνολικό άθροισμα των παροχών κατά μήκος της ακτής (προς και τις δύο διευθύνσεις) καλείται συνολική παροχή Q lg (gross transport ) κατά μήκος της ακτής, ενώ καθαρή μεταφορά Q ln (net transport) κατά μήκος της ακτής καλείται η διαφορά μεταξύ των δύο αντιθέτων παροχών κατά μήκος της ακτής (Komar, 1998). Η διαμήκης μεταφορά στη ζώνη διαβροχής οφείλεται στην πρόσπτωση των κυμάτων υπό γωνία στη ακτή. Εάν, το ίζημα αποτελείται από λεπτόκοκκο υλικό τίθεται σε κίνηση ένα λεπτό στρώμα μικρού πάχους (της τάξης μερικών εκατοστών) κατά την διεύθυνση κίνησης του ανοδικού στρώματος διαβροχής. Τα περισσότερο αδρά υλικά όπως κροκάλες και μεγάλοι λίθοι μπορεί να μετακινηθούν μέσα στο στρώμα αυτό μόνο στις μεγαλύτερες καταιγίδες. 12

Εγκάρσια μεταφορά (cross-shore sediment transport) Η μεταφορά ιζημάτων κάθετα στην ακτογραμμή οφείλεται κυρίως στη δράση των κυμάτων. Τα ιζήματα τίθενται σε κίνηση λόγω της κάθετης συνιστώσας των υγρών σωματιδίων και ύστερα μεταφέρονται από το κυματογενές ρεύμα. Αποτέλεσμα της εγκάρσιας μεταφοράς των ιζημάτων είναι η διαμόρφωση δύο προφίλ της παραλίας το χειμερινό και το θερινό (Εικόνα 4). Στο χειμερινό προφίλ, τα κύματα μεγάλης καμπυλότητας που δρουν τον χειμώνα διαβρώνουν την μέρους του υλικού που βρίσκεται στο «μέτωπο» της ακτής και το μεταφέρουν στη γραμμή θραύσεως, σχηματίζοντας έτσι έναν ύφαλο (longshore bar) που βρίσκεται παράλληλα με την ακτή. Το μήκος του αναβαθμού μπορεί να είναι και της τάξεως μερικών δεκάδων χιλιομέτρων. Η δράση των βελοειδών ρευμάτων μπορεί να διακόψει το μήκος τους και γι αυτό πολλές φορές παρατηρείται σύστημα διαδοχικών αναβαθμών. Οι ύφαλος αναβαθμοί μπορεί να παραμένουν σταθεροί εάν δεν αλλάξει η ιζηματολογία της περιοχής και η παράκτια κυκλοφορία. Οι ύφαλοι αυτοί προφυλάσσουν την ακτή από τους μεγάλους κυματισμούς αφού επιτρέπουν την θραύση τους πίσω από αυτούς. Στο θερινό προφίλ, οι κυματισμοί που δρουν το καλοκαίρι είναι μικρής καμπυλότητας και επαναφέρουν το υλικό από τον ύφαλο αναβαθμό στο έξαλο μέτωπο της ακτής και σχηματίζεται ο έξαλος αναβαθμός (berm). Έτσι, μειώνεται το ύψος του ύφαλου αναβαθμού ενώ η ακτή εμπλουτίζεται με ίζημα και η ακτογραμμή μεταφέρεται προς την μεριά της θάλασσας. Η απόθεση οφείλεται στην μείωση της κινητικής ενέργειας πριν αρχίσει η κατάβαση. Παρουσιάζει ένα κεκλιμένο μέτωπο, προς την παράκτια ζώνη και ένα σχεδόν οριζόντιο τμήμα. Το κεκλιμένο μέτωπο συμπίπτει με το μέτωπο της ακτής, ενώ το οριζόντιο αποτελεί συνέχεια της ακτής. Ακτή Θερινό προφίλ Χειμερινό προφίλ Εικόνα 4: Θεωρητικό μοντέλο θερινού και χειμερινού προφίλ (Ξανασχεδιασμένο από Μουτζούρης, 1985) 13

3. ΡΕΥΣΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ Η εργασία αυτή στηρίζεται στις ακόλουθες έννοιες της μηχανικής των ρευστών: 3.1 Στρωτή και τυρβώδης ροή Την ροή των πραγματικών ρευστών περιγράφουν οι εξισώσεις συνέχειας ορμής και ενέργειας, οι οποίες περιλαμβάνουν την επίδραση τριβής και μεταφοράς θερμότητας. Οι εξισώσεις αυτές είναι: o Εξίσωση συνέχειας u w, t x y z όπου t ο χρόνος (sec ), η πυκνότητα του ρευστού (kgr m συνιστώσες της ταχύτητας ( ms ). o Εξισώσεις ορμής (Εξισώσεις Navier-Stokes) ) και u,, w, οι Du Dt 2 1 p gk v u, όπου v το κινηματικό ιξώδες του ρευστού. Αριθμός Reynolds (Re) Η βασική παράμετρος που χαρακτηρίζει το είδος μιας ροής ως στρωτή ή τυρβώδης είναι ο αριθμός Reynolds ( Re ), ο οποίος ορίζεται από τη γενική εξίσωση Re UL, v δηλαδή ο λόγος των μη γραμμικών όρων μεταφοράς προς τους όρους της τριβής. Η ροή χαρακτηρίζεται ως τυρβώδης όταν Re > Re c,όπου Re c λέγεται ο κρίσιμος αριθμός Reynolds που εξαρτάται από την τραχύτητα του στερεού υλικού με το οποίο έρχεται σε επαφή το ρευστό και τη γεωμετρία της ροής. Στην αντίθετη περίπτωση όπου Re < Re c, η ροή θεωρείται στρωτή (Παπαϊωάννου, 1996). Για παράδειγμα, 5 όσον αφορά μία οριζόντια πλάκα, για Re > 5*10 (δηλαδή μεγάλες ταχύτητες), η 14

5 ροή χαρακτηρίζεται ως τυρβώδη, ενώ για μικρούς αριθμούς Reynolds Re < 5*10, η ροή χαρακτηρίζεται ως στρωτή. Γενικά, η φύση χαρακτηρίζεται από πολύ μεγάλους αριθμούς Reynolds από οποιαδήποτε πειράματα του εργαστηρίου. Στρωτή ροή Η στρωτή ροή (Laminar versus turbulent) συμβαίνει όταν το πεδίο ροής είναι χρονικά σταθερό, δηλαδή η ταχύτητα του υγρού σε δεδομένο σημείο του χώρου παραμένει χρονικά αναλλοίωτη. Οι διατμητικές τάσεις που αναπτύσσονται στην στρωτή ροή των ρευστών ακολουθούν τον νόμο ιξώδους του Νεύτωνα (Newton s law of viscosity) και δίνονται από τον τύπο: du, dz όπου η πυκνότητα του ρευστού, το κινηματικό ιξώδες ( = m sστους C ). Στη στρωτή ροή το ρευστό κινείται ομαλώς και κατά στρώματα, χωρίς σωματίδια ρευστού να μεταφέρονται στο αμέσως γειτονικό του (αφού δεν υπάρχει συνιστώσα ταχύτητας εγκάρσια προς την διεύθυνση ροής. Η επικοινωνία των στρωμάτων αυτών γίνεται μόνο σε μοριακό επίπεδο (μοριακή ανάμειξη) (Παπαΐωάννου,1996). Τυρβώδης ροή Τυρβώδης ταχύτητα Στην τυρβώδη ροή τα σωματίδια κινούνται σε ακανόνιστες τροχιές προς όλες τις κατευθύνσεις κατά εντελώς τυχαίο τρόπο. Η κίνηση αυτή των σωματιδίων μοιάζει σε μεγάλο βαθμό με τη θερμική κίνηση των μορίων. Έτσι, κατά την τυρβώδη ροή, εκτός από την μοριακή, συμβαίνει και μακροσκοπική ανάμειξη των γειτονικών «στρωμάτων» του ρευστού. Η μετατροπή της ιξώδους ροής από στρωτή σε τυρβώδη οφείλεται στην ενίσχυση ορισμένων διαταραχών, οι οποίες πάντοτε υπάρχουν σε στρωτή ροή. Γενικώς, η τύρβη εμφανίζεται σε ροές όπου υφίστανται ιξώδεις διατμητικές τάσεις που οφείλονται είτε σε μεγάλες κλίσεις ταχύτητας είτε σε ασυνέχειας της ταχύτητας (Παπαΐωάννου,1996). Στη θάλασσα, η μοριακή τριβή είναι σημαντική σε κλίμακες μικρότερες του εκατοστού. Όμως, η διάχυση της ορμής συμβαίνει και σε μεγαλύτερες κλίμακες αι αυτό οφείλεται στο μέγεθος της τύρβης. Τύρβη είναι το φαινόμενο κατά το οποίο δημιουργούνται στρόβιλοι στην θάλασσα και οφείλεται στην ύπαρξη συνθηκών δυναμικής ή στατικής αστάθειας (Ζερβάκης, 2006). Λόγω της τυχαίας διακύμανσης των ιδιοτήτων του ρευστού στην τυρβώδη ροή, ο υπολογισμός της ταχύτητας του ρευστού u γίνεται με το άθροισμα μιας αγά μεταβαλλόμενης «μέσης ταχύτητας» U και μιας γρήγορα μεταβαλλόμενης τυρβώδους ταχύτητας u. 15

u U u uvw,, UVW,, u, v, w Από τον ορισμό της μέσης τιμής ενός μεγέθους σε χρόνο, ορίζεται ότι: u 1 u t dt Η κύρια διαφορά της μέσης από την τυρβώδη ροή είναι ότι η μέση τιμή της τυρβώδους ροής είναι μηδέν. Δηλαδή, 1 u u t dt Άρα,,, uvw,, UVW,, u v w Τυρβώδης συγκέντρωση Οι εξισώσεις για την μέση και τυρβώδη ταχύτητα ενός ρευστού εφαρμόζονται σε οποιοδήποτε βαθμωτό μέγεθος του ρευστού που μελετάμε. Στην εργασία αυτή μελετάται και η συγκέντρωση του αιωρούμενου υλικού μέσα στο ρευστό. Οι κατά Reynolds τυρβώδεις ροές του βαθμωτού μεγέθους της συγκέντρωσης c του ρευστού αναλύονται στο άθροισμα της «μέσης συγκέντρωσης» c του ρευστού και της τυρβώδους συγκέντρωσης c και δίνονται από τα διανύσματα (cu cv cw ) (Ζερβάκης, 2006). Η εξίσωση της ροής συγκέντρωσης του βαθμωτού μεγέθους ανά μονάδα επιφάνειας (ή ροή πυκνότητας) γράφεται ως εξής : F cu ca Κι έτσι, η εξίσωση διατήρησης του βαθμωτού μεγέθους της συγκέντρωσης c του ρευστού γράφεται: c t cu c u k c, όπου είναι η μεταφορά της μέσης συγκέντρωσης του μεγέθους από το μέσο πεδίο ταχύτητας (cu ), η μεταφορά λόγω της τύρβης (cu ), και ( k c) η μοριακή διάχυση. 16

Τυρβώδεις τάσεις (Reynolds stresses) Οι αντιστάσεις που αναπτύσσονται κατά την ιξώδη ροή των ρευστών αυξάνονται σημαντικά όταν η ροή μετατρέπεται από στρωτή σε τυρβώδη. Εκτός από τις τάσεις που οφείλονται στη μοριακή κίνηση του ρευστού, αναπτύσσονται και τάσεις που οφείλονται στην τυρβώδη κίνηση των σωματιδίων του. Όπως έχει ήδη αναφερθεί (βλέπε εδάφιο, Τυρβώδης ταχύτητα), στην τυρβώδη ροή, τα σωματίδια του ρευστού κινούνται σε ακανόνιστες διευθύνσεις και έτσι υπάρχει διάχυση της μέσης ορμής, η οποία εκφράζεται από τους μη γραμμικούς όρους του γινομένου των συνιστωσών της τυρβώδης ταχύτητας. Οι τάσεις (δύναμη ανά μονάδα επιφάνειας) που αναπτύσσονται στην επιφάνεια του ρευστού καλούνται τυρβώδεις τάσεις(ή φαινομενικές τάσεις ή και τάσεις Reynolds) (Reynolds stresses) και δίνονται από τον τύπο: o x άξονας: o y άξονας: =- uw, xz =- vw, yz όπου u,v,w οι τυρβώδεις συνιστώσες της ταχύτητας και ρ η πυκνότητα του 3 3 θαλασσινού νερού που κυμαίνεται από 1020 kgr/m έως 1030 kgr/m. Στην τυρβώδη ροή το ιξώδες και η τύρβη συντελούν στην ανάπτυξη των διατμητικών τάσεων και έτσι η εξίσωση γράφεται (Jhou Liu, 2001): = + = xz du +(- u w ) dz 3.2 Οριακό στρώμα Θεμελιωτής της θεωρίας του οριακού στρώματος είναι ο Prandtl στις αρχές του 20 ου αιώνα. Κατά τον Prandtl, όταν ένα πραγματικό ρευστό κινείται πάνω από στερεά σώματα, η επίδραση του ιξώδους γίνεται αισθητή σ ένα λεπτό στρώμα ρευστού κοντά στην επιφάνεια του στερεού. Ορίζονται δύο περιοχές στο πεδίο ροής: η περιοχή το οριακού στρώματος όπου υπάρχει η επίδραση των δυνάμεων τις αδράνειας και της πίεσης και των ιξωδών δυνάμεων και δεύτερον η περιοχή εκτός του οριακού στρώματος όπου υπάρχει μόνο η επίδραση των δυνάμεων αδράνειας και της πίεσης. Στην περίπτωση της θάλασσας όταν σωματίδια πλησιάζουν στον πυθμένα, η ταχύτητά τους μειώνεται και στο όριο φτάνει την τιμή του μηδενός. Στην περιοχή αυτή δημιουργείται ένα οριακό στρώμα, το είδος του οποίου εξαρτάται από τον αριθμό Reynolds (Εικόνα 5). Τα οριακά στρώματα μπορεί να είναι γραμμικά, μεταβατικά ή τυρβώδη. Τα πάχος του οριακού στρώματος ορίζεται από την απόσταση του πυθμένα και του σημείου αναφοράς όπου η στιγμιαία ταχύτητα είναι ίση με u = 0.995u ( Jhou Liu, 2001). 17

Εικόνα 5: Ανάπτυξη του οριακού στρώματος (Jhou Liu, 2001) Υπάρχουν τρία στάδια ανάπτυξης του οριακού στρώματος (Εικόνα 6): 1. Το στρωτό οριακό στρώμα (viscous sublayer)που είναι η περιοχή του πεδίου ροής ακριβώς μετά την επιφάνεια του σωματιδίου και η ροή του οριακού στρώματος είναι στρωτή. 2. Το τυρβώδης οριακό στρώμα (turbulent outer layer) που αφορά το τμήμα του οριακού στρώματος όπου η τυρβώδης ροή είναι πλήρως ανεπτυγμένη και αφορά μεγαλύτερες αποστάσεις από τη επιφάνεια του σωματιδίου. 3. Η μεταβατική περιοχή (transition layer)που βρίσκεται μεταξύ του οριακού και του τυρβώδους οριακού στρώματος και η ροή είναι ασταθής κατά διαστήματα. Εικόνα 6: Στάδια ανάπτυξης του οριακού στρώματος (Jhou Liu, 2001) 18

4 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ o Αριθμητικά περιληπτικά μέτρα. Τα αριθμητικά περιληπτικά μέτρα χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: 1. Μέτρα θέσης ή κεντρικής τάσης 2.Μέτρα μεταβλητότητας ή διασποράς Όσον αφορά την πρώτη κατηγορία αριθμητικών περιληπτικών μέτρων, στην παρούσα εργασία, χρησιμοποιείται η μέση τιμή: o Μέση τιμή (mean): υπολογίζεται αθροίζοντας όλες τις παρατηρήσεις μιας ομάδας δεδομένων και διαιρώντας με το συνολικό αριθμό των μετρήσεων. Η μέση τιμή συμβολίζεται με X (M. Pagano, K.Gauvreau (2000)): X 1 n X i n i 1 Όσον αφορά την δεύτερη κατηγορία αριθμητικών περιληπτικών μέτρων, στην παρούσα εργασία, χρησιμοποιείται η τυπική απόκλιση: o Τυπική απόκλιση (standard deviation) μιας ομάδας δεδομένων είναι η τετραγωνική ρίζα της διασποράς (M. Pagano, K.Gauvreau, (2000)). X 2 X o Χρονοσειρά(time series) Χρονοσειρά (time series) είναι μια οικογένεια τυχαίων μεταβλητών Χt, t Τ, όπου Τ είναι η χρονική περίοδος ή υποσύνολο του χώρου. Γενικά Χ t είναι η παρατήρηση στο χρόνο t. Αν Τ συνεχές, η χρονοσειρά λέγεται συνεχής, ενώ αν Τ διακριτό, η χρονοσειρά λέγεται διακριτή. Η χρονοσειρά είναι ένα σύνολο παρατηρήσεων που λαμβάνονται παίρνοντας μετρήσεις μιας τυχαίας μεταβλητής, σε κανονικά χρονικά διαστήματα (Μπόρα-Σέντα, Μωυσιάδης, 1990). Συντελεστής μιγαδικής ετεροσυσχέτισης (complex cross-correlation coefficient) Για την παρούσα πτυχιακή, ο μιγαδικός συντελεστής ετεροσυσυσχέτισης ( R ) των μέσων συγκεντρώσεων με τις ταχύτητες των ρευμάτων, σύμφωνα με την εξίσωση: cz i i i R= c Z i i i όπου, c οι συγκεντρώσεις αιωρούμενου υλικού και Ζ ο μιγαδικός αριθμός Z =u +iv καθώς και η διεύθυνση ροής μάζας. i i i i 19

5. ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ 5.1 Γεωγραφική τοποθεσία περιοχής μελέτης Η Ερεσός βρίσκεται στο βορειοανατολικό μέρος (ΒΑ) της νήσου Λέσβος, η οποία βρίσκεται στο Βόρειο-ανατολικό Αιγαίο. Η Λέσβος είναι από τα μεγαλύτερα νησιά του Αιγαιακού χώρου και εξαιτίας του σχήματός της έχει εξαιρετικά μεγάλο ανάπτυγμα ακτών σε σχέση με την έκτασή της. Η Λέσβος έχει έκταση 1.636,7 2 km και περίμετρο 381 km (Εικόνα 7). Εικόνα 7 : Χάρτης της Ελλάδας Η Ερεσός απέχει 16 km δυτικά από την πόλη της Μυτιλήνης και η παραλία της Ερεσού, ορίζεται ανατολικά από το ύβωμα Μεροβίλι και δυτικά από το ύβωμα Κοφινάς (Εικόνα 8). Η παραλία της Ερεσού έχει μήκος 1.85km και είναι τύπου παραλία «τσέπης» (pocket beach). Ο οικισμός της Σκάλας Ερεσού έχει μόνιμους κατοίκους περίπου 300 άτομα (απογραφή 1991), ενώ κατά τους θερινούς μήνες ο πληθυσμός ξεπερνά τα 4000 άτομα (Ατσικπάση, 2000). 20

Εικόνα 8: Χάρτης της Λέσβου 5.2 Κλιματολογικές συνθήκες Το κλίμα της ευρύτερης περιοχής της νήσου Λέσβου θεωρείται ότι ανήκει στον C1 s B 3 b 4 κλιματικό τύπο κατά Thornthwait (Καρράς, 1973) όσον αφορά το ανατολικό τμήμα του νησιού, ενώ δυτικά επικρατεί ο κλιματικός τύπος D d B 3 b 4 (Λειβαδίτης Γ., Αλεξούλη-Λειβαδίτη Α.). Δηλαδή, ανατολικά της νήσου Λέσβου παρατηρείται δηλαδή κλίμα ξηρό αποκλίνον προς το ημίυγρο με τιμές του δείκτη υγρασίας από 20 έως 0 και παρουσιάζει μεγάλο σχετικά πλεόνασμα νερού κατά το χειμώνα (Ih 33,3) ενώ στα δυτικά επικρατεί ημίξηρο κλίμα με μικρό πλεόνασμα νερού κατά το χειμώνα και χαμηλή εξατμισοδιαπνοή από 855 έως 995mm (Λειβαδίτης Γ., Αλεξούλη- Λειβαδίτη Α, 2004.). Συγκεκριμένα όσον αφορά τις χαρακτηριστικές κλιματολογικές συνθήκες της 0 περιοχής μελέτης (Ερεσός) το ετήσιο εύρος θερμοκρασίας είναι μικρότερο των 20 C 0 0 και το μέσο θερμομετρικό εύρος είναι17 C και η μέση ετήσια θερμοκρασία 17 C. Η θερμοκρασία παρουσιάζει ακραίες τιμές τους μήνες Ιανουάριο και Αύγουστο ενώ έντονες βροχοπτώσεις παρατηρούνται βροχοπτώσεις κατά τη διάρκεια του χειμώνα και ξηρά καλοκαίρια. Το ύψος της βροχής μεγιστοποιείται το Δεκέμβριο και ελαχιστοποιείται τον Ιούλιο (Πασακαλίδου, 2007). 21

Οι επικρατούντες άνεμοι που πνέουν στην περιοχή μελέτης είναι κυρίως βορειοανατολικής διευθύνσεως (ΒΑ) και ταχύτητας ms. Σε μικρότερη συχνότητα παρατηρούνται νοτιοανατολικοί άνεμοι (ΝΑ) που όμως παίζουν σημαντικό ρόλο στην διαμόρφωση του προφίλ της παραλίας. Η παραλία της Ερεσού χαρακτηρίζεται (όπως όλες οι ανοικτές ακτές του ΒΑ Αιγαίου) μικρο-παλιρροιακή, με παλιρροιακά εύρη μικρότερα από 20cm (Tsimplis, 1994) και βρίσκεται εκτεθειμένη σε ΝΑ, Ν, ΝΔ, ΔΝΔ και Δ ανέμους. Συγκεκριμένα, σύμφωνα με την πτυχιακή εργασία του Αδαμάκη (2005) προέκυψε ότι κατά την διάρκεια των ετών 1999-2003 οι επικρατούντες άνεμοι της περιοχής μελέτης είναι κυρίως νοτιοδυτικής (ΝΔ) και νοτιοανατολικής (ΝΑ) διευθύνσεως και δευτερευόντως βορειοανατολικής (ΒΑ) διευθύνσεως. Τα ανεμολογικά δεδομένα προέρχονται από το μοντέλο WAM του Poseidon του Ελληνικού Κέντρου Θαλασσίων Ερευνών (ΕΛΚΕΘΕ) και οι μετρήσεις συλλέγονται ανά τρεις ώρες (Πίνακας 1) Πίνακας 1: Παρουσίαση του συνολικού αριθμού μετρήσεων των ανέμων κατα τη περίοδο 1999-2003 (Αδαμάκης 2005). Στην παρούσα πτυχιακή εργασία, τα δεδομένα των ανέμων της περιοχής μελέτης που αναλύθηκαν, προέρχονται από τη βάση δεδομένων του ICOADS για βάθος χρόνου 45 ετών (Ιανουάριος1961-Δεκέμβριος 2005). Η βάση δεδομένων του ICOADS διαθέτει τις μέσες μηνιαίες τιμές των δύο συνιστωσών της ταχύτητας του ανέμου U, V και με την βοήθεια του λογισμικού της MATLAB 7.5 υπολογίστηκαν οι μέσες ετήσιες και οι εποχιακές τιμές της μέσης ταχύτητας του ανέμου ( Χειμώνας, Άνοιξη, Καλοκαίρι, Φθινόπωρο) και η διεύθυνσή τους Wd κατά την διάρκεια των ετών 1961-2005. Μία γενική εικόνα για το ανεμολογικό καθεστώς της Ερεσού είναι ότι από το 1961 έως το 2003, οι μέσοι ετήσιοι άνεμοι έχουν διεύθυνση βορειοανατολική (ΒΑ) με εξαίρεση το 2004 που η επικρατούσα διεύθυνση των ανέμων ήταν νοτιοανατολική (ΝΑ), Η μέγιστη μέση ετήσια ταχύτητα του ανέμου παρατηρείται την ίδια χρονιά 22

και συμπίπτει με την μεγάλη καταστροφή της παραλίας της Ερεσού λόγω διάβρωσης (Πίνακας 2). Το 2005, η μέση ετήσια διεύθυνση των ανέμων γυρίζει και πάλι βορειοανατολικά. ΜΕΣΟΣ ΕΤΗΣΙΟΣ ΑΝΕΜΟΣ Πίνακας 2: Ετήσια χρονοσειρά μέσης ταχύτητας και διεύθυνσης ανέμων (1961-2005) Για την λεπτομερέστερη εικόνα των επικρατούντων ανέμων στην περιοχή μελέτης, έγινε η γραφική αναπαράσταση των εποχιακών χρονοσειρών της ταχύτητας και της διεύθυνσης των ανέμων. Όσον αφορά τον χειμώνα παρατηρείται ότι επικρατούν έντονα ανεμολογικά καθεστώτα διευθύνσεως ΒΑ με εξαίρεση να αποτελούν τα έτη 1965, 1966, 1970, 1973, 1995, 1997, 2004 και 2005 όπου οι άνεμοι έχουν διεύθυνση ΝΑ. Από τον Πίνακας 3, παρατηρείται ότι το 1999 ο χειμώνας χαρακτηρίζεται από ΝΔ ανέμους. Η μέγιστη τιμή του ανέμου του χειμώνα βρέθηκε το 1991 και η διεύθυνσή του ήταν ΒΑ (Πίνακας 3). ΧΕΙΜΩΝΑΣ Πίνακας 3: Εποχιακή χρονοσειρά μέσης ταχύτητας και διεύθυνσης ανέμων (Χειμώνας) 23

Την άνοιξη πνέουν άνεμοι ΒΑ διευθύνσεων με εξαίρεση τις χρονιές 1961, 1962, 1970, 1975, 1979, 1980, 1997 και 2001 όπου η επικρατούσα διεύθυνση είναι ΝΑ. Το 2000 ο μέσος εποχιακός άνεμος είχε διεύθυνση ΝΔ ενώ το 1998 είχε διεύθυνση βόρεια (Β). Το 2004, ο μέσος εποχιακός άνεμος για την άνοιξη είχε διεύθυνση νότια. (Ν). Η μέγιστη εποχιακή ταχύτητα για την άνοιξη παρατηρήθηκε το έτος 1992 (Πίνακας 4). ΑΝΟΙΞΗ Πίνακας 4: Εποχιακή χρονοσειρά μέσης ταχύτητας και διεύθυνσης ανέμων (Άνοιξη) Η συνολική εικόνα των καλοκαιριών δείχνει ότι ο μέσος εποχιακός άνεμος έχει διεύθυνση βορειοανατολική (ΒΑ) σε ολόκληρη την χρονοσειρά. Όσον αφορά την περιοχή μελέτης που ήταν εκτεθειμένη σε ανέμους Ν και ΝΑ διευθύνσεως και στις τρεις εποχές του 2004, το καλοκαίρι εκείνης της χρονιάς χαρακτηρίζεται από ΒΑ ανέμους. Η μέγιστη εποχιακή ταχύτητα του ανέμου βρέθηκε το 1992 (Πίνακας 5). ΚΑΛΟΚΑΙΡΙ Πίνακας 5: Εποχιακή χρονοσειρά μέσης ταχύτητας και διεύθυνσης ανέμων (Καλοκαίρι) 24

Τέλος, στον πίνακα 6 παρατηρείται η μέση εποχιακή χρονοσειρά της ταχύτητας και της διεύθυνσης του ανέμου για το φθινόπωρο. Η επικρατούσα διεύθυνση του ανέμου είναι ΒΑ εκτός από τα έτη 2002, 2004 όπου επικρατεί η νοτιοανατολική διεύθυνση (ΝΑ). Η μέγιστη μέση εποχιακή ταχύτητα παρατηρείται το 1977. ΦΘΙΝΟΠΩΡΟ Πίνακας 6 :Εποχιακή χρονοσειρά μέσης ταχύτητας και διεύθυνσης ανέμων (Φθινόπωρο) 5.3 Γεωλογικά χαρακτηριστικά Στη Λέσβο έχουν παρατηρηθεί τρία κύρια συστήματα ρηγμάτων: ένα βορειοανατολικής διεύθυνσης (ΒΑ) που αποτελεί και την κύρια διεύθυνση διαρρήξεων, ένα βορειοδυτικής(βδ), κατά την οποία συναντάται το μεγαλύτερο μήκος ρηγμάτων και τέλος ένα με διεύθυνση Β-Ν (Κατσικάτσος, et al. 1993). Τα έντονα κατακερματισμένα πετρώματα και το πλούσιο υδρογραφικό δίκτυο του νησιού αποτελούν βασικούς παράγοντες της διάβρωσης του εδάφους και της μεταφοράς μεγάλου ποσοστού φερτών υλικών από τα ποτάμια στο θαλάσσιο περιβάλλον. Συγκεκριμένα, όσον αφορά την Ερεσό και την γύρω περιοχή, δηλαδή το νότιο και ανατολικό τμήμα του νησιού καλύπτεται από μεταμορφωσιγενή πετρώματα περιδοτίτες και σερπεντινίτες, φυλλίτες και μαρμαρυγιακούς σχιστόλιθους με ενδιαστρώσεις μαρμάρων ανωπαλαιοζωικής-τριαδικής ηλικίας (Παπάκης, 1966). Αν και η παρουσία θινών στις ακτές της Λέσβου είναι γενικά περιορισμένη, εντούτοις έχει παρατηρηθεί η ανάπτυξή τους στο βόρειο, δυτικό και νοτιοδυτικό τμήμα του νησιού μεταξύ των οποίων ανήκει και η παραλία της Ερεσού καθώς και της γειτονικής της στον Χρούσο. Οι θίνες έχουν την μορφή παράκτιων σωρών άμμου και συγκεκριμένα στην περιοχή μελέτης το ύψος τους κυμαίνεται από1.5m έως 2m και 25

εκτείνονται σε πλάτος περίπου 500m από την ακτή. Το μέσο μέγεθος της άμμου κυμαίνεται από 0,3-1,3mm (Λειβαδίτης Γ., Αλεξούλη-Λειβαδίτη Α, 2004). 5.4 Υδρογραφικό δίκτυο Η υδρολογική λεκάνη της Ερεσού έχει εμβαδόν ~ 58km 2 και χαρακτηρίζεται από έντονες κλίσεις στα υψηλά ανάγλυφα και χαμηλές κλίσεις στην πεδινή καλλιεργούμενη έκταση ( ~ 5km 2 ) της παράκτιας ζώνης. Η λεκάνη απορροής διασχίζεται από τον χείμαρρο Χαλάνδρα και από τους δευτερεύοντες Μεθάλεια, Ελεούσας και Λιφωνάκας, οι οποίοι κατά κύριο λόγο αποστραγγίζουν στην υπολεκάνη του Χαλάνδρα κατάντη του φράγματος (Ανδρεάδης,2005) (Εικόνα 9). Εικόνα 9 : Υδρολογική λεκάνη της Ερεσού (Ανδρεάδης, 2005) 26

5.5 Υγροβιότοποι Στην Σκάλα Ερεσού απαντάται ο ιδιαίτερης οικολογικής αξίας υγροβιότοπος με την τοπωνυμία «Ψαροπόταμος». Ο «Ψαροπόταμος» βρίσκεται στις εκβολές του χειμάρρου Χαλάνδρα και διαθέτει πλούσια χλωρίδα και πανίδα στην οποία ανήκουν και ορισμένα προστατευόμενα είδη. Ο υγροβιότοπος περιλαμβάνεται στις υπό ένταξη περιοχές στο δίκτυο Natura 2000, είναι απομονωμένος από τους υπόλοιπους υγροβιότοπους της δυτικής Λέσβου και αποτελεί πόλο έλξης χιλιάδων οικοτουριστών (Εικόνα 10). Εικόνα 10: Υγροβιότοπος Ερεσού 5.6 Γεωμορφολογία της ακτής Το χαρακτηριστικό γνώρισμα της περιοχής μελέτης είναι η ύπαρξη μίας βραχονησίδας ανατολικά της ακτής, η οποία επηρεάζει την βαθυμετρία αλλά και την υδροδυναμική της θαλάσσιας περιοχής που βρίσκεται πίσω από την βραχονησίδα, όπου υπάρχει απώλεια κυματικής ενέργειας λόγω διάθλασης της κυμάτων. Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την μορφολογία της ακτής είναι και η επίδραση του χειμμάρου Χαλάνδρα με την μεταφορά φερτών υλικών στην παράκτιά ζώνη. Η βαθυμετρία του κόλπου της Ερεσού χαρακτηρίζεται από μικρές κλίσεις κοντά στην ακτή (5m βάθος μέχρι και 300m από την ακτή) ενώ παρατηρούνται μεγαλύτερες κλίσεις (100m βάθος σε απόσταση 0.9-1.4km ) στην συνέχεια (Αδαμάκης, 2005) (Πίνακας 7). 27

Πίνακας 7: Απεικόνιση της βαθυμετρίας του κόλπου της Ερεσού (Αδαμάκης, 2005) H παραλία έχει κυρτό σχήμα και τα κύρια μορφολογικά χαρακτηριστικά που παρατηρούνται είναι τα εξής: o Ύφαλοι αναβαθμοί (longshore bars). o Έξαλοι αναβαθμοί (berms). o Ημισελινοειδείς σχηματισμοί (beach cusps). o Εσωτερική παραλία (backshore). Η συμπεριφορα της εσωτερικής παραλίας, ελέγχεται κυρίως από την παράκτια αεροδυναμική και από την παρουσία ή μη θινών( sand dunes). Σύμφωνα με τις μαρτυρίες κατοίκων της περιοχής τα τελευταία χρόνια εκτάσεις θινών έχουν αποψιλωθεί, ενώ έχουν πραγματοποιηθεί και αμμοληψίες από την εσωτερική παραλία. Η παραλία ακολουθεί το θεωρητικό μοντέλων του θερινού και χειμερινού προφίλ εκτός από τα σημεία που υπάρχουν παραλιακοί ψαμμίτες (beachrocks) την περιοχή που βρίσκεται πίσω απόν το νησάκι. 5.7 Διάβρωση της ακτής Το προφίλ της ακτής στη Σκάλα Ερεσού έχει αλλάξει κατά πολύ τα τελευταία 40 χρόνια. Από μαρτυρίες των κατοίκων της Σκάλας Ερεσού και το φωτογραφικό υλικό που μας διέθεσαν, η παραλία είχε πλάτος περίπου 60m και με το πέρασμα των χρόνων υπέστη διάβρωση περίπου 40m. Τα αίτια της διάβρωσης είναι προς το παρόν υπό διερεύνηση γιατί οι παράγοντες που μελετώνται είναι πολλοί και σύνθετοι. Από τις μέχρι τώρα μελέτες που έχουν διεκπεραιωθεί για την διερεύνηση των φυσικών φαινομένων και διεργασιών που επικρατούν στην περιοχή μελέτης, έχει διαπιστωθεί ότι η παραλία είναι εκτεθειμένη στους ΝΑ ανέμους, οι οποίοι ενισχύουν την κυματική δράση προς τα δυτικά και άρα και την παροχή ιζημάτων στο δυτικό τμήμα της παραλίας. Το δυτικό μέρος της παραλίας θεωρείται το reservoir των ιζημάτων και έχει μεγαλύτερο πλάτος από το ανατολικό (Αδαμάκης, 2005). Ένας άλλος παράγοντας που μελετάται είναι και η επίδραση του φράγματος στην 28

διαμόρφωση της ακτής, όπου έχει διαπιστωθεί ότι το 52-55% των φερτών υλικών συγκρατείται από το φράγμα. Παρακάτω παρατίθενται δύο αεροφωτογραφίες από τις χρονολογικές περιόδους 1960 (Εικόνα 11) και 1984 (Εικόνα 12) όπου παρατηρείται η μεταβολή του πλάτους της ακτογραμμής αν και η θεαματική διάβρωση της παραλίας έγινε το 2004 από την επίδραση ανέμων νοτιοανατολικής διευθύνσεως (Εικόνα 13) Εικόνα 11: Αεροφωτογραφία της Σκάλας Ερεσού το έτος 1960 (Πηγή : Μ.Α. Φ.Κ) 29

Εικόνα 12: Αεροφωτογραφία της Σκάλας Ερεσού το έτος 1984 (Πηγή : Μ.Α. Φ.Κ) Εικόνα 13: Ανατολικό τμήμα της παραλίας της Ερεσού πριν και μετά την διάβρωση 30

6. ΣΥΛΛΟΓΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ 6.1 Ανεμολογικά δεδομένα ICOADS Τα δεδομένα των ανέμων της περιοχής μελέτης που μελετήθηκε, προέρχονται από τη βάση δεδομένων του ICOADS για βάθος χρόνου 45 ετών (Ιανουάριος1961- Δεκέμβριος 2005). Το ICOADS (International Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Set) πρόγραμμα έχει δημιουργηθεί σε συνεργασία των ερευνητικών κέντρων NCAR (NSF's National Center for Atmospheric Research) και NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) και ειδικότερα του εργαστηρίου ESRL (Earth System Research Laboratory) και του ινστιτούτου CIRES(Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences) που ανήκει στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο(University of Colorado) καθώς και του ερευνητικού κέντρου NCDC (National Climatic Data Center). Τα δεδομένα αφορούν τις δύο συνιστώσες της(u x, V y ) της ταχύτητας του ανέμου σε m\s, στο γεωγραφικό σημείο με συντεταγμένες (39.5Ν,25.5E). Αφορούν την χρονική περίοδο 1 η Ιανουαρίου 1961 00:00:00 έως και 1 η Δεκεμβρίου 2005 00:00:00. και είναι οι μέσες μηνιαίες τιμές της ταχύτητας του ανέμου στην επιφάνεια. WEATHER UNDERGROUND Το δεύτερο πακέτο δεδομένων που αφορούν τις καιρικές συνθήκες που επικρατούσαν κατά την διάρκεια του πειράματος, συγκεκριμένα στις 26 Ιουνίου 2008 από τις 11.20 έως 4.50 προέρχεται από την βάση μετεωρολογικών δεδομένων των αεροδρομίων της Μυτιλήνης και της Λήμνου που η λήψη τους έγινε μέσω του site Weather Underground (www.wunderground.com). Η συλλογή των δεδομένων πραγματοποιείται σε ημερήσια βάση, ανά μισή ώρα και αφορούν την θερμοκρασία ( 0 F, C 0 ), το σημείο δρόσου ( 0 F, C 0 ), την υγρασία (%), το επίπεδο της στάθμης της θάλασσας (in), την ατμοσφαιρική πίεση (hpa), την ορατότητα (miles Km), την ταχύτητα του ανέμου (Km\h) και την διεύθυνση του (deg). Επιλέχθηκαν να μελετηθούν τα ανεμολογικά καθεστώτα δύο περιοχών, της Λήμνου και της Μυτιλήνης, λόγω της δυσκολίας που επιφέρει η γεωγραφική θέση της περιοχής μελέτης στο να καθοριστεί με σαφήνεια από ποιο ανεμολογικό καθεστώς επηρεάζεται περισσότερο. Από τα παραπάνω δεδομένα χρησιμοποιήθηκαν η ταχύτητα του ανέμου και η διεύθυνσή του. 6.2 Υδροδυναμικά δεδομένα Μεθοδολογία Πειράματος Η περιοχή που πραγματοποιήθηκε το πείραμα βρίσκεται στο ανατολικό τμήμα της παραλίας της Ερεσού. Η διεύθυνση της ακτής είναι βορειοδυτική με κλίση 295 0 κοιτώντας τον βορρά. Για την συλλογή των δεδομένων χρησιμοποιήθηκαν ένας ρευματογράφος του τύπου ADV για την μέτρηση της ταχύτητας του ρεύματος και δύο οπτικοί αισθητήρες οπισθοσκέδασης τύπου OBS (Optical Backscatter Sensors) για την μέτρηση της θολερότητας του θαλασσινού νερού στο σημείο εγκατάστασής 31

τους. Το πείραμα πραγματοποιήθηκε στις 26 Ιουνίου 2008 και διήρκησε από τις 11:00:00 π.μ έως τις 5:57:24 μμ. Τα όργανα τοποθετήθηκαν σε ένα ειδικά κατασκευασμένο πλαίσιο και ρυθμίστηκαν κατάλληλα πριν την πόντισή τους. Έγινε βαθμονόμηση της πυξίδας (Compass calibratiom) του ADV, έτσι ώστε να μην επηρεάζεται από το υλικό κατασκευής του πλαισίου μέσα στο οποίο είναι τοποθετημένο το όργανο. Η πόντισή τους έγινε στον ύφαλο αναβαθμό που απέχει περίπου 20m από τη ακτή με συντεταγμένες (39,7 0 Ν, 25.5 0 Ε) Η Εικόνα 14 δείχνει την γεωγραφική θέση του σημείου πόντισης σε σχέση με την ευρύτερη περιοχή ενώ πιο συγκεκριμένα φαίνεται στην Εικόνα 15. Το σημείο αυτό απέχει 292m από την βραχονησίδα και 182m από το μικρό λιμένα που βρίσκονται στο ανατολικό τμήμα της ακτής. Αφού έγινε η πόντιση στη συνέχεια μετρήθηκε η απόσταση της κεφαλής του ADV και των δύο οργάνων θολερότητας από τον πυθμένα. Η κεφαλή του ADV απείχε 0.25cm, το Τ8204 και το Τ8200 απείχαν 0.16cm και 0.38cm αντίστοιχα. Η απόσταση που μετράει το ADV είναι στα 14mm κάθετα στον πυθμένα. Άρα, το σημείο που μετρήθηκε απείχε d= 0.11cm από τον πυθμένα(d=0.25-0.14=0.11cm). Εικόνα 14: Δορυφορική εικόνα της Σκάλας Ερεσού Σημείο δειγματοληψίας 32

Εικόνα 15: Σημείο δειγματοληψίας Ο ρυθμός καταγραφής των μετρήσεων γινόταν κάθε 16Hz (Sampling rate) για διάρκεια 3 min (=180s) ανά 30min (Burst interval=1800s). Το κάθε πακέτο μετρήσεων αντιστοιχεί σε μία ριπή (burst). Ο αριθμός των μετρήσεων ανά ριπή είναι 2888 δείγματα. (Number of samples \ burst). Συνολικά ελήφθησαν 40680 δείγματα. Η πρώτη μέτρηση έγινε στις 11.30 και η τελευταία στις 16.30. Οι υπόλοιπες μετρήσεις δεν λήφθηκαν υπόψη γιατί το όργανο βρισκόταν εκτός νερού ή εν κινήσει μέχρις ότου ποντιστεί. Τα δύο όργανα θολερότητας τοποθετήθηκαν το ένα κάτω από το άλλο και απείχαν μεταξύ τους 0.22cm. Όπως έχει ήδη αναφερθεί, η απόσταση από τον πυθμένα των Τ8204 και Τ8200 ήταν 0.16cm και 0.38cm αντίστοιχα. Επειδή τα OBS μετράνε σε mvolts, για την καλύτερη επεξεργασία των δεδομένων καταφύγαμε στην βαθμονόμηση (calibration) του οργάνου μετατρέποντας τις τιμές των mvolts σε g\l με βάση τους συντελεστές βαθμονόμησης που αντιστοιχούν σε κάθε όργανο. Τα OBS ήταν συνδεδεμένα με το ADV και τα δεδομένα που λαμβάνανε καταγραφόντουσαν στο αρχείο header του ADV. 6.3 ADV Ο βασικός ρόλος του ρευματογράφου τύπου ADV είναι η υψίσυχνη μέτρηση της ταχύτητας ενός ρευστού και η λειτουργία του βασίζεται στο φαινόμενο Doppler. Το ADV λειτουργεί ως εξής: -Αρχικά, εκπέμπει ένα μικρό ηχητικό παλμό από το κέντρο του οργάνου μέσω μιας διάταξης μετατροπής (transducer). - Στη συνέχεια λαμβάνει την αντήχηση που δίνουν τα αιωρούμενα σωματίδια του ρευστού πάνω στα οποία προσπίπτει ο παλμός. -Τέλος, μετράει την μεταβολή της εισερχόμενου σήματος (echo) σε Hz, μετρώντας έτσι και την ταχύτητά του. Υπάρχουν τρεις δέκτες λήψης του εισερχόμενου σήματος (Εικόνα 16) 33