ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΜΑΚΡΟΧΡΟΝΙΑ ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΞΗΡΑΣΙΑΣ ΣΤΗΝ ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΗ ΛΕΚΑΝΗ ΤΟΥ ΑΙΣΟΝΑ Σ. Καβαλιεράτου, Δ.K. Καρπούζος, Χ. Μπαμπατζιμόπουλος ΠΕΡΙΛΗΨΗ Εργαστήριο Γεν. και Γεωργ. Υδραυλικής και Βελτιώσεων, Γεωπονική Σχολή, ΑΠΘ, 54124 Θεσσαλονίκη Στην παρούσα εργασία μελετάται το φαινόμενο της σημειακής και επιφανειακής μετεωρολογικής ξηρασίας στην υδρολογική λεκάνη του ποταμού Αίσονα. Ως μεταβλητή χρησιμοποιείται η βροχόπτωση. Στα δεδομένα περιλαμβάνονταν οι μηνιαίες βροχοπτώσεις των βροχομετρικών σταθμών που βρίσκονται στην περιοχή μελέτης (Κατερίνης, Λόφου, Μοσχοπόταμου, Βροντούς), για χρονική περίοδο 34 ετών, από το 1974 ως και το 2007, οι αντίστοιχες εποχιακές και ετήσιες χρονοσειρές, καθώς και οι προκύπτουσες χρονοσειρές επιφανειακής βροχόπτωσης. Για κάθε σταθμό, καθώς και για την υδρολογική λεκάνη ως σύνολο, προσδιορίζονται οι περίοδοι επαναφοράς χαρακτηριστικών συμβάντων ξηρασίας για την ετήσια χρονική κλίμακα, με βάση τα στατιστικά χαρακτηριστικά των υποκείμενων χρονοσειρών βροχόπτωσης. DROUGHT ANALYSIS AND LONG-TERM DROUGHT FORECAST IN THE AISON RIVER BASIN S. Kavalieratou, D. Karpouzos, C. Babajimopoulos Laboratory of General and Agricultural Hydraulics and Land Reclamation, Faculty of Agriculture, AUTH, 54124 Thessaloniki SUMMARY The purpose of this study is the investigation of point and areal drought in the Aison river basin (Pieria, Greece). The analysis is based on the run method, with precipitation as drought variable. Monthly precipitation measurements from 4 stations operating within the boundaries of the study area (Katerini, Lofos, Moschopotamos, Vrondou) are used in the present study, along with the corresponding seasonal and annual time series and the resulting time series of areal precipitation. The length of the data time series is 34 years, from 1974 to 2007. The return periods of a variety of critical drought events are estimated for the annual timescale, taking into account the stochastic properties of the underlying precipitation time series.
1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η ξηρασία είναι ένα φαινόμενο που παρατηρείται σε όλες τις κλιματικές ζώνες και εντάσσεται στη γενικότερη διακύμανση του κλίματος κάθε περιοχής. Η παρατεταμένη διάρκειά της επηρεάζει τη διαθεσιμότητα των υδατικών πόρων και έχει σημαντικές οικονομικές και κοινωνικές επιπτώσεις, γι' αυτό και είναι απαραίτητη η ύπαρξη σχεδίων αντιμετώπισης αυτού του φαινομένου και των συνεπειών του στα πλαίσια κάθε σχεδίου διαχείρισης των υδατικών πόρων. Η μετεωρολογική ξηρασία είναι μια έκφραση της απόκλισης των παρατηρούμενων βροχοπτώσεων από τις "κανονικές" τους τιμές για μια εκτεταμένη χρονική περίοδο. Για την ανάλυση της μετεωρολογικής ξηρασίας, ως μεταβλητής χρησιμοποιείται συνήθως η βροχόπτωση ή κάποιος δείκτης ξηρασίας που βασίζεται σε αυτή (π.χ. SPI). Τα κύρια πλεονεκτήματα της χρήσης της βροχόπτωσης ως μεταβλητή για τον ορισμό της μετεωρολογικής ξηρασίας, είναι η ευκολία και η ακρίβεια της μέτρησής της, η ύπαρξη συνήθως ικανοποιητικού μεγέθους χρονοσειρών δεδομένων και κυρίως η δυνατότητα μακροχρόνιας πρόβλεψης της ξηρασίας με βάση τα στατιστικά χαρακτηριστικά της χρονοσειράς της βροχόπτωσης. Κάθε συμβάν ξηρασίας χαρακτηρίζεται από τη δριμύτητά του (severity), τη διάρκειά του (duration), την έντασή του (intensity) και τέλος τη χωρική του εξάπλωση (spatial extent). Η δριμύτητα αναφέρεται στο συνολικό έλλειμμα που παρατηρείται κατά τη διάρκεια του συμβάντος, ενώ η ένταση συνδέει τη δριμύτητα με τη διάρκεια του συμβάντος. Η χωρική εξάπλωση αναφέρεται σε συμβάντα επιφανειακής ξηρασίας. Εκφράζει το ποσοστό της ευρύτερης έκτασης που βρίσκεται σε συνθήκες ξηρασίας, με βάση τη σημειακή ανάλυση των σταθμών που περιλαμβάνει και τις επιφάνειες επιρροής τους. Ο τρόπος υπολογισμού αυτών των χαρακτηριστικών εξαρτάται από τη μέθοδο που χρησιμοποιείται για τον ορισμό των συμβάντων ξηρασίας. Η εργασία αυτή πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια του ερευνητικού έργου (MEDDMAN) και είχε ως στόχο την ανάλυση της συχνότητας, της διάρκειας και της χωρικής εξάπλωσης των συμβάντων ξηρασίας στην υδρολογική λεκάνη του ποταμού Αίσονα του Ν. Πιερίας (Kavalieratou et al, 2008). Επίσης, αντικείμενο της εργασίας ήταν η πρόβλεψη της πιθανότητας εμφάνισης και της δριμύτητας πολυετούς ξηρασίας στην περιοχή μελέτης. Η μακροχρόνια πρόβλεψη της ξηρασίας, απαραίτητη για το σχεδιασμό των δράσεων αντιμετώπισης των συνεπειών της, περιλαμβάνει τον υπολογισμό των περιόδων επαναφοράς κρίσιμων συμβάντων ξηρασίας. 2. ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ - ΔΕΔΟΜΕΝΑ Η υδρολογική λεκάνη του Αίσονα, η οποία αποτελεί την περιοχή μελέτης της παρούσας εργασίας, ανήκει σχεδόν εξολοκλήρου στο Νομό Πιερίας (Σχήμα 2.1). Το μέσο υψόμετρο της λεκάνης είναι ίσο με 737.5 m. Στην περιοχή μελέτης βρίσκονται οι ακόλουθοι 4 μετεωρολογικοί/βροχομετρικοί σταθμοί των οποίων οι παρατηρήσεις βροχόπτωσης χρησιμοποιήθηκαν για την ανάλυση της σημειακής και επιφανειακής ξηρασίας: Κατερίνης, Λόφου, Μοσχοπόταμου και Βροντούς. Τα υψόμετρα των σταθμών είναι 31 m, 250 m, 516 m και 182 m αντίστοιχα. Η μέση ετήσια βροχόπτωση κάθε σταθμού είναι 630 mm, 831 mm, 771 mm και 845 mm αντίστοιχα, για το χρονικό διάστημα από το 1974 ως το 2007 (34 έτη), το οποίο αντιπροσωπεύει την κοινή περίοδο λειτουργίας των τεσσάρων σταθμών.
Σχήμα 2.1 Το όριο της υδρολογικής λεκάνης του Αίσονα, η μεταβολή του υψόμετρου στη λεκάνη και στην ευρύτερη περιοχή, οι θέσεις των μετεωρολογικών σταθμών που χρησιμοποιήθηκαν για την ανάλυση της ξηρασίας και τα όρια των υποπεριοχών που αντιστοιχούν στους σταθμούς αυτούς. 3. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Στα πλαίσια της έρευνας αυτής χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος run (run method) (Yevjevich, 1967), η οποία θεωρείται μια αντικειμενική μέθοδος προσδιορισμού των συμβάντων ξηρασίας και των στατιστικών χαρακτηριστικών τους (Wilhite and Buchanan-Smith, 2005). Ένα σημαντικό πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι το ότι δίνει τη δυνατότητα να εξαχθούν αναλυτικά οι κατανομές πιθανότητας των χαρακτηριστικών της ξηρασίας, με βάση τις στοχαστικές ιδιότητες των υποκείμενων χρονοσειρών βροχόπτωσης. Απαραίτητη προϋπόθεση για την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων αυτής της μεθόδου είναι η στασιμότητα της χρονοσειράς της βροχόπτωσης. Για τον έλεγχο της στασιμότητας στην παρούσα εργασία χρησιμοποιήθηκαν 6 έλεγχοι (Cancelliere et al, 2005): Student s t-test (ύπαρξη γραμμικής τάσης), Kendall s t και turning points (τυχαιότητα), Mann-Withney ranksum test (ομοιογένεια), F-test (ανίχνευση αλλαγών στη διακύμανση), t-test (ανίχνευση αλλαγών στη μέση τιμή). 3.1. ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΗΣ ΞΗΡΑΣΙΑΣ Χρησιμοποιώντας τη βροχόπτωση ως μεταβλητή ξηρασίας, ως ξηρή/υγρή περίοδος ορίζεται το τμήμα της χρονοσειράς της βροχόπτωσης X t στο οποίο όλες οι τιμές βροχόπτωσης είναι μικρότερες/μεγαλύτερες από μια επιλεγμένη κρίσιμη τιμή X 0. Με βάση αυτή τη μέθοδο, τα χαρακτηριστικά ενός συμβάντος ξηρασίας (δηλ. μιας ξηρής περιόδου), τα οποία παρουσιάζονται γραφικά στο Σχήμα 3.1, ορίζονται ως εξής (Yevjevich, 1967):
t i : έναρξη ξηρασίας η χρονική στιγμή κατά την οποία ξεκινά ένα συμβάν ξηρασίας t e : λήξη ξηρασίας η χρονική στιγμή κατά την οποία οι συνθήκες ξηρασίας παύουν να υφίστανται L : διάρκεια ξηρασίας ο αριθμός των συνεχόμενων χρονικών βημάτων που μεσολαβούν μεταξύ της έναρξης και της λήξης του συμβάντος ξηρασίας D : δριμύτητα ξηρασίας το αθροιστικό έλλειμμα κατά τη διάρκεια του συμβάντος I : ένταση ξηρασίας το μέσο έλλειμμα κατά τη διάρκεια του συμβάντος, το οποίο υπολογίζεται ως ο λόγος της δριμύτητας προς τη διάρκεια (+) X t Αθροιστικό έλλειμμα D X 0 t i t e 1 2 I 3 t L (-) 1: συμβάν ξηρασίας με τη μέγιστη δριμύτητα 2: συμβάν ξηρασίας με τη μέγιστη διάρκεια 3: συμβάν ξηρασίας με τη μέγιστη ένταση Σχήμα 3.1. Τα χαρακτηριστικά της ξηρασίας για κρίσιμη τιμή βροχόπτωσης ίση με X 0. Αφού υπολογιστούν τα χαρακτηριστικά όλων των συμβάντων ξηρασίας της υπό μελέτη χρονοσειράς βροχόπτωσης, μπορούν να υπολογιστούν ο συνολικός αριθμός των συμβάντων ξηρασίας που παρατηρήθηκαν και οι μέσες, οι μέγιστες και οι ελάχιστες τιμές κάθε χαρακτηριστικού αυτών των συμβάντων. Ως κρίσιμη τιμή βροχόπτωσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε μια σταθερή τιμή, όταν η ανάλυση αφορά μη περιοδική στάσιμη χρονοσειρά (π.χ. ετήσια βροχόπτωση), είτε μια περιοδικά μεταβαλλόμενη τιμή, όταν μελετάται μια περιοδική στάσιμη χρονοσειρά (π.χ. μηνιαία βροχόπτωση). Συνήθεις επιλογές για τον ορισμό της κρίσιμης τιμής είναι η μέση τιμή ή ο διάμεσος της μεταβλητής που χρησιμοποιείται για την ανάλυση της ξηρασίας, ένα ποσοστό της μέσης τιμής, η τιμή που αντιστοιχεί σε ορισμένη πιθανότητα μη υπέρβασης, ή η τιμή που αντιστοιχεί στη μέση τιμή μείον μία τυπική απόκλιση. Στην παρούσα εργασία, ως κρίσιμη τιμή βροχόπτωσης επιλέχθηκε η τιμή που αντιστοιχεί σε πιθανότητα μη υπέρβασης ίση με 0.2. Τα δεδομένα που απαιτούνται για την ανάλυση της ξηρασίας είναι συνήθως μηνιαία. Το μέγεθος του χρονικού βήματος της ανάλυσης εξαρτάται από την περιοχή και τις ειδικότερες απαιτήσεις κάθε προβλήματος. Οι διάφορες χρονικές κλίμακες αντανακλούν τις συνέπειες του ελλείμματος της βροχόπτωσης σε διάφορους υδατικούς πόρους. Στις περιοχές που βρίσκονται γύρω από τη Μεσόγειο παρατηρούνται εποχιακά αλλά και πολυετή συμβάντα ξηρασίας (Hisdal and Tallaksen, 2000), γι' αυτό στην ανάλυση της ξηρασίας στην υδρολογική λεκάνη του Αίσονα χρησιμοποιήθηκαν οι μηνιαίες, οι εποχιακές και οι ετήσιες χρονοσειρές βροχόπτωσης. Το φαινόμενο της ξηρασίας αφορά συνήθως ευρύτερες περιοχές, γι' αυτό και η ανάλυση της ξηρασίας πρέπει να συμπεριλαμβάνει και τη χωρική της εξάπλωση, λαμβάνοντας υπόψη την ομοιογένεια της περιοχής μελέτης. Συνεπώς, η μέθοδος που
παρουσιάστηκε μπορεί να εφαρμοστεί σε επίπεδο υδρολογικής λεκάνης, θεωρώντας αυτή ενιαία. Αυτό προϋποθέτει τη "μεταφορά" των σημειακών δεδομένων βροχόπτωσης στο μέσο επίπεδο της λεκάνης, τον υπολογισμό δηλαδή της επιφανειακής βροχόπτωσης με οποιαδήποτε κατάλληλη μέθοδο παρεμβολής (Tsakiris et al, 2007). Για το υπολογισμό της επιφανειακής βροχόπτωσης στην παρούσα εργασία χρησιμοποιήθηκε μια τροποποίηση της μεθόδου των πολυγώνων Thiessen, με την οποία κάθε σημείο της περιοχής μελέτης εντάχθηκε στην επιφάνεια επιρροής του μετεωρολογικού σταθμού από τον οποίο απέχει λιγότερο, λαμβάνοντας όμως υπόψη στον υπολογισμό των αποστάσεων και το ανάγλυφο της επιφάνειας της περιοχής μελέτης. Έτσι, η επιφανειακή βροχόπτωση υπολογίστηκε ως το σταθμισμένο άθροισμα των βροχοπτώσεων των σταθμών Κατερίνης, Λόφου, Μοσχοπόταμου και Βροντούς, με συντελεστές βαρύτητας 0.24, 0.48, 0.18 και 0.10 αντίστοιχα. 3.2. ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΤΗΣ ΞΗΡΑΣΙΑΣ Το κύριο πλεονέκτημα της μεθόδου που χρησιμοποιήθηκε για την ανάλυση της ξηρασίας στην υδρολογική λεκάνη του Αίσονα είναι το ότι δίνει τη δυνατότητα να υπολογιστούν αναλυτικά οι περίοδοι επαναφοράς κρίσιμων συμβάντων ξηρασίας, με βάση τα στοχαστικά χαρακτηριστικά της υποκείμενης χρονοσειράς βροχόπτωσης, ξεπερνώντας έτσι το πρόβλημα του περιορισμένου αριθμού καταγραφέντων συμβάντων ξηρασίας. Η περίοδος επαναφοράς ορίζεται ως η μέση τιμή του χρόνου που μεσολαβεί μεταξύ δύο κρίσιμων συμβάντων, δηλαδή δύο συμβάντων με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά: (α) με διάρκεια ίση με μια ορισμένη τιμή (L d =l c ), (β) με διάρκεια ίση ή μεγαλύτερη από μια ορισμένη τιμή (L d >l c ), (γ) με δριμύτητα μεγαλύτερη από μια ορισμένη τιμή (D>d c ), (δ) με δριμύτητα μεγαλύτερη από ορισμένη τιμή υπό τη συνθήκη ότι η διάρκεια είναι ίση με μια ορισμένη τιμή (D>d c L d =l c ) και (ε) με δριμύτητα μεγαλύτερη από μια ορισμένη τιμή υπό τη συνθήκη ότι η διάρκεια είναι ίση ή μεγαλύτερη από μια ορισμένη τιμή (D>d c L d l c ). Ο χρόνος που μεσολαβεί μεταξύ δύο κρίσιμων συμβάντων ορίζεται ως το χρονικό διάστημα από την έναρξη ενός κρίσιμου συμβάντος μέχρι την έναρξη του επόμενου. Αναφερόμενοι σε ένα τυπικό κρίσιμο συμβάν ξηρασίας Α, με πιθανότητα εμφάνισης P[A], το οποίο προσδιορίστηκε σε μια χρονοσειρά ετήσιας βροχόπτωσης, η περίοδος επαναφοράς αυτού υπολογίζεται από τη σχέση (3.1) (Cancelliere et al, 2005): 1 1 T = (3.1) p p P[A] 1 0 όπου p 0 είναι η πιθανότητα να παρατηρηθεί έλλειμμα (συμβάν ξηρασίας) και p 1 =1-p 0. Στον Πίνακα 3.1 παρουσιάζονται οι σχέσεις υπολογισμού της πιθανότητας εμφάνισης διαφόρων κρίσιμων συμβάντων ξηρασίας (Cancelliere et al, 2003). Για την εξαγωγή αυτών των σχέσεων, η δριμύτητα και η δριμύτητα ως προς τη διάρκεια θεωρήθηκε ότι ακολουθούν την γ- κατανομή, με παραμέτρους r 1,β 1 και r 2,β 2 αντίστοιχα. Οι τιμές των παραμέτρων αυτών μπορούν να υπολογιστούν είτε ως συναρτήσεις της μέσης τιμής και της διακύμανσης του δείγματος των συμβάντων ξηρασίας, είτε ως συναρτήσεις της κατανομής πιθανότητας της υποκείμενης χρονοσειράς ετήσιας βροχόπτωσης και της κρίσιμης τιμής βροχόπτωσης που χρησιμοποιήθηκε για τον ορισμό των συμβάντων ξηρασίας. (Cancelliere et al, 2005). Στον πίνακα (3.1) το G συμβολίζει την ατελή γ-συνάρτηση.
Πίνακας 3.1 Πιθανότητες εμφάνισης κρίσιμων συμβάντων ξηρασίας Κρίσιμο συμβάν ξηρασίας Πιθανότητα εμφάνισης α A = {L d = l c (l c =1,2, )} P[L d = l c ] = p 1 (1-p 1 ) l c -1 β A = {L d l c (l c =1,2, )} P[L d l c ] = (1-p 1 ) l c dc γ A = {D > d c } P[D > d c ] = 1 G r1, β1 dc δ A = { D > d c L d = l c (l c =1,2, )} P[D > d c, L d = l c ] = [1 G r2, β2 ε A = { D > d c L d l c (l c =1,2, )} P[D > d c, L d l c ] = 1 G r l= l c ] p 1 (1-p 1 ) l c -1 d c l 1 2, p1(1 p1) β2 4. ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΚΑΙ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Οι χρονοσειρές σημειακής και επιφανειακής βροχόπτωσης που χρησιμοποιήθηκαν για την ανάλυση της ξηρασίας στην υδρολογική λεκάνη του Αίσονα, ελέγχθηκαν αρχικά ως προς τη στασιμότητά τους, όπως απαιτείται από τη μέθοδο που εφαρμόστηκε. Επίσης ελέγχθηκε η προσαρμογή της κανονικής, της λογαριθμοκανονικής και της γάμμα κατανομής στις ετήσιες χρονοσειρές. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα των στατιστικών ελέγχων, όλες οι χρονοσειρές μπορούν να θεωρηθούν στάσιμες. Όλες οι σημειακές χρονοσειρές βροχόπτωσης εκτός του σταθμού του Μοσχοπόταμου μπορεί να θεωρηθεί ότι ακολουθούν την λογαριθμοκανονική και τη γάμμα κατανομή σε επίπεδο σημαντικότητας 0.90. Στο ίδιο επίπεδο σημαντικότητας, η κανονική κατανομή μπορεί να περιγράψει τις χρονοσειρές βροχόπτωσης των σταθμών Λόφου και Βροντούς. Η επιφανειακή βροχόπτωση προσεγγίζεται και από τις τρεις κατανομές που δοκιμάστηκαν, σε επίπεδο σημαντικότητας 0.95. Ως κρίσιμη τιμή βροχόπτωσης χρησιμοποιήθηκε για κάθε χρονοσειρά και χρονική κλίμακα η τιμή που αντιστοιχεί σε πιθανότητα μη υπέρβασης ίση με 0.2. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης παρουσιάζονται συνοπτικά στους Πίνακες 4.1 και 4.2. Για λόγους οικονομίας χώρου δεν παρουσιάζεται ο αντίστοιχος συνοπτικός πίνακας για τη μηνιαία κλίμακα. Πίνακας 4.1 Χαρακτηριστικά των συμβάντων ξηρασίας στην εποχιακή κλίμακα Σταθμός Αριθμ. συμβ. Στατιστικά χαρακτηριστικά Διάρκεια (τρίμηνο) Δριμύτητα (mm) Ένταση (mm/τρίμηνο) Κατερίνης mean 1.27 29.41 19.93 22 min 1 2.88 2.88 max 3 115.28 51.78 max αρχή Autumn 1989 Autumn 1989 Winter '76-'77 max τέλος Spring 1990 Spring 1990 Spring 1977 Λόφου mean 1.21 36.69 30.34 24 min 1 2.08 2.08 max 3 119.12 70.4 max αρχή Winter '99-'00 Autumn 1989 Winter '76-'77 max τέλος Summer 2000 Winter '89-'90 Winter '76-'77
Σταθμός Αριθμ. συμβ. Στατιστικά χαρακτηριστικά Διάρκεια (τρίμηνο) Δριμύτητα (mm) Ένταση (mm/τρίμηνο) Μοσχοπόταμου mean 1.32 36.61 30.07 22 min 1 3.92 1.96 max 2 135.96 90.3 max αρχή Winter '76-'77 Winter '76-'77 Spring 1989 max τέλος Spring 1977 Spring 1977 Spring 1989 Βροντούς mean 1.17 25.02 21.23 24 min 1 1.8 1.8 max 3 75.6 65.44 max αρχή Autumn 1989 Autumn 1990 Winter '76-'77 max τέλος Spring 1990 Spring 1991 Winter '76-'77 Επιφανειακή mean 1.26 31.9 25.58 βροχόπτωση min 1 0.22 0.22 23 max 3 106.95 67.56 max αρχή Winter '87-'88 Autumn 1989 Winter '06-'07 max τέλος Summer 1988 Winter '89-'90 Winter '06-'07 Πίνακας 4.2 Χαρακτηριστικά των συμβάντων ξηρασίας στην ετήσια κλίμακα Σταθμός Αριθμ.συμβ. Στατιστικά χαρακτηριστικά Διάρκεια (έτος) Δριμύτητα (mm) Ένταση (mm/έτος) Κατερίνης mean 1.4 111.55 77.71 5 min 1 2.4 2.4 max 2 183.7 132.3 max αρχή 1989 1989 1977 max τέλος 1990 1990 1977 Λόφου mean 1.4 181.94 136.55 5 min 1 23.7 23.7 max 2 254 243.7 max αρχή 2004 2004 1989 max τέλος 2005 2005 1989 Μοσχοπόταμου mean 1.17 121 112.58 6 min 1 4.4 4.4 max 2 260.4 260.4 max αρχή 1980 1977 1977 max τέλος 1981 1977 1977 Βροντούς mean 1.75 207.55 136.64 4 min 1 116.9 58.45 max 3 337.8 230.1 max αρχή 1988 1988 2005 max τέλος 1990 1990 2005 Επιφανειακή mean 1.4 177.96 130.95 βροχόπτωση min 1 32.72 32.72 5 max 2 266.43 206.04 max αρχή 1989 1989 1977 max τέλος 1990 1990 1977
Επισημαίνεται ότι σε όλες τις χρονικές κλίμακες, τα χαρακτηριστικά των συμβάντων ξηρασίας διαφορετικών σταθμών δεν είναι απόλυτα συγκρίσιμα μεταξύ τους, με εξαίρεση τη διάρκεια των συμβάντων. Οι περίοδοι επαναφοράς κρίσιμων συμβάντων ξηρασίας υπολογίστηκαν για τις όλες τις ετήσιες χρονοσειρές βροχόπτωσης. Ο υπολογισμός των παραμέτρων της γάμμα κατανομής της δριμύτητας και της δριμύτητας δεδομένης της διάρκειας έγινε με όλους τους δυνατούς για κάθε χρονοσειρά τρόπους. Στον Πίνακα 4.3 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα για τη χρονοσειρά της ετήσιας επιφανειακής βροχόπτωσης. Πίνακας 4.3 Περίοδοι επαναφοράς (σε έτη) κρίσιμων συμβάντων ξηρασίας με βάση την χρονοσειρά της ετήσιας επιφανειακής βροχόπτωσης N l d μη παραμετρικός υπολογισμός [έτος] [mm] Tr(L=l) Tr(L=>l) Tr(D>d) Tr(L=l,D>d) Tr(L=>l,D>d) 1 1 206.04 7.27 23.62 23.28 53.44 23.68 2 1 32.72 7.27 23.62 6.49 8.79 6.42 3 2 266.43 30.89 100.39 38.07 101.51 60.28 4 2 203.62 30.89 100.39 22.84 64.14 41.98 5 1 180.97 7.27 23.62 19.06 40.07 19.34 N l d γάμμα κατανομή [έτος] [mm] Tr(L=l) Tr(L=>l) Tr(D>d) Tr(L=l,D>d) Tr(L=>l,D>d) 1 1 206.04 7.06 20.50 28.09 87.09 28.90 2 1 32.72 7.06 20.50 6.16 8.60 6.07 3 2 266.43 27.56 80.05 51.04 135.94 68.18 4 2 203.62 27.56 80.05 27.44 72.26 42.54 5 1 180.97 7.06 20.50 22.04 59.58 22.65 N l d κανονική κατανομή [έτος] [mm] Tr(L=l) Tr(L=>l) Tr(D>d) Tr(L=l,D>d) Tr(L=>l,D>d) 1 1 206.04 7.18 22.38 20.45 46.25 20.78 2 1 32.72 7.18 22.38 6.27 8.56 6.20 3 2 266.43 29.56 92.10 32.25 86.60 51.77 4 2 203.62 29.56 92.10 20.09 56.93 37.30 5 1 180.97 7.18 22.38 16.98 35.31 17.22 N l d λογαριθμοκανονική κατανομή [έτος] [mm] Tr(L=l) Tr(L=>l) Tr(D>d) Tr(L=l,D>d) Tr(L=>l,D>d) 1 1 206.04 6.94 18.54 30.86 446.83 34.06 2 1 32.72 6.94 18.54 5.40 7.15 5.16 3 2 266.43 25.48 68.10 70.65 244.39 71.89 4 2 203.62 25.48 68.10 29.90 69.21 36.00 5 1 180.97 6.94 18.54 22.31 184.96 25.17
5. ΣΧΟΛΙΑΣΜΟΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Μικρός αριθμός συμβάντων ξηρασίας προσδιορίστηκε σε όλες τις χρονικές κλίμακες και όλες τις χρονοσειρές βροχόπτωσης. Στην υδρολογική λεκάνη του Αίσονα, η μεγαλύτερης διάρκειας και δριμύτητας ξηρασία παρατηρήθηκε την περίοδο από τον Οκτώβριο του 1988 ως τον Ιούλιο του 1991. Επίσης μέσα σ' αυτό το χρονικό διάστημα καταγράφηκαν και οι μέγιστες εντάσεις ξηρασίας. Όσον αφορά στην πρόβλεψη της πολυετούς ξηρασίας, οι περίοδοι επαναφοράς που υπολογίστηκαν μη παραμετρικά και με βάση τις κατανομές που προσεγγίζουν ικανοποιητικά τις υπό μελέτη χρονοσειρές βροχόπτωσης, διαφέρουν σε ορισμένες περιπτώσεις σημαντικά μεταξύ τους. Η κανονική κατανομή έδωσε περιόδους επαναφοράς μικρότερες από αυτές που υπολογίστηκαν μη παραμετρικά, κατά 1%-59%. Με τη γάμμα κατανομή υπολογίστηκαν 1%-10% μικρότερες περίοδοι επαναφοράς για όλα τα κρίσιμα συμβάντα ξηρασίας του σταθμού της Βροντούς. Στην περίπτωση όμως του σταθμού του Λόφου και της επιφανειακής βροχόπτωσης, έδωσε μικρότερες περιόδους επαναφοράς για κρίσιμα συμβάντα σχετικά με τη διάρκεια της ξηρασίας (4%-21%), αλλά μεγαλύτερες για κρίσιμα συμβάντα σχετικά με τη δριμύτητα και το συνδυασμό δριμύτητας και διάρκειας (2%-108%). Η λογαριθμοκανονική κατανομή χρησιμοποιήθηκε μόνο για τον υπολογισμό των περιόδων επαναφοράς των κρίσιμων συμβάντων που προσδιορίστηκαν στη χρονοσειρά της επιφανειακής ετήσιας βροχόπτωσης και τα αποτελέσματά της ήταν ανάλογα αυτών της γάμμα κατανομής γι' αυτή τη χρονοσειρά. Όπως φαίνεται από τον περιορισμένο αριθμό συμβάντων ξηρασίας που προσδιορίστηκαν σε όλες τις χρονικές κλίμακες και για όλους τους σταθμούς, καθώς και από τη σύγκριση των περιόδων επαναφοράς που υπολογίστηκαν με διάφορους τρόπους, το μέγεθος των χρονοσειρών βροχόπτωσης (34 έτη) είναι σχετικά μικρό. Για την πιο ασφαλή πρόβλεψη της ξηρασίας επιβάλλεται η συνεχής επικαιροποίηση αυτών των προβλέψεων μέσω της συγκέντρωσης και ενσωμάτωσης νέων δεδομένων βροχόπτωσης. 6. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Cancelliere, A., B. Bonaccorso, G. Rossi, J.D. Salas, 2003. On the probabilistic characterization of drought events. Hydrology Days 2003, 33-44. Cancelliere, A., B. Bonaccorso, L. Cavallaro, G. Rossi, 2005. Regional Drought Identification Module REDIM. University of Catania, Italy. Hisdal H. and L.M. Tallaksen, 2000. Drought Event Definition. Technical Report No. 6, Assessment of the Regional Impact of Droughts in Europe (ARIDE Project). Kavalieratou, S., D.K. Karpouzos, C. Babajimopoulos, 2008. Development of regional models for short-term and long-term drought prediction. Application of drought forecasting models in selected pilot areas. Work Package 5.2-5.3, MEDDMAN. Tsakiris G., A. Loukas, D. Pangalou, H. Vangelis, D.Tigkas, G. Rossi, A. Cancelliere, 2007. Drought characterization. In: A. Inglesias, M. Moneo, A. Lopez-Francos (Editors), Drought Management Guidelines Technical Annex, MEDROPLAN. Wilhite, D.A., and M. Buchanan-Smith, 2005. Drought as Hazard: Understanding the Natural and Social Context. Ιn: D.A. Wilhite (Editor), Drought and Water Crises, Taylor and Francis Group, New York. Yevjevich, V., 1967. An objective approach to definitions and investigations of continental hydrologic droughts. Hydrology Paper no. 23, Colorado State University Publication, Fort Collins, Colorado, USA.