ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΚΑΙ ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΠΑΡΑΚΤΙΩΝ ΖΩΝΩΝ

EKTO ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΟ ΣΥΝΕ ΡΙΟ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΚΑΙ ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΠΑΡΑΚΤΙΩΝ ΖΩΝΩΝ ΑΘΗΝΑ, 24-27 ΝOΕΜΒΡΙΟΥ 2014 ΕΙΣΗΓΗΣΕΙΣ Έκδοση ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΛΙΜΕΝΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ Ε.Μ.Π.

ΤΡΙΤΗ ΕΙ ΙΚΗ ΣΥΝΕ ΡΙΑ ΘΑΛΗΣ ΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΑΛΛΑΓΗ ΚΑΙ ΕΛΛΗΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΚΤΙΕΣ ΖΩΝΕΣ 31 Η ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΤΗΣ ΚΛΙΜΑΤΙΚΗΣ ΑΛΛΑΓΗΣ ΣΤΙΣ ΕΛΛΗΝΙΚΕΣ ΘΑΛΑΣΣΕΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΤΙΕΣ ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΤΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΘΑΛΗΣ-CCSEAWAVS Πρίνος Π. 315 32 ΚΛΙΜΑΤΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΚΑΙ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΗ ΠΑΛΙΡΡΟΙΑ ΣΤΟ ΑΙΓΑΙΟ. ΜΕΛΕΤΗ ΤΩΝ ΕΠΕΙΣΟ ΙΩΝ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΗΣ ΠΑΛΙΡΡΟΙΑΣ ΣΕ ΣΥΝ ΥΑΣΜΟ ΜΕ ΤΗΝ ΓΕΝΙΚΗ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ 33 ΕΚΤΙΜΗΣΕΙΣ ΑΝΟ ΟΥ ΤΗΣ ΜΕΣΗΣ ΣΤΑΘΜΗΣ ΤΩΝ ΕΛΛΗΝΙΚΩΝ ΘΑΛΑΣΣΩΝ 34 ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΟΥ ΚΥΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ SWAN ΓΙΑ ΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΘΑΛΑΣΣΑΣ ΣΕ ΠΑΡΑΚΤΙΕΣ ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΤΗΣ ΜΕΣΟΓΕΙΟΥ 35 ΑΚΡΑΙΕΣ ΤΙΜΕΣ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΗΣ ΠΑΛΙΡΡΟΙΑΣ ΣΤΗ ΜΕΣΟΓΕΙΟ ΘΑΛΑΣΣΑ ΛΟΓΩ ΚΛΙΜΑΤΙΚΗΣ ΑΛΛΑΓΗΣ 36 ΜΕΛΕΤΗ ΤΩΝ ΕΠΙΠΤΏΣΕΩΝ ΤΗΣ ΚΛΙΜΑΤΙΚΗΣ ΑΛΛΑΓΗΣ ΣΤΙΣ ΑΚΡΑΙΕΣ ΤΙΜΕΣ ΤΟΥ ΚΥΜΑΤΙΚΟΥ ΚΛΙΜΑΤΟΣ ΣΤΟ ΑΙΓΑΙΟ ΠΕΛΑΓΟΣ 37 ΕΙΚΤΗΣ ΤΡΩΤΟΤΗΤΑΣ ΣΕ ΚΑΤΑΚΛΙΣΗ ΠΑΡΑΚΤΙΩΝ ΠΕΡΙΟΧΩΝ ΤΟΥ ΑΙΓΑΙΟΥ ΠΕΛΑΓΟΥΣ 38 ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΤΗΣ ΚΛΙΜΑΤΙΚΗΣ ΑΛΛΑΓΗΣ ΣΤΗ ΙΑΒΡΩΣΗ ΤΩΝ ΑΚΤΩΝ Αναγνωστοπούλου X. Τολίκα K. Βελίκου K. Τεγούλιας I. Βαγενάς X. Μαµούτος Ι. Τράγου Ε. Κακαγιάννης Γ. Αθανασούλης Γ.Α. Μπελιµπασάκης Κ.Α. Γεροστάθης Θ.Π. Καπελώνης Ζ.Γ. Κρεστενίτης Γ.Ν. Ανδρουλιδάκης Γ.Σ. Κοµπιάδου Κ. Μακρής Χ. Μπαλτίκας Β. Γαλιατσάτου Π. Πρίνος Π. Κόκκινος. Γαλιατσάτου Π. Πρίνος Π. Καραµπάς Θ. Γαλιατσάτου Π. Πρίνος Π. 325 335 345 355 365 375 385 XI

ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΟΥ ΚΥΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ SWA ΓΙΑ ΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΘΑΛΑΣΣΑΣ ΣΕ ΠΑΡΑΚΤΙΕΣ ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΤΗΣ ΜΕΣΟΓΕΙΟΥ Γ.Α. Αθανασούλης 1, Καθηγητής, ΣΝΜΜ ΕΜΠ. Κ.Α. Μπελιµπασάκης 2, Αναπληρωτής Καθηγητής, ΣΝΜΜ ΕΜΠ. Θ.Π. Γεροστάθης 3, Επίκουρος Καθηγητής, ΤΝΜ, ΣΤΕΦ, ΤΕΙ-Α. Ζ.Γ. Καπελώνης 4, Υπ. ιδάκτορας, ΣΝΜΜ ΕΜΠ. 1 Σχολή Ναυπηγών Μηχ/γων Μηχ/κών (ΣΝΜΜ), Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο (ΕΜΠ), Ηρώων Πολυτεχνείου 5, 157 30 Ζωγράφου, τηλ. +30-210772-1136, email: mathan@central.ntua.gr 2 ΣΝΜM, ΕΜΠ, Ηρώων Πολυτεχνείου 5, 157 30 Ζωγράφου, τηλ. +30-210772-1138, email: kbel@fluid.mech.ntua.gr 3 Τµήµα Ναυπηγών Μηχανικών Τ.Ε., Σχολή Τεχνολογικών Εφαρµογών, ΤΕΙ Αθήνας, Αγ. Σπυρίδωνος 122 10 Αιγάλεω, τηλ. +30-210538 5808, email: tgero@teiath.gr 4 ΣΝΜM, ΕΜΠ, Ηρώων Πολυτεχνείου 5, 157 30 Ζωγράφου, τηλ. +30-210772-4029, email: zkapel@mail.ntua.gr ΠΕΡΙΛΗΨΗ To κυµατικό µοντέλο SWAN εφαρµόζεται για την κλιµατική προσοµοίωση της κατάστασης θάλασσας σε παράκτιες περιοχές του ελλαδικού χώρου, στο πλαίσιο του προγράµµατος ΘΑΛΗΣ «Επίδραση της κλιµατικής αλλαγής στη στάθµη και το κυµατικό κλίµα των ελληνικών θαλασσών, στην τρωτότητα των παράκτιων περιοχών και στην ασφάλεια θαλάσσιων και παράκτιων έργων» (CCSEAWAVS). Το σχήµα προσοµοίωσης που εφαρµόζεται περιλαµβάνει τρία επίπεδα υποβιβασµού κλίµακας, δύο µεγάλης (Μεσόγειος και ανατολική Μεσόγειος) και ένα τοπικής (παράκτιες περιοχές ειδικού ενδιαφέροντος). Εξετάζεται η αποδοτικότητα του SWAN στο επίπεδο της Μεσόγειου σε σύγκριση µε το µοντέλο WAM που χρησιµοποιείται επιχειρησιακά σε αυτή την κλίµακα. Αντιµετωπίζονται δυσκολίες που συνδέονται µε το υπολογιστικό κόστος που συνεπάγονται οι µακροχρόνιες κλιµατικές προσοµοιώσεις. Αξιολογείται η αποτελεσµατικότητα του SWAN για τη συνολική προσοµοίωση. 345

APPLICATIO OF SWA WAVE MODEL FOR CLIMATIC SIMULATIO OF SEA CO DITIO AT COASTAL AREAS OF THE MEDITERRA EA G.A. Athanassoulis 1, Professor, SNAME, NTUA. K.A. Belibassakis 2, Associate Professor, SNAME, NTUA. Th.P. Gerostathis 3, Assistant Professor, NA, FTA, ΤΕΙ-Α. Z.G. Kapelonis 4, PhD candidate, SNAME, NTUA. 1 School of Naval Architecture and Marine Eng., (SNAME), National Technical University of Athens (NTUA), 5 Iroon Polytechniou, 157 30 Zografou, Greece, tel.. +30-210772-1136, email: mathan@central.ntua.gr 2 SNAME, NTUA, 5 Iroon Polytechniou, 157 30 Zografou, Greece, tel. +30-210772-1138, email: kbel@fluid.mech.ntua.gr 3 Dept. of Naval Architecture (DNA), Faculty of Technological Applications (FTA), ΤΕΙ of Athens (TEI-A), Ag. Spyridonos 122 10 Egaleo, tel. +30-210538 5808, email: tgero@teiath.gr 4 SNAME, NTUA, 5 Iroon Polytechniou, 157 30 Zografou, Greece, tel.. +30-210772-4029, email: zkapel@mail.ntua.gr ABSTACT SWAN wave model is used for a climatic simulation of sea condition at coastal areas of the Hellenic region, in the context of the THALIS project Estimating the effects of Climate Change on SEA level and WAve climate of the Greek seas, coastal Vulnerability and Safety of coastal and marine structures (CCSEAWAVS). The simulation setup includes three levels, two large scale (Mediterranean and eastern Mediterranean) and a local one (coastal areas of interest). A performance assessment of SWAN is performed for the Mediterranean level, comparing its predictions with corresponding results of the WAM model that is used operationally for such scales. Difficulties related to the computational cost involved with the long climatic simulations are overcome. SWAN model is evaluated as a one-model solution for the described application. 346

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το ερευνητικό πρόγραµµα ΘΑΛΗΣ CCSEAWAVS (ιστότοπος: http://thalisccseawavs.web.auth.gr) έχει σκοπό την ολοκληρωµένη µελέτη των χαρακτηριστικών των ελληνικών θαλασσών σε συνθήκες κλιµατικής αλλαγής, καθώς και των επιπτώσεων της κλιµατικής αλλαγής στην τρωτότητα των παράκτιων περιοχών και στη λειτουργικότητα και ευστάθεια των θαλάσσιων και παράκτιων κατασκευών. Στην παρούσα εργασία, παρουσιάζεται η εφαρµογή του κυµατικού µοντέλου SWAN, εκδ. 40.91 (Booij et al., 1999), στο πλαίσιο κλιµατικής προσοµοίωσης, µε απώτερο σκοπό την µελέτη της επίδρασης της κλιµατικής αλλαγής στην κατάσταση θάλασσας παράκτιων περιοχών ειδικού ενδιαφέροντος. Η µέθοδος περιλαµβάνει τρία στάδια υποβιβασµού κλίµακας από το επίπεδο της Μεσογείου Θάλασσας έως τις παράκτιες περιοχές ειδικού ενδιαφέροντος. Η χρήση του µοντέλου SWAN σε όλες τις κλίµακες προσοµοίωσης διαφοροποιεί τη µεθοδολογία από τις συνήθεις εφαρµογές όπου η χρήση του SWAN περιορίζεται στην παράκτια κλίµακα και τα συνοριακά δεδοµένα ανοικτής θάλασσας προέρχονται από µοντέλα όπως το WAM ή το Wavewatch III (NOAA) (βλ. για παράδειγµα Dykes et al 2002, Catini et al. 2011). Τα προαναφερθέντα µοντέλα προτιµούνται γενικότερα σε εφαρµογές προσοµοίωσης κυµατισµού σε µεγάλες λεκάνες (Korres et al. 2011), αν και σε πρόσφατες εργασίες αναδεικνύονται πλεονεκτήµατα του SWAN (Catini et al. 2011). Περαιτέρω, η χρήση του SWAN για κλιµατικές προσοµοιώσεις παρακτίων περιοχών εισάγει την επιπλοκή του αυξηµένου υπολογιστικού κόστους, καθώς τα χρονικά διαστήµατα προσοµοίωσης είναι της τάξης δεκάδων ή εκατοντάδων ετών. Επιπλέον, στη παράκτια κλίµακα, ο αριθµός των απαιτούµενων προσοµοιώσεων αυξάνει µε τον αριθµό των υπό µελέτη παράκτιων περιοχών. Εµφανίζεται έτσι η ανάγκη κατάλληλης εξισορρόπησης του υπολογιστικού κόστους σε σχέση µε την εκάστοτε κλίµακα προκειµένου να είναι εφικτός ο χειρισµός µεγάλου αριθµού παράκτιων περιοχών. 2. ΠΕΡΙΟΧΈΣ ΜΕΛΈΤΗΣ ΚΑΙ ΕΠΊΠΕ Α ΠΡΟΣΟΜΟΊΩΣΗΣ Για την παραγωγή αξιόπιστων αποτελεσµάτων της κατάστασης θάλασσας για τις 8 παράκτιες περιοχές που φαίνονται στο Σχήµα 1, επιλέχθηκε να εφαρµοστεί ένα σχήµα προσοµοίωσης τριών επιπέδων. Το πρώτο επίπεδο (Επίπεδο 1) καλύπτει το σύνολο της Μεσογείου Θάλασσας σε ανάλυση 0.2x0.2 µοίρες και χρησιµοποιείται ως επίπεδο γένεσης κυµατισµών. Το δεύτερο επίπεδο (Επίπεδο 2) καλύπτει τις ην Ελληνικές θάλασσες σε ανάλυση 0.05x0.05 µοίρες, εκτεινόµενο Νότια έως την ακτή της Αφρικής. Τέλος, το τρίτο επίπεδο (Επίπεδο 3) εστιάζεται σε 8 περιοχές ενδιαφέροντος, τις οποίες καλύπτει µε πλέγµατα ανάλυσης 0.005x0.005 µοίρες, ένα για κάθε µία παράκτια περιοχή. 347

Σχήµα 1. Χάρτης του ελλαδικού χώρου µε σηµειωµένες τις οκτώ παράκτιες περιοχές. Figure 1. Map of the Hellenic region, showing the eight coastal areas of interest. 3. ΠΗΓΈΣ Ε ΟΜΈΝΩΝ Οι πηγές δεδοµένων για το κυµατικό µοντέλο, περιλαµβάνουν τις συνοριακές συνθήκες, τη βαθυµετρία και τον άνεµο. Οι συνοριακές συνθήκες για τα Eπίπεδα 2 και 3 παράγονται από προηγούµενα τρεξίµατα του ίδιου µοντέλου (Eπίπεδα 1 και 2 αντίστοιχα), ενώ το Eπίπεδο 1 δεν απαιτεί συνοριακές συνθήκες καθώς καλύπτει ολόκληρη τη λεκάνη της Μεσογείου η οποία θεωρείται προσεγγιστικά κλειστή. Όσον αφορά τη βαθυµετρία, η πηγή που χρησιµοποιήθηκε για τις προσοµοιώσεις σε ανοιχτή θάλασσα ήταν η βάση General Bathymetric Chart of the Oceans (GEBCO www.gebco.net). H βάση GEBCO αποτελεί µια υψηλής ποιότητας βαθυµετρία που καλύπτει το σύνολο του πλανήτη σε ανάλυση 30 δεύτερα. Για τις προσοµοιώσεις των παράκτιων περιοχών, τα βαθυµετρικά δεδοµένα της βάσης GEBCO συνδυάστηκαν µε ψηφιοποιηµένες ισοβαθείς καµπύλες και ακτογραµµές από χάρτες της Υδρογραφικής Υπηρεσίας του Πολεµικού Ναυτικού. Η επιλογή αυτή έγινε λόγω της µεγαλύτερης ακρίβειας των χαρτών κοντά στην ακτή σε σχέση µε την GEBCO, καθώς επίσης και της ακριβέστερης αναπαράστασης της ακτογραµµής. Τα βασικά δεδοµένα ανέµου που χρησιµοποιήθηκαν είναι προϊόν του προγράµµατος CCSEAWAVS (πακέτα εργασιών 1.2, 1.3), και έχουν παραχθεί µε χρήση του περιοχικού 348

κλιµατικού µοντέλου RegCM3 του International Centre of Theoretical Physics (ICTP) (Vagenas et al. 2014). Τα δεδοµένα έχουν χρονική ανάλυση 6 ώρες και χωρίζονται σε δύο σύνολα, ένα σύνολο χωρικής ανάλυσης 25x25km για ολόκληρη τη Μεσόγειο το οποίο χρησιµοποιήθηκε στη προσοµοίωση του Επιπέδου 1, και ένα σύνολο χωρικής ανάλυσης 10x10km για την περιοχή της ανατολικής Μεσογείου που χρησιµοποιήθηκε για τα Επίπεδα 2 και 3. Τα δύο σύνολα δεδοµένων καλύπτουν την περίοδο 1960-2100, όπου τα έτη 1960-2000 έχουν παραχθεί χρησιµοποιώντας ιστορικά δεδοµένα για τις τιµές εκποµπών αερίων θερµοκηπίου, ενώ για τα έτη 2000-2100 έχει χρησιµοποιηθεί το σενάριο Α1Β του Special Report on Emissions Scenarios (SRES). Συµπληρωµατικά, στο στάδιο προετοιµασίας του κυµατικού µοντέλου, χρησιµοποιήθηκαν και hindcast δεδοµένα για την πρώτη δεκαετία του 2000, που προµήθευσε η Οµάδα Ατµοσφαιρικών Μοντέλων και Πρόγνωσης Καιρού (Γ. Κάλλος, forecast.uoa.gr) του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστηµίου Αθηνών (ΕΚΠΑ). Τα συγκεκριµένα δεδοµένα έχουν παραχθεί στο πλαίσιο του προγράµµατος MARINA PLATFORM (www.marina-platform.info) και καλύπτουν το σύνολο της Μεσογείου σε ανάλυση 0.05x0.05 µοίρες και χρονική ανάλυση 3 ώρες. 4. ΠΡΟΣΟΜΟΙΏΣΕΙΣ ΜΕ ΤΟ ΚΥΜΑΤΙΚΌ ΜΟΝΤΈΛΟ SWA ΣΤΗ ΠΕΡΙΟΧΉ ΤΗΣ ΜΕΣΟΓΕΊΟΥ Επειδή, όπως περιγράφεται στην εισαγωγή, η χρήση του SWAN περιορίζεται συνήθως σε παράκτιες εφαρµογές (µικρής έκτασης), στο στάδιο προετοιµασίας έγινε µία εκτίµηση της επίδοσής του σε κλίµακα µεγάλων λεκανών, σε σύγκριση µε το µοντέλο WAM, το οποίο χρησιµοποιείται συχνά για τέτοιου τύπου προσοµοιώσεις. Πιο συγκεκριµένα, τα hindcast δεδοµένα ανέµου χρησιµοποιήθηκαν για την προσοµοίωση µίας δεκαετίας (2001-2011) ολόκληρης της Μεσογείου, χρησιµοποιώντας το SWAN µε στάνταρ ρυθµίσεις και στο πλέγµα του επιπέδου 1. Στη συνέχεια, τα αποτελέσµατα του SWAN συγκρίθηκαν µε αποτελέσµατα του WAM (cycle 4) µε τον ίδιο άνεµο, τα οποία προέρχονται από το ερευνητικό πρόγραµµα MARINA PLATFORM (Οµάδα Ατµοσφαιρικών Μοντέλων και Πρόγνωσης Καιρού, ΕΚΠΑ). Οι πρώτες συγκρίσεις έδειξαν πολύ καλή έως άριστη συµφωνία όσον αφορά τις παραµέτρους σηµαντικού ύψους κύµατος και µέσης κυµατικής διεύθυνσης (βλ. Σχήµα 2). Σε αντιδιαστολή, παρατηρήθηκε µια συστηµατική διαφορά όσον αφορά την εκτίµηση της µέσης κυµατικής περιόδου Τ -10 (βλ Σχήµα 3). Αντίστοιχες παρατηρήσεις υπάρχουν στην τεκµηρίωση του SWAN και στη βιβλιογραφία (Rogers et al. 2003, Westhynsen et al 2007), ενώ στο Rogers et al. (2003) οι συγγραφείς δείχνουν ότι οι σχετικές διαφορές υπάρχουν και κατά τη σύγκριση του SWAN µε δεδοµένα µετρήσεων (από πλωτήρες), και οφείλονται στην συνδυασµένη υποεκτίµηση της χαµηλόσυχνης και υπερεκτίµηση της υψηλόσυχνης ενέργειας των κυµατισµών από το SWAN. Από πληροφορίες που περιέχονται στη παραπάνω βιβλιογραφία, αλλά και από παραµετρική ανάλυση που έγινε, η συµπεριφορά αυτή φαίνεται να ελέγχεται σε σηµαντικό βαθµό από την παραµετροποίηση 349

Σχήµα 2. Σύγκριση εκτιµήσεων σηµαντικού ύψους κύµατος (αριστερά) και µέσης διεύθυνσης (δεξιά) από τα µοντέλα SWAN και WAM. Figure 2. Comparison of significant wave height (left) and mean direction (right) from SWAN and WAM. Σχήµα 3. Σύγκριση εκτιµήσεων µέσης περιόδου κύµατος από το SWAN και το WAM, πριν (αριστερά) και µετά (δεξιά) από τη ρύθµιση της παραµέτρου απόσβεσης στο SWAN. Figure 3. Comparison of mean wave period predictions from SWAN and WAM, before (left) and after (right) tuning the whitecapping dissipation term in SWAN. της ενεργειακής απόσβεσης λόγο θραύσης οφειλόµενης στην κλίση των κυµάτων. Ρυθµίζοντας καταλλήλως τις σχετικές παραµέτρους, και επαναλαµβάνοντας την προσο- µοίωση, τα αποτελέσµατα για τις µέσες κυµατικές περιόδους βελτιώθηκαν σηµαντικά (βλ Σχήµα 3). Τα αποτελέσµατα σηµαντικού ύψους και µέσης διεύθυνσης έδειξαν επίσης βελτίωση (δεν παρουσιάζονται σχήµατα για λόγους συντοµίας). Οι µικρές εναποµένουσες 350

διαφορές, µπορούν να εξηγηθούν µερικώς από τις διαφορές στο υπολογιστικό πλέγµα και στο χρονικό βήµα της προσοµοίωσης. Παράλληλα µε την εργασία αυτή, το SWAN ενσωµάτωσε τη σχετική ρύθµιση (στο patch 40.91Α) και έτσι οι επόµενες εκδόσεις λειτουργούν ικανοποιητικά σε σύγκριση µε το WAM χωρίς να απαιτείται ειδική ρύθµιση. 5. ΠΡΟΣΟΜΟΊΩΣΗ ΠΑΡΆΚΤΙΩΝ ΠΕΡΙΟΧΏΝ Η σηµαντικότερη πρόκληση κατά τη προσοµοίωση του επιπέδου 3, ήταν το µεγάλο υπολογιστικό κόστος, εξαιτίας του αριθµού των παράκτιων περιοχών (οκτώ), καθώς επίσης και της µεγάλης διάρκειας της προσοµοίωσης (150 έτη). Για το λόγο αυτό, έγινε µία διερεύνηση ώστε να ελεγχθεί η δυνατότητα εκτέλεσης στάσιµων υπολογισµών στο επίπεδο 3, οι οποίοι έχουν σηµαντικά µικρότερο υπολογιστικό κόστος. Η διερεύνηση περιλάµβανε Σχήµα 4. Σύγκριση µεταξύ αποτελεσµάτων του SWAN από στάσιµους και µη στάσιµους υπολογισµούς, για το σηµαντικό ύψος (πάνω αριστερά), µέση περίοδο (πάνω δεξιά) και µέση διεύθυνση κύµατος (κάτω αριστερά) σε 14 θέσεις της περιοχής 4 (κάτω δεξιά). Figure 4. Comparison between stationary and non-stationary SWAN computations for the significant wave height (top left), mean wave period (top right) and mean wave direction (bottom left) at 14 locations of area 4 (bottom right). 351

προσοµοιώσεις ενός µήνα (Ιανουάριος 1952) για όλες τις περιοχές, µε στάσιµους και µη στάσιµους υπολογισµούς. Οι συγκρίσεις των κυµατικών παραµέτρων έδειξαν µικρές έως αµελητέες διαφορές µεταξύ των δύο µεθόδων προσοµοίωσης (βλ. Σχήµα 4) και έτσι επιλέχθηκε να χρησιµοποιηθεί η υπολογιστικά οικονοµικότερη λύση των στάσιµων υπολογισµών. Στο Σχήµα 4, φαίνεται η σύγκριση για σηµεία της περιοχής 4, ενώ παρόµοια ήταν τα αποτελέσµατα και για τις άλλες περιοχές. Σχήµα 5. Σύγκριση χρονοσειρών σηµαντικού ύψους κύµατος µεταξύ επιπέδων 2 και 3, για τις περιοχές 1 έως 4 (κατά σειρά ανάγνωσης). Η χρωµατική κλίµακα αντιστοιχεί στο rmse. Figure 5. Significant wave height timeseries comparisons between level 2 and level 3, for areas 1 to 4 (in reading order). Color scale corresponds to the rmse. Συγκρίσεις έγιναν επίσης και µεταξύ των κοινών υπολογιστικών κόµβων των επιπέδων 2 και 3. Σκοπός ήταν η επιβεβαίωση της γενικής συνέπειας των δύο επιπέδων, καθώς επίσης και η εκτίµηση της καταλληλότητας των αποτελεσµάτων του επιπέδου 2 σε σχέση µε την εγγύτητα της ακτής ή/και τοπογραφικά προστατευµένες περιοχές. Στα 352

Σχήµατα 5 και 6, παρουσιάζονται τα σχετικά αποτελέσµατα ως προς το root mean squared error (rmse), µεταξύ των χρονοσειρών από τα κοινά σηµεία στα επίπεδα 2 και 3, για τις οκτώ περιοχές, και χρονική περίοδο πέντε (5) ετών (1-1-2001 έως 31-12-2005). Τα αποτελέσµατα δείχνουν ικανοποιητική συµφωνία µεταξύ επιπέδου 2 και 3, µε εξαίρεση τοπογραφικά προστατευµένες περιοχές (βλ. πχ. περιοχές 3, 5, 7, 8), καθώς και θέσεις (κόµβους) που απέχουν λιγότερο από ένα χωρικό βήµα (του υπολογιστικού πλέγµατος επιπέδου 2) από την ακτή. Σχήµα 6. Όπως το Σχήµα 5, αλλά για τις περιοχές 5 έως 8 (κατά σειρά ανάγνωσης). Figure 6. Same as Figure 5, but for areas 5 to 8 (in reading order). 6. ΣΥΖΗΤΗΣΗ Στην παρούσα εργασία παρουσιάστηκε η εφαρµογή του µοντέλου SWAN για την προσοµοίωση του κυµατικού κλίµατος στα πλαίσια του προγράµµατος ΘΑΛΗΣ CCSEAWAVS. Από την ανάλυση που έγινε, το SWAN κρίνεται αποτελεσµατικό εναλλακτικό µοντέλο του WAM για εφαρµογές της περιοχής της Μεσόγειου Θάλασσας, παράγοντας αξιόπιστα αποτελέσµατα στη συνολική κλίµακα (ολόκληρη τη λεκάνη της 353

Μεσογείου). Το προτεινόµενο σχήµα µε δύο επίπεδα µεγάλης και µεσαίας κλίµακας όπου εκτελείται µη στάσιµη προσοµοίωση και ένα επίπεδο µικρής κλίµακας στάσιµων υπολογισµών εξισορροπεί αποτελεσµατικά το υπολογιστικό κόστος και τη συνέπεια των αποτελεσµάτων για προσοµοιώσεις µεγάλης χρονικής διάρκειας, που απαιτούνται σε κλιµατικές µελέτες. Επίσης, κατά περίπτωση, το σχήµα µπορεί να επεκταθεί και µε ενδιάµεσα επίπεδα µη στάσιµων υπολογισµών εάν αυτό κριθεί απαραίτητο για την εκάστοτε εφαρµογή. 7. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Η εργασία πραγµατοποιήθηκε στα πλαίσια του Ερευνητικού Προγράµµατος (CCSEAWAVS: Estimating the effects of climate change on sea level and wave climate of the Greek seas, coastal vulnerability and safety of coastal and marine structures). Η παρούσα έρευνα έχει συγχρηµατοδοτηθεί από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταµείο - ΕΚΤ) και από εθνικούς πόρους µέσω του Επιχειρησιακού Προγράµµατος «Εκπαίδευση και ια Βίου Μάθηση» του Εθνικού Στρατηγικού Πλαισίου Αναφοράς (ΕΣΠΑ) Ερευνητικό Χρηµατοδοτούµενο Έργο: Θαλής. Επένδυση στην κοινωνία της γνώσης µέσω του Ευρωπαϊκού Κοινωνικού Ταµείου. 8. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Booij, N., R.C. Ris, and L.H. Holthuijsen. (1999). A third-generation wave model for coastal regions, pt.i, Model description and validation, J.Geoph.Res., 104(C4), 7649-7666. Catini, F., F. Montagna, L. Franco, G. Bellotti, S. Corsini, R. Inghilesi, and A. Orasi. (2011). Development of a High-Resolution Nearshore Wave Forecasting/Hindcasting System for the Italian Coasts. Coastal Engineering Proceedings, 1(32). Dykes, J.D.; Y.L. Hsu, and W.E. Rogers. (2002). The development of an operational SWAN model for NGLI OCEA S '02 MTS/IEEE, vol.2, 859,866. Korres, G., A. Papadopoulos, P. Katsafados, D. Ballas, L. Perivoliotis, and K. Nittis. (2011). A 2-year intercomparison of the WAM-Cycle4 and the WAVEWATCH-III wave models implemented within the Mediterranean Sea. Mediterranean Marine Science, 12(1), 129-152. Rogers, W.E., P.A. Hwang, and D.W. Wang. (2003). Investigation of Wave Growth and Decay in the SWAN Model: Three Regional-Scale Applications, J. Phys. Oceanogr., 33, 366 389. Vagenas, C., C. Anagnostopoulou and K. Tolika. (2014). Climatic study of the surface wind field and extreme winds over the Greek seas. Proceedings of the 12th International Conference on Meteorology, Climatology and Atmospheric Physics, COMECAP 2014, Hereklio, 28 May 31 June 2014 (to appear). Westhuysen, A. J., M. Zijlema and J.A. Battjes. (2007). Nonlinear saturation-based whitecapping dissipation in SWAN for deep and shallow water. Coastal Engineering, 54(2), 151-170. 354