Δράση 2.2: Συσχέτιση μετεωρολογικών παραμέτρων με τη μετεωρολογική παλίρροια - Τελικά Αποτελέσματα OCE Group: Γ. Κρεστενίτης Γ. Ανδρουλιδάκης Κ. Κομπιάδου Χ. Μακρής Β. Μπαλτίκας Ν. Διαμαντή Εργαστήριο Θαλάσσιας Τεχνικής & Θαλασσίων Έργων Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑΠΘ CCSEAWAVS (ΘΑΛΗΣ) 2-3 Φεβρουαρίου 2015 / ΑΠΘ / Θεσσαλονίκη
Περιγραφή & Στόχοι Έρευνας Μετεωρολογική Παλίρροια (Storm Surge): Μεταβολή Στάθμης Θάλασσας (ΜΣΘ) ως αποτέλεσμα χαμηλών βαρομετρικών συστημάτων + δυνατών ανέμων Αύξηση κινδύνου παράκτιας κατάκλυσης Σημαντικές επιπτώσεις σε παράκτιες περιοχές χαμηλού υψομέτρου: πλημμύρες και/ή διάβρωση Έντονη όχληση σε: Πληθυσμούς Περιουσίες Βιο/Οικοτόπους Δημόσιους χώρους Ετοιμότητα/Αντίδραση ανθρώπινου παράγοντα: κατάλληλη αποτύπωση των επικίνδυνων περιοχών + καταγραφή πιθανοτήτων εμφάνισης με βάση κλιματικά μοντέλα/σενάρια Στόχευση Διερεύνηση/Μοντελοποίηση τάσεων εξέλιξης των ακραίων τιμών της ΜΣΘ λόγω ακραίων ατμοσφαιρικών συνθηκών για περίοδο 150 ετών Πρόβλεψη γεγονότων και πιθανοτήτων εμφάνισης μετεωρολογικής παλίρροιας για συγκεκριμένο κλιματικό σενάριο με ιδιαίτερα αυξημένες συγκεντρώσεις αερίων φαινομένου «θερμοκηπίου» Πρόβλεψη ακραίων τιμών ΜΣΘ και πιθανοτήτων πλημμύρας
Δεδομένα & Μεθοδολογία Διαθέσιμα δεδομένα: ΜΣΘ από ΥΥΠΝ σε 5 σταθμούς για πρόσφατη 11ετία (2002-2012) Επεξεργασία: αφαίρεση παλίρροιας + επίδρασης μεταβολών θαλάσσιου όγκου με κατάλληλα φίλτρα αφαίρεσης αρμονικών Μαθηματικό ομοίωμα: 2-D Εξισώσεις Ρηχών Νερών (Krestenitis et al, 2011) Διέγερση μοντέλου: Αποτελέσματα: Οριακές Συνθήκες: Άνεμος + SLP από RegCM3 για το A1B σενάριο (IPCC) ΜΣΘ λόγω μετεωρολογικών επιδράσεων Σύζευξη με προσομοιώσεις MeCSM Περίοδος Προσομοίωσης: 1951-2100 MeCSM: Mediterranean Climate Surge Model GreCSM: Greek seas Climate Surge Model Δx= 1/20 = ~5Km Δx= 1/10 = ~10Km
Μεγέθη & Εργαλεία Μελέτης SLH: Μεταβολή Στάθμης Θάλασσας (ΜΣΘ) SSI: Δείκτης Μετεωρολογικής Παλίρροιας = Μέσος των 3 ανεξάρτητων μεγίστων SLH max /έτος (ανεξάρτητο γεγονός: απέχει τουλάχιστον 120 hrs από το επόμενο) Ποσοστιαίο Σφάλμα: Δείκτης Σφάλματος: SSI mod SSI obs E (%) = 100 SSI mod + SSI obs 2 ( mod obs ) EI = SSI SSI σ + σ 2 2 SSI SSI mod 2 obs Δείκτης Κλιματικής Αλλαγής: ( FUTURE 11yrs ) ( PAST 11yrs ) SSI mod SSI mod CCI (%) = 100 ( PAST 11yrs ) SSI mod Στατιστικά συνεκτικό συμβάν: Στατιστικά έντονο συμβάν: SLH ( m + σ ) coh SLH ( m + 2 σ ) int m : μέση τιμή χρονοσειράς SLH σ : τυπική απόκλιση >> >> Υψηλής Τάξης Εκατοστημόρια (Percentiles) για ΜΣΘ: π.χ. 95 ο εκατοστημόριο = οριακή τιμή στάθμης μεγαλύτερη από 95% των τιμών της SLH
Αξιολόγηση μοντέλων: Δείκτης SSI Συγκρίσεις InSitu vs. Model 11ετίας για τον δείκτη SSI (m) μαζί με δείκτες σφάλματος MeCSM GreCSM 0.4 Storm Surge Index (m) 0.4 Storm Surge Index (m) 0.3 0.3 0.2 0.1 0.2 insitu model 0.1 insitu model 0.0 THESSALONIKI HERAKLION CHIOS ALEXANDROUPOLI LEFKADA 0.0 THESSALONIKI HERAKLION CHIOS ALEXANDROUPOLI LEFKADA Error Index Error Index -0.849 LEFKADA LEFKADA 1.07-0.941 ALEXANDROUPOLI ALEXANDROUPOLI 0.20-0.541 CHIOS CHIOS 0.86-2.226 HERAKLION -0.45 HERAKLION -1.227 THESSALONIKI THESSALONIKI 0.35 Τιμές SSI από GreCSM > SSI του MeCSM και γενικά καλύτερες (πιο κοντά στις μετρήσεις) Από MeCSM (Level 1) σε GreCSM (Level 2): Σε Λευκάδα και Χίο το σφάλμα αυξάνεται ελαφρά Σε Θεσσαλονίκη, Ηράκλειο και Αλεξανδρούπολη το σφάλμα μειώνεται πολύ
Επίδραση Κλιματικής Αλλαγής Βραχυπρόθεσμη Επίδραση: Δείκτης Κλιματικής Αλλαγής CCI (%) από προσομοιώσεις GreCSM για την ενδεικτική μελλοντική 11ετία (2020-2030) Lefkada Alexandroupolis 9.9 10.4 CCI (%) Chios Iraklio Thessaloniki 5.5 6.4 11.2 ( FUTURE 11yrs ) ( PAST 11yrs ) SSI mod SSI mod CCI (%) = 100 ( PAST 11yrs ) SSI mod Μακροπρόθεσμη Επίδραση: Εξέλιξη Δείκτη Κλιματικής Αλλαγής CCI (%) σε διακριτές 11ετίες για το υπόλοιπο του 21 ου αιώνα 20 15 10 Thessaloniki Iraklio Chios Alexandroupolis Lefkada CCI (%) 5 0-5 -10-15 -20 2020-2030 2030-2040 2040-2050 2050-2060 2060-2070 2070-2080 2080-2090 2090-2100
Ακραίες τιμές ΜΣΘ 1951 2100 Εκατοστημόρια SLH 95 και SLH 99 (σε m) για όλη την περίοδο προσομοίωσης (150 έτη) GreCSM
Συσχέτιση ατμοσφαιρικών πεδίων με ΜΣΘ Συντελεστής Συσχέτισης κατά Pearson για SLP vs. ετήσιο SLH max SLH από μοντέλο GreCSM (Level 2) σε διάφορους ελληνικούς παράκτιους σταθμούς ολόκληρη περίοδος προσομοίωσης (150 έτη) Οι νότιες ακτές (π.χ. Ρόδος, Ιεράπετρα) επηρεάζονται λιγότερο από την επίδραση του SLP Κεντρικό Αιγαίο πολύπλοκη τοπογραφία (μεγάλος αριθμός νήσων) μεγάλη επίδραση SLP και όχι ανέμων Επίδραση SLP στο Β. Ιόνιο < Ν. Ιόνιο Υψηλά SLH κυρίως λόγω ανέμων (Sirocco) στην περιοχή
Εξέλιξη Μετεωρολογικών Παλιρροιών Περιοχικές τάσεις εξέλιξης ετήσιων SLH max 2 διακριτές περίοδοι: παρελθόν (1951-2000) και μέλλον (2001-2100) 6 υπο-περιοχές προσομοίωσης GreCSM
Εξέλιξη Ακραίων Τιμών ΜΣΘ Τοπικές τάσεις εξέλιξης ετήσιων SLH max σε παρελθόν (1951-2000) και μέλλον (2001-2100) 0.8 0.7 THESSALONIKI Past Future 0.8 0.7 ALEXANDROUPOLI Past Future SLHmax/yr (m) 0.6 0.5 0.4 SLHmax/yr (m) 0.6 0.5 0.4 0.3 0.3 0.2 0.2 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 0.8 0.8 YEAR YEAR LEFKADA Past LESVOS Past 0.7 Future 0.7 Future SLHmax/yr (m) 0.6 0.5 0.4 SLHmax/yr (m) 0.6 0.5 0.4 0.3 0.3 0.2 0.2 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 0.8 0.8 YEAR YEAR PATRAS Past IRAKLEIO Past 0.7 Future 0.7 Future SLHmax/yr (m) 0.6 0.5 0.4 SLHmax/yr (m) 0.6 0.5 0.4 0.3 0.3 0.2 0.2 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 YEAR YEAR
Εξέλιξη Χωρικών Κατανομών ΜΣΘ Περίοδος 1951-2000 Περίοδος 2001-2050 Περίοδος 2051-2100 Μέγιστη SLH Μέση SLH
Δείκτης SSI στην Παράκτια Ζώνη Χάρτης μέσου δείκτη SSI (m) για ολόκληρη την περίοδο προσομοίωσης (1951-2100) SSI 150yrs 30 cm στις ελληνικές ακτές MAX Μετεωρολογικής Παλίρροιας στις βόρειες περιοχές της παράκτιας ζώνης (>40 cm) Χαμηλές τιμές σε Κρήτη και Δωδεκάνησα (~30 cm) SSI 1951-2100 (m)
Παράκτια Κατάκλυση Εξέλιξη (1951-2100) ποσοστού κατάκλυσης από προσομοιώσεις GreCSM στο σύνολο των παράκτιων κελιών διαφόρων περιοχών των ελληνικών θαλασσών (π.χ. Θερμαϊκός Κόλπος) Ύψος στάθμης εδάφους H DEM από Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους (DEM) Πηγή: (Δx=~700m)
Παράκτια Κατάκλυση Εξέλιξη (1951-2100) ποσοστού κατάκλυσης από προσομοιώσεις GreCSM στο σύνολο των παράκτιων κελιών διαφόρων περιοχών των ελληνικών θαλασσών (π.χ. Θερμαϊκός Κόλπος) Υπολογισμός της κλίσης των παράκτιων κελιών Μεγάλες κλίσεις Ανατολικός Κόλπος Μικρές κλίσεις Δυτικός Κόλπος (Δέλτα)
Διαχρονική Εξέλιξη Παράκτιας Κατάκλυσης Εξέλιξη ποσοστού κατάκλυσης (%) από προσομοιώσεις GreCSM (1951-2100) στο σύνολο των παράκτιων κελιών του Θερμαϊκού Κόλπου με βάση κλίση και ύψος εδάφους + ΜΣΘ Μείωση της μέσης ετήσιας κατάκλυσης Αύξηση των μεγίστων ποσοστών κατάκλυσης στο τέλος του αιώνα
Συμπεράσματα Καλή απόδοση κλιματικού μοντέλου μετεωρολογικής παλίρροιας στις ελληνικές θάλασσες επαληθεύεται από μετρήσεις Λεπτομερές μοντέλο GreCSM (Level 2) αποδίδει καλύτερα από το αδρό MeCSM (Level 1) βάσει αναλύσεων πάνω σε στατιστικά στοιχεία και μέτρα διασποράς για κατανομές SLH Ακραίες τιμές ΜΣΘ Β. Αιγαίου μεγαλύτερες από αυτές του Κεντρ. και Ν. Αιγαίου λόγω διαφοράς σε μηχανισμούς ατμοσφαιρικής διέγερσης και τοπογραφία περιοχής Ακραία τιμή μέγιστης ετήσιας ΜΣΘ προβλέπεται ότι θα αυξηθεί τον τρέχοντα αιώνα Εποχιακή εμφάνιση ακραίων τιμών μετεωρολογικής παλίρροιας σχετικά σταθερή στο μέλλον Επίδραση Κλιματικής Αλλαγής: Βραχυπρόθεσμη (11ετία 2020-2030) αύξηση ακραίων τιμών μετεωρολογικής παλίρροιας (SSI) Μακροπρόθεσμη πτώση SSI ως 2060 και άνοδος ως 2100 Τάση εξέλιξης ακραίων τιμών ΜΣΘ (2000-2100) τόσο τοπικά όσο και σε ολόκληρες περιοχές μελέτης παρουσιάζει ελαφρά κάμψη προς το μέσο του 21 ου αιώνα και ελαφρά αύξηση στο τέλος Μέση στο χρόνο ΜΣΘ λόγω μετεωρολογικής παλίρροιας υπό Κλιματική Αλλαγή προβλέπεται ότι θα αυξηθεί στη ΝΑ Μεσόγειο σε σχέση με τις ελληνικές θάλασσες αντίστροφα για μέγιστη ΜΣΘ Κατηγοριοποίηση ακτών με βάση την επικινδυνότητα κατάκλυσης από ανύψωση στάθμης θάλασσας λόγω μετεωρολογικής παλίρροιας
Ευχαριστίες Η έρευνα συγχρηματοδοτείται από την ΕΕ (ESF) και εθνικούς πόρους από το Επιχειρησιακό Πρόγραμμα Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση Ερευνητικό Πρόγραμμα ΘΑΛΗΣ. Ευχαριστούμε τους συναδέλφους ερευνητές Γ. Τεγούλια, Χ. Αναγνωστοπούλου και Κ. Τολίκα (Τμήμα Μετεωρολογίας και Κλιματολογίας ΑΠΘ) για την παροχή δεδομένων ατμοσφαιρικών πεδίων.