11 ο Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας «Υδάτινοι Ορίζοντες: Προκλήσεις & Προοπτικές» Μυτιλήνη, 13-17 Μαΐου 2015 Τμήμα Επιστημών της Θάλασσας, Πανεπιστήμιο Αιγαίου Πρακτικά Διοργάνωση: Πανελλήνιος Σύλλογος Εργαζομένων στο ΕΛΚΕΘΕ Σύλλογος Ερευνητών ΕΛΚΕΘΕ Σε συνεργασία με το Τμήμα Επιστημών της Θάλασσας, Πανεπιστημιακή Μονάδα Λέσβου, Πανεπιστήμιο Αιγαίου Υπό την αιγίδα του Eλληνικού Κέντρου Θαλάσσιων Ερευνών Με τη στήριξη της Γενικής Γραμματείας Αιγαίου & Νησιωτικής Πολιτικής
Επιμέλεια έκδοσης: Καραχλέ Π.Κ., Γιαννακούρου Α., Ζερβουδάκη Σ., Μπιντούδη Ε., Γκουβούση Α., Ασημακοπούλου Γ., Γιακουμή Σ., Βαρκιτζή Ι., Καλογιάννη Ε., Παπαδοπούλου Κ.-Ν., Γιαννουλάκη Μ., Μανουσάκη Τ. Για βιβλιογραφικές αναφορές χρησιμοποιήστε την ακόλουθη συντομογραφία: Πρακτ. 11 ου Πανελ. Συμπ. Ωκεανογρ. & Αλιείας For reference purposes use the following abbreviation: Proc. 11 th Panhel. Symp. Oceanogr. & Fish. ISBN: 978-960-9798-08-2
11 th Panhellenic Symposium on Oceanography & Fisheries «Aquatic Horizons: Challenges & Perspectives» Mytilene, Lesvos Island, Greece, May 13-17 2015 Department of Marine Sciences, University of the Aegean Proceedings Organised by: Panhellenic Union of HCMR Employees Union of HCMR Researchers In collaboration with the Department of Marine Sciences, University of the Aegean Under the auspices of the Hellenic Centre for Marine Research With the support of the General Secretariat of the Aegean and Island Policy
11ο Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας, Μυτιλήνη, Λέσβος, Ελλάδα 2015 Μορφολογικές ενδείξεις ενεργού μεταφοράς ιζημάτων στον παράκτιο χώρο της Ερεσού (Λέσβος) Νάσρας, Σ. 1, Ανδρεάδης, Ο. 1, Ψαρρός, Φ. 1, Μονιούδη, Ι. 1, Χασιώτης, Θ. 1, Βελεγράκης, Α.Φ. 1 1 Τμήμα Επιστημών της Θάλασσας, Πανεπιστήμιο Αιγαίου, hasiotis@marine.aegean.gr Περίληψη Η παράκτια περιοχή της Ερεσού (Λέσβος) μελετήθηκε συστηματικά σε 4 φάσεις, συλλέγοντας υποθαλάσσια μορφολογικά και ιζηματολογικά δεδομένα καθώς και ανεμολογικά στοιχεία. Τα αποτελέσματα (εξετάζοντας μωσαϊκά ηχογραφιών διαφορετικών χρονικών περιόδων) έδειξαν μεταβολές της υφής του πυθμένα, παρουσία/μετανάστευση αμμο-ρυτιδώσεων, καθώς επίσης και ύπαρξη γεωμορφών τύπου αμμωδών ραβδώσεων. Οι διαστάσεις των ρυτιδώσεων όπως προέκυψαν από διαφορετικές μεθόδους είναι παρόμοιες με αυτές που αναφέρονται σε άλλες εργασίες που έχουν ακολουθήσει διαφορετικές προσεγγίσεις, με συγκρίσιμο όμως ανεμολογικό/κυματικό καθεστώς και μέγεθος κόκκων, επιβεβαιώνοντας έτσι την εγκυρότητα των αποτελεσμάτων της παρούσας μελέτης. Τα αποτελέσματα παρέχουν μια σαφή ένδειξη για την ενεργό μεταφορά ιζημάτων στον παράκτιο χώρο της Ερεσού. Λέξεις κλειδιά: μορφολογική έρευνα, γεωμορφές, αμμο-ρυτιδώσεις, Ερεσός Morphological evidence of active sediment transport in the inshore area of Eressos beach (Lesvos) Nasras, S. 1, Andreadis, O. 1, Psarros, F. 1, Monioudi, I. 1, Hasiotis, T. 1, Velegrakis, A.F. 1 1 Department of Marine Sciences, University of the Aegean, hasiotis@marine.aegean.gr Abstract The coastal area of Eressos beach (Lesvos island) was repeatedly surveyed (4 times) collecting bathymetric, morphological, sedimentological data and wind speed measurements. The results (examining side scan sonar mosaics of different survey periods) have shown changes in the seabed texture, presence/migration of sand ripples on the seabed and occurrence of ribbon like features as well. Ripple dimensions were calculated applying different methods and they were found to be comparable with those referred to other studies worldwide using similar wind and grain size data. The results of the current study clearly indicate an active sediment transport in Eressos beach. Keywords: morphological survey, bedforms, sand ripples, Eressos beach 1. Εισαγωγή Η παραλία της Ερεσού βρίσκεται στη ΒΔ Λέσβο (Εικ. 1) και είναι εκτεθειμένη σε ΝΑ, Ν, ΝΔ και Δ κατεύθυνσης ανέμους. Σύμφωνα με πρόσφατες έρευνες και με μαρτυρίες κατοίκων της περιοχής, την τελευταία δεκαετία χάθηκαν περισσότερα από 10 m παραλίας στην Ερεσό και πολύ περισσότερα τα τελευταία ~60 χρόνια. Τα τμήματα της παραλίας που βρίσκονται υπό καθεστώς διάβρωσης είναι ιδιαίτερα το κεντρικό και το ανατολικό. Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η μελέτη της χωρο-χρονικής μεταβλητότητας του πυθμένα και της κινητικότητας των γεωμορφών καθώς και η ανάλυση των χαρακτηριστικών των παρατηρούμενων ρυτιδώσεων από ηχογραφίες και η σύγκριση τους με αποτελέσματα ημι-εμπειρικών εξισώσεων από τη διεθνή βιβλιογραφία. 2. Υλικά και μέθοδοι Οι εργασίες πεδίου στην παράκτια ζώνη της Ερεσού περιελάμβαναν επαναλαμβανόμενες σαρώσεις (4) του πυθμένα με ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης (SSS) τύπου Starfish (450kHz) σε διάστημα 27 μηνών, βαθυμετρική αποτύπωση (Hi-Target HD370-200kHz), λήψη δειγμάτων 1097
11th Panhellenic Symposium on Oceanography and Fisheries, Mytilene, Lesvos island, Greece 2015 επιφανειακών ιζημάτων και συλλογή ανεμολογικών δεδομένων. Τα δεδομένα αναλύθηκαν μέσω των λογισμικών Excel, SedPlot, Gradistat, SonarWiz-Map, ArcGIS, ενώ η ανάλυση και η επεξεργασία των ανεμολογικών δεδομένων έγινε με τη δημιουργία GUI (Graphical User Interface) σε περιβάλλον MATLAB. Τα χαρακτηριστικά των ρυτιδώσεων προσδιορίστηκαν από το SonarWiz-MAP αλλά και υπολογιστικά από ημι-εμπειρικούς τύπους σύμφωνα με τους Kos yan (1988) και Wiberg & Harris (1994). Οι συντεταγμένες των χαρτών που δημιουργήθηκαν είναι σε UTM. Εικ. 1. Η παραλία της Ερεσού με σκιαγραφημένη την περιοχή έρευνας (αριστερά), η βαθυμετρία και η τρισδιάστατη απεικόνιση της (κέντρο και δεξιά, αντίστοιχα). 3. Αποτελέσματα Η λεπτομερής βαθυμετρική αποτύπωση σε βάθη μικρότερα από 10 m, έδειξε ότι το υποθαλάσσιο ανάγλυφο μπορεί να διακριθεί σε δύο τμήματα (Εικ. 1). Το πρώτο τμήμα αφορά σε βάθη από την ακτή έως τα ~5.0 m και χαρακτηρίζεται από μια περισσότερο σύνθετη μορφολογία (ύφαλοι αναβαθμοί, επιμήκεις κοιλότητες ροής) σε σχέση με το δεύτερο τμήμα που εκτείνεται βαθύτερα από τα ~5.0 m, όπου το ανάγλυφο είναι ομαλό. Από τη μελέτη των ηχογραφιών και από τη συγκριτική ανάλυση της ανακλαστικότητας του πυθμένα μεταξύ των τεσσάρων μωσαϊκών, διακρίθηκαν και αποτυπώθηκαν πέντε κύριοι τύποι ανακλαστικότητας που αντιστοιχούν σε μεταβολές της υφής των ιζημάτων και του αναγλύφου (Εικ. 2). Εικ. 2. Παραδείγματα θεματικών χαρτών, όπως προέκυψαν από την ανάλυση των μωσαϊκών ηχογραφιών της δεύτερης (αριστερά) και τέταρτης (δεξιά) καταγραφικής περιόδου. Από τους πέντε τύπους ανακλαστικότητας οι σημαντικότεροι ήταν (Εικ. 3): (α) Ο τύπος IV που σχετίζεται με ακανόνιστες, σχετικά επιμήκεις εναλλαγές μέσης και υψηλής ανακλαστικότητας με συγκεκριμένη διαμόρφωση κάθετα προς την ακτή, που πιθανώς υποδηλώνουν τη συνδυαστική μεταβολή της σύστασης των ιζημάτων του πυθμένα αλλά και του αναγλύφου του, σε εύρος όμως μερικών εκατοστών. Ο τύπος αυτός αναπτύσσεται σε σχετικά μεγάλες περιοχές και αντιστοιχεί σε 1098
11ο Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας, Μυτιλήνη, Λέσβος, Ελλάδα 2015 πυκνή διάταξη ιζηματομορφών που οφείλονται σε ροές κοντά στον πυθμένα. (β) Ο τύπος V που υποδηλώνει την ύπαρξη ρυτιδώσεων, τοπικά μεταβαλλόμενου αναγλύφου. (α) (β) (γ) Εικ. 3. Ηχογραφίες που δείχνουν (α) τον τύπο ανακλαστικότητας IV και (β και γ) τον τύπο ανακλαστικότητας V. Από τη συγκριτική ανάλυση των μωσαϊκών αλλά και από τη διαφορετική ποσοστιαία εμφάνισηέκταση των τύπων ανακλαστικότητας σε κάθε θεματικό χάρτη, γίνονται εμφανείς σημαντικές μεταβολές στη μορφολογία του πυθμένα σε κάθε περίοδο συλλογής δεδομένων (Εικ. 2), οι οποίες αποδίδονται στην επίδραση της υδροδυναμικής. Τα χαρακτηριστικά των ρυτιδώσεων (μήκος κύματος και ύψος) προσδιορίστηκαν απευθείας από τις ηχογραφίες και υπολογιστικά από ημι-εμπειρικούς τύπους σύμφωνα με (i) το ανεμολογικό καθεστώς, όπως προσδιορίστηκε για κάθε περίοδο λήψης των ηχογραφιών, και (ii) το μέσο μέγεθος των κόκκων (από 2.08 έως -0.08 Ø).Τα αποτελέσματα που προέκυψαν φαίνονται συνοπτικά στον Πίνακα 1. Πρέπει να σημειωθεί ότι από την αντιστοίχιση των δειγμάτων ιζήματος, και ειδικά του μέσου μεγέθους, με τους τύπους ανακλαστικότητας δεν προέκυψε κάποια συγκεκριμένη συσχέτιση. Πίνακας 1. Σύγκριση αποτελεσμάτων χαρακτηριστικών των ρυτιδώσεων. SonarWiz.MAP Wiberg & Harris (1994) Kos yan (1988) Μήκος κύματος (m) 0.55-0.83 0.07-1.10 0.12-0.56 Ύψος (m) < 0.1 0.006-0.18 0.02-0.11 4. Συμπεράσματα/Συζήτηση Τα σημαντικότερα μορφολογικά ευρήματα της παρούσας έρευνας αποτελούν μια σειρά γεωμορφών (ύφαλοι αναβαθμοί, αμμο-ρυτίδες, γεωμορφές τύπου αμμωδών ραβδώσεων) μέχρι βάθους ~10 m που συμπληρώνουν τις ενδείξεις της έντονης μορφοδυναμικής του υποθαλάσσιου χώρου της Ερεσού. Η εμφάνιση, τοπικά, μεγάλου μήκους κύματος ρυτιδώσεων (έως και 4.2 m, όπως προσδιορίστηκε από τις ηχογραφίες) πιθανόν να οφείλονται σε παλαιο- ή «παγωμένες» (relict or frozen) ρυτιδώσεις που δημιουργήθηκαν σε προηγούμενο ενεργειακά υψηλό υδροδυναμικό καθεστώς και διατηρήθηκαν στο ηπιότερο καθεστώς κατά τη διάρκεια συλλογής των δεδομένων. Το βάθος κλεισίματος (closure depth) όπως υπολογίστηκε από τις εξισώσεις του Hallermeier (1981) βρίσκεται στα ~5.0 m. Γίνεται λοιπόν προφανές ότι οι ύφαλοι αναβαθμοί αναπτύσσονται και πιθανόν μεταβάλλονται εντός του ορίου αυτού, η κινητικότητα όμως, γενικά, των ιζημάτων αναπτύσσεται και βαθύτερα από το βάθος κλεισίματος όπως διαπιστώνεται από την ύπαρξη ρυτιδώσεων και σε μεγαλύτερα βάθη. Η βιβλιογραφική ανασκόπηση έδειξε ότι δεν υπάρχουν παρόμοιες επαναλαμβανόμενες καταγραφές με SSS σε παράκτια περιβάλλοντα για τη συγκριτική μελέτη της κινητικότητας των ιζημάτων, ενώ μόνο λίγες έρευνες (Hughes-Clarke, 2012) παρουσιάζουν διαδοχικές μετρήσεις από 1099
11th Panhellenic Symposium on Oceanography and Fisheries, Mytilene, Lesvos island, Greece 2015 πολυδεσμικό ηχοβολιστή (multi-beam) σε βάθη όμως που ξεπερνούν τα 20 m. Οι επαναλαμβανόμενες αποτυπώσεις με SSS στην παράκτια ζώνη της Ερεσού έδειξαν σημαντική μεταβολή της επιφανειακής κατανομής των τύπων ανακλαστικότητας, η οποία στο συγκεκριμένο παράκτιο περιβάλλον δεν μπορεί να δικαιολογηθεί από καμία άλλη αιτία πλην της υδροδυναμικής. Τα αποτελέσματα της παρούσας έρευνας αποδεικνύουν τη χωρο-χρονική πολυπλοκότητα και μεταβλητότητα της υποθαλάσσιας μορφολογίας και του μικρο-αναγλύφου στον παράκτιο χώρο της Ερεσού και συμπληρώνουν τις υφιστάμενες έρευνες που μελετούν φαινόμενα διάβρωσης και μεταφοράς ιζημάτων στο χερσαίο τμήμα της παραλίας (Velegrakis et al., 2008). Η παρουσία/απουσία/μετατόπιση των παράκτιων γεωμορφών αποτελεί μια επιπλέον καθαρή ένδειξη της δυναμικής ιζηματο-μεταφοράς στον παράκτιο χώρο της Ερεσού. Από τη βιβλιογραφική ανασκόπηση (Traykovski, 2007; Skarke & Trembanis, 2011; Soulsby et al., 2012), διαπιστώθηκαν παρόμοια γεωμετρικά χαρακτηριστικά ρυτιδώσεων, υπό παρόμοιες συνθήκες ανέμων και υφής ιζημάτων με αυτές που επικρατούν στην παραλία της Ερεσού, γεγονός που επιβεβαιώνει την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων. 5. Ευχαριστίες Η παρούσα έρευνα υλοποιήθηκε στα πλαίσια του ερευνητικού προγράμματος ΘΑΛΗΣ-ISLA (MIS: 379342) που χρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από Εθνικούς πόρους μέσω του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» (ΕΣΠΑ 2007-2013). 6. Βιβλιογραφία Hallermeier, R.J. 1981. A profile zonation for seasonal sand beaches from wave climate. Coastal Engineering, 4, 253-277. Hughes-Clarke, J.E. 2012. Optimal use of multibeam technology in the study of shelf morphodynamics. p. 3-28. In: Sediments, morphology and sedimentary processes on continental shelves: Advances in technologies, research, and applications. Li, M.Z., Sherwood, C.R. and Hill, P.R. (eds). John Wiley & Sons, Chichester. Kos'yan, R. 1988. On the dimensions of passive ripple marks in the nearshore zone. Marine Geology, 80, 149-153. Skarke, A. and Trembanis, A.C. 2011. Parameterization of bedform morphology and defect density with fingerprint analysis techniques. Continental Shelf Research, 31, 1688-1700. Soulsby, R.L., Whitehouse, R.J.S. and Marten, K.V. 2012. Prediction of time-evolving sand ripples in shelf seas. Continental Shelf Research, 38, 47-62. Traykovski, P. 2007. Observations of wave orbital scale ripples and a non-equilibrium time-dependent model. Journal of Geophysical Research, 112, 6-26. Velegrakis, A.F., Vousdoukas, M., Andreadis, O., Pasakalidou, E., Adamakis, G. et al. 2008. Impacts of dams on their downstream beaches: A case study from Eresos coastal basin, Island of Lesvos, Greece. Marine Georesources and Geotechnology, 24, 350-371. Wiberg, P.L. and Harris, C.K. 1994. Ripple geometry in wave-dominated environments. Journal of Geophysical Research, 99, 775-789. 1100