ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΟΤΗΤΑ ΠΛΗΜΜΥΡΩΝ ΣΤΗΝ ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΖΩΝΗ της ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΜΕΣΟΓΕΙΟΥ Ανδρουλιδάκης Γ., Κοντός Γ., Κρεστενίτης Γ., Γεωργακόπουλος Γ. Εργαστήριο Θαλάσσιας Τεχνικής & Θαλάσσιων Έργων, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, 54124 Θεσσαλονίκη, ynkerst@civil.auth.gr -322-9 th Symposium on Oceanography & Fisheries, 2009 - Proceedings, Volume Ι Περίληψη Ένας ιδιαίτερα σημαντικός κίνδυνος των παράκτιων περιοχών είναι η ανύψωση της στάθμης της θάλασσας εξαιτίας της εμφάνισης φαινομένων μετεωρολογικής παλίρροιας (Storm Surge). Στην παρούσα μελέτη διερευνήθηκε η ανύψωση της στάθμης της θάλασσας στην ανατολική Μεσόγειο λόγω μετερεωλογικής παλίρροιας για την περίοδο 2000-2004. Με τη χρήση ενός διδιάστατου υδροδυναμικού μοντέλου προσομοιώθηκαν οι μεταβολές στάθμης σε κάναβο 1/10 o x1/10 o με ιδιαίτερη έμφαση σε όλη την ακτογραμμή της περιοχής. Η ρύθμιση διαφόρων παραμέτρων του μοντέλου έγινε με τη χρήση δεδομένων στάθμης θάλασσας που ελήφθησαν από διάφορους σταθμούς της περιοχής μελέτης. Ταυτόχρονα, διερευνήθηκε η ανύψωση της στάθμης σε συγκεκριμένες παράκτιες περιοχές όπου απουσίαζαν μετρήσεις πεδίου και οι οποίες λόγω της μορφολογίας τους, θεωρήθηκαν περιοχές υψηλού κινδύνου ως προς την εμφάνιση πλημμύρας. Ο συνδυασμός του χαρακτηρισμού του βαθμού επικινδυνότητας μιας περιοχής με τον υπολογισμό της μεταβολής της στάθμης είναι ένα σημαντικό εργαλείο για την πρόληψη και προστασία της παράκτιας ζώνης από έντονα μετεωρολογικά φαινόμενα. Λέξεις Κλειδιά: μαθηματική προσομοίωση, χάρτης επικινδυνότητας πλημμύρας. investigation of the coastal risk level in eastern MEDITERRANEAN Androulidakis Υ., Kontos Υ., Krestenitis Y., Georgakopoulos G. Laboratory of Maritime Engineering & Maritime Works, Department of Civil Engineering, Aristotle University of Thessaloniki, 54124 Thessaloniki, Greece, ynkrestl@civil.auth.gr Abstract Sea elevation rise due to storm surge events is a significant flooding cause in coastal areas. In this paper the sea level variation due to storm surge events has been investigated in the East Mediterranean region for the years 2000-2004. A 2-dimensional hydrodynamic model has been implemented in the region, calculating the sea level alteration, in a 1/10 o x1/10 o grid, especially along the coastline of the study area. In situ measurements were collected from gauge stations, which were compared to the simulation results and several parameters of the model have been tested and calibrated. Particularly, the sea level alteration was examined in specific coastal areas, where in situ measurements are absent and are characterised as in risk of inundation areas, due to their topography. The combination of the risk level determination of an area and the calculation of sea level alteration is an important tool in terms of predicting and protecting the coastal area from extreme meteorological incidents. Keywords: mathematical simulations, flood hazard maps. 1. Εισαγωγή Ως μετεωρολογική παλίρροια (storm surge) δηλώνεται η άνοδος της στάθμης του νερού, που προκαλείται από τις δυνάμεις ανέμου και ατμοσφαιρικής πίεσης ενός τυφώνα, μιας έντονης καταιγίδας, κ.λπ. Η εμφάνιση μετεωρολογικών παλιρροιών τόσο κοντά στις ακτές όσο και στην ανοικτή θάλασσα είναι ένας ιδιαίτερα σημαντικός παράγοντας πρόκλησης πλυμμυρικών συμβάντων στις παράκτιες περιοχές. Η ανύψωση της στάθμης σε μια δεδομένη θέση εξαρτάται από αρκετούς παράγοντες, συμπεριλαμβάνοντας το μέγεθος του βαρομετρικού χαμηλού, την ένταση και την ταχύτητα προώθησης, τον προσανατολισμό των ανέμων σε σχέση με την ακτή, το σχήμα της ακτογραμμής και τη βαθυμετρία κοντά σ αυτή. Επίσης, περιοχές με χαμηλά υψόμετρα και ήπιες μορφολογικές κλίσεις εμφανίζουν κίνδυνο κατάκλυσης κατά τη διάρκεια αλλά και μετά τη διέλευση ενός βαρομετρικού χαμηλού επεισοδίου. Τα κινούμενα μέσου-γεωγραφικού πλάτους συστήματα χαμηλής
9 ο Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας 2009 - Πρακτικά, Τόμος Ι πίεσης λειτουργούν προς την κατεύθυνση της ανύψωσης της στάθμης θάλασσας ακριβώς κάτω από αυτά, αλλά αυτό το φαινόμενο από μόνο του, είναι αρκετά περιορισμένο σε κλειστές θάλασσες όπως είναι η Μεσόγειος (Pirazzoli, 2000). Ο πιο σημαντικός μετεωρολογικός παράγοντας είναι οι παραγόμενοι άνεμοι, οι οποίοι τείνουν να παρασύρουν τις θαλάσσιες επιφανειακές μάζες προς την ίδια κατεύθυνση, με μια τάση προς τα δεξιά εξαιτίας των δυνάμεων Coriolis. Στην περιοχή μελέτης, η επικρατούσα κατεύθυνση των συστημάτων βαρομετρικού χαμηλού που σχηματίζονται κυρίως στην Αφρική είναι από τα νοτιοδυτικά προς τα βορειοανατολικά, επηρεάζοντας σημαντικά τις περιοχές της ανατολικής Μεσογείου (Rogers, 1997). Στην Εικόνα 1, παρουσιάζονται οι διαφορές της ατμοσφαιρικής πίεσης των συστημάτων της Μεσογείου για την περίοδο 2000-2004, από την τιμή των 1015 hpa, όριο που χαρακτηρίζει την ύπαρξη βαρομετρικού χαμηλού. Επίσης, εμφανίζονται οι επικρατούσες κατευθύνσεις των συστημάτων, τα οποία έχουν κατεύθυνση προς τα ανατολικά και τα βορειανατολικά. Εικ. 1: Μέση ατμοσφαιρική πίεση και κατεύθυνση των συστημάτων βαρομετρικού χαμηλού για την περίοδο 2000-2004. Η διερεύνηση του βαθμού επικινδυνότητας εμφάνισης πλημμυρικών φαινομένων εξαιτίας της διέλευσης ισχυρών βαρομετρικών χαμηλών είναι ένα απαραίτητο εργαλείο κατά την εφαρμογή της οδηγίας 2007/60/ΕC του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου και Συμβουλίου για την αξιολόγηση και τη διαχείριση των κινδύνων πλημμύρας. Σύμφωνα με την οδηγία, τα κράτη-μέλη οφείλουν μέχρι το 2011 να εκτελέσουν προκαταρκτική εκτίμηση των πλημμυρικών κινδύνων στις λεκάνες των ποταμών και στην παράκτια ζώνη, αναγνωρίζοντας τις επικίνδυνες περιοχές. Όπου τελικά ο κίνδυνος πλημμύρας είναι υπαρκτός, πρέπει μέχρι το 2013 να συνταχθούν χάρτες βαθμού επικινδυνότητας γι αυτές τις περιοχές. Τέλος, μέχρι το 2015, τα κράτη-μέλη πρέπει να αναπτύξουν ολοκληρωμένα διαχειριστικά σχέδια για την προστασία των επικίνδυνων ζωνών. Στη εργασία αυτή, διερευνήθηκε η πιθανότητα εμφάνισης και το μέγεθος της υψηλής στάθμης θάλασσας κατά μήκος όλης της ακτογραμμής της Ανατολικής Μεσογείου εκτιμώντας τις επικίνδυνες περιοχές. 2. Μεθοδολογία Με τη χρήση ενός διδιάστατου υδροδυναμικού μοντέλου (Vries et al., 1995) προσομοιώθηκαν οι μεταβολές στάθμης σε κάνναβο C, διαστάσεων 1/10 ο x1/10 ο, για όλη τη Μεσόγειο Μετεωρολογικά δεδομένα (Soukissian et al., 2007) όπως πίεση και ταχύτητα ανέμου, χρησιμοποιηθήκαν για τη διέγερση του μοντέλου ενώ συμπεριλήφθησαν στον υπολογισμό, η επιρροή της παλίρροιας και κυματικά δεδομένα (τάσεις ακτινοβολίας). Οι χρονοσειρές στάθμης θάλασσας που προέκυψαν από τη μαθηματική προσομοίωση, για την πενταετία 2000-2004 εξετάστηκαν σε συνδυασμό με μετρήσεις πεδίου από διάφορους σταθμούς της περιοχής μελέτης, ρυθμίζοντας τις παραμέτρους του -323-
9 th Symposium on Oceanography & Fisheries, 2009 - Proceedings, Volume Ι μοντέλου και αξιολογώντας με τον τρόπο αυτό την αξιοπιστία των προσομοιώσεων. Στην Eικόνα 2 παρουσιάζονται χρονοσειρές μεταβολής στάθμης μοντέλου και μετρήσεων για δύο σταθμούς της περιοχής μελέτης. Η αξιοπιστία στου μοντέλου είναι ικανοποιητική, κυρίως στις περιοχές μεγάλων υψών της θαλάσσιας στάθμης, όπως εμφανίζεται κατά τη διάρκεια μετεωρολογικής παλίρροιας στα μέσα Νοεμβρίου, όπου η τροχιά του κέντρου του βαρομετρικού χαμηλού (storm track) διασχίζει την κεντρική Αδριατική περνώντας πάνω από την περιοχή του Dubrovnik, με τιμή ατμοσφαιρικής πίεσης περίπου ~993 hpa (Εικ. 3). Εικ. 2: Μεταβολή της στάθμης από μετρήσεις πεδίου και από αποτελέσματα μοντέλου για το Dubrovnik (a), (Νοέμβριος- Δεκέμβριος, 2001) και για τη Χίο (b), (Απρίλιος-Μάιος, 2004). Εικ.3: To 66o storm track του 2001 που σχετίζεται με την ανύψωση της στάθμης της θάλασσας στην περιοχή του Dubrovnik στα μέσα Νοεμβρίου. 3. Αποτελέσματα Σημαντικά μέγιστα ύψη στάθμης θάλασσας που προέκυψαν από τις μαθηματικές προσομοιώσεις, εντοπίστηκαν στις νοτιοανατολικές Τούρκικες ακτές και στις ακτές της Συρίας, καθώς και στη βόρεια Αδριατική θάλασσα για όλη την περίοδο μελέτης (Εικ. 4). Ιδιαίτερα το 2004 το μέγιστο ύψος της θαλάσσιας στάθμης στις περιοχές αυτές κυμαίνεται μεταξύ 1.00-1.50 μέτρα. Το ίδιο έτος εμφανίστηκαν υψηλές τιμές στα νησιά του νοτιοανατολικού Αιγαίου ενώ σχεδόν όλη η ανατολική ζώνη, από την Τουρκία έως την Αίγυπτο, παρουσιάζει υψηλότερες τιμές από την υπόλοιπη περιοχή. Η κατεύθυνση των συστημάτων προς τα ανατολικά είναι το βασικό αίτιο εμφάνισης των υψηλών τιμών στην περιοχή αυτή. Στις ακτές της Αφρικής οι μέγιστες τιμές μειώνονται από τα ανατολικά προς τα δυτικά. Τα ευρήματα αυτά εμφανίζονται σε όλη την περίοδο μελέτης. Σχεδόν σε όλο τον ελλαδικό παράκτιο χώρο οι μέγιστες τιμές κυμαίνονται κοντά στα 0.5 μέτρα. Ταυτόχρονα, περιοχές όπου ο κίνδυνος πλημμύρας λόγω ευνοϊκής τοπογραφίας είναι υψηλός, εντοπίστηκαν σε όλη την περιοχή μελέτης με τη χρήση ψηφιακού μοντέλου υψομέτρου εδάφους (http://srtm.csi.cgiar.org). -324-
9 ο Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας 2009 - Πρακτικά, Τόμος Ι Περιοχές που εντοπίστηκαν ενδεχόμενοι κίνδυνοι πλημμύρας λόγω τοπογραφίας στον ελλαδικό χώρο βρίσκονται κυρίως στο Β. Αιγαίο, Καβάλα και Αλεξανδρούπολη, στο Μαλιακό κόλπο, στο Θερμαϊκό κόλπο και στον Πατραϊκό κόλπο. Ειδικά, οι περιοχές του Β. Αιγαίου είναι σε μεγαλύτερο επίπεδο επικινδυνότητας, λόγω και του μεγαλύτερου εύρους ανύψωσης της στάθμης επιφάνειας λόγω μετεωρολογικών παλιρροιών (Laskaratos et al., 1991). Σε αρκετές περιοχές υπολογίστηκαν υψηλές τιμές στάθμης (Εικ. 4). Ο κόλπος της Βενετίας στη Βόρεια Αδριατική, το δέλτα του ποταμού Seyhan-Tarsus στη νοτιοανατολική Τουρκία και το δέλτα του Νείλου στην Αίγυπτο, είναι μερικές από τις περιοχές χαμηλού υψομέτρου (0~1μ) με «επικίνδυνο» εμβαδόν προς κατάκλιση 7800, 800 και 11800 τ.χλμ. αντίστοιχα, στις οποίες ταυτόχρονα το μοντέλο υπολόγισε υψηλές στάθμες θάλασσας. Εικ. 4: Μέγιστα ύψη στάθμης θάλασσας (m) για το έτος 2000 (πάνω) και 2004 (κάτω) κατά μήκος της ακτογραμμής της Ανατολικής Μεσογείου. Αντίστοιχα συμπεράσματα προκύπτουν και κατά την εξέταση των ποσοστών υπερβάσης της στάθμης της θάλασσας κατά 0.4 μέτρα από τη μέση στάθμη ηρεμίας (Εικ. 5). Εικ. 5: Ποσοστά υπέρβασης % της στάθμης της θάλασσας (m) από τη μέση στάθμη ηρεμίας κατά 0.40 μέτρα για την περίοδο 2000-2004 κατά μήκος της ακτογραμμής της Ανατολικής Μεσογείου. Τα υψηλότερα ποσοστά εμφανίζονται στην περιοχή της νοτιοανατολικής Τουρκίας και στον κόλπο της Τεργέστης, όπου η πιθανότητα ανύψωσης της στάθμης πάνω από 0.40 μέτρα είναι μεγαλύτερη από 4% για όλες τις ημέρες τις περιόδου μελέτης, δηλαδή στις περιοχές αυτές το ύψος της στάθμης ξεπέρασε το όριο αυτό για πάνω από 73 ημέρες για όλη την πενταετία. Επίσης, υπάρχουν περιοχές όπως στη Βόρεια Αφρική όπου το ποσοστό υπέρβασης είναι μηδενικό. 4. Συμπεράσματα - Συζήτηση Η χρήση μαθηματικών προσομοιώσεων στον υπολογισμό των μεταβολών της στάθμης της θά- -325-
9 th Symposium on Oceanography & Fisheries, 2009 - Proceedings, Volume Ι λασσας λόγω μετεωρολογικών παλιρροιών, είναι ιδιαιτέρα σημαντική στις περιοχές όπου δεν εκτελούνται επί τόπου μετρήσεις και επομένως είναι δύσκολο να προκύψουν συμπεράσματα ως προς την αξιολόγησή τους σε σχέση με τις μεταβολές της στάθμης και το βαθμό επικινδυνότητας εμφάνισης πλημμύρας. Οι χάρτες με τις μέγιστες στάθμες και τα ποσοστά εμφάνισης ακραίων φαινομένων προσφέρουν σημαντικές πληροφορίες ως προς την αξιολόγηση και διαχείριση της παράκτιας ζώνης. Ο συνδυασμός χαρτών επικινδυνότητας που περιέχουν πληροφορίες για τις μεταβολές της στάθμης και της μορφολογίας της υποαέριας παράκτιας ζώνης μπορεί να χρησιμοποιηθεί κατά την εφαρμογή της οδηγίας 2007/60/ΕC. 5. Ευχαριστίες Ευχαριστούμε θερμά την Ελληνική Υδρογραφική Υπηρεσία για την ευγενική παραχώρηση των δεδομένων από τους 6 ελληνικούς σταθμούς μέτρησης στάθμης, και τον Γ. Κορρέ από το Ελληνικό Κέντρο Θαλάσσιων Ερευνών για την παραχώρηση μετεωρολογικών δεδομένων και δεδομένων κύματος. Η παρούσα εργασία ολοκληρώθηκε στα πλαίσια του έργου CORI: «PREVENTION AND MANAGEMENT OF SEA ORIGINATED RISKS TO THE COASTAL ZONE», το οποίο χρηματοδοτείται από το πρόγραμμα INTERREG IIIB/ARCHIMED. 6. Βιβλιογραφικές Αναφορές Consultative Group for International Agriculture Research - Consortium for Spatial Information (CGIAR-CSI), Shuttle Radar Topography Mission (SRTM 90m), http://srtm.csi.cgiar.org European Parliament and Council, 2007. Directive 2007/60/EC on the assessment and management of flood risks. Official Journal of the European Union, L 288:27-34. Laskaratos, A., Krestenitis, Y. & Nittis, K., 1991. Experimental and numerical studies of storm surges in the Aegean Sea, Research Project: Temporal and Spatial Variability of Major Floods Around European Coasts, EEC DG XII, EV4C- 0026-GR(TT), Final Report. Rogers, J.C., 1997. North Atlantic Storm Track Variability And Its Association To Both North Atlantic Oscillation And Climate Variability Of Northern Europe. J. Climate, 10:1635-1647. Soukissian, T., Hatzinaki, M., Korres, G., Papadopoulos, A., Kallos, G. & Anadranistakis, E., 2007. Wind and Wave Atlas of the Hellenic Seas, Hellenic Centre for Marine Research Publ., 300 pp. Pirazzoli, P.A., 2000. Surges, atmospheric pressure and wind change and flooding probability on the Atlantic coast of France, Oceanologica Acta, 23 (6): 643-661. Vries, H., Breton, M., Mulder, T., Krestenitis, Y., Ozer, J., Proctor, R., Ruddick, K., Salomon, J.C. & Voorrips, A., 1995. A comparison of 2D storm surge models applied to three shallow European seas, Environmental Software, 10 (1): 23-42. -326-