Περιγραφή χαρακτηριστικών κυματικού κλίματος και...
-
Upload
hellenic-centre-for-marine-research -
Category
Documents
-
view
215 -
download
0
Transcript of Περιγραφή χαρακτηριστικών κυματικού κλίματος και...
ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΚΥΜΑΤΙΚΟΥ ΚΛΙΜΑΤΟΣ ΚΑΙ
ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΕΚΒΟΛΩΝ
π. ΝΕΣΤΟΥ - ΕΦΑΡΜΟΓΗ, ΕΠΑΛΗΘΕΥΣΗ ΚΑΙ ΔΙΑΣΥΝΔΕΣΗ ΚΥΜΑΤΙΚΟΥ ΚΑΙ
ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΟΜΟΙΩΜΑΤΟΣ
Αναστασίου Σ., Συλαίος Γ.Εργαστήριο Οικολογικής Μηχανικής & Τεχνολογίας, Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος, Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης
Μορφολογία
1.Ανάλυση κυματικών δεδομένων και συσχετισμός δύο σταθμών:Α) Σταθμός “Τρίτων”- Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο, Β) Σταθμός Άγιου Ευστράτιου – Σύστημα “Ποσειδών”.
2.Ανάλυση ανεμολογικών δεδομένων και συσχετισμός με το κυματικό κλίμα:
Μοντέλο ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας GDAS– ΝΟΑΑ (National Oceanic and Atmospheric Administration – Η.Π.Α.)
3. Ανάλυση υδροδυναμικής κυκλοφορίας – διακυμάνσεων ελεύθερης στάθμης:
Σταθμός “Τρίτων”- Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο – Μέθοδος HAMELS
4.Εφαρμογή μαθηματικών μοντέλων:Α) SWAN (Delft University of Technology – Ολλανδία).
Β) ELCOM (Estuary, Lake and Coastal Ocean Model).
Μέθοδος Ανάλυσης
Σταθμοί
Ψηφιοποίηση χάρτη βαθυμετρίας - Λογισμικό MappinfoΠαρεμβολή ( interpolation ) -Λογισμικό Vertical Mapper
Στ. Ποσειδών
Στ.Τρίτων
Σταθμός Τρίτων
Σταθμός «ΤΡΙΤΩΝ»: Βάθος 23m
Sentinel ADCP- Συχνότητα 300 kHz
Στατιστική Επεξεργασία Κυματικών Δεδομένων- Σταθμός Ποσειδών
•Hs ≥2m rel. frequency≈8%
•Hs≤1m frequency≈60%
•Tp≤6sec: rel. frequency≈80%
•Hs(max 20%)> : Νοέμβριο-Φεβρουάριο
•Ηs(max 20%) >: Διεύθυνση ΒΑ και ΝΔ
•Hs(max 20%) >: Tp = 5-10 sec
Στατιστική Επεξεργασία Κυματικών Δεδομένων- Σταθμός Τρίτων
•Hs ≥1m rel. frequency≈0.01%
•Hs≤0.3m frequency≈60%
•Tp≤6sec: rel. frequency≈97%
•Hs(max 20%)> : Οκτώβριος-Μάρτιος
•Ηs(max 20%) >: Διεύθυνση Α, ΝΑ και ΝΔ
•Hs(max 20%) >: Tp = 5-10 sec
Ανάλυση Ανεμολογικού ΚλίματοςΌριο Περιοχής Συντεταγμένες κέντρουΑ) Δυτικό 40° 45’Β-24° 10’ΑΒ) Ανατολικό 40° 45’Β-26° 10’ΑΓ) Νότιο 39° 95’Β-25° 10’Α
Α)
Γ)
Α) Β)
Γ)
Συσχετισμός Κυματικού και Ανεμολογικού Κλίματος
Συσχέτιση του 5% των μέγιστων τιμών ύψους στον σταθμό του Τρίτωνα, και των ανεμολογικών δεδομένων στα τρία όρια
της περιοχής.
ΌριοΚύρια διεύθυνση ενέργειας ανέμου
Κύρια διεύθυνση ανέμου (χρονικά)
Δευτερεύουσα διεύθυνση
ενέργειας ανέμου
Δευτερεύουσα διεύθυνση
ανέμου (χρονικά)
Δυτικό NE NE NW N
53.68% 43.33% 12.03% 11.67%
Ανατολικό NE NE SE SE
62.11% 58.41% 13.91% 9.73%
Νότιο SE NE NE SE
36.14% 35.83% 30.77% 17.50%
Συσχετισμός Κυματικών Παραμέτρων των δυο Σταθμών
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
1
Hs ADCP (m)
Frequency
2 3 4
Histogram of Hs ADCP by Hs_ATHOS
Panel variable: Hs_ATHOS
•Χρονική αντιστοιχία μεταξύ των δύο σταθμών- Μέθοδος Ετεροσυσχέτισης (cross correlation), time lag=2h.
•Συσχετισμός συχνοτήτων κυματικών παραμέτρων μεταξύ των δύο σταθμών.
0,0m-1.0m
1,0m-2.0m
2,0m-3.0m
>3.0m
Ρεύμα Επιφανειακό και Πυθμένα-Σταθμός Τρίτων
•ΒΑ Διεύθυνση :frequency=30%•Α Διεύθυνση : frequency=25%•Umax=1.57 m/s•Περίοδος εμφάνισης : Οκτώβριος-Δεκέμβριος
•ΒΑ Διεύθυνση :frequency=38%•Α Διεύθυνση : frequency=18%•Umax=0,75 m/s•Περίοδος εμφάνισης : Οκτώβριος-Δεκέμβριος
Ανάλυση Διακύμανσης Ελεύθερης Επιφάνειας
•Ανώτατη Αστρονομική παλίρροια (ΗΑΤ)=0,181m•Κατώτατη Αστρονομική Παλίρροια (LAT)=-0,186m•Μέγιστα Υπολειπόμενα= ±0.034m
Ανάλυση Παλιρροιακών και υπολειπόμενων ρευμάτων
•Ταχύτητα Μέσου Υπολειπόμενου Ρεύματος = 0,07 m/s•Μέγιστη ταχύτητα Υπολειπόμενου Ρεύματος =1,483 m/s•Ποσοστά Συμμετοχής Άξονας : Α-Δ =68%, άξονας Β-Ν =26%
Αποτελέσματα Αρμονικής Ανάλυσης Κύριων Συνιστωσών
Συνιστώσες παλίρροιας
Εύρος (m)
Φάση (μοίρες)
O1 0.0125 305.7726
K1 0.0305 33.5005
N2 0.0126 355.9225
M2 0.0820 82.6074
S2 0.0550 176.7522
Εφαρμογή Μοντέλων - Πλέγματα
Αποτελέσματα ELCOM – Διακύμανση Ελεύθερης Στάθμης
Άμπωτης Πλημμυρίδα
Αποτελέσματα ELCOM – Ρεύμα Επιφανειακό και Πυθμένα
Σύγκριση Αποτελεσμάτων ELCOM – ADCP
ΠΛΕΓΜΑ ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ
ΠΛΕΓΜΑΤΟΣ ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ ΚΕΛΙΟΥ ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΕΣ ΠΛΕΓΜΑΤΟΣ
Κάνναβος χαμηλής διακριτότητας
x=164km, y=112 km 1000 m 39°95’Β-24° 10’Α- 40° 95’Β-26°
10’Α
Κάνναβος ενδιάμεσης διακριτότητας
x=54,9km, y=47,4 km 300 m 40°35’Β-24° 30’Α- 40° 95’Β-24°
90’Α
Κάνναβος υψηλής διακριτότητας
x=16,35km, y=5,3 km 50 m 40°84’Β-24° 60’Α- 40° 88’Β-24°
80’Α
ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΠΟΥ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΝΟΝΤΑΙ •Διάδοση κυματισμών, •Διάθλαση λόγω ρευμάτων και μεταβολής της βαθυμετρίας,•Περίθλαση έμμεσα,•Ρήχωση λόγω ρευμάτων και μεταβολής της βαθυμετρίας, •Γένεση, ανάπτυξη, ή και απόσβεση κυματισμών από το πεδίο ανέμων,•Απώλεια ενέργειας λόγω θραύσης,•Απώλεια ενέργειας λόγω τριβής με τον πυθμένα,•Μη γραμμικές κυματικές αλληλεπιδράσεις, •Θραύση σε βαθιά ύδατα.
Μοντέλο SWAN - (Simulating Waves Nearshore)
ΟΙ ΠΕΡΙΠΤΩΣΕΙΣ ΠΟΥ ΕΞΕΤΑΣΤΗΚΑΝ:
1.Ξηρά και νησιά = πεδίο μηδενικής βαθυμετρίας.
2.Ξηρά και νησιά = εμπόδιο στην πορεία διάδοσης των κυματισμών
3.Διαχωρισμός των κυμάτων σε εισερχόμενα και εξερχόμενα
Μοντέλο SWAN – Μέθοδος Εφαρμογής
ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ:
Η χρονική περίοδος: 8/12/2007 03:40 έως 17/2/2007
Κυματικά δεδομένα νότιο όριο : Στ. του Αγίου Ευστράτιου δίκτυο «Ποσειδών».
Τα δεδομένα ανέμου: Ωκεανογραφικό κέντρο ΝΟΑΑ.
Σύγκριση αποτελεσμάτων με τα δεδομένα του ADCP στ. «Τρίτων».
Μοντέλο SWAN– Στατιστικά Αποτελέσματα
Εφαρμογή SWAN - απουσία περίθλασης
Εισερχόμενο κύμα 0°-180° Εξερχόμενο κύμα 180°-360°
Hs TpHs time lag=6h
Tp time lag=6h Hs Tp
Hs time lag=12h
Tp time lag=12h
0.399 0.548 0.761 0.347 0.014 0.015 0.614 0.183
Εφαρμογή SWAN - περίθλαση
Εισερχόμενο κύμα 0°-180° Εξερχόμενο κύμα 180°-360°
Hs TpHs time lag=6h
Tp time lag=6h Hs Tp
Hs time lag=12h
Tp time lag=12h
0.293 0.685 0.825 0.62 0.002 0.057 0.572 0.095
Αποτελέσματα γραμμικής παλινδρόμησης μεταξύ μετρήσεων ADCP και αποτελεσμάτων εφαρμογής SWAN
Πλέγμα Πρώτο: Απεικόνιση σημαντικού ύψους κύματος και διεύθυνσης διάδοσης –μήκος πλευράς κελιού 1000m
Αποτελέσματα Εφαρμογής SWAN
Πλέγμα Δεύτερο: Απεικόνιση σημαντικού ύψους κύματος και διεύθυνσης διάδοσης- μήκος πλευράς κελιού 300m
Αποτελέσματα Εφαρμογής SWAN
Πλέγμα τρίτο: Απεικόνιση σημαντικού ύψους κύματος και διεύθυνσης διάδοσης –μήκος πλευράς κελιού 50m
Αποτελέσματα Συνδυασμένης Εφαρμογής SWAN-ELCOM
Αποτελέσματα γραμμικής παλινδρόμησης μεταξύ μετρήσεων ADCP και αποτελεσμάτων εφαρμογής SWAN και συνδυασμού SWAN+ELCOM
(συντελεστές συσχέτισης).
Εφαρμογή SWAN - περίθλαση
Εισερχόμενο κύμα 0°-180° Εξερχόμενο κύμα 180°-360°
Hs time lag=6h
Tp time lag=6h
Mean Dir error time lag 6h
Hs time lag=12h
Tp time lag=12h
Mean Dir error time lag 12h
0.825 0.62 15.4 0.572 0.095 75.5
Εφαρμογή SWAN+ELCOM - περίθλαση
Εισερχόμενο κύμα 0°-180° Εξερχόμενο κύμα 180°-360°
Hs time lag=6h
Tp time lag=6h
Mean Dir error time lag 6h
Hs time lag=12h
Tp time lag=12h
Mean Dir error time lag 12h
0.81 0.613 11.4 0.58 0.016 64.5
Συμπεράσματα
Κυματικά φαινόμενα κυρίως τοπικού χαρακτήρα (μορφολογία- ανεμολογικό κλίμα) Hs max – μέγιστα μήκη ενεργών αναπτυγμάτων Hs max – Δ. Νέστου Διακύμανση ελεύθερης στάθμης- ημίημερίσια- μικτή Υδροδυναμική κυκλοφορία πάνω στον άξονα του στενού Κεραμωτής – Θάσου (μορφολογία – ανεμολογικό κλίμα). Κύρια ρεύματα τα παλιρροιακά Συμμετοχή υπολειπόμενων ρευμάτων κυρίως στα επιφανειακά στρώματα Μικρές ταχύτητες ρευμάτων στην βόρεια παράκτια περιοχή Μοντέλα – Υποεκτίμηση Μικρό ποσοστό επιρροής της υδροδυναμικής κυκλοφορίας στα χαρακτηριστικά του κυματικού κλίματος.
ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ