The significanse of the major variables that control the formation and evolution of the Hellenic...

Η ΣΠΟΥΔΑΙΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΚΥΡΙΩΝ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ ΠΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥΝ ΤΟ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟ ΚΑΙ ΤΗΝ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΠΑΡΑΛΙΑΚΩΝ ΖΩΝΩΝ ΤΗΣ

ΕΛΛΑΔΟΣΑλεξανδράκης Γ.1, Πούλος Σ.E.2

1 Ινστιτούτο Υπολογιστικών Μαθηματικών, Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας, Ελλάδα, Νικολάου Πλαστήρα 100, Βασιλικά Βουτών, 70013 Ηράκλειο, Κρήτη, Ελλάδα.

2 Τμήμα Γεωλογίας & Γεωπεριβάλλοντος, Τομέας Γεωγραφίας και Κλιματολογίας, Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών, Πανεπιστημιούπολη - Ζωγράφου, Αττική 15784,

Ελλάδα.

Η μελέτη αυτή έχει ως στόχο να διερευνήσει τη σημασία των κύριων μεταβλητών που συμμετέχουν στις φυσικές διεργασίες που ελέγχουν το σχηματισμό και την εξέλιξη των παραλιακών ζωνών της Ελλάδος, όπως η διαθεσιμότητα ιζήματος (χερσαίου και θαλάσσιου), το κυματικό καθεστώς και η άνοδος της στάθμης της θάλασσας και οι οποίες εκφράζονται δυναμικά μέσω:

(i) παράλληλη στην ακτογραμμή στερεομεταφορά

(ii) κάθετη στην ακτογραμμή στερεομεταφορά

(iii) ποτάμια στερεοαπορροή

(iv) Άνοδος της στάθμης της θάλασσας

(v) διάβρωση παραλιακής ζώνης

(vi) αναρρίχηση κυματισμού

(vii) αιολική στερεομεταφορά

Σκοπός

Περιοχές Εφαρμογής

Παραλιακή ζώνη Τύπος ακτής1 Αμμουδάρα Ανοικτή2 Αλμυρός Ανοικτή3 Αγ. Ιωάννης Νησιωτικό φράγμα4 Δέλτα Αλφειού Δέλτα5 Αγ. Πέτρος Κλειστής Κυκλοφορίας6 Σάνταβα Κλειστής Κυκλοφορίας7 Κινέττας Κλειστής Κυκλοφορίας8 Άστρος Ανοικτή9 Μυλοπόταμος Κλειστής Κυκλοφορίας

10 Μαραθώνας Κλειστής Κυκλοφορίας11 Λιμνοθάλασσα Κορισσίων Νησιωτικό φράγμα12 Αλεξανδρούπολη Ανοικτή13 Βατερά Κλειστής Κυκλοφορίας14 Αγ. Άννας - Κρύας Βρύσης Κλειστής Κυκλοφορίας15 Σκάλα Κατερίνης Ανοικτή16 Αχιβαδολίμνη Κλειστής Κυκλοφορίας

Κριτήρια: Διαφορετικά φυσικό-γεωγραφικά χαρακτηριστικά.

Σκοπός: Η μεγαλύτερη δυνατή κάλυψη της φυσικό-γεωγραφικής ποικιλότητας

των ελληνικών ακτών.

Μεθοδολογία

• Μετρήσεις Πεδίου

• Αριθμητική προσέγγιση των φυσικών διεργασιών

• Προσδιορισμός των μεταβλητών

• Στατιστική Επεξεργασία

Παραλιακή Ζώνη ΤύποςΠροσανατολισ

μός

ΑριθμόςΤμημάτω

ν

Ho (m)

To (sec

)

Wb (m)

B (m)

Hb (m)

db (m)

1 Αμμουδάρα Ανοικτή E-W 146,91

10,39

38,852,12

7,40

8,86

2 Αλμυρός Ανοικτή E-W 86,41

10,31

48,52,33

6,95

8,23

3 Αγ. Ιωάννης Νησιωτικό φράγμα NE-SW. E-W 115,92

9,38 33,12,62

6,27

7,59

4 Δέλτα Αλφειού Δέλτα NW-SE 46,42

12,20

54,752,88

7,45

8,25

5 Αγ. ΠέτροςΚλειστής

ΚυκλοφορίαςE-W 3

5,86

9,31 38,331,54

6,20

7,51

6 ΣάνταβαΚλειστής

ΚυκλοφορίαςNW-SE 5

6,09

11,70

22,40,98

7,75

8,85

7 ΚινέτταςΚλειστής

ΚυκλοφορίαςNE-SW 11

3,54

6,70 13,961,14

3,64

4,55

8 Άστρος Ανοικτή NE-SW 63,02

6,03 15,750,94

3,07

3,88

9 ΜυλοπόταμοςΚλειστής

ΚυκλοφορίαςN-S 5

6,35

10,24

43,61,08

6,88

8,15

10 Μαραθώνας

Κλειστής Κυκλοφορίας

ENE-SWS 83,23

7,10 28,440,98

3,46

4,14

11

Λιμνοθάλασσα Κορισσίων

Νησιωτικό φράγμα NW-SE 105,87

10,51

33,11,78

6,52

7,53

12 Αλεξανδρούπολη Ανοικτή E-W 3

6,18

10,86

28,671,70

6,89

7,92

13 Βατερά


E-W 136,24

10,12

31,92,37

6,75

8,01

14

Αγ. Άννας - Κρύας Βρύσης


NNW-SSE 95,62

9,06 57,442,28

5,93

7,20

15 Σκάλα Κατερίνης Ανοικτή NNE-SSW 4

6,73

11,51

50,851,07

7,54

8,63

16 Αχιβαδολίμνη


E-W 34,59

7,92 19,832,32

4,78

5,88

Παράδειγμα: Διάκριση τμημάτων για τις παραλιακές ζώνες της Αμμουδάρας(a) και του Αλμυρού (β).

Για τον προσδιορισμό των παραμέτρων που χρειάζονται για την αριθμητική εκτίμηση των διεργασιών πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις πεδίου.

Κάθε παραλιακή ζώνη χωρίστηκε σε χαρακτηριστικά τμήματα με βάση τα γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά.

Μετρήσεις Πεδίου

Παράλλήλη στην ακτογραμμή στερεομεταφορά (Komar, 1998)

)()(1,1 25

23

bbbl HgQ ρ: η πυκνότητα του νερού, g: η επιτάχυνση της βαρύτητας, Ηb: το ύψος κύματος στην ζώνη θραύσης και αb: η γωνία της κορυφής του κύματος κατά της θραύση.

Μεταφορά ιζήματός κάθετα στην ακτογραμμή (crosshore sediment transport (Bailard & Inman, 1981)

tan

tan

tan

3

2

tan*35

*32

*31

3 uw

uu

w

uuuCQ

sus

s

bubDl

εΒ, εS, συντελεστές για την μεταφορά σαν φορτίο πυθμένα και με αιώρηση, που σχετίζονται με την ενέργεια του νερού που παίρνουν τιμές εΒ=0.2, εS=0.025, CD: παράμετρος σύρσης, Φ: γωνία εσωτερικής τριβής, ub: ταχύτητα του νερού στο πυθμένα, ρ: η πυκνότητα του νερού και ρs: η πυκνότητα του ιζήματος.

Ποτάμια προσφορά ιζήματος (Hovious, 1998)

SY: το ποσοστό της μηχανικής διάβρωσης σε gr/y∙m2, Η: το μέγιστο υψόμετρο της λεκάνης, Α το εμβαδόν της λεκάνης, Τθ: η μέση θερμοκρασία, ΤR: το εύρος της θερμοκρασίας και R: η απορροή.

4ln 0.416ln 4.26 10 0.15 0.095 0.0015 3.58RSY A H T T R

Διάβρωση χερσαίου ορίου της παραλιακής ζώνης Bray &Hooke (1997)

R1 η σημερινή και R2 η μελλοντική θέση της ακτογραμμής, S1 και S2 ο ιστορικός και αναμενόμενος ρυθμός ανόδου της θαλάσσιας στάθμης , L το μήκος του ενεργού, Β το ύψος του χερσαίου ορίου, P το ποσοστό του ιζήματος που είναι αρκετά χονδρόκοκκο για να διατηρηθεί στο προφίλ και hc το μέγιστο βάθος κινητοποίησης των ιζημάτων του πυθμένα (closure depth).

2 12 1

( )R

( )c

S S LR

P B h

Αριθμητική προσέγγιση φυσικών διεργασιών

Υποχώρηση της ακτογραμμής λόγω της ανόδου της θαλάσσιας στάθμης (Dean 1991)

R∞: η μεταβολή του προφίλ, Β: το ύψος του Berm, Ηb: το ύψος κύματος στην θραύση, S: η άνοδος της στάθμης της θάλασσας, Wb: το μήκος του προφίλ και db: το βάθος θραύσης των κυμάτων.

( 0.068 ) bb

b

WR S H

d B

Ύψος αναρρίχησης κυματισμού (wave run up) Stockton et al. (2006)

R2%: η κατακόρυφη αναρρίχηση για το μέγιστο 2% των κυμάτων και Ηο το ύψος κύματός στα ανοικτά, Lo το μήκος κύματός στα ανοικτά και β: η κλίση της ακτής.

1/22

2%

(0.563 0.004)1.1 0.35

2

LR

L

2% 0.043R L

sinL

ξ<0.3

ξ>0.3

Αιολική μεταφορά Chapman (1990).

q: η ποσότητα του ιζήματος σε gm/cm*s, U*: η ταχύτητα του ανέμου, g: η επιτάχυνση της βαρύτητας, D: το μέσο κοκκομετρικό μέγεθος, K: Μια σταθερά, Va: το κινηματικό ιξώδες του αέρα και pa: η πυκνότητα του αέρα.

0.63 0.91( )Dx

a a

Uqe

V P gD

Αριθμητική προσέγγιση φυσικών διεργασιών

ΜΕΤΑΒΛΗΤΕΣ ΜΕΘΟΔΟΣ

Μορφοδυναμικές

Συνολικό μήκος προφίλ(m) W Μετρήσεις πεδίουΚλίση παραλιακής ζώνης (degrees) β Μετρήσεις πεδίουΜήκος χερσαίου τμήματος(m) Ws Μετρήσεις πεδίουΎψος χερσαίου ορίου(m) Β Μετρήσεις πεδίου

Ωκεανογραφικές

Ύψος κύματος στη θραύση (m) Ηb Weggel, (1972)Γωνία θραύσης (degrees) αb CEDAS 4.0Σημαντικό ύψος κύματος (m) Ho CERC, (1984)Μήκος κύματος(m) Lo CERC, (1984)Περίοδος κύματος (sec) T CERC, (1984)Αναρρίχηση κυματισμού (m) R Stockton et al., (2006)Άνοδος θαλάσσιας στάθμης (m) S IPCC, (2007)Μέγιστο βάθος κινητοποίησης (m) hc Stauble et al., (1993)Ταχύτητα ανέμου (m/sec)

U*Athanasoulis &Skartsoulis,

(1992)

Ιζηματολογικές

Ποτάμια Στερεοπαροχή(m3/year) E Hovius, (1998)Ταχύτητα καθίζησης κόκκων (m/sec) ws van Rijn, (1992)Μέσο κοκκομετρικό μέγεθος(ζώνη Θραύσης) (mm)

D50sΜετρήσεις πεδίου

Μέσο κοκκομετρικό μέγεθος (Χερσαίο τμήμα) (mm)

D50

L

Μετρήσεις πεδίου

Προσδιορισμός κύριων μεταβλητών

Αναγνωρίστηκαν 14 κύριες μεταβλητές που ελέγχουν το σχηματισμό και την εξέλιξη των παραλιακών ζωνών της Ελλάδος.

Κατηγοριοποιούνται σε 3 γενικές κατηγορίες: μορφοδυναμικές, ωκεανογραφικές και ιζηματολογικές

Με τη χρήση της Παραγοντικής Ανάλυσης με σκοπό:

I. Την ομαδοποίηση των παραμέτρων σε επιμέρους κατηγορίες.

II. Τον προσδιορισμό της σημαντικότητας κάθε παραμέτρου.

Η παραγοντική ανάλυση έγινε με την χρήση των μέσων τιμών για κάθε μεταβλητή και η επεξεργασία τους έγινε με τη χρήση του λογισμικού SPSS 17.

Στατιστική Επεξεργασία

Αποτελέσματα - Συζήτηση

Σύνολο παραλιακών ζωνών

ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ 1 2 3 4 5

Ποσοστό Σημαντικότητας Παράγοντα39,6

059,4

572,7

081,0

586,5

7

Μεταβλητές


Συνολικό μήκος προφίλ 0,708

-0,47

8

0,266

-0,32

5

-0,19

7Κλίση παραλιακής ζώνης -

0,527

0,485

0,515

0,430

-0,08

2Μήκος χερσαίου τμήματος 0,64

20,26

9-

0,321

-0,31

7

-0,28

6Ύψος χερσαίου ορίου 0,74

2-

0,002

-0,27

3

0,555

-0,05

2


Ύψος κύματος στη θραύση 0,825

0,031

-0,00

5

-0,02

7

0,391

Γωνία θραύσης 0,177

-0,57

4

0,079

0,512

0,288

Σημαντικό ύψος κύματος 0,848

0,476

-0,05

4

-0,13

0

0,043

Μήκος κύματος 0,920

0,288

0,087

-0,04

0

0,037

Περίοδος κύματος 0,881

0,311

0,180

-0,07

7

0,051

Αναρρίχηση κυματισμού 0,607

-0,37

9

0,540

-0,04

0

0,302

Άνοδος θαλάσσιας στάθμης 0,230

0,212

0,897

0,055

0,053

Μέγιστο βάθος κινητοποίησης 0,865

0,448

-0,02

5

-0,11

6

0,040

Ταχύτητα ανέμου 0,077

0,369

-0,57

0

-0,15

6

0,571


Ποτάμια Στερεοπαροχή 0,539

-0,36

6

0,514

-0,22

5

-0,13

0Ταχύτητα καθίζησης κόκκων -

0,156

0,919

0,188

0,100

0,004

Μέσο κοκκομετρικό μέγεθος (ζώνη Θραύσης)

-0,22

8

0,885

0,288

0,177

-0,01

8Μέσο κοκκομετρικό μέγεθος (Χερσαίο τμήμα)

-0,31

1

0,460

-0,10

1

-0,29

7

-0,05

5

• 5 παράγοντες ερμηνεύουν το 86,57% της συνολικής διακύμανσης, ενώ 3 ερμηνεύουν το 72,76%.

• Παράγοντας 1 (39,6%): Τα κυματικά χαρακτηριστικά και η γεωμορφολογική μεταβλητή του ύψους του χερσαίου ορίου.

• Παράγοντας 2 (59,45%): Ιζηματολογικά χαρακτηριστικά.• Παράγοντάς 3 (72,70%): Άνοδος θαλάσσιας στάθμης. • Στους παράγοντες 4 και 5 περιλαμβάνονται μεταβλητές με επίπεδα

σημαντικότητας μικρότερα από 0,7.

Ανοικτές παραλιακές ζώνες

ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ 1 2 3 4

Ποσοστό Σημαντικότητας Παράγοντα58,3

470,6

481,4

588,2

5




0,851

-0,31

4

-0,07

1Κλίση παραλιακής ζώνης -

0,606

-0,53

5

0,494

0,216

Μήκος χερσαίου τμήματος 0,372

0,198

-0,82

2

-0,00

1Ύψος χερσαίου ορίου 0,77

20,04

20,00

90,50

4



0,556

0,266

0,068

Γωνία θραύσης 0,249

0,161

0,862

-0,02

4Σημαντικό ύψος κύματος 0,91

90,22

6-

0,100

0,056


0,285

0,031

-0,03

4Περίοδος κύματος 0,89

20,36

90,14

7-

0,144


0,796

0,347

0,172

Άνοδος θαλάσσιας στάθμης 0,512

0,757

0,212

-0,19

3Μέγιστο βάθος κινητοποίησης 0,92

80,24

1-

0,075

0,031

Ταχύτητα ανέμου -0,04

2

-0,07

5

0,001

0,962



0,931

-0,11

0

-0,06

3Ταχύτητα καθίζησης κόκκων -

0,616

-0,52

9

0,024

0,012


-0,60

4

-0,55

2

0,125

0,063

Μέσο κοκκομετρικό μέγεθος (Χερσαίο τμήμα)

-0,91

1

-0,32

2

0,133

0,121

• 3 Παράγοντες ερμηνεύουν το 81,45% της συνολικής διακύμανσης, ενώ 4 το 88,25%.

• Ο παράγοντας 1 περιλαμβάνει τα κυματικά χαρακτηριστικά και το ύψος του χερσαίου ορίου.

• Ο παράγοντας 2 περιλαμβάνει τη ποτάμια στερεοπαροχή, την αναρρίχηση του κυματισμού και την άνοδο της θαλάσσιας στάθμης.

• Οι παράγοντες 3 και 4 περιλαμβάνουν τη γωνία θραύσης και την ταχύτητα του ανέμου αντίστοιχα.

Αποτελέσματα

Αμμουδάρα, Αλμυρός, Αγ. Ιωάννης, Δέλτα Αλφειού, Λιμνοθάλασσα Κορισσίων, Κόλπος Αλεξανδρούπολης και Σκάλα Κατερίνης

Παραλιακές ζώνες κλειστής κυκλοφορίας


Ποσοστό Σημαντικότητας Παράγοντα 45,14

72,53

84,83

91,65




-0,80

0

-0,15

9

0,340

Κλίση παραλιακής ζώνης -0,30

9

0,949

0,048

0,008

Μήκος χερσαίου τμήματος 0,805

-0,20

6

0,069

0,053

Ύψος χερσαίου ορίου 0,544

-0,07

7

0,698

0,006



-0,27

4

0,063

0,077

Γωνία θραύσης -0,36

3

-0,35

6

0,652

-0,45

6Σημαντικό ύψος κύματος 0,98

50,06

6-

0,062

0,102


0,090

-0,08

1

0,046

Περίοδος κύματος 0,953

0,170

-0,19

3

0,067


-0,28

0

-0,91

5

-0,07

7Άνοδος θαλάσσιας στάθμης -

0,067

0,935

-0,18

3

0,183

Μέγιστο βάθος κινητοποίησης 0,985

0,076

-0,07

2

0,093

Ταχύτητα ανέμου 0,711

-0,56

5

0,251

-0,02

0



0,074

0,260

0,318

Ταχύτητα καθίζησης κόκκων 0,519

0,816

0,099

0,130


0,332

0,902

0,112

0,139

Μέσο κοκκομετρικό μέγεθος (Χερσαίο τμήμα)

0,138

0,064

0001 0,984



• Ο παράγοντας 1 περιλαμβάνει τα κυματικά χαρακτηριστικά, την ταχύτητα του ανέμου την ποτάμια στερεοπαροχή και το μήκος του χερσαίου τμήματος του προφίλ.

• Ο παράγοντας 2 περιλαμβάνει τα ιζηματολογικά χαρακτηριστικά στη ζώνη θραύσης, την κλίση της παραλιακής ζώνης και την άνοδο της θαλάσσιας στάθμης

• Ο παράγοντας 3 περιλαμβάνει το ύψος του χερσαίου ορίου. • Ο παράγοντας 4 περιλαμβάνει το μέσο κοκκομετρικό μέγεθος στο χερσαίο

τμήμα του προφίλ.

Αγ. Πέτρος, Σάνταβα, Κινέττας, Μυλοπόταμος, Μαραθώνας, Βατερά, Αγ. Άννας - Κρύας Βρύσης, και Αχιβαδολίμνη

Παραλιακές ζώνες με ενεργά ποτάμια συστήματα


Ποσοστό Σημαντικότητας Παράγοντα 48,83

82.92

91.43

97.80



Συνολικό μήκος προφίλ -0,96

40,20

20,11

20,08

4Κλίση παραλιακής ζώνης

0,966

0,081

-0,20

20,06

7Μήκος χερσαίου τμήματος

0,464

-0,22

40,83

00,08

3Ύψος χερσαίου ορίου

0,255

0,755

-0,05

4

-0,54

9


Ύψος κύματος στη θραύση0,12

50,74

2

-0,54

60,32

2Γωνία θραύσης -

0,721

0,685

-0,04

70,07

3Σημαντικό ύψος κύματος

0,693

0,677

0,236

-0,04

1Μήκος κύματος

0,295

0,903

0,192

-0,19

7Περίοδος κύματος 0,26

90,92

50,19

30,04

6Αναρρίχηση κυματισμού -

0,623

0,743

0,060

0,117

Άνοδος θαλάσσιας στάθμης -0,57

00,76

10,01

50,29

8Μέγιστο βάθος κινητοποίησης

0,642

0,723

0,233

-0,06

3Ταχύτητα ανέμου

0,828

0,431

-0,27

5

-0,05

3



0,333

0,150

0,383

Ταχύτητα καθίζησης κόκκων0,93

1

-0,09

2

-0,24

90,22

1Μέσο κοκκομετρικό μέγεθος (ζώνη Θραύσης) 0,96

40,00

5

-0,01

20,26

6Μέσο κοκκομετρικό μέγεθος (Χερσαίο τμήμα) 0,81

3

-0,14

20,23

20,48

6



• Ο παράγοντας 1 περιλαμβάνει τις ιζηματολογικές μεταβλητές & την κλίση της παραλιακής ζώνης.

• Ο παράγοντας 2 περιλαμβάνει τα κυματικά χαρακτηριστικά.• Ο παράγοντας 3 περιλαμβάνει το μήκος του χερσαίου τμήματος του προφίλ. • Ο παράγοντας 4 περιλαμβάνει μεταβλητές με επίπεδο σημαντικότητας

μικρότερο του 0,49.

Αμμουδάρα, Αλμυρός, Δέλτα Αλφειού, Βατερά, Αγ. Άννας - Κρύας Βρύσης και Σκάλα Κατερίνης

Σύνολο των παραλιακών ζωνών: • Βασικές μεταβλητές είναι αυτές που ορίζονται από τα κυματικά

χαρακτηριστικά της κάθε παραλιακής ζώνης. • Η κοκκομετρία του θαλάσσιου τμήματος της παραλιακής ζώνης

εμφανίζει μεγάλη σημαντικότητα.

Ανοικτές παραλιακές ζώνες:• Ως σημαντικότερος (1ος) παράγοντας αναγνωρίζονται τα

κυματικά χαρακτηριστικά. • Η ταχύτητα του ανέμου εμφανίζεται να έχει ρόλο στη

διαμόρφωσή τους, σημαντικότερο από ότι στις άλλες κατηγορίες παραλιακών ζωνών.

Παραλιακές ζώνες κλειστής κυκλοφορίας:• Διαφοροποιούνται από τις υπόλοιπες, καθώς το εύρος της

παραλιακής ζώνης και η δυνατότητά του να τροφοδοτείται από τα ιζήματα από την διάβρωση του χερσαίου τμήματός της εμφανίζονται να καθορίζουν την εξέλιξή τους.

Παραλιακές ζώνες με ενεργά ποτάμια συστήματα:• Ως κυρίαρχο παράγοντα εμφανίζουν την ποτάμια

στερεοαπορροή. • Οι μόνες στις οποίες τα κυματικά χαρακτηριστικά εμφανίζονται

να λειτουργούν ως δευτερεύων παράγοντες στη διαμόρφωση και εξέλιξη των παραλιακών ζωνών.

Συμπεράσματα

Ευχαριστώ για την

προσοχή σας

The significanse of the major variables that control the formation and evolution of the Hellenic...

Documents

Transcript of The significanse of the major variables that control the formation and evolution of the Hellenic...