Υδρονομία Ορεινών Λεκανών Απορροής Σε Περιβάλλον Κλιματικής Αλλαγής Στην Κεντρική Πίνδο

Abstract

Η παρούσα διατριβή αποσκοπεί στην αξιολόγηση των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής στην επιφανειακή απορροή των χειμαρρικών ρευμάτων της Κεντρικής Πίνδου και συμβάλει στην ορθολογική διαχείριση των υδατικών πόρων. Συγκεκριμένα μελετήθηκαν οι λεκάνες απορροής του Κλεινοβίτικου, του Ασπροπόταμου, του Κόρπου και του Πορταϊκού. Η περιοχή έρευνας παρουσιάζει αυξημένο υδρολογικό ενδιαφέρον, επειδή ανήκει στον ορεινό χώρο δύο υδρολογικών λεκανών (Πηνειός, Αχελώος), που τροφοδοτούν την Κεντρική Ελλάδα με νερό. Επιπλέον διαθέτει μακροχρόνιες χρονοσειρές μετεωρολογικών παραμέτρων από ένα πυκνό δίκτυο σταθμών σε μεγάλα υψόμετρα. Για τη χαρτογράφηση των χειμαρρικών ρευμάτων και την οριοθέτηση των λεκανών απορροής αναπτύχτηκε εργαλειοθήκη σε περιβάλλον Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (Γ.Σ.Π.) με τη χρήση της οπτικής γλώσσας προγραμματισμού ModelBuilder. Στη συνέχεια, προσδιορίστηκαν τα μορφομετρικά και υδρογραφικά χαρακτηριστικά των χειμαρρικών ρευμάτων και αναλύθηκαν οι παράγοντες που διαμορφώνουν το χειμαρρικό περιβάλλον (κλίμα, ανάγλυφο, βλάστηση και γεωλογικό υπόβαθρο). Οι ευδιάβρωτοι πετρολογικοί σχηματισμοί (φλύσχης, ασβεστόλιθος) που απαντώνται στην περιοχή σε συνδυασμό με το έντονο ανάγλυφο και το σημαντικό ύψος βροχοπτώσεων, ευνοούν την ανάπτυξη έντονων χειμαρρικών φαινομένων παρά το πολύ υψηλό ποσοστό δασοκάλυψης (65%) των λεκανών απορροής. Επιπρόσθετα, μελετήθηκε η χωρική μεταβλητότητα των βροχοπτώσεων, θερμοκρασιών αέρα και χιονοπτώσεων. Η συσχέτιση των παραπάνω μετεωρολογικών παραμέτρων με το υπερθαλάσσιο υψόμετρο έδωσε ικανοποιητικά αποτελέσματα, με εξαίρεση τις βροχοπτώσεις, όπου και αναπτύχθηκε μοντέλο πολλαπλής γραμμικής παλινδρόμησης λαμβάνοντας υπόψη τις γεωγραφικές συντεταγμένες και την απόσταση των σταθμών από τη θάλασσα. Χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος των ελαχίστων τετραγώνων και o μη παραμετρικός έλεγχος Mann-Kendall για τον προσδιορισμό των τάσεων στις χρονοσειρές (βροχόπτωση, θερμοκρασία, χιονοπτώσεις) και του επιπέδου σημαντικότητας αυτών. Από την ανάλυση αυτή προέκυψε ότι στην πλειοψηφία των υπό εξέταση μετεωρολογικών σταθμών εμφανίζονται τάσεις μείωσης των ετήσιων βροχοπτώσεων (-1,5% έως -14,6%) και αύξησης των μέσων ετήσιων θερμοκρασιών (+2,2% έως +9,4%), που δεν είναι όμως στατιστικά σημαντικές. Σε ότι αφορά τις χιονοπτώσεις, καταγράφηκε τάση μείωσης, τόσο του ύψος χιονιού (-29,3% έως -58,7%) όσο και του αριθμού ημερών χιονιού (-24,8% έως -58,8%) στο σύνολο σχεδόν των υπό εξέταση σταθμών οι τάσεις δεν βρέθηκαν στατιστικά σημαντικές. Ακολούθησε η αξιολόγηση της ικανότητας των περιοχικών κλιματικών μοντέλων (Regional Climate Models - RCMs) του ευρωπαϊκού πρoγράμματος ENSEMBLES να προσομοιώνουν το βροχομετρικό και θερμοκρασιακό καθεστώς της περιοχής έρευνας. Κατά την αξιολόγηση, συγκρίθηκαν τα δεδομένα των σταθμών με τα δεδομένα του κοντινότερου σημείου πλέγματος των RMCs, για την περίοδο αναφοράς 1974-2000. Ως κριτήρια αξιολόγησης χρησιμοποιήθηκαν η τετραγωνική ρίζα του μέσου τετραγωνικού σφάλματος (RMSE), το μέσο σφάλμα μεροληψίας (MBE), το μέσο απόλυτο σφάλμα (MAE) και ο συντελεστής συσχέτισης (r). Σύμφωνα με τα κριτήρια αξιολόγησης φάνηκε ότι καλύτερη προσομοίωση, τόσο των βροχοπτώσεων όσο και των θερμοκρασιών, επιτυγχάνει το μοντέλο του ICTP (RegCM3) και έπεται το μοντέλο του HC (METO- HC_HadR M3Q0). Τέλος, εκτιμήθηκε η επιφανειακή απορροή των χειμαρρικών ρευμάτων, εφαρμόζοντας το μοντέλο υδατικού ισοζυγίου των Thornthwaite and Mather για τις συνθήκες της περιόδου βάσης (1974-2000) και τις εκτιμούμενες μελλοντικές συνθήκες (2074-2100). Προέκυψε πως θα υπάρξει σημαντική μείωση της επιφανειακής απορροής στο μέλλον. Σε ότι αφορά το μοντέλο ICTP (RegCM3) η μεγαλύτερη μείωση εμφανίζεται τους θερινούς μήνες (-14% έως -57,6%) και η μικρότερη τους φθινοπωρινούς (-0,8% έως -34,8%), ενώ σύμφωνα με το μοντέλο του HC (METO- HC_HadR M3Q0), η μεγαλύτερη μείωση εμφανίζεται τους φθινοπωρινούς μήνες (-7,8% έως -80,3%) και η μικρότερη τους χειμερινούς (-6,4% έως -33,4%). Τέλος, προτείνονται τα κατάλληλά υδρονομικά έργα, που περιλαμβάνουν τον χειρισμό των ορεινών λεκανών απορροής, των κοιτών και των κώνων πρόσχωσης των χειμαρρικών ρευμάτων, για προσαρμογή της διαχείρισης των λεκανών απορροής στην κλιματική αλλαγή.