Quaternary paleogeographic and sea-level change reconstructions in the Eastern Mediterranean
Authors: Γεωργίου Νικόλαος 
Published: January 2022

Οι παράκτιες περιοχές παρέχουν πολλαπλή υποστήριξη για τη ζωή στη γη και αναμένεται να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη της κοινωνίας στο εγγύς μέλλον. Οι αυξανόμενες ανθρώπινες δραστηριότητες και η εκμετάλλευση των πόρων έχουν αυξήσει την πίεση στην παράκτια ζώνη και στο θαλάσσιο περιβάλλον, προκαλώντας θαλάσσια ρύπανση, κλιματική κρίση και απώλεια φυσικής-πολιτιστικής κληρονομιάς. Αυτό ανάγκασε τις κυβερνήσεις να θεσπίσουν Θαλάσσιο Χωροταξικό Σχεδιασμό και Ολοκληρωμένα Πλάνα Διαχείρισης της Παράκτιας Ζώνης. Ωστόσο, για την υλοποίηση των πλάνων, οι ενδιαφερόμενοι και οι υπεύθυνοι λήψης αποφάσεων θα πρέπει να γνωρίζουν τη χωρική έκταση των πόρων προκειμένου να σχεδιάσουν ένα βιώσιμο μέλλον που θα επιτρέψει την ισορροπημένη διαχείριση των θαλάσσιων πόρων και τη διατήρηση της φυσικής πολιτιστικής κληρονομιάς. Ο κύριος πυλώνας για την επίτευξη αυτού του σκοπού στο θαλάσσιο περιβάλλον είναι η δημιουργία πολυεπίπεδων και πολυθεματικών βάσεων γεωδεδομένων που θα επιτρέπουν στους χρήστες να συσχετίζουν και να συνδυάζουν σύνολα δεδομένων διαφορετικών χωρικών αναλύσεων και πληροφοριών.Η παρούσα διατριβή χωρίζεται σε έξι κεφάλαια:▪ Το 1ο κεφάλαιο αποτελεί την εισαγωγή της διπλωματικής εργασίας και είναι αφιερωμένο στην περιγραφή των κυριότερων διεργασιών που επηρεάζουν τη στάθμη της θάλασσας κατά τη διάρκεια του γεωλογικού χρόνου. Αυτά διαχωρίζονται στην ευστατική και στη σχετική διαδικασία αλλαγής της στάθμης της θάλασσας που επηρεάζουν τη στάθμη της θάλασσας σε παγκόσμια και περιφερειακή/τοπική κλίμακα αντίστοιχα. Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν τα γεωλογικά και αρχαιολογικά κατάλοιπα, για την ανάπλαση της θαλάσσιας στάθμης, τα οποία ονομάζονται «Σχετικοί δείκτες στάθμης της θάλασσας». Οι δείκτες αυτοί αποτελούνται από γεωλογικούς σχηματισμούς όπως θαλάσσιες αναβαθμίδες, εγκοπές, κοραλλιογενείς υφάλους κ.λπ. και αρχαιολογικούς δείκτες όπως λιμενικές εγκαταστάσεις, δεξαμενές ψαριών κ.λπ., ενώ ο καθένας παρέχει συγκεκριμένη ακρίβεια. Η ανάλυση αυτών των δεικτών έχει σημαντικό ρόλο στην ανασυγκρότηση του κλίματος, ιδιαίτερα κατά τις Μεσοπαγετώδεις περιόδους, όταν οι κλιματικές συνθήκες ήταν παρόμοιες με τις σημερινές. Με αυτόν τον τρόπο, θα είμαστε σε θέση να αξιολογήσουμε τους σύγχρονους ρυθμούς επιτάχυνσης και να εκτιμήσουμε/μοντελοποιήσουμε τους μελλοντικούς. Ένα τέτοιο παράδειγμα παρουσιάζεται στο άρθρο: "Georgiou N., Stocchi P., Rovere A., Elisa Casella E. (2020) IMEKO TC-19 International Workshop on Metrology for the Sea Naples, Italy, October 5-7, 2020 Reconstructing past sea level through notches: Orosei Gulf (Indexed in Scopus)" που έχει δημοσιευθεί από τον συγγραφέα της παρούσας διδακτορικής διατριβής.Η Ανατολική Μεσόγειος είναι μια από τις πληρέστερες και ποικιλόμορφες βάσεις δεδομένων της παγκόσμιας στάθμης της θάλασσας και της ανθρώπινης ιστορίας. Η Υποθαλάσσια Πολιτιστική Κληρονομιά στην Ανατολική Μεσόγειο και οι ακίνητες/κινητές μαρτυρίες που βρίσκονται στον βυθό της θάλασσας αποτελούν μέρος της ιστορίας μας που πρέπει να χαρτογραφηθεί, να προστατευτεί και να διατηρηθεί για τις επόμενες γενιές. Η θαλάσσια γεωφυσική είναι το κύριο εργαλείο χαρτογράφησης και οριοθέτησης των βυθισμένων αρχαιολογικών καταλοίπων και αποτελεί τον πυλώνα για τη δημιουργία εκτεταμένων βάσεων δεδομένων διαφορετικής χωρικής ανάλυσης και πληροφοριών σχετικά με τον πυθμένα της θάλασσας. Στα ευρύτερα πλαίσια της επιστημονικής διατριβής έχουν πραγματοποιηθεί οι εξής εργασίες: Papatheodorou G., Geraga M., Christodoulou D., Fakiris E., Iatrou M., Georgiou N., Dimas X., Ferentinos G. (2021). The Battle of Lepanto search and survey mission (1971-72) by Throckmorton, Edgerton and Yalouris: Following their traces a half century later using marine geophysics. Remote Sensing.; (Q1) (ISSN 2072-4292) https://doi.org/10.3390/rs13163292Geraga M, Christodoulou D, Eleftherakis D, Papatheodorou G, Fakiris E, Dimas X, Georgiou N., Kordella S, Prevenios M, Iatrou M, Zoura D, Kekebanou S, Sotiropoulos M, Ferentinos G. (2020). Atlas of Shipwrecks in Inner Ionian Sea (Greece): A Remote Sensing Approach. Heritage.; 3(4):1210-1236. https://doi.org/10.3390/heritage3040067Ferentinos G., Fakiris E., Christodoulou D., Geraga M., Dimas X., Georgiou N., Kordella S., Papatheodorou G., Prevenios M., Sotiropoulos M. (2020). Optimal sidescan sonar and sub-bottom profiler surveying of ancient wrecks: The ‘Fiskardo’ wreck, Kefallinia Island, Ionian Sea, Journal of Archaeological Science, Volume 113, 105032, ISSN 0305-4403, https://doi.org/10.1016/j.jas.2019.105032.Geraga M., Papatheodorou G., Ferentinos G., Fakiris E., Christodoulou D., Georgiou N., Dimas X., Iatrou M., Kordella S., Sotiropoulos G., Mentogiannis V., Delaporta K. The study of an ancient shipwreck using marine remote sensing techniques, in Kefalonia Island (Ionian Sea), Greece, Archaeologia Μaritima Μediterranea - International Journal on Underwater Archaeology, v. 12, pp. 183-200.Οι δύο περιοχές που παρουσιάζονται στην παρούσα διατριβή βρίσκονται στην Ανατολική Μεσόγειο και πιο συγκεκριμένα στις χώρες του Λιβάνου και της Ελλάδος. Η Βύβλος (Λίβανος) και η Αίγινα (Ελλάδα) είναι δύο από τις πιο συνεχόμενα κατοικημένες αρχαίες πόλεις ποι οποίες είναι παγκοσμίως γνωστές ως δύο από τα μεγαλύτερα θαλάσσια κέντρα της εποχής του Χαλκού, γνωστά κυρίως ως κεντρικοί λιμένες για εμπορικούς είτε για ναυτικούς σκοπούς. Όπως ήταν αναμενόμενο, για να εξυπηρετήσουν οι πόλεις αυτούς τους σκοπούς, θα έπρεπε να διαθέτουν σημαντικές λιμενικές εγκαταστάσεις για να υποστηρίξουν το καθεστώς τους.▪ Στο 2ο κεφάλαιο περιγράφονται τα χρονικά των εργασιών υπαίθρου και ο εξοπλισμός που χρησιμοποιήθηκε σε κάθε έρευνα. Πιο συγκεκριμένα, οι θαλάσσιες έρευνες στη Βύβλο ολοκληρώθηκαν σε τρεις διαφορετικές φάσεις (2014, 2016, 2017). Κατά την πρώτη έρευνα το 2014 έγινε μια πρώτη προσέγγιση στην θαλάσσια παράκτια ζώνη με τη χρήση του διαθέσιμου θαλάσσιου γεωφυσικού εξοπλισμού: α) Ηχοβολιστής πλευρικής σάρωσης, β) Τομογράφος υποδομής πυθμένα (3,5 kHz) και γ) μονοδεσμικό βυθόμετρο. Το 2016 η έρευνα χωρίστηκε σε μια θαλάσσια γεωφυσική έρευνα (χρησιμοποιώντας Τομογράφο Υποδομής πυθμένα τύπου «Chirp», ρευματογράφο, μονοδεσμικό βυθόμετρο) και μια δειγματοληπτική έρευνα κατά μήκος της παράκτιας ζώνης της Βύβλου. Η τελευταία έρευνα στη Βύβλο, πραγματοποιήθηκε το 2017 και επικεντρώθηκε σε μια εστιασμένη λεπτομερή γεωμορφολογική χαρτογράφηση των γεωλογικών δεικτών της στάθμης της θάλασσας που εντοπίστηκαν κατά τις προηγούμενες έρευνες, με τη χρήση πολυδεσμικού βυθομέτρου και σε μια καταδυτική έρευνα που είχε ως στόχο τη λήψη υποβρύχιων εικόνων από αυτά τα ευρήματα.Η δεύτερη περιοχή έρευνας (Αίγινα, Ελλάδα), χαρτογραφήθηκε το 2018. Ένα ερευνητικό σκάφος εξοπλίστηκε με ηχοβολιστική πλευρικής σάρωσης, τομογράφο υποδομής πυθμένα (Chirp) και γ) πολυδεσμικό βυθόμετρο , προκειμένου να χαρτογραφηθεί λεπτομερώς η γεωμορφολογία της περιοχής και η έκταση των βυθισμένων αρχαιολογικών καταλοίπων. Χρησιμοποιήθηκε επίσης ένα θαλάσσιο υποβρύχιο όχημα για την οπτικοποίηση των ευρημάτων και την εφαρμογή φωτογραμμετρίκών μεθοδολογιών σε ένα από τα αρχαιολογικά ευρήματα.Η μεθοδολογία που χρησιμοποιήθηκε για την συλλογή δεδομένων περιγράφεται στα παρακάτω κεφάλαια:▪ Το 3ο κεφάλαιο βασίστηκε στα παρακάτω άρθρα:“Integrated Methodological Approach for the Detection and Mapping of Marine Priority Habitat Types and Submerged Antiquities: examples implemented in the Saronic Gulf, Greece” Georgiou N., Dimas X., Papatheodorou G. which was published in Sustainability-MDPI (I.F. 3.25), &The palaeogeography of the strait of Salamis: Marine geoarchaeological survey in the strait of Salamis and the Ampelakia Bay. In Salamis 480 B.C; Papatheodorou, G.; Geraga, M.; Georgiou, N.; Christodoulou, D.; Dimas, X.; Fakiris, E.; Ferentinos, G. Hellenic Maritime Museum, 2020, 2020; pp. 392–411 ISBN 13 9786188218178.Αυτό το άρθρο προτείνει μια ολοκληρωμένη μεθοδολογική προσέγγιση που συνοψίζει τις υπάρχουσες και αναπτυσσόμενες μεθοδολογίες για τη χαρτογράφηση του θαλάσσιου πυθμένα/υπεδάφους σε παράκτια περιβάλλοντα και την ανίχνευση αρχαιολογικών γεωμορφολογικών χαρακτηριστικών και θαλάσσιων οικοτόπων προτεραιότητας. Η προτεινόμενη μεθοδολογία βασίζεται σε τρεις κύριους μεθοδολογικούς άξονες αυξανόμενης χωρικής ανάλυσης: α) έρευνα προϋπαρχόντων δεδομένων, β) θαλάσσια γεωφυσική διασκόπηση και ταξινόμηση πυθμένα και γ) εις βάθος οπτική επιθεώρηση / 3D χαρτογράφηση. Με αυτόν τον τρόπο, είναι δυνατή η δημιουργία συνόλων δεδομένων διαφορετικών χωρικών αναλύσεων (κλίμακα από μέτρο σε χιλιοστό). Τα αποτελέσματα αυτής της μεθοδολογίας ενσωματώθηκαν σε χάρτη Θαλάσσιου Χωροταξικού Σχεδιασμού σχετικά με την περιοχή του Σαρωνικού κόλπου στην Ελλάδα.Όσον αφορά τα κύρια μέρη της διατριβής τα Κεφάλαιο 4 και 5, είναι αφιερωμένα στην εφαρμογή της προηγουμένως προτεινόμενης μεθοδολογίας ειδικά για την ανίχνευση υποβρύχιας πολιτιστικής κληρονομιάς και γεωμορφολογικών-γεωλογικών χαρακτηριστικών που τελικά ερμηνεύτηκαν ως σχετικοί δείκτες της στάθμης της θάλασσας. Η άνοδος της στάθμης της θάλασσας οδήγησε στην βύθιση των παράκτιων αρχαιολογικών καταλοίπων, εξαφανίζοντας τα ίχνη τους και θέτοντας σε κίνδυνο την ίδια την ύπαρξή τους, βυθίζοντας παράλληλα σημαντικά στοιχεία που σχετίζονται με τις διακυμάνσεις της στάθμης της θάλασσας, την ανθρώπινη εξέλιξη και τη διασπορά του είδους μας. Επιπλέον, η έρευνα για την αλλαγή της στάθμης της θάλασσας μέσω γεωλογικών/γεωμορφολογικών δεικτών κρίνεται ύψιστης σημασίας όσον αφορά την κλιματική αλλαγή. Προς το παρόν, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε την έκταση των φυσικών φαινομένων με βάση τη φυσική μεταβλητότητα και να μπορούμε να ποσοτικοποιήσουμε την επίδραση των ανθρώπων σε αυτά. Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητη η έυρεση της θαλάσσιας στάθμης και ο ρυθμός ανόδου της, κατά το τέλος του Ολόκαινου αλλά και κατά τις Τελευταίες Μεσοπαγετώνες περιόδους, όταν οι κλιματικές συνθήκες ήταν παρόμοιες με τις σημερινές. Με αυτόν τον τρόπο, θα είμαστε σε θέση να αξιολογήσουμε τους σύγχρονους ρυθμούς επιτάχυνσης και να μοντελοποιήσουμε τους μελλοντικούς.Οι δύο περιοχές έρευνας που συνδυάζουν αυτά τα αρχαιολογικά και γεωμορφολογικά κριτήρια είναι η Βύβλος στον Λίβανο (Κεφάλαιο 4) και η Αίγινα στην Ελλάδα (Κεφάλαιο 5).Όσον αφορά το 4ο κεφάλαιο της διδακτορικής διατριβής (Κεφάλαιο 4):Τα κεφάλαια 4.1, 4.2 & 4.4 βασίζονται στην τεχνική έκθεση “Offshore Geo-archaeological Research in Byblos, Lebanon”.Το κεφάλαιο 4.1 βασίζεται επίσης στο άρθρο: “Marine geophysical survey offshore Byblos: preliminary results” Papatheodorou G., Geraga, M., Georgiou N., Christodoulou D. published in BAAL: bulletin d'archéologie et d'architecture libanaises (BAAL is the annual journal issued by the Directorate General of Antiquities in cooperation with the Lebanese Ministry of Culture since 1996) & Το κεφάλαιο 4.3 βασίζεται στο άρθρο: “Late Pleistocene submarine terraces in the Eastern Mediterranean, central Lebanon, Byblos: Revealing their formation time frame through modeling” Georgiou N., Papatheodorou G., Francis-Allouche M., Geraga M., Christodoulou D., Stocchi P., Fakiris E., Dimas X., Zoura D., Iatrou M. submitted in Quaternary International-Elsevier (I.F. 2.13).Αυτό το κεφάλαιο περιγράφει την εφαρμογή της προτεινόμενης μεθοδολογίας στην περιοχή της Βύβλου του Λιβάνου, συμβάλλοντας πρωτίστως στον εντοπισμό της θέσης του φημισμένου φοινικικού λιμανιού. Δύο διαφορετικές ακολουθίες υποβρυχίων πλατφορμών (κοντινές, απομακρυσμένες ακολουθίες) χαρτογραφήθηκαν λεπτομερώς, στην παράκτια παράκτια περιοχή της Βύβλου και ερμηνεύτηκαν ως σχετικοί δείκτες της στάθμης της θάλασσας. Χρησιμοποιήθηκε ημιαυτόματη τεχνική για την ανάλυση των ακουστικών δεδομένων για τον εντοπισμό των υποβρυχίων πλατφορμών και την απόκτηση της μορφομετρίας τους. Στη συνέχεια, αυτό συνδυάστηκε με ένα μοντέλο που χρησιμοποιεί τη μορφομετρία τους για να εξετάσει την αποτελεσματικότητα των διαφόρων καμπυλών της στάθμης της θάλασσας ως προς το ρυθμό ανύψωσης και το ρυθμό διάβρωσης των ακτών, προκειμένου να βρεθεί το πιο πιθανό χρονικό πλαίσιο δημιουργίας των υποβρυχίων πλατφορμών. Με αυτόν τον τρόπο, αποκαλύφθηκε ότι η απομακρυσμένη ακολουθία σχηματίστηκε πιθανότατα κατά τη μεσοπαγετωνική περίοδο MIS3, κατατάσσοντάς τα μεταξύ των μοναδικών υποβρυχίων πλατφορμών MIS3 που έχουν βρεθεί στην Ανατολική Μεσόγειο εως τώρα. Τέλος, αυτό συνέβαλε στην παλαιογεωγραφική ανάπλαση της περιοχής.Το 5ο μέρος της διατριβής (Κεφάλαιο 5) βασίζεται στο άρθρο:“A multidisciplinary approach for the detection, mapping and morphometric analysis of ancient coastal installations: The case study of the ancient Aegina harbour complex” Georgiou N., Dimas X., Fakiris E., Christodoulou D., Geraga M., Koutsoumpa D., Baika K., Kalamara P., Papatheodorou G., Ferentinos G. published in Remote Sensing-MDPI (I.F. 4.84) Αυτό το κεφάλαιο χρησιμοποιεί την προτεινόμενη μεθοδολογία στην παράκτια περιοχή της Αίγινας, Ελλάδα, όπου είναι εμφανές ένα μοναδικό στο είδος του βυθισμένο λιμενικό σύμπλεγμα. Αυτή η προσέγγιση βοήθησε στη λήψη πληροφοριών που εξυπηρετούν τόσο γεωμορφολογικούς όσο και αρχαιολογικούς σκοπούς με τρόπο αποδοτικό από άποψη χρόνου και κόστους, συλλέγοντας παράλληλα πληροφορίες κλίμακας εκατοστών έως χιλιοστών. Η γεωμορφολογία της περιοχής χαρτογραφήθηκε λεπτομερώς με θαλάσσια γεωφυσικά μέσα, ενώ αρχαίες καταβυθισμένες κωνικές κατασκευές και κυματοθραύστες οριοθετήθηκαν χρησιμοποιώντας τεχνικές αυτόματης ταξινόμησης του πυθμένα, αποκαλύπτοντας προηγουμένως άγνωστες τοποθεσίες αρχαιολογικού ενδιαφέροντος. Μέρος των τεχνικών ταξινόμησης του πυθμένα αναπτύχθηκαν και χρησιμοποιήθηκαν στα παρακάτω άρθρα, τα οποία περιλαμβάνονται επίσης στο ευρύτερο επιστημονικό πεδίο της διατριβής:"Fakiris E., Blondel P., Papatheodorou G., Christodoulou D., Dimas X., Georgiou N., Kordella S., Dimitriadis C., Rzhanov Y., Geraga M., Ferentinos G. (2019). Multi-Frequency, Multi-Sonar Mapping of Shallow Habitats—Efficacy and Management Implications in the National Marine Park of Zakynthos, Greece."και "Remote Sensing; 11(4):461. https://doi.org/10.3390/rs11040461 Fakiris E., Zoura D., Ramfos A., Spinos E., Georgiou N., Ferentinos G., Papatheodorou G., (2018). Objec tbased classification of sub-bottom profiling data for benthic habitat mapping. Comparison with sidescan and RoxAnn in a Greek shallow-water habitat, Estuarine, Coastal and Shelf Science, Volume 208, p. 219-234, ISSN 0272-7714, (Q1) https://doi.org/10.1016/j.ecss.2018.04.028."Οι παράμετροι των δομών εξήχθησαν από τα ακουστικά δεδομένα με σκοπό την ανάλυση της μορφομετρίας τους, ενώ η φωτογραμμετρία πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας ένα υποθαλάσσιο υποβρύχιο όχημα, με σκοπό την ανάλυση της μικροδομής των κώνων. Η χωρική κατανομή των κατασκευών αποκάλυψε την κατασκευή ενός καλά σχεδιασμένου λιμενικού συγκροτήματος με πολλαπλές εισόδους, ενώ με βάση διαφορετικά σενάρια της στάθμης της θάλασσας στο Ολόκαινο, στηρίχθηκαν διαφορετικά σενάρια και πιθανές λειτουργίες (αμυντικοί σκοποί ή προστασία από έντονα καιρικά φαινόμενα). Τέλος, μέσω της μορφομετρικής ανάλυσης των κατασκευών (γεωμετρία και στατιστικές παράμετροι εδάφους) αποκαλύφθηκε η κατάσταση διατήρησής τους, αποκαλύπτοντας τις ανθρωπογενείς επιπτώσεις στις καταβυθισμένες αρχαιότητες λόγω της σύγχρονης λιμενικής δραστηριότητας.▪ Το 6ο και τελευταίο κεφάλαιο της διατριβής (Κεφάλαιο 6) είναι η σύνθεση αυτής της διατριβής όπου παρουσιάζεται μια περίληψη των αποτελεσμάτων των ερευνών και απαντώνται ερωτήματα ευρύτερου επιστημονικού πλαισίου αλλά και επιστημονικού ενδιαφέροντος συγκεκριμένα για κάθε τοποθεσία. Τέλος, αναφέρονται οι περιορισμοί της προτεινόμενης μεθοδολογικής προσέγγισης και προτείνονται οι μελλοντικές κατευθύνσεις.