Impact of climate change on the hydrology and geochemistry of Crete and estimation of uncertainty
Authors: Νεραντζάκη Σοφία 
Published: September 2021

Η περιοχή της Μεσογείου είναι μία από τις πιο επιρρεπείς περιοχές στις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής, βάσει των αποτελεσμάτων των σεναρίων για την παγκόσμια κλιματική αλλαγή (IPCC, 2013). Οι καρστικές πηγές είναι η μοναδική πηγή νερού για πολλές περιοχές της Μεσογείου κατά τη διάρκεια των ξηρών μηνών. Η επίπτωση της κλιματικής αλλαγής στην υδρολογία και την ποιότητα των υδάτων των καρστικών πηγών δεν έχει τύχει της δέουσας προσοχής στην επιστημονική βιβλιογραφία. Επιπλέον, η εκτίμηση της αβεβαιότητας των υδρολογικών προβλέψεων σε καρστικές λεκάνες δεν έχει μελετηθεί και μπορεί να αποκαλύψει πιθανά ελλείμματα νερού που διαφορετικά δεν μπορούν να ληφθούν υπόψη. Στο πλαίσιο αυτής της διατριβής (1) εκτιμώνται οι επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής στις προβλέψεις της παροχής και της ποιότητας των υδάτων σε χαρακτηριστική καρστική πηγή της Μεσογείου, (2) ποσοτικοποιείται η αβεβαιότητα αυτών των προβλέψεων και (3) αξιολογείται η απόκριση διαφόρων καρστικών πηγών της Μεσογείου στη μετεωρολογική ξηρασία που προβλέπουν τα κλιματικά σενάρια.Το Εργαλείο Αξιολόγησης Νερού και Εδάφους (SWAT) μαζί με ένα καρστικό μοντέλο (Karst-SWAT) χρησιμοποιείται για την εκτίμηση της σύνθετης παροχής (από καρστική πηγή και επιφανειακά ύδατα) της καρστικής λεκάνης απορροής του ποταμού Κοιλιάρη, μαζί με τις μεταφερόμενες μάζες νιτρικού αζώτου και ιζημάτων. Η αβεβαιότητα των παραμέτρων τόσο των μοντέλων επιφανειακής όσο και καρστικής παροχής υπολογίζεται συνδυάζοντας τα προγράμματα SUFI2 και @RISK της PALISADE. Τα δεδομένα εισόδου στα υδρολογικά μοντέλα παρέχονται από έντεκα συνδυασμούς πέντε «Περιφερειακών Κλιματικών Μοντέλων» (Regional Climate Models - RCMs) και τριών «Αντιπροσωπευτικών Μονοπατιών Συγκέντρωσης» (Representative Concentration Pathways - RCPs) του ευρωπαϊκού κλάδου του κλιματικού πειράματος CORDEX, EURO-CORDEX. Αντιπροσωπευτικές χρονοσειρές βροχοπτώσεων για ορισμένα από αυτά τα σενάρια προσομοιώνονται στοχαστικά με τη γεννήτρια καιρού LARS. Προσομοιώσεις Monte Carlo χρησιμοποιούνται για να ερευνήσουν την επίδραση της εσωτερικής μεταβλητότητας των δεδομένων εισόδου στην παροχή εξόδου.Η μετεωρολογική ξηρασία της τρέχουσας και των μελλοντικών περιόδων μεταφράζεται σε υδρολογική ξηρασία για τρεις μεσογειακές καρστικές πηγές με διαφορετικές ιδιότητες. Συγκεκριμένα, οι πηγές που μελετώνται είναι η πηγή του Στύλου (λεκάνη του ποταμού Κοιλιάρη), η πηγή των Μεσκλών και η πηγή της Αγυιάς (λεκάνη του ποταμού Κερίτη). Το μοντέλο Karst-SWAT χρησιμοποιείται για την ποσοτικοποίηση της υδρολογικής απόκρισης των καρστικών πηγών, οι οποίες χαρακτηρίζονται από διαφορετικά συστήματα και χρόνους παραμονής νερού. Ένας μη παραμετρικός δείκτης ξηρασίας τροποποιείται για να εκτιμηθεί η μελλοντική συχνότητα, διάρκεια και ένταση των μετεωρολογικών και υδρολογικών ξηρασιών σε σύγκριση με την περίοδο αναφοράς. Αναλύεται, επίσης, η εξέλιξη των χαμηλότερων και των υψηλότερων παροχών στο μέλλον. Αυτή είναι η πρώτη φορά που πραγματοποιείται εκτίμηση παραμετρικής αβεβαιότητας παροχής (από καρστικό και επιφανειακό μοντέλο παροχής) σε συνδυασμό με εκτίμηση αβεβαιότητας λόγω εσωτερικής μεταβλητότητας σε καρστική μεσογειακή λεκάνη απορροής. Η ανάλυση δείχνει ότι η αβεβαιότητα παραμέτρων του υδρολογικού μοντέλου και η εσωτερική μεταβλητότητα των σεναρίων κλιματικής αλλαγής θα πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά τον σχεδιασμό μέτρων προσαρμογής και μετριασμού των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής σε λεκάνες ξηρού κλίματος για την περίοδο 2019-2058. Μετά το 2059, το σενάριο της κλιματικής αλλαγής είναι ο σημαντικότερος παράγοντας αβεβαιότητας. Ακόμη και κάτω από αυτή τη μεγάλη αβεβαιότητα, η κατάσταση της ξηρασίας αναμένεται να επιδεινωθεί μετά το 2059, ανεξάρτητα από το σενάριο που θα πραγματοποιηθεί, για όλες τις πηγές. Η επόμενη 40ετία προσφέρεται για την προετοιμασία και τον προγραμματισμό μέτρων προσαρμογής για τη βελτίωση της διαχείρισης των υδάτινων πόρων των πηγών. Η μελέτη μπορεί να αποτελέσει σημείο αναφοράς για συγκριτικές μελέτες σε άλλες παρόμοιες περιοχές του πλανήτη, όπου οι ανάγκες νερού κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού καλύπτονται αποκλειστικά από παροχή που προέρχεται από καρστικές πηγές.