Αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας υδρολογικής προσομοίωσης ενός κατανεμημένου υδρολογικού μοντέλου με χρήση δορυφορικών δεδομένων, στη λεκάνη απορροής της Λίμνης Καστοριάς
Authors: Παπαδήμος Δημήτριος 
Published: January 2024

Αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι, η διερεύνηση της δυνατότητας των κατανεμημένων υδρολογικών μοντέλων, για την προσομοίωση του υδατικού ισοζυγίου λιμνών της χώρας μας, σε συνδυασμό με χρήση δορυφορικών δεδομένων εισόδου, χωρικά κατανεμημένων. Η παραπάνω διερεύνηση έγινε για την προσομοίωση του υδατικού ισοζυγίου της λίμνης Καστοριάς. Τις τελευταίες δεκαετίες η ανάπτυξη και χρήση των κατανεμημένων υδρολογικών μοντέλων κερδίζει συνεχώς έδαφος έναντι των αντίστοιχων ενιαίων. Το γεγονός αυτό σχετίζεται κυρίως με τη δυνατότητα των πρώτων, να ενσωματώνουν τη μεταβλητότητα τόσο των κλιματικών όσο και των φυσιογραφικών παραμέτρων μιας λεκάνης απορροής, η οποία διαφοροποιεί, τόσο χωρικά, όσο και χρονικά ,την υδρολογική συμπεριφορά της λεκάνης. Στην παρούσα διατριβή, για την υδρολογική προσομοίωση της λεκάνης απορροής της λίμνης Καστοριάς, χρησιμοποιήθηκε ένα από τα πλέον σύγχρονα συστήματα υδρολογικής προσομοίωσης, το κατανεμημένο υδρολογικό μοντέλο του συστήματος προσομοίωσης MIKE SHE/MIKE HYDRO River. Το MIKE SHE/MIKE HYDRO River είναι ένα χωρικά κατανεμημένο σύστημα υδρολογικής προσομοίωσης, το οποίο, είναι σε θέση να προσομοιώσει τις κύριες διεργασίες του υδρολογικού κύκλου. Η χωρική κατανομή των παραμέτρων της λεκάνης (ανάγλυφο, έδαφος, φυτοκάλυψη), της βροχής καθώς και της υδρολογικής απόκρισης, επιτυγχάνεται κατά την οριζόντια διάσταση με τη διακριτοποίηση της λεκάνης, σε έναν ορθογωνικό κάναβο και κατά την κατακόρυφο, με μια στήλη για κάθε κελί του κανάβου, αποτελούμενη από εδαφικούς ορίζοντες. Το υδρογραφικό δίκτυο αναπαρίσταται εφαπτόμενο των ορίων των κελιών. Στην παρούσα διατριβή, η στάθμη της λίμνης Καστοριάς, αποτέλεσε παράμετρο ρύθμισης, του υδρολογικού ομοιώματος της λεκάνης απορροής της. Η πρόβλεψη, με το βαθμονομημένο κατανεμημένο υδρολογικό μοντέλο, του συστήματος προσομοίωσης MIKE SHE/MIKE HYDRO River, της απορροής της λεκάνης της λίμνης Καστοριάς, έγινε τόσο με μετρημένα δεδομένα μεταβλητών εισόδου του μοντέλου, όσο και με δορυφορικά δεδομένα κατακρήμνισης και LAI, χωρικά κατανεμημένα. Λαμβάνοντας υπόψη τα ανωτέρω, αναπτύχθηκε το υδρολογικό ομοίωμα της λεκάνης απορροής της λίμνης Καστοριάς, με τη χρήση του MIKE SHE /MIKE HYDRO River και μετρημένα δεδομένα μεταβλητών εισόδου προερχόμενα, από επίγειους σταθμούς (π.χ. μετεωρολογικούς) ή βιβλιογραφικές πηγές (π.χ. LAI). Πραγματοποιήθηκε ανάλυση ευαισθησίας του ομοιώματος, ως προς συγκεκριμένες παραμέτρους, ενώ η ρύθμισή του επιτεύχθηκε, για ένα χρονικό διάστημα 7 ετών (2013-2019), με βάση μετρημένες τιμές της στάθμης της λίμνης. Η επαλήθευση (πρόβλεψη) του ομοιώματος, πραγματοποιήθηκε για το χρονικό διάστημα των αμέσως επόμενων, της περιόδου ρύθμισης, τριών ετών (2020-2022). Ως παράμετροι εισόδου χρησιμοποιήθηκαν τόσο μετρημένα δεδομένα από επίγειους σταθμούς, όσο και δορυφορικά δεδομένα βροχόπτωσης και LAI, χωρικά κατανεμημένα, στη λεκάνη. Η αξιολόγηση της καταλληλότητας του ομοιώματος, βασίσθηκε στα αποτελέσματα πρόβλεψης, τόσο των τιμών της στάθμης της λίμνης, όσο και των συνιστωσών του υδατικού ισοζυγίου της λίμνης, όπως αυτές προέκυπταν, με χρήση τόσο συμβατικών, όσο και δορυφορικών δεδομένων, βροχόπτωσης και LAI, χωρικά κατανεμημένων. Από την παραπάνω αξιολόγηση, προέκυψαν χρήσιμα συμπεράσματα που σχετίζονται: α) με την ευαισθησία των μεθόδων και των παραμέτρων του συστήματος προσομοίωσης MIKE SHE/MIKE HYDRO River, υπό τις κλιματικές, εδαφολογικές και υδρολογικές συνθήκες, οι οποίες επικρατούν στον Ελλαδικό χώρο, β) με τη δυνατότητα προσομοίωσης του υδατικού ισοζυγίου των λιμνών, υπό τις υφιστάμενες ξηροθερμικές συνθήκες της χώρας μας και γ) με τη δυνατότητα αξιόπιστης προσομοίωσης του υδατικού ισοζυγίου των λιμνών, με χρήση δορυφορικών δεδομένων, σε περιπτώσεις απουσίας μετρημένων δεδομένων εισόδου, των κατανεμημένων υδρολογικών μοντέλων, που είναι σχεδόν ο κανόνας για τον Ελλαδικό χώρο.