Development and implementation of a methodological framework for early warning of intense floods using innovative technologies
Authors: Μπουρνάς Απόλλων 
Published: November 2023

Η παρούσα Διδακτορική Διατριβή (Δ.Δ) επικεντρώνεται στην ανάπτυξη και εφαρμογή ενός μεθοδολογικού πλαισίου για την έγκαιρη προειδοποίηση ισχυρών καταιγίδων και πλημμυρών χρησιμοποιώντας νέες τεχνολογίες και συγκεκριμένα δεδομένα από ένα μετεωρολογικό ραντάρ, τύπου X-Band, το Rainscanner, του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου (ΕΜΠ) στο δήμο Ζωγράφου. Η έρευνα αποτελείται από δύο κύριες ενότητες. Η πρώτη ενότητα εξετάζει τις διάφορες πτυχές της τεχνολογίας των μετεωρολογικών ραντάρ, συμπεριλαμβανομένων των τύπων, των πηγών σφαλμάτων και των διαδικασιών ελέγχου ποιότητας. Αναπτύσσεται μία ολοκληρωμένη προσέγγιση ελέγχου ποιότητας η οποία περιλαμβάνει φίλτρα διόρθωσης του σήματος ραντάρ, κατάλληλη προσαρμογή των δεδομένων σε επιθυμητές χωροχρονικές κλίμακες. Επιπλέον, επικεντρώνεται στη σχέση Z-R, που χρησιμοποιείται για την μετατροπή της μετρούμενης ανακλαστικότητας (Z) του ραντάρ σε ένταση βροχόπτωσης (R), και αναλύεται η μεταβλητότητά της στο χρόνο και στο χώρο, μέσω της συσχέτισης των δεδομένων ραντάρ με επίγειους βροχογράφους, αναδεικνύοντας τη συσχέτιση των παραμέτρων της σχέσης Z-R με τοπογραφικά χαρακτηριστικά, όπως η εγγύτητα στην ακτογραμμή και το υψόμετρο. Η δεύτερη ενότητα επικεντρώνεται στην εκτίμηση πλημμυρικού κινδύνου στο πλαίσιο εφαρμογής ενός Σύστηματος Έγκαιρης Προειδοποίησης Πλημμυρών (ΣΕΠΠ) που εστιάζει σε επεισόδια αιφνίδιων πλημμυρών, τα οποία χαρακτηρίζονται από μεγάλης έντασης βροχής, μικρής διάρκειας και μικρής χωρικής κλίμακας. Συγκεκριμένα, αναπτύσσεται ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο εφαρμογής ενός ΣΕΠΠ, εστιάζοντας στην ενσωμάτωση υδρολογικών διαδικασιών για την εκτίμηση του πλημμυρικού κινδύνου. Αυτή η προσέγγιση λαμβάνει υπόψη μεταβαλλόμενους παράγοντες σε πραγματικό χρόνο, όπως οι συνθήκες υγρασίας του εδάφους και η υδρομετεωρολογική κατάσταση που επικρατεί στην περιοχή εφαρμογής. Ειδικότερα, αναπτύσσεται και εφαρμόζεται ένα υδρολογικό κατανεμημένο μοντέλο βροχής-απορροής το οποίο υποβοηθάει το σύστημα Gridded Flash Flood Guidance (GFFG) για την αξιολόγηση του κινδύνου πλημμύρας σε επίπεδο κελιού υψηλής ανάλυσης. Τα αποτελέσματα διερευνούν και αναδεικνύουν την επίδραση των τιμών των παραμέτρων στα χρησιμοποιούμενα μοντέλα, και επισημαίνουν ότι, παρά την ύπαρξη αβεβαιότητας, η πιο κρίσιμη παράμετρος για την βελτίωση της αξιοπιστίας ενός ΣΕΠΠ είναι η αξιοπιστία των δεδομένων εισόδου του και κυρίως αυτά της βροχόπτωσης και του επιπέδου υγρασίας του εδάφους. Τέλος, αναπτύσσεται και εφαρμόζεται ένας αλγόριθμος ανίχνευσης και παρακολούθησης των καταιγιδοφόρων νεφών, μέσω του οποίου μελετώνται οι κύριες διευθύνσεις των νεφών. Η εφαρμογή του αλγορίθμου αναδεικνύει τα πολλαπλά οφέλη της χρήσης ενός μετεωρολογικού ραντάρ υψηλής χωροχρονικής ανάλυσης, σε συστήματα υδρομετεωρολογικής πρόγνωσης. Η Δ.Δ. προτείνει ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο για τη χρήση δεδομένων ραντάρ με σκοπό την εκτίμηση του πλημμυρικού κινδύνου και την έγκαιρη προειδοποίηση πλημμυρών και συμβάλλει στην ενίσχυση των στρατηγικών πρόβλεψης και μείωσης των επιπτώσεων των πλημμυρών, ιδίως σε αστικές και ημιαστικές περιοχές που είναι ευάλωτες σε έντονες βροχοπτώσεις και αιφνίδιες πλημμύρες.