Υδρογεωλογική προσομοίωση του παράκτιου αλλουβιακού υδροφορέα της λεκάνης απορροής του ποταμού Χαβρία Χαλκιδικής σε συνθήκες κλιματικής αλλαγής
Authors: Βενετσάνου Παναγιώτα 
Published: September 2021

Η παρούσα διδακτορική διατριβή είχε ως αντικείμενο την ανάπτυξη μιας ολοκληρωμένης μεθοδολογίας με καινοτόμα στοιχεία για την αξιόπιστη και βέλτιστη συνδυασμένη εφαρμογή των κλιματικών και των υδρολογικών-υδρογεωλογικών μοντέλων σε υδροφορείς με ελάχιστα ή και χωρίς παρατηρούμενα μετεωρολογικά και υδρολογικά-υδρογεωλογικά δεδομένα. Για την επίτευξη του στόχου συνδυάστηκαν διαφορετικά μοντέλα (κλιματικά μοντέλα, μοντέλα υδρολογίας και προσομοίωσης υπόγειας ροής), επιστημονικά εργαλεία (Συστήματα Γεωγραφικών Πληροφοριών-GIS), καθώς και στατιστικά πακέτα (πακέτο γλώσσας προγραμματισμού R). Η εφαρμογή της μεθοδολογίας πραγματοποιήθηκε στον αλλουβιακό υδροφορέα, που αναπτύσσεται στο παράκτιο τμήμα της λεκάνης απορροής του ποταμού Χαβρία Χαλκιδικής. Για την εκτίμηση της κλιματικής αλλαγής, χρησιμοποιήθηκε το περιοχικό κλιματικό μοντέλο RegCM4, στο οποίο ενσωματώθηκαν τα μοντέλα γενικής κυκλοφορίας MPI και HadGEM2 με χωρική ανάλυση 50 x 50 km, ακολουθώντας μια από τις πλέον πρόσφατες προσεγγίσεις και συγκεκριμένα, το πιο ακραίο σενάριο εκπομπών RCP8.5. Για τη ρεαλιστική αναπαράσταση του παροντικού κλίματος και την εκτίμηση του μελλοντικού κλίματος της περιοχής έρευνας δημιουργήθηκε μια βάση δεδομένων, αποτελούμενη από κλιματικές παραμέτρους υψηλής χωροχρονικής κλίμακας, η οποία επιτεύχθηκε μέσω της χωροχρονικής μεθόδου βέλτιστης παρεμβολής Kriging. Από την εφαρμογή της χωροχρονικής μεθόδου βέλτιστης παρεμβολής Kriging στις μελλοντικές παραμέτρους των δεδομένων εισόδου του περιοχικού κλιματικού μονέλου RegCM4, εκτιμήθηκαν οι μεταβολές των κλιματικών παραμέτρων για τις μελλοντικές περιόδους 2031-2050 και 2080-2099. Τα ποσοστά μείωσης και αύξησης των κλιματικών παραμέτρων, που προέκυψαν, διαφέρουν ανάλογα με το μοντέλο γενικής κυκλοφορίας, που χρησιμοποιείται ως δεδομένο εισόδου στο περιοχικό κλιματικό μοντέλο RegCM4. Η προσομοίωση της υπόγειας ροής του παράκτιου υδροφορέα της λεκάνης απορροής του ποταμού Χαβρία σε συνθήκες κλιματικής αλλαγής πραγματοποιήθηκε μέσω της εφαρμογής του κώδικα MODFLOW. Για τον προσδιορισμό του παροντικού και του μελλοντικού εμπλουτισμού του υδροφορέα, που γίνεται μέσω της κατείσδυσης του νερού της βροχόπτωσης, της διήθησης από τον ποταμό Χαβρία και των επιστροφών άρδευσης, χρησιμοποιήθηκε το υδρολογικό μοντέλο ArcSWAT. Από τα αποτελέσματα της συνδυασμένης εφαρμογής του υδρολογικού μοντέλου ArcSWAT με το περιοχικό κλιματικό μοντέλο RegCM4, παρατηρήθηκε τάση μείωσης της κατείσδυσης έως το τέλος του 21ου αιώνα, που ποικίλει ανάλογα με το μοντέλο γενικής κυκλοφορορίας και κυμαίνεται από 4,5-11% (περίοδος 2031-2050) έως 15-27% (περίοδος 2080-2099). Επιπρόσθετα, διαπιστώθηκε ότι όχι μόνο οι μεταβολές στη βροχόπτωση αλλά και οι μεταβολές στη θερμοκρασία επιδρούν καθοριστικά στις συνιστώσες του υδρολογικού ισοζυγίου. Τέλος, η διερεύνηση των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής στη στάθμη του υπόγειου νερού επιτεύχθηκε μέσω της εφαρμογής του κώδικα MODFLOW με δεδομένα εισαγωγής τα αποτελέσματα της εφαρμογής του υδρολογικού μοντέλου ArcSWAT με τα διάφορα κλιματικά δεδομένα. Από την προσομοίωση του παράκτιου αλλουβιακού υδροφορέα σε συνθήκες κλιματικής αλλαγής προέκυψε η συνεχής ταπείνωση της στάθμης του υπόγειου νερού έως το τέλος του 21ου αιώνα, ως επακόλουθο της μείωσης της κατείσδυσης και κατ’επέκταση της επανατροφοδοσίας του. Η ελάττωση του διαθέσιμου υδατικού δυναμικού και η διείσδυση του θαλασσινού νερού προς την ενδοχώρα εκτιμάται ότι θα προκαλέσει την ποσοτική μείωση και ποιοτική υποβάθμιση του υδροφόρου συστήματος. Το γεγονός αυτό θα αποτελέσει τροχοπέδη για την κάλυψη των υδρευτικών και αρδευτικών αναγκών της περιοχής έρευνας, καθώς συνδέονται άμεσα με το υπόγειο νερό.