Διερεύνηση του ρόλου των εσωτερικών κυμάτων στις διεργασίες ανάμειξης των βαθιών λεκανών του Βορείου Αιγαίου με την χρήση του αριθμητικού μοντέλου ROMS (Regional Ocean Modeling System)
Authors: Μαμούτος Ιωάννης 
Published: February 2023

Η ανάμειξη των θαλασσίων μαζών είναι μια από τις σημαντικότερες διεργασίες που συμβαίνουν στον ωκεανό. Μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε μικρής και μεγάλης κλίμακας με τις τελευταίες να είναι άμεσα εξαρτώμενες από τις πρώτες. Πέρα από την φυσική τους σημασία συμβάλλουν καθοριστικά και στις αντίστοιχες βιολογικές και οικολογικές διεργασίες μιας και καθορίζουν την κατανομή του διαλυμένου οξυγόνου στην θαλάσσια στήλη και την διαθεσιμότητα των θρεπτικών. Η παρούσα διδακτορική διατριβή εστιάζει στην μελέτη των διεργασιών ανάμειξης στο Βόρειο Αιγαίο καθώς είναι μια περιοχή πολύ ισχυρής δυνητικής δημιουργίας πυκνών νερών και τελικά ένας εν δυνάμει τροφοδότης της Ανατολικής Μεσογείου με αυτά. Το εργαλείο για την μελέτη των διεργασιών ανάμειξης είναι ένα υψηλής χωρικής ανάλυσης, τελευταίας γενιάς υδροδυναμικό μοντέλο, το οποίο παραμετροποιήθηκε με το βέλτιστο δυνατό τρόπο για τις ανάγκες μακροχρόνιων προσομοιώσεων σε αυτή την πολύπλοκη, από άποψη υδρογραφικών χαρακτηριστικών, περιοχή. Η πολυπλοκότητα έγκειται στην γενικότερη τοπογραφία της περιοχής αλλά κυρίως στην σταθερή παρουσία των νερών της Μαύρης Θάλασσας, μέσω των στενών των Δαρδανελλίων, καθώς δημιουργεί ιδιαίτερες και πρόσθετες προκλήσεις στην παραμετροποίηση και προσομοίωση της ροής τους. Μια από τις καινοτομίες της παρούσας διατριβής είναι η χρήση των αποτελεσμάτων της εργασίας του V. Maderich (2015) ως ανοικτή συνοριακή συνθήκη της ροής των νερών της Μαύρης Θάλασσας στο Βόρειο Αιγαίο. Στα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν και καλύπτουν μια χρονική περίοδο 28 ετών συνολικά, χρησιμοποιήθηκαν δυο διαφορετικά σχήματα για την μεταφορά και την διάχυση των βαθμωτών μεγεθών (θερμοκρασία και αλατότητα) συνδυαζόμενα ή μη με την παρουσία παλιρροιακής διέγερσης και μελετήθηκαν, στο μέτρο του δυνατού, οι διεργασίες ανάμειξης στην περιοχή του βορείου Αιγαίου δίνοντας ιδιαίτερο βάρος στις βαθιές του λεκάνες. Τα αποτελέσματα των τελικών πειραμάτων συγκρίθηκαν με όλες τις διαθέσιμες παρατηρήσεις από διάφορες πλατφόρμες για την περίοδο από το 1986 έως το 2013 ώστε να εκτιμηθεί α) η ικανότητα του μοντέλου συνολικά αλλά και της τελικής παραμετροποίησης του, στην ορθή αναπαραγωγή των υδρογραφικών χαρακτηριστικών της περιοχής και β) η απόκλιση των αποτελεσμάτων από τα πραγματικά δεδομένα μέσω της εκτίμησης του συνολικού στατιστικού σφάλματος αλλά και επιμέρους περιοχών όπως για παράδειγμα οι βαθιές λεκάνες του Βορείου Αιγαίου. Χρησιμοποιώντας τις παραπάνω καινοτόμες προσεγγίσεις για τις προσομοιώσεις όπως η χρήση της παλίρροιας και η παραμετροποίηση της εκροής των Δαρδανελλίων στο βόρειο Αιγαίο ως ανοικτή συνοριακή συνθήκη, επιχειρήθηκε να μελετηθεί πέρα από την καθεαυτήν υπέρ-δεκαετή μεταβλητότητα των βαθιών λεκανών, η επίδραση υψίσυχνων φαινομένων, όπως τα εσωτερικά κύματα, στις διεργασίες ανάμειξης τόσο κατά την διάρκεια Eastern Mediterranean transient (ΕΜΤ) που έλαβε χώρα από τα τέλη του 1980 μέχρι τα μέσα του1990 όσο και μετά. Τα κύρια ευρήματα αυτής της διδακτορικής διατριβής, μετά την ανάλυση των αποτελεσμάτων των τελικών πειραμάτων και την σύγκριση τους με τα διαθέσιμα δεδομένα, υποδεικνύουν έως ένα βαθμό τον ουσιαστικό/κρίσιμο ρόλο της παλίρροιας για αυτού του τύπου τις προσομοιώσεις. Για εκείνες δηλαδή που μελετούν εν γένει και εν συνόλω τις διεργασίες ανάμειξης ακόμα και σε περιοχές όπως το Βόρειο Αιγαίο, που φαινομενικά η ύπαρξη της παλίρροιας δεν φαίνεται να έχει κάποια άμεση επίδραση, καθώς βελτίωσε - ανά περίπτωση - σημαντικά τα τελικά αποτελέσματα και ανέδειξε διεργασίες και μηχανισμούς που έως ένα βαθμό, που δεν είχαν εντοπιστεί. Αναδείχτηκαν επίσης και οι εγγενείς αστοχίες και περιορισμοί τόσο της παραμετροποίησης που επιλέχθηκε για τις προσομοιώσεις όσο και του ίδιου υδροδυναμικού μοντέλου για τις χωρικές και χρονικές κλίμακες που μελετήθηκαν.