Επίδραση της κλιματικής αλλαγής στην υδρολογία και υδραυλική δυο λεκανών απορροής μικρού και μεσαίου μεγέθους
Authors: Σαρχάνη Σοφία 
Published: April 2023

Η κλιματική αλλαγή θα έχει μεγαλύτερο αντίκτυπο στη δριμύτητα των αιφνίδιων πλημμυρών, καθώς αναμένεται εντατικοποίηση των ισχυρών βροχοπτώσεων, τόσο σε περιοχές όπου είναι πιθανό να αυξηθούν οι βροχοπτώσεις, όπως στον ανατολικό Καναδά, αλλά και σε περιοχές όπου, κατά μέσο όρο, δύναται να μειωθούν οι βροχοπτώσεις, όπως στη νοτιοανατολική Μεσόγειο. Η αλλαγή του κλίματος αναμένεται να αυξήσει τα πλημμυρικά βάθη, την ταχύτητα των πλημμυρικών κυμάτων και τις εκτάσεις κατάκλισης, γεγονός που υπαγορεύει την επικαιροποίηση των σχεδίων διαχείρισης κινδύνων πλημμύρας.Η παρούσα διδακτορική διατριβή επικεντρώνεται: (i) στην υδρολογική προσομοίωση μεμονωμένων καταιγιδοφόρων γεγονότων-κυρίως υψηλής έντασης βροχής-από ιστορικά δεδομένα, αλλά και προβαλλόμενων ισχυρότερα ακραίων βροχοπτωτικών γεγονότων από δεδομένα κλιματικών σεναρίων, σε δύο λεκάνες απορροής που χωροθετούνται στο νησί της Κρήτης και στο νότιο Οντάριο του Καναδά, καθώς και (ii) στις πλημμυρικές επιπτώσεις των παραπάνω γεγονότων στα κατάντη τμήματα των λεκανών απορροής.Για τη μικρής έκτασης υδρολογική λεκάνη στην Κρήτη χωρίς καταγεγραμμένη απορροή, γίνεται βαθμονόμηση παραμέτρων και επικύρωση του υδρογραφήματος ενός ισχυρού βροχοπτωτικού γεγονότος, ώστε να επαληθευθεί το υδρολογικό μοντέλο με έμμεσα στοιχεία πεδίου μετά το πέρας της πλημμύρας. Παρακείμενοι μετεωρολογικοί σταθμοί έχουν καταγράψει αυξημένη ημερήσια βροχόπτωση από ισχυρές καταιγίδες γνωστές ως Medicanes. Για το λόγο αυτό, μελετάται η επίδραση υποθετικών σεναρίων κλιματικής αλλαγής με υψηλότερη ένταση βροχής-για ίδια αθροιστική βροχόπτωση-στο μέγεθος της απορροής αιχμής και στα πλημμυρικά βάθη και εκτάσεις κατάκλισης του κάταντες τμήματος της υδρολογικής λεκάνης, όπως προσομοιώνονται από δύο υδραυλικά μοντέλα. Εξετάζεται η επίδραση διαφορετικών χρονικών βημάτων δεδομένων βροχόπτωσης στην απορροή αιχμής. Διενεργείται ανάλυση ευαισθησίας υδραυλικών συντελεστών. Πραγματοποιείται σύγκριση της εξέλιξης του πλημμυρικού κύματος μεταξύ προσομοιώσεων με βάση δύο ψηφιακών μοντέλων υψομετρίας (DEMs) υψηλής ανάλυσης για το ιστορικό γεγονός και για προβαλλόμενο γεγονός από κλιματικό μοντέλο.Για τη μεσαίου μεγέθους υδρολογική λεκάνη στο Οντάριο του Καναδά, που διαθέτει μετρήσεις απορροής στην έξοδο έξι υπολεκανών της, γίνεται βαθμονόμηση παραμέτρων και επικύρωση υδρογραφημάτων για έξι μεμονωμένα βροχοπτωτικά γεγονότα, ομαδοποιημένα σε ζεύγη με παρόμοια υδρομετεωρολογικά χαρακτηριστικά (υψηλή ένταση βροχόπτωσης, δύο υδρολογικές αιχμές, και πολλαπλές συνθήκες πρότερης εδαφικής υγρασίας) ώστε να επαληθευτούν τα αποτελέσματα από δύο υδρολογικά μοντέλα μέσω του συντελεστή συνέπειας Nash–Sutcliffe και του δείκτη % σφάλματος του συνολικού όγκου βροχής. Μελετάται η επίδραση προβαλλόμενων ημερήσιων βροχοπτώσεων από 24 κλιματικά μοντέλα στην απορροή αιχμής των έξι υπολεκανών. Για το λόγο αυτό, για τις εικοσαετίες 1995-2014, 2021-2040, 2041-2060, και 2081-2100, εξετάζονται οι μέσες τιμές-από τα 24 κλιματικά μοντέλα-των μέγιστων ημερήσιων γεγονότων βροχόπτωσης, καθώς και των ημερήσιων γεγονότων βροχόπτωσης που αντιστοιχούν στο 99.9 εκατοστημόριο, για τα σενάρια RCP4.5 και RCP8.5. Πραγματοποιείται σύγκριση των πλημμυρικών επιπτώσεων στην κατάντη περιοχή από τα προβαλλόμενα γεγονότα με δύο υδραυλικά μοντέλα και ψηφιακό μοντέλο εδάφους (DTM) υψηλής ανάλυσης.Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων στοχεύουν να ωφελήσουν στην πρόβλεψη απορροών μελλοντικών γεγονότων, στη χαρτογράφηση της πλημμυρικής επικινδυνότητας των εξεταζόμενων λεκανών, και στην επικαιροποίηση του προγραμματισμού για τη διαχείριση πλημμυρών, για μια επιτυχημένη προσαρμογή στο μεταβαλλόμενο κλίμα. Τα αποτελέσματα της προσέγγισης που ακολουθήθηκε, για τις δύο λεκάνες απορροής, είναι χρήσιμα σε προκαταρκτικό επίπεδο διαχείρισης της πλημμυρικής επικινδυνότητας. Για τη μείωση των αβεβαιοτήτων στις τιμές των παραμέτρων στο χώρο και στο χρόνο, και την εξαγωγή ικανοποιητικών και λεπτομερών αποτελεσμάτων που απαιτούνται για τον τελικό σχεδιασμό έναντι πλημμυρικού κινδύνου, είναι απαραίτητη η μελλοντική έρευνα με κλιματικά δεδομένα και μετρήσεις πεδίου ακόμη υψηλότερης ανάλυσης, χωρικά και χρονικά.