title: Tsunami hazard for Crete and Rhodes
title: Ανάλυση επικινδυνότητας από παλιρροιακά κύματα τσουνάμι για τα νησιά της Κρήτης και της Ρόδου
Creators: name: Φλουρη Ευαγγελια
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2017

description: Historical reports and several scientic studies attest to numerous tidal waves impacting the Aegean in the past. The most famous report of a tsunami was made by Marinatos (1939) who claimed that a tsunami triggered by the eruption of Thera volcano in 1620 BC caused the collapse of the Minoan civilization on Crete. In historical and modern times, possibly two of the most powerful earthquakes in the Mediterranean of 365 and 1303 AD, with sizes Mw > 8, have epicenters located close to Crete and Rhodes, and both triggered destructive tsunami waves. Such large events are relatively rare and extreme events with low probability, but the existence of the Hellenic arc subduction zone and the overall high seismicity of Greece, increase the tsunami hazard. Moreover, today the residential, commercial and tourism development of coastal areas is much larger than before, and therefore much smaller events could have a signicant impact.
The present study aims to estimate the tsunami hazard in the largest islands of
South Aegean, Crete and Rhodes, using modern methodologies based on numerical simulation and inundation computation.
For this purpose we used the tsunami simulation model MOST (Method Of Splitting Tsunami) of Titov and Synolakis (1998), which has been extensively tested with benchmark problems and is now used operationally by the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) to support the Tsunami Warning center of the U.S., on the Pacic Ocean. This numerical model is capable for simulating all three phases of the tsunami; that is the generation, the propagation in the open sea, and nally the inland penetration and inundation.
The initial phase of the tsunami generation, requires as initial condition the detailed description of earthquake rupture. For this purpose we searched the literature for recent studies on the estimation of focal mechanisms (e.g. Floyd et al, 2010) for potential earthquake scenarios in the Aegean, that are expected to have signicant impact for the two island. We tested probabilistic scenarios and/or worst case scenarios.
Then, based on the seismic data, full numerical simulation of all proposed
scenarios was made with MOST. In the phase of the wave propagation in the open 7 sea, accurate bathymetry and topography data of various resolutions are needed which were collected from various sources and formulated into suitable telescopic gridded datasets focusing to the islands. Finally, for the nal phase of inundation a detailed digital terrain model (Digital Elevation Model) bathymetry and topography of high resolution is required. Suitable digital models were acquired or produced for specicific areas of interest, e.g. large urban centers with signicant coastal infrastructure.
Simulation results were then collected and processed to produce detailed ood maps (inundation maps), and important tsunami damage metrics were calculated for the study of risk.
The risk is usually dened as the probability of disasters as a result of the interaction of natural disasters and vulnerability conditions. Towards more resilient
societies, Ewing and Synolakis (2010), the focus now begins to shift from the assessment of natural disasters in the assessment of vulnerability. For the vulnerability of coastal areas from tsunami we need to study the exposure and the vulnerability of various socioeconomic data and structures, among which are usually the population, the buildings, and many other infrastructures. For this reason, appropriate spatiotemporal data from available sources were collected and processed through geographic information systems. Finally, the results were combined with those from the numerical simulations to produce detailed hazard maps.
The ultimate goal of the research is to provide estimates that will contribute,
where possible, in decision making for appropriate prevention, optimized risk management, aiming to improve the resilience of the local communities against the danger of tsunami.
description: Ιστορικές αναϕορές και αρκετές επιστημονικές μελέτες μαρτυρούν πολλά παλιρροϊκά κύματα που έπληξαν το Αιγαίο στο παρελθόν. Η πιο γνωστή αναϕορά για τσουνάμι έγινε από τον Μαρινάτο (1939), ο οποίος ισχυρίστηκε ότι ένα τσουνάμι που πυροδοτήθηκε από την έκρηξη του ηϕαιστείου της Θήρας το 1620 π.Χ. προκάλεσε την κατάρρευση του μινωικού πολιτισμού στην Κρήτη. Στους ιστορικούς και νεότερους χρόνους, δυο από τους ισχυρότερους σεισμούς στη Μεσόγειο το 365 και το 1303 μ.Χ., με μεγέθη Mw > 8, εκτιμάται ότι είχαν επίκεντρα κοντά στην Κρήτη και τη Ρόδο και αμϕότεροι προκάλεσαν
καταστροϕικά κύματα τσουνάμι. Τέτοια μεγάλα γεγονότα είναι σχετικά σπάνια και
ακραία ϕαινόμενα με μικρή πιθανότητα εμϕάνισης, αλλά η ύπαρξη του Ελληνικού τόξου καθώς και η γενικότερη υψηλή σεισμικότητα της Ελλάδας, καθιστούν τον κίνδυνο από τσουνάμι υπαρκτό. Επιπλέον, σήμερα η οικιστική, εμπορική και τουριστική ανάπτυξη των παράκτιων περιοχών είναι πολύ μεγαλύτερη από ό,τι στο παρελθόν, και επομένως πολύ μικρότερα γεγονότα θα μπορούσαν να έχουν σημαντικό αντίκτυπο.
Η παρούσα μελέτη στοχεύει στην εκτίμηση του κινδύνου από κύματα τσουνάμι για
τα μεγαλύτερα νησιά του Νοτίου Αιγαίου, την Κρήτη και τη Ρόδο, χρησιμοποιώντας σύγχρονες μεθοδολογίες που βασίζονται στην αριθμητική προσομοίωση και στην υπολογιστική εκτίμηση της πλημμύρας.
Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκε το υπολογιστικό μοντέλο MOST (Method of
Splitting Tsunami) των Titov και Synolakis (1998), το οποίο έχει δοκιμαστεί εκτεταμένα σε προβλήματα αναϕοράς και χρησιμοποιείται σήμερα από την υπηρεσία National Oceanic and AtmosphericAdministration (ΝΟΑΑ), για την υποστήριξη του Κέντρου Προειδοποίησης Τσουνάμι των ΗΠΑ, για τον Ειρηνικό Ωκεανό. Το συγκεκριμένο μοντέλο έχει τη δυνατότητα να προσομοιώνει όλες τις ϕάσεις του τσουνάμι, δηλαδή τη γένεση, τη διάδοση στην ανοικτή θάλασσα, και τέλος την αναρρίχηση του κύματος στην ακτή και τη διείσδυση στην ξηρά.
Η αρχική ϕάση της γένεσης του τσουνάμι, απαιτεί ως αρχική συνθήκη την αναλυτική περιγραϕή της σεισμικής διάρρηξης. Για το σκοπό αυτό, ερευνήσαμε τη βιβλιογραϕία για πρόσϕατες μελέτες για την εκτίμηση εστιακών μηχανισμών (π.χ. Floyd et al, 2010) για πιθανά σεισμικά σενάρια στο Αιγαίο, τα οποία αναμένεται να έχουν σημαντική επίδραση στα δύο νησιά. Δοκιμάστηκαν τόσο πιθανοθεωρητικά σενάρια, όσο και μεγάλοι σεισμοί 5 κλειστής θάλασσας και πραγματοποιήθηκε πλήρης αριθμητική προσομοίωση όλων των σεναρίων με το MOST. Στη ϕάση της διάδοσης των κυμάτων στην ανοιχτή θάλασσα απαιτούνται ακριβή δεδομένα βαρυμετρίας και τοπογραϕίας με διάϕορες αναλύσεις, τα οποία συλλέχθηκαν από διάϕορες πηγές και διαμορϕώθηκαν σε κατάλληλα τηλεσκοπικά σύνολα δεδομένων που επικεντρώνονταν στα νησιά. Τέλος, για την τελική ϕάση της πλημμύρας απαιτείται λεπτομερές ψηϕιακό μοντέλο εδάϕους (Digital Elevation Model),
βαθυμετρία και τοπογραϕία υψηλής ανάλυσης. Κατάλληλα ψηϕιακά μοντέλα αποκτήθηκαν ή παράχθηκαν για συγκεκριμένες περιοχές ενδιαϕέροντος, π.χ. μεγάλα αστικά κέντρα με σημαντική παράκτια υποδομή. Τα αποτελέσματα προσομοίωσης συλλέχθηκαν και επεξεργάστηκαν για να παράχθουν αναλυτικοί πλημμυρικοί χάρτες (inundation maps), ενώ στη συνέχεια «δείκτες καταστρεπτικότητας» (damage metrics) υπολογίσθηκαν για την μελέτη της επικινδυνότητας.
Η επικινδυνότητα συνήθως ορίζεται ως η πιθανότητα καταστροϕής σαν αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης των ϕυσικών καταστροϕών και των συνθηκών τρωτότητας. Στοχέυοντας προς πιο ανθεκτικές κοινωνίες, Ewing και Synolakis (2010), η εστίαση πλέον αρχίζει να μετατοπίζεται από την αξιολόγηση των ϕυσικών καταστροϕών στην αξιολόγηση της ευπάθειας. Για την τρωτότητα των παράκτιων περιοχών από το τσουνάμι χρειάζεται να μελετηθούν η έκθεση και η ευπάθεια πλήθους κοινωνικο–οικονομικών στοιχείων και δομών, μεταξύ των οποίων περιλαμβάνονται συνήθως ο πληθυσμός, τα κτίρια,
και πλήθος άλλες υποδομές. Για το λόγο αυτό, συλλέχθηκαν κατάλληλα χωροχρονικά δεδομένα, από διαθέσιμες πηγές, επεξεργάσθηκαν μέσω γεωγραϕικών συστημάτων πληροϕοριών και συνδυάστηκαν με τα αποτελέσματα των αριθμητικών προσομοιώσεων για την παραγωγή αναλυτικών χαρτών επικινδυνότητας.
Απώτερος στόχος της έρευνας είναι να παρέχει εκτιμήσεις που θα συμβάλλουν, όπου είναι δυνατόν, στη λήψη αποϕάσεων για κατάλληλη πρόληψη και βελτιστοποιημένη διαχείριση του κινδύνου, με στόχο τη βελτίωση της ανθεκτικότητας (resilience) των τοπικών κοινωνιών απέναντι στον κίνδυνο από τσουνάμι.