Προσδιοριστική και στοχαστική (Monte Carlo) προσομοίωση της λειτουργίας του συστήματος των λιμνών Κορώνειας - Βόλβης
Creators: name: Εξαρχος, Απόστολος Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2020
Subjects: Λεκάνη Μυγδονίας
Προσομοίωση
Κλιματική αλλαγή
Mygdonia Basin
Simulation
Climate change

description: Η λειτουργία του λιμναίου συστήματος Κορώνειας – Βόλβης αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα περιβαλλοντικά ζητήματα της Ελλάδας. Η εργασία πραγματεύεται την προσομοίωση της λειτουργίας του λιμναίου αυτού συστήματος τόσο κατά την ιστορική περίοδο (1970-2000) όσο και κατά την μελλοντική περίοδο τόσο βραχυπρόθεσμα (2010-2040) όσο και μακροπρόθεσμα (2040-2100). Η προσομοίωση επιτυγχάνεται μέσω της χρήσης δύο μοντέλων, του UTHBAL (Loukas et al, 2007) και του UTHRL (Loukas et al, 2007). Οι μέθοδοι προσομοίωσης που ακολουθούνται είναι η προσδιοριστική προσομοίωση και η στοχαστική Monte Carlo προσομοίωση. Η πρώτη εφαρμόζεται μόνο κατά την ιστορική περίοδο ενώ η δεύτερη εφαρμόζεται τόσο κατά την ιστορική όσο και για την μελλοντική περίοδο. Τα υδρομετεωρολογικά δεδομένα βάση των οποίων δομείται το σύστημα προσομοίωσης προέρχονται από προγενέστερες διατριβές για την λεκάνη της Μυγδονίας. Ελήφθησαν επίσης υπ’ όψιν και οι ανθρώπινες επεμβάσεις (απολήψεις, εισροές υγρών αποβλήτων). Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης έδειξαν καταρχάς, ότι η λειτουργία των δύο λιμνών προσομοιώνεται επιτυχώς από τα δύο μοντέλα κάτι που προκύπτει από τη σύγκριση των προσομοιωμένων και των παρατηρημένων υψών της στάθμης των δύο λιμνών. Οι αποκλίσεις που παρατηρούνται είναι ιδιαίτερα μικρές ιδίως για την λίμνη Βόλβη. Επίσης μέσω της διαδικασίας βαθμονόμησης των δύο μοντέλων εκτιμήθηκαν και ορισμένοι αστάθμητοι παράγοντες στη λειτουργία των λιμνών όπως για παράδειγμα οι παράνομες απολήψεις νερού. Οι δύο μέθοδοι προσομοίωσης παρουσίασαν ορισμένες αποκλίσεις στα μεταξύ τους αποτελέσματα οι οποίες ήταν της τάξεως του 15-20%. Όσο αφορά τις μελλοντικές περιόδους τα υδρομετεωρολογικά δεδομένα στα οποία βασίζεται η στοχαστική προσομοίωση διατίθενται και πάλι από προγενέστερες μελέτες και προήλθαν από κλιματικά μοντέλα τα οποία αναπαρήγαγαν ένα σενάριο μίας μέσης έντασης κλιματικής μεταβολής. Σύμφωνα με αυτό αναμένεται σταδιακή αύξηση της θερμοκρασίας στην περιοχή με παράλληλη ελάττωση της υετόπτωσης. Η μεταβολή είναι εντονότερη από το 2040 και έπειτα οπότε οι κλιματικές συνθήκες γίνονται ολοένα και δυσμενέστερες. Σύμφωνα με το συγκεκριμένο κλιματικό σενάριο στα τέλη του 21ου αιώνα η μέση ετήσια θερμοκρασία αναμένεται να είναι 2,5-3oC υψηλότερη σε σχέση με την ιστορική περίοδο, ενώ η υετόπτωση στα τέλη του αιώνα προβλέπεται να έχει μειωθεί κατά περίπου 20%. Στη προσομοίωση της μελλοντικής περιόδου λαμβάνονται υπ’ όψιν και ορισμένες παρεμβάσεις που έγιναν για τη βελτίωση της λειτουργίας των δύο λιμνών. Αποτέλεσμα αυτών των κλιματικών μεταβολών είναι η σταδιακή συρρίκνωση των δύο λιμνών με την λίμνη Κορώνεια να επηρεάζεται περισσότερο σε σχέση με τη λίμνη Βόλβη. Η συρρίκνωση αυτή αρχικά εντοπίζεται κυρίως κατά τους θερινούς μήνες ενώ από το 2040 και έπειτα επεκτείνεται σε ολόκληρο το έτος. Κατά τους θερινούς μήνες η λίμνη Κορώνεια αναμένεται να χάσει το μεγαλύτερο μέρος της έκτασής της ενώ σημαντική μείωση αναμένεται και για τη λίμνη Βόλβη η οποία επηρεάζεται υφίσταται της επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής κυρίως από το 2070 και έπειτα. Στα τέλη του αιώνα αναμένεται σημαντική μορφολογική διαφοροποίηση της περιοχής λόγω των αρκετών εκτάσεων που αναμένεται να χερσεύσουν εξαιτίας της συρρίκνωσης των δύο λιμνών. Ωστόσο, παρόλο που οι κλιματικές συνθήκες αναμένεται να γίνουν πολύ δυσμενέστερες από τη σημερινές δεν αναμένεται να παρατηρηθούν ακραία φαινόμενα αποξήρανσης των λιμνών. Δεδομένου ότι τέτοια φαινόμενα παρατηρήθηκαν κατά τη δεκαετία του 2000 στη λίμνη Κορώνεια με πολύ πιο ευνοϊκές κλιματικές συνθήκες αναδεικνύεται ο ρόλος του ανθρώπινου παράγοντα στη λειτουργία των δύο λιμνών
description: The operation of the Koronia-Volvi lake system is one of the most important environmental issues in Greece. The study deals with the simulation of the operation of this lake system both during the historical period (1970-2000) and in the future period both in the short term (2010-2040) and in the long term (2040-2100). The simulation was implemented by using two models, the UTHBAL (Loukas et al, 2007) and the UTHRL (Loukas et al, 2007). The simulation methods that are being used are the deterministic simulation and the stochastic (Monte Carlo) simulation. The first applies only during the historical period while the second applies both during the historical and the future period. The hydrometeorological data on which the simulation system was built come from previous studies on the Migdonia basin. Human intervention (recruitment, liquid waste inflows) has also been considered. The results of the simulation first showed that the operation of the two lakes is successfully simulated by the two models, something that results from the comparison of the simulated and observed altitude levels of the two lakes. The deviations observed are particularly small, especially for Lake Volvi. Also, through the process of calibration of the two models, some unbalanced factors in the operation of the lakes were assessed, such as the illegal water abstraction. The two simulation methods showed some differences in the results between them which were about 15-20%. Regarding future periods, the hydrometeorological data on which stochastic simulation is based are again available from previous studies and came from climate models that reproduced a scenario of a medium-intensity climate change. According to this, a gradual increase in temperature in the area is expected, with a parallel decrease in precipitation. The change is more pronounced from 2040 onwards, as climatic conditions become more and more unfavorable. According to this climate scenario at the end of the 21st century the average annual temperature is expected to be 2.5-3oC higher than in the historical period, while the fall in the end of the century is forecast to have decreased by about 20%. In the simulation of the future period, some interventions made to improve the operation of the two lakes are considered As a result of these climate changes, the two lakes are gradually shrinking, with Lake Koronia being more affected than Lake Volvi. This shrinkage is initially detected mainly during the summer months and from 2040 onwards extends throughout the year. During the summer months, Lake Koronia is expected to lose most of its area, while a significant reduction is expected for Lake Volvi, which is affected by climate change, mainly from 2070 onwards. Significant morphological differentiation of the area is expected at the end of the century due to the several areas that are expected to land due to the shrinkage of the two lakes. However, although the climate is expected to be much worse than it is today, no extreme drying of the lakes is expected. As such phenomena were observed in the 2000s on Lake Koronia with much more favorable climatic conditions, the role of the human factor in the operation of the two lakes is highlighted