Περιγραφή χαρακτηριστικών κυματικού κλίματος και...

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΚΥΜΑΤΙΚΟΥ ΚΛΙΜΑΤΟΣ ΚΑΙ

ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΕΚΒΟΛΩΝ

π. ΝΕΣΤΟΥ - ΕΦΑΡΜΟΓΗ, ΕΠΑΛΗΘΕΥΣΗ ΚΑΙ ΔΙΑΣΥΝΔΕΣΗ ΚΥΜΑΤΙΚΟΥ ΚΑΙ

ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΟΜΟΙΩΜΑΤΟΣ

Αναστασίου Σ., Συλαίος Γ.Εργαστήριο Οικολογικής Μηχανικής & Τεχνολογίας, Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος, Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης

Μορφολογία

1.Ανάλυση κυματικών δεδομένων και συσχετισμός δύο σταθμών:Α) Σταθμός “Τρίτων”- Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο, Β) Σταθμός Άγιου Ευστράτιου – Σύστημα “Ποσειδών”.

2.Ανάλυση ανεμολογικών δεδομένων και συσχετισμός με το κυματικό κλίμα:

Μοντέλο ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας GDAS– ΝΟΑΑ (National Oceanic and Atmospheric Administration – Η.Π.Α.)

3. Ανάλυση υδροδυναμικής κυκλοφορίας – διακυμάνσεων ελεύθερης στάθμης:

Σταθμός “Τρίτων”- Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο – Μέθοδος HAMELS

4.Εφαρμογή μαθηματικών μοντέλων:Α) SWAN (Delft University of Technology – Ολλανδία).

Β) ELCOM (Estuary, Lake and Coastal Ocean Model).

Μέθοδος Ανάλυσης

Σταθμοί

Ψηφιοποίηση χάρτη βαθυμετρίας - Λογισμικό MappinfoΠαρεμβολή ( interpolation ) -Λογισμικό Vertical Mapper

Στ. Ποσειδών

Στ.Τρίτων

Σταθμός Τρίτων

Σταθμός «ΤΡΙΤΩΝ»: Βάθος 23m

Sentinel ADCP- Συχνότητα 300 kHz

Στατιστική Επεξεργασία Κυματικών Δεδομένων- Σταθμός Ποσειδών

•Hs ≥2m rel. frequency≈8%

•Hs≤1m frequency≈60%

•Tp≤6sec: rel. frequency≈80%

•Hs(max 20%)> : Νοέμβριο-Φεβρουάριο

•Ηs(max 20%) >: Διεύθυνση ΒΑ και ΝΔ

•Hs(max 20%) >: Tp = 5-10 sec

Στατιστική Επεξεργασία Κυματικών Δεδομένων- Σταθμός Τρίτων

•Hs ≥1m rel. frequency≈0.01%

•Hs≤0.3m frequency≈60%

•Tp≤6sec: rel. frequency≈97%

•Hs(max 20%)> : Οκτώβριος-Μάρτιος

•Ηs(max 20%) >: Διεύθυνση Α, ΝΑ και ΝΔ

•Hs(max 20%) >: Tp = 5-10 sec

Ανάλυση Ανεμολογικού ΚλίματοςΌριο Περιοχής Συντεταγμένες κέντρουΑ) Δυτικό 40° 45’Β-24° 10’ΑΒ) Ανατολικό 40° 45’Β-26° 10’ΑΓ) Νότιο 39° 95’Β-25° 10’Α

Α)

Γ)

Α) Β)

Γ)

Συσχετισμός Κυματικού και Ανεμολογικού Κλίματος

Συσχέτιση του 5% των μέγιστων τιμών ύψους στον σταθμό του Τρίτωνα, και των ανεμολογικών δεδομένων στα τρία όρια

της περιοχής.

ΌριοΚύρια διεύθυνση ενέργειας ανέμου

Κύρια διεύθυνση ανέμου (χρονικά)

Δευτερεύουσα διεύθυνση

ενέργειας ανέμου

Δευτερεύουσα διεύθυνση

ανέμου (χρονικά)

Δυτικό NE NE NW N

53.68% 43.33% 12.03% 11.67%

Ανατολικό NE NE SE SE

62.11% 58.41% 13.91% 9.73%

Νότιο SE NE NE SE

36.14% 35.83% 30.77% 17.50%

Συσχετισμός Κυματικών Παραμέτρων των δυο Σταθμών

900

800

700

600

500

400

300

200

100

0

1

Hs ADCP (m)

Frequency

2 3 4

Histogram of Hs ADCP by Hs_ATHOS

Panel variable: Hs_ATHOS

•Χρονική αντιστοιχία μεταξύ των δύο σταθμών- Μέθοδος Ετεροσυσχέτισης (cross correlation), time lag=2h.

•Συσχετισμός συχνοτήτων κυματικών παραμέτρων μεταξύ των δύο σταθμών.

0,0m-1.0m

1,0m-2.0m

2,0m-3.0m

>3.0m

Ρεύμα Επιφανειακό και Πυθμένα-Σταθμός Τρίτων

•ΒΑ Διεύθυνση :frequency=30%•Α Διεύθυνση : frequency=25%•Umax=1.57 m/s•Περίοδος εμφάνισης : Οκτώβριος-Δεκέμβριος

•ΒΑ Διεύθυνση :frequency=38%•Α Διεύθυνση : frequency=18%•Umax=0,75 m/s•Περίοδος εμφάνισης : Οκτώβριος-Δεκέμβριος

Ανάλυση Διακύμανσης Ελεύθερης Επιφάνειας

•Ανώτατη Αστρονομική παλίρροια (ΗΑΤ)=0,181m•Κατώτατη Αστρονομική Παλίρροια (LAT)=-0,186m•Μέγιστα Υπολειπόμενα= ±0.034m

Ανάλυση Παλιρροιακών και υπολειπόμενων ρευμάτων

•Ταχύτητα Μέσου Υπολειπόμενου Ρεύματος = 0,07 m/s•Μέγιστη ταχύτητα Υπολειπόμενου Ρεύματος =1,483 m/s•Ποσοστά Συμμετοχής Άξονας : Α-Δ =68%, άξονας Β-Ν =26%

Αποτελέσματα Αρμονικής Ανάλυσης Κύριων Συνιστωσών

Συνιστώσες παλίρροιας

Εύρος (m)

Φάση (μοίρες)

O1 0.0125 305.7726

K1 0.0305 33.5005

N2 0.0126 355.9225

M2 0.0820 82.6074

S2 0.0550 176.7522

Εφαρμογή Μοντέλων - Πλέγματα

Αποτελέσματα ELCOM – Διακύμανση Ελεύθερης Στάθμης

Άμπωτης Πλημμυρίδα

Αποτελέσματα ELCOM – Ρεύμα Επιφανειακό και Πυθμένα

Σύγκριση Αποτελεσμάτων ELCOM – ADCP

ΠΛΕΓΜΑ ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ

ΠΛΕΓΜΑΤΟΣ ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ ΚΕΛΙΟΥ ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΕΣ ΠΛΕΓΜΑΤΟΣ

Κάνναβος χαμηλής διακριτότητας

x=164km, y=112 km 1000 m 39°95’Β-24° 10’Α- 40° 95’Β-26°

10’Α

Κάνναβος ενδιάμεσης διακριτότητας

x=54,9km, y=47,4 km 300 m 40°35’Β-24° 30’Α- 40° 95’Β-24°

90’Α

Κάνναβος υψηλής διακριτότητας

x=16,35km, y=5,3 km 50 m 40°84’Β-24° 60’Α- 40° 88’Β-24°

80’Α

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΠΟΥ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΝΟΝΤΑΙ •Διάδοση κυματισμών, •Διάθλαση λόγω ρευμάτων και μεταβολής της βαθυμετρίας,•Περίθλαση έμμεσα,•Ρήχωση λόγω ρευμάτων και μεταβολής της βαθυμετρίας, •Γένεση, ανάπτυξη, ή και απόσβεση κυματισμών από το πεδίο ανέμων,•Απώλεια ενέργειας λόγω θραύσης,•Απώλεια ενέργειας λόγω τριβής με τον πυθμένα,•Μη γραμμικές κυματικές αλληλεπιδράσεις, •Θραύση σε βαθιά ύδατα.

Μοντέλο SWAN - (Simulating Waves Nearshore)

ΟΙ ΠΕΡΙΠΤΩΣΕΙΣ ΠΟΥ ΕΞΕΤΑΣΤΗΚΑΝ:

1.Ξηρά και νησιά = πεδίο μηδενικής βαθυμετρίας.

2.Ξηρά και νησιά = εμπόδιο στην πορεία διάδοσης των κυματισμών

3.Διαχωρισμός των κυμάτων σε εισερχόμενα και εξερχόμενα

Μοντέλο SWAN – Μέθοδος Εφαρμογής

ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ:

Η χρονική περίοδος: 8/12/2007 03:40 έως 17/2/2007

Κυματικά δεδομένα νότιο όριο : Στ. του Αγίου Ευστράτιου δίκτυο «Ποσειδών».

Τα δεδομένα ανέμου: Ωκεανογραφικό κέντρο ΝΟΑΑ.

Σύγκριση αποτελεσμάτων με τα δεδομένα του ADCP στ. «Τρίτων».

Μοντέλο SWAN– Στατιστικά Αποτελέσματα

Εφαρμογή SWAN - απουσία περίθλασης

Εισερχόμενο κύμα 0°-180° Εξερχόμενο κύμα 180°-360°

Hs TpHs time lag=6h

Tp time lag=6h Hs Tp

Hs time lag=12h

Tp time lag=12h

0.399 0.548 0.761 0.347 0.014 0.015 0.614 0.183

Εφαρμογή SWAN - περίθλαση

Εισερχόμενο κύμα 0°-180° Εξερχόμενο κύμα 180°-360°

Hs TpHs time lag=6h

Tp time lag=6h Hs Tp

Hs time lag=12h

Tp time lag=12h

0.293 0.685 0.825 0.62 0.002 0.057 0.572 0.095

Αποτελέσματα γραμμικής παλινδρόμησης μεταξύ μετρήσεων ADCP και αποτελεσμάτων εφαρμογής SWAN

Πλέγμα Πρώτο: Απεικόνιση σημαντικού ύψους κύματος και διεύθυνσης διάδοσης –μήκος πλευράς κελιού 1000m

Αποτελέσματα Εφαρμογής SWAN

Πλέγμα Δεύτερο: Απεικόνιση σημαντικού ύψους κύματος και διεύθυνσης διάδοσης- μήκος πλευράς κελιού 300m

Αποτελέσματα Εφαρμογής SWAN

Πλέγμα τρίτο: Απεικόνιση σημαντικού ύψους κύματος και διεύθυνσης διάδοσης –μήκος πλευράς κελιού 50m

Αποτελέσματα Συνδυασμένης Εφαρμογής SWAN-ELCOM

Αποτελέσματα γραμμικής παλινδρόμησης μεταξύ μετρήσεων ADCP και αποτελεσμάτων εφαρμογής SWAN και συνδυασμού SWAN+ELCOM

(συντελεστές συσχέτισης).

Εφαρμογή SWAN - περίθλαση

Εισερχόμενο κύμα 0°-180° Εξερχόμενο κύμα 180°-360°

Hs time lag=6h

Tp time lag=6h

Mean Dir error time lag 6h

Hs time lag=12h

Tp time lag=12h

Mean Dir error time lag 12h

0.825 0.62 15.4 0.572 0.095 75.5

Εφαρμογή SWAN+ELCOM - περίθλαση

Εισερχόμενο κύμα 0°-180° Εξερχόμενο κύμα 180°-360°

Hs time lag=6h

Tp time lag=6h

Mean Dir error time lag 6h

Hs time lag=12h

Tp time lag=12h

Mean Dir error time lag 12h

0.81 0.613 11.4 0.58 0.016 64.5

Συμπεράσματα

Κυματικά φαινόμενα κυρίως τοπικού χαρακτήρα (μορφολογία- ανεμολογικό κλίμα) Hs max – μέγιστα μήκη ενεργών αναπτυγμάτων Hs max – Δ. Νέστου Διακύμανση ελεύθερης στάθμης- ημίημερίσια- μικτή Υδροδυναμική κυκλοφορία πάνω στον άξονα του στενού Κεραμωτής – Θάσου (μορφολογία – ανεμολογικό κλίμα). Κύρια ρεύματα τα παλιρροιακά Συμμετοχή υπολειπόμενων ρευμάτων κυρίως στα επιφανειακά στρώματα Μικρές ταχύτητες ρευμάτων στην βόρεια παράκτια περιοχή Μοντέλα – Υποεκτίμηση Μικρό ποσοστό επιρροής της υδροδυναμικής κυκλοφορίας στα χαρακτηριστικά του κυματικού κλίματος.

ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ