Διερεύνηση σεναρίων για την εκτίμηση της επίδρασης της κλιματικής αλλαγής στους υδατικούς πόρους μέσω υδρολογικής προσομοίωσης

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως θέμα την διερεύνηση σεναρίων για την εκτίμηση της επίδρασης της κλιματικής αλλαγής στους υδατικούς πόρους μέσω υδρολογικής προσομοίωσης. Η αποτίμηση των επιπτώσεων που έχει η κλιματική αλλαγή στο υδρολογικό καθεστώς σε επίπεδο λεκάνης απορροής (ΛΑΠ) πραγματοποιήθηκε μέσα από την αξιοποίηση επικαιροποιημένων σεναρίων κλιματικής αλλαγής, και ακολούθως πραγματοποιήθηκαν ενδεικτικές προσομοιώσεις ώστε να επιτευχθεί η ποσοτικοποίηση των επιπτώσεων σε μηνιαία βάση. Για την υπό μελέτη υπολεκάνη απορροής εντός της ΛΑΠ του ποταμού Ευρώτα έγινε η υδρολογική προσομοίωση εφαρμόζοντας το υδρολογικό μοντέλο «Thomas abcd» για την ιστορική περίοδο 1970-2000 και για δύο μελλοντικές περιόδους 2030-2060 και 2060-2090. Στο πλαίσιο της βαθμονόμησης του μοντέλου, χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα για την βροχόπτωση, την θερμοκρασία και την απορροή τα οποία πάρθηκαν από μετρήσεις που έγιναν από σταθμούς που βρίσκονται στην περιοχή, και ακολούθως για τη διερεύνηση σεναρίων αξιοποιήθηκαν πλεγματικά δεδομένα που παρέχει το πρόγραμμα EURO-CORDEX για τον Ευρωπαϊκό χώρο. Πιο συγκεκριμένα επί της ανάλυσης, για να μπορέσουν να βρεθούν οι κατάλληλες για την περιοχή τιμές παραμέτρων του μοντέλου «Thomas abcd», αρχικά έγινε η βαθμονόμηση του μοντέλου με βάση διαθέσιμα μηνιαία δεδομένα που κατεγράφησαν από τον υδρολογικό σταθμό Βιβάρι, ο οποίος βρίσκεται στην έξοδο της ομώνυμης υπολεκάνης απορροής του ποταμού Ευρώτα και τα οποία αφορούσαν αφορούσαν την περίοδο 2005-2009. Τα συγκεκριμένα δεδομένα είχαν επεξεργαστεί καταλλήλως και προήλθαν από την πτυχιακή εργασία της Μαρίνου (2015). Η βαθμονόμηση πραγματοποιήθηκε δυο φορές, μια για το 60% της χρονοσειράς (και επαλήθευση με το 40% αντίστοιχα) και μια για το 70% (30% επαλήθευση), ώστε μέσω αυτής της διαδικασίας να προκύψουν κατάλληλες τιμές των παραμέτρων του μοντέλου: a, b, c, d, S(0). Σαν επακόλουθο βήμα έγινε και η ανάλυση ευαισθησίας των παραμέτρων, ώστε να υπάρξει μια ολοκληρωμένη εικόνα όσον αφορά την γενικότερη επιρροή που έχουν αυτές στο μοντέλο. Ακολούθως, οι χρονοσειρές που αφορούν σε κλιματικά σενάρια αξιοποιήθηκαν για τρεις περιόδους: 1970 - 2000 (περίοδος αναφοράς για λόγους σύγκρισης) και 2030 - 2090 (μελλοντική περίοδος για την οποία τα σενάρια παρουσιάζονται ανά επιμέρους τριακονταετία). Χρονοσειρές βροχόπτωσης και θερμοκρασίας χρησιμοποιήθηκαν για την εξαγωγή των τελικών αποτελεσμάτων, αφού πρώτα επεξεργάστηκαν καταλλήλως για να μπορέσουν να εισαχθούν στο υδρολογικό μοντέλο. Για τον υπολογισμό της δυνητικής εξατμισοδιαπνοής, που είναι απαραίτητο δεδομένο για την λειτουργία του υδρολογικού μοντέλου, επιλέχθηκε η μέθοδος Thornthwaite εξαιτίας των χαμηλών απαιτήσεων σε δεδομένα εισόδου, η οποία προστέθηκε στο σύνολο των υπολογισμό που διεξάχθηκαν στην παρούσα εργασία. Η προσομοίωση του υδρολογικού μοντέλου έγινε για δεδομένα που αφορούσαν την ιστορική περίοδο και στην συνέχεια τα αποτελέσματα αυτής της προσομοίωσης συγκρίθηκαν με τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την εφαρμογή των πειραμάτων της κλιματικής αλλαγής με την χρήση δύο εκ των επικαιροποιημένων κλιματικών σεναρίων (RCP 4.5, RCP8.5). Το ένα είναι πιο ευνοϊκό (μέσο σενάριο, RCP4.5) και το δυσμενέστερο είναι το RCP8.5. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η αύξηση της μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της μέσης μηνιαίας δυνητικής εξατμισοδιαπνοής, ως αναμενόταν. Μέσα από την ανάλυση ευαισθησίας που έγινε για τις παραμέτρους του μοντέλου «Thomas abcd» προέκυψε ότι η πιο ευαίσθητη παράμετρος είναι η c. Μέσω της διαδικασίας της προσομοίωσης για διάφορα σενάρια έγινε σαφές ότι η υπερετήσια τιμή για τη μέση μηνιαία απορροή παρουσιάζει έντονες διακυμάνσεις και προβλέπεται η σημαντική μείωση στις δύο μελλοντικές περιόδους που μελετήθηκαν.