ΔΘΝΗΚΟ ΜΔΣ΢ΟΒΗΟ ΠΟΛΤΣΔΥΝΔΗΟ ΢ΥΟΛΔ ΏΓΡΟΝΟΜΧΝ & ΣΟΠΟΓΡΏΦΧΝ ΜΔΥΏΝΕΚΧΝ ΒΡΓΏ΢ΣΔΡΕΟ ΒΓΓΒΕΟΐΒΛΣΕΧΣΕΚΧΝ ΒΡΓΧΝ ΚΏΕ ΑΕΏΥΒΕΡΕ΢Δ΢ ΤΑΏΣΕΚΧΝ ΠΟΡΧΝ ΓΗΠΛΧΜΑΣΗΚΖ ΔΡΓΑ΢ΗΑ Βπίδξαζε ηεο θιηκαηηθήο αιιαγήο ζηελ πδξνινγηθή μεξαζία: Βθαξκνγή ζηηο ιεθάλεο απνξξνήο Πχιεο θαη Μνπδαθίνπ. Λαδάξνπ Γεκήηξηνο Βπηβιέπσλ: Ναικπάληεο Ε., Βπίθνπξνο Καζεγεηήο ΒΜΠ Ώζήλα, Ενχιηνο 2013 Π Β Ρ Ε Β Υ Ο Μ Β Ν Ώ Δπραξηζηίεο v Πεξίιεςε vi Abstract vii Καηάινγνο ζπκβόισλ viii 1 ΔΗ΢ΑΓΧΓΖ 1 1.1 Γεληθή Σνπνζέηεζε ηνπ Πξνβιήκαηνο ................................................................................... 1 1.2 Αηάξζξσζε ηεο Αηπισκαηηθήο Βξγαζίαο ................................................................................ 1 2 Ζ ΠΔΡΗΟΥΖ ΜΔΛΔΣΖ΢ 3 2.1 Σν Τδαηηθφ Αηακέξηζκα ηεο Θεζζαιίαο ................................................................................. 3 2.1.1 Τδξνινγηθά ραξαθηεξηζηηθά ................................................................................... 3 2.1.2 Ώηκνζθαηξηθά-θιηκαηνινγηθά ραξαθηεξηζηηθά ....................................................... 4 2.1.3 Γεσινγηθά-γεσκνξθνινγηθά ραξαθηεξηζηηθά ........................................................ 5 2.2 Οη ιεθάλεο Πχιεο θαη Μνπδαθίνπ .......................................................................................... 5 2.2.1 Οη ιεθάλεο αλάληε ησλ πδξνκεηξηθψλ ζηαζκψλ ..................................................... 6 2.2.2 Κιηκαηηθέο ζπλζήθεο ............................................................................................... 6 2.2.3 Έδαθνο-γεσινγία ..................................................................................................... 7 2.2.4 Βπηθαλεηαθνί-ππφγεηνη πδαηηθνί πφξνη .................................................................... 7 2.2.5 Υξήζεηο λεξνχ .......................................................................................................... 8 3 ΜΟΝΣΔΛΟ ΒΡΟΥΟΠΣΧ΢Ζ΢-ΑΠΟΡΡΟΖ΢ SWAT 9 3.1 Οξηζκφο Μνληέινπ ΐξνρφπησζεο-Ώπνξξνήο ........................................................................ 9 3.2 Γεληθή Σαμηλφκεζε Μνληέισλ ................................................................................................ 9 3.3 Σν Μνληέιν SWAT ............................................................................................................... 10 3.3.1 Γεληθά γηα ηε ιεηηνπξγία ηνπ κνληέινπ ................................................................. 11 3.3.2 Πεξηγξαθή ηνπ κνληέινπ ....................................................................................... 14 3.3.3 Βπηινγή ινγηζκηθνχ ............................................................................................... 23 3.4 Άιια Μνληέια ΐξνρφπησζεο-Ώπνξξνήο ............................................................................. 24 3.4.1 Μνληέιν απινχ πδαηηθνχ ηζνδπγίνπ ...................................................................... 24 3.4.2 ΢πλνπηηθή παξνπζίαζε ππφινηπσλ κνληέισλ ....................................................... 24 3.4.3 Μειινληηθέο αλάγθεο ρξήζεο κνληέισλ ................................................................ 28 3.5 ΐαζκνλφκεζε Μνληέισλ - Αείθηεο Καηαιιειφηεηαο .......................................................... 28 3.5.1 Βίδε βαζκνλφκεζεο ............................................................................................... 29 3.5.2 Αείθηεο θαηαιιειφηεηαο ........................................................................................ 30 i 3.5.3 Βπαιήζεπζε ........................................................................................................... 30 4 ΠΡΟΔΣΟΗΜΑ΢ΗΑ ΣΧΝ ΓΔΓΟΜΔΝΧΝ ΣΟΤ ΜΟΝΣΔΛΟΤ SWAT- ΜΔΘΟΓΟΛΟΓΗΑ 31 4.1 Πξνεηνηκαζία Γεσγξαθηθψλ Αεδνκέλσλ .............................................................................. 31 4.1.1 Γεληθά ..................................................................................................................... 31 4.1.2 Φεθηνπνίεζε ησλ ραξηψλ ηεο ΓΤ΢ ....................................................................... 31 4.1.3 Αεκηνπξγία Φ.Μ.Β. ................................................................................................ 33 4.1.4 Τπνινγηζκφο κνξθνκεηξηθψλ ραξαθηεξηζηηθψλ ιεθάλεο απνξξνήο .................... 34 4.1.5 Βδαθνινγηθά ζηνηρεία ............................................................................................ 35 4.1.6 Υξήζεηο γεο ............................................................................................................ 36 4.2 Πξνεηνηκαζία Τδξνινγηθψλ Αεδνκέλσλ .............................................................................. 37 4.2.1 ΐξνρνκεηξηθά δεδνκέλα ......................................................................................... 37 4.2.2 Τπφινηπα κεηεσξνινγηθά δεδνκέλα ...................................................................... 42 4.2.3 Βμάηκηζε θαη Αηαπλνή............................................................................................ 46 5 ΞΖΡΑ΢ΗΑ 48 5.1 Βηζαγσγή ............................................................................................................................... 48 5.2 Οξηζκνί θαη ηχπνη ηεο Ξεξαζίαο ........................................................................................... 48 5.2.1 Τδξνινγηθή μεξαζία .............................................................................................. 49 5.3 Αείθηεο μεξαζίαο ................................................................................................................... 50 5.3.1 Ο Αείθηεο Ξεξαζίαο SDI (Streamflow Drought Index) ......................................... 53 6 ΚΛΗΜΑΣΗΚΖ ΑΛΛΑΓΖ 56 6.1 Γεληθά .................................................................................................................................... 56 6.2 Κχξηα Ώίηηα ηνπ Φαηλνκέλνπ ................................................................................................ 56 6.3 Βπηπηψζεηο ηεο Κιηκαηηθήο Ώιιαγήο .................................................................................... 57 6.3.1 Κιίκα ...................................................................................................................... 57 6.3.2 Τδαηηθά απνζέκαηα ............................................................................................... 59 6.3.3 Άλνδνο ηεο ζηάζκεο ηεο ζάιαζζαο ....................................................................... 60 6.3.4 Γεσξγία .................................................................................................................. 62 6.3.5 Ώιηεία θαη πδαηνθαιιηέξγεηεο ................................................................................ 63 6.3.6 ΐηνπνηθηιφηεηα θαη νηθνζπζηήκαηα ...................................................................... 64 6.3.7 Μεηαθνξέο θαη δνκεκέλν πεξηβάιινλ ................................................................... 65 6.3.8 Τγεία ...................................................................................................................... 66 6.4 Αηαθπβεξλεηηθή Βπηηξνπή γηα ηελ Ώιιαγή ηνπ Κιίκαηνο (IPCC) ....................................... 68 6.4.1 Σέηαξηε έθζεζε αμηνιφγεζεο ηεο IPCC (2007) .................................................... 69 6.4.2 Πέκπηε έθζεζε αμηνιφγεζεο ηεο IPCC (2012)...................................................... 76 6.5 Κιηκαηηθά Μνληέια Πξφβιεςεο ........................................................................................... 77 ii 6.5.1 Ώηκνζθαηξηθά-Χθεάληα Μνληέια Γεληθήο Κπθινθνξίαο (AOGCMs) ................. 78 6.5.2 Πεξηνρηθά Κιηκαηηθά Μνληέια (RCMs) ................................................................ 79 6.5.3 Παγθφζκην Κιηκαηηθφ Μνληέιν 3εο Γεληάο (CGCM3) .......................................... 80 6.5.4 Σν πξφγξακκα PRUDENCE .................................................................................. 81 6.5.5 Σν πξφγξακκα ENSEMBLES ................................................................................ 82 6.6 Βπηηξνπή Μειέηεο ησλ Βπηπηψζεσλ ηεο Κιηκαηηθήο Ώιιαγήο ............................................ 83 6.6.1 Γεληθά ..................................................................................................................... 83 6.6.2 Δ Έθζεζε ............................................................................................................... 84 6.6.3 Δ ζπλεηζθνξά ηνπ Κέληξνπ Έξεπλαο Φπζηθήο Ώηκφζθαηξαο θαη Κιηκαηνινγίαο .................................................................................................. 86 7 ΔΦΑΡΜΟΓΖ ΣΟΤ ΜΟΝΣΔΛΟΤ SWAT ΢ΣΗ΢ ΛΔΚΑΝΔ΢ ΠΤΛΖ΢ ΚΑΗ ΜΟΤΕΑΚΗΟΤ 90 7.1 Αηαζεζηκφηεηα Αεδνκέλσλ .................................................................................................... 90 7.2 Αεδνκέλα Βηζφδνπ ................................................................................................................. 91 7.2.1 Υάξαμε Τδξνθξίηε ................................................................................................ 91 7.2.2 Ώλάιπζε Μνλάδσλ Τδξνινγηθήο Ώπφθξηζεο ....................................................... 93 7.2.3 Βγγξαθή Αεδνκέλσλ Βηζφδνπ ................................................................................ 96 7.2.4 Βπεμεξγαζία Αεδνκέλσλ Βηζφδνπ SWAT ............................................................. 98 7.2.5 Πξνζνκνίσζε SWAT ............................................................................................ 99 7.3 ΐαζκνλφκεζε Μνληέινπ..................................................................................................... 100 7.3.1 Παξάκεηξνη κνληέινπ