Εκτίμηση των επιπτώσεων των κλιματικών αλλαγών στα υπόγεια νερά με τη χρήση κλιματικών μοντέλων και μοντέλων ροής: Εφαρμογή στην περιοχή του δήμου Θερμαϊκού

Περίληψη

Σκοπός της εργασίας είναι η εκτίμηση των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής στο ισοζύγιο των υπόγειων νερών με τη χρήση κλιματικών μοντέλων και μοντέλων υπόγειας ροής. Για την επίτευξη του στόχου χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα κλιματικών μοντέλων σε συνδυασμό με μοντέλα υπόγειας ροής. Η περιοχή μελέτης που επιλέχθηκε είναι η περιοχή του δήμου Θερμαϊκού, που αναπτύσσεται στην παράκτια ζώνη του Ανατολικού Θερμαϊκού κόλπου. Κύρια πηγή κάλυψης των υδατικών αναγκών αποτελεί το υπόγειο νερό. Συνεπώς, η συνεχής αυξανόμενη ζήτηση για την κάλυψη των υδατικών αναγκών της περιοχής έρευνας, έχει ως αποτέλεσμα την υπερεκμετάλλευση των μόνιμων αποθεμάτων του υπόγειου νερού. Για την προσομοίωση της υπόγειας ροής χρησιμοποιήθηκε ο κώδικας MODFLOW. Για την εφαρμογή του μοντέλου επιλέχθηκε ο ελεύθερος υδροφορέας που αναπτύσσεται στην περιοχή έρευνας. Ο ελεύθερος υδροφορέας αναπτύσσεται στη ψαμμιτομαργαϊκή σειρά, καταλαμβάνει έκταση 137 Km 2 και έχει μέσο πάχος 80 m. Για την εκτίμηση της κλιματικής αλλαγής στην περιοχή έρευνας χρησιμοποιήθηκε το κλιματικό μοντέλο RegCM3, το οποίο ακολουθεί το σενάριο εκπομπών Α1Β. Σύμφωνα, με το κλιματικό μοντέλο RegCM3, εκιτμάται ότι κατά την τριακονταετία 2021-2050 η βροχόπτωση θα μειωθεί κατά 4,12%. Η μείωση της βροχόπτωσης αναμένεται να είναι μεγαλύτερη κατά την τριακονταετία 2071-2100 και ανέρχεται στο 22,1%. Η μείωση της βροχόπτωσης που εκτιμάται από το κλιματικό μοντέλο RegCM3, έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση του εμπλουτισμού του υδροφορέα στην περιοχή έρευνας. Παράλληλα, το ισοζύγιο του υπόγειου νερού είναι ελλειμματικό και παρατηρείται διείσδυση θαλασσινού νερού προς την ενδοχώρα και κατ’ επέκταση περαιτέρω ποιοτική υποβάθμιση του παράκτιου τμήματος της περιοχής έρευνας. Συγκεκριμένα, η μείωση της βροχόπτωσης κατά 4,12%, κατά την τριακονταετία 2021-2050, θα έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση των εισροών από τη θάλασσα κατά 5,9 % και την αύξηση κατά 2,5% των εισροών από τα Ανατολικά και ΒΑ/κά. Για την τριακονταετία 2071-2100 η μείωση της βροχόπτωσης εκτιμάται 22,1 %, έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση των εισροών από τη θάλασσα κατά 42,7% και κατά 13,3% των εισροών από τα Ανατολικά και ΒΑ/κά.

The aim of this study, is the combination of hydrological and climate models in order to assess the hydrodynamic condition of the aquifers in the future. First of all, it was necessary to choose an area of the municipality of Thermaikos, which is extended in the coastal zone of the eastern Theramaikos Gulf. In this study area, the continuous population increase in combination with the intensive cultivation in the region, have resulted in an increase of water demand. The main source of water demand of the study area is the underground water. Therefore, the continuous growing demand to cover the water needs of the study area, has resulted in the overexploitation of the permanent reserves of underground water. The computer program MODFLOW was used, in order to simulate the groundwater flow. It was chosen the unconfined aquifer of the area, for the implementation of the program. The unconfined aquifer is covering an area of 137 Km 2 and has an average thickness of 80 m. The aquifer is developed within the sandstone – marl series. The model RegCM3, was used for the assessment of climate changes in the research  area, which follows the A1B emissions scenario. In accordance with the climate model RegCM3, is estimated that during the period 2021-2050 precipitation will be reduced by 4,12 %. The reduction of precipitation is expected to be greater during the period 2071-2100 and amounts to 22,1%. The decrease of precipitation, which is estimated from the climate model RegCM3, has the effect of reducing the recharge of aquifers in the research area. In the meanwhile, the balance of groundwater is deficient and is observed seawater intrusion into the land and thus further quality degradation of the coastal portion of the study area. Specifically, the reduction of precipitation by 4,12 % during the future period 2021-2050, will result in increase of inflows from the sea by 5,9%, and 2,5% increase in inflows from East and Northeast. For the future period 2071-2100 the reduction of precipitation is estimated at 22,1% having the result of increasing the inflows from the sea by 42,7%, and 13,3 % of inflows from East and Northeast.