1. Η εργασία έγινε στα πλαίσια του
ερευνητικού προγράμματος:
Ανάπτυξη και Εφαρμογή Εργαλείων
Ολοκληρωμένης Διαχείρισης Παράκτιας
Ζώνης Θερμαϊκού κόλπου: Πιλοτική
Εφαρμογή στη δυτική παράκτια ζώνη, με
επιστημονικό υπεύθυνο τον Γ. Ζαλίδη,
καθηγητή Γεωπονικής Σχολής ΑΠΘ
ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ
ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ ΤΩΝ ΝΕΡΩΝ ΚΑΙ ΤΗΣ
ΕΞΑΠΛΩΣΗΣ ΜΑΚΡΟΦΥΚΩΝ ΣΤΟ
ΘΕΡΜΑΪΚΟ ΚΟΛΠΟ
Γιάννης Σαββίδης,
Δρ. Παράκτιας Μηχανικής-Ωκεανογραφίας, Αν. Καθηγητής ΑΤΕΙ-Θ
Λυδία Αλβανού
Δρ. Θαλάσσιας Βιολογίας, Φορέας Διαχείρισης Δέλτα Αξιού -Λουδία-Αλιάκμονα

2. Η εφαρμογή έγινε για ανεμολογικά επεισόδια χαρακτηριστικά για την
περιοχή του Θερμαϊκού και για θέσεις εμφάνισης των ανθίσεων
(α) την εκβολική ζώνη του Λουδία (β)την παράκτια περιοχή Καλοχωρίου
Ειδικότερα η εφαρμογή του μοντέλου έγινε για τους επικρατέστερους
ανέμους στην ευρύτερη περιοχή του Θερμαϊκού κόλπου, δηλ. για Β-ΒΔ
και Ν-ΝΑ ανέμους. Επίσης διερευνήθηκε επεισόδιο πληθυσμιακής
έκρηξης μακροφυκών στις εκβολές του Λουδία στις αρχές του Μάη 2008
καθώς και πιο πρόσφατο επεισόδιο στην ίδια περιοχή τον Ιούνιο 2011.
Στην παρούσα έρευνα παρουσιάζεται η δόμηση και εφαρμογή
μαθηματικού μοντέλου για την περιγραφή της υδροδυναμικής
κυκλοφορίας των υδάτινων μαζών και εν συνεχεία της μεταφοράς και
διάχυσης των μακροφυκών στην ευρύτερη περιοχή του
Θερμαϊκού Κόλπου.
Στόχος: η διερεύνηση-πρόγνωση της εξάπλωσης της βιομάζας
μακροφυκών μετά από φαινόμενα πληθυσμιακών εκρήξεων
στις δυτικές ακτές του Θερμαϊκού
ΕΙΣΑΓΩΓΗ

3. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ
ΔΟΜΗΣΗ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ
ΚΑΙ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΜΑΚΡΟΦΥΚΩΝ
Έχοντας υπόψη το στόχο πρόγνωσης της εξάπλωσης των
μακροφυκών μετά από φαινόμενα πληθυσμιακών εκρήξεων,
επιλέχθηκε το σύγχρονο εργαλείο της μαθηματικής προσομοίωσης
για την περιγραφή της υδροδυναμικής κυκλοφορίας των υδάτινων
μαζών και εν συνεχεία της μεταφοράς και διάχυσης της βιομάζας των
μακροφυκών στην λεκάνη του Θερμαϊκού κόλπου.
Πρόκειται για την ανάπτυξη ενός υδροδυναμικού μοντέλου και ενός
μοντέλου μεταφοράς τα οποία εν συνεχεία δομούνται σε ένα μοντέλο
για να λειτουργήσουν σε σύζευξη.
Ειδικότερα, το δεύτερο μοντέλο, που προσομοιώνει τη μεταφορά των
μακροφυκών, παίρνει απευθείας ως δεδομένα εισόδου, τις τιμές
ταχυτήτων των υδάτινων μαζών που υπολογίζονται από το μοντέλο
που προσομοιώνει την υδροδυναμική κυκλοφορία των υδάτινων
μαζών στο Θερμαϊκό κόλπο.

4. Μαθηματική Προσομοίωση -Υδροδυναμικό Μοντέλο
Οι εξισώσεις που περιγράφουν την υδροδυναμική δυσδιάστατη κυκλοφορία
(Koutitas,1988; Savvidis and Koutitas, 2000) είναι οι γνωστές εξισώσεις της
διατήρησης ορμής και μάζας:
όπου h είναι το βάθος της υδάτινης στήλης, U & V οι μέσες κατά το βάθος
οριζόντιες ταχύτητες ζ η διακύμανση στάθμης της επιφάνειας της θάλασσας
f η παράμετρος Coriollis (εδώ10-4
sec-1
) τsx & τsy οι διατμητικές τάσεις του
ανέμου και τbx & τby οι διατμητικές τάσεις πυθμένα, νh ο συντελεστής
διασποράς, ρ η πυκνότητα του θαλασσινού νερού και g η επιτάχυνση
βαρύτητας. Οι συντελεστές οριζόντιας τυρβώδους διάχυσης στο μοντέλο νh,
υπολογίζονται από τη σχέση του Smagorinsky (Smagorinsky, 1963)

5. * Οι διατμητικές τάσεις ανέμου στην επιφάνεια της θάλασσας δίνονται
από τις παρακάτω σχέσεις:
όπου Wx και Wy είναι οι συνιστώσες της ταχύτητας του ανέμου,
Cs ο συντελεστής τριβής στην επιφάνεια λόγω επίδρασης του ανέμου με τιμές
της τάξης του 10–6
(εδώ 3∙10–6
). Τιμές του συντελεστή τριβής αναφέρονται
σε δουλειές των Koutitas (1988), Savvidis et al.(2005), Tsanis et al.(2006).
* Οι διατμητικές τάσεις πυθμένα δίνονται από τις παρακάτω σχέσεις:
όπου U, V είναι οι συνιστώσες ταχύτητες του ρεύματος και Cb ο συντελεστής
τριβής πυθμένα κατά Chezy που υπολογίζεται από την σχέση Von Karman:
όπου zo είναι το ύψος τραχύτητας του πυθμένα (zo=1 cm).
τsx = ρ × Cs × Wx ×
τsy = ρ × Cs × Wy ×
τbx = ρ × Cb × U × +2 2
U V
τby = ρ × Cb × V × +2 2
U V
2
0
b
1
z
hlog
4,0
C












−





=

6. Επιφανειακές ταχύτητες. Τo μοντέλο κυκλοφορίας που παρουσιάσθηκε
παραπάνω, υπολογίζει τις μέσες κατά βάθος ταχύτητες στην υδάτινη στήλη.
Η μεταβολή της ταχύτητας με το βάθος μπορεί να υπολογισθεί με βάση την
προσέγγιση των Koutitas & Gousidou-Koutita (1986):
όπου U η μέση κατά βάθος ταχύτητα, z η κατακόρυφη απόσταση από την ελεύθερη
επιφάνεια, h το βάθος της θάλασσας, τs η τάση τριβής επιφάνειας, ρ η πυκνότητα
του νερού και νs (Dv) ο συντελεστής κατακόρυφης τυρβώδους διάχυσης
Στην επιφάνεια της θάλασσας (z=0) για τις ταχύτητες τελικά θα ισχύει:






+⋅α+








−





⋅




 ⋅
−
α⋅
= 1
h
z
1
h
z
2
U3
4
3
u
2
s
sh
ν⋅ρ
τ⋅
=α
s
sx
s
h
4
1
2
U3
4
1
2
U3
u
ν⋅ρ
τ⋅
⋅+
⋅
=α+
⋅
=
s
sy
s
h
4
1
2
V3
4
1
2
V3
v
ν⋅ρ
τ⋅
⋅+
⋅
=α+
⋅
=

7. Μαθηματική Προσομοίωση - Μοντέλο Μεταφοράς
Το μοντέλο μεταφοράς βασίζεται στη μέθοδο του ιχνηλάτη. Η μέθοδος αυτή
(Random Walk Simulation), υιοθετήθηκε σε μία σειρά από ερευνητικές
δουλειές μεταξύ των οποίων αναφέρονται οι εργασίες, Dimou and Adams
(1993), Ganoulis (1994), Savvidis and Koutitas (2000), Savvidis et al. (2001)
Krestenitis et al. (2007), Patoucheas and Savvidis (2010), Savvidis et al. (2011)
Σύμφωνα με τη μέθοδο του ιχνηλάτη ή Random Walk Simulation (Ganoulis,
1994) ένας μεγάλος αριθμός σωματιδίων που προσομοιώνει το συνεχές
αιωρούμενο υλικό (στην προκειμένη περίπτωση τα μακροφύκη) εισάγεται σε
μία θέση - πηγή. Η μεταφορά και η τύχη των σωματιδίων αυτών, τα οποία
εκφράζουν τη μάζα των μακροφυκών, παρακολουθείται με το χρόνο.
Η μεταφορά (καθοριστικό απόκομμα της εξάπλωσης) καθορίζεται από την
τοπική ταχύτητα της ροής. Η τυρβώδης διάχυση (στοχαστικό απόκομμα της
εξάπλωσης) οφείλεται στην τυχαία κίνηση Brown των σωματιδίων λόγω του
τυρβώδους και καθορίζεται από τους συντελεστές τυρβώδους διάχυσης (που
οδηγούν στο στοχαστικό απόκομμα της ταχύτητας).

8. Μαθηματική Προσομοίωση - Μοντέλο Μεταφοράς
Η κίνηση του κάθε σωματιδίου αναλύεται σε δύο μέρη, ένα καθοριστικό (της
μεταφοράς) και ένα στοχαστικό (της διάχυσης).
● Τα καθοριστικά αποκόμματα Δx& Δy υπολογίζονται ως εξής:
Δx= us (x, t) · dt & Δy= vs (y, t) · dt
όπου us (x, t) το καθοριστικό μέρος της ταχύτητας στο χρόνο t και τη θέση x του σωματιδίου
και vs (y, t) το καθοριστικό μέρος της ταχύτητας στο χρόνο t και τη θέση y του i σωματιδίου
● Τα στοχαστικά αποκόμματα Δx’ & Δy’ υπολογίζονται ως εξής:
Δx’ = u’ · dt · rnd [-1,1] & Δy’ = v’ · dt · rnd [-1,1]
όπου u’ & v’ είναι οι τυχαίες οριζόντιες ταχύτητες στο χρόνο t και τις θέσεις x και yαντίστοιχα,
u’ = v’ = sqrt(6*Dh /dt) όπου Dh συντελεστής διάχυσης & rnd τυχαία μεταβλητή που
Κατανέμεται ομοιόμορφα στο διάστημα [-1,+1].
● Η νέα οριζόντια θέση των σωματιδίων υπολογίζεται από την υπέρθεση του
καθοριστικού και του στοχαστικού αποκόμματος:
x = x + Δx + Δx’ & y = y + Δy + Δy’
Τέλος, ανάλογα με τη διαθεσιμότητα των δεδομένων είναι δυνατό να γίνει περιγραφή της
εξάπλωσης μακροφυκών/σωματιδίων όπου ενσωματώνεται και η πληροφορία της βιολογικής
ανάπτυξης ή/και εξαφάνισης τους (Patoucheas and Savvidis, 2010).

9. Μαθηματική Προσομοίωση - Μοντέλο Μεταφοράς
Βιολογικές Διεργασίες
Στη συγκεκριμένη εφαρμογή λαμβάνεται υπόψη η αύξηση του πληθυσμού
των μακροφυκών (με βάση τη διαθεσιμότητα στοιχείων). Ειδικότερα, στην
εφαρμογή γίνεται χρήση της εκθετικής αύξησης με βάση τη σχέση
N=N0•e(μ-TL)
όπου N0 είναι ο αρχικός πληθυσμός, μ ο συντελεστής αύξησης και TL ο
συντελεστής απωλειών. Επειδή η προσομοίωση γίνεται για χρόνο της τάξης
των ημερών θεωρείται ότι TL=0. Η υπολογιστική προσέγγιση, που αφορά
στην αύξηση των μακροφυκών έχει ως εξής: Μετά από χρόνο μίας ημέρας
δημιουργείται μία νέα βιομάζα μακροφυκών που εκφράζεται από έναν
αριθμό νέων υλικών σωματιδίων ίσο με (μ•N0), όπου το μ είναι ένας
συντελεστής για το ρυθμό ανάπτυξης και N0 είναι ο αριθμός των σωματιδίων
που εκφράζει την αρχική βιομάζα μακροφυκών πριν την αύξηση (συνολικός
αριθμός σωματιδίων της προηγούμενης ημέρας).
Ο συνολικός αριθμός σωματιδίων N (συνολική βιομάζα), μετά τη διαδικασία
της αύξησης, υπολογίζεται εν συνεχεία σύμφωνα με τη σχέση N=N0+μ·N0.
H θέση των νέων σωματιδίων καθορίζεται από τις θέσεις άλλων ήδη
υπαρχόντων σωματιδίων που επιλέγονται τυχαία.

10. Μαθηματική Προσομοίωση
και τελικά ………………..…
Η εφαρμογή της μαθηματικής προσομοίωσης σύμφωνα με
την μέθοδο που περιγράφηκε δίνει τη χωρική και χρονική
κατανομή του αιωρούμενου υλικού των μακροφυκών.
Οι συγκεντρώσεις υπολογίζονται από τον αριθμό των
σωματιδίων που βρίσκονται σε κάθε βρόχο

11. Εφαρμογή στο Θερμαϊκό
• Η εφαρμογή του μοντέλου γίνεται στην περιοχή του Θερμαϊκού Κόλπου Το
πεδίο ροής διακριτοποιήθηκε οριζόντια με έναν κάναβο 71×54 βρόχων με
διάσταση του βρόχου Δx=500 m. Το χρονικό βήμα ήταν Δt = 10 sec
• Για την επίλυση των εξισώσεων συνέχειας (διατήρησης της μάζας) και
Το υπό μελέτη πεδίο με την
ακτογραμμή και τη διακριτοποίησηΒαθυμετρία του Θερμαϊκού

12. Η θέση της πληθυσμιακής έκρηξης στην εκβολικη ζώνη
του Λουδια (άντληση στοιχείων για το μοντέλο)
Όσον αφορά στην καταγραφή επεισοδίων ενός μεγάλου αριθμού
μακροφυκών για τον υπολογισμό εν’ συνεχεία της εξάπλωσής τους στον
κόλπο, η μαθηματική μοντελοποίηση βασίσθηκε στα παρακάτω στοιχεία.
Από περιστατικό του 2008 που αφορούσε στην εμφάνιση μεγάλων
ποσοτήτων μακροφυκών, υπολογίσθηκε η τιμή της βιομάζας στο
μέγιστο της παρουσίας των Gracilaria spp, σύμφωνα με την οποία:
(α) στην περιοχή δυτικά των εκβολών του Λουδία η βιομάζα των Gracilaria
spp ανέρχεται σε 3,3 tn/στρέμμα,
(β) στην περιοχή ανατολικά των εκβολών του Λουδία η βιομάζα των Gracilaria
spp ανέρχεται σε 2,64 tn/στρέμμα και
(γ) στην περιοχή ανατολικά των εκβολών του Αξιού η βιομάζα των Gracilaria
spp ανέρχεται σε 2,5 tn/στρέμμα (Υπουργείο Αγροτικής Ανάπτυξης &
Τροφίμων, 2008).
Έτσι λοιπόν στην εγγύς περιοχή του Λουδία λαμβάνεται για τη μελέτη
μία μέση τιμή για το μέγιστο της παρουσίας των Gracilaria spp 3tn/στρέμμα
Η τιμή αυτή της βιομάζας υιοθετήθηκε σε όλες τις εφαρμογές του μοντέλου
είτε
επρόκειτο για θεωρητική περίπτωση είτε για ρεαλιστική (όπως αυτή του
καταγεγραμμένου επεισοδίου).

13. ………….άντληση στοιχείων για το μοντέλο ….. προσομοίωση
• Για έναν βρόχο έχουμε 500×500 = 250000 m2
ή 250 στρέμματα.. Άρα,
θεωρώντας ως αρχική περιοχή κατάληψης την επιφάνεια ενός βρόχου,
τότε σε ένα υπολογιστικό βρόχο θα έχουμε 3×250 tn βιομάζας Gracilaria
οπότε στην μοντελοποίηση λαμβάνουμε, στην περιοχή εμφάνισης του
μέγιστου της βιομάζας Gracilaria, ποσότητα 750 tn.
• Οι θέσεις που αφορούν το μέγιστο της εμφάνισης των μακροφυκών (θέσεις
πληθυσμιακής έκρηξης) σημειώνονται με αστερίσκο στην εικόνα που
ακολουθεί
• Εισάγοντας 1000 σωματίδια στη θέση πηγής τότε, αφού το σύνολο της
μάζας είναι 750 tn, κάθε σωματίδιο θα αντιστοιχεί σε μάζα 750 kgr. Όσον
αφορά τον ειδικό ρυθμό αύξησης, η τιμή του κυμαίνεται από 4.8 ως 5.2 για
διάστημα 80 ημερών ενώ για διάστημα 38 ημερών είναι 2.5 ως 3.3
(Υπουργείο Αγροτικής Ανάπτυξης & Τροφίμων, 2008). Με βάση τα
στοιχεία αυτά, στο μοντέλο λαμβάνεται υπόψη ένας συντελεστής
αύξησης 0.1/μέρα.
• Τέλος διερευνήθηκε και η περίπτωση κατά την οποία ένα ποσοστό της
τάξης του 20-25% της μάζας των μακροφυκών που φτάνει στην ακτή (δηλ.
περίπου το ¼ της συνολικής ποσότητας) παγιδεύεται και δεν επανέρχεται
στη θαλάσσιο περιβάλλον (τα αποτελέσματα δεν παρουσιάζονται αλλά
σχολιάζονται στο τέλος). Παρακάτω θα δοθούν τα αποτελέσματα με
θεώρηση επιστροφής του υλικού στη στήλη όταν αυτό φτάνει στην ακτή (η
παγίδευση μπορεί να λειτουργήσει μόνο στη στήλη λόγω υδροδυναμικής)

14. To πεδίο του Θερμαϊκού και οι δύο θέσεις στις οποίες
έχουν παρατηρηθεί φαινόμενα ανθίσεων:
η εκβολική περιοχή του Λουδία (θέση Λ)
η παράκτια ζώνη Καλοχωρίου (θέση Κ)
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
Λ
Κ
Θ ε σ /ν ίκ η
Θ ε ρ μ α ϊκ ό ς Κ ό λ π ο ς
B
5 k m

15. Εφαρμογή – Αποτελέσματα του μοντελου
Η κυκλοφορία των νερών στο Θερμαϊκό ΒΒΔ άνεμο
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
0
0 . 0 1
0 . 0 2
0 . 0 3
0 . 0 4
0 . 0 5
0 . 0 6
0 . 0 7
0 . 0 8
0 . 0 9
0 . 1
0 . 1 1
0 . 1 2
0 . 1 3
0 . 1 4
0 . 1 5
0 . 1 6
0 . 1 7
0 . 1 8
0 . 1 9
0 . 2
Η κυκλοφορία των επιφανειακών νερών στο Θερμαϊκό Κόλπο για Β-ΒΔ άνεμο έντασης
5.1 m/s, 5 μέρες μετά το φαινόμενο της άνθισης, χρονικό διάστημα στο οποίο η
υδροδυναμική κυκλοφορία στον κόλπο φτάνει σε μονιμοποίηση
Η μορφή της κυκλοφορίας βρίσκεται σε γενική συμφωνία με τη μορφή της κυκλοφορίας
για ΒΒΔ άνεμο που δίνεται από τους Ganoulis (1994) και Poulos et al. (2000)

16. Εφαρμογή – Αποτελέσματα του μοντελου
Η εξάπλωση των μακροφυκών μετά από επεισόδιο άνθισης
στην εκβολική ζώνη του Λουδία για ΒΒΔ άνεμο
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
2
4
6
8
1 0
1 2
1 4
1 6
1 8
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
2
4
6
8
1 0
1 2
Διασπορά μακροφυκών (κιλά /στρέμμα) για ΒΒΔ άνεμο 5 μέρες (α, αριστερά) και
10 μέρες (β, δεξιά) μετά το επεισόδιο άνθισης στις εκβολές του Λουδία (με κόκκινο
αστερίσκο σημειώνεται η θέση της άνθισης)

17. Εφαρμογή – Αποτελέσματα του μοντελου
Η εξάπλωση των μακροφυκών μετά από επεισόδιο άνθισης
στην παράκτια ζώνη του Καλοχωρίου για ΒΒΔ άνεμο
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
7 0
8 0
9 0
1 0 0
1 1 0
1 2 0
1 3 0
1 4 0
1 5 0
1 6 0
1 7 0
1 8 0
1 9 0
2 0 0
2 1 0
2 2 0
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
2 0
4 0
6 0
8 0
1 0 0
1 2 0
1 4 0
1 6 0
1 8 0
2 0 0
2 2 0
2 4 0
2 6 0
2 8 0
3 0 0
3 2 0
3 4 0
3 6 0
3 8 0
4 0 0
4 2 0
4 4 0
Διασπορά μακροφυκών (κιλά /στρέμμα) για ΒΒΔ άνεμο 5 μέρες (α, αριστερά) και
10 μέρες (β, δεξιά) μετά το επεισόδιο άνθισης στην παράκτια ζώνη του Καλοχωρίου
(με κόκκινο αστερίσκο σημειώνεται η θέση της άνθισης)

18. Εφαρμογή – Αποτελέσματα του μοντελου
Η κυκλοφορία των νερών στο Θερμαϊκό ΝΝΑ άνεμο
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
0 . 0 0
0 . 0 1
0 . 0 1
0 . 0 1
0 . 0 2
0 . 0 3
0 . 0 3
0 . 0 4
0 . 0 4
0 . 0 4
0 . 0 5
0 . 0 5
0 . 0 6
0 . 0 6
0 . 0 7
0 . 0 7
0 . 0 8
0 . 0 9
0 . 0 9
0 . 1 0
0 . 1 0
0 . 1 1
0 . 1 1
0 . 1 2
0 . 1 2
0 . 1 3
Η κυκλοφορία των επιφανειακών νερών στο Θερμαϊκό Κόλπο για Ν-ΝΑ άνεμο έντασης
3.5 m/s, 5 μέρες μετά το φαινόμενο της άνθισης, χρονικό διάστημα στο οποίο η
υδροδυναμική κυκλοφορία στον κόλπο φτάνει σε μονιμοποίηση
Η μορφή της κυκλοφορίας βρίσκεται σε γενική συμφωνία με τη μορφή της κυκλοφορίας
για ΝΝΑ άνεμο που δίνεται από τους Ganoulis (1994) και Poulos et al. (2000)

19. 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
2 5
7 5
1 2 5
1 7 5
2 2 5
2 7 5
3 2 5
3 7 5
4 2 5
4 7 5
5 2 5
5 7 5
6 2 5
6 7 5
7 2 5
7 7 5
8 2 5
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
2 5
5 0
1 0 0
1 5 0
2 0 0
2 5 0
3 0 0
3 5 0
4 0 0
4 5 0
5 0 0
5 5 0
6 0 0
6 5 0
7 0 0
7 5 0
8 0 0
8 5 0
9 0 0
9 5 0
1 0 0 0
1 0 5 0
1 1 0 0
1 1 5 0
1 2 0 0
Εφαρμογή –Αποτελέσματα του μοντελου
Η εξάπλωση των μακροφυκών μετά από επεισόδιο άνθισης
στην εκβολική ζώνη του Λουδία για ΝΝΑ άνεμο
Διασπορά μακροφυκών (κιλά /στρέμμα) για ΝΝΑ άνεμο 5 μέρες (α, αριστερά) και
10 μέρες (β, δεξιά) μετά το επεισόδιο άνθισης στις εκβολές του Λουδία (με κόκκινο
αστερίσκο σημειώνεται η θέση της άνθισης)

20. Εφαρμογή – Αποτελέσματα του μοντελου
Η εξάπλωση των μακροφυκών μετά από επεισόδιο άνθισης
στην παράκτια ζώνη του Καλοχωρίου για ΝΝΑ άνεμο
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
2 0
4 0
6 0
8 0
1 0 0
1 2 0
1 4 0
1 6 0
1 8 0
2 0 0
2 2 0
2 4 0
2 6 0
2 8 0
3 0 0
3 2 0
3 4 0
3 6 0
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
2 0
4 0
6 0
8 0
1 0 0
1 2 0
1 4 0
1 6 0
1 8 0
2 0 0
2 2 0
2 4 0
2 6 0
2 8 0
3 0 0
3 2 0
3 4 0
3 6 0
3 8 0
4 0 0
4 2 0
Διασπορά μακροφυκών (κιλά /στρέμμα) για ΝΝΑ άνεμο 5 μέρες (α, αριστερά) και
10 μέρες (β, δεξιά) μετά το επεισόδιο άνθισης στην παράκτια ζώνη του Καλοχωρίου
(με κόκκινο αστερίσκο σημειώνεται η θέση της άνθισης)

21. Εφαρμογή – Αποτελέσματα του μοντελου
Η εξάπλωση των μακροφυκών μετά από πρόσφατο επεισόδιο
άνθισης στην εκβολική ζώνη του Λουδία τον Ιούνιο 2011
(άνεμος μεταβλητής διεύθυνσης)
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
5
1 0
1 5
2 0
2 5
3 0
3 5
4 0
4 5
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
5
1 0
1 5
2 0
2 5
3 0
3 5
4 0
Διασπορά μακροφυκών (κιλά/στρέμμα)
10 μέρες μετά από την πληθυσμιακή
έκρηξη
Διασπορά μακροφυκών (κιλά/στρέμμα)
5 μέρες μετά από την πληθυσμιακή
έκρηξη

22. • Οι προσομοιώσεις έδειξαν ότι, υπό την επίδραση Ν-ΝΑ ανέμων, η
εξάπλωση των μακροφυκών 5 και 10 μέρες μετά την πληθυσμιακή έκρηξη
περιορίζεται γενικά στην κοντινή περιοχή όπου εμφανίζεται το φαινόμενο
των ανθίσεων (είτε ενεργοποιείται μία πιθανότητα παγίδευσης στην ακτή είτε
όχι) ενώ υπό την επίδραση ΒΒΔ ανέμων παρατηρείται μία σημαντική
διασπορά της βιομάζας (εκτός αν ενεργοποιείται η πιθανότητα παγίδευσης
στην ακτή). Ειδικότερα στην περίπτωση εμφάνισης των ανθίσεων στις
εκβολές του Λουδία οι βοριάδες οδηγούν τις μάζες των μακροφυκών προς
τον εξωτερικό Θερμαϊκό ενώ ένα μικρό σχετικά μέρος της μάζας τους
εξαπλώνεται νότια και κεντρικά του κόλπου. Στην περίπτωση ανθίσεων στην
παράκτια ζώνη του Καλοχωρίου η εξάπλωση, υπό συνθήκες ΒΒΔ ανέμου,
φαίνεται να φτάνει σε αρκετά μεγαλύτερη απόσταση, στις απέναντι
ανατολικές ακτές του κόλπου στην περιοχή Περαίας-Αγία Τριάδας.
• Διερευνήθηκε επίσης η διασπορά των μακροφυκών μετά τα επεισόδια
άνθισης στις δυτικές ακτές του Θερμαϊκού, για την περίπτωση παγίδευσης
των μακροφυκών όταν αυτά φτάνουν στην ακτή με πιθανότητα παγίδευσης
25%. Από την εφαρμογή του μοντέλου φάνηκε ότι η διασπορά των
μακροφυκών (με συνθήκες παγίδευσης στην ακτή), σε κάθε περίπτωση
περιορίζεται στην κοντινή περιοχή όπου εμφανίζεται το επεισόδιο των
ανθίσεων όχι μόνο για κυκλοφορία του νερού υπό την επίδραση ΝΝΑ
ανέμου αλλά και υπό την επίδραση ΒΒΔ ανέμου.
Σύνοψη- Συμπεράσματα

23. • Τα αποτελέσματα για το ΒΒΔ άνεμο αυτά (χωρίς την παγίδευση) είναι σε
συμφωνία με μαρτυρίες αλιέων και επαγγελματιών της περιοχής οι οποίοι
αναφέρουν την απομάκρυνση των μακροφυκών από την παράκτια ζώνη και
της διασπορά τους προς την ανοιχτή θάλασσα κατά τη διάρκεια επεισοδίων
ανέμων κύριας βόρειας συνιστώσας. Επιπλέόν, η απομάκρυνση των
μακροφυκών από τις εκβολές του Λουδία και η εξάπλωσή τους προς τα
νότια υποστηρίζεται από τη μορφή της κυκλοφορίας των νερών που
αναφέρεται από τους Kourafalou et al. (2004) (σύμφωνα με την οποία οι
βοριάδες ωθούν τα νερά χαμηλής αλατότητας των εκβολών στις δυτικές
ακτές του Θερμαϊκού προς τα νότια και προς τον εξωτερικό Θερμαϊκό).
Επισημαίνεται επίσης, η παρατήρηση στο πεδίο της επίμονης παρουσίας
και παραμονής των μακροφυκών στην περιοχή των εκβολών του Λουδία
κατά τη διάρκεια περιόδων που επικρατούν άνεμοι νότιας κύριας
συνιστώσας (ΝΝΑ). Η παρατήρηση αυτή βρίσκεται σε πλήρη συμφωνία με
τα αποτελέσματα του μοντέλου για ΝΝΑ άνεμο.
• Οι παραπάνω παρατηρήσεις οδηγούν στο συμπέρασμα ότι η ενεργοποίηση
της πιθανότητας παγίδευσης σε συνδυασμό με την επίδραση των ανέμων
συνιστά καθοριστικό παράγοντα για τη μορφή της εξάπλωσης των
μακροφυκών.
• Σε κάθε περίπτωση η εφαρμογή του μοντέλου μπορεί να συμβάλλει στην
έγκαιρη πρόγνωση της εξάπλωσης των μακροφυκών ώστε να ληφθούν
άμεσα όποια μέτρα απαιτούνται για την προστασία της παράκτιας ζώνης.
……. σύνοψη- συμπεράσματα

24. Βιβλιογραφία
• Dimou K. N. and E. E. Adams (1993). ‘A Random-walk, Parti-cle Tracking model for Well-mixed Estuaries and Coastal
Waters’ Estuarine, Coastal and Shelf Science, Vol. 33, pp. 99-110
• GANOULIS JG (1994). Engineering Risk Analysis of Water Pollution. VCH Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim,
Federal Republic of Germany, pp. 306
• Kourafalou, V.H., Savvidis, Y.G., Krestenitis Y.N. & Koutitas, C.G. (2004). Modelling studies on the processes that
influence matter transfer on the Gulf of Thermaikos (NW Aegean Sea). Continental Shelf Research, 24, 203-222.
• Koutitas Christopher and Maria Gousidou-Koutita (1986) “A comparative study of 3 mathematical models for wind
generated circulation in coastal areas” Coastal Engineering, 10 (1986) 127--138 127, Elsevier Science Publishers
B.V., Amsterdam
• Koutitas, C. (1988). ‘Mathematical models in Coastal Engineering’, Pentech Press Limited, London (UK)
• Krestenitis Y. N., Kombiadou Κ.D. and Savvidis Y.G. (2007). ‘Modelling the cohesive sediment transport in the marine
environment: the case of Thermaikos Gulf” Ocean Science, Vol. 3, pp. 91-104
• Orlanski I. (1976). A Simple Boundary Condition for Unbounded Hyperbolic Flows JOURNAL OF COMPUTATIONAL
PHYSICS2 1, 251-269
• Patoucheas D.P. and Savvidis Υ. G (2010). “A HYDROBIOLOGICAL MODEL AS A TOOL FOR THE DETECTION OF
HAB EPISODES. APPLICATION TO THERMAIKOS GULF, Fresenius Environmental Bulletin Vol. 19 – No 9b pp.
2100-2108
• Poulos, S. E., Chronis, G. Th., Collins, M.B. & Lycousis V. (2000). “Thermaikos Gulf Coastal System, NW Aegean
Sea: an Overview of Water/Sediment Fluxes in Relation to Air-Land-Ocean Interactions and Human Activities”,
Journal of Marine Systems, 25, 47-76.
• Savvidis, Y.G, Koutitas, C.G. & Krestenitis, Y.N. (2001). “Development and application of a three-dimensional
cohesive sediment transport mathematical model’’, Marine Environ. Engng, 6, 229-255.
• Savvidis Y. & C. Koutitas (2000). ‘Simulation of transport & fate of suspended matter along the coast of Agathoupolis
(N. Greece)’, Proceedings of the 5th International Conference Protection and Restoration of the Environment,
Thassos, Greece, July, 2000
• SAVVIDIS Y. G., Y. N. KRESTENITIS and C. G. KOUTITAS (2005). Modeling the water mass exchange through
navigational channels connecting adjacent coastal basins. Application to the Channel of Potidea (North Aegean Sea). ’
Ann. Geophys., 23, (2): 231-238
• Savvidis Υ. G., D.P. Patoucheas, G. Nikolaidis and C.G. Koutitas (2011). ‘MODELLING THE DISPERSION OF
HARMFUL AN ALGAL BLOOM IN ΤΗΕ THERMAIKOS GULF (NW AEGEAN SEA)’ Global NEST Journal, Vol. 13, Νo
2, pp. 119-129
• Smagorinsky, J., (1963). General circulation experiments with the primitive equations. I. The basic experiment.
Monthly weather review 91, 99–164
• TSANIS IOANNIS (2006). A wind-driven hydrodynamic and pollutant transport model Department of Civil and
Environmental Engineering McMaster University, Hamilton, Ontario, L8S 4L7, Canada.
• Υπουργείο Αγροτικής Ανάπτυξης & Τροφίμων, (2008). «Σχέδιο Πρότυπης Πειραματικής Καλλιέργειας Μακροφυκών
για χρήσεις στη φαρμακευτική και τη βιολογική γεωργία» - Φάση Β: Έκθεση Παρακολούθησης. Α.Π.Θ.

25. Ευχαριστώ πολύ για την προσοχή σας