Εκτίμηση κυματικής υπερπήδησης με ανάλυση ακραίων τιμών ύψους κύματος - Πυρπιρή, Θεοδώρα Χ. (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, 2016)
Οι παράκτιες πλημμύρες αποτελούν ένα φυσικό φαινόμενο, το οποίο εμφανίζεται στην παράκτια ζώνη, εκδηλώνεται μέσω της κυματικής υπερπήδησης στα θαλάσσια μέτωπα και τις περισσότερες φορές ακολουθείται από αρνητικές επιπτώσεις για το περιβάλλον, για διάφορες οικονομικές ή κοινωνικές δραστηριότητες, ακόμα και για την ανθρώπινη ζωή. Ιδιαίτερα τα τελευταία χρόνια τα φαινόμενα των παράκτιων πλημμυρών έχουν αυξηθεί και μελετώνται από διάφορα ερευνητικά προγράμματα: «CCSEAWAVS», «PEARL», «MICORE», «STARFLOOD» και «RISC-KIT», τα οποία στοχεύουν στην ολοκληρωμένη διαχείριση των παράκτιων ζωνών απέναντι στους κινδύνους που αναμένονται από τις επιπτώσεις των επερχόμενων κατακλίσεων. Εστιάζοντας στην περιοχή του Ρεθύμνου και πιο συγκεκριμένα στο λιμένα του, παρατηρείται από τις ιστορικές καταγραφές ότι εμφανίζονται ολοένα και συχνότερα φαινόμενα παράκτιων πλημμυρών παρά τη βελτίωση και την ανακατασκευή της προστασίας του προσήνεμου μόλου ανά τμήματα. Στο πλαίσιο της αντιμετώπισης λοιπόν σχετικών φαινομένων, κρίνεται αναγκαία η μελέτη και η εκτίμηση των ακραίων γεγονότων που οδηγούν στην εμφάνισή τους καθώς και μέσω σύγχρονων εργαλείων, η εκτίμηση των συνεπειών που αναμένονται. Το κυματικό κλίμα που έχει καταγραφεί και χρησιμοποιείται ως βάση για την ανάλυση των ακραίων τιμών του ύψους κύματος της περιοχής του Ρεθύμνου, προκύπτει από τα πρωτογενή δεδομένα των μετεωρολογικών σταθμών της Εθνικής Μετεωρολογικής Υπηρεσίας και του ΜΕΤΕΟ, δηλαδή από τις τρίωρες και τις δεκάλεπτες αντίστοιχα μετρήσεις του ανέμου στην περιοχή του Ρεθύμνου, για τα έτη 1957 έως και 2014. Με τη χρήση της μεθόδου SMB (Sverdrup-Munk-Bretschneider) αντιστοιχίζονται οι άνεμοι στα κύματα που προκαλούν στα βαθιά και τα οποία απαιτούνται για τη συγκεκριμένη μελέτη. Η ανάλυση των ακραίων τιμών χρησιμοποιείται συχνά σε κλιματικά και μετεωρολογικά δεδομένα κατά την εξέταση των ακραίων υψών κύματος. Για την εφαρμογή της θεωρίας των ακραίων τιμών στην παρούσα μελέτη, χρησιμοποιείται το μοντέλο Block Maxima της Γενικευμένης κατανομής (GEV) και η κατανομή Gumbel, ενώ για τον υπολογισμό των παραμέτρων του μοντέλου επιλέγεται η καταλληλότερη από διαφορετικές μεθόδους, όπως η μέθοδος της Μέγιστης Πιθανοφάνειας (MLE) ή η μέθοδος των L – ροπών. Οι δύο αυτές μέθοδοι, εφαρμόζονται και εξετάζονται αναφορικά με την καλή προσαρμοστικότητά τους στο εκτιμώμενο μοντέλο. Μέσω του λογισμικού πακέτου «extRemes» προσδιορίζονται τα διάφορα επίπεδα επαναφοράς. Στόχο των παραπάνω, αποτελεί κυρίως ο συνυπολογισμός της μη στασιμότητας των ακραίων τιμών κατά την ανάλυση του φαινομένου της κυματικής υπερπήδησης. Τελικά, μέσω της εφαρμογής του μοντέλου PMS του προγράμματος MIKE 21, λαμβάνονται υπόψη διάφορα φαινόμενα που συμβαίνουν κατά την πορεία του κυματισμού από τα βαθιά, προς τα ρηχά (ρήχωση, διάθλαση). Οπότε μέσω του μοντέλου, αποτυπώνεται το ύψος κύματος σε κάθε σημείο του έργου και άρα και στις περιοχές που μας ενδιαφέρουν κατά μήκος του προσήνεμου μόλου. Υπολογίζεται μέσω του νομογραφήματος SMB η νέα περίοδος κυματισμού που αντιστοιχεί στο «νέο» ύψος κύματος, ώστε αυτά να εισαχθούν ως δεδομένα εισόδου στα εργαλεία εκτίμησης της κυματικής υπερπήδησης. Το πρώτο εργαλείο πρόβλεψης, λειτουργεί μέσω της εφαρμογής τεχνητών νευρωνικών δικτύων και αναπτύχθηκε από το WL | Delft Hydraulics (πλέον Deltares) και παρέχει τη δυνατότητα μέσω των 12 παραμέτρων εισόδου του, μίας σχεδόν ακριβούς αποτύπωσης των περισσότερων παράκτιων κατασκευών και άρα μίας ικανοποιητικής εκτίμησης της μέσης παροχής της κυματικής υπερπήδησης. Το δεύτερο εργαλείο πρόβλεψης παρέχεται από την ιστοσελίδα του EurOtop και βασίζεται στη συμπεριφορά των διαθέσιμων εμπειρικών τύπων που περιγράφουν το φαινόμενο όπως εμφανίζεται σε διάφορες διατομές. Η εκτιμώμενη παροχή της κυματικής υπερπήδησης, αξιολογείται αναφορικά με τα ευρωπαϊκά επιτρεπόμενα όρια της κυματικής υπερπήδησης όπως συγκεντρώνονται στο EurotOp (2007) και εξάγονται κάποια χρήσιμα συμπεράσματα.