Ανάλυση ρίσκου για ναύαγια στην Ελλάδα

Abstract

Οι αρνητικές επιδράσεις για την ισορροπία του περιβάλλοντος, από την αλόγιστη κατανάλωση ορυκτών καυσίμων, έχει κινητοποιήσει τη διεθνή κοινότητα προς την ανάπτυξη καινούριων τρόπων αντιμετώπισης και αποφυγής της περιβαλλοντικής ρύπανσης. Η ναυτική βιομηχανία έχει κινητοποιηθεί για τον περιορισμό τόσο της επιχειρησιακής όσο και της ατυχηματικής ρύπανσης. Ένα πλοίο μπορεί να μεταφέρει πολλές διαφορετικές ουσίες που μπορεί να είναι επικίνδυνες για το περιβάλλον στην περίπτωση διαρροής. Ο πιο κοινός ρυπαντής που μεταφέρει ένα πλοίο είναι το πετρέλαιο, ή ως καύσιμο για πρόωση και παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας είτε ως φορτίο. Η εμπλοκή ενός πλοίου σε ατύχημα συχνά καταλήγει στη βύθιση αυτού και πολλές φορές εγκλωβίζονται στις δεξαμενές του ποσότητες πετρελαιοειδών. Η επίδραση του διαβρωτικού περιβάλλοντος του θαλασσινού νερού στη μεταλλική κατασκευή της γάστρας οδηγεί ή σε χρόνιες είτε σε ξαφνικές διαρροές του εγκλωβισμένου πετρελαίου. Οι διαρροές πετρελαίου από ένα ναυάγιο μπορεί να έχουν καταστροφικές συνέπειες για το περιβάλλον, από τη στιγμή μάλιστα που μπορεί να μην γίνουν άμεσα αντιληπτές. Ο προσδιορισμός του μεγέθους του κινδύνου προϋποθέτει αρχικά την καταγραφή των ναυαγίων και κατόπιν την εκτίμηση ή εξακρίβωση, μέσω επί τόπου έρευνας, των εγκλωβισμένων ποσοτήτων πετρελαίου σε ένα ναυάγιο. Μια λεπτομερής και ολοκληρωμένη ανάλυση ρίσκου μπορεί να συνεισφέρει στην προληπτική αδρανοποίηση των ναυαγίων και επομένως την αποφυγή της ρύπανσης από μια πιθανή διαρροή. Μια τέτοια ανάλυση πρέπει να περιλαμβάνει τόσο τον υπολογισμό της πιθανότητας διαρροής όσο και μια εκτίμηση του μεγέθους των συνεπειών. Επιπλέον, η ανάλυση ρίσκου είναι σημαντική για τον καταμερισμό των, συνήθως περιορισμένων, διαθέσιμων οικονομικών πόρων ανάλογα με το ρίσκο κάθε ναυαγίου. Η παρούσα εργασία ασχολείται με την ανάπτυξη και εφαρμογή μιας προσέγγισης στην ανάλυση ρίσκου που σχετίζεται με τη σπουδαιότητα και την τύχη των ναυαγίων στην Ελλάδα. Η ανάλυση περιλαμβάνει την καταγραφή των ναυαγίων στην Ελλάδα. Επιπλέον προτείνεται μια μεθοδολογία προκαταρκτικής ανάλυσης ρίσκου για την κατάταξη των ναυαγίων σύμφωνα με το μέγεθος του περιβαλλοντικού ρίσκου του καθενός. Τα βασικά εργαλεία που χρησιμοποιούνται είναι ένα σύστημα ασαφούς λογικής και ένα σύστημα GIS, τα οποία αναπτύχθηκαν στα πλαίσια της εργασίας. Η προτεινόμενη μεθοδολογία μπορεί να ενταχθεί σε ένα σύστημα λήψεως αποφάσεων που θα έχει στόχο τόσο την εκτίμηση του μεγέθους της επικινδυνότητας όσο και τον καταμερισμό των διαθέσιμων οικονομικών πόρων. Η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε συμπεριλαμβάνει συλλογή δεδομένων και πληροφοριών, εκτίμηση των ποσοτήτων πετρελαίου που μπορεί να έχουν εγκλωβιστεί σε κάθε ναυάγιο, εκτίμηση του περιβαλλοντικού ρίσκου, στατιστική και γεωγραφική ανάλυση των αποτελεσμάτων, δοκιμή μοντέλου και αξιολόγηση, και τέλος ανάλυση αβεβαιότητας. Τα απαραίτητα δεδομένα και πληροφορίες συγκροτήθηκαν από διάφορες πηγές και οργανώθηκαν σε μια ειδική βάση δεδομένων. Σε αυτή συμπεριλήφθηκαν πετρελαιοφόρα άνω των 150 GRT και λοιπά πλοία άνω των 400 GRT, με μεταλλική γάστρα, και εγκατάσταση πρόωσης που χρησιμοποιεί καύσιμο πετρέλαιο. Η εκτίμηση των εγκλωβισμένων ποσοτήτων πετρελαίου είναι αναγκαία εξαιτίας της έλλειψης πληροφοριών και βασίστηκε στην εκτίμηση της μέγιστης μεταφερόμενης ποσότητας καυσίμων και του ωφέλιμου φορτίου για τα πετρελαιοφόρα. Η αβεβαιότητα για τις πραγματικές ποσότητες που βρίσκονται στο ναυάγιο μοντελοποιήθηκε με τη χρήση ενός διαστήματος τιμών. Για την εκτίμηση του περιβαλλοντικού ρίσκου, αναπτύχθηκε ένα σύστημα ασαφούς λογικής με ιεραρχική δομή που χρησιμοποιεί μια σειρά κριτηρίων ρίσκου. Κατόπιν έγινε η στατιστική και γεωγραφική ανάλυση των αποτελεσμάτων να εντοπιστούν γεωγραφικές συσχετίσεις και να σημανθούν οι περιοχές που απειλούνται περισσότερο από πιθανές διαρροές πετρελαίου. Η δοκιμή του μοντέλου έγινε σε δύο ναυάγια, τα οποία δεν περιέχονται στη βάση δεδομένων, τα πολεμικά πλοία USS Arizona και USS Mississinewa. Η διαδικασία ολοκληρώνεται με τον προσδιορισμό των πηγών της αβεβαιότητας του συστήματος και την ανάλυσης αβεβαιότητας ώστε να εξακριβωθεί η σχετική επίδραση αυτών στην αβεβαιότητα του περιβαλλοντικού ρίσκου κάθε ναυαγίου. Η βάση δεδομένων που καταρτίστηκε περιέχει 402 εγγραφές ναυαγίων που βυθίστηκαν μετά το 1940. Τα πετρελαιοφόρα πλοία αποτελούν το 7% των περιπτώσεων, τα εμπορικά μη πετρελαιοφόρα το 78%, και τα πολεμικά πλοία το 15%. Τα περισσότερα πλοία που καταγράφονται βυθίστηκαν τη δεκαετία 1940 - 1950. Η συνολική ποσότητα πετρελαίου που εκτιμάται ότι βρίσκεται εγκλωβισμένη στα ναυάγια της βάσης δεδομένων κυμαίνεται από περίπου 18,000 έως 133,000 tons. Περίπου το 55% αυτής της ποσότητας εκτιμάται ότι συγκεντρώνεται στα πετρελαιοφόρα πλοία. Επιπλέον η μεγαλύτερη ποσότητα πετρελαίου εκτιμάται ότι βρίσκεται σε πλοία που βρίσκονται βυθισμένα για διάστημα περίπου 15 ετών. Η εκτίμηση του ρίσκου δείχνει ότι τα περισσότερα ναυάγια έχουν σημαντικό περιβαλλοντικό ρίσκο. Η γεωγραφική ανάλυση των αποτελεσμάτων δείχνει ότι οι περιοχές του Σαρωνικού, του Θερμαϊκού, και του Πατραϊκού Κόλπου εκτίθενται στο μεγαλύτερο αθροιστικό ρίσκο σε σχέση με τις υπόλοιπες περιοχές. Από την ανάλυση αβεβαιότητας προκύπτει ότι στα πετρελαιοφόρα πλοία η ποσότητα του φορτίου έχει τη μεγαλύτερη επίδραση στην αβεβαιότητα του περιβαλλοντικού ρίσκου. Ο υπολογισμός των ποσοτήτων πετρελαίου υποδεικνύει ότι μπορεί να υπάρχουν σημαντικές ποσότητες εγκλωβισμένες στα καταγεγραμμένα ναυάγια, αν και η διαδικασία της εκτίμησης χαρακτηρίζεται από αβεβαιότητα. Από τη γεωγραφική ανάλυση των αποτελεσμάτων του ρίσκου προκύπτει ότι: α) μεγάλη επικινδυνότητα διαρροής πετρελαίου εμφανίζεται σε περιοχές όπου βρίσκονται παλαιά ναυάγια σε μικρά βάθη, και β) μεγάλη ένταση συνεπειών εμφανίζεται σε περιοχές όπου υπάρχει μεγάλη συγκέντρωση της εκτιμώμενης ποσότητας εγκλωβισμένου πετρελαίου, και τα ναυάγια βρίσκονται σε μικρή απόσταση από τις ακτές και τις προστατευόμενες περιοχές. Επιπλέον, μεγάλο ρίσκο εμφανίζεται στις περιοχές όπου βρίσκονται κύρια λιμάνια και εμφανίζεται μεγάλη συγκέντρωση ναυαγίων και ποσοτήτων εγκλωβισμένου πετρελαίου. Τέλος συμπεραίνεται ότι η διαρροή πετρελαίου από πλήρως βυθισμένα ναυάγια αποτελεί ένα πραγματικό κίνδυνο και ότι το σύστημα ασαφούς λογικής που αναπτύχθηκε μπορεί να συνεισφέρει στην αντιμετώπιση του προβλήματος με την υποστήριξη μιας ευρύτερης διαδικασίας λήψεως αποφάσεων.

The consequences on the stability of the environment that stem from the extended use of fossil fuels, has motivated the international community to develop new ways of dealing and preventing environmental pollution. The maritime industry has been similarly motivated to reduce the operational as well as the accidental ship source pollution. A ship might carry a large number of various substances that are potentially dangerous to the environment in case they are released. The most common pollutant on board a ship is the oil that is carried either as fuel for propulsion or power generation or as cargo. The involvement of a ship in an accident often leads to sinking and oil being trapped inside the wreck. The effect of the corrosive environment of the sea on the hull of the ship leads to either chronic or sudden discharges of the trapped oil. Oil leaking from a shipwreck can have devastating environmental effects, more so in the event that they are not detected in time. To determine the magnitude of the danger there are two main steps, recording the shipwrecks and estimating or verifying, through on-site surveys, the amount of trapped oil quantities. A detailed and comprehensive risk analysis can contribute to the pro-active neutralization of the shipwrecks to avoid pollution from a potential leak. Such an analysis should include the estimation of the probability of an oil discharge as well as the assessment of the consequence severity. Furthermore, a risk analysis is important for the allocation of the limited available financial resources depending on the risk of each shipwreck. This thesis deals with the development and application of a risk analysis approach regarding the importance and fate of shipwrecks in Greece. The analysis includes recording the shipwrecks in the Greek waters. Additionally, a methodology is proposed for the preliminary risk assessment to prioritize the shipwrecks according to the magnitude of the environmental risk attributed to each one. The basic tools that are employed are a fuzzy inference system and a GIS system, which have been developed specially for this work. The proposed methodology can be integrated into a decision making system, whose purpose will be to estimate the magnitude of the danger and to allocate the available financial resources. The methodology involves the collection of data and information, the estimation of potential remaining oil quantities on-board each shipwreck, the assessment of the environmental risk, the statistical and geographical analysis of the results, testing of the model, and finally an uncertainty analysis. The necessary data and information were collected from a number of various sources and were finally organized into a dedicated shipwreck database. The database contains tanker vessels over 150 GRT and non-tanker vessels over 400 GRT, with steel hulls, and fuel oil used for propulsion. The estimation of the trapped oil quantities is necessitated by the lack of available data and was based on the estimation of the maximum permissible fuel and payload quantities. The uncertainty over the actual oil quantities on-board each shipwreck was modeled by a range of values. An hierarchical fuzzy inference system was developed for the assessment of the environmental risk using a series of risk criteria. Furthermore, statistical and geographical analyses of the results were applied to detect geographical correlations and mark the areas that have the higher risk from a probable oil release. The testing of the model was accomplished by feeding the data of two shipwrecks, which are not part of the database, namely the warships USS Arizona and USS Mississinewa. The process is concluded by determining the sources of uncertainty for the system and implementing an uncertainty analysis to determine their relative effect on the uncertainty of the environmental risk of each shipwreck. The compiled database contains 402 records of shipwrecks that sank after 1940. Tanker ships consist 7% of the database, while merchant non-tankers and warships 78% and 15% respectively. Most recorded incidents happened during the decade 1940 - 1950. The total remaining oil quantity is estimated from approximately 18,000 to 133,000 tons. About 55% of these quantities is located on-board tanker ships. Furthermore, most of the trapped oil resides in shipwrecks at least 15 years old. The risk assessment results show that the majority of shipwrecks pose a significant environmental risk. The geographical analysis of the results shows that the areas of the Gulfs of Saronikos, Thermaikos, and Patraikos are exposed to the greatest cumulative risk relative to the other areas. The uncertainty analysis results show that in tanker ships the cargo quantity has the greatest effect on the uncertainty of the environmental risk. The calculation of the remaining oil quantities indicates that there might be significant oil quantities trapped in the recorded shipwrecks, although the estimation process has an inherent uncertainty factor. From the geographical analysis it is concluded that: a) areas that contain old shipwrecks in small depths are exposed to high danger of oil release, and b) areas with large concentration of estimated remaining oil and shipwrecks that lie within a small distance from the shore and the protected areas are characterized by high consequence severity. Furthermore, areas where main ports are located and also have large concentration of trapped oil are high risk areas. Finally, it is concluded that the oil release from sunken shipwrecks is an actual danger and that the fuzzy inference system, which was developed, can contribute to addressing the problem by supporting a broader decision making process.