Development and implementation of a methodological framework for early warning of intense floods using innovative technologies

Μπουρνάς, Απόλλων; Bournas, Apollon

dc.contributor.author	Μπουρνάς, Απόλλων	el
dc.contributor.author	Bournas, Apollon	en
dc.date.accessioned	2024-02-02T10:19:33Z
dc.date.available	2024-02-02T10:19:33Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/58759
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.26455
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/gr/	*
dc.subject	Weather radar	en
dc.subject	Z-R relationship	en
dc.subject	Flood Early Warning System	en
dc.subject	FFG	en
dc.subject	Flash Flood	en
dc.subject	Μετεωρολογικό ραντάρ	el
dc.subject	Σχέση Z-R	el
dc.subject	Σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης	el
dc.subject	Aιφνίδιες πλημμύρες	el
dc.subject	Αττική	el
dc.title	Development and implementation of a methodological framework for early warning of intense floods using innovative technologies	en
dc.title	Ανάπτυξη και εφαρμογή μεθοδολογίας έγκαιρης προειδοποίησης ισχυρών πλημμυρών με χρήση νέων τεχνολογιών	el
dc.contributor.department	Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος	el
heal.type	doctoralThesis
heal.classification	Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος	el
heal.classification	Υδρολογία Πλημμυρών	el
heal.classification	Υδρομετεωρολογία	el
heal.classification	Water and Enviromental Sciences	en
heal.classification	Flood Hydrology	en
heal.classification	Hydrometeorology	en
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-09-27
heal.abstract	This Ph.D. dissertation focuses on creating a methodological framework for early warning of intense floods using new technologies centered around data from an X-Band weather radar system, the rainscanner, located in Athens, Greece. The research is divided into two sections. The first addresses the weather radar datasets' required calibration, data management, and quality control. Specifically, a comprehensive approach is proposed, involving clutter-filters, cross-correlation with rain gauge data, and multiple Z-R relationships to convert reflectivity to rainfall rate. The findings of this research focus on the variability of the Z-R relationship in time and space. The second section focuses on a user-friendly Flood Early Warning System (FEWS). The proposed FEWS is a gridded implementation of the Flash Flood Guidance (FFG) system, which compares forecasted rainfall with threshold values derived from rainfall-runoff modeling simulations. A gridded rainfall-runoff model suitable for small basins is developed to assist the FEWS calculations. The FEWS is applied in past rainfall events, analyzing and discussing the system's results and parameters. Finally, a storm-tracking algorithm is developed to identify and track storm cells, used to examine the dominant direction of storm’s in Athens. The thesis establishes a robust framework for utilizing radar data in early warning for floods, emphasizing quality control and adaptable methodologies. This work enhances flood prediction and mitigation strategies, especially in regions susceptible to flash floods.	en
heal.abstract	Η παρούσα Διδακτορική Διατριβή (Δ.Δ) επικεντρώνεται στην ανάπτυξη και εφαρμογή ενός μεθοδολογικού πλαισίου για την έγκαιρη προειδοποίηση ισχυρών καταιγίδων και πλημμυρών χρησιμοποιώντας νέες τεχνολογίες και συγκεκριμένα δεδομένα από ένα μετεωρολογικό ραντάρ τύπου X-Band, το Rainscanner (Σαρωτής βροχής) του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου (ΕΜΠ) στο δήμο Ζωγράφου Αθήνας. Η έρευνα αποτελείται από δύο κύριες ενότητες. Η πρώτη ασχολείται με τη συλλογή, ανάλυση και επεξεργασία των δεδομένων του μετεωρολογικού ραντάρ. Συγκεκριμένα, αναπτύσεται μία ολοκληρωμένη προσέγγιση ελέγχου ποιότητας η οποία περιλαμβάνει φίλτρα διόρθωσης του σήματος ραντάρ, κατάλληλη προσαρμογή των δεδομένων σε επιθυμητές χωροχρονικές κλίμακες και ανάλυση της σχέσης Z-R που χρησιμοποιείται για την μετατροπή της μετρούμενης ανακλαστικότητας του ραντάρ σε ένταση βροχόπτωσης. Ειδικότερα ακολουθείτε μία μέθοδολογία βαθμονόμησης της σχέσης Ζ-R, που θεωρείτε η μεγαλύτερη πηγή σφαλμάτων ραντάρ, με χρήση δεδομένων από επίγειους βροχογράφους, με αποτέλεσμα την εξαγωγή πολλαπών σχέσεων Z-R που χρησιμοποιούνται για να αναλυθεί η μεταβλη]τότητας της σχέση Z-R στο χώρο και στο χρόνο. Η δεύτερη ενότητα επικεντρώνεται στην ανάπτυξη μίας μεθοδολογίας εκτίμησης πλημμυρικού κινδύνου ως μέρος ενός Σύστηματος Έγκαιρης Προειδοποίησης Πλημμύρων (ΣΕΠΠ). Συγκεκριμένα το προτεινόμενο σύστημα επικεντρώνεται σε αιφνίδιες πλημμύρες (Flash Floods), και είναι μια παραλαγή του συστήματος Flash Flood Guidance (FFG) καθώς εφαρμόζετε σε πλήρως κατανεμημένη (Gridded) μορφή. Το σύστημα βασίζεται σε υδρομετεωρολογικές μεθόδους για τον υπολογισμό μίας δυναμικής τιμής βροχόπτωσης, της FFG, που χρησιμοποιείται ως κατώφλι βροχόπτωσης για να εντοπίστουν οι περιοχές ευάλωτες σε πλημμύρα σε πραγματικό χρόνο. Στα πλαίσια του παραπάνω συστήματος αναπτύχθηκαν δύο υδρολογικά εργαλεία, ένα κατανεμημένο μοντέλο βροχής-απορροής κατάλληλο για μικρές λεκάνες απορροής, καθώς και ένας αλγόριθμος παρακολούθησης καταιγιδοφόρφων νεφών (Storm tracking) που εφαρμόστηκε με σκοπό τον εντοπισμό, την παρακολούθηση των ισχυρών κυττάρων καταιγίδας. Συνοψίζοντας, η Δ.Δ. προτείνει ένα ολοκληρωμένο πλαισίο για τη χρήση δεδομένων ραντάρ με σκοπό την εκτίμηση του πλημμυρικού κινδύνου και την έγκαιρη προειδοποίηση πλημμυρών και συμβάλλει στην ενίσχυση των στρατηγικών πρόβλεψης και μείωσης των επιπτώσεων των πλημμυρών, ιδίως σε αστικές και ήμι-αστικές περιοχές που είναι ευάλωτες σε έντονες βροχοπτώσεις και αιφνίδιες πλημμύρες.	el
heal.sponsor	This research is co-financed by Greece and the European Union (European Social Fund-ESF) through the Operational Programme «Human Resources Development, Education and Lifelong Learning» in the context of the project “Strengthening Human Resources Research Potential via Doctorate Research” (MIS-5000432), implemented by the State Scholarships Foundation (ΙΚΥ).	en
heal.advisorName	Μπαλτάς, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Μπαλτάς, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Στάμου, Αναστάσιος	el
heal.committeeMemberName	Τσιχριντζής, Βασίλειος	el
heal.committeeMemberName	Μαμάσης, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Λαγουβάρδος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Λαγγούσης, Ανδρέας	el
heal.committeeMemberName	Μαρής, Φώτιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	272 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false