Δείκτης Παράκτιας Επικινδυνότητας: Διερεύνηση της Αξιολόγησης των Παραμέτρων του Δείκτη Παράκτιας Επικινδυνότητας

Abstract

Τα τελευταία χρόνια γίνεται πολύ συχνά λόγος για την κατάσταση του κλίματος στη Γη. Η ατμόσφαιρα του πλανήτη διανύει μια περίοδο πρωτοφανών αλλαγών για τα ανθρώπινα δεδομένα, οι οποίες απειλούν να διαταρράξουν την κλιματική ισορροπία μέσα στην οποία η ζωή εξελίχθηκε και διατηρείται μέχρι σήμερα. Μια από τις πλέον βέβαιες επιπτώσεις της κλιματικής αυτής διαταραχής θεωρείται η παγκόσμια «ευστατική» άνοδος της Μέσης Στάθμης της Θάλασσας (ΜΣΘ), γεγονός που εντείνει την ανησυχία για τις πιθανές μεταβολές ή ακόμα και τον κίνδυνο που διατρέχουν οι παράκτιες περιοχές των διαφόρων κρατών. Ο όρος «ευστατισμός» αναφέρεται στις παγκόσμιες και μακροχρόνιες μεταβολές του επιπέδου της στάθμης των υδάτων. Η βασικότερη αιτία του ευστατισμού είναι η μεταβολή του όγκου των ωκεάνιων υδάτων, κυρίως λόγω της μεταβολής του όγκου των παγετώνων.

Προκειμένου να αναγνωριστούν οι παράκτιες εκείνες περιοχές που βρίσκονται σε άμεσο κίνδυνο κατακλυσμού σε περίπτωση ανόδου της στάθμης της θάλασσας, απαιτείται ένα μαθηματικό μοντέλο ικανό να σταθμίζει ορισμένους παράγοντες και να αποδίδει αξιόπιστα αποτελέσματα. Στην παρούσα φάση το μαθηματικό μοντέλο υφίσταται και αποτελεί έναν ποιοτικό δείκτη με την ονομασία Δείκτης Παράκτιας Επικινδυνότητας (Coastal Vulnerability Index – CVI). Ωστόσο, η αξιοπιστία της υπάρχουσας μεθοδολογίας για τον υπολογισμό του εν λόγω δείκτη αμφισβητείται έντονα. Οι παράγοντες που λαμβάνονται υπόψη για να προκύψει η τιμή του δείκτη θεωρούνται ισοδύναμοι ως προς την επιρροή που έχουν απέναντι στην πιθανότητα κατακλυσμού μιας παράκτιας περιοχής, γεγονός που εκ των πραγμάτων είναι αδύνατο.

Αντικείμενο της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας είναι η διεξαγωγή μιας ουσιαστικής μελέτης με σκοπό την ανάδειξη ενός μαθηματικού συλλογισμού για την απόδοση ειδικών τιμών βαρύτητας στις μεταβλητές εκείνες που συμμετέχουν στον υπολογισμό της τιμής που λαμβάνει ο Δείκτης Παράκτιας Επικινδυνότητας, με εφαρμογή του τύπου σε όλες τις ελληνικές ακτογραμμές. Λόγω της ιδιαίτερης φύσης της συγκεκριμένης μελέτης, η δειγματοληψία για τις ανάγκες εξαγωγής του μαθηματικού αυτού τυπολογίου δεν περιορίζεται μόνο σε παράκτιες περιοχές του βόρειου ή νότιου τμήματος της χώρας, αντιθέτως το τελικά επιλεγμένο Δείγμα Ακτογραμμών αποτελείται από έντεκα (11) ακτογραμμές οι οποίες έχουν επιλεγεί προσεκτικά από ποικίλλα σημεία της παράκτιας ελληνικής επικράτειας.

Η απόδοση τιμών βαρύτητας στις μεταβλητές πραγματοποιείται μέσω ανάλυσης παλινδρόμησης στο επιλεγμένο δείγμα ακτογραμμών, το οποίο λόγω του εκτενούς μεγέθους της περιοχής μελέτης, αποτελείται από συνθετικά δεδομένα, δηλαδή πλασματικές ακτογραμμές με διαφοροποιούμενα χαρακτηριστικά που όμως δημιουργήθηκαν στη βάση ρεαλιστικών υποθέσεων. Βασικό προπαρασκευαστικό στάδιο της διαδικασίας απόδοσης βαρών αποτελεί η ιεράρχηση των μεταβλητών του Δείκτη Παράκτιας Επικινδυνότητας σύμφωνα με το μέγεθος της συμβολής και επίδρασης της εκάστοτε μεταβλητής σε θέματα παράκτιας επικινδυνότητας. Η εν λόγω διαδικασία ιεράρχησης στήριζεται αποκλειστικά σε βιβλιογραφικές αναφορές, ενώ μετά την ολοκλήρωση της διαδικασίας παλινδρόμησης ακολουθεί η αναμόρφωση της ιεραρχίας των μεταβλητών, σύμφωνα με τα αποτελέσματα της εν λόγω διαδικασίας. Μετά το πέρας της ανάλυσης παλινδρόμησης διαμορφώνεται ένα νέο τυπολογίο εκθετικής μορφής για τον υπολογισμό του Δείκτη Παράκτιας Επικινδυνότητας. Απαραίτητο βήμα της μελέτης αποτελεί ο καθορισμός του συνολικού εύρους τιμών του νέου μαθηματικού τύπου και η καταμέριση αυτού σε ίσα επιμέρους εύρη τιμών, σε καθένα από τα οποία αποδίδεται ένας ορισμένος χαρακτηρισμός παράκτιας επικινδυνότητας.

Επόμενο στάδιο της μελέτης είναι η καθιέρωση της αξιοπιστίας του νέου τυπολογίου, γεγονός που επιτυγχάνεται μέσω του ελέγχου της εγκυρότητας του προτεινόμενου μοντέλου. Ο έλεγχος αυτός προϋποθέτει τη σύγκριση των αποτελεσμάτων που αποδίδει το υπάρχον μοντέλο και των αποτελεσμάτων που αποδίδει το νέο μοντέλο παράκτιας επικινδυνότητας. Η συγκριτική ανάλυση απέδωσε αποκλίσεις που κυμαίνονται σε πολύ χαμηλά επίπεδα και έτσι διασφαλίζεται ότι το νέο μοντέλο παράκτιας επικινδυνότητας αποδίδει ρεαλιστικά αποτελέσματα. Ωστόσο, η ρεαλιστικότητα των αποτελεσμάτων που αποδίδει το προτεινόμενο μοντέλο παράκτιας επικινδυνότητας δεν συνεπάγεται απαραίτητα και την αξιοπιστία του νέου μοντέλου σε θέματα ακριβούς προσδιορισμού της επικινδυνότητας που χαρακτηρίζει μια συγκεκριμένη παράκτια περιοχή.

Για το σκοπό αυτό πραγματοποιείται μια εφαρμογή του προτεινόμενου μαθηματικού τυπολογίου, και αυτή τη φορά η μελέτη επικεντρώνεται σε μια συγκεκριμένη ακτογραμμή της παράκτιας ελληνικής επικράτειας. Η ολοκλήρωση της παραπάνω εφαρμογής καταδεικνύει για ακόμα μια φορά ότι τα αποτελέσματα του προτεινόμενου μαθηματικού τύπου βρίσκονται σε λογική σύγκριση με το τυπολόγιο που χρησιμοποιείται σήμερα ευρέως σε μελέτες παράκτιας επικινδυνότητας παγκοσμίως. Ταυτόχρονα, η εφαρμογή κατέστησε σαφή την αδυναμία των υπόλοιπων μαθηματικών τυπολογίων πλην του υπάρχοντος μοντέλου, να αποδώσουν με αξιόπιστο τρόπο την πραγματική ελληνική παράκτια κατάσταση. Τέλος, μέσα από την εν λόγω εφαρμογή αποδεικνύεται έμπρακτα ότι το νέο τυπολόγιο αποτελεί μια αξιόπιστη μέθοδο απόδοσης χαρακτηρισμών επικινδυνότητας σε ελληνικές παράκτιες ζώνες και ταυτόχρονα, πρόκειται για την περισσότερο ρεαλιστική λύση από τις μέχρι στιγμής υπάρχουσες.

In the late years, much stir is caused concerning the climatic conditions on Earth. The atmosphere of the planet is subject to unprecedented –for human measures- changes that threaten to disturb the climatic balance through which life evolved and continues to thrive until the present day. One of the most indisputable repercussions of this climatic imbalance is the global “eustatic” rise of the Mean Sea Level (MSL), a fact that strains concerns of possible alterations of or even the danger to which coastal areas of many countries are exposed. The term “eustatism” refers to global and long term variations of sea level. The main driving cause of eustatism is the variation of the ocean water volume, mainly due to the variation of the glacier volume.

In order to identify the coastal areas bearing the highest danger of flooding in case of sea level rise, a mathematical formula is required that will be capable of weighting certain factors and exporting reliable results. In the time being, that mathematical formula exists and constitutes a qualitative index known as Coastal Vulnerability Index (CVI). However, the reliability of the existing methodology to estimate the aforementioned index is keenly questioned. The factors taken into consideration, in order for the value of the index to come up, are considered equal as far as the effect they have on the probability of a coastal area flooding, which is by default impossible.

The objective of the at hand thesis is the conduction of a substantial study with the purpose of deriving a mathematical procedure to attribute specific weight values to those variables that participate in the calculation of the values that the Coastal Vulnerability Index takes, for a specific coastal area included in the list of Greek coastlines. Because of the specific nature of the study, the sampling for the need of extracting this mathematical handbook isn’t confined in coastal areas of only the northern or southern part of the country; on the contrary, the ultimately chosen Coastline Sample constitutes of eleven (11) coastlines that are carefully picked out from various points of the Greek coastal territory.

For this purpose, a regression analysis is performed on the selected Coastlines Sample which, due to the vast size of the area under study, is consisted of synthetic data, in other words fictitious coastlines with differentiated characteristics, nevertheless created on the basis of realistic assumptions. A crucial preparation step in the value attributing process is the scaling of variables of the Coastal Vulnerability Index according to how much each variable contributes and affects matters of coastal hazard.

The aforementioned scaling procedure is based exclusively on bibliographic references, while following the completion of the regression process, comes the reform of the variables scaling, according to the results of the process. The specific regression analysis suggests the formation of a new handbook of exponential form for the computation of the Coastal Vulnerability Index. A necessary step of the study is the determination of the overall value range of the new mathematical formula and its apportionment in equal value ranges, to each of which a specific coastal hazard characterization is assigned.

The next stage of the study is establishing the reliability of the new handbook, which is achieved through securing the validity of the suggested model. This checking presupposes comparing the results extracted by the existing model to those ascribed by the new model of coastal vulnerability. The comparative analysis gave out divergences ranged in low rates, thus securing that the new model of coastal vulnerability produces realistic results. However, the plausibility of the results does not necessarily entail the reliability of the new model in matters of precise determination of the hazard that describes a specific coastal area.

For this purpose, an application of the suggested mathematical formula takes place, and this time the study concentrates on a specific coastline of the Greek coastal territory. With the completion of the application mentioned above, it is evinced once more that the results of the mathematical formula are in a logical comparison to the handbook used broadly in our days in various studies of coastal vulnerability worldwide. At the same time, the application demonstrated the weakness of the rest of the mathematical handbooks – but the existing formula – to ascribe in a reliable way the true Greek coastal conditions. Finally, through the aforementioned application, it is factually proved that the new handbook constitutes a reliable method of ascribing hazard characterizations to Greek coastal zones while being the most realistic solution of the existing ones.