@phdthesis{Παπαδήμος,

title = {Αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας υδρολογικής προσομοίωσης ενός κατανεμημένου υδρολογικού μοντέλου με χρήση δορυφορικών δεδομένων, στη λεκάνη απορροής της Λίμνης Καστοριάς},

author = {Δημήτρης Παπαδήμος},

doi = {10.12681/eadd/55648},

year  = {2023},

date = {2023-12-22},

urldate = {2023-12-22},

school = {Τμήμα Γεωπονίας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης},

abstract = {Αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι, η διερεύνηση της δυνατότητας των κατανεμημένων υδρολογικών μοντέλων, για την προσομοίωση του υδατικού ισοζυγίου λιμνών της χώρας μας, σε συνδυασμό με χρήση δορυφορικών δεδομένων εισόδου, χωρικά κατανεμημένων. Η παραπάνω διερεύνηση έγινε για την προσομοίωση του υδατικού ισοζυγίου της λίμνης Καστοριάς. Τις τελευταίες δεκαετίες η ανάπτυξη και χρήση των κατανεμημένων υδρολογικών μοντέλων κερδίζει συνεχώς έδαφος έναντι των αντίστοιχων ενιαίων. Το γεγονός αυτό σχετίζεται κυρίως με τη δυνατότητα των πρώτων, να ενσωματώνουν τη μεταβλητότητα τόσο των κλιματικών όσο και των φυσιογραφικών παραμέτρων μιας λεκάνης απορροής, η οποία διαφοροποιεί, τόσο χωρικά, όσο και χρονικά ,την υδρολογική συμπεριφορά της λεκάνης. Στην παρούσα διατριβή, για την υδρολογική προσομοίωση της λεκάνης απορροής της λίμνης Καστοριάς, χρησιμοποιήθηκε ένα από τα πλέον σύγχρονα συστήματα υδρολογικής προσομοίωσης, το κατανεμημένο υδρολογικό μοντέλο του συστήματος προσομοίωσης MIKE SHE/MIKE HYDRO River. Το MIKE SHE/MIKE HYDRO River είναι ένα χωρικά κατανεμημένο σύστημα υδρολογικής προσομοίωσης, το οποίο, είναι σε θέση να προσομοιώσει τις κύριες διεργασίες του υδρολογικού κύκλου. Η χωρική κατανομή των παραμέτρων της λεκάνης (ανάγλυφο, έδαφος, φυτοκάλυψη), της βροχής καθώς και της υδρολογικής απόκρισης, επιτυγχάνεται κατά την οριζόντια διάσταση με τη διακριτοποίηση της λεκάνης, σε έναν ορθογωνικό κάναβο και κατά την κατακόρυφο, με μια στήλη για κάθε κελί του κανάβου, αποτελούμενη από εδαφικούς ορίζοντες. Το υδρογραφικό δίκτυο αναπαρίσταται εφαπτόμενο των ορίων των κελιών. Στην παρούσα διατριβή, η στάθμη της λίμνης Καστοριάς, αποτέλεσε παράμετρο ρύθμισης, του υδρολογικού ομοιώματος της λεκάνης απορροής της. Η πρόβλεψη, με το βαθμονομημένο κατανεμημένο υδρολογικό μοντέλο, του συστήματος προσομοίωσης MIKE SHE/MIKE HYDRO River, της απορροής της λεκάνης της λίμνης Καστοριάς, έγινε τόσο με μετρημένα δεδομένα μεταβλητών εισόδου του μοντέλου, όσο και με δορυφορικά δεδομένα κατακρήμνισης και LAI, χωρικά κατανεμημένα. Λαμβάνοντας υπόψη τα ανωτέρω, αναπτύχθηκε το υδρολογικό ομοίωμα της λεκάνης απορροής της λίμνης Καστοριάς, με τη χρήση του MIKE SHE /MIKE HYDRO River και μετρημένα δεδομένα μεταβλητών εισόδου προερχόμενα, από επίγειους σταθμούς (π.χ. μετεωρολογικούς) ή βιβλιογραφικές πηγές (π.χ. LAI). Πραγματοποιήθηκε ανάλυση ευαισθησίας του ομοιώματος, ως προς συγκεκριμένες παραμέτρους, ενώ η ρύθμισή του επιτεύχθηκε, για ένα χρονικό διάστημα 7 ετών (2013-2019), με βάση μετρημένες τιμές της στάθμης της λίμνης. Η επαλήθευση (πρόβλεψη) του ομοιώματος, πραγματοποιήθηκε για το χρονικό διάστημα των αμέσως επόμενων, της περιόδου ρύθμισης, τριών ετών (2020-2022). Ως παράμετροι εισόδου χρησιμοποιήθηκαν τόσο μετρημένα δεδομένα από επίγειους σταθμούς, όσο και δορυφορικά δεδομένα βροχόπτωσης και LAI, χωρικά κατανεμημένα, στη λεκάνη. Η αξιολόγηση της καταλληλότητας του ομοιώματος, βασίσθηκε στα αποτελέσματα πρόβλεψης, τόσο των τιμών της στάθμης της λίμνης, όσο και των συνιστωσών του υδατικού ισοζυγίου της λίμνης, όπως αυτές προέκυπταν, με χρήση τόσο συμβατικών, όσο και δορυφορικών δεδομένων, βροχόπτωσης και LAI, χωρικά κατανεμημένων. Από την παραπάνω αξιολόγηση, προέκυψαν χρήσιμα συμπεράσματα που σχετίζονται: α) με την ευαισθησία των μεθόδων και των παραμέτρων του συστήματος προσομοίωσης MIKE SHE/MIKE HYDRO River, υπό τις κλιματικές, εδαφολογικές και υδρολογικές συνθήκες, οι οποίες επικρατούν στον Ελλαδικό χώρο, β) με τη δυνατότητα προσομοίωσης του υδατικού ισοζυγίου των λιμνών, υπό τις υφιστάμενες ξηροθερμικές συνθήκες της χώρας μας και γ) με τη δυνατότητα αξιόπιστης προσομοίωσης του υδατικού ισοζυγίου των λιμνών, με χρήση δορυφορικών δεδομένων, σε περιπτώσεις απουσίας μετρημένων δεδομένων εισόδου, των κατανεμημένων υδρολογικών μοντέλων, που είναι σχεδόν ο κανόνας για τον Ελλαδικό χώρο.},

keywords = {Δείκτες φυλλικής επιφάνειας, Λίμνες, Υδατικό ισοζύγιο, Υδρολογικά μοντέλα, Υδρολογική προσομοίωση},

pubstate = {published},

tppubtype = {phdthesis}

}

@phdthesis{Μαρκογιάννη,

title = {Εκτίμηση της ποιότητας των υδάτων των Ελληνικών λιμνών μέσω τηλεπισκόπησης και στατιστικής μοντελοποίησης},

author = {Βασιλική Μαρκογιάννη},

doi = {10.12681/eadd/53644},

year  = {2023},

date = {2023-09-01},

urldate = {2023-09-01},

school = {Τμήμα Αξιοποίησης Φυσικών Πόρων και Γεωργικής Μηχανικής, Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών},

abstract = {Στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η επίτευξη συνεχούς παρακολούθησης και εκτίμησης της ποιότητας των υδάτων και της τροφικής κατάστασης των ελληνικών λιμνών αξιοποιώντας την εφαρμογή της Οδηγίας Πλαίσιο για τα Ύδατα (ΟΠΥ) στην Ελλάδα σε συνέργεια με τη δορυφορική Τηλεπισκόπηση, παρέχοντας παράλληλη υποστήριξη στη βιώσιμη διαχείριση των υδάτινων πόρων σε εθνική κλίμακα. Η συνεχής παρακολούθηση της ποιότητας υδάτων είναι το πιο κρίσιμο χαρακτηριστικό της ολοκληρωμένης διαχείρισης λιμναίων οικοσυστημάτων. Ως εκ τούτου, το μεθοδολογικό πλαίσιο που αναπτύχθηκε έχει ως απώτερο στόχο τη δημιουργία μοντέλων ποσοτικής εκτίμησης της ποιότητας υδάτων λιμνών ενώ η πρακτική εφαρμογή της μεθοδολογίας αξιολογήθηκε σε συνολικά 50 λίμνες (φυσικές και τεχνητές) την περίοδο 2013-2018, αποτελώντας το Εθνικό Δίκτυο Παρακολούθησης Λιμνών της Ελλάδας στο πλαίσιο της ΟΠΥ. Όσον αφορά στα δεδομένα δορυφορικής τηλεπισκόπησης, εικόνες από τους αισθητήρες Landsat 7 Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) και Landsat 8 Operational Land Imager (OLI) συνδυάστηκαν με in-situ μετρήσεις ποιοτικών παραμέτρων (Χλωροφύλλη-α -Chl-a-, βάθος Secchi Disk, συγκέντρωση Ολικού Φωσφόρου,TP- Total Phosphorus) με κύριο στόχο την επίτευξη ανάπτυξης μοντέλων εκτίμησης της ποιότητας και της τροφικής κατάστασης υδάτων. Από στατιστικής άποψης, πραγματοποιήθηκε ανάλυση κύριων συνιστωσών (PCA-Principal Component Analysis) για να διερευνηθούν οι συσχετίσεις των συγκεντρώσεων της Chl-a των ελληνικών λιμνών με άλλα βασικά τους κριτήρια, όπως το εάν είναι φυσικές ή τεχνητές, την τυπολογία (ΟΠΥ), τον κλιματικό τύπο σύμφωνα με το σύστημα ταξινόμησης Köppen-Geiger, την εποχή δειγματοληψιών νερού και την ημερολογιακή διαφορά μεταξύ των in-situ δειγματοληψιών και του περάσματος του δορυφόρου. Η ανάλυση κύριων συνιστωσών υπέδειξε το χαρακτηριστικό φυσική/τεχνητή και την τυπολογία (ΟΠΥ) τους ως τις παραμέτρους που κυρίως συμβάλλουν στη διακύμανση της συγκέντρωσης της Chl-a. Στη συνέχεια, διενεργήθηκαν αναλύσεις πολλαπλής παλινδρόμησης, με τη μέθοδο stepwise, μεταξύ διαφορετικών ομάδων δεδομένων, οι οποίες διαμορφώθηκαν με βάση τα κριτήρια της PCA. Βασικός στόχος ήταν η ανάπτυξη διαφορετικών αλγορίθμων εκτίμησης της συγκέντρωσης Chl-a, προσανατολισμένοι σε διαφορετικούς τύπους λιμνών. Έπειτα, διεξήχθη ανάλυση συσχέτισης (correlation analysis) μεταξύ των in-situ μετρήσεων των μελετούμενων παραμέτρων ποιότητας με σκοπό τη διερεύνηση και ανίχνευση των συσχετίσεών τους. Mε βάση τα αποτελέσματα της ανάλυσης συσχέτισης, διενεργήθηκαν περαιτέρω αναλύσεις παλινδρόμησης, χρησιμοποιώντας τις in-situ τιμές βάθους Secchi disk και TP για τη δημιουργία βέλτιστων μοντέλων όλων των κατηγοριών (όλες, φυσικές και τεχνητές λίμνες). Στη συνέχεια, διεξήχθη η ταξινόμηση της τροφικής κατάστασης των μελετούμενων λιμνών, υπολογίζοντας τον Δείκτη Τροφικής Κατάστασης (TSI) του Carlson για κάθε λίμνη, αρχικά για όλες και στη συνέχεια ξεχωριστά για τις φυσικές και τις τεχνητές. Η προτεινόμενη μεθοδολογία είχε ως αποτέλεσμα την ανάπτυξη ξεχωριστών μοντέλων για τις φυσικές (R = 0.78) και τεχνητές (R= 0.76) λίμνες, ενώ το γενικό μοντέλο που αναπτύχθηκε χωρίς κριτήρια αποδείχθηκε ασθενέστερο (R = 0.65) σε σύγκριση με τα υπόλοιπα. Οι αναλύσεις παλινδρόμησης μεταξύ των δεδομένων Landsat και βάθους Secchi οδήγησαν σε 3 μοντέλα: για όλες τις λίμνες (Secchi general; R = 0.78; RMSE = 2 m), για τις φυσικές (Secchi natural; R = 0.95; RMSE = 1.87 m) και για τις τεχνητές (Secchi artificial, R = 0.62, RMSE = 1.36 m), με αξιόπιστη ακρίβεια. Τα ευρήματα έδειξαν ότι οι αναλύσεις παλινδρόμησης που σχετίζονται με τον Ολικό Φώσφορο απέτυχαν να αναπτύξουν ένα στατιστικά αποδεκτό μοντέλο για τις τεχνητές λίμνες. Ωστόσο, ανέδειξαν ένα ισχυρό για όλες τις λίμνες TP general (R = 0.71, RMSE = 0.008 mg/L) και για τις φυσικές TP natural (R = 0.93, RMSE = 0.018 mg/L).Στη συνέχεια, όσον αφορά στα αποτελέσματα του δείκτη τροφικής κατάστασης TSI, η μεγαλύτερη απόκλιση των προβλεπόμενων τιμών σε σχέση με τις αντίστοιχες in-situ ανιχνεύθηκε σε τεχνητές και πιο ρηχές λίμνες (μέσο βάθος < 5 m), επιβεβαιώνοντας την ύπαρξη αξιοσημείωτων διαφοροποιήσεων μεταξύ φυσικών και τεχνητών υδάτινων σωμάτων. Τα επόμενα σημαντικά ερωτήματα τα οποία απάντησε η παρούσα διδακτορική διατριβή είναι αρχικά εάν οι προαναφερθέντες εμπειρικοί αλγόριθμοι παρακολούθησης της ποιότητας λιμνών που αναπτύχθηκαν με εικόνες Landsat μπορούν να εφαρμοστούν επιτυχώς σε εικόνες Sentinel 2 και στη συνέχεια εάν η συνδυασμένη χρήση εικόνων πολλαπλών αισθητήρων δύναται να βελτιώσει την ακρίβεια ποσοτικοποίησής τους. Προς αυτή την κατεύθυνση, χρησιμοποιήθηκαν εικόνες Sentinel 2 MSI της χρονιάς 2018 με ημερομηνίες ταυτόχρονες με αυτές των μετρήσεων πεδίου με σκοπό την αξιολόγηση της απόδοσης των εμπειρικών μοντέλων και τη σύγκριση των αποτελεσμάτων επικύρωσής τους με τα αντίστοιχα των δορυφόρων Landsat. Αναφορικά με τα αποτελέσματα, τα γενικά μοντέλα όλων των ποιοτικών παραμέτρων (Chl-a, βάθος Secchi Disk και TP), με εφαρμογή σε όλες τις λίμνες ήταν πιο αποτελεσματικά και ακριβή όταν εφαρμόστηκαν σε εικόνες Landsat, ενώ δεν παρατηρήθηκε βελτίωση ύστερα από τη χρήση εικόνων πολλαπλών αισθητήρων. Τα μοντέλα Chl-a και TP παρουσίασαν μικρότερες τιμές σφάλματος όταν εφαρμόστηκαν σε εικόνες Sentinel 2 (RMSE Chl-a=16.4 μg/l vs 21.5 μg/l; RMSE TP=0.03 mg/l vs 0.031 mg/l) και μόνο το μοντέλο Secchi natural είχε καλύτερη απόδοση με δεδομένα Landsat (2.8 m vs 2.9 m).Όσον αφορά στους αλγόριθμους των τεχνητών λιμνών, το μοντέλο της Chl-a απέδωσε καλύτερα ύστερα από τη χρήση Landsat εικόνων (RMSE= 3.7 μg/l vs 7.7 μg/l; Sentinel 2), ενώ το μοντέλο εκτίμησης βάθους Secchi Disk πέτυχε ελαφρώς καλύτερη απόδοση χρησιμοποιώντας εικόνες Sentinel 2 (RMSE= 1.5 m vs 1.6 m; Landsat). Τη χειρότερη απόδοση ανάμεσα στις υπό μελέτη ποιοτικές παραμέτρους παρουσίασαν τα μοντέλα της Chl-a (οι διάμεσες MAPE τιμές κυμάνθηκαν από 42 % έως 58% ενώ του βάθους Secchi από 24% έως 44% και του Ολικού Φωσφόρου από 22% έως 38%), γεγονός που επιβεβαιώνει για ακόμα μία φορά την πολυπλοκότητα που κρύβει η χαρτογράφηση της Chl-a στα ύδατα της Περίπτωσης 2 (παράκτια, εσωτερικά ύδατα). Σήμερα, οι πλατφόρμες υπολογιστικής νέφους ανοιχτού κώδικα έχουν αναδειχθεί σε πολύτιμα εργαλεία γεωχωρικής ανάλυσης δεδομένων εικόνας διαφόρων δορυφόρων, ενώ η πλατφόρμα Google Earth Engine (GEE) είναι η πιο διαδεδομένη στο επιστημονικό πεδίο της δορυφορικής τηλεπισκόπησης. Οι πρόσφατες εκτοξεύσεις διαφόρων δορυφόρων σε συνδυασμό με την πλατφόρμα GEE, διευκολύνουν σε μεγάλο βαθμό την παρακολούθηση των λιμνών σε εθνική κλίμακα. Με βάση τα παραπάνω, το επόμενο βήμα ήταν η εξακρίβωση της απόδοσης των ποιοτικών μοντέλων όταν χρησιμοποιούν τιμές ανάκλασης οι οποίες έχουν υποβληθεί σε διαφορετικές μεθόδους ατμοσφαιρικής διόρθωσης από αυτές όταν αναπτύχθηκαν. Πιο συγκεκριμένα, τιμές ανάκλασης από εικόνες Landsat και Sentinel 2 του έτους 2018, αποκτήθηκαν μέσω της πλατφόρμας GEE στους σταθμούς δειγματοληψίας λιμνών της ΟΠΥ ενώ ήταν ατμοσφαιρικά διορθωμένες με τις μεθόδους LaSRC (Landsat 8 OLI), LEDAPS (Landsat 7 ETM+) και Sen2Cor (Sentinel 2). Οι εν λόγω τιμές ανάκλασης (GEE) αντιστοιχίστηκαν με τα επιτόπια δεδομένα ποιότητας υδάτων του 2018 με διαφορά ημερομηνιών ±7 ημερών (από την ημερομηνία δειγματοληψίας), ενώ τα ίδια ζεύγη δημιουργήθηκαν με τις τιμές ανάκλασης προερχόμενες από τις αντίστοιχες εικόνες, οι οποίες αποκτήθηκαν και προ-επεξεργάστηκαν χειροκίνητα, με τη μέθοδο της ατμοσφαιρικής διόρθωσης DOS1. Τα εμπειρικά μοντέλα Chl-a, βάθους Secchi Disk και TP (για όλες και ξεχωριστά για φυσικές και τεχνητές λίμνες), εφαρμόστηκαν δύο φορές χρησιμοποιώντας και τα δύο είδη ανάκλασης, την DOS1-διορθωμένη ανάκλαση και εκείνη που αποκτήθηκε από εικόνες ενσωματωμένες στη GEE πλατφόρμα. Επιπρόσθετα, η διπλή εφαρμογή των εμπειρικών μοντέλων εκτίμησης της ποιότητας υδάτων πραγματοποιήθηκε ξεχωριστα για τους δορυφόρους Landsat (7 ETM+/OLI) και Sentinel 2. Η διπλή εφαρμογή των ποιοτικών μοντέλων είχε ως αποτέλεσμα τη διπλή εκτίμηση των τιμών της εκάστοτε ποιοτικής παραμέτρου στον εκάστοτε σταθμό δειγματοληψίας και στη συνέχεια αυτές οι διπλές τιμές (προερχόμενες από DOS1 και λοιπές ατμοσφαιρικές μεθόδους) εισήχθησαν σε ανάλυση γραμμικής παλινδρόμησης. Οι γραμμικές εξισώσεις που προέκυψαν μεμονωμένα για κάθε αισθητήρα (Landsat, Sentinel 2) υπέδειξαν τιμές υψηλής συσχέτισης (R2 από 0.68 έως 0.98). Η διόρθωση των εμπειρικών μοντέλων ανάλογα με τον αισθητήρα πραγματοποιήθηκε με βάση τα διαθέσιμα in-situ δεδομένα ποιότητας του 2019 και του 2020 ενώ αποδείχθηκε απαραίτητη για ορισμένα από αυτά, με τις τιμές RMSE να κυμαίνονται για τη Chl-a από 11.68 μg/l (Landsat) έως 14.88 μg/l (Sentinel 2), για το βάθος Secchi Disk από 2.02 m (Landsat) έως 2.57 m (Sentinel 2) και TP από 0.14 mg/l (Landsat) έως 0.09 mg/l (Sentinel 2), τιμές που επιβεβαίωσαν τη σταθερότητα και τη δυνατότητα μεταφοράς των εμπειρικών μοντέλων σε εικόνες διαφορετικά ατμοσφαρικά διορθωμένες, στην πλατφόρμα GEE. Ένα ακόμη περίπλοκο ερώτημα που έχει εξεταστεί είναι εάν τα μοντέλα εκτίμησης ποιότητας υδάτων (Chl-a, βάθους Secchi Disk και Ολικού Φωσφόρου) δύναται να είναι αποτελεσματικά για την παρακολούθηση της ποιότητας των ολιγοτροφικών υδάτων. Η ταξινόμηση των υδάτων στην Περίπτωση 1 (ωκεάνια) και στην Περίπτωση 2 (παράκτιες περιοχές, ποτάμια και λίμνες), είναι ιδιαίτερα σημαντική. Τα νερά της Περίπτωσης 1 προσδιορίζονται με βάση το φυτοπλαγκτόν και λοιπές ουσίες, ενώ τα νερά της Περίπτωσης 2 είναι πιο πολύπλοκα όσον αφορά στη σύσταση και τις οπτικές τους ιδιότητες. Οι ολιγοτροφικές λίμνες αποτελούν μια ξεχωριστή κατηγορία των περίπλοκων οπτικά υδάτων της Περίπτωσης 2 και δε ταξινομούνται στην Περίπτωση 1 δεδομένου ότι συνήθως λαμβάνουν σημαντικές εισροές ιζημάτων και η διαύγεια των υδάτων τους ελέγχεται συνήθως από τις συγκεντρώσεις του διαλυμένου οργανικού άνθρακα (DOC-Dissolved Organic Carbon) και όχι από το φυτοπλαγκτόν. Με βάση τα προαναφερθέντα, τα μοντέλα εκτίμησης ποιότητας υδάτων λιμνών (Chl-a, βάθους Secchi Disk και TP), εφαρμόστηκαν σε εικόνες Landsat 8 OLI που απεικονίζουν δύο (2) ελληνικά ολιγοτροφικά υδάτινα σώματα, τις λίμνες Τριχωνίδα και Αμβρακία. Συμπερασματικά, η εφαρμογή των μοντέλων σε αυτές τις λίμνες ήταν αναποτελεσματική˙ το γενικό μοντέλο υπολογισμού της Χλωροφύλλης-α απέδωσε τιμές RMSE=1.9 μg/l, NRMSE=1.6 και median MAPE=256.8, το μοντέλο υπολογισμού Χλωροφύλλης-α στις φυσικές λίμνες απέδωσε: RMSE=1.8 μg/l, NRMSE=1.5 και median MAPE=176.6 ενώ τα αποτελέσματα των λοιπών μοντέλων Ολικού Φωσφόρου και βάθους Secchi Disk δεν ήταν στατιστικά σημαντικά. Λαμβάνοντας υπόψιν τα προαναφερθέντα αποτελέσματα, έγινε μια προσπάθεια ανάπτυξης μοντέλων εκτίμησης της ποιότητας υδάτων στη λίμνη Τριχωνίδα με βάση ένα πυκνό δίκτυο δειγματοληψίας (22 σταθμοί). Στη συνέχεια, τα βέλτιστα μοντέλα (που αναπτύχθηκαν με βάση τα δορυδορικά και επιτόπια δεδομένα του 2014) εφαρμόστηκαν στη δορυφορική εικόνα του 2013 και η επικύρωση των αποτελεσμάτων πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας τα αντίστοιχα in-situ δεδομένα του 2013. Τα αποτελέσματα από τη διαδικασία επικύρωσης έδειξαν μια σχετικά διαφορετική στατιστική σχέση μεταξύ των in-situ δεδομένων και των ανακλάσεων (R logchl-a: 0.4, R NH4 +: 0.7, R Chl-a: 0.5, R CDOM στα 420 nm: 0.3). Ως εκ τούτου, τα ευρήματα ταυτίζονται με με αυτά άλλων μελετών στη διεθνή βιβλιογραφία, υποδεικνύοντας ότι η παρακολούθηση της ποιότητας υδάτων στις ολιγοτροφικές λίμνες είναι λιγότερο ακριβής σε σχέση με τις ευτροφικές και μεσοτροφικές, λόγω της απουσίας αιωρούμενων σωματιδίων τα οποία είναι ανιχνεύσιμα από τους δορυφορικούς αισθητήρες. Επιπλέον περιγράφονται οι απαιτούμενες πληροφορίες υποβάθρου, οι κατάλληλες φασματικές ζώνες και οι βασικές συνθήκες για τον βέλτιστο σχεδιασμό των μεθόδων παρακολούθησης ποιότητας υδάτων σε ολιγοτροφικά υδάτινα σώματα.},

keywords = {Λίμνες},

pubstate = {published},

tppubtype = {phdthesis}

}

@phdthesis{Ζέρβας,

title = {Πρότυπα διαφορετικών τύπων φυτικής ποικιλότητας και αξιολόγησή τους για σκοπούς διατήρησης},

author = {Δημήτριος Ζέρβας},

doi = {10.12681/eadd/46963},

year  = {2019},

date = {2019-09-01},

urldate = {2019-09-01},

publisher = {National Documentation Centre (EKT)},

school = {Τμήμα Βιολογίας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, σελ. 230},

abstract = {Η μελέτη διαφορετικών τύπων βιοποικιλότητας έχει αναγνωριστεί ως η βέλτιστη μέθοδος για την αναγνώριση των διεργασιών εντός των βιοκοινοτήτων και η αξιολόγησή τους είναι σημαντική για τη διατήρηση των οικοσυστημικών λειτουργιών και υπηρεσιών. Τα υδρόβια φυτά στα λιμναία οικοσυστήματα είναι μία κατηγορία οργανισμών για την οποία δεν έχει δοθεί η απαραίτητη προσοχή για την κατανόηση και αξιολόγηση των λειτουργιών των λιμνών στην Ελλάδα. Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής αποτελεί η αναγνώριση και περιγραφή των προτύπων διαφορετικών τύπων ποικιλότητας της υδρόβιας βλάστησης και η συσχέτισή τους με ανθρωπογενείς πιέσεις σε λιμναία οικοσυστήματα, με απώτερο σκοπό τη διατήρηση των λιμναίων οικοσυστημάτων. Πραγματοποιήθηκε εφαρμογή μεθοδολογίας παρακολούθησης της υδρόβιας βλάστησης μέσω δειγματοληψίας σε 18 Ελληνικές λίμνες, με αποτέλεσμα τη συλλογή πρόσφατων δεδομένων μακροφυτικής βλάστησης και περιβαλλοντικών παραμέτρων. Η παρουσία και αφθονία για 103 taxa μακροφύτων καταγράφηκε εντός 7,464 δειγματοληπτικών επιφανειών, εντός 366 δειγματοληπτικών λωρίδων. Φυτοκοινωνιολογική ανάλυση αυτών των δεδομένων παρήγαγε έναν επικαιροποιημένο κατάλογο 46 μακροφυτικών κοινωνιών (παλαιότερα καταγεγραμμένων και νέων) που εντοπίζονται στις ελληνικές λίμνες, των χαρακτηριστικών τους, και των οικολογικών προτιμήσεών τους. Βάσει των ίδιων δεδομένων βλάστησης, αναπτύχθηκε μία νέα μέθοδος οικολογικής αξιολόγησης των ελληνικών λιμνών βάσει μακροφύτων, σύμφωνα με την Οδηγία Πλαίσιο για τα Ύδατα, και ελέχθηκε η αποτελεσματικότητά της. Επιπροσθέτως, ελέγχθηκαν οι σχέσεις μεταξύ προτύπων λειτουργικών χαρακτηριστικών των μακροφύτων και ανθρωπογενών πιέσεων, και αναγνωρίστηκαν οι κυριότερες λειτουργικές αποκρίσεις της υδρόβιας βλάστησης στην πίεση του ευτροφισμού. Τέλος, υπολογίστηκαν δείκτες πολλαπλών τύπων ποικιλότητας της υδρόβιας βλάστησης για κάθε λίμνη, και τα πρότυπα ποικιλότητας τους αξιολογήθηκαν στατιστικά και αναλύθηκαν, με σκοπό την εξαγωγή συμπερασμάτων για τους κανόνες συνάθροισης των υδρόβιων μακρόφυτων υπό διαφορετικά επίπεδα τροφικής κατάστασης των λιμνών. Τα αποτελέσματα της έρευνας που πραγματοποιήθηκε εντός αυτής της διατριβής μπορούν να αποτελέσουν χρήσιμα εργαλεία για τη διατήρηση και διαχείριση των λιμναίων οικοσυστημάτων.},

keywords = {Ευτροφισμός, Λειτουργικά χαρακτηριστικά, Λίμνες, Οικολογική αξιολόγηση, Παρακολούθηση, Ποικιλότητα, Συνταξινόμηση, Υδρόβια βλάστηση, Υδρόβια μακρόφυτα, Φυτοκοινωνιολογική ανάλυση},

pubstate = {published},

tppubtype = {phdthesis}

}

@phdthesis{Ντισλίδου,

title = {Εκτίμηση της οικολογικής ποιότητας λιμναίων οικοσυστημάτων με τη χρήση βενθικών μακροασπονδύλων},

author = {Χρυσούλα Ντισλίδου},

doi = {10.12681/eadd/46089},

year  = {2019},

date = {2019-09-01},

urldate = {2019-09-01},

publisher = {National Documentation Centre (EKT)},

school = {Τμήμα Βιολογίας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, σελ. 230 + 3 Παραρτήματα},

abstract = {Σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν η δημιουργία ενός πολυμετρικού δείκτη για την εκτίμηση της οικολογικής ποιότητας των ελληνικών λιμνών χρησιμοποιώντας τα βενθικά μακροασπόνδυλα. Επιμέρους στόχοι ήταν: α) η επικαιροποίηση της γνώσης σχετικά με τη βενθική πανίδα των λιμνών, β) η διερεύνηση της επίδρασης των περιβαλλοντικών παραμέτρων στη δομή των βενθικών κοινοτήτων και γ) η εκτίμηση της ελάχιστης απαιτούμενης δειγματοληπτικής προσπάθειας. Για το λόγο αυτό, πραγματοποιήθηκαν δειγματοληψίες σε 18 λίμνες της Ελλάδας και εκτιμήθηκαν 26 περιβαλλοντικές παράμετροι. Mε τη δοκιμασία Monte Carlo αξιολογήθηκε η σχέση των βενθικών μακροασπονδύλων με τις περιβαλλοντικές παραμέτρους και κατασκευάστηκαν τα διαγράμματα της ανάλυσης πλεονασμού ανά ζώνη βάθους. Για τη δημιουργία του πολυμετρικού δείκτη, η επιλογή των περιβαλλοντικών παραμέτρων έγινε με τη συσχέτιση Spearman (rs> 0,6), ενώ των μετρικών της βενθοπανίδας (84) με τα θηκογράμματα. Έπειτα, στις μετρικές εφαρμόστηκαν πολλαπλές γραμμικές παλινδρομήσεις προκειμένου να εκτιμηθεί η απόκριση των μετρικών στις πιέσεις. Το κλάσμα της οικολογικής ποιότητας (EQR), δηλαδή η απόκλιση από τις συνθήκες αναφοράς, εκτιμήθηκε με τη μέθοδο της «αναδρομής στο παρελθόν». Ο τελικός πολυμετρικός δείκτης προέκυψε από τη μέση τιμή των επιλεγμένων EQR των μετρικών. Η πιστότητα της μέσης αφθονίας των βενθικών μακροασπονδύλων εκτιμήθηκε από το κλάσμα του τυπικού σφάλματος προς τη μέση τιμή της αφθονίας τους ανά λίμνη. Τέλος, λαμβάνοντας υπόψη τον νόμο του Taylor έγινε προσπάθεια να αναπτυχθεί ένα μοντέλο δειγματοληπτικής προσπάθειας. Συνολικά αναγνωρίστηκαν 100 ταξινομικές ομάδες βενθικών μακροασπονδύλων, όπου έντεκα είδη είναι ενδημικά της Ελλάδας, 3 είναι ενδημικά της Βαλκανικής Χερσονήσου και 3 ξενικά. Oι βενθικές βιοκοινότητες της υποπαραλιακής και βαθιάς ζώνης επηρεάζονται από το υψόμετρο, το μέσο βάθος, την επιφάνεια της λίμνης και την αλκαλικότητα και τον ολικό φώσφορο. Ο ευτροφισμός επηρεάζει περισσότερο τις συναθροίσεις των βενθικών μακροασπονδύλων της βαθιάς από αυτές της υποπαραλιακής ζώνης. Οι βιοκοινότητες των βενθικών μακροασπονδύλων της βαθιάς ζώνης επηρεάζονται και από τη θερμοκρασία 1m πάνω από τον πυθμένα. Μέσω της βηματικής παλινδρόμησης επιλέχθηκαν οι μετρικές: Taxatot (αριθμός ταξινομικών ομάδων στο σύνολο της λίμνης), Simpsontot (δείκτης ποικιλότητας Simpson στο σύνολο της λίμνης), Chiroprof (ποσοστιαία συμμετοχή Chironomidae στη βαθιά ζώνη). Ο τελικός πολυμετρικός δείκτης GLBiI (Greek Lake Benthic invertebrate Index) εκτιμήθηκε από τη μέση τιμή του κλάσματος της οικολογικής ποιότητας των τριών μετρικών που αναφέρθηκαν παραπάνω. Με βάση το δείκτη αυτό η οικολογική ποιότητα εκτιμήθηκε ως καλή σε 5 λίμνες (Δοϊράνη, Μεγάλη Πρέσπα, Αμβρακία, Τριχωνίδα και Κουρνά), μέτρια σε 8 (Βόλβη, Βεγορίτιδα, Πετρών, Καστοριάς, Μικρή Πρέσπα, Παμβώτιδα, Οζερός, Παραλίμνη), ελλιπής σε 4 (Ισμαρίδα, Ζάζαρη, Λυσιμαχία και Υλίκη) και κακή σε 2 (Χειμαδίτιδα και Βουλκαριά). Η πιστότητα της δειγματοληπτικής προσπάθειας έδειξε ότι είναι μικρότερη από το όριο 0,2 που θεωρείται ότι είναι ικανοποιητικό. Το μοντέλο εκτίμηση της δειγματοληπτικής προσπάθειας που αναπτύχθηκε, βάσει της μέσης αφθονίας των βενθικών μακροασπονδύλων (ind/m2) και του επιθυμητού βαθμού πιστότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε προγράμματα παρακολούθησης μειώνοντας το χρόνο και το κόστος της παρακολούθησης.},

keywords = {Βενθικά μακροασπόνδυλα, Λίμνες},

pubstate = {published},

tppubtype = {phdthesis}

}