Υπερετήσιες αλλαγές στην κυκλοφορία και στα χαρακτηριστικά των υδάτινων μαζών στην περιοχή του Βόρειου και Κεντρικού Αιγαίου Πελάγους και η δημιουργία βαθιών νερών στο Αιγαίο Πέλαγος

Abstract

Throughout the period covering from the late 1980’s up to the early 1990’s, the Aegean Sea emerged as the main deep-water formation source in the Eastern Mediterranean. This boosted the interest for the study of interannual changes in the water masses of the Aegean. In the current thesis, in-situ data compiled from international databases as well as from Hellenic Navy’s Hydrographic Service (HNHS) surveys signify interannual changes in all of the water masses of the basin. Part of the HNHS data (1993 - 2001) have never been published before. The surface layer water mass characteristics show intense variability. In the surface, the area covered by the low salinity - low density Black Sea Water (BSW) mass entering the region through the Dardanelles Straits, is strongly subjected to seasonal and interannual variations. The same applies to the position of the thermohaline front, which separates BSW from salty Aegean surface water masses. The front’s position and the area covered by BSW, in conjunction with high salinity water masses originating from the south Aegean, create in the north-central Aegean Sea region a circulation pattern with a strong cyclonic character. The study of the in-situ data has shown that there is an important salinity increase in the intermediate layer (as well as in the surface water other than BSW), during the deep-water formation period. This increase is attributed to local forcing (that being water budget disturbances in the region), as well as to high salinity intermediate and surface water imported from the Levantine Sea. Interannual changes observed in the dense water masses of the deep Aegean Sea basins are extremely significant. Following the deep-water formation period from the late ‘80s to the early ‘90s, the deep basins in the region are filled with extremely dense water masses characterized by a very clear salinity increase in comparison to the earlier period. In every deep basin deep-water masses present different characteristics. This is mainly attributed to the geographical position each basin holds, relative to the formation sites. In the period following the deep-water formation episodes, the deep-water mass characteristics in each basin are changing, as these masses become less dense through vertical diffusion mechanisms. The rate at which this change takes place in each basin is varying, as it seems to be related to the size and position of each one of them. In an attempt to better comprehend the interannual changes of the ‘80s and ‘90s decades, as well as to diagnose the mechanisms and the reasons that lead to the deep-water production in the region, a 3-D hydrodynamic model was used to simulate the period between 1979 and 1994. This model (based on the POM) used as input real time atmospheric data derived from the ECMWF and COADS databases. The use of the model in diagnostic mode has shown that the deep-water formation sites are mainly the area of the central Aegean cyclone as well as the shelf area between Lemnos and Lesvos islands, and only secondarily the north Aegean shelf. In the south Aegean, deep-water is found to be produced in the western Cyclades area and in the Myrtoan Sea. .................................................................................

Η ανάδειξη του Αιγαίου Πελάγους ως κύρια πηγή δημιουργίας βαθιών νερών στην Ανατολική Μεσόγειο κατά την περίοδο από τα τέλη της δεκαετίας του 1980 ως και τις αρχές του 1990, προκάλεσε το ενδιαφέρον για την μελέτη των υπερετήσιων αλλαγών στις υδάτινες μάζες του Αιγαίου Πελάγους. Η παρούσα διατριβή συγκεντρώνοντας in-situ στοιχεία από διεθνείς βάσεις δεδομένων αλλά και στοιχεία που συλλέχθηκαν από την Υδρογραφική Υπηρεσία του Πολεμικού Ναυτικού στο βόρειο και κεντρικό Αιγαίο, ερεύνησε τις υπερετήσιες αλλαγές σε όλες τις υδάτινες μάζες της λεκάνης. Μέρος των δεδομένων (1993 - 2001) της Υδρογραφικής Υπηρεσίας δημοσιεύεται για πρώτη φορά. Τα χαρακτηριστικά του επιφανειακού στρώματος εμφανίζουν υψηλή μεταβλητότητα. Η έκταση που καταλαμβάνει η χαμηλής αλατότητας και πυκνότητας μάζα των νερών της Μαύρης Θάλασσας (Black Sea Water - BSW) που εισέρχεται από τα Δαρδανέλλια στην περιοχή, μεταβάλλεται έντονα τόσο σε εποχική, όσο και σε υπερετήσια βάση. Το ίδιο ισχύει και για τη θέση του θερμοαλατικού μετώπου που χωρίζει το BSW από τα αλμυρά επιφανειακά νερά του Αιγαίου. Η θέση του μετώπου και η έκταση του BSW σε συνδυασμό με τα υψηλής αλατότητας επιφανειακά νερά που εισέρχονται από το νότιο Αιγαίο, δημιουργούν στην περιοχή του βόρειου και κεντρικού Αιγαίου ένα σύστημα κυκλοφορίας με κυρίαρχο των κυκλωνικό χαρακτήρα. Η μελέτη των in-situ στοιχείων έδειξε ότι στο ενδιάμεσο στρώμα (αλλά και στα επιφανειακά νερά εκτός BSW) σημειώθηκε σημαντική άνοδο της αλατότητας κατά την χρονική περίοδο της δημιουργίας των βαθιών νερών. Η άνοδος αυτή οφείλεται τόσο σε τοπικά αίτια όπως η διατάραξη του υδατικού ισοζυγίου στην περιοχή, όσο και σε εισαγόμενες ποσότητες υψηλής αλατότητας ενδιάμεσων και επιφανειακών νερών από τη λεκάνη της Λεβαντίνης. Κρίσιμες είναι οι υπερετήσιες αλλαγές που σημειώνονται στα πυκνά νερά των βαθιών λεκανών του Αιγαίου Πελάγους. Μετά τα επεισόδια δημιουργίας πυκνών νερών της περιόδου από τα τέλη της δεκαετίας του 1980 ως και τις αρχές του 1990, οι βαθιές λεκάνες της περιοχής κατακλύζονται από εξαιρετικά πυκνά νερά με κύριο χαρακτηριστικό την σημαντική αύξηση της αλατότητας σε σχέση με το παρελθόν. Σε κάθε βαθιά λεκάνη τα βαθιά νερά παρουσιάζουν διαφορετικά χαρακτηριστικά, γεγονός που οφείλεται κυρίως στην γεωγραφική θέση της κάθε λεκάνης σε σχέση με την περιοχή δημιουργίας βαθιών νερών. Στην περίοδο που ακολουθεί μετά τα επεισόδια δημιουργίας, τα χαρακτηριστικά των βαθιών νερών σε κάθε λεκάνη μεταβάλλονται καθώς οι μάζες σταδιακά μειώνουν την πυκνότητά τους, μέσα από μηχανισμούς κατακόρυφης ανάμιξης. Αυτός ο ρυθμός μεταβολής δεν είναι ο ίδιος σε κάθε λεκάνη και φαίνεται να σχετίζεται με το μέγεθος και τη θέση καθεμίας από αυτές. ..............................................................................................................................................................