Interaction between groundwater and groundwater dependent ecosystems

Η αλληλεπίδραση των υπόγειων υδάτων και των οικοσυστημάτων που εξαρτώνται από τα υπόγεια ύδατα είναι μια σημαντική διαδικασία, η οποία επηρεάζει τη διαθεσιμότητα και την ποιότητα του νερού. Η έρευνα της αλληλεπίδρασης των υδάτινων σωμάτων είναι ζωτικής σημασίας για τη διατήρηση της υδρολογικής ισορροπίας, την προστασία του περιβάλλοντος και τη διασφάλιση της διαθεσιμότητας και της ποιότητας του νερού για τις μελλοντικές γενιές. Χωρίς αυτή τη διερεύνηση, υπάρχει κίνδυνος υπερεκμετάλλευσης, ρύπανσης και οικολογικής καταστροφής. Η παρούσα εργασία εστιάζει στην έρευνα των σχέσεων των υπόγειων υδάτων και των οικοσυστημάτων που εξαρτώνται από τα υπόγεια ύδατα και εφαρμόζεται στο παράκτιο οικοσύστημα της περιοχής της Ροδόπης. Παρόμοια οικοσυστήματα είναι πολύ διαδεδομένα κατά μήκος των ακτών της Μεσογείου και αυτή η μεθοδολογία έχει σημαντική συμβολή για την προστασία τους.Συγκεκριμένα, στόχος της διδακτορικής διατριβής είναι η έρευνα και ο καθορισμός των αλληλεπιδράσεων διαφόρων υδάτινων σωμάτων σε ένα παράκτιο υγροτοπικό οικοσύστημα. Έτσι, διερευνήθηκε η αλληλεπίδραση του νερού της λίμνης Ισμαρίδας, του ποταμού Βοσβόζη, των υπόγειων υδάτων του υδροφορέα Νέου Σιδηροχωρίου και του θαλασσινού νερού, ώστε να είναι δυνατή η μοντελοποίηση του συστήματος και η πρόβλεψη των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής. Επιπλέον, η μελέτη στοχεύει στην παροχή όλων των απαιτούμενων επιλογών διαχείρισης για την αποκατάσταση του υποβαθμισμένου εξαρτώμενου από τα υπόγεια ύδατα οικοσυστήματος της λίμνης Ισμαρίδας. Επιπρόσθετα, ενημερώθηκαν οι εμπλεκόμενοι φορείς για τα πραγματικά προβλήματα που αντιμετωπίζει ο υδροφορέας και τα οικοσυστήματα που εξαρτώνται από τα υπόγεια ύδατα, τονίζοντας τον κρίσιμο ρόλο που διαδραματίζουν στην προστασία του νερού. Χρησιμοποιήθηκαν διάφορα εποχιακά μοντέλα Auto Regressive Integrated Moving Average (ARIMA) με εξωτερικές μεταβλητές πρόβλεψης προκειμένου να μοντελοποιηθεί η επίδραση των μετεωρολογικών συνθηκών και η ανθρώπινη παρέμβαση στις χρονοσειρές της στάθμης των υπόγειων υδάτων. Αρχικά, εκπονήθηκε ένα εποχιακό μοντέλο ARIMA που προσομοιώνει τις χρονοσειρές στάθμης χρησιμοποιώντας ως εξωτερικό προγνωστικό δείκτη τη θερμοκρασία (T). Στη συνέχεια, αναπτύχθηκαν εποχιακά μοντέλα ARIMA για την προσομοίωση χρονοσειρών στάθμης των υπόγειων υδάτων σε 8 θέσεις παρακολούθησης, χρησιμοποιώντας τις κατάλληλες μεταβλητές πρόβλεψης που καθορίζονται για κάθε μεμονωμένη περίπτωση. Η χωρική συνιστώσα εισήχθη μέσω της χρήσης Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών (GIS). Σύμφωνα με τα αναπτυγμένα μοντέλα ARIMA, υπάρχουν τρεις διακριτές ομάδες χρονοσειρών στάθμης των υπόγειων υδάτων. Η πρώτη αποδεικνύεται ότι εξαρτάται μόνο από τις μετεωρολογικές παραμέτρους (εξαρτάται δηλαδή κυρίως από τη μεταβλητότητα του κλίματος), η δεύτερη ομάδα δείχνει μικτή εξάρτηση τόσο από τις μετεωρολογικές συνθήκες όσο και από την ανθρώπινη παρέμβαση, ενώ η τρίτη ομάδα δείχνει σαφή επιρροή από την ανθρώπινη παρέμβαση. Επιπλέον, υπάρχουν ενδείξεις ότι η άντληση υπόγειων υδάτων έχει επηρεάσει ένα σημαντικό προστατευόμενο οικοσύστημα. Η μέθοδος για τον χαρακτηρισμό της διαδρομής ροής αφορούσε την εφαρμογή περιβαλλοντικών ισοτόπων και ειδικότερα της ισοτοπικής σύστασης των σταθερών ισοτόπων (δ18Ο, δ2Η) σε συνδυασμό με υδρογεωλογικά και υδροχημικά δεδομένα. Μελετήθηκαν εποχικές και χωρικές τάσεις των ισοτόπων του νερού και αποδείχθηκε ότι όλα τα υδατικά συστήματα στην περιοχή μελέτης αλληλοεπιδρούν μεταξύ τους. Επίσης αποδείχθηκε ότι η αυξημένη αλατότητα του υπό μελέτη υδροφορέα δεν οφείλεται σε απολιθωμένα νερά προηγούμενων γεωλογικών περιόδων, όπως πίστευαν παλαιότερα, αλλά αποδίδεται σε διείσδυση υφάλμυρου νερού της λίμνης στον υδροφορέα που προκαλείται από την εκτεταμένη άντληση υπόγειων υδάτων για άρδευση. Η ποσοτικοποίηση της συνεισφοράς της λίμνης στον υδροφορέα επιτεύχθηκε χρησιμοποιώντας τον τύπο της απλής αραίωσης. Οι ισοτοπικές υπογραφές του θαλασσινού νερού και των υπόγειων υδάτων είναι σημαντικά διαφορετικές, επομένως υπάρχει πολύ μικρή πιθανότητα άμεσης διείσδυσης του θαλασσινού νερού στον υδροφόρο ορίζοντα. Όσον αφορά τη διαχείριση (κοινωνικές, οικονομικές και νομικές πτυχές), εφαρμόστηκε η Θεωρία Πολλαπλών Χαρακτηριστικών Αξίας (MAVT). Η MAVT χρησιμοποιήθηκε για τη διερεύνηση των προτιμήσεων και των πεποιθήσεων των ενδιαφερόμενων μερών για τη βελτίωση ενός οικοσυστήματος που υποβαθμίζεται. Διάφορα νομισματικά και περιβαλλοντικά κριτήρια αξιολογήθηκαν με βαθμολογίες και βάρη από διαφορετικές ομάδες ενδιαφερομένων φορέων, όπως αγρότες, ψαράδες, επιχειρηματίες, κατοίκους της περιοχής και οικολόγους, προκειμένου να προκύψουν οι προτιμήσεις τους σχετικά με εναλλακτικά σενάρια προστασίας. Ο στόχος ήταν να προταθούν πολιτικές συστάσεις για μια βιώσιμη διαχείριση των υδάτινων πόρων για την περιοχή μελέτης. Η ανάλυση αποκάλυψε μια συντριπτική συμφωνία μεταξύ των ενδιαφερομένων σχετικά με την επιτακτική ανάγκη για άμεσες ενέργειες για τη διατήρηση και την ενίσχυση του οικοσυστήματος της περιοχής μελέτης.