Tracing upwelling coastal zones based on mathematical simulations

Abstract

Στην εργασία αυτή παρουσιάζεται ένα υδροδυναµικό µοντέλο δύο στοιβάδων για στρωµατωµένες ροές το οποίο αναπτύχθηκε και εφαρµόστηκε µε στόχο τη µελέτη της θαλάσσιας κυκλοφορίας στο Θερµαϊκό κόλπο και την ανίχνευση – εντοπισµό περιοχών ανάδυσης. Το φαινόµενο της ανάδυσης αποτελεί ένα σηµαντικό κεφάλαιο για την αλιεία, αφού παράκτιες ζώνες στις οποίες παρατηρείται το φαινόµενο αυτό χαρακτηρίζονται από εµπλουτισµό των επιφανειακών στρωµάτων σε θρεπτικές ουσίες, γεγονός που υποδηλώνει αυξηµένη ιχθυοπαραγωγή. Η µαθηµατική προσοµοίωση βασίστηκε στη µέθοδο των πεπερασµένων διαφορών. Ο άνεµος και οι δυνάµεις Coriolis αποτέλεσαν τις βασικές παραµέτρους για τη µελέτη της κυκλοφορίας στον κόλπο κάτω από συνθήκες στρωµάτωσης. Τα αποτελέσµατα του µοντέλου, σε ό,τι αφορά τη γενική µορφή της κυκλοφορίας στον κόλπο, ήταν σε συµφωνία µε τιµές πεδίου οι οποίες συλλέχτηκαν στο πλαίσιο προηγούµενων µελετών στην περιοχή. Ένα από τα σηµαντικότερα εξαγόµενα του µοντέλου που αποτέλεσε και την εκπλήρωση του στόχου της εργασίας ήταν ο επιτυχής εντοπισµός περιοχών ανάδυσης σε σχέση µε τους επικρατέστερους ανέµους στην περιοχή.

A two layer hydrodynamic model for stratified flows is presented in this paper. The model has been developed and applied to the Thermaikos Gulf, aiming in the study of hydrodynamic circulation of the gulf as well as the tracing of upwelling zones. That special upwelling phenomenon constitutes a very important issue for fishery since coastal zones with upwelling events are characterized by enrichment of surface waters with nutrients, indicating in this way, increased fish production. The mathematical simulation was based on the finite difference method. Wind and Coriolis forces constituted the main parameters for the study of the hydrodynamic circulation under stratification conditions. As far as the basic features of the seawater circulation are concerned, the results of the model were in line with field measurements, collected during the period of earlier studies in the gulf. Τhe successful tracing of upwelling regions resulted from the dominant winds over the coastal domain was one of the most important findings of the model.