Μια μελέτη της παραμόρφωσης του τεκτονικού βυθίσματος του Ανθεμούντα ,βασισμένη σε in situ δεδομένα και νέα InSAR αποτελέσματα
Από RemoteSensing Wiki
Μια μελέτη της παραμόρφωσης του τεκτονικού βυθίσματος του Ανθεμούντα (βόρεια Ελλάδα) βασισμένη σε in situ δεδομένα και νέα InSAR αποτελέσματα
Πρωτότυπος τίτλος: A deformation study of Anthemountas graben (northern Greece) based on in situ data and new InSAR results
Συγγραφείς: N. Svigkas, C. Loupasakis, P. Tsangaratos, I. Papoutsis, A. Kiratzi, C. (H.) Kontoes
Πηγή: https://link.springer.com/article/10.1007/s12517-020-05393-9
Σκοπός
Το αντικείμενο της έρευνας είναι η παρακολούθηση της εξέλιξης της μετατόπισης στο τεκτονικό βύθισμα του Ανθεμούντα χρησιμοποιώντας χρονοσειρές InSAR και η μελέτη του κυρίαρχου κινητήριου μηχανισμού.
Εισαγωγή
Το τεκτονικό βύθισμα του Ανθεμούντα βρίσκεται στη Θεσσαλονίκη και το παράκτιο τμήμα του βρέχεται από το Θερμαϊκό Κόλπο. Στην περιοχή αυτή βρίσκεται το Διεθνές Αεροδρόμιο Μακεδόνια, γεωργικοί και βιομηχανικοί οικισμοί. Η ανάπτυξη στην περιοχή του Ανθεμούντα ξεκίνησε πριν το ξεκίνημα της δεκαετίας του ’90 και προκάλεσε μείωση της στάθμης των υπόγειων υδάτων. Γενικά, περιοχές κοντά στην ακτή είναι επιρρεπείς σε ποικίλους κινδύνους, όπως φαινόμενα πλημμύρας, ενώ οι πιθανοί κίνδυνοι αυξάνονται από το συνδυασμό της αύξησης στάθμης της θάλασσας και της επιφάνειας υποχώρησης. Γι’ αυτό, είναι μείζονος σημασίας η παρακολούθηση της παραμόρφωσης της επιφάνειας. Το κύριο εργαλείο αυτής της μελέτης είναι Συμβολομετρία ραντάρ συνθετικού ανοίγματος (Συμβολομετρία SAR, InSAR) και, συγκεκριμένα, τεχνικές πολύ-χρονικών InSAR (Multi-temporal InSAR) των μεθόδων Σταθερών Σκεδαστών (Persistent Scatterers, PS) και Συμβόλων μικρών βάσεων (Small baseline Subset, SBAS), οι οποίες επιτρέπουν την παρακολούθηση παραμόρφωσης της επιφάνειας σε μικρή κλίμακα σε μεγάλα χρονικά διαστήματα. Τα αποτελέσματα της Τηλεπισκόπησης εξετάστηκαν μαζί με άλλες πηγές δεδομένων όπως γεωλογικά, σεισμολογικά, υδρογεωλογικά in situ δεδομένα.
Γεωλογική-Σεισμοτεκτονική και Υδρογεωλογική σύνθεση
Η λεκάνη του Ανθεμούντα καλύπτει μια περιοχή περίπου 370 χλμ2 με υψηλούς λόφους και ημι-ορεινό ανάγλυφο, έχει βραχώδες υπόστρωμα Μεσοζωικής περιόδου που αποτελείται κυρίως από φυλλίτες, γνεύσιους και γρανίτη, ενώ πάνω από αυτό το υπόστρωμα τα αποθέματα Νεογενούς περιόδου αποτελούνται από ένα στρώμα άμμου και χαλικιού και ένα στρώμα αργίλου-μάργας. Στην κορυφή, οι σχηματισμοί Τερτατογενούς περιόδου απαρτίζονται από τροποποιήσεις κλαστικών ιζημάτων. Η ευρύτερη περιοχή χαρακτηρίζεται από υψηλή σεισμική δραστηριότητα. Εντός της λεκάνης η περιοχή κυριαρχείται από δύο μακριές τεκτονικές δομές με φυσιολογικά ρήγματα, οριοθετώντας τις βόρειες και νότιες άκρες της. Επιπλέον, τη λεκάνη διαπερνούν τρία υπόγεια υδροφορικά συστήματα. Η περιοχή, που υπέστη εκτενή ανάπτυξη κατά τη δεκαετία του ’90, βρίσκεται από αυξημένες απαιτήσεις για νερό, γεγονός που επηρέασε το βαθύτερο ημι-αποκλεισμένο υπόγεια υδροφορέα που υπέστη υπερβολικό χαμήλωμα.
Ανάλυση InSAR-δεδομένα και μέθοδοι
Χρησιμοποιήθηκαν δύο σετ δεδομένων ραντάρ για την περίοδο 1992-2010:
• Δεδομένα της καθοδικής πορείας (Level 0) των δορυφόρων ERS1, ERS2 και ENVISAT από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (ESA)
• Τροχιακά δεδομένα από το Πανεπιστήμιο Τεχνολογίας του Ντελφτ και τον ESA
Πραγματοποιήθηκε διόρθωση της τοπογραφίας στη συμβολομετρική διαδικασία χρησιμοποιώντας το ψηφιακό μοντέλο SRTM (shuttle radar topography mission). Για την προ-επεξεργασία χρησιμοποιήθηκε ο κώδικας ROI_PAC, για το συμβολόγραμμα ο κώδικας DORIS και για τη συμβολομετρία εφαρμόστηκαν οι μέθοδοι StaMPS PS και SBAS.
Αποτελέσματα και συζήτηση
Η υπολογιζόμενη παραμόρφωση της επιφάνειας απεικονίστηκε σε δύο χρονικά διαστήματα (1992-1999 και 2003-2010). Κατά την περίοδο ανάλυση παρατηρήθηκε ένα σημαντικό σήμα παραμόρφωσης στη λεκάνη, καθώς και στο ανατολικό τμήμα της λεκάνης. Η μέγιστη παραμόρφωση εκτιμήθηκε στα 18 μμ/έτος. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την ανάλυση ENVISAT έδειξαν καθαρά ότι η παραμόρφωση συνέβαινε και κατά τη δεκαετία των ’00 και η μεγαλύτερη αύξηση συνέβη κατά τα έτη 2003-2010 (έως -30 μμ/έτος). Και στις δύο δεκαετίες, οι υψηλότερες τιμές σημειώθηκαν ανατολικά του αεροδρομίου.
Επιπλέον, έγιναν οι εξής παρατηρήσεις:
• Η χωρική κατανομή των σημάτων παραμόρφωσης δεν επηρεάζεται από την παρουσία ή απουσία των ρηγμάτων. Ωστόσο, ύστερα από πιο λεπτομερή ανάλυση, σημειώθηκε ότι υπάρχει ξεκάθαρη αλληλεπίδραση μεταξύ των ρηγμάτων και των ταχυτήτων επιφάνειας, συνεπώς οι εντοπιζόμενες παραμορφώσεις επηρεάζονται ισχυρά από την παρουσία ρηγμάτων.
• Σημειώθηκε περαιτέρω μείωση της στάθμης υπόγειων υδάτων κατά τη δεκαετία ’00. Συνεπώς, λαμβάνοντας υπόψιν τα υδρογεωλογικά δεδομένα μαζί με τα δεδομένα Τηλεπισκόπησης διεξήχθη το συμπέρασμα ότι οι ισοπιεζομετρικές καμπύλες των βαθέων υδροφορέων για τα έτη 1993, 1998 και 2007 χαμήλωναν διαρκώς οδηγώντας σε φαινόμενα εδαφικής υποχώρησης.
• Στα ΝΑ της Θέρμης οι ταχύτητες φτάνουν τα 10 μμ/έτος.
• Στην περιοχή του αεροδρομίου Μακεδονία σημειώθηκαν μέγιστες τιμές παραμόρφωσης 27μμ/έτος. Συνολικά για το αεροδρόμιο, παρατηρήθηκε αυξανόμενος ρυθμός παραμόρφωσης στον τωρινό τερματικό σταθμό.
• Περιοχή Περαίας: το νοτιότερο τμήμα του ρήγματος του Ανθεμούντα περνάει διαμέσου της αστικής δομής. Για την παρακολούθηση SAR της πρώτης δεκαετίας, η τεκτονική μετατόπιση δεν είναι πιθανός κινητήριος μηχανισμός της παραμόρφωσης.
Συμπεράσματα
Από την εν λόγω έρευνα προέκυψαν νέα αποτελέσματα SAR που δείχνουν αυξανόμενες τιμές μετατόπισης με το πέρασμα του χρόνου. Ενδιαφέρον εύρημα ήταν η ύπαρξη υποχώρησης εδάφους σε περιοχές με αποθέματα Νεογενούς περιόδου. Επιπλέον, διαπιστώθηκε ότι ο κινητήριος μηχανισμός παραμόρφωσης είναι η υπεράντληση του υπόγειου υδροφορέα, καθώς επίσης και ότι η παρουσία ρηγμάτων επηρεάζει άμεσα την ταχύτητα. Εν κατακλείδι, η υποχώρηση του εδάφους που εντοπίστηκε στον Ανθεμούντα έχει κυρίως μια ανθρωπογενή αιτία που διαρκεί αδιάλειπτα για τουλάχιστον 20 χρόνια και αν αυτό εξακολουθήσει να συμβαίνει θα προκληθούν μεγαλύτερες καταστροφές και αποτυχίες στα κτίρια, γεγονός κρίσιμο τόσο για τις κατοικημένες περιοχές όσο και για το αεροδρόμιο. Τα αποτελέσματα που διεξήσθησαν όσον αφορά το αεροδρόμιο θα μπορούσαν να φανούν χρήσιμα για μελλοντική κατασκευή ή αναστήλωση. Σε ένα ευρύτερο πλαίσιο, σχετικά με τη Βόρεια Ελλάδα, πιστεύεται ότι είναι μείζονος σημασίας η ανάπτυξη ενός σχεδίου διαχείρισης του νερού για τη Θεσσαλονίκη και τα περίγυρα ώστε να εξαλειφθεί ο ανθρωπογενής κίνδυνος στα επερχόμενα χρόνια.
