Ακραία Καιρικά Φαινόμενα και Κίνδυνοι από τη Θάλασσα - ΝΕΟ ΜΑΘΗΜΑ

• Γνώση της δυναμικής των ακραίων θαλάσσιων-ατμοσφαιρικών φαινομένων, όπως καταιγίδες, πλημμυρικά κύματα, τσουνάμι, θαλάσσια κύματα καύσωνα, και τον ρόλο τους στη διαμόρφωση των παράκτιων και ωκεάνιων συστημάτων.

• Ανάλυση των φυσικών μηχανισμών που καθορίζουν την δημιουργία χαμηλών βαρομετρικών, που ενισχύουν της καταιγίδες και τις παράκτιες πλημμύρες.

• Ερμηνεία δεδομένων τόσο πραγματικού όσο και ιστορικού χρόνου που σχετίζονται με θαλάσσιους κινδύνους (π.χ. τροχιές καταιγίδων, διάδοση τσουνάμι, ανωμαλίες θερμοκρασίας θάλασσας), χρησιμοποιώντας δορυφορικά δεδομένα, τηλεπισκόπηση και διαθέσιμες επιτόπιες παρατηρήσεις.

• Εφαρμογή αριθμητικών τεχνικών μοντελοποίησης για τη προσομοίωση ακραίων θαλάσσιων φαινομένων και αξιολόγηση των επιπτώσεών τους σε παράκτιες περιοχές, χρησιμοποιώντας εργαλεία ανοιχτού κώδικα.

• Αξιολόγηση της ευπάθειας των παράκτιων οικοσυστημάτων και υποδομών σε ακραία φαινόμενα και να ικανότητα προτάσεων στρατηγικών προσαρμογής και μετριασμού των επιπτώσεων, συμπεριλαμβανομένων τεχνικών και φυσικών λύσεων.

• Γνώση της επίδρασης της κλιματικής αλλαγής στη συχνότητα και την ένταση των ακραίων ωκεάνιων και μετεωρολογικών φαινομένων και ικανότητα αναγνώρισης νέων αναδυόμεων κινδύνων σε έναν πλανήτη υπό θέρμανση.

• Αξιολόγηση θεσμικών πλαισίων, συστημάτων έγκαιρης προειδοποίησης και στρατηγικών ετοιμότητας για καταστροφές σε εθνικό και διεθνές επίπεδο, με έμφαση στην παράκτια ανθεκτικότητα και την ανταπόκριση των κοινοτήτων.

• Σύνθεση διεπιστημονικών γνώσεων από τη φυσική ωκεανογραφία, τη μετεωρολογία, την επιστήμη του κλίματος και τη παράκτια μηχανική για τη ολοκληρωμένη αξιολόγηση του κινδύνου και των στρατηγικών αντιμετώπισης θαλάσσιων κινδύνων.

• Εκπόνηση μελετών περιβαλλοντικών επιπτώσεων σε σχέση με τους θαλάσσιους κινδύνους και ικανότητα παρουσίασης ευρυμάτων σε γραπτή και προφορική μορφή.

• Απόκτηση δεξιοτήτων στη χρήση εργαλείων παρατήρησης, τηλεπισκόπησης και μοντελοποίησης για την παρακολούθηση και πρόγνωση ακραίων ωκεάνιων και παράκτιων κινδύνων.

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με χρήση της απαραίτητης τεχνολογίας.

• Εξοικείωση με λογισμικά και αριθμητικά εργαλεία για την προσομοίωση και επεξεργασία περιβαλλοντικών (μετεωρολογικών και ωκεανογραφικών) δεδομένων.

• Κατανόηση των περιβαλλοντικών παραγόντων που καθορίζουν τους παράκτιους κινδύνους.

• Βελτίωση της ικανότητας αναζήτησης βιβλιογραφίας και ερμηνείας προυπάρχουσας γνώσης και αποτελεσμάτων.

• Μάθηση και βελτίωση της συγγραφής επιστημονικού άρθρου.

• Λήψη αποφάσεων.

• Βελτίωση της ικανότητας παρουσίασης στην αγγλική γλώσσα.

• Αυτόνομη εργασία.

• Παραγωγή νέων ερευνητικών ιδεών.

• Σεβασμός προς το φυσικό περιβάλλον.

• Ανάπτυξη ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης.

Το μάθημα περιλαμβάνει τις εξής θεματικές ενότητες:

1. Εισαγωγή στα Ακραία Ωκεανο-Ατμοσφαιρικά Φαινόμενα

• Επισκόπηση ακραίων μετεωρολογικών φαινομένων

• Ο ρόλος του ωκεανού στα μετεωρολογικά και κλιματικά συστήματα

• Ιστορικά παραδείγματα σημαντικών θαλάσσιων καταστροφών

2. Καταιγίδες και Συστήματα Χαμηλού Βαρομετρικού

• Δημιουργία, ενίσχυση και εξέλιξη

• Ο ρόλος της θερμοκρασίας θάλασσας και του ωκεάνιου θερμικού περιεχομένου

• Τροπικού τύπου καταιγίδες στη Μεσόγειο (Medicanes)

• Πρόγνωση και μοντελοποίηση συστημάτων (αριθμητικά μοντέλα, δορυφορικές παρατηρήσεις , μετρήσεις)

• Επιπτώσεις στον παράκτιο χώρο και στα οικοσυστήματα

3. Μετεωρολογική Παλίρροια και Παράκτιες Πλημμύρες

• Φυσική της μετεωρολογικής παλίρροιας και ανεμολογική κίνηση

• Επίδραση της ανόδου της στάθμης της θάλασσας στον κίνδυνο μετεωρολογικής παλίρροιας

• Σημαντικά ιστορικά φαινόμενα (Hurricane Katrina, Typhoon Haiyan, Medicanes που επηρέασαν τον ελληνικό χώρο)

• Μοντελοποίηση και πρόγνωση μετεωρολογικής παλίρροιας (παρουσίαση/εκπαίδευση σε ανοικτό 2D μαθηματικό μοντέλο κυκλοφορίας)

• Παράκτιες πλημμύρες

4. Τσουνάμι

• Αίτια: σεισμική δραστηριότητα, υποθαλάσσιες κατολισθήσεις, ηφαιστειακές εκρήξεις

• Δυναμική κυμάτων και διάδοση

• Συστήματα έγκαιρης προειδοποίησης και στρατηγικές μετριασμού

• Σημαντικά γεγονότα (τσουνάμι Ινδικού Ωκεανού 2004, Τόχοκου 2011, παραδείγματα στο Αιγαίο, παράδειγμα και εξάσκηση με το μαθηματικό μοντέλο Delft3D για την προσομοίωηση της διάδοσης tsunami)

5. Τηλεσυνδέσεις Ωκεανού-Ατμόσφαιρας και Ακραία Φαινόμενα

• Επιδράσεις El Niño και La Niña στο παγκόσμιο κλίμα

• Ο ρόλος των ανωμαλιών θερμοκρασίας θάλασσας στη κυκλοφορία της ατμόσφαιρας

• Εργαλεία και δεδομένα για την αναγνώριση τηλεσυνδέσεων (αναλύσεις, δορυφορικά SST, δείκτες)

• Επίδραση σε καταιγίδες και κύματα καύσωνα

• Εστίαση στη Μεσόγειο: επίδραση σε Medicanes, ξηρασίες και θερμικά κύματα

• Απόκριση σε βιογεωχημικές διεργασίες και παραμέτρους

6. Θαλάσσια Κύματα Καύσωνα και οι Συνέπειές τους

• Αιτίες και δυναμική των θαλάσσιων κυμάτων καύσωνα

• Απόκριση σε βιογεωχημικές διεργασίες και παραμέτρους

• Επιπτώσεις σε θαλάσσια οικοσυστήματα (λεύκανση κοραλλιών, καταρρεύσεις αλιείας)

• Μακροπρόθεσμες κλιματικές τάσεις και πρόγνωση θερμικών κυμάτων

• Μέθοδοι ανίχνευσης και ανάλυσης

7. Ακραία Κυματικά Φαινόμενα

• Ανάλυση ακραίων τιμών για κυματικά χαρακτηριστικά

• Μηχανισμοί δημιουργίας rogue waves

• Επιπτώσεις στη ναυσιπλοοία και υπεράκτιες κατασκευές

• Τεχνικές πρόγνωσης κυμάτων

8. Παράκτια Διάβρωση κατά τη Διάρκεια Ακραίων Φαινομένων

• Αλληλεπίδραση καταιγίδων, παλίρροιας και παράκτιας γεωμορφολογίας

• Απώλεια νησίδων και υγροτόπων λόγω ακραίων μετεωρολογικών φαινομένων

• Τεχνικές λύσεις (κυματοθραύστες, αποκατάσταση αμμοθινών, οργανωμένη υποχώρηση, εμπλουτισμός ακτής, άλλες φυσικές λύσεις)

9. Κλιματική Αλλαγή και Ένταση Ωκεάνιων Κινδύνων

• Τάσεις στην ένταση και συχνότητα μετεωρολογικών φαινομένων

• Προβλέψεις για μελλοντικά ακραία καιρικά φαινόμενα

• Εκτίμηση κινδύνου και στρατηγικές προσαρμογής

10. Μετριασμός, Ετοιμότητα και Πολιτικές

• Συστήματα έγκαιρης προειδοποίησης (π.χ. NOAA, NHC, Wave4us, Σύστημα ΠΟΣΕΙΔΩΝΑΣ, AEGIS+, δίκτυα προειδοποίησης τσουνάμι)

• Διαχείριση καταστροφών και απόκριση έκτακτης ανάγκης

• Σχεδιασμός ανθεκτικότητας παράκτιων περιοχών και τεχνικές λύσεις

• Πολιτικές και διεθνείς συμφωνίες για των μετριασμό φυσικών καταστροφών

Προτεινόμενη βιβλιογραφία

• Lecture slides.

• A series of scientific articles related to the topic covered in the class (examples are uploaded in the eclass of the module).

• Thomson, R. E., & Emery, W. J., 2024. Data analysis methods in physical oceanography. Elsevier.

• Stewart, R. H., 2008. Introduction to physical oceanography (Vol. 65). College Station: Texas A & M University, , book freely available at: http://oceanworld.tamu.edu/resources/ocng_textbook/PDF_files/book.pdf

• Zervakis, V. (2017). Introduction to Dynamical Oceanography, book freely available at eclass repository (in Greek).

• Krestenitis, Y., Kombiadou, C., Makris, C., Androulidakis, I., Karambas, T., 2016. Coastal Mechanics – Marine Environmental Hydraulics. Hellenic Academic Electronic Textbooks and Teaching Aids, www.kallipos.gr, ISBN: 978-960-603-253-0 (in Greek).

• Pugh D.T. 1987. Tides, Surges, and Mean Sea-Level. Chichester: John Wiley & Sons.

• J. Marshall and R. A. Plumb, 2008: Atmosphere, Ocean, and Climate Dynamics: An Introductory Text, Academic Press.

• Groves, M. (2025). Extreme Weather and Climate Change: A Reference Handbook. Bloomsbury Publishing USA.

• Leal Filho, W., Nagy, G. J., Borga, M., Chávez Muñoz, P. D., & Magnuszewski, A. (2020). Climate Change, Hazards and Adaptation Options. Springer International Publishing, book freely available at: https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-030-37425-9

Συναφή επιστημονικά περιοδικά

• Continental Shelf Research

• Estuarine, Coastal and Shelf Science

• Journal of Geophysical Research

• Journal of Marine Systems

• Natural Hazards

• Progress in Oceanography

• Ocean Dynamics

• Journal of Operational Oceanography

• Coastal Engineering Journal

• Journal of Marine Science and Engineering

• Climate Change