Στην παρούσα έρευνα αναπτύχθηκε μια γρήγορη μεθοδολογία για την ποσοτικοποίηση των αλιευτικών ιχνών από ηχογραφίες ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης. Πεδίο έρευνας ήταν δυο γειτονικές περιοχές, ενός αλιευτικού πεδίου μηχανοτρατών πυθμένα με υδραετούς («πόρτες») στον Πατραϊκό κόλπο. Οι υψηλής ανάλυσης ηχογραφίες αποκάλυψαν αλιευτικά ίχνη στον πυθμένα από τη σύρση των «πορτών» του αλιευτικού εξοπλισμού και υβώματα βιογενούς προέλευσης (biogenic mounds). Η περιοχή έρευνας ταξινομήθηκε σε επιμέρους περιοχές με βάση τους ακουστικούς τύπους που προέκυψαν από την ερμηνεία των ηχογραφιών. Η στατιστική ανάλυση των αλιευτικών ιχνών περιέλαβε τον υπολογισμό: 1) πυκνοτήτων ανά μονάδα επιφανείας, 2) μέσων διευθύνσεων ανά μονάδα επιφανείας, 3) συνολικής μέσης διεύθυνσης, και 4) συνολικού μήκους. Χρησιμοποιήθηκαν τα λογισμικά ArcMap® και Matlab®. Τα αποτελέσματα αποκαλύπτουν την ύπαρξη έντονης αλιευτικής δραστηριότητας στη περιοχή έρευνας, η οποία φαίνεται να ελέγχεται από την βυθομετρία και την παρουσία των βιογενών υβωμάτων. / This study suggests a promising, reliable and rapid methodology for the quantification of trawl marks from sidescan sonar records. Two adjacent sites were surveyed, from an otter trawl fishing ground in the Gulf of Patras. The high resolution sidescan sonar records revealled trawl marks made by the doors of the otter trawls as well as biogenic mounds. The study area was classified on the basis of the acoustic types resulted from the interpretation of the sidescan records. The statistical analysis of the trawl marks included the calculation of: 1) densities per surface block 2) mean directions per surface block, 3) total mean direction and 4) total length. ArcMap® and Matlab® softwares were used. The results reveal the existence of intensive fishing activity, which seems to be controled by the bathymetry and the presence of biogenic mounds.

Η παρούσα εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια του Διατμηματικού Προγράμματος Μεταπτυχιακών σπουδών στις περιβαλλοντικές Επιστήμες. Οι θαλάσσιες γεωφυσικές έρευνες εκτελέστηκαν από το Εργαστήριο Θαλάσσιας Γεωλογίας και Φυσικής Ωκεανογραφίας (Ε.ΘΑ.ΓΕ.Φ.Ω) του Τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών. Οι έρευνες του Οκτωβρίου του 2011 αποτελούν συνέχεια αυτών του Οκτωβρίου του 2010 με σκοπό να καλυφθεί το σύνολο της θαλάσσιας περιοχής για την οποία υπάρχει αδειοδότηση. Αντικείμενο της έρευνας είναι η γεωφυσική διασκόπηση του πυθμένα με τη χρήση ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης (side scan sonar) στις περιοχές της Νεάπολης και της Ελαφονήσου με σκοπό: α) την αποτύπωση της μορφολογίας του πυθμένα και β) τον εντοπισμό βιολογικών πόρων (λιβάδια Posidonia oceanica και ασβεστιτικά ροδοφύκη). Τα λιβάδια της Posidonia oceanica και τα ασβεστιτικά ροδοφύκη αποτελούν ενδημικά είδη της Μεσογείου των οποίων ο ρυθμός αύξησής τους θεωρείται εξαιρετικά αργός ενώ παράλληλα ο ρυθμός καταστροφής τους είναι τεράστιος και κρίνεται απαραίτητη η χαρτογράφηση τους ώστε να παρθούν καλύτερα μέτρα προστασίας.Η εμφάνιση των δύο βιολογικών σχηματισμών συμπίπτει με την βιβλιογραφία καθώς για την περιοχή μελέτης της Νεάπολης η Posidonia oceanica εμφανίζεται σε βάθη 0-35 m και στην Ελαφόνησο 0-25 m.Οι σχηματισμοί των ασβεστιτικών ροδοφυκών-ροδόλιθων εμφανίζονται σε βάθη 50-100 m για την Νεάπολη και 20-100 m για την Ελαφόνησο. / This present study was conducted for the Interdepartmental program of postgraduate studies in environmental sciences, Department of Geology. Marine geophysical survey took place in October 2011 by the Laboratory of Marine Geology and Physical Oceanography. The current research follows the survey of October 2010 in order to cover the entire sea area for which license was given. The purpose of this thesis is to have a full bottom analysis for the areas Neapoli and Elafonisos , using side scan sonar, and mapping Posidonia oceanica and Coralligene formations which are two very important species for the marine environment.

Η περιοχή μελέτης είναι η λιμνοθάλασσα Καϊάφα.Η μελέτη αυτή βασίστηκε στη συλλογή και ανάλυση γεωφυσικών δεδομένων, στην ανάλυση πυρήνων ιζήματος καθώς και σε μικροβιολογική ανάλυση δειγμάτων νερού της λιμνοθάλασσας. Τέλος ελήφθησαν δείγματα υδρόβιων φυτών από τον πυθμένα της λιμνοθάλασσας για τον έλεγχο των γεωφυσικών δεδομένων. Η γεωφυσική έρευνα-δειγματοληψία και η κοκκομετρική ανάλυση έδειξαν δυο περιοχές στον πυθμένα με διαφορετική κοκκομετρική σύσταση (αμμώδης-ιλυώδης πυθμένας) και διαφορετική βλάστηση (Chara hispida f. corfuensis και Potamogeton pectinatus). Επίσης χαρτογραφήθηκαν περιοχές του πυθμένα όπως, κρατηρόμορφοι σχηματισμοί, ουλές και μέτωπα. Η μικροβιολογική ανάλυση έδειξε περιοχές με έντονη μόλυνση κοπρανώδους προέλευσης καθώς και περιοχές χωρίς σημαντική βακτηριακή επιβάρυνση. Οι περιοχές όπου παρατηρείται η μεγαλύτερη μόλυνση είναι τα λουτρά του Καϊάφα και η περιοχή απέναντι από τις στις τουριστικές εγκαταστάσεις του Ε.Ο.Τ (προβλήτα). Η μικρότερη μόλυνση παρατηρείται στο κέντρο της λιμνοθάλασσας όπου ο αριθμός ολικών βακτηρίων και κολοβακρτηρίων είναι μηδενικός. Τέλος η γεωχημική ανάλυση έδειξε παρόμοιες συγκεντρώσεις βαρέων μετάλλων στα ιζήματα με άλλες παράκτιες περιοχές του ελληνικού χώρου. / The study area is Kaiafas lagoon, West Peloponnese. For this study it was collected and analyzed digital geophysical data (side scan sonar echographs), two cores of sediment and samples of water for microbiological examination. It was also collected samples of marine plants for groundtruthing. The geophysical survey-grain size analysis revealed different grain size composition in the South and North part of the lagoon (sandy-silty seabed correspondingly), which was covered with different marine plants species (Chara hispida –Potamogeton pectinatus. The mapping of seabed showed crater-like formations, scars and fronts. The microbiological analysis showed that the pollution (from fecal bacteria) was restricted in the South part of the lagoon near the pipe of the biological treatment plant. In a lower extend, fecal pollution was tracked in the western part of the lagoon near the touristic settlement of E.O.T. The greater part of the lagoon is unpolluted. Geochemistry analysis showed similar levels of heavy metals in sediment with other coastal areas in Greece.

Η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή επικεντρώνεται στην μελέτη της παράκτιας ζώνης της νήσου Λέρου στο Νοτιοανατολικό Αιγαίο, παρουσιάζοντας τα αποτελέσματα της ερμηνείας των γεωφυσικών στοιχείων που συλλέχθηκαν από το Εργαστήριο Θαλάσσιας Γεωλογίας και Φυσικής Ωκεανογραφίας (Ε.ΘΑ.ΓΕ.Φ.Ω.) τον Ιούνιο του 2011. Η έρευνα φιλοδοξεί να συνεισφέρει στην ανάδειξη της υποθαλάσσιας πολιτιστικής και φυσικής κληρονομιάς του νησιού, καθώς η συλλογή, επεξεργασία και ερμηνεία του συνόλου των δεδομένων επέτρεψε την αναγνώριση και την λεπτομερή χαρτογράφηση υποθαλάσσιων στόχων μεγάλης ιστορικής και περιβαλλοντικής σημασίας. Ως εκ τούτου, η διατριβή κινείται σε δύο κατευθύνσεις. Η πρώτη κατεύθυνση αφορά στον εντοπισμό στόχων πιθανής ιστορικής σπουδαιότητας που εντοπίστηκαν στην επιφάνεια του πυθμένα ενώ η δεύτερη κατεύθυνση αφορά στον εντοπισμό και την αποτύπωση βιογενών σχηματισμών και συγκεκριμένα λειμώνων P. Oceanica και ασβεστιτικών ροδοφυκών (corallegene formations). Οι θαλάσσιες έρευνες πραγματοποιήθηκαν σε δύο διακριτά στάδια, στην συστηματική αποτύπωση του πυθμένα με ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης (EG&G 272 TD) και την οπτική επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων της ηχοβολιστικής αποτύπωσης με σύστημα συρόμενης υποβρύχιας κάμερας. Η ανάλυση και επεξεργασία των ηχογραφιών οδήγησε στον εντοπισμό ναυαγίων που συνδέονται με τη Μάχη της Λέρου (9-10/1943), ένα από τα σημαντικότερα πολεμικά γεγονότα που έλαβαν χώρα κατά τη διάρκεια του Δευτέρου Παγκοσμίου πολέμου, στην ανατολική Μεσόγειο και τα οποία αποτελούν πολύτιμα ιστορικά στοιχεία σε παγκόσμια κλίμακα, μεταξύ των οποίων το βυθισμένο ελληνικό αντιτορπιλικό Βασίλισσα ‘Ολγα (D15). Στο πλαίσιο της δεύτερης κατεύθυνσης εντοπίστηκαν και χαρτογραφήθηκαν οι λειμώνες P. Oceanica και οι σχηματισμοί των ασβεστιτικών ροδοφυκών σχεδόν ανά όρμο περιμετρικά της νήσου. Η σχεδίαση των αντιστοίχων υποθαλάσσιων θεματικών χαρτών της παράκτιας ζώνης της Λέρου αναμένεται να αποτελέσουν ένα σημαντικό εργαλείο στην προστασία και στην ανάδειξη της σημαντικής υποθαλάσσιας ιστορικής και φυσικής κληρονομιάς του νησιού / The present study describes the submarine geophysical survey which was carried out in Leros Island, Aegean Sea and presents the results of the geophysical data analysis. The data were collected by the Laboratory of Marine Geology & Physical Oceanography, department of Geology, University of Patras during the period 11-17 June 2011. The research aims to contribute to the enhancement of underwater cultural and natural heritage of the island, as the collection, processing and interpretation of all of the data has allowed the identification of underwater targets of great historic and environmental importance. Geophysical survey in Leros Island, using a side scan sonar (EG&G 272 TD), coupled with ground-truthing by deploying a Towing Camera System of historic shipwrecks from World War II and of the major seabed habitats, namely Posidonia oceanica and coralligène formations. The survey revealed a great number of shipwrecks associated with the Battle of Leros (9-10/1943), one of the most important military events that took place during the World War II, in the Eastern Mediterranean which are considered as valuable historic data on a global scale, including the sunken Greek destroyer Queen Olga (D15). The design of the thematic maps of the coastal zone of Leros is expected to become an important tool in both protecting and promoting the significant underwater cultural and natural heritage of the island.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή αποτελεί ένα συνδυαστικό ερευνητικό προϊόν που στοιχειοθετείται από την ανάπτυξη υπολογιστικών εργαλείων επεξεργασίας και ανάλυσης θαλάσσιων γεωφυσικών δεδομένων και την εφαρμογή τους σε πρωτογενή δεδομένα, συλλεγμένα από το Εργαστήριο Θαλάσσιας Γεωλογίας και Φυσικής Ωκεανογραφίας (Ε.ΘΑ.ΓΕ.Φ.Ω) του πανεπιστημίου Πατρών, κατά το διάστημα 2005 – 2011. Τα πεδία στα οποία συγκεντρώνεται το κέντρο βάρους της διατριβής είναι: 1) τα συστήματα ακουστικής ταξινόμησης πυθμένα και 2) η χαρτογράφηση και παραμετροποίηση εμφανίσεων των πολύ σημαντικών θαλάσσιων ενδιαιτημάτων της Ποσειδώνιας και των κοραλλιογενών σχηματισμών στο Ιόνιο και στο Αιγαίο πέλαγος. Έτσι αναπτύχθηκαν και παρουσιάστηκαν εκτενώς τα λογισμικά εργαλεία SonarClass και TargAn, που αναφέρονται αντίστοιχα στην αυτόματη ακουστική ταξινόμηση πυθμένα και την παραμετροποίηση περιοχών ενδιαφέροντος σε εικόνες ηχοβολιστών ευρείας σάρωσης και εφαρμόστηκαν για την χαρτογράφηση λειμώνων ποσειδώνιας στη Ζάκυνθο και κοραλλιογενών σχηματισμών (τραγάνας) στις Κυκλάδες νήσους. Παράλληλα και επεκτείνοντας το εύρος των ερευνητικών προϊόντων αυτής της διατριβής, αναπτύχθηκαν επίσης: 1) το λογισμικό SBP-Im-An για τη γεωαναφορά και ψηφιοποίηση παλαιών αναλογικών καταγραφών τομογράφων υποδομής πυθμένα, 2) το λογισμικό χωροστάθμησης θαλάσσιων γεωμαγνητικών δεδομένων MagLevel και 3) το λογισμικό ποσοτικοποίησης αλιευτικών ιχνών σε δεδομένα ηχοβολιστών ευρείας σάρωσης PgStat, με αντίστοιχες σημαντικές εφαρμογές σε πρωτογενή δεδομένα. Η παρούσα διατριβή επιδεικνύει πρωτοτυπία τόσο σε επίπεδο ανάπτυξης νέων μεθόδων ανάλυσης και επεξεργασίας γεωφυσικών δεδομένων όσο και σε επίπεδο παρουσίασης εφαρμογών τους σε περιοχές μελέτης με ιδιαίτερο περιβαλλοντικό ενδιαφέρον αλλά και σε πεδία έρευνας για τα οποία το ενδιαφέρον της σύγχρονης θαλάσσιας επιστημονικής κοινότητας βρίσκεται στο απόγειό του. / The present PhD thesis is a combinational research product concerning the development of software tools for the processing and analysis of marine geophysical data and their application to original data, collected by the Laboratory of Marine Geology and Physical Oceanography (L.M.G.P.O), university of Patras, Greece, during the period 2005-2011. The fields that this thesis focuses on are: 1) the Acoustic Seabed Classification Systems and 2) the mapping and quantification of very important marine habitats that specifically are the Posidonia Oceanica Prairies and the Coralline formations in the Aegean and Ionian seas. The software tools SonarClass and TargAn, that respectively refer to the Acoustic Seabed Classification and the quantification of Regions Of Interest in swath sonar imagery are presented and applied to the cases of Posidonia Oceanica in Zakinthos Isl. (Ionian Sea) and Coralline formations in Cyclades Isl. (Aegean Sea). Additionally and extending the range of the research products of this thesis, other software tools that are presented are: 1) the SBP-Im-An for the recreation (georeferencing and digitization) of old analog Sub Bottom Profiler recordings, 2) the MagLevel for the tie line leveling of marine geomagnetic data and 3) the PGStat for the quantification of trawl marks in swath sonar imagery, all of them with significant applications to original data. This thesis demonstrates originality due to both the development of new methods for the analysis and processing of marine geophysical data and the applications to study areas with particular environmental interest and research fields for which the attention of the marine scientists is at its peak.