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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.

"Development of new ecologic materials from renewable polymer matrices and Posidonia oceanica seaweed reinforcements" The main focus of this doctoral thesis is upgrading of aquatic plant wastes from Posidonia oceanica by using them as reinforcement in combination with several polymer matrices from renewable resources. Posidonia oceanica is an endemic aquatic plant from the Mediterranea Sea that contributes, in a great extent, to the conservation of the coast. Posidonia oceanica plants are anchored to the seabed and this protects it from the erosion effects. Nevertheless, the aggressive conditions typical of marine storms, cause the total or partial pull out of these plats that, due to their lightness, are dragged toward the beaches where they accumulate as organic waste. These wastes are responsible for a high visual impact. By taking into account that turism is one of the most relevant industries in the Mediterranean coast, public organisms are forced to remove these wastes with the main aim of obtaining quality seals such as the "Blue Flag" that bring international turism. Currently, these wastes are removed and deposited into controlled landfills, among other solutions. This doctoral thesis offers several alternatives to upgrade these wastes by using them as reinforcement/fillers into different polymeric matrices. With this focus, a new series of high environmental efficiency materials are proposed. Upgrading is addressed from different standpoints. On one hand, high Posidonia oceanica panels are obtained by thermocompression with different biobased binders or adhesives such as gluten protein and epoxy resins derived from vegetable oils. With this approach, high density particleboards with high Posidonia oceanica content (over 70% by weight) are manufactured by hot press moulding. Another approach is the development of wood like composites, WPC (Wood Plastic composites) or NFRP (Natural Fiber Reinforced Plastics) by using these natural wastes as reinforcements in a biobased polyethylene matrix obtained from ethanol derived from sugarcane biodiesel industry. Manufacturing of these materials by conventional injection moulding is feasible and allows a fiber content of about 40% by weight with interesting surface finish which are able to substitute wood in some applications. The last approach is based on the aggregation of Posidonia oceanica fibers with renewable polyurethane polymers, by using thermocompression processes with potential applications as thermal and sound insulation. In general, the obtained results for the different materials in terms of mechanical, therma, etc. properties, widens the use of these wastes with a new series of high environmental friendly products with interesting possibilities in several technological sectors. Simultaneously, the herein developed materials contribute to give a new solution to these wastes management. / "Desarrollo de nuevos materiales ecológicos basados en matrices poliméricas de origen renovable y refuerzos de alga de Posidonia oceanica" El objetivo central de esta tesis doctoral es la revalorización de residuos de plantas acuáticas de Posidonia oceanica mediante su incorporación como material de refuerzo en combinación con diferentes matrices poliméricas de origen renovable. La Posidonia oceanica es una especie endémica del mar Mediterráneo que contribuye, en gran medida, a la conservación del litoral ya que su anclaje en el lecho marino, impide la erosión del mismo. No obstante, las intensas condiciones que se dan en las tormentas, provocan el arranque total o parcial de estas plantas que debido a su ligereza son arrastradas hacia las playas donde se depositan en forma de residuos. Estos residuos generan un impacto visual importante. Considerando que el turismo es una de las industrias importantes en la costa Mediterránea, los organismos públicos se ven obligados a retirar estos residuos para conseguir sellos de calidad tales como la "Bandera Azul" que atraen turismo internacional. Actualmente, los residuos se retiran y se depositan en vertederos controlados, entre otras acciones. Esta tesis ofrece diversas alternativas para revalorizar estos residuos a través de su incorporación en diversas matrices poliméricas para dar lugar a una serie de materiales de alto rendimiento medioambiental. La revalorización se aborda desde diversos puntos de vista. Por un lado, se trabaja en estructuras de paneles de alto contenido en residuo de Posidonia oceanica utilizando como adhesivos o ligantes, matrices de alto contenido renovable, entre las que se considera la proteína de gluten y las resinas de tipo epoxi derivadas de aceites vegetales. Con estos planteamientos, se consiguen tableros densos mediante procesos de termocompresión con altos contenidos en residuo (superior a 70% en peso). Otro de los planteamientos con los que se aborda la investigación es el desarrollo de compuestos que imitan la madera WPCs (Wood Plastic composites) o NFRP (Natural Fiber Reinforced Plastics) con la incorporación de fibras derivadas de estos residuos en matrices poliméricas obtenidas a partir de recursos renovables como es el caso del biopolietileno obtenido a partir del etanol generado en la industria del biodiesel a partir de la caña de azúcar. El procesado por inyección de estos materiales es factible y permite contenidos en fibra en torno al 40% en peso con unos acabados superficiales interesantes para substituir a productos de madera. Finalmente, se realiza un cuarto planteamiento centrado en el desarrollo de estructuras basadas en residuos de Posidonia oceanica aglomerados con poliuretanos de origen renovable, procesados por termocompresión, para aplicaciones en aislamiento térmico y acústico. Globalmente, los resultados obtenidos con los diversos materiales desarrollados, a nivel de propiedades mecánicas, térmicas, etc. abren las puertas a un nuevo grupo de productos, respetuosos con el medio ambiente, y con interesantes posibilidades en diversos sectores tecnológicos, al mismo tiempo que se da una solución alternativa en la gestión de estos residuos. / "Desenvolupament de nous materials ecològics basats en matrius polimèriques d'origen renovable i reforços d'algues de Posidonia oceanica" L'objectiu central d'aquesta tesi doctoral és la revalorització de residus de plantes aquàtiques de Posidonia oceanica mitjançant la seua incorporació com a material de reforç amb combinació amb diferents matrius polimèriques d'origen renovable. La Posidonia oceanica és una espècie endémica de la Mediterrània que contribueix, en gran mesura, a la conservació del litoral ja que el seu ancoratge al llit marí, impedix l'erosió d'aquest. No obstant això, les intenses condicions que es donen durant les tempestes, provoca l'arrancada total o parcial d'aquestes plantes que, com a conseqüència de la seua lleugeresa són arrossegades fins les platges on es depositen en forma de residus. Aquests residus generen un gran impacte visual. Si es considera que el turisme és una de les indústries més importants a la costa Mediterrània, els organismes públics, es veuen forçats a retirar aquests residus per tal d'aconseguir els segells de qualitat como ara la "Bandera Blava" que atrauen turisme internacional. Actualment, aquests residus es retiren i es depositen en abocadors controlats, entre d'altres opcions. Aquesta tesi ofereix diverses alternatives per tal de revaloritzar aquests residus a través de la seua incorporació en diferents matrius polimèriques per tal de donar lloc a una sèrie de materials amb alt rendiment mediambiental. La revalorització s'aborda desde diferents punts de vista. Per un lloc, es treballa en estructures de panells amb un alt contingut en Posidonia oceanica utilitzant com adhesius o lligats, matrius d'alt contenigut renovable, com ara la proteína de gluten i les resines de tipus epoxi derivades d'olis vegetals. Amb aquests plantejaments, s'aconsegueixen taulells d'alta densitat fabricats per termocompressió amb alts continguts de residu (superior a 70% en pes). Altre dels plantejaments amb què s'aborda aquesta investigació és el desenvolupament de compostos que imiten la madera, WPC (Wood Plastic composites) o NFRP (Natural Fiber Reinforced Plastics) amb la incorporació de fibres derivades d'aquests residus en matrius polimèriques obtingudes de l'etanol generat en la industria del biodiesel a partir de la canya de sucre. El processat per injecció d'aquests materials és factible i permet continguts de fibra al voltant del 40% en pes amb uns acabats superficials interessants per tal de substituir certs productes de madera. Finalment, es realitza un quart plantejament basat en residus de Posidonia oceanica aglomerats amb poliuretans d'origen renovable, processats per termocompressió, per a aplicacions en aïllament tèrmic i acústic. De forma global, els resultats obtinguts amb els diferents materials desenvolupats, a nivel de propietats mecàniques, tèrmiques, etc. obrin les portes a un nou grup de productes, respetuosos amb el medi ambient, i amb interessants possibilitats en diversos sectors tecnològics, al mateix temps que es dona una solució alternativa en la gestió d'aquests residus. / Ferrero Penadés, B. (2017). "Desarrollo de nuevos materiales ecológicos basados en matrices poliméricas de origen renovable y refuerzos de alga de Posidonia Oceánica" [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86283 / TESIS

Uno de los problemas más importantes en el mundo es la erosión costera. Alrededor del 70% de las playas de arena están sufriendo erosión. Las costas representan en la mayoría de los casos las zonas turísticas y por lo tanto la prevención de la erosión es una necesidad común. Generalmente, para hacer frente a este problema se realizan regeneraciones y/o obras de defensa costera, lo que conduce a costos económicos. En el caso concreto de España, el turismo es una importante fuente de ingresos, representando entorno al 10,9% del Producto Interior Bruto. En consecuencia, la prevención de la erosión del litoral español es necesaria con el fin de mantener esta entrada económica. Para que la evaluación y comprobación de los proyectos de regeneración de playas o de defensa costera (entre otras) sean eficaces, son necesarios métodos cada vez más precisos y fiables. Es por ello que se requiere habilidades de predicción con las que se pueda cuantificar los errores cometidos para así evaluar los posibles costes relacionados a ese error. En este sentido los modelos lineales, no lineales, redes neuronales artificiales o modelos numéricos pueden desempeñar un papel fundamental para su utilización en los proyectos de regeneración de playas. La presente Tesis Doctoral estudia las playas tanto de arena como de grava que se encuentran en el levante español, concretamente en las provincias de Valencia, Alicante y Murcia, con el objetivo de clasificar los diferentes tipos de playas y modelar el perfil transversal de las playas. En primer lugar, se realiza una clasificación de las playas en nueve tipos dependiendo de la morfología y la proporción y distribución de la arena y la grava en cada playa (Capítulo 1). Para ello se comparan tres métodos: el análisis discriminante, las redes neuronales artificiales y el método SVM (Support Vector Machine). En segundo lugar se modeliza el perfil transversal real de las playas de arena utilizando redes neuronales artificiales, empleando para ello el menor número de variables posibles y que sean fáciles de obtener (Capítulo 2). Para ello se determina la arquitectura óptima de la red neuronal y se comparan varias redes con diferentes parámetros de entrada. Una vez obtenida la red neuronal para el perfil de la playa se genera otra red neuronal siguiendo la misma metodología para determinar los puntos característicos de las barras que se pueden encontrar a lo largo del perfil (Capítulo 3). Por otro lado, se estudia el perfil transversal de las playas de grava. El perfil de estas playas se divide en tres zonas: playa seca, perfil sumergido hasta la profundidad de cierre o el inicio de la pradera de Posidonia oceanica, y el perfil dentro de la pradera. Estos perfiles se ajustan empleando diferentes funciones matemáticas: potenciales, exponenciales, y racionales, seleccionando la que mejor ajusta al perfil real en cada una de las tres zonas (Capítulo 4). Finalmente, se modelizan los parámetros que definen la función potencial que describe el perfil de equilibrio que mejor se ajusta al perfil sumergido de las playas de grava (Capítulo 5). En este caso se compara el funcionamiento de los métodos lineales y los numéricos, generando diferentes modelos en los que se tiene en cuenta o no el tipo de playa en la que se encuentra el perfil. Además se considera para ello variables que no se vean influidas por la constante variación que sufren las playas de grava debido al constante movimiento de la berma y el sedimento por el impacto del oleaje. Con todo esto, se pretende obtener nuevos modelos que nos permitan diseñar futuras regeneraciones empleando los volúmenes de material precisos, sin cometer grandes errores que supongan un coste en exceso. Pues en la actualidad, en España, se emplean formulaciones y/o modelos obtenidos a partir de ensayos en canal u obtenidas empíricamente en zonas con características muy diferentes, y que por lo tanto no contemplan el factor local. Así, se pretende que las nuevas herramientas que se proponen nos permitirán comprobar el funcionamiento futuro en el caso de que algunos de los factores implicados en la clasificación de la playa o en el modelado del perfil transversal se vean modificados, bien por la acción del hombre o por cambios naturales, de manera que sirvan de apoyo para el ingeniero costero a la hora de calcular una regeneración.

Les écosystèmes marins côtiers subissent de nombreuses perturbations naturelles et anthropiques. Dans le contexte socio-économique actuel, mieux comprendre le fonctionnement et transfert des contaminants dans ces écosystèmes est primordial. L’étude du transfert de la matière organique et des contaminants aux interfaces, constitue un enjeu crucial. Les principaux objectifs sont de caractériser l’ichtyofaune des herbiers de posidonie et comprendre les relations trophiques ; d’établir les niveaux et variabilité spatiale de la contamination en éléments traces ETs et polluants organiques persistants POPs dans les compartiments de l’écosystème ; et d’identifier les sources et les processus influençant les niveaux de contamination le long du réseau trophique à Marseille et Hyères. La caractérisation du peuplement de poissons et des relations trophiques au sein de l’écosystème est nécessaire pour comprendre les niveaux de contamination. Chez les poissons, le phénomène de bioaccumulation des ETs est difficile à mettre en évidence, excepté pour le mercure. L’influence du régime alimentaire, taille et besoins physiologiques et métaboliques est manifeste. La grande stabilité et la rémanence des POPs leur confèrent des propriétés de bioconcentration et de bioamplification importantes. Les concentrations en contaminants mesurées, ainsi que la détection de pesticides toxiques interdits, attestent de la nécessité de considérer cette pollution avec attention, plus forte à Marseille. / The marine ecosystems undergo frequent disturbances. In the current socio-economic context characterized by intensive urban development and industrialization, it is of primordial importance for the management of the environment to achieve a better understanding of the functioning and the transfer of contaminants within these ecosystems. The study of the transfer of organic matter and contaminants to the interfaces is thus a crucial issue. The main objectives are to characterize the fish fauna and to determine the food webs; to establish the levels and patterns of spatial variability of contamination by trace elements TEs and persistent organic pollutants POPs; and to identify the sources and the processes having an influence on the levels of contamination throughout the food webs. The characterization of the fish populations and the trophic relations between the compartments of the ecosystem is necessary in order to understand the levels of contamination in TEs and POPs. For the fishes, it is difficult to provide evidence of the phenomenon of bioaccumulation of TEs, except for mercury, but the influence of diet, size and physiological and metabolic requirements is obvious. The great stability, liposolubility and persistence of the POPs confer on them significant bioconcentration and bioamplification capabilities. The concentrations in TEs and POPs recorded, and the detection of banned toxic pesticides, attest to the necessity of paying close attention to this pollution.

Our planet is traversing the age of human-induced climate change and biodiversity loss. Projected global warming of 1.5 ºC above pre-industrial levels and related greenhouse gas emission pathways will bring about detrimental and irreversible impacts on the interconnected natural and human ecosystem. A global warming of 2 ºC could further exacerbate the risks across the sectors of biodiversity, energy, food, and water. Time- and cost-effective solutions and strategies are required for strengthening humanity’s response to the present environmental and societal challenges. Coastal seascape ecosystems including seagrasses, corals, mangrove forests, tidal flats, and salt marshes have been more recently heralded as nature-based solutions for mitigating and adapting to the climate-related impacts. This is due to their ability to absorb and store large quantities of carbon from the atmosphere. Focusing on seagrass habitats, although occupying only 0.2% of the world’s oceans, they can sequestrate up to 10% of the total oceanic carbon pool, all the while providing important food security, biodiversity, and coastal protection. But seagrass ecosystems, as all of their blue carbon seascape neighbors, are losing 1.5% of their extent per year due to anthropogenic activities. This has adverse implications for global carbon stocks, coastal protection, and marine biodiversity. Seagrass and seascape recession necessitates their science and policy-based management, protection, conservation which will ensure that our planet will remain within its sustainable boundaries in the age of climate change. The present PhD Thesis and research aim is to develop algorithms for seagrass mapping and monitoring leveraging the recent emergences in remote sensing technology―new satellite image archives, machine learning frameworks, and cloud computing―with field data from multiple sources. The main PhD findings are the demonstration of the suitability of Sentinel-2, RapidEye, and PlanetScope satellite imagery for regional to large-scale seagrass mapping; the introduction and incorporation of machine learning frameworks in the context of seagrass remote sensing and data analytics; the development of a semi-analytical model to invert the bottom reflectance of seagrasses; the design and implementation of multi-temporal satellite image approaches in coastal aquatic remote sensing; and the introduction, design and application of a scalable cloud-based tool to scale up seagrass mapping across large spatial and temporal dimensions. The approaches of the present PhD cover the gaps of the existing scientific literature of seagrass mapping in terms of the lack of spatial and temporal scalability and adaptability; the infancy in seagrass and seascape-related artificial intelligence endeavours; the restrictions of local server and mono-temporal approaches; and the absence of new methodological developments and applications using new (mainly open) satellite image archives. I anticipate and envisage that the near-future steps after the completion of my PhD will address the scalability of the designed cloud-native, data-driven mapping tool to standardise, automate, commercialise and democratise mapping and monitoring of seagrass and seascape ecosystems globally. The synergy of the developed momentum around the global seascape with the technological potential of Earth Observation can contribute to humanity’s race to adapt to and mitigate the climate change impacts and avoid cross tipping points in climate patterns, and biodiversity and ecosystem functions.

[EN] The seagrass Posidonia oceanica is an important ecosystem endemic in the Mediterranean Sea and for their rightful protection they have been included as priority habitat in the European Union habitats directive. From the priority lines of investigation proposed by the Ministry of Environment, Rural and Marine care for the conversation of the habitat of communal interest 1120*. In regards to the seagrass Posidonia (Posidonion oceanicae) in Spain, in some of the protected marine spaces and managed by the Generalitat Valenciana, the following have been developed: The line "mapping and cataloging of the habitat type 1120*". The line "effect of invading species". The line "Effects of climate change in the priority habitat of seagrass of Posidonia oceanica". The line "Development and validation of state indicators of the conservation, structure and function of the habitat type 1120*". / [ES] Las praderas de Posidonia oceanica son un importante ecosistema endémico del mar mediterráneo y para su protección ha sido incluido como hábitat prioritario en la Directiva de Hábitats de la Unión Europea. De las líneas prioritarias de investigación propuestas por el Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino, para la conservación del hábitat de interés comunitario 1120* Praderas de Posidonia (Posidonion oceanicae) en España, en algunos de los espacios marinos protegido creados y gestionado por la Generalitat Valenciana, se han desarrollado las siguientes: La línea "Cartografiado y catalogación del tipo de hábitat 1120*". La línea "Efecto de las especies invasoras". La línea "Efectos del cambio climático en el hábitat prioritario praderas de Posidonia oceanica". La línea "Desarrollo y validación de indicadores de estado de conservación, estructura y función del tipo de hábitat 1120*" . / [CAT] Els herbers de Posidonia oceanica són un important ecosistema endèmic del mar mediterrani i per a la seua protecció ha sigut inclòs com a hàbitat prioritari en la Directiva d'Hàbitats de la Unió Europea. De les línies prioritàries d'investigació proposades per el Ministeri de Medi Ambient , i Medi Rural i Marí, per a la conservació de l'hàbitat d'interés comunitari 1120* Herbers de Posidonia (Posidonion oceanicae) a Espanya, en alguns dels espais marins protegit creats i gestionat per la Generalitat Valenciana, s'han desenrotllat les següents: La línia "Cartografiat i catalogació del tipus d'hàbitat 1120*". La línia "Efecte de les espècies invasores". La línia "Efectes del canvi climàtic en l'hàbitat prioritari herbers de Posidonia oceanica". La línia "Desenrotllament i validació d'indicadors d'estat de conservació, estructura i funció del tipus d'hàbitat 1120*". / Enguix Egea, A. (2016). Desarrollo de lineas prioritarias de investigación del hábitat de interés comunitario 1120* Praderas de Posidonia (Posidonion oceanicae) en espacios marinos protegidos de la Comunidad Valenciana [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/63242 / TESIS

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.