ülkemiz ege kıyıları için deniz seviyelerinin uzun dönem değişimleri

7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu
- 45 -
ÜLKEMİZ EGE KIYILARI İÇİN DENİZ SEVİYELERİNİN UZUN
DÖNEM DEĞİŞİMLERİ
Mustafa DOĞAN1, H. Kerem CIĞIZOĞLU2, D. Uğur ŞANLI3, Aslı ÜLKE4
Araş. Gör. İnş. Y. Müh., Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği
Bölümü, Tınaztepe Yerleşkesi 35160 Buca/İZMİR, 0 232 412 70 55, [email protected]
1
2
3
4
Prof. Dr., İstanbul Teknik Üniversitesi İnşaat Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 34469
Maslak/İSTANBUL, 0 212 285 34 15, [email protected]
Doç. Dr., Yıldız Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi Geomatik Mühendisliği Bölümü, 34210
Esenler/İSTANBUL, 0 212 383 52 81, [email protected]
Araş. Gör. Dr., Bozok Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
66200 YOZGAT, 0 354 242 10 01, [email protected]
ÖZET
Kısa süreli değişimlerin nispeten daha rahat kestirilebildiği deniz seviyelerinin, uzun dönemli
davranışlarının incelenmesi, birçok verimli kıyı ovasına sahip ve nüfusunun büyük bir kısmının kıyı şeridinde yaşadığı ülkemiz koşullarında daha fazla önem kazanmaktadır. Bu durumda,
deniz seviyelerindeki uzun dönem değişikliklerin kıyı bölgesi yönetimi ve kıyı bölgelerinin planlanması açısından önemi ortaya çıkmaktadır.
Çalışmada, Harita Genel Komutanlığı’nca işletilen ve ülkemiz Ege kıyılarında yer alan İzmirMenteş ve Bodrum-II mareograf istasyonlarının aylık ortalama ham deniz seviyesi verileri (göreceli değişim) kullanılmıştır. Bununla birlikte bu bölgelerdeki düşey yer kabuğu hareketlerinin
sayısal değerleri işlenerek düzeltilmiş deniz seviye değişimleri elde edilmiştir. Düzeltilmiş deniz
seviye verileri kullanılarak eğilim sınamaları gerçekleştirilmiş ve bu durum veri uzunlukları yıl
bazında değiştirilerek tekrarlanmıştır. Deniz seviyesi değişimlerinin anlamlı olduğu istasyonların verileri ile Kuzey Atlantik Salınımı (NAO) göstergeleri arasındaki ilişkiler araştırılmıştır.
Gerçekleştirilen çalışma sonucunda mareograf istasyonlarının bulundukları bölgelerde anlamlı
düşey yer kabuğu hareketleri tespit edilememiştir. Deniz seviye verilerinin tekrarlı eğilim çözümlemeleri sonucunda 1990’lı yıllarının başlarından itibaren eğilimlerde artışa doğru bir dönüş gözlenmiştir. Elde dilen sonuçlar ile NAO gösterge eğilimleri arasında çok güçlü olamayan
doğrusal ilişkiler ortaya çıkarılmıştır.
LONG TERM VARIATIONS of SEA LEVELS for EAGEAN COASTS in
TURKEY
Although the short-term variations of the sea levels can be predicted easily, the investigation of
the long-term variations gained more importance in our country which has plenty of fertile coastal plains, where the majority of the population lives. Thus, it is vital to analyze the long-term
variations of sea levels for the management and planning of the coastal regions.
- 46 -
7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu
In this study, monthly average unprocessed data (relative variation) of the tide-gauges, located
in Izmir-Mentes and Bodrum-II on the Aegean coasts and managed by the General Command
of Mapping, were utilized. Furthermore numerical values of the vertical land movements were
processed and corrected sea level changes were obtained. By using the corrected sea level data,
trend tests were performed and this situation was repeated by changing the data length annually. The relationship between the data of the stations where the sea level changes are significant and the indicators of the North Atlantic Oscillation (NAO) were researched.
As a result of this study, no significant vertical land movements were observed in the regions
where the tide-gauges located. As a result of the repeated trend analysis, in the early 1990’s a
return to the increase in the trends were observed. Linear relations, which are not very strong,
were noticed between the obtained results and NAO indicator trends.
Anahtar Kelimeler: Deniz seviye değişimleri, düşey yer kabuğu hareketi, uzun dönem eğilim
sınamaları.
Giriş
Yeryüzü genelinde ve Türkiye özelinde etkileri rahatlıkla hissedilmeye başlanan küresel iklim
değişikliğinin, kıyı mühendisliğinin doğrudan araştırma alanına giren bir sonucu da deniz seviyelerindeki değişimlerdir.
Deniz seviyeleri, rüzgâr, basınç, sıcaklık ve gelgit gibi meteorolojik etkilerle kısa zaman dilimlerinde (saatlik, günlük ve haftalık) değişmekle birlikte, hidrolojik çevrimdeki kütlesel hareketler
ve büyük iklim olayları (Kuzey Atlantik Salınımı, El~Niño ve Güneyli Salınımı gibi) sonucunda
mevsimsel ve yıllık uzun dönemli değişimlere de maruz kalmaktadır. Bunlarla birlikte bir önceki paragrafta da değinildiği üzere küresel iklim değişikliğinin de uzun dönemli deniz seviye
değişimleri üzerindeki etkisi araştırılmaktadır.
Atmosferik sıcaklıklardaki artışlar, buzullardaki erimeyi hızlandırarak deniz seviyelerinin artışına yol açabilmektedir. Bununla birlikte deniz suyu yüzey sıcaklıklarındaki artışları takiben
su kütleleri genleşmekte ve yine deniz seviyelerinde artış olarak sonuçlanmaktadır.
Deniz seviyelerindeki uzun dönemli değişimler, başta kıyı bölgelerinin korunması ve planlanması olmak üzere, kıyı yapılarının güvenliği, kıyı ovalarının kullanımı, kıyıya yakın bölgelerde
akarsuların tuzlanması, iç taşkınların yaşanması gibi birçok farklı mühendislik problemlerini
de yanında getirmektedir.
Yukarıdaki etkiler göz önüne alınarak gerçekleştirilen birçok çalışma sonucunda yeryüzü genelinde deniz seviyelerinde 1980 li yıllardan itibaren anlamlı artışlar bildirilmektedir. Revelle
(1983) çalışmasında küresel iklim değişikliğinin en büyük kanıtı olarak 21. yy boyunca deniz
suyundaki ısınma ve sonucunda oluşan 30 ila 50 cm lik değişim gösterilmektedir. Bir başka
çalışma olan Titus ve diğ. (1991) de ise geçtiğimiz yüzyılda yeryüzü genelinde deniz seviyelerinin
10 ila 25 cm artış gösterdiği ve bununda küresel iklim değişikliği sonucu yaşandığı bildirilmektedir. Yeryüzü geneli yapılan çalışmalara ek olarak gerçekleştirilen yerel çalışmalar, birbirlerinden oldukça farklı sonuçlar vermektedir. Bu bağlamda, küresel tahminlerin yanı sıra bölgesel
bazda deniz seviye tahminlerinin gerçekleştirilmesi yarar sağlayacak niteliktedir.
Bazı araştırmacılar, deniz seviye değişimleri ile büyük iklim döngüleri arasındaki ilişkileri de
araştırmaya çalışmışlardır. Farklı boyutlarda ve etki alanlarında iklim döngüleri tanımlansa da,
bunlardan ikisi yeryüzü genelinde ön plana çıkmaktadır. Bunlar, kuzey yarım kürede etkili olan
North Atlantic Oscillation (Kuzey Atlantik Salınımı) ‘NAO’ ve etkisi güney yarım kürede görülen
El Niño~Southern Oscillation (El Niño ve Güneyli Salınımı) ‘ENSO’ dur. Ülkemizin özelinde,
NAO ve bunun alt döngülerinden Mediterranean Oscillation (Akdeniz Salınımı) ‘MO’ önem kazanmaktadır. Tsimplis ve Shaw (2008) çalışmasında NAO ve MO göstergelerinin Avrupa kıyılarındaki deniz seviye değişimleri ile anlamlı ölçüde ilişkili olduklarını ve bu ilişkinin Avrupa’nın
kuzey kıyılarında aynı yönde, Akdeniz kıyılarında ise tersi yönde olduğunu göstermektedirler.
Bununla birlikte, Aldeanuva ve diğ., (2008) ise Akdeniz’deki farklı havzalarda 14 yıllık altimetre
verileri ile gerçekleştirilen çalışmalarında İyon denizinde -10±0.8 mm/yıl değerinde anlamı eğilimler tespit edilmişlerdir. Buna ilave olarak Levantin ve Balerik havzalarında deniz seviyeleri
ile NAO göstergeleri arasında düşük ama anlamlı bir ilişki saptamışlardır. Bunlara ilave olarak
7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu
- 47 -
Kazmin ve Zatsepin (2007) çalışmasında ise Karadeniz’de kış aylarında uzun dönem için deniz
yüzeyi sıcaklık değişimleri incelenmiş ve bunun NAO göstergeleri ile ilişkileri ortaya konulmuştur.
Tüm çalışmalarda düşey yer kabuğu hareketi, göreceli deniz seviye değişimlerin belirlenmesi
konusunda bir problem oluşturabilmektedir. Bu durumun giderilmesi ve yer kabuğunda anlamlı düşey hareketlerin varlığının tespiti için GPS ölçümlerine ya da tekrarlı duyarlı nivelman
gözlemlerine ihtiyaç duyulmaktadır.
Bu çalışma kapsamında ülkemiz Ege kıyıları için uzun dönemli aylık ortalama deniz seviye
verileri ile sabit GPS verileri birlikte değerlendirilmekte ve sonuçlar NAO göstergeleri ile karşılaştırılarak aralarındaki ilişki ortaya çıkarılmaktadır.
Veri ve Yöntem
Çalışma kapsamında Harita Genel Komutanlığı’nca işletilen iki adet mareograf istasyonuna
(İzmir-Menteş ile Bodrum-II) ait aylık ortalama deniz seviye verileri ile mareograf istasyonlarının bulundukları bölgedeki düşey yer kabuğu hareketlerini belirlemek amacıyla İzmir-Menteş
ve Bodrum’da bulunan sabit GPS verileri işleme tabi tutulmuştur. İstasyonlara ait açıklayıcı
bilgilere Çizelge 1’de, istasyonların konumlarına ait haritaya ise Şekil 1’de yer verilmektedir.
Çizelge 1. İstasyonlara ait açıklayıcı bilgiler.
İstasyon
Özelliği
Mareograf
Sabit-GPS
Mareograf
Sabit-GPS
İsmi
İzmir-Menteş
Bodrum-II
Kayıt
Dönemi
1986-2005
1994-2005
1986-2005
1994-2005
Yükselti
Enlem
Boylam
38° 26´ K
26° 43´ D
0
37° 02´ K
27° 25´ D
0
Şekil 1. Mareograf ve sabit-GPS istasyonlarının konumları.
(m)
- 48 -
7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu
Veri gruplarında olası eğilimlerin saptanması amacıyla, aşağıda detaylı olarak anlatılan parametrik olamayan Mann-Kendall sınaması kullanılmıştır.
Bu yöntem parametreye bağlı olmayarak verilerin frekans dağılımından etkilenmemekte ve hidroklimatolojik zaman serilerinin eğilimlerinin araştırılmasında sıklıkla kullanılmaktadır (Zhang
ve diğ., 2001). Kendall’ın τ istatistiğine dayanan bu sınamada, değişkenlerin değerleri yerine
bu değerlerin büyüklük sırası önem taşır. H0: ρx,y = 0 hipotezi, verilerin (x1, x2, ..., xn) n adet
bağımsız ve eş dağılmış değişkenler olduğunu belirtir (Yu ve diğ., 1993). Bu durum iki taraflı
H1: ρx,y ≠ 0 karşıt hipotezine göre denetlenir. j  2,3,....., n ve k  1,2,....., j  1 olmak üzere x j  x k
ve x j  x k (k≠j) durumlarının sayılmasına dayanan sınama istatistiği S aşağıdaki denklem ile
hesaplanır.
n 1
S 
n
 sgn( x j  xk )
(1)
k 1 j  k 1
  1; (x j  xk )  0

sgn( x j  x k )   0 ; ( x j  x k )  0

 1; (x j  xk )  0





(2)
Sıfır ortalamalı olan sınama istatistiğinin değişebilirliği aşağıdaki şekilde hesaplanabilir.


Var ( S )  nn  12n  5  t t t  12t  5 18
(3)
Burada t, herhangi bir düğümün uzunluğu olmakta ve ∑t bu düğüm boyunca ki toplamı göstermektedir. Örnek uzunluğunun 10 değerinden büyük olduğu durumlar için standart değişken
aşağıdaki denklem yardımıyla hesaplanır (Douglas ve diğ., 2000).




z



S 1

; S  0


0
; S  0

S 1
; S  0
Var ( S )

Var ( S )
(4)
Seçilen bir α anlam seviyesinde, eğer z  z  2 , sağlanıyorsa bu zaman serisinde anlamlı bir
eğilimin varlığı kabul edilir ve standart değişken z’nin işareti eğilimin yönünü belirler.
Deniz seviye verilerinin eğilimlerinin belirlenmesinde kullanılan Mann-Kendall sınaması, veri
uzunluğu ile eğilimlerin değişiminin araştırılması ve dönüm noktaların belirlenebilmesi için
tekrarlı olarak uygulanmıştır. Verilerin başlangıç yılı sabit tutulup, bitiş yılları birer yıl geri alınarak sınamalar gerçekleştirilmiş ve bu yöntem geri yayılımlı tekrarlı Mann-Kendall sınaması
olarak adlandırılmıştır.
Sonuç ve Öneriler
İzmir-Menteş ve Bodrum-II sabit GPS istasyonlarına ait 1994 ile 2005 yılları arasındaki veriler
kullanılarak düşey yer kabuğu hareketinin eğilimleri araştırılmıştır (Şekil 2). Bunun sonucunda her iki istasyonun verilerinde anlamlı bir eğilim saptanmamıştır.
Böylece mareograf istasyonlarında ölçülen deniz seviye verilerinin düzeltilmesine gerek kalmamaktadır. Deniz seviye verileri doğrudan Mann-Kendall sınamasına tabi tutulabilir.
Şekil 3’te İzmir-Menteş ve Bodrum-II mareograf istasyonlarının verileri ile gerçekleştirilen geri
yayılımlı tekrarlı Mann-Kendall sınama sonuçları verilmektedir.
7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu
- 49 -
Şekil 2. Sabit GPS ölçümleri ile elde edilen düşey yer kabuğu hareketleri.
Şekil 3. Geri yayılımlı tekrarlı Mann-Kendall sınama sonuçları (
seviyesinde güven limitleri,
: eğilimin dönüm yılı).
: %5 anlam
Yukarıdaki şekilde verilen çizimler incelendiğinde hem İzmir-Menteş hem de Bodrum-II mareograf istasyonlarının deniz seviye eğilimlerinin 1990’lı yılların başlarından itibaren bir değişime
uğradıkları görülmektedir. 1990’lı yılların başlarına kadar eğilimlerde azalış görülse de bu tarihten itibaren sürekli bir artışa girilmiştir.
Diğer taraftan NAO göstergelerinin deniz seviyelerinin ölçüldüğü tarihler arasındaki değerleri
ile gerçekleştirilen eğilim çözümlemesi sonucunda, elde edilen çizim Şekil 4’te verilmektedir.
Şekil 4. NAO göstergelerinin geri yayılımlı tekrarlı Mann-Kendall sınama sonuçları
(
: %5 anlam seviyesinde güven limitleri).
- 50 -
7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu
Deniz seviye eğilimleri ile NAO gösterge eğimlerinin arasındaki doğrusal ilişkinin oraya çıkarılması için hesaplanan ilişkililik katsayıları Çizelge 2’de verilmektedir.
Çizelge 2. NAO gösterge eğilimleri ile deniz seviye eğilimleri arasındaki ilişkililik katsayıları
İstasyon
r2
İzmir-Menteş
0.58
Bodrum-II
0.68
Gerçekleştirilen istatistiksel sınamalar ve elde edilen sonuçların ışığı altında, aşağıda sıralanan
düşünceler ortaya çıkmaktadır;
(1) İki mareograf istasyonun seviye verileri eğilimlerinde de 1990’lı yılların başlarında bir yön
değiştirme hareketi görülmektedir.
(2) Çizelge 2’den de görüleceği üzere NAO göstergeleri ile deniz seviye eğilimleri arasında çok
güçlü olmamakla birlikte doğrusal bir ilişki söz konusudur.
(3) Elde edilen sonuçlar NAO ile ilgili Türkiye coğrafyasında gerçekleştirilen önceki çalışma
sonuçları ile uyumludur (sıcaklıklardaki eğilimler 1990’lı yılların başlarından itibaren artışa geçmektedir).
Kaynaklar
Aldeanueva F.C., Vera, J.D.R., Lafuente, J.G., (2008), “Steric and mass-induced Mediterranen
sea level terends from 14 years of altimetry data”, Global and Planetary Change 60, 563-575.
Douglas, E. M., Vogel, R. M., Kroll, C. N., (2000). Trends in floods and low flows in the United
States: Impact of spatial correlation. Journal of Hydrology, 240, 90–105.
Kazmin, A.S., Zatsepin, A.G., (2007), “Long term variability of surface temperature in the Black
Sea, and its connection with the large scale atmospheric forcing”, Journal of Marine Systems,
68, 293-301.
Revelle, R., (1983), “Probable future changes in sea-level resulting from increased atmospheric
carbon dioxide”, Changing Climate, 8.Chapter, 433-449, National Academy Press, Washington,
D.C.
Titus, J.G., Prk, R.A., Leathermn, S., P., Weggel, J.R., Greene, M.S., Mausel, P.W., Brown, S.,
Gaunt, G., Trehan, M., Yohe,G., (1991), “Greenhouse effect and sea level rise: the cost of holding back the Sea”, Coastal Management, vol:19, 171-204.
Yu, Y.S., Zau, S., Whittemore, D., (1993), Nonparametric trend analysis of water quality data of
rivers in Kansas. Journal of Hydrology, 150, 61–80.
Zhang, X., Harvey, K. D., Hogg, W. D., Yuzyk, T. R., (2001), Trends in Canadian streamflow.
Water Resources Research, 37(4), 987–998.

Download Report