MARMARA DENİZİ NDE TSUNAMİ SENARYOLARININ MODELLENMESİ

Transkript

1 Gemi Mühendisliği ve Sanayimiz Sempozyumu, Aralık 2004 MARMARA DENİZİ NDE TSUNAMİ SENARYOLARININ MODELLENMESİ Prof. Dr. Serdar BEJI 1 ÖZET Marmara Denizi nde olası bir deprem sonucunda oluşabilecek deniz dalgaları, Çınarcık Çukuru ndan geçen Kuzey Sınır Fayı nın 6.5, 7.0 ve 7.5 büyüklüğündeki depremlerde kırılma durumları için simüle edilmiş ve bu dalgaların en büyük yükseklikleri ile kıyılara ulaşma süreleri hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar, hiç bir hesaplama yapılmaksızın ortaya atılan dalga yüksekliği değerlerinin abartılı olduğunu göstermektedir. Anahtar kelimeler: Marmara Denizi, deniz dibi depremleri, tsunami, sayısal modelleme. 1. Giriş 17 Ağustos 1999 depreminde İzmit Körfezi kıyılarında oluşan su seviyesi yükselmeleri ve heyelanlar, Marmara Denizi nde olabilecek bir depremin tsunami oluşturabileceği konusunu gündeme getirmiştir. Önümüzdeki 30 yıl içinde Marmara Denizi nde 7 büyüklüğünden daha büyük bir depremin olma olasılığının yüksek bir değer olarak ifade edilmesi, dikkatleri bu denizimizde oluşabilecek sismik kaynaklı dalgalara çekmiştir. Bu ilgi nedeniyle, temelde hiçbir hesaba veya tecrübi öngörüye dayanmaksızın, 1999 depreminin ardından pek çok tsunami senaryosu üretilmiş ve üretilmeye devam edilmektedir. Bu senaryoların hemen tamamı deniz dalgaları konusunda hiçbir fikri olmayan kişilerce ortaya atılmış olup, yalnızca kişisel popülarite ve kamuoyunu korkutma ötesinde anlam taşımamaktadır. Senaryo üretimi öyle bir noktaya varmıştır ki, tamamen mitolojik kaynaklı bir hikayeye dayanarak, deprem sonrası oluşacak dalgaların İstanbul Boğazı na girip boğazın her iki yakasında karşılıklı yükselerek kıyılardan kopardığı taşları havada çarpıştıracak düzeyde felaketlere sebep olabileceği dahi ima edilmiştir [1]. Bu ve benzeri görüşlere bilimsel karşılık verilebilmesi için makul kabullere dayanan gerçekçi hesaplamaların yapılması gerektiği açıktır. 1 İTÜ Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi, Deniz Teknoloji Mühendisliği Bölümü, Maslak 34469, İstanbul. 197

2 Deniz dibi depremlerinin genellikle oldukça düşük bir yüzdesi tsunami olarak isimlendirilen büyük hasar verici dalgalara sebep olsa da, belirli bir risk her zaman vardır ve bu riskin bağlı olduğu parametreler kesin olarak belirlenemediği için hesaplamaların en kötü durum için yapılması gerekir. Bir TÜBİTAK projesi (YDABÇAG-Proje no. 199Y118) olarak gerçekleştirilen [2] ve burada yalnızca bazı sonuçları verilen çalışmada, Kuzeydoğu Marmara ve Adalar bölgesinde Çınarcık Çukuru ndan geçen Kuzey Sınır Fayı nın farklı deprem büyüklükleri için kırılması durumlarında bölgede oluşabilecek dalgaların ulaştığı en büyük değerler ve kıyılara ulaşma süreleri bir dalga modeli kullanılarak sayısal simülasyonlarla hesaplanmıştır. Simülasyonlar, klasik anlamda bir tsunaminin çeşitli nedenlerle Marmara Denizi için mümkün olmadığını ve oluşacak en büyük dalga yüksekliklerinin en kötü durumlarda dahi hayali senaryolarla uyuşmadığını göstermektedir. Büyüklüğü 7 veya daha az olan depremler için dalga yönünden bir sorun olmadığı söylenebilir. 2. Tsunami Senaryolarının Simülasyonları Deniz tabanında oluşabilecek yükselme ve alçalmaların oluşturacağı su dalgalarını zamana bağlı olarak simüle etmek için geliştirilen Boussinesq türü nonlineer bir dalga modeli kullanılmıştır [2]. Marmara Denizi nin kuzeydoğusunda 40 o 45 K - 41 o 00 K enlemleri ile 28 o 50 D - 29 o 20 D boylamları arasında kalan bölgede, Çınarcık Çukuru ndan geçen fay hattının 6.5, 7.0 ve 7.5 büyüklüğünde depremlere sebep olacak şekilde kırılması ile oluşacak deniz dalgaları simüle edilmiştir. Hesaplamalarda göz önüne alınan bölge ve dip konturları Şekil 1 de verilmektedir. Seçilen üç farklı deprem büyüklüğü 6.5, 7.0 ve 7.5 için fay hattının kırılması ile deniz tabanında oluşacak yer değiştirmelerin formu Mansinha ve Smylie (1971) modeline göre belirlenmiş [3] ve anılan proje çerçevesinde geliştirilen dalga modelinde kullanılmıştır. Böylece, depremden ötürü oluştuğu varsayılan deniz dibi deformasyonların yarattığı deniz dalgalarının yayılması zamanın ve konumun fonksiyonu olarak bütün hesaplama noktaları için belirlenmiştir. Seçilen zamanlarda hesaplama bölgesindeki yüzey dalga hareketleri ile bu hareketlere ait en büyük ve en küçük değerler ve bu değerlerin koordinatları (şekil 1 deki eksen takımına göre) tespit edilerek 7.0 ve 7.5 deprem büyüklükleri için tablolar hazırlanmıştır. 6.5 büyüklüğünde bir depremin oluşturduğu dalgalar ihmal edilebilir düzeyde olduğundan burada yer verilmesine gerek görülmemiştir. 7.0 ve 7.5 için hazırlanan tablolar ve tablodaki değerler üzerine yapılan yorumlar aşağıdadır. 198

3 Kuzey-Guney Istikametinde Mesafe (m) Yesilkoy Cinarcik Cukuru Burgaz Adasi Kadikoy Kinaliada Heybeliada Buyukada Tuzla Dogu-Bati Istikametinde Mesafe (m) Şekil 1. Sayısal simülasyonlarda göz önüne alınan bölge ve dip konturları. Fay hattı kırılmasının, su derinliğinin keskin bir şekilde 1200 m ye düştüğü Çınarcık Çukuru nu belirleyen diyagonal boyunca kırıldığı varsayılmıştır. 3. Sonuçlar Tablo 1 ve 2 den görüldüğü üzere su seviyesindeki ortalama yükselme veya alçalma değerleri 7.0 büyüklüğünde bir deprem için a ort =1.7 m ve 7.5 durumunda a ort =6.2 m olarak alınabilir. Burada, su seviyesindeki ortalama yükselme veya alçalma değerini metre olarak a ort =(a maks -a min )/2 şeklinde hesaplanmaktadır. Bunlardan önemli olanı 7.5 büyüklüğünde depreme karşı gelen a ort =6.2 m değeridir ki bu da incelenen deprem senaryoları arasında en kötü ihtimalle oluşabilecek dalganın yaratacağı su seviyesindeki ortalama yükselme veya alçalma değerdir. Tablo 1. Deprem büyüklüğünün 7.0 olması durumunda değişik zamanlarda elde edilen en yüksek ve en düşük su seviyesi değerleri ile bu seviyelerin oluştuğu koordinatlar. T değerleri saniye olarak depremin oluştuğu andan itibaren geçen zamanı göstermektedir. 7.0 (Richter) a maks (m) (x maks, y maks ) (m) a min (m) (x min,y min ) (m) T=3 s 0.54 (18000, 7650) (16300, 5800) T=150 s 0.72 (350, 230) (12250, 14600) T=300 s 0.73 (23450, 10200) (23450, 12300) T=450 s 1.13 (22400, 13650) (17850, 18000) T=600 s 1.64 (500, 23000) (34800, 14350) T=750 s 1.73 (1200, 24550) (24850, 19000) 199

4 Tablo 2. Deprem büyüklüğünün 7.5 olması durumundaki değerler. 7.5 (Richter) a maks (m) (x maks, y maks ) (m) a min (m) (x min,y min ) (m) T=3 s 1.55 (18600, 8200) (16300, 5200) T=150 s 2.04 (500, 350) (12200, 14600) T=300 s 2.11 (23700, 10650) (23600, 12150) T=450 s 4.36 (23200, 14100) (18000, 17800) T=600 s 4.66 (6200, 22700) (34900, 14700) T=750 s 5.60 (900, 25000) (25100, 17400) Yukarıdaki tablolarda farklı zamanlar için hesaplanan en yüksek ve en düşük değerlere karşı gelen koordinatlar incelendiğinde, her iki deprem büyüklüğü için de bu koordinatların birbirine oldukça yakın olduğu görülmektedir. Başlangıçta T=3 s için bu değerler fay hattının kırıldığı bölgenin ortasında yer almakta, T=150 s için ise fay hattı diyagonaline paralel olarak güneybatı istikametinde bölgeyi terk eden dalganın yaklaşık olarak orijinde (0, 0) oluşturduğu en büyük ve en küçük değerler gözlenmektedir. T=300 s ve T=450 s anlarında oluşan en büyük değerler Heybeliada ile Büyükada arasında gözlenmektedir. Son olarak T=600 s ile T=750 s anlarında Yeşilköy bölgesinde en büyük değerlerin hesaplandığı görülmektedir. Hesaplamaların daha uzun sürmesi halinde Kadıköy-Tuzla hattında büyük değerler elde edilmektedir fakat bu değerler T=750 s öncesi değerlerden yüksek olmadığı için burada yer verilmemiştir. Öngörülen deprem senaryolarına göre Marmara Denizi nin kuzeydoğusu için gerçekleştirilen sismik kaynaklı dalga simülasyonları güvenlik açısından üç temel sonuç sağlamaktadır. Bunlardan ilki, büyüklüğü 7.0 ve daha küçük olan depremler için tsunami açısından ciddi bir tehlikenin bulunmadığıdır. İkincisi, ancak 7.5 veya daha büyük depremlerde tehlikeli dalga yüksekliklerinin oluşabileceği fakat bu dalgaların klasik tsunami dalgaları türünden olmayıp nispeten daha az tahripkar olduğudur. Üçüncü önemli sonuç, olası bir sismik dalga durumunda, öncelikle Kınalıada, Burgaz Adası, Heybeliada ve Büyükada nın güney sahillerinin, ardından da İstanbul un Avrupa yakasında Yeşilköy ile Eminönü arasındaki sahil şeridinin ve daha sonra Anadolu yakasında Kadıköy ile Kartal arasındaki sahil şeridinin etkileneceğidir. Bu sıralanan sahillere tehlikeli sayılabilecek dalgaların varma süreleri sırasıyla yaklaşık olarak 5 dakika, 10 dakika ve 12 dakika olarak hesaplanmıştır. Bu sürelerden en azı olan 5 dakika göz önüne alındığında dahi, kıyı bölgesinden uzaklaşmak için yeterince sürenin mevcut olması güvenlik açısından rahatlatıcı bir noktadır. Tablolarda verilen sayısal sonuçların yanı sıra, simülasyonların ortaya çıkardığı diğer bir nokta tsunami isimlendirmesinin pek uygun olmadığıdır. Marmara Denizi nin okyanuslara kıyasla oldukça küçük boyutlara sahip olması nedeniyle, bölgede oluşabilecek deniz dibi deformasyonlarının yarattığı su dalgalarının dalga boyları hiçbir zaman klasik anlamdaki bir tsunaminin dalga boyu düzeyinde olamamaktadır. Bu nedenle, Marmara Denizi nde depremle oluşan dalgaları tsunami olarak isimlendirmek pek doğru olmadığı gibi, yine aynı nedenle Marmara Denizi nde depremin yarattığı dalgalar klasik tsunamiler kadar tahripkar olamayacaktır. Belirtilmesi gereken önemli bir nokta da, 1200 m 200

5 derinliğindeki Çınarcık Çukuru nun dışında derinliklerinin aniden 100 m civarına düşmesi nedeniyle az derin bölgeye doğru ilerleyen dalgaların bir kısmının güneybatı istikametinde geriye yansıdığıdır ki bu etki kıyılardaki dalga yüksekliklerinin olabileceğinden daha düşük çıkmasına sebep olmaktadır. Sonuç olarak, Marmara Denizi nde depremden kaynaklanan ve tehlikeli sayılabilecek dalgaların oluşabilmesinin mümkün olduğunu, fakat bu dalgaların hiçbir zaman klasik tsunami dalgaları ile aynı kategoride ve aynı tahripkarlık düzeyinde olmadığını söyleyebiliriz. Daha da önemli olanı, okyanuslarda oluşan depremlerin aksine Marmara Denizi nde oluşacak bir depremin, sözü edilen bölgede yaşayanlar tarafından hemen hissedilebilmesi ve bunun doğal bir uyarı görevi yapacak olmasıdır. Böylece, ilave bir erken uyarı sistemine gerek olmaksızın, büyük bir depremin hissedilmesi sonrası yukarıda belirtilen sahil bölgesinde bulunanların bölgeyi terk etmeleri can güvenliklerini sağlayacaktır. Olası dalgaların ilerleme hızlarının okyanuslardakine kıyasla nispeten düşük olması, yeterli süre sağlamaktadır. Kaynaklar [1] Şengör, A.M.C. Çarpışan kayalar mitosu nereden çıkmış olabilir? Zümrüt ten Akisler, Cumhuriyet Bilim Teknik, 786-5, 13 Nisan [2] Beji, S. ve Aldoğan, A.İ., Denizlerde oluşan depremlerinin yarattığı su dalgalarının modellenmesi ve korunma yöntemlerinin araştırılması. TÜBİTAK-YDABÇAG 199Y118 No. lu Proje Nihai Raporu, 57s., Mayıs [3] Mansinha, L. and Smylie, D. E., The displacement fields of inclined faults, Bull. Seism. Soc. Am., 61, , (1971). 201