8. KIYI MÜHEND SL SEMPOZYUMU

Transkript

1 24 MAYIS 2014 Mw 6.9 GÖKÇEADA DEPREMİ, TSUNAMİ MODELLEMESİ VE MAREOGRAF KAYDI İLE KARŞILAŞTIRILMASI Ceren Özer Sözdinler 1, Öcal Necmioğlu 1, Nurcan Meral Özel 1, Ahmet Cevdet Yalçıner 2 1 Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü Jeofizik Bölümü, İstanbul, ceren.ozer@boun.edu.tr, ocal.necmioglu@boun.edu.tr, ozeln@boun.edu.tr 2 Orta Doğu Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Deniz Mühendisliği Araştırma Merkezi, Ankara, yalciner@metu.edu.tr Özet 24 Mayıs 2014 tarihinde Ege Denizi Gökçeada açıklarında Mw=6.9 büyüklüğünde bir deprem meydana gelmiştir. Deprem başta Gökçeada, Çanakkale, Edirne, Balıkesir ve İstanbul un batısında olmak üzere tüm Marmara ve Ege Bölgesinde hissedilmiştir. Deprem sonrasında Harita Genel Komutanlığı tarafından işletilmekte olan Gökçeada su seviyesi ölçüm istasyonunda, depremden yaklaşık 10 dakika sonra yüksek seviyede ve uzun periyotta dalgalar kaydedilmiştir. Bu çalışmada, Gökçeada depremi fay mekanizması ile yapılan tsunami modelleme çalışmaları sunulmaktadır. Yüksek çözünürlüklü batimetrik veri kullanılarak yapılan hesaplamalar, Gökçeada su seviyesi mareograf kaydı ile karşılaştırılarak bu kaydın sismik etkiye bağlı deniz tabanı deformasyonu sonucu oluşan dalga hareketi ile meydana geldiği ortaya konulmaktadır. Çalışmada ayrıca, modelleme sonucu elde edilen en büyük pozitif ve negatif genliklerin dağılımı verilmektedir. May 24, 2014 Mw 6.9 Gökçeada Earthquake, Tsunami Numerical Modeling and Comparison with the Mareograph Measurements On 24 th of May, 2014, an earthquake with magnitude of Mw=6.9 was happened in Aegean Sea offshore Gökçeada. The earthquake shake was felt in the whole Marmara and Aegean regions, especially Gökçeada, Çanakkale, Edirne, Balıkesir and west of Istanbul. About 10 minutes after the earthquake, Gökçeada sea level measurement station, conducted by General Command of Mapping, was recorded waves with high amplitudes and long periods. This study presents the tsunami numerical modeling studies using the rupture parameters of Gökçeada earthquake. The numerical modeling calculations performed by using fine-gridded study domains are compared with the measurements of Gökçeada mareograph and it is proved that these recorded waves occurred as a result of seismic activity. This study also provides the distribution of maximum positive and negative amplitude calculated during the simulation. Anahtar Kelimeler: Tsunami, tsunami sayısal modelemesi, mareograf kaydı, 24 Mayıs 2014 Mw6.9 Gökçeada Depremi, tsunami hidrodinamik parametreleri 691

2 Giriş Kuzey Ege deki temel sismotektonik yapı, Kuzey Ege Baseni ve Kuzey Ege Çukuru tarafından temsil edilir. Kuzey Ege Çukuru, Marmara dan sonra Ganos fayı ve Saros körfezi üzerinden devam eden Kuzey Anadolu Fay Hattı sisteminin devamı olarak kabul edilmektedir. Tarihte büyük depremlere sahne olmuş bu tektonik sistemde baskın faylanma türünün normal ve yanal atım faylanma olduğu (Saatçılar vd., 1999) kabul edilmektedir ve bu yapının bir sonucu olarak da normal bileşenli yanal atımlı büyük depremler sonrasında tsunamiler gözlemlenmiştir. Bunlar arasında M.Ö. 330 yılında Limni adasının batısında gerçekleştiği düşünülen deprem ve ilişkili tsunami (Ambraseys, 1962; Soloviev, 2000; Altınok vd., 2011), 1672 yılının Nisan ayında meydana geldiği düşünülen bir depremde (Ambraseys, 2009) Bozcaada da bazı evlerin denize gömülmesi (Soloviev, 2000; Altinok vd., 2011), 21 Ağustos 1859 da Saros körfezinde meydana gelen büyük deprem (Ms=6.8), yine Saros körfezinde 9 Şubat 1893 de meydana gelen depremde (Ms=6.9) Dedeağaç kıyılarında 1m yüksekliğinde tsunami gözlemlenmesi ve tsunaminin kıyıdan yaklaşık 40m kadar içeri girmesi (Soloviev, 2000; Ambraseys, 2009; Altinok vd., 2011 ), 8 Ağustos 1983 Limnos adası ve Mirina tsunami gözlemleri (Soloviev, 2000; Altınok vd., 2011) örnek olarak verilebilir. 24 Mayıs 2014 tarihinde Ege Denizi Gökçeada açıklarında yerel saat ile de Mw=6.9 büyüklük ve 10 km odak derinliği 10km (USGS, 2014) olduğu belirtilen; başta Gökçeada, Çanakkale, Balıkesir, Edirne ve İstanbul olmak üzere tüm Marmara ve Ege Bölgesinde hissedilen şiddetli bir deprem meydana gelmiştir. Deprem sonrasında Harita Genel Komutanlığı (HGK) tarafından işletilmekte olan su seviyesi ölçüm istasyonunda depremden yaklaşık 10 dakika sonra yüksek seviyede ve uzun periyotta dalgalar kaydedilmiştir. Bölgenin tektonik yapısı, tsunami oluşturma potansiyeli ve tarihsel depremler, Gökçeada depremi sonrası kaydedilen tsunaminin gerçekliğine birer kanıttır. Tsunami kaydının alındığı Gökçeada mareografı, adanın kuzeydoğusundaki Kaleköy limanı içinde yeralmaktadır (Şekil 1). Deprem sonrası 30 sn örnekleme aralıklı kaydedilen su seviyesi verisi, deprem meydana geldikten yaklaşık 10 dk sonra en büyük su seviyesini 17cm olarak göstermektedir (Şekil 1). Bu ölçüm, Ege ve Akdeniz sularında bu zamana kadar kaydedilen tek tsunami kayıdı olma özelliği de taşımaktadır. Yöntem Tsunami sayısal modelleme çalışmalarında Rus ve Türk araştırmacılar tarafından geliştirilen, temel olarak TUNAMI N2 çalışma prensiplerine dayanan (TUNAMI-N2, 2001) ve pekçok modelleme çalışmasında güvenirliği onaylanan (Ozer et al, 2008, 2011; Yalciner et al, 2010) NAMIDANCE yazılımı kullanılmaktadır (NAMIDANCE, 2011). NAMIDANCE modeli, doğrusal olmayan 692

3 Şekil 1: HGK su seviyesi ölçüm istasyonunun bulunduğu Gökçeada-Kaleköy mevkii ve Gökçeada depremi sonrası kaydedilen tsunami dalgası (Google Earth; HGK, 2014) sığ denklemlerini hem kartezyen hem de küresel koordinat sisteminde çözmekte; tsunami hidrodinamik parametrelerini hesaplayarak aynı zamanda da dalga ilerlemesi, yükselmesi ve karada meydana gelen su baskınını görsel olarak canlandırma yaparak gösterebilmektedir. Tsunami modelleme ve sonuçların analizlerinde kullanılan çalışma alanı, D D boylamları ile K K enlemleri arasındadır. Batimetrik ve topografik veri olarak GEBCO 30 arcsec datası kullanılmış, 100m grid aralıklarına bölünerek analiz edilmiştir (Şekil 2). Tsunami analizlerinde tsunami ilk dalgasını elde etmek üzere kullanılan fay mekanizması bilgileri Tablo 1 de verilmektedir. Mareograf su seviyesi kayıdının modelleme sonuçlarıyla karşılaştırılmasında iki farklı fay modeli kullanılmıştır. Bu modellerde, odak noktası, fay uzunluğu ve genişliği, yer değiştirme miktarı, eğim açısı (dip), doğrultu açısı (strike) ve kayma açısı (rake) aynı kalmak üzere, sadece odak derinliği değiştirilmiştir. 693

4 Şekil 2: Tsunami sayısal modellemesinde kullanılan çalışma alanı Tablo 1: 24 Mayıs 2014 Mw= 6.9 Gökçeada depremi tsunami sayısal modelleme çalışmasında tsunami ilk dalgasını hesaplamak için kullanılan fay parametreleri Fay parametresi Odak merkezi K enlem D boylam Fay uzunluğu 60 km Fay genişliği 15 km Doğrultu açısı (strike) 75 Eğim açısı (dip) 75 Kayma açısı (rake) -145 Yer değiştirme miktarı (atım) 1.05 m Odak derinliği 7.5 km ve 15 km (fayın düzleminin ortasında) Tablo 1 deki fay parametrelerine dayanarak iki farklı odak derinliği ile hesaplanan tsunami ilk dalgası dağılımları Şekil 3 te verilmektedir. Okada (1985) bağıntıları kullanılarak hesaplanan tsunami ilk dalgasının en büyük positif ve en büyük negatif su seviyesi değerleri, odak derinliği 7.5 km kullanıldığında sırası ile 0.08 m ve metredir. Odak derinliği 15 km olarak alındığında ise bu değerler, 0.05 m ve metreye düşmektedir. Tsunami modelleleri 120 dakika gerçek zaman süresi kadar yapılmıştır. Analiz sonucunda elde edilen en büyük pozitif su yüzeyi seviyesi dağılımları (enerji dağılım haritaları) Şekil 4 te verilmektedir. Şekilde kırmızı ile gösterilen bölgeler 50 cm üzeri su seviyelerini belirtmektedir. Aynı şekilde, Şekil 5 te ise en büyük negatif su yüzeyi dağılımları gösterilmektedir. 694

5 Odak derinliği: 7.5 km Odak derinliği: 15 km Şekil 3: Tablo 1 de verilen fay parametreleri ile odak derinliği 7.5km ve 15km kullanılarak oluşturulan tsunami ilk dalgası yüzeysel dağılımları Odak derinliği: 7.5 km Odak derinliği: 15 km Şekil 4: Tsunami modellemesi sonucu elde edilen en yükek pozitif su yüzeyi seviyelerinin dağılımı (enerji dağılım haritası) Odak derinliği: 7.5 km Odak derinliği: 15 km Şekil 5: Tsunami modellemesi sonucu elde edilen en yüksek negatif su yüzeyi seviyelerinin dağılımı (enerji dağılım haritası) 695

6 Modelleme sonucu elde edilen verilere göre odak derinliği: 7.5 km olarak alındığında, en yüksek pozitif ve negatif su yüzeyi seviyeleri sırasıyla 0.97 m ve m olarak hesaplanmaktadır. Fay mekanizmasını aynı kullanarak ve sadece odak derinliğini 15 km olarak alarak yapılan analizde ise bu değerler 0.56 m ve metreye düşmektedir. İki farklı odak derinliği kullanılarak sayısal ölçüm noktalarında hesaplanan zamana göre su yüzeyi değişim verileri, Gökçeada meraografı ölçümü ile karşılaştırılmıştır. Şekil 6 da gösterilen bu karşılaştırma çiziminde kırmızı kesik çizgiler mareograf ölçümü verilerini, siyah düz çizgi odak derinliğinin 7.5 km kullanıldığı sayısal modelleme sonucunu, mavi çizgi ise odak derinliği 15 km kullanılarak yapılan analiz sonucunu vermektedir. Şekildeki karşılaştırma çiziminde de görüldüğü gibi odak derinliği 15 km kullanılarak yapılan analiz sonuçları, mareograf ölçümleriyle daha iyi bir uyum sağlamaktadır. Odak derinliği 7.5 km kullanıldığında ilk dalgadaki geri çekilme miktarı gerçek ölçümde yaklaşık 10 cm daha fazla hesaplanmıştır. Şekil 6: Gökçeada mareograf kayıdı ile iki farklı odak derinliği kullanılarak hesaplanan su yüzeyi değişimi bilgilerinin karşılaştırılması Sonuç ve Öneriler: Tsunami sayısal modelleme ilk sonuçları, Gökçeada mareografında kaydedilen tsunamiye benzer seviyelerde ve periyotta dalga verileri hesaplamaktadır. Dalga genliğinin ölçümlere yaklaşık değerde hesaplanması, seçilen atım değerinin (~1m) ve odak derinliğinin (15km) doğruya yakın olduğunu, dalga periyodunun da kayıtlarla yakın değerde bulunması ise seçilen fay genişliğinin (15km) doğru olarak kullanıldığını göstermektedir. İlk analizlerde kullanılan batimetrik veride, çözünürlük yeterince yüksek olmadığından mareografın yer aldığı liman bölgesi belirli olarak yer almamıştır. Bu nedenle hesaplanan dalganın varış zamanı ile kaydedilen dalganınki arasında sapmalar 696

7 göstermektedir. Bu durum, yüksek çözünürlüklü ayrıntılı batimetrik veri kullanarak aşılabilir. Analiz sonucu elde edilen dalga gerek yüksekliği gerekse periyodu açısından göstermektedir ki Gökçeada mareografında kaydedilen dalga, sismik etkiye bağlı olarak meydana gelen tsunamidir. Gökçeada mareografındaki yüksek su yüzeyi seviyelerinin, depremden hemen sonra değil de yaklaşık 10 dakika sonra kaydedilmesi bu kayıdın liman içi rezonans olmadığını göstermektedir. Ayrıca, kaydedilen dalgaların birbiri ardına benzer seviyelerde değil, değişen yükseklik ve periyotlarda olmaları bu dalgaların seiche olmadığını da ortaya koymaktadır. Bu değerlendirmeler sonucunda mareografta kaydedilen dalgaların tsunami olduğu anlaşılmaktadır. Gökçeada depremi sonrası kaydedilen tsunami, Türkiye çevresi denizlerde kaydedilmiş en yüksek tsunami dalgası olma özelliğine sahiptir. Bu veri, büyük depremlere tarih boyunca tanık olmuş ülkemizde, uygun fay mekanizması oluştuğunda tsunami meydana gelebileceğine ve kıyılarımızı etkileyebileceğine çok önemli bir kanıttır. Yöntem bölümünde belirtildiği gibi, analizlerde kullanılan batimetrik ve topografik veri GEBCO 30 arcsec verisinin 100m aralıklarla bölünmesi ile elde edilmiştir. Analizlerde liman içi yansıma ve çalkantıları da göz önüne almak için çalışmanın ilerleyen safhalarında, Kaleköy limanını da içerecek şekilde daha yüksek çözünürlüklü (10-30m) batimetrik veri kullanılması, böylece su seviyesi ve dalga periyodu açısından mareograf kaydına daha yakın değerler elde edilmesi hedeflenmektedir. Kaynaklar: Altınok, Y., Alpar, B., Özer, N., and Aykurt, H. (2011), Revision of the tsunami catalogue affecting Turkish coasts and surrounding regions, Nat. hazards Earth Syst. Sci., 11, Ambraseys, N.N (1962), Data for the investigation of seismic sea-waves in the Eastern Mediterranean, Bull. Seism. Soc. Am., 52, (4), Ambraseys, N., Earthquakes in the Mediterranean and Middle East, Cambridge University Press, ISBN , 2009 HGK (2014). NAMI DANCE (2011). Manual of Numerical Code NAMI DANCE, Published in Okada, Y. (1985). Surface Deformation Due to Shear and Tensile Faults in a Half-Space, Bull. Seis. Soc. Am., Vol. 75, No.4, pp , August 1985 Ozer, C., Karakus, H., Yalciner, A.C. (2008). Investigation of Hydrodynamic Demands of Tsunamis in Inundation Zone, Proceedings of 7 th International Conference on Coastal and Port Engineering in Developing Countries, Dubai, UAE, February 24-28, 2008 Ozer, C. and Yalciner, A.C. (2011). Sensitivity Study of Hydrodynamic Parameters during Numerical Simulations of Tsunami Inundation, Pure Appl. Geophys., Springer Basel AG, DOI /s

8 Ruhi Saatcilar, Semih Ergintav, Emin Demirbag, Sedat Inan; Character of active faulting in the North Aegean Sea, Marine Geology 160 (1999) Soloviev, S. L., Solovieva, O. N., Go, C. N., Kim, K. S., Shchetnikov, N. A.: 2000, Tsunamis in the Mediterranean Sea 2000 B.C A.D., Kluwer Academic Publishers, 237 pp. TUNAMI-N2 (2001). Tsunami Modelling Manual (Tunami Model) by Imamura, F., Yalciner, A. C. and Ozyurt, G. USGS (2014). summary Yalciner, A.C., Ozer, C., Karakus, H., Zaytsev, A., Guler, I. (2010). Evaluation of Coastal Risk at Selected Sites against Eastern Mediterranean Tsunamis, Proceedings of 32 nd International Conference on Coastal Engineering (ICCE 2010), Shanghai, China, June 30 July 5,