ÜLKEMİZ EGE KIYILARI İÇİN DENİZ SEVİYELERİNİN UZUN DÖNEM DEĞİŞİMLERİ

Transkript

1 7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu ÜLKEMİZ EGE KIYILARI İÇİN DENİZ SEVİYELERİNİN UZUN DÖNEM DEĞİŞİMLERİ Mustafa DOĞAN 1, H. Kerem CIĞIZOĞLU 2, D. Uğur ŞANLI 3, Aslı ÜLKE 4 1 Araş. Gör. İnş. Y. Müh., Douz Eylül Üniversitesi Mühendisli Faültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Tınaztepe Yerleşesi Buca/İZMİR, , mustafa.dogan@deu.edu.tr 2 Prof. Dr., İstanbul Teni Üniversitesi İnşaat Faültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Masla/İSTANBUL, , cigiz@itu.edu.tr 3 Doç. Dr., Yıldız Teni Üniversitesi, İnşaat Faültesi Geomati Mühendisliği Bölümü, Esenler/İSTANBUL, , usanli@yildiz.edu.tr 4 Araş. Gör. Dr., Bozo Üniversitesi Mühendisli-Mimarlı Faültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü YOZGAT, , asli.ule@bozo.edu.tr ÖZET Kısa süreli değişimlerin nispeten daha rahat estirilebildiği deniz seviyelerinin, uzun dönemli davranışlarının incelenmesi, birço verimli ıyı ovasına sahip ve nüfusunun büyü bir ısmının ıyı şeridinde yaşadığı ülemiz oşullarında daha fazla önem azanmatadır. Bu durumda, deniz seviyelerindei uzun dönem değişililerin ıyı bölgesi yönetimi ve ıyı bölgelerinin planlanması açısından önemi ortaya çımatadır. Çalışmada, Harita Genel Komutanlığı nca işletilen ve ülemiz Ege ıyılarında yer alan İzmir- Menteş ve Bodrum-II mareograf istasyonlarının aylı ortalama ham deniz seviyesi verileri (göreceli değişim) ullanılmıştır. Bununla birlite bu bölgelerdei düşey yer abuğu hareetlerinin sayısal değerleri işlenere düzeltilmiş deniz seviye değişimleri elde edilmiştir. Düzeltilmiş deniz seviye verileri ullanılara eğilim sınamaları gerçeleştirilmiş ve bu durum veri uzunluları yıl bazında değiştirilere terarlanmıştır. Deniz seviyesi değişimlerinin anlamlı olduğu istasyonların verileri ile Kuzey Atlanti Salınımı (NAO) göstergeleri arasındai ilişiler araştırılmıştır. Gerçeleştirilen çalışma sonucunda mareograf istasyonlarının bulunduları bölgelerde anlamlı düşey yer abuğu hareetleri tespit edilememiştir. Deniz seviye verilerinin terarlı eğilim çözümlemeleri sonucunda 1990 lı yıllarının başlarından itibaren eğilimlerde artışa doğru bir dönüş gözlenmiştir. Elde dilen sonuçlar ile NAO gösterge eğilimleri arasında ço güçlü olamayan doğrusal ilişiler ortaya çıarılmıştır. 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 maority 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.

2 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 abuğu hareeti, uzun dönem eğilim sınamaları. Giriş Yeryüzü genelinde ve Türiye özelinde etileri rahatlıla hissedilmeye başlanan üresel ilim değişiliğinin, ıyı mühendisliğinin doğrudan araştırma alanına giren bir sonucu da deniz seviyelerindei değişimlerdir. Deniz seviyeleri, rüzgâr, basınç, sıcalı ve gelgit gibi meteoroloi etilerle ısa zaman dilimlerinde (saatli, günlü ve haftalı) değişmele birlite, hidroloi çevrimdei ütlesel hareetler ve büyü ilim olayları (Kuzey Atlanti Salınımı, El~Niño ve Güneyli Salınımı gibi) sonucunda mevsimsel ve yıllı uzun dönemli değişimlere de maruz almatadır. Bunlarla birlite bir öncei paragrafta da değinildiği üzere üresel ilim değişiliğinin de uzun dönemli deniz seviye değişimleri üzerindei etisi araştırılmatadır. Atmosferi sıcalılardai artışlar, buzullardai erimeyi hızlandırara deniz seviyelerinin artışına yol açabilmetedir. Bununla birlite deniz suyu yüzey sıcalılarındai artışları taiben su ütleleri genleşmete ve yine deniz seviyelerinde artış olara sonuçlanmatadır. Deniz seviyelerindei uzun dönemli değişimler, başta ıyı bölgelerinin orunması ve planlanması olma üzere, ıyı yapılarının güvenliği, ıyı ovalarının ullanımı, ıyıya yaın bölgelerde aarsuların tuzlanması, iç taşınların yaşanması gibi birço farlı mühendisli problemlerini de yanında getirmetedir. Yuarıdai etiler göz önüne alınara gerçeleştirilen birço çalışma sonucunda yeryüzü genelinde deniz seviyelerinde 1980 li yıllardan itibaren anlamlı artışlar bildirilmetedir. Revelle (1983) çalışmasında üresel ilim değişiliğinin en büyü anıtı olara 21. yy boyunca deniz suyundai ısınma ve sonucunda oluşan 30 ila 50 cm li değişim gösterilmetedir. Bir başa çalışma olan Titus ve diğ. (1991) de ise geçtiğimiz yüzyılda yeryüzü genelinde deniz seviyelerinin 10 ila 25 cm artış gösterdiği ve bununda üresel ilim değişiliği sonucu yaşandığı bildirilmetedir. Yeryüzü geneli yapılan çalışmalara e olara gerçeleştirilen yerel çalışmalar, birbirlerinden olduça farlı sonuçlar vermetedir. Bu bağlamda, üresel tahminlerin yanı sıra bölgesel bazda deniz seviye tahminlerinin gerçeleştirilmesi yarar sağlayaca nitelitedir. Bazı araştırmacılar, deniz seviye değişimleri ile büyü ilim döngüleri arasındai ilişileri de araştırmaya çalışmışlardır. Farlı boyutlarda ve eti alanlarında ilim döngüleri tanımlansa da, bunlardan iisi yeryüzü genelinde ön plana çımatadır. Bunlar, uzey yarım ürede etili olan North Atlantic Oscillation (Kuzey Atlanti Salınımı) NAO ve etisi güney yarım ürede görülen El Niño~Southern Oscillation (El Niño ve Güneyli Salınımı) ENSO dur. Ülemizin özelinde, NAO ve bunun alt döngülerinden Mediterranean Oscillation (Adeniz Salınımı) MO önem azanmatadır. Tsimplis ve Shaw (2008) çalışmasında NAO ve MO göstergelerinin Avrupa ıyılarındai deniz seviye değişimleri ile anlamlı ölçüde ilişili oldularını ve bu ilişinin Avrupa nın uzey ıyılarında aynı yönde, Adeniz ıyılarında ise tersi yönde olduğunu göstermetedirler. Bununla birlite, Aldeanuva ve diğ., (2008) ise Adeniz dei farlı havzalarda 14 yıllı altimetre verileri ile gerçeleştirilen çalışmalarında İyon denizinde -10±0.8 mm/yıl değerinde anlamı eğilimler tespit edilmişlerdir. Buna ilave olara Levantin ve Baleri havzalarında deniz seviyeleri ile NAO göstergeleri arasında düşü ama anlamlı bir ilişi saptamışlardır. Bunlara ilave olara

3 7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu Kazmin ve Zatsepin (2007) çalışmasında ise Karadeniz de ış aylarında uzun dönem için deniz yüzeyi sıcalı değişimleri incelenmiş ve bunun NAO göstergeleri ile ilişileri ortaya onulmuştur. Tüm çalışmalarda düşey yer abuğu hareeti, göreceli deniz seviye değişimlerin belirlenmesi onusunda bir problem oluşturabilmetedir. Bu durumun giderilmesi ve yer abuğunda anlamlı düşey hareetlerin varlığının tespiti için GPS ölçümlerine ya da terarlı duyarlı nivelman gözlemlerine ihtiyaç duyulmatadır. Bu çalışma apsamında ülemiz Ege ıyıları için uzun dönemli aylı ortalama deniz seviye verileri ile sabit GPS verileri birlite değerlendirilmete ve sonuçlar NAO göstergeleri ile arşılaştırılara aralarındai ilişi ortaya çıarılmatadır. Veri ve Yöntem Çalışma apsamında Harita Genel Komutanlığı nca işletilen ii adet mareograf istasyonuna (İzmir-Menteş ile Bodrum-II) ait aylı ortalama deniz seviye verileri ile mareograf istasyonlarının bulunduları bölgedei düşey yer abuğu hareetlerini belirleme amacıyla İzmir-Menteş ve Bodrum da bulunan sabit GPS verileri işleme tabi tutulmuştur. İstasyonlara ait açılayıcı bilgilere Çizelge 1 de, istasyonların onumlarına ait haritaya ise Şeil 1 de yer verilmetedir. Çizelge 1. İstasyonlara ait açılayıcı bilgiler. Özelliği Mareograf Sabit-GPS Mareograf Sabit-GPS İstasyon İsmi İzmir-Menteş Bodrum-II Kayıt Dönemi Enlem Boylam Yüselti (m) K D K D 0 Şeil 1. Mareograf ve sabit-gps istasyonlarının onumları.

4 Kıyı Mühendisliği Sempozyumu Veri gruplarında olası eğilimlerin saptanması amacıyla, aşağıda detaylı olara anlatılan parametri olamayan Mann-Kendall sınaması ullanılmıştır. Bu yöntem parametreye bağlı olmayara verilerin freans dağılımından etilenmemete ve hidrolimatoloi zaman serilerinin eğilimlerinin araştırılmasında sılıla ullanılmatadır (Zhang ve diğ., 2001). Kendall ın τ istatistiğine dayanan bu sınamada, değişenlerin değerleri yerine bu değerlerin büyülü sırası önem taşır. H 0 : ρ x,y = 0 hipotezi, verilerin (x 1, x 2,..., x n ) n adet bağımsız ve eş dağılmış değişenler olduğunu belirtir (Yu ve diğ., 1993). Bu durum ii taraflı H 1 : ρ x,y 0 arşıt hipotezine göre denetlenir. 2,3,..., n ve 1,2,..., 1 olma üzere x x ve x x ( ) durumlarının sayılmasına dayanan sınama istatistiği S aşağıdai denlem ile hesaplanır. S n1 n 1 1 sgn( x x ) (1) sgn( x x ) 1; 0 ; 1; ( x ( x ( x x x x ) 0 ) 0 ) 0 (2) Sıfır ortalamalı olan sınama istatistiğinin değişebilirliği aşağıdai şeilde hesaplanabilir. nn 12 n 5 tt 12 t 5 18 Var( S) t (3) Burada t, herhangi bir düğümün uzunluğu olmata ve t bu düğüm boyunca i toplamı göstermetedir. Örne uzunluğunun 10 değerinden büyü olduğu durumlar için standart değişen aşağıdai denlem yardımıyla hesaplanır (Douglas ve diğ., 2000). z S 1 ; Var( S) 0 ; S 1 ; Var( S) S 0 S 0 S 0 (4) Seçilen bir α anlam seviyesinde, eğer z z 2, sağlanıyorsa bu zaman serisinde anlamlı bir eğilimin varlığı abul edilir ve standart değişen z nin işareti eğilimin yönünü belirler. Deniz seviye verilerinin eğilimlerinin belirlenmesinde ullanılan Mann-Kendall sınaması, veri uzunluğu ile eğilimlerin değişiminin araştırılması ve dönüm notaların belirlenebilmesi için terarlı olara uygulanmıştır. Verilerin başlangıç yılı sabit tutulup, bitiş yılları birer yıl geri alınara sınamalar gerçeleştirilmiş ve bu yöntem geri yayılımlı terarlı Mann-Kendall sınaması olara adlandırılmıştır. Sonuç ve Öneriler İzmir-Menteş ve Bodrum-II sabit GPS istasyonlarına ait 1994 ile 2005 yılları arasındai veriler ullanılara düşey yer abuğu hareetinin eğilimleri araştırılmıştır (Şeil 2). Bunun sonucunda her ii istasyonun verilerinde anlamlı bir eğilim saptanmamıştır. Böylece mareograf istasyonlarında ölçülen deniz seviye verilerinin düzeltilmesine gere almamatadır. Deniz seviye verileri doğrudan Mann-Kendall sınamasına tabi tutulabilir. Şeil 3 te İzmir-Menteş ve Bodrum-II mareograf istasyonlarının verileri ile gerçeleştirilen geri yayılımlı terarlı Mann-Kendall sınama sonuçları verilmetedir.

5 7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu Şeil 2. Sabit GPS ölçümleri ile elde edilen düşey yer abuğu hareetleri. Şeil 3. Geri yayılımlı terarlı Mann-Kendall sınama sonuçları ( seviyesinde güven limitleri, : eğilimin dönüm yılı). : %5 anlam Yuarıdai şeilde verilen çizimler incelendiğinde hem İzmir-Menteş hem de Bodrum-II mareograf istasyonlarının deniz seviye eğilimlerinin 1990 lı yılların başlarından itibaren bir değişime uğradıları görülmetedir lı yılların başlarına adar eğilimlerde azalış görülse de bu tarihten itibaren süreli bir artışa girilmiştir. Diğer taraftan NAO göstergelerinin deniz seviyelerinin ölçüldüğü tarihler arasındai değerleri ile gerçeleştirilen eğilim çözümlemesi sonucunda, elde edilen çizim Şeil 4 te verilmetedir. Şeil 4. NAO göstergelerinin geri yayılımlı terarlı Mann-Kendall sınama sonuçları ( : %5 anlam seviyesinde güven limitleri).

6 Kıyı Mühendisliği Sempozyumu Deniz seviye eğilimleri ile NAO gösterge eğimlerinin arasındai doğrusal ilişinin oraya çıarılması için hesaplanan ilişilili atsayıları Çizelge 2 de verilmetedir. Çizelge 2. NAO gösterge eğilimleri ile deniz seviye eğilimleri arasındai ilişilili atsayıları İstasyon r 2 İzmir-Menteş 0.58 Bodrum-II 0.68 Gerçeleştirilen istatistisel sınamalar ve elde edilen sonuçların ışığı altında, aşağıda sıralanan düşünceler ortaya çımatadır; (1) İi mareograf istasyonun seviye verileri eğilimlerinde de 1990 lı yılların başlarında bir yön değiştirme hareeti görülmetedir. (2) Çizelge 2 den de görüleceği üzere NAO göstergeleri ile deniz seviye eğilimleri arasında ço güçlü olmamala birlite doğrusal bir ilişi söz onusudur. (3) Elde edilen sonuçlar NAO ile ilgili Türiye coğrafyasında gerçeleştirilen öncei çalışma sonuçları ile uyumludur (sıcalılardai eğilimler 1990 lı yılların başlarından itibaren artışa geçmetedir). Kaynalar 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, 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, Kazmin, A.S., Zatsepin, A.G., (2007), Long term variability of surface temperature in the Blac Sea, and its connection with the large scale atmospheric forcing, Journal of Marine Systems, 68, Revelle, R., (1983), Probable future changes in sea-level resulting fro m increased atmospheric carbon dioxide, Changing Climate, 8.Chapter, , National Academy Press, Washington, D.C. Titus, J.G., Pr, 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 bac the Sea, Coastal Management, vol:19, Yu, Y.S., Zau, S., Whittemore, D., (1993), Nonparametric trend analysis of water quality data of rivers in Kansas. Journal of Hydrology, 150, Zhang, X., Harvey, K. D., Hogg, W. D., Yuzy, T. R., (2001), Trends in Canadian streamflow. Water Resources Research, 37(4),