TÜRKİYE ULUSAL DENİZ SEVİYESİ İZLEME SİSTEMİ (TUDES) Serdar AKYOL, Mehmet SİMAV, Erdinç SEZEN, A.İhsan KURT, Ali TÜRKEZER, Mustafa KURT

Transkript

1 TÜRKİYE ULUSAL DENİZ SEVİYESİ İZLEME SİSTEMİ (TUDES) Serdar AKYOL, Mehmet SİMAV, Erdinç SEZEN, A.İhsan KURT, Ali TÜRKEZER, Mustafa KURT Harita Genel Komutanlığı, Jeodezi Dairesi Başkanlığı, Tıp Fakültesi Caddesi, 06100, Dikimevi, Ankara. (E-posta: Belgegeçer: Telefon: ) Özet Türkiye de deniz seviyesi gözlemleri hâlihazırda TUDES kapsamında işletilen 20 mareograf istasyonunda gerçekleştirilmektedir. Bu bildiride yükseklik sistemi modernizasyonu açısından TUDES in önemi ve rolü hakkında bir değerlendirme yapılacaktır. Anahtar Sözcükler: TUDES, mareograf istasyonu, deniz seviyesi. Abstract Sea level measurements in Turkey are currently conducted at 20 tide gauge stations operated under TUDES. In this proceeding, we will assess the importance and role of TUDES in terms of height system modernization. Keywords: TUDES, tide gauge station, sea level. 1. Giriş Okyanus ve denizlerin biyolojik ve kimyasal özellikleri bir yana bırakıldığında fiziksel özelliklerini tanımlayan en değerli bilgilerden biri düşey yöndeki seviye değişimleridir. Makale, yalnızca yazarların bireysel görüşlerini ifade etmekte olup, Türk Silahlı Kuvvetlerinin görüş, konum, strateji ya da fikirlerini yansıtmamaktadır. 1

2 Seviye ölçüleri yüzyılı aşkın bir süredir okyanus ve deniz kıyıları ile adalara kurulmuş mareograf istasyonlarında yersel tekniklerle yapılmaktadır. Bu ölçüler; (i) düşey referans sistemlerinin oluşturulması (Vaníček, 1991; Demir, 2005) ve farklı yükseklik datumlarının birleştirilmesinde, (ii) oşinografik modelleme (gelgit, okyanus dolaşımı vb.) ve simülasyon çalışmalarında (Tsimplis vd., 1995; Lefevre vd., 2002), (iii) altimetrik gözlemlerin kalibrasyonunda (Mitchum, 1994; 1998; 2000), (iv) hidrografik ölçmeler ve özellikle sığ sularda güvenli seyrüseferde ( (v) kıyı ve deniz yapılarının (liman, köprü, tüp geçit vb.) tasarımında (NRC, 1987; Sorensen, 2006), (vi) deniz sınırlarının (karasuları, kıta sahanlığı vb.) belirlenmesinde (Vaníček, 1994), (vii) iklim değişimleri ve etkilerinin araştırılmasında (IPCC, 2007), (viii) erken uyarı sistemlerinin (tsunami erken uyarı, fırtına erken uyarı vb.) gerçekleşiminde ( Merrifield vd., 2005) etkin olarak kullanılmaktadır. Ülkemizde deniz seviyesi ölçüleri Türkiye Ulusal Deniz Seviyesi İzleme Sistemi (TUDES) kapsamında Akdeniz, Ege, Marmara, Karadeniz ile Gökçeada ve KKTC kıyılarına dağılmış 20 mareograf istasyonunda gerçekleştirilmektedir. Bu bildiride, öncelikle TUDES hakkında kısa bir bilgi verilecek ardından yükseklik sistemi modernizasyonu açısından deniz seviyesi gözlemlerinin önemi hakkında bir değerlendirme yapılacaktır. 2. Türkiye Ulusal Deniz Seviyesi İzleme Sistemi (TUDES) Türkiye de deniz seviyesi belirleme çalışmaları, ilk kez Fransa Ulusal Coğrafya Enstitüsü tarafından 1922 yılında İskenderun da bir istasyonun kurulması ile başlamış, 1934 yılında Kandilli Rasathanesi tarafından Arnavutköy de ve 1935 yılında ise Harita Genel Komutanlığı tarafından Antalya da mareograf istasyonunun kurulması ile devam etmiştir (Gürdal, M.A., 1998). Günümüzde ise TUDES kapsamında Türkiye ve KKTC kıyılarına dağılmış 20 adet mareograf istasyonu ile deniz seviyesi izleme çalışmaları devam etmektedir. İstasyonlar hakkında genel bilgiler Tablo 1 de, istasyonların dağılımı da Şekil-1 de gösterilmektedir. 17 TUDES istasyonunda 15 er dakikalık, 3 istasyonda ise 1 er dakikalık ortalamalar halinde 2

3 deniz seviyesi ölçülmektedir. Mareograf istasyonlarında deniz seviyesi ölçümleri yanında meteorolojik parametreler de (sıcaklık, nem, basınç, rüzgâr hızı ve yönü) ölçülmektedir. İstasyonlarındaki sensörlerden toplanan veriler veri toplayıcıda tutularak GPRS modem ile veri merkezine iletilmektedir. Veri merkezinde, mareograf istasyonunda toplanan verilere 2 seviyeli kontrol uygulanmakta (Şekil-2) ve kontrol edilen veriler veri tabanında saklanmaktadır (Simav vd., 2011). Tablo-1: TUDES istasyonları hakkında genel bilgi. İstasyon Kurulum Tarihi Açıklama İskenderun Aralık 2004 EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde modernize edildi. Erdemli Mayıs 2003 EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde modernize edildi. Taşucu Ağustos 2008 EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu. Bozyazı Ağustos 2008 EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu. Girne Ekim 2008 EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu. G.Magusa Ekim 2008 EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu. Antalya Ekim 1985 EGPS+SGPS+Nivelman ile izleniyor. 2 kez yeri değiştirildi. ESEAS-RI projesinde modernize edildi. Aksaz Ocak 2008 EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu. Bodrum Kasım 1985 EGPS+Nivelman ile izleniyor. Tsunami erken uyarı sisteminde kullanılmaktadır. Menteş Kasım 1985 EGPS+SGPS+Nivelman ile izleniyor. Gökçeada Ocak 2008 EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu. Erdek Şubat 1984 EGPS+SGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde modernize edildi. Yalova Ocak 2008 EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu. M.Ereğlisi Temmuz 2004 EGPS+SGPS+Nivelman ile izleniyor. TUJJB destekli bir proje kapsamında kuruldu. MOMA projesinde modernize edildi. Tsunami erken uyarı sisteminde kullanılmaktadır. İğneada Temmuz 2002 EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde modernize edildi. İstanbul Ağustos 2011 EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu. Şile Ocak 2008 EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu. Amasra Haziran 2001 EGPS+Nivelman ile izleniyor. 1 kez yeri değiştirildi. Sinop Haziran 2005 EGPS+Nivelman ile izleniyor. Tsunami erken uyarı sisteminde kullanılmaktadır. Trabzon Temmuz 2002 EGPS+Nivelman ile izleniyor. 3

4 Şekil-1: Türkiye Ulusal Deniz Seviyesi İzleme Sistemi Şekil-2: TUDES veri akışı. Mareograf istasyonlarında deniz seviyesi gözlemleri karaya göre yapıldığından karanın düşey yöndeki hareketi (çökme/yükselme) gerçek deniz seviyesi sinyali ile karışabilmektedir. Söz konusu düşey kara hareketini belirlemek ve yer merkezine göre mutlak deniz seviyesi değişimlerini izlemek için belirli periyotlarda hassas nivelman, kampanya tipi GPS (EGPS) ve sabit GPS (SGPS) gözlemleri yapılmaktadır (Şekil-3). 4

5 Şekil-3: Mareograf istasyonlarında gerçekleştirilen jeodezik ölçüler. TUDES mareograf istasyonları jeodezik amaçlar yanında ülkemizde oşinografik, meteorolojik ve erken uyarı çalışmalarına da hizmet etmektedir. Avrupa Birliği tarafından desteklenen Avrupa Deniz Seviyesi İzleme Sistemi-Araştırma Altyapısı (ESEAS-RI), TÜBİTAK tarafından desteklenen Meteoroloji ve Oşinografi Mükemmeliyet Ağı (MOMA) projesi ile Kuzeydoğu Atlantik, Akdeniz ve Bağlantılı Denizlerde Tsunami Eken Uyarı Sistemi (NEAMTWS) projelerinde TUDES istasyonları kullanılmış ve halen kullanılamaya devam etmektedir. 3. TUDES in Yükseklik Sistemi Açısından Rolü ve Önemi Mareograf istasyonlarının yükseklik sistemi gerçekleşimi aşamasında en temel işlevi, istasyondaki uzun dönemli deniz seviyesi verilerinden hesaplanan lokal ortalama deniz seviyesi bilgisini sağlamasıdır (Şekil-4). Jeodezide düşey datum olarak Yer in gravite alanı içerisinde eş potansiyelli yüzeylerden biri olan ve durgun deniz yüzeyi ile çakışık olduğu varsayılan jeoit yüzeyi seçilmektedir. Ancak jeoit doğada gözle görülebilen bir yüzey değildir ve sıfır yüksekliğe sahip bu yüzeyi yeryüzünde işaretlemek imkânsızdır. Jeoitin ortalama deniz seviyesi ile çakışık olduğu varsayımından hareketle, düşey datumların pratikteki gerçekleşimi mareograf istasyonlarında belirlenen ortalama deniz seviyesidir. Klasik yaklaşımla, bir veya birden fazla mareograf istasyonunda belirlenen ortalama deniz seviyesi potansiyeli, jeoit potansiyeline eşit kabul edilir. Böylece bu yüzey veya yüzeylerin jeopotansiyel sayıları sıfır olur ve datum noktası olarak gerçekleşim yapılmış olur. Türkiye de dâhil olmak üzere dünyada birçok ülke ortalama deniz seviyesine göre referans yüzeyini belirleyerek yükseklik sistemini oluşturmuştur. 5

6 Maregraf istasyonlarının ikinci temel işlevi, kıyılarda deniz yüzeyi topografyanın belirlenmesidir. Bazı meteorolojik, hidrolojik ve oşinografik nedenlerden dolayı bir mareograf istasyonunda belirlenen ortalama deniz seviyesi ile o istasyondaki jeoit yüzeyi genellikle çakışmaz. Bu iki yüzey arasındaki farka Deniz Yüzeyi Topografyası adı verilir. Global olarak jeoit ile ortalama deniz seviyesi arasında 2 metreye varan farklar vardır. Deniz yüzeyi topografyası jeodezi ile fiziksel oşinografinin kesiştiği bir alandır. Jeodezik olarak bu fark düşey datumların tanımlanmasında, jeoit modellerinin test edilmesinde ve farklı düşey datumların birbirlerine bağlanmasında (örneğin; ana kara ile adalar) kullanılır. Fiziksel oşinografide ise akıntı ve dolaşım modellemede çalışmalarında kullanılmaktadır (Simav vd., 2011). Açık denizde deniz yüzeyi topografyası uydu altimetre gözlemlerinden türetilebilmektedir. Ancak altimetrik gözlemlerin kıyı alanlarda yeterince doğru olmaması nedeniyle bu boşluk mareograf istasyonları ile doldurulmaktadır. Mareograf istasyonunda deniz yüzeyi topografyasının belirlenebilesi için istasyondaki jeoit yüksekliğinin bilinmesi gerekmektedir. Bu bilgi global veya bölgesel jeoit modellerinden sağlanmaktadır. Uydu Altimetresi Ortometrik Yükseklik Elipsoit Yüksekliği ODS ODS Deniz Yüzeyi Topografyası Jeoit Yüksekliği Jeoit Elipsoit Şekil-4: Deniz seviyesi ölçülerinin jeodezide kullanımı Maregraf istasyonları, kıyılarda jeoit modellerinin kontrolü ile nivelman çalışmalarında mesafeye bağlı hataların denetlenmesinde de kullanılmaktadır. Bu durumda yukarıda belirtilenin tersine mareograf istasyonlarında deniz yüzeyi topografyasının bilinmesi gerekmektedir. Deniz yüzeyi topografyası sadece jeodezik yöntemlerle değil aynı zamanda oşinografik yöntemlerle de belirlenebilmektedir. Jeodezik, altimetrik ve oşinografik 6

7 yöntemlerin optimal kombinasyonu ile belirli doğrulukta ve çözünürlükte topografya modeli bilgisi sağlanabilmektedir. Farklı düşey datumlar arasındaki ilişkinin kurulmasında mareograf istasyonlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Özellikle deniz aşırı veya farklı datumlara dayalı birden fazla ülkeyi ilgilendiren projelerde datumlar arasındaki farkın bilinmesi önem arz etmektedir. Mareograf istasyonlarında gerçekleştirilen GPS ölçüleri, ortalama deniz seviyesi, deniz yüzeyi topografyası ve jeoit bilgisi ile datumlar arasındaki ilişki ortaya çıkarılabilmektedir. Mareograf istasyonu deniz seviyesi ölçülerinden sadece ortalama deniz seviyesi değil hidrografik amaçlı diğer gelgit datumları da hesaplanmaktadır. Gelgit datumları, gelgitlerin belirli evrelerine göre hesaplanan referans yüzeyleri olup, pratikte batimetrik haritaların oluşturulması, güvenli seyrüsefer ve kıyı mühendisliği çalışmalarında kullanılmaktadır. Ortalama deniz seviyesi de gelgit datumlarından bir tanesidir. Yüksek seviyelerin ortalaması, düşük seviyelerin ortalaması, en yüksek seviyelerin ortalaması, en düşük seviyelerin ortalamasına göre gelgit datumları farklı isimlerle anılmaktadır (Şekil-5) EYAG ODYG OYG ODS OGS ODG ODDG EDAG Şekil-5: Gelgit karakteristiği ve gelgit datumları 4. Sonuç Deniz seviyesi ölçüleri başta jeodezi ve oşinografi olmak üzere yer bilimlerinin diğer dallarında kullanılan temel veri setlerinden bir tanesidir. Ülkemizde deniz seviyesi gözlemleri 7

8 TUDES kapsamında işletilen 20 mareograf istasyonunda, dünya standartlarına uygun olarak gerçekleştirilmektedir. Bu istasyonlar yükseklik sistemlerinin vazgeçilmez unsurları olan başta ortalama deniz seviyesi ve diğer gelgit datumlarının belirlenmesi olmak üzere, jeoit modelinin kontrolü, deniz yüzeyi topografyasının belirlenmesi ve farklı düşey datumlar arasındaki ilişkinin kurulmasına temel teşkil etmektedir. Bu sebeple TUDES in, yükseklik sistemi modernizasyonunda önemli katkılar sağlayacağı değerlendirilmektedir. 8

9 KAYNAKLAR Simav, M., Türkezer, A., Sezen, E., Akyol, S., İnam, M., Cingöz, A., Lenk, O., Kılıçoğlu, A., Türkiye Ulusal Deniz Seviyesi İzleme Ağı Veri Kalite Kontrol ve Yönetim Sistemi, Harita Dergisi, Ocak 2011, Sayı:145 Gürdal, M.A., Deniz Seviyesi Ölçmeleri ve Harita Genel Komutanlığınca İşletilen Mareograf İstasyonları, Harita Dergisi, Ocak 1998, Sayı:119 Vanicek, P., 1991, Vertical Datum and NAVD88, Surveying and Land Information System, 51, No.2, Demir, C., 2005, Düşey Datumun Belirlenmesi ve Uygulamada Kullanımı, TUJK 2005 Yılı Bilimsel Toplantısı "Jeoid ve Düşey Datum Çalıştayı", Trabzon, Eylül, Tsimplis, M.N., Proctor, R., Flather, R. A., 1995, A two-dimensional tidal model for the Mediterranean Sea, Journal of Geophysical Research, 100, Lefevre, F., F.H. Lyard, C. Le Provost, and E.J.O Schrama, 2002, FES99: a global tide finite element solution assimilating tide gauge and altimetric information, Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 19, Mitchum, G.T., 2000, An Improved Calibration of Satellite Altimetric Heights Using Tide Gauge Sea Levels with Adjustment for Land Motion, Marine Geodesy, 23, Mitchum, G. T., 1998, Monitoring the stability of satellite altimeters with tide gauges, J. Atmospheric and Oceanic Technology, 15, Mitchum, G. T., 1994, Comprasion of TOPEX sea surface heights and tide gauge sea levels, Journal of Geophysical Research, 99,

10 NRC, 1987, Responding to Changes in Sea Level: Engineering Implications, Committee on Engineering Implications of Changes in Relative Mean Sea Level, Marine Board, National Research Council. National Academy Press, Washington, DC, 160. Vanicek, P., 1994, On the global vertical datum and its role in maritime boundary demarcation; Proceedings of international symposium INSMAP 94, Hannover, Germany, September 19-23, IPCC, 2007, The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge, UK. M.A. Merrifield, Y.L. Firing, T.Aarup, W.Agricole, G.Brundrit, D.Chang-Seng, R. Fare, B.Kilonsky, W.Knight, L.Kong, C.Magori, P.Manurung, C. McCreery, W.Mitchell, S.Pillay, F. Schindele, F. Shillington, L.Testut, E.M.S. Wijeratne, P.Caldwell, J. Jardin, S. Nakahara, F.-Y. Porter, and N. Turetsky, Tide Gauge Observations Of The Indian Ocean Tsunami, December 26, 2004, Geophysical Research Letters, Vol