Sustainable Development Goal "Goal 13: Climate Action" ile 'a göz atma
  • Öge
    10th International Symposium on Atmospheric Sciences : e-proceedings, 18-21 October 2022
    (İTÜ Yayınevi, 2023) Meteoroloji Mühendisliği ; Kahya, Ceyhan ; Öztopal, Ahmet
  • Öge
    2-D heat and fluid flow modelling of the central basin and western high in the Sea of Marmara, Turkey
    (Institute of Science and Technology, 2020-07-07) Şen, Elif ; Doğan, Doğa ; 505181402 ; Geophysical Engineering
    The main objective of this thesis is modelling the fluid flow and heat distribution of the Central Basin and the Western High of the Sea of Marmara to understand both heat distribution and gas and fluid flow in this critic region. For this purpose, two seismic sections are selected to create a real-earth model, which are SM46 for Central Basin and DMS-5 for Western High. Furthermore, interpreted geological features like faults, sedimentary units are transferred for the construction geometry and meshing, properly. After that, the physical parameters are accordingly determined to clarify boundary and cell zone conditions of the models, which are permeability, porosity, temperature and hydrostatic pressure. Thus, models are calculated through the time, numerically, also they reach the steady state condition. According to the results like heat distribution models and calculated velocity in XX and YY directions, the created models are adjusted to previous studies in this region. Generally, faults have responsibility to transport fluid inside of the system, so they provide a circulation by migrating and distributing gas and fluid flow accordingly to physical conditions like hydrostatic pressure and permeability. Besides, it is thought that the northern part of the Central Basin act a depocenter by promoting faults that F3 and F1 fault, when fluid and gas flow observed in the southern branch of the basin with F2, F4 faults. At the same time, inside of the Central Basin is interpreted as a transportation area because of the dominant lateral movements, while northern and southern branches have upward fluid flow activity with higher velocity on the seafloor. On the other hand, Western High shows a little bit higher fluid flow velocity values than the Central Basin due to the lower hydrostatic pressure, subsidiary and shearing structures. In addition, Main Marmara Fault has active role for circumstance of the fluid flow in the Western High with other active/inactive faults. Therefore, modeling results are in good agreement with previous studies.
  • Öge
    Analysis of sea ice concentration around Horseshoe Island in Marguerite Bay with satellite imagery
    (Graduate School, 2024-09-10) Yirmibeşoğlu, Sinan ; Özsoy, Burcu ; 512182013 ; Maritime Transportation Engineering
    Although the Antarctic Peninsula is one of the Polar Regions most affected by global climate change, changes in sea ice formation in the Southern Ocean also play a dynamic role in this change as a crucial element in all other scientific measurements and ecosystem. Sea ice is of great importance for humans, underwater life and the creatures on which it serves as a hunting ground. This importance develops in many different areas ranging from the reflection of the sun's rays back on the albedo scale to the intense proliferation of plankton to maintain the marine ecosystem. The formation of sea ice, especially around Horseshoe Island and in the Marguerite Bay, affects the logistics and scientific processes of Turkish scientific studies in Antarctica. These effects are shaped both economically and periodically by the formation of sea ice and its properties. Since the planning of the deployment of the Turkish Scientific Research Station in Antarctic Peninsula, which is the strategic target of Türkiye for Antarctic research, the region's properties were need to analyze in case of sea ice conditions of the area for further research and logistic operations in the waterways. In this study, it is aimed to periodically reveal the formation of new/old ice in the region with the minimum and maximum coverage areas by using the data of the satellite technology that has developed and grew in recent years. Over 8000 satellite images of NASA's Terra / Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer instrument (MODIS), were collected and examined especially for the years between 2000 and 2022. Latest marine traffic tracks of the area analyzed to understand maritime needs for the natural or artificial ports / berths for the future vessel operations. For that reason there are four areas selected to analyze; the approach site from West direction to Horseshoe Island, Sally Cove which host old British Station called Base Y, Lystad Bay which host Turkish Scientific Research Camp and Gaul Cove which lies in the Eastern side of the Horseshoe Island. The research results from satellite images shows that the recent years are not let the occurence of multiyear sea ice in the area. The most productive months for ship navigation seen as March, February, April and January for any kind of vessel due to plenty of sea ice free days. The study shed lights on the upcoming vessel selection according to appropriate polar class which can navigate safely during expeditions to Horseshoe Island by monthly sea ice conditions. The average number of sea ice free days seems increasing due to increasing temperature trends. However, the cloudiness is high and clear skies only counted as 38 days in average for the last twenty years. It shows that the optical satellite usage for the area is not suitable. The outputs of this research will shed light on the vessel navigation to ensure safety and effectiveness of the expeditions to Horseshoe Island.
  • Öge
    Antarktika'daki araştırma istasyonlarının çevresel açıdan değerlendirilmesi
    (Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-11-18) Erişmiş, Şeyda Nur ; Arıkan, Osman Atilla ; 501181759 ; Çevre Bilimleri, Mühendisliği ve Yönetimi
    Antarktika, Güney Yarım Küre'nin en güneyinde bulunan ve yaklaşık ~14 milyon km² alana sahip Güney Kutbu'nu içeren kıtadır. Güney Kutbu'nda yeryüzünün en soğuk ve en fırtınalı iklimi egemendir. Ortalama sıcaklık yaz aylarında -20 °C'dir. Antarktika'yı ortalama 2 km kalınlığında büyük bir buz katmanı örter. Bu buz kütlesi 24 milyon km³'lük hacmi ile yeryüzündeki bütün buzların %92'sini oluşturmaktadır. 20. yüzyılın sonundan bu yana ortaya çıkan küresel ölçekte çevresel değişikliklerin insan yaşamı için oluşturduğu tehdit, Antarktika'nın el değmemiş çevresini koruma ihtiyacını ve bölgedeki bilimsel araştırmaların önemini arttırmıştır. Antarktika, diğer bölgelerle enerji ve element alışverişi yoluyla küresel iklim sistemini düzenlediğinden iklim değişikliğinin ilk belirtilerini gözlemlemek için benzersiz bir bakış açısı sağlamaktadır. Kutup buzullarında Dünya'nın geçmişinin korunmuş koşulları, mevcut iklim sistemini anlamak ve gelecekteki değişiklikleri daha iyi tahmin etmek için önemli ipuçları vermektedir. Bilimde ilerlemeyi hedefleyen ülkeler Antarktika'da bilimsel programlar yürütmekte, kıtada araştırma istasyonları kurmaktadır. Tüm insanlığın bilimsel çalışmalarına açık olan Antarktika, günümüzde 80'i aşan araştırma istasyonuna (30'dan fazla ülkenin) ev sahipliği yapmaktadır. Antarktika'nın yaz nüfusu yaklaşık 5000 kişidir. Ancak bu, uzun, karanlık ve soğuk kış aylarında 1000 kişiye kadar düşmektedir. Türk bilim insanlarının çok taraflı işbirliği çerçevesinde Antarktika'daki çalışmaları 1960'lı yılların ortalarında başlamıştır. 2017 yılına kadar Türk araştırmacılar, bilimsel çalışmalar yapmak üzere Fransa, İtalya, Almanya, Japonya, Ukrayna, Birleşik Krallık ve Amerika Birleşik Devletleri (ABD) gibi diğer ülkelerin keşif gezilerine katılmışlardır. Türkiye tarafından 2017-2022 yıllarında Türk Antarktika Seferleri gerçekleştirilmiştir. Türkiye, 2019 yılında Antarktika Yarımadası'nın batı kıyısındaki Marguerite Körfezi'nde bulunan Horseshoe Adası'nda 2018-2022 yılları arasında hizmet verecek üç modülden oluşan bir Geçici Bilimsel Araştırma Kampı konuşlandırmıştır. 2021 yılında ise aynı adada Türk Antarktika Araştırma İstasyonu'nun kurulması ile ilgili kapsamlı Çevresel Etki Değerlendirmesi raporu sunulmuştur. Antarktika hem iklim koşulları açısından hem de tüm dünyanın korunması konusunda büyük çaba gösterilen hassas bir bölgedir. Böyle bir bölgede planlanan araştırma istasyonları hem zorlu kış koşullarında inşaat ve işletme açısından, hem de halihazırda dünyanın en el değmemiş doğasının ve canlı türlerinin korunması açısından özel tasarım ve lojistik gibi kapsamlı çalışmaların yapılmasını gerektirmektedir. Özellikle son yıllarda inşa edilen araştırma istasyonları yeni teknolojileri de içerecek şekilde planlanmaktadır. Bu araştırma istasyonlarından elde edilen tecrübeler Antarktika'da yeni kurulacak araştırma istasyonlarının planlanması, inşaatı ve işletmesinde önem taşımaktadır. Bu çalışmada, Antarktika'da yeni kurulacak araştırma istasyonlarının planlanması, inşaatı ve işletmesinde kullanılabilecek veya geliştirilebilecek çevresel açıdan önemli tasarımların ve teknolojilerin ortaya konması amaçlanmıştır. Bu amaçla Antarktika'da faaliyet gösteren nispeten yeni (son 20 yılda planlanan) ve Antarktika'nın farklı noktalarında yer alan yedi ülkenin (Belarus, Çin, Güney Kore, Hindistan, Birleşik Krallık, Belçika, Almanya) araştırma istasyonları tasarım ve yerleşim planı, lojistik, enerji temini, su temini ve atıksu yönetimi, atık yönetimi, yakıt depolama ve çevresel etkilerin değerlendirilmesi konularında incelenmiştir. Ayrıca Antarktika'da kurulması planlanan Türkiye Araştırma İstasyonu için yapılan planlamalar da ortaya konmuştur. Söz konusu araştırma istasyonlarının kapsamlı Çevresel Etki Değerlendirmesi raporları ile bu istasyonlara ait internet sayfaları, bilimsel yayınlar ve videolar incelenmiştir. Çalışma sonuçlarına göre; incelenen araştırma istasyonlarında, mevsimlik veya yıllık konaklamalı, genellikle 20-25 yıllık tasarım ömrü olan, çevreye olan etkisinin azaltılması amacıyla taban alanı düşük, kar nedeniyle genellikle yerden yükseltilmiş, inşaat ve lojistik kolaylığı nedeniyle modüler sistemler kullanılmaktadır. İstasyon inşaatları, çalışmalar için havanın nispeten daha iyi olduğu Antarktika yaz aylarında genellikle iki veya üç yılda tamamlanabilmektedir. İnşaat ve işletme için malzeme ve personel genellikle gemi veya hava yoluyla Antarktika'ya getirilmekte, denizden karaya ulaşım ise mavna veya helikopterle yapılmaktadır. Son yıllarda enerji temininde güneş ve rüzgar gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının daha fazla kullanımı ön plandadır. Ancak bu enerjilerin yetmediği durumlarda ve yedek olarak dizel jeneratörler hala enerji temininde yaygın olarak tercih edilmektedir. Planlamalarda ayrıca acil durum enerji ihtiyacı için ilave jeneratörler bulundurulmaktadır. Jeneratörde yakıt olarak genellikle Antarktika dizeli kullanılmakta, yakıtlar geçirimsiz, çift cidarlı, izleme sistemi olan yakıt tanklarında depolanmaktadır. Yakıt sızıntısı ve dökülmelerine karşı Acil Müdahale Planları bulunmaktadır. İncelenen araştırma istasyonlarında su temini için daha çok deniz suyu veya kar/buz eritme kullanılmaktadır. Deniz suyunun arıtımında ters ozmoz tercih edilmektedir. Atıksuların yönetiminde siyah ve gri su ayrımı, geri kazanım ve ileri arıtma uygulanmaktadır. Atık yönetiminde atıkların türlerine göre kaynağında ayrılması, evsel ve tehlikeli atıkların Antarktika dışına çıkarılması yanında, organik evsel atıklar ve çamurların istasyonda yakılması da yapılmaktadır. Çevresel etkilerin belirlenmesi için emisyonlar, gürültü, atıksu deşarjları, atıklar, vb. için hesaplamalar, ölçüm ve modelleme vb. çalışmaları yapılmıştır. Antarktika için geçerli uluslararası kriterler olmadığı için genellikle ulusal standartlar dikkate alınmaktadır. Araştırma istasyonlarının inşaat ve işletme faaliyetlerinin çevresel etkileri olasılık, kapsam, süre ve önemine göre matris halinde verilmiş, ayrıca söz konusu etkileri azaltıcı önlemler ortaya konmuştur. Antarktika'nın doğal ortamını korumak ve faaliyetlerin etkilerini takip etmek için kapsamlı izleme programları planlanmıştır. Kurulması planlanan Türkiye Antarktika Araştırma İstasyonu için, incelenen ülkelerin istasyonlarındaki çevresel iyi uygulama örneklerinin dikkate alındığı, istasyonun inşaat ve işletme aşamasındaki çevresel etkilerinin azaltılmasına yönelik planlamaların yapıldığı değerlendirilmiştir. Bununla birlikte istasyonun faaliyeti öncesinde, önerilen saha ve çevresine yönelik mevcut duruma yönelik verilerin mümkün olduğunca fazla olması planlamaların daha iyi yapılmasına, inşaat ve işletmenin çevresel etkilerinin daha da azaltılmasına imkan verecektir. Bu nedenle sonraki yıllarda yapılacak Antarktika seferlerinde bu çalışmalara yönelik faaliyetlerin planlanması ve daha fazla veri toplanması önem taşımaktadır. Halihazırda Antarktika'da SCAR ve COMNAP gibi uluslararası organizasyonlar bulunmakla birlikte, bunların Antarktika'nın korunmasında yeterli oldukları düşünülmemektedir. Bu nedenle Antarktika'da üssü olan ülkelerin yer aldığı, Birleşmiş Milletler Çevre Programı vb. uluslararası kurumların da olacağı bir Antarktika Yönetim Biriminin oluşturulması önerilmektedir. Bu birim Antarktika için ortak standartlar (emisyon, gürültü, deşarj, vb. için) belirleyebilir ve bağımsız ortam izleme çalışmaları yürütebilir. Ayrıca yapılan izleme çalışmaları verilerinin toplandığı, takip edildiği, şeffaf ve web tabanlı bir yönetim sistemi kurabilir. Denetimin esası olan izlenebilirliğin sağlanması ile uygun olmayan uygulamaların önüne geçilebilir. Ayrıca özellikle son yıllarda ciddi şekilde artan Antarktika'ya turistik seferlerin sınırlandırılması da gerekmektedir.
  • Öge
    Appraising science-policy interfaces in local climate change policymaking: Revealing policymakers’ insights from Izmir Development Agency, Turkey
    (Elsevier, 2022) Eroğlu, Mehmet ; Öğüt Erbil, Aslı ; https://orcid.org/0000-0003-3127-8905 ; Department of Sociology
    Developing knowledge-based and usable climate change policies requires establishing science-policy interfaces through which knowledge producers and policymakers cooperate. Current research reveals that co-production- based interfaces dominated neither by knowledge producers nor policymakers succeed in facilitating the transformation of knowledge into politics. From this point of view, this paper explores how Izmir Development Agency (IZKA), a regional development agency in Turkey, utilizes scientific knowledge and science-policy interfaces in its activities on climate change. Based on the analysis of agency documents and semi-structured interviews with experts from and outside IZKA, the findings indicate that IZKA thrives in integrating scientific knowledge on climate change in its activities drawing from multi-stakeholder and multi-level science-policy interfaces that have significant similarities with the co-production model. In these interfaces, international, national, regional, and local stakeholders share their resources, knowledge, and experience on climate change. Although legal, geographical, and demographic conditions also have an impact, the main reason behind IZKA’s success is the agency’s climate-focused vision that shapes decisions, strategies, organizational structure, and activities. In parallel to the indicated finding, this paper also discloses that the perspective of not prioritizing climate change and considering the potential benefits as only “co-benefit” does not yield results with the desired efficiency. Another finding is that even though the national government is the main actor on climate in Turkey, development agencies are capable of carrying out transformative activities in their regions, albeit limited.
  • Öge
    Ayçiçeği bitkisinin karbondioksit akılarının Eddy kovaryans yöntemiyle belirlenmesi
    (Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-07-02) Çağlıyan, Ayhan ; Şaylan, Levent ; 511211003 ; Atmosfer Bilimleri
    İklim değişikliği, atmosferdeki sera gazı miktarlarının artmasıyla şiddetlenmekte ve olumsuz etkileri artmaktadır. Bu durumu kontrol altına almak için sera gazı kaynakları ve yutak alanları üzerinde çalışmalar yoğunlaşmıştır. Karasal ekosistemde karbondioksit (CO2) yutak alanları arasında ormanlar, otlaklar, tarım arazileri, sulak alanlar, çalılıklar ve savanlar bulunmaktadır. Tarım alanlarından meydana gelen CO2 emisyon ve yutak değerlerinin tespiti, ulusal ve küresel sera gazı bütçesinin belirlenmesinde çok önemlidir. Bu çalışma, iklim değişikliği bağlamında tarımsal faaliyetlerin ve bitki örtüsünün karbon akıları üzerindeki etkilerini incelemek amacıyla yapılmıştır. Mikrometeorolojik bir yöntem olan Eddy kovaryans (EC) yöntemi kullanılan bu çalışma, ayçiçeği bitkisi üzerinde yapılmıştır. Uluslararası alanda yaygın olarak kullanılan ve güvenilir sonuçlar veren bu mikrometeorolojik yöntem, çeşitli tarımsal ürünlerin karbon akılarının hassas bir şekilde belirlenmesinde sıklıkla kullanılmaktadır. Mevcut literatürde yapılan çalışmaların büyük bir çoğunluğu buğday ve mısır gibi bitkilere odaklanmış olup, ayçiçeği gibi önemli bir tarımsal ürün üzerinde yeterli araştırma yapılmamıştır. Bu çalışma, ayçiçeği bitkisinin net ekosistem karbon değişimini (NEE), brüt birincil üretimini (GPP) ve ekosistem solunumunu (Reco) belirlemeyi amaçlamaktadır. Ayçiçeği bitkisi üzerinde yapılan bu ayrıntılı çalışma, bu bitkinin farklı büyüme evrelerindeki karbon dinamiklerini ortaya koymayı hedeflemekte olup, literatürdeki önemli bir boşluğu doldurmayı amaçlamaktadır. Bu çalışmada elde edilen sonuçlar, tarımsal ekosistemlerin karbon bütçesinin daha iyi anlaşılması açısından önemli katkılar sağlayabilir. Bu çalışma kapsamında geniş kapsamlı bir literatür taraması yapılmış ve dünya genelinde farklı bitkilerin NEE değerleri incelenerek bu çalışmalardan elde edilen sonuçlar belirlenmiştir. Çeşitli bölgelerde ve iklim koşullarında yapılan çalışmalardan hesaplanan NEE değerleri, literatür taramasıyla elde edilerek karşılaştırılmıştır. Tez kapsamında, ayçiçeği bitkisinin farklı fenolojik evrelerindeki karbon akıları detaylı bir şekilde belirlenmiş ve bu akılardaki değişimlerin hangi faktörlerden kaynaklandığı incelenmiştir. Bitkinin tüm fenolojik evreleri analiz edilmiş ve bu evrelerde meydana gelen karbon akılarındaki değişiklikler belirlenmiştir. Ayrıca, bitkinin yaprak alan indeksi (LAI), bitki boyu ve bitki biyokütlesi gibi bitkisel özelliklerinin, bitkinin karbon akıları ile ilişkisi araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar, çeşitli meteorolojik değişkenlerle ilişkilendirilmiş ve hangi meteorolojik değişkenlerin karbon akılarını etkilediği belirlenmeye çalışılmıştır. Bu bağlamda; hava sıcaklığı, toprak sıcaklığı, bağıl nem ve güneş radyasyonu gibi meteorolojik değişkenlerin ayçiçeği bitkisinin karbon akıları üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bu değişkenlerin her birinin ayçiçeği bitkisinin karbon akılarıyla olan ilişkisi bulunmuştur. Atatürk Toprak Su ve Tarımsal Meteoroloji Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü'nün çalışma sahasında 11 Nisan 2017 ve 15 Ağustos 2017 tarihleri arasını kapsayan bu çalışmada, eddy kovaryans yöntemi kullanılarak ayçiçeği bitkisinin ekiminden hasadına kadar toplam Reco, GPP ve NEE değerleri sırasıyla 1053.45 gC/m², 1424.33 gC/m² ve -371.87 gC/m² olarak belirlenmiştir. Hava sıcaklığı, çıkış ve yapraklanma gibi fenolojik aşamalarda GPP ile daha yüksek ilişkiye sahipken, bu ilişki diğer dönemlerde azalmaktadır. Yine aynı dönemlerde toprak sıcaklığıyla beraber Reco ve GPP değerleri de paralel bir artış sağlamıştır. Bitkinin tüm fenolojik evreleri birlikte değerlendirildiğinde, toprak sıcaklığı ve hava sıcaklığının NEE karbon akısı ile arasında anlamlı bir ilişki tespit edilememiştir.
  • Öge
    Bridging climate change science and policy through TMNs in Turkey : CoM as a boundary-object
    (Oxford University Press, 2022) Öğüt Erbil, Aslı ; Eroğlu, Mehmet ; Türk, Ebru Gönül ; https://orcid.org/0000-0003-3127-8905 ; Department of Sociology
    This paper qualitatively investigates one of the influential transnational municipal networks, Covenant of Mayors for Climate and Energy (CoM)’s position in three Turkish municipal governments in bridging the climate change science and climate change policy gap. In the last two decades, the importance of science-based policymaking for climate mitigation and adaptation and transnational municipal networks empowered by municipalities that guide city policies linked to international agreements has been recognized. In this paper, we argue that CoM has acted as a boundary-object in producing climate change policies and plans in Turkish municipal governments. However, CoM has done so to a certain extent; their effectiveness was limited due to the general atmosphere on climate change policies in Turkey. We substantiate this claim through a two-layer examination: a case-specific analysis of three municipalities and semi-structured interviews with thirteen experts in climate change policy-related issues.
  • Öge
    Data-driven modeling for the prediction of stack gas concentration in a coal-fired power plant in Türkiye
    (Springer, 2024) Mohammadi, Mandana ; Saloğlu, Didem ; Dertli, Halil ; Ghaffari-Moghaddam, Mansour ; Mohammadi, Mitra ; 0000-0002-1119-1047 ; 0000-0003-0503-056X ; 0000-0001-6498-7594 ; 0000-0002-2925-7286 ; 0000-0003-3231-0946 ; Afet ve Acil Durum Yönetimi Anabilim Dalı
    In this research, deep learning and machine learning methods were employed to forecast the levels of stack gas concentrations in a coal-fired power plant situated in Türkiye. Real-time data collected from continuous emission monitoring systems (CEMS) serves as the basis for the predictions. The dataset includes measurements of carbon monoxide (CO), sulfur dioxide (SO2), nitrogen oxides (NOx), oxygen (O2), and dust levels, along with temperatures recorded. For this analysis, deep learning methods such as multi-layer perceptron network (MLP) and long short-term memory (LSTM) models were used, while machine learning techniques included light gradient boosted machine (LightGBM) and stochastic gradient descent (SGD) models were applied. The accuracy of the models was determined by analysing their performance using mean absolute error (MAE), root means square error (RMSE), and R-squared values. Based on the results, LightGBM achieved the highest R-squared (0.85) for O2 predictions, highlighting its variance-capturing ability. LSTM excelled in NOx (R-squared 0.87) and SO2 (R-squared 0.85) prediction, while showing the top R-squared (0.67) for CO. Both LSTM and LGBM achieved R-squared values of 0.78 for dust levels, indicating strong variance explanation. Conclusively, our findings highlight LSTM as the most effective approach for stack gas concentration forecasting, closely followed by the good performance of LightGBM. The importance of these results lies in their potential to effectively manage emissions in coal-fired power plants, thereby improving both environmental and operational aspects.
  • Öge
    Design and nonlinear dynamic response of a steel stack
    (Springer, 2024) Vatansever, Cüneyt ; Çayır, Haşim ; 0000-0002-9954-925X ; 0000-0001-8131-4703 ; İnşaat Mühendisliği
    Industrial stacks are built in order to reduce atmospheric pollution and release gases to the higher level of the atmosphere. Since they are high and slender structures, they are significantly affected by lateral forces, in particular, induced by winds and earthquakes. This paper aims to summarize the design principles for steel stacks given in the international standards, codes and specifications considering the evaluation of the results from the investigation on nonlinear dynamic response of a typical steel stack subjected to the earthquake. For this purpose, a typical self-supporting steel stack has been designed and its performance under earthquake and wind forces has been investigated in terms of the applied design principles, such as the displacement limit and the potential plastic deformations. The study is accomplished by using finite element models employing nonlinear time history and pushover analyses. The numerical results are presented particularly by considering the design principles used for the model. The results show that wind loads considered are more pronounced in the design of industrial steel stacks than earthquake especially in terms of limiting top displacement. The flue openings which reduce strength and lateral stiffness of the stack web is significantly effective in the lateral behavior of the stack. Moreover, the principles considered are found applicable for the design of such steel stacks. Based on the results from nonlinear time history analyses, no yielding and plastic deformation are detected along the stack.
  • Öge
    Development of drought intensity-duration-frequency curves based on standardized climatic indices using physical variables, deficit in precipitation and deficit in streamflow
    (Graduate School, 2023-11-13) Çavuş, Yonca ; Aksoy, Hafzullah ; Stahl, Kerstin ; 501192503 ; Hydraulics and Water Resources Engineering
    Drought is a natural disaster that causes water scarcity and affects the population seriously in many ways such as economic, social and environmental impacts. These effects have been further aggravated by rising demands for agricultural, municipal and industrial water, etc. due to the growing population coupled with rising life standards and increasing industrialization in the world. Compared to other natural hazards, drought is among the most damaging disasters as it develops slowly over a considerable period of time that may linger for several years even after the drought has terminated. How important the drought is in the sustainability of water resources requires an extra effort to understand and explain. Domestic use, agriculture, industry, energy, tourism and many more sectors are exposed to drought, which has a direct impact on ecology, economy and society. As one of the least understood hydrological phenomena, drought stands as both a technical and social problem. This is a great motivation to explore drought concepts and methodologies in this thesis by extending them from their quantitative technical context to qualitative social context. Case studies were performed in two river basins with different climatic characteristics. One is Seyhan River Basin in the south of Turkey with a Mediterranean climate, and another is the Kocher catchment in the southwestern corner of Germany with a humid subtropical climate. In the literature, the drought is commonly analyzed by the use of available hydroclimatic or hydrologic data with little in-depth consideration of specific major dry periods experienced over a region. Also, it is not a common practice to assess the probability of drought categories with a rolling time series and hence the changing knowledge for operational drought monitoring. A combination of such quantitative analysis with a comprehensive qualitative assessment of drought as a human-water relation aimed to fill this gap by performing a case study in the Seyhan River Basin, Turkey. Therefore, the first part of this thesis focuses on non-stationary rolling time series analysis together with the stationary full-record time series analysis and the individual major dry period analysis. Six major dry periods were identified from the precipitation time series of 19 meteorological stations. Dry periods extended over 1970-1974, 2002-2008, and 2013-2015, known also as droughts of 1974, 2008, and 2014, respectively, should particularly be noted among all as they affected several sectors in the river basin with the long-lasting deficit in water. Major dry periods were analyzed by rolling time series and full time series, and they were also analyzed individually. The results show that significantly higher probabilities were calculated for extreme droughts with the use of individual major dry periods. An important outcome of the study is that drought is underestimated in practice with the sole use of the whole data record. Also, a major dry period could be important in terms of its duration while another in terms of its severity or intensity. Each major dry period has its own impact on human-water relations that can be influential on drought mitigation, management and governance. The second part of the thesis investigates the statistical properties of drought characteristics for a better understanding of drought to mitigate its negative impacts and improve drought management strategies. Differently from the common approach based on the run theory, the hypothesis is that drought is different from the dry period and dry periods identify droughts of different durations. Up to now, no attention has been paid in this sense to the statistical properties of dry periods versus those of more severe and impactful droughts as separate phenomena. The study shows how different the statistical properties of dry periods and droughts are by quantifying them with the Standardized Precipitation Index (SPI) together with the total probability theorem-coupled frequency analysis. The study tests four concepts in this context: (1) Dry period, (2) Critical drought for a dry period, (3) Critical drought for a year. The results uncover the high number of droughts, which are not addressed in the run theory, and reveal more intense droughts that are masked within the dry periods. Specifically, the drought impact is more often related to drought intensity than severity and duration. In addition, the dry period is less intense than other concepts. Among the droughts newly proposed, critical droughts are the most intense concepts. This demonstrates that drought characteristics calculated for the drought concepts are different from the common approach of the dry period. The difference among the concepts is large enough to carry potential implications for local or regional scale drought management planning. In the third study, drought intensity-duration-frequency (IDF) curves were developed by using the critical drought identified in the second study. The drought IDF curves are based on precipitation and streamflow deficits because drought estimates in terms of physically measurable variables are key knowledge for effective water management. However, how these deficits vary with the drought event severity indicated by commonly used standardized indices is often unclear. Drought characteristics assigned the same value in the index are not necessarily the same in different regions, and in different months of the same region. The study investigates drought to remove this disadvantage of the index-based drought IDF curves and develop intensity-duration-frequency (IDF) curves in terms of the associated deficit. In order to study the variation of deficits, the link between precipitation and streamflow was used, and the associated indices, standardized precipitation index (SPI) and standardized streamflow index (SSI). More specifically, the analysis relies on frequency analysis combined with the total probability theorem applied to the critical drought severity. The critical drought has varying durations and it is extracted from dry periods. IDF curves in terms of precipitation and streamflow deficits for the most severe drought of each drought duration in each year are then subject to the comparison of statistical characteristics of droughts for different return periods. Precipitation and streamflow data from two catchments, the Seyhan River (Turkey) and the Kocher River (Germany) provide examples of two climatically and hydrologically different cases. A comparison of the two cases allows to test a similar method in different hydrological conditions. The results show that precipitation and streamflow deficits vary systematically reflecting seasonality and the magnitude of precipitation and streamflow characteristics of the catchments. Deficits change from one month to another at a given station. Higher precipitation deficits were observed in winter months compared to summer months. Additionally, major droughts experienced in both catchments on the IDF curves show that the major droughts have return periods at the order of years at short durations. This coincides with the observation in the catchments and shows the applicability of the IDF curves. The IDF curves can be considered a tool for the use in a range of specific activities of agriculture, ecology, industry, energy, water supply, etc. This is particularly important to end-users and decision-makers to act against the drought quickly and precisely in a more physically understandable manner. Other than quantitative methodologies, drought was also analyzed by a qualitative approach. Using the causal loop diagram, the drought event of 2008 observed in the Seyhan River Basin was taken as an example to focus on the identification of bidirectional feedback between humans and water under drought conditions. This particular drought is short but severe as it coincided with the least amount of precipitation ever recorded in the river basin. It is an important example because it gave an impetus to the governmental water authorities to initiate basin-scale drought management plans. The quantitative and qualitative data collected for this drought were used in the causal loop analysis. The causal loop diagram shows that short-term measures under economic, structural and conservation frameworks can only provide temporary solutions which may aggravate drought impact. A sustainable water availability under drought conditions can only be achieved by long-term reactions such as drought management plans. In summary, the thesis contributes to drought analysis research by proposing new methodologies and drought concepts. The outcomes of the study underline the need for such drought analyses. The analysis of the conceptualization reveals strong differences among the statistical properties of the drought characteristics. Moreover, the thesis emphasizes the region-specific characteristics of drought that need to be considered for drought management strategies.
  • Öge
    Development of sunflower husk reinforced polypropylene based sustainable composites: an experimental investigation of mechanical and thermal performance
    (Wiley, 2024) Irez, Alaeddin Burak ; orcid.org/0000-0001-7316-7694 ; Makina Mühendisliği
    Climate change, shrinking resources, and rising raw material costs have pushed the industry to create more sustainable, and lightweight materials. Natural fiber composites are materials of interest for replacing conventional materials such as steel. Sunflower husks (SH), among many other natural fibers, are readily accessible as agricultural waste and have advantageous properties. In this study, sunflower husks were mixed with polypropylene (PP) matrix using a twin-screw extruder, and then tests specimens for experimental characterizations were manufactured through injection molding. The tensile tests revealed that the inclusion of SH into PP decreased the load-bearing capacity of the composites by around 20% and increased their impact resistance by over 200%, while reducing the ductility by about eight times. Moreover, magnesium hydroxide (Mg(OH)2) was incorporated into the composites as a flame retardant, and it has improved the stiffness and impact resistance of the composites. Besides, incorporation of SH and Mg(OH)2 elevated significantly the glass transition temperature of the composites. The use of Mg(OH)2 delayed 60% the flame retention of the composites observed from UL-94 HB flammability testing. In summary, they could be suitable for components such as spare wheel wells, seat backs, trunk floor, the acoustic panel behind the door, and airbag housing.
  • Öge
    Effects of climate trends and variability on tree health responses in the Black Sea and Mediterranean forests of Türkiye
    (Springer, 2024) Dogan Ciftci, Nida ; Şahin,, Ahmet Duran ; Yousefpour, Rasoul ; Christen , Andreas ; Meteoroloji Mühendisliği
    To adapt forest ecosystems and forest management to climate change, it is essential to know which forest regions and which tree species are resilient to climate variability and which ones are possibly affected most by past and anticipated future changes. In this contribution, for the main forest regions of Türkiye and six tree species, recent climate variability and trends were quantified and statistically correlated to record tree defoliation and vitality. Climate variables considered are maximum temperature (Tmax), minimum temperature (Tmin), mean temperature (Tmean), and total precipitation (Prcp), which are compared to forest health responses recorded as part of the International Cooperative Programme on Assessment and Monitoring of Air Pollution Effects on Forests (ICP Forests) on 277 plots across forests along the Black Sea and Mediterranean regions. In addition, long-term data on satellite measurements of the normalized difference vegetation index (NDVI) were extracted for the same 277 plots for the period 2008–2020. Firstly, 30 years (1991–2020) of reanalysis of climate variables from ECMWF were extracted for all plots; secondly, individual correlations and cross-correlations of climate variables and tree health and vitality were computed for the period 2008–2020 (significance level of 95%) for the four most dominant species from the Black Sea forests (F. orientalis, Q. cerris, P. sylvestris, P. orientalis) and two species from Mediterranean forests (P. brutia and C. libani). Temperature showed a stronger effect on most species than precipitation. Finally, time-lagged correlations were analyzed for seven-time lags (significance level of 95%) to evaluate legacy effect. The analysis revealed that different tree species from the two regions show different responses to climate variables. Species in the Mediterranean region are more resistant to droughts and climatic variations. Legacy effects of defoliation and NDVI have lasted for at least 2 years.
  • Öge
    Electric vehicles as an emission mitigation option : expectations and reality
    (Springer, 2024) Tetik Kollugil, Esin ; Sarıca, Kemal ; Topcu, Yusuf İlker ; 0000-0002-5824-9517 ; 0000-0001-9717-7854 ; Endüstriyel Tasarım
    Globally, the reliance on thermal power, constituting 67% of electricity generation, prompts questions for many countries regarding the viability of electric vehicles (EVs) for emission reduction in the transportation sector. This study comprehensively analyzes CO2 emissions in the small family car segment, considering engines powered by different energy sources. The analysis is coupled with Worldwide Harmonized Light Vehicle Test Procedure driving profiles, accounting for specific ambient temperature structures representative of densely populated areas in Türkiye. The constructed model incorporates the hourly temperature of the relevant cities and the hourly electricity production mix by considering the indirect emissions and comparing the ICEVs (Internal Combustion Engine Vehicles) and EVs in different time frames from 2015 to 2020. The resulting emissions from each vehicle type in each city and driving profile, along with the ratio of instances in which EVs exhibit higher emissions than ICEVs, are presented.The findings reveal the intricate interplay between vehicle type, climate conditions, and driving profiles. While the urban driving profile emerges as superior for EVs regarding CO2 reduction, offering a comfortable driving experience without range anxiety and mitigating local pollutants, it exhibits less significant carbon emission reductions at lower and higher speed profiles, particularly in cold climate conditions. EVs are not a silver bullet but a valuable technology for emissions reduction under specific conditions. Policymakers are urged to consider factors favoring EVs over ICEVs regarding CO2 emissions, such as driving profiles, time and climatic conditions when formulating investment policies and subsidies.
  • Öge
    Endless tug-of-war: impact of social media on science communication of climate change
    (Graduate School, 2023-06-21) Altan, Derin ; Yetemen, Ömer ; 601201006 ; Earth System Science
    The pervasiveness of social media in contemporary society necessitates a comprehensive, particularly by climate scientists, an understanding of social media's undeniable impact on the mass communication and perception of climate change by the "commons". This thesis provides an in-depth exploration into the multifaceted role that social media plays in the dissemination of, and – of course, most importantly – the public understanding of the incredibly complex issue of climate change. The study also further delves into the trajectory of science communication and climate change communication, providing a historical backdrop against which the emerging role of social media is investigated thoroughly. The undeniable capability of modern social media platforms to either augment public comprehension of climate change or contribute to misinformation and misunderstanding is critically evaluated, with a particular emphasis on the phenomenon of online polarization – an agonizing development that can dangerously shackle even the most careful climate communicator. An analysis of various polarized climate change topics on social media uncovers key actors and narratives that significantly shape the public discourse surrounding this critical issue. Parallel to this, the research contrasts the strategies adopted by mainstream media with the logic of effective climate change communication. The examination uncovers inherent contradictions between the two, largely driven by differing business models and journalistic practices that had lead mainstream media platforms for decades, which can ultimately impact public perception and action towards climate change. Moreover, the study sheds light on current trends in climate change communication across different social media platforms. It scrutinizes their potential and the challenges they pose in fostering widespread climate change awareness and inspiring public action. The findings underscore the complexity and multi-dimensionality of climate change communication in the digital age. A nuanced understanding of these dynamics offers scientists, communicators, and policymakers vital insights to develop more effective strategies for engaging the public in climate change discussions and inciting action. In summation, this thesis emphasizes the pressing need to navigate the challenges and seize the opportunities presented by social media. On one hand, the social media platforms provide an incredible opportunity: the ability to reach millions of people with the click of a button. On the other hand, the deep polarization probability of such communication rings the alarm bells, constantly. Regardless, an effective use of the social media platforms by climate change communicators (mostly climate scientists), is expected to enhance the public's general understanding of climate change science, reduce polarization that diminishes public discourse, and stimulate informed action towards developing effective mitigation, adaptation and resilience strategies, all of which are crucial steps in confronting the climate crisis.
  • Öge
    Enhanced energy recovery in municipal wastewater treatment plants through co-digestion by anaerobic membrane bioreactors : current status and future perspectives
    (Springer, 2024) Cengiz, Ali İzzet ; Güven, Hüseyin ; Özgün, Hale ; Erşahin, Mustafa Evren ; 0000-0002-4715-9567 ; 0000-0001-6754-0106 ; 0000-0001-8784-8351 ; 0000-0003-1607-0524 ; Çevre Mühendisliği
    Today, the transition to renewable energy from conventional energy practices is more important than ever to establish energy security and mitigate climate change. The wastewater treatment plants (WWTP) consume a remarkable amount of energy and cause significant greenhouse gas emissions. The energy balance of WWTP can be improved by implementing energy-efficient applications such as anaerobic digestion. However, most of the existing WWTPs utilize only sewage sludge in conventional anaerobic digesters (CAD) which results in low biogas generation. Generally, co-digestion is indicated as an effective solution for the low biogas generation faced in mono-digestion. Moreover, recently, anaerobic membrane bioreactors (AnMBR) have been promoted as a prominent alternative to CADs. This paper overviews the current situation of co-digestion applications by AnMBRs for municipal WWTPs. Furthermore, the environmental and economic aspects of these applications were reviewed. Lastly, challenges and future perspectives related to the co-digestion applications by AnMBR were thoroughly discussed.
  • Öge
    Enhancing the sustainability of Poly(lactic acid) (PLA) through ketene-based chain extension
    (Springer, 2024) Alkan Göksu, Yonca ; Metalurji ve Malzeme Mühendisliği
    The widespread utilization of nonrenewable fossil-based polymers has led to significant environmental damage. Bio-based Poly(lactic acid) (PLA) has garnered substantial academic and industrial interest in the last two decades due to its advantageous characteristics for food packaging applications. Nonetheless, the improper disposal of PLA continues to contribute to the plastic waste problem. PLA recycling mainly involves thermal processes, facing challenges due to PLA’s limited stability. This study aims to enhance PLA’s molecular weight and melt viscosity by using chain extenders to increase its degree of branching. A modular chain extender capable of thermally forming highly reactive ketene intermediates is employed to react with PLA’s hydroxyl and carboxyl end groups in a single step. For this purpose, copolymers of styrene and 2,2,5-trimethyl-5-(4-vinylbenzyl)-1,3-dioxane-4,6-dione were synthesized using free radical polymerization and characterized through 1H-NMR, TGA, and DSC analyses. The chemical interaction between these chain extenders and molten PLA was also explored, resulting in increased PLA molecular weight and higher melting temperature (Tm), reaching 155.1 for PLA_2.5CE2. Additionally, the branching introduced through this process led to a notable increase in the UV absorption of PLA, suggesting potential applications in the packaging industry. The chemical tunability of this functional ketene-based chain extender holds promise for tailoring PLA’s structure for diverse applications, further advancing its sustainability and utility.
  • Öge
    Gemi kaynaklı emisyonların Türk boğazları ve Marmara denizi için incelenmesi
    (Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-02-17) İnak, Deniz ; Ergin, Selma ; 508181005 ; Gemi İnşaatı ve Gemi Makinaları Mühendisliği
    Özellikle 20. Yüzyıl'da gelişen teknoloji, artan nüfus ve ticari ilişkilerin etkisi ile insanoğlunun enerji tüketimi sürekli artmaktadır. Bu artış, enerji kazanımı sürecinde açığa çıkan, direkt veya endirekt, zararlı ürünlerin de doğaya salınmasını beraberinde getirmektedir. Bu süreçte yapılan çalışmalar, CO2, HC ve NOX gibi zararlı ürünlerin hem insan sağlığına doğrudan olumsuz etkilere sahip olduğunu, hem de dünya atmosferinde sera gazı etkisi yaratarak Dünya'ya düşen güneş ışınlarının yeterince yansıtılamaması sebebiyle de küresel ortalama sıcaklıkları artırdığını ortaya koymuştur. Bu tezde, Türk Boğazları ve Marmara Denizinden 2019 ve 2020 yılları içinde uğraklı veya uğraksız olarak geçen gemilerin saldığı zararlı gaz emisyonları, aşağıdan yukarı (Seviye 3) hesaplama metodu kullanılarak hesaplanmıştır. Bu hesaplarda gemi geçiş bilgileri Kıyı Emniyeti Genel Müdürlüğü'nden (KEGM) alınmıştır. Gemiler, tip, gros tonaj, makine tipi, kurulu makine gücü gibi pek çok kritere göre incelenmiştir. Emisyon katsayıları için öncelikle Avrupa İzleme ve İnceleme Programı (EMEP) ve ABD Çevre Koruma Ajansı'nın (EPA) yayınları kullanılmıştır. Emisyon limitleri için ise IMO MARPOL Ek VI'da getirilen NOX limitleri güncel duruma uyacak şekilde alınmıştır. Ayrıca SOX emisyonlarının hesaplanması için de yakıt sülfür miktarı gene IMO MARPOL Ek VI ile uyumlu şekilde hesaplamalara katılmıştır. Hesaplamalar ayrıca Seviye 2 hesaplama yöntemi ile de tekrar edilerek, Seviye 2 ve Seviye 3 yaklaşımlarının farkları anlaşılmaya çalışılmıştır. Yapılan literatür taraması sonucunda aynı bölge için 2019 ve sonrası için çalışma bulunamamıştır. Ancak daha önceki yıllar için yapılan çalışmalar ile emisyonlar başta olmak üzere çeşitli yönlerden karşılaştırmalar yapılmıştır. Bu karşılaştırmalarda, toplam emisyonların yanısıra, karşılaştırmaya dahil edilen yıllardaki gemi karakteristikleri de incelenmiştir. Yapılan hesaplarda bir adım ileri de gidilerek, emisyon standartlarının daha da iyileşmesi sonucunda elde edilecek kazanım da gösterilmeye çalışılmıştır. Bunun için Boğazlar Bölgesi'nin ECA ilan edilmesi senaryosu için hesaplamalar yapılmıştır. Senaryo, ECA SOX limitlerinin devreye girdiği 2020 yılı için yapılmıştır. Son olarak, salınımların karbon eşlenikleri hesaplanarak hangi emisyon tipinin küresel emisyon potansiyelinin en etkin olduğu gösterilmiştir.
  • Öge
    Horseshoe adası Antarktika'da İHA-GPR gözlemlerine dayalı buzul izleme ve 3D modelleme
    (Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-06-26) Arkalı, Mehmet ; Selbesoğlu, Mahmut Oğuz ; 501221640 ; Geomatik Mühendisliği
    Küresel ısınma, sera gazlarının güneş ısısını atmosferde hapsederek Dünya'nın ortalama yüzey sıcaklığını artırmasıyla oluşur. Bu artış, küresel iklim değişikliğine yol açar ve iklim koşullarının dağılımını değiştirir. İnsan faaliyetleri nedeniyle sera gazlarının seviyeleri artmış ve atmosferin ısınmasına neden olmuştur. İklim değişikliğini ve etkilerini takip edebilmek için çeşitli gözlemler yapılmakta ve bu gözlemler kullanılarak çeşitli modelleme çalışmaları gerçekleştirilmektedir. Küresel ısınma, kriyosfer ve termohalin döngü gibi önemli olguları etkiler. Kriyosfer, kar ve buz alanlarını kapsar ve Dünya'nın en büyük tatlı su rezervini oluşturur. Kar ve buz, güneş ışığını yansıtarak gezegenin sıcaklığını düzenler ve kriyosferin bazı kısımları binlerce yıldır çözünmemiştir. Termohalin döngü, okyanus sularının sıcaklık ve tuzluluğun etkileşimiyle oluşturduğu küresel bir akıntı sistemidir. Bu sistem, rüzgarların yüzey akıntılarını ve su yoğunluğu farklılıklarının derin su akıntılarını yönlendirdiği bir "taşıyıcı bant" işlevi görür. Termohalin döngü, okyanus sularını karıştırır, kutuplara ısı taşır ve deniz buzu oluşumunu etkiler. Bu da iklim üzerinde önemli etkilere sahiptir. Kutup bölgeleri, iklim değişikliğinin geçmişten günümüze kadar yaşanan sürecin anlaşılması için ideal araştırma ortamıdır. Çünkü buzullar, atmosferin bileşimini barındıran önemli tarihî kaynaklardır. Buzulların izlenmesi ve takibi; iklim değişikliğinin etkisiyle artan buzul erime hızı, deniz seviyesinin yükselmesi, tatlı su kaynaklarının sürdürülebilir yönetiminin sağlaması, yerel ekosistemlerin korunması, jeolojik ve jeomorfolojik gibi çalışmalara katkı sağlanması açısından önemlidir. Buzullar, küresel ısınmanın doğrudan göstergesidir. Yapılan araştırmalar sonucu ortaya konan bulgular doğrultusunda iklim değişikliğinin trendi hakkına bilgiler sağlar. Yapılan değerlendirmeler buzulların erimesinin mevcut haliyle devam ettiği durumda özellikle kıyı ekosistemleri olumsuz etkilenecektir. Bu tez çalışması kapsamında Türkiye Cumhuriyeti Cumhurbaşkanlığı himayelerinde, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı uhdesinde ve Tübitak Marmara Araştırma Merkezi (MAM) Kutup Araştırmaları Enstitüsü (KARE) koordinasyonunda gerçekleştirilen Türkiye Ulusal Antarktika Bilim Seferleri (TAE -Turkish Antarctic Expedition) kapsamında yer radarı kullanılarak buzul derinliğinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Yer radarı (Ground Penetrating Radar-GPR), tahribatsız ya da yıkıcı olmayan özelliği sayesinde yeraltının incelenmesi ve haritalanmasında geniş bir kullanım alanına sahiptir. Yöntem, elektromanyetik (EM) dalgaları kullanarak yeraltındaki yapıları dielektirik özelliklerine göre tespit eder. Bu yöntem, ortama gönderilen elektromanyetik dalgalarının farklı malzemelerden yansımasını ve iletilmesini ölçer. Yeraltındaki malzemeler, su içeriği, yoğunluk ve elektrik iletkenliği gibi dielektrik özelliklerine bağlı olarak bu dalgalara farklı tepkiler verir. Yer radarı, gönderdiği sinyallerin yeraltındaki farklı katmanlardan geri dönüş süresini ve gücünü analiz ederek, yeraltı yapılarını ve anormalliklerini haritalar. Yer radarı, verilerinin analizi ve yorumlanması, yer altı yapılarının ve özelliklerinin incelenmesinde önemli bir adımdır. Öncesinde verilerinin toplanması süreci, uygun ekipman seçimi, arazi hazırlığı adımlarına bağlıdır. Veri işlenmesi için ön işleme adımı gereklidir. Verinin tasnif edilmesi, profillere ayrılması ve isimlendirilmesi gibi düzenleme işlemleri yapılır. Ardından ham verilerdeki gürültüleri ve hataları azaltmak için çeşitli filtreler uygulanır. Literatürde kabul görmüş sistematik bir veri işleme akışı bulunmamaktadır. Uygulanan filtreleme teknikleriyle veriler analiz edilip sayısallaştırılır. Ham veriden yorumlanabilir görüntüye kadar bu süreç uygulanır. İşlem uygulanırken araştırmacının tecrübesi de yorumu etkileyen bir faktördür. Bu haliyle ortama herhangi bir zarar vermeden yer radarı uygulaması tamamlanır. Yer radarı yöntemi başta jeofizik çalışmalar olmak üzere arkeoloji, jeoloji, hidroloji, inşaat ve madencilik gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Yer radarı buzul bilimi için de oldukça önemli bir araçtır. Çünkü buzulların altındaki yapıları, kalınlıklarını ve iç özelliklerini belirlemek için kullanılır. Buzul kalınlığının ölçülmesiyle buzul hacmi ve potansiyel su kaynağı hakkında bilgi sağlar. Buzulların iç yapısıyla alakalı olarak katmanlar, çatlaklar ve diğer yapılar radar verileriyle incelenebilir. Bu yapılar buzul dinamikleri ve geçmiş iklim olayları hakkında bilgi verir. Bunların yanında buzul hareketlerinin izlenmesine de olanak sağlar. Yer radarının buzul bilimi açısından bahsedilen avantajları göz önünde bulundurularak Türk Bilim Üssü yakınında seçilen çalışma alanında yersel ve insansız hava aracı (İHA) tabanlı yer radarı ölçümleri gerçekleştirilmiştir. TAE-7 seferinde yer radarı atım değeri 400 nanosaniye (ns) iken TAE-8 seferinde 800 nanosaniye olarak seçilmiştir. 400 ns için düşey hassasiyet 6-7 santimetre (cm) iken 800 ns için 13-14 cm'dir. Yapılan her iki uygulamada taramalar birbirine dik olacak şekilde bir grid ağı oluşturulmuştur. Grid ağı sayesinde verinin tutarlığını kontrol etmeye yarayan crossover analiziyle uygulanmıştır. Yersel GPR yöntemi doğru kabul edilerek İHA-GPR yöntemiyle olan farkları bulunarak bir karşılaştırma yapılmıştır. Elde edilen fark değerleri %99.72'lik güven aralığına göre analiz edilmiştir. TAE-7 seferi için ortalama değerin 2.84 cm ve RMSE değeri 8.88 cm olarak hesaplanmıştır. TAE-8 seferinde ise ortalama değer -0.07 cm, RMSE değeri 8.32 cm olarak hesaplanmıştır. Yersel GPR ve İHA-GPR yöntemleri arasındaki farklar yardımıyla çalışma alanında üç boyutlu modeller yapılmıştır. Böylece her iki seferde de yöntemlerin karşılaştırılması sağlanmıştır. Üç boyutlu bu modellerde metre altında değerler görülmektedir. Modellemelerde seçilen enterpolasyon modelinin grid ağının sınır değerlerde iyi çalışmadığı görülmüştür. Buzul derinliğinin tespiti ve modellenmesine yönelik yersel ve İHA bazlı GPR uygulamasının umut verici bir yöntem olduğu görülmüştür. İHA-GPR, yersel GPR yöntemine göre birim zamanda 16 kata kadar daha hızlı tarama yapabildiği saptanmıştır. Ulaşılması zor olan alanlarda İHA-GPR yönteminin kullanılabilir olduğu görülmektedir.
  • Öge
    Impacts of geothermal power plants on air quality, climate change and biodiversity
    (Graduate School, 2024-06-26) Aydın, Merve Döndü ; Kaynak, Burçak ; Leuchner, Michael ; 501211718 ; Environmental Sciences, Engineering and Management
    According to preliminary estimates, the Earth's system boundary related to atmosphere is being approached via aerosol loading. As of 1980, new ecological commodities have been discussed with the understanding that more natural is better within the scope of combating atmospheric stresses like air pollution and climate change. Probably, the most famous ones are from carbon programs based on green capitalism. The atmosphere is the sink while hosting a lot of varieties of gases emitted from diverse sources, and these precursors also cause new species from their reactions based on the compounds and their chemical structures. The fate of these species depends strongly on meteorological conditions. Understanding their fate and transport including complex processes with spatial and temporal varieties is vital to address societal concerns like air pollution, climate change, and significant environmental impacts. EPA Clean Air Act which is based on the existence to the success of the environmental movement defined six criteria air pollutants including SO2, O3, and NO2. WHO recommended limits for these pollutants along with the limits for H2S. Moreover, the standards were available for these pollutants by EU and Türkiye. Within the scope of adopting 1.5°C target decreasing CO2 emissions, the electricity production sector of global economies has profoundly transformed shifting from fossil fuels to renewable sources. One of the suggested and discussed renewable sources is geothermal energy. According to the latest statistics, Türkiye in 2024 has 1691 MW capacity of electricity production from geothermal technology. Türkiye is ranked 1st in European countries and 4th globally in terms of installed the capacity. Moreover, Türkiye is the 7th richest country globally in terms of geothermal energy potential. On the other hand, the sustainability and effectiveness of geothermal energy is a controversial topic in line with the decarbonization of energy systems. While geothermal energy is emphasized as a just transition and environmentally friendly energy policy in national plans, there are a lot of discussions regarding the negative impacts of GPPs, especially, depending on the geological characteristics of the area, used processes, and type of system. The NCG emissions from GPPs are amongst these discussions. As reactions against the effects of geothermal energy activities have increased over the years, environmental justice movements have also increased; fair and transparent processes have been demanded. GPPs in Aegean Region of Türkiye were located in sensitive areas according to environmental and social components. The agricultural products are amongst the most significant economic sources, especially for women. Negative impacts of gases from GPPs like H2S, CH4, and NH3 on air quality, climate change, and biodiversity have been previously discussed in the literature. Moreover, H2S might oxidize to SO2 air pollutant, CH4 might contribute to O3 formation, and NH3 might convert to secondary inorganic particulate matter having a driving force to climate change, therefore, impacting air quality and climate change.
  • Öge
    Source and geochemistry of acidic waters in King George Island, Antarctic peninsula
    (Graduate School, 2024-07-01) Bay Yalçınkaya, Şevval ; Balcı Çelik, Nurgül ; Özsoy, Burcu ; 531211002 ; Polar Sciences
    Acid rock drainage (ARD), a natural global phenomenon, occurs worldwide in various geochemically distinct settings such as high-alpine, periglacial environments in the Central Eastern Alps, in the foreland of glaciers in Peru, the Rocky Mountains and in the shoreline of King George Island (KGI) in Maritime, Antarctica. In general, when sulfide minerals, in particular pyrite, are exposed to gaseous or aqueous O2, or any oxidizing agents (e.g. Fe(III)aq,) a complex set of chemical weathering reactions occurs, producing Fe and sulfate-rich acidic effluent. If the buffering capacity of the bedrock is insufficient to neutralize generated acidity over an extended time, ARD develops, even in extreme Antarctic conditions. The resulting sulfuric acid, a strong weathering agent, enhances the weathering of rocks that interact with and cause the liberation of potentially key elements such as nutrients (e.g., Fe) as well as environmentally toxic elements (e.g. Pb, Zn, Cu, and Cd) into the environment. Biological reactions can significantly contribute to ARD generation. In general, Fe and S-oxidizing bacteria, A. ferroxidans, is involved in the formation of ARD, acting as a catalytic. In the Antarctic continent, generation of ARD is limited due to the presence of ice-cover areas. The existence of the extensive sulfide mineralization on the Barton Peninsula, KGI, together with the increasing global warming strongly suggests that ARD occurrences may even become more frequent in the region. To date, no systematic studies have comprehensively examined the sources, geochemical characteristics, and potential environmental impacts of ARD formation on the Barton Peninsula, KGI, in Maritime Antarctica. With increased global warming, it is even more critical and necessary to elucidate the rock weathering reactions coupled with sulfide oxidation and their contribution to ARD formation on the peninsula. This information is vital for assessing the future hazards posed by naturally occurring ARD on surface water quality, not only on the Peninsula but also in similar settings worldwide. This study aims explaining sources, formation mechanism, and geochemical characteristics of acid rock drainage on the Barton Peninsula, King George Island, by adapting field and experimental data including isotopes, water and sediment geochemistry. The study area, the Barton Peninsula, is located in King George Island, maritime, Antarctica, is largely covered by basalt to basaltic andesite. A granodiorite stock is located in the central northern part of the peninsula and diorite mostra is observed in the northern part of the peninsula. The lowermost stratigraphic unit, the Sejong Formation, is largely composed of volcanicclastics and observed along almost the entire southern coastline. The field excursion and sampling were carried out at the end of the austral summer of 2019. Rock (n=25), sediment (n=30) and water (n=29) samples were collected and kept at ITU Geomicrobiology and Biogeochemistry Laboratory until further analysis. In-situ pH values range between 3.6 and 6.7 while the average EC value is ca. 112.2 μS/cm. Geochemical analysis of water samples revealed that cations and anions of water samples follow the decreasing order of Mg+2> Na+2> Ca+2> K+ and Cl- >SO4-2>HCO3-, respectively. According to Piper diagram, the waters are classified as calcium and sodium chlorite rich and mixed type waters. A number of different indexes is used to evaluate the degree of alteration of the sediments obtained from acidic and non-acidic waters. The calculated chemical index of alteration (CIA) values are further discussed in the accompanying ternary diagram, A-CN-K, which allows for the graphical interpretation of the proportional chemical changes. Most igneous rocks in different compositions will plot between a CIA value of 35 and 50, with mafic rocks placing the lower values. The chemical index of alteration (CIA) values calculated for each sediment sample range from 37.6 to 74 % with the highest values associated with acidic waters. For example, the sediments from the acidic lake L7 have the highest CIA values. Moreover, these samples are plotted on the moderate to high degree of weathering trend on the A-CN-K diagram along with AI2O3 enrichment. In addition to the CIA values, the index of compositional variability (ICV) was calculated. Since sediments with a high percentage of non-clay silicate minerals, or unaltered minerals, will have ICV values greater than one. In contrast, sediment samples with mostly clay minerals under intense weathering conditions should have ICV values lower than one. Accordingly, ICV values of the sediments are between 1.05 and 2.88 with the lowest values belong to those from the acidic waters. The ICV values of the sediments obtained from the acidic lakes (L7 and L2) range from 1 to 1.2, and 0.96 to 1.13, respectively. The rest of the sediments ranges from 1.25 to 3.55. These calculated indexes suggest that non-acidic water associated sediments are largely originated from the physical weathering of the bedrocks while acidic water associated sediments result in both the chemical and physical weathering processes A. ferrooxidans bacteria were adapted to 10°C in the laboratory conditions. After the optimum growth conditions of the bacteria were provided, biotic and abiotic experimental sets were established with pyrite mineral in waters with 3 different oxygen isotope values (δ18O; -10.66‰ (Van), -7.21‰ (UP), and 8.5 ‰ (ISO)) with an initial pH=2. At the end of the biotic and abiotic pyrite experiments, solution chemistry showed significant differences. The concentrations of Fe (II)aq, Fe(tot), and SO4(aq) are at least 20-fold higher in the biotic experiments. In addition to the pyrite experiments, rock experiments (basaltic andesite) obtained from the Barton Peninsula (KSJ-20) were set up under the exact similar conditions to pyrite. At the end of the experiments, in general, cation compositions in the biotic experiments showed higher values. In particular, concentrations of Na, Mg, K and Ca are notably higher in the biotic experiments. These labile elements are readily leached from the rocks due to the biotic activity, producing acidity via enhanced pyrite oxidation. Therefore, the quantity of elements (SO4, Fe+2, Fe(tot)) released to the environment was higher in the biotic experimental set. Accordingly, with increasing rock dissolution pH of the biotic experiments raised compared to the abiotic ones. Leaching experiments conducted with pyrite and rock showed that dissolution rate is influenced by the presence of bacteria. The concentration of elements such as Al, K, Mg, and Ca which were released into the environment from the rock is slightly higher in the biotic ones compared to the abiotic ones. Pyrite oxidation is significantly higher in the presence of bacteria, releasing high sulfate, Fe and acidity. These experimental results suggest that dissolution of the bedrocks with pyrite contents at the Barton Peninsula is influenced by A. ferrooxidans. The role of the bacteria is to oxidize pyrite and produce acidity which in turn react with the bedrocks, releasing cations and metals into the environment. The high CIA and low ICV values of the sediments from the acidic waters support this mechanim. Therefore, the low ICV and high CIA values around lakes L2 and L7 in the north of the island with low pH may be attributed to the presence of biological activity. High concentration of metals such as Pb, Zn, Cu and As in the acidic waters compared to those of the non-acidic waters, further suggest ARD enhanced metal release into the environment. The δ18OSO4 and δ34SSO4 values of the field and rock experiments are consistent with the pyrite oxidation experiments. The δ18OSO4 and δ34SSO4 values of dissolved sulfate collected from the acidic waters on the Barton Peninsula closely plotted on the experimental lines of pyrite oxidation, suggesting that pyrite is the source of ARD at the peninsula and predominantly oxidized under biotic and oxic conditions. The δ34SSO4 values obtained from the pyrite experiments closely reflect the δ34S value of pyrite and therefore, the δ18OSO4 and δ34SSO4 values can be used to elucidate biotic and abiotic pyrite oxidation as well as source of sulfate under a glaciated environment.