AYBE- İklim ve Deniz Bilimleri Lisansüstü Programı - Doktora

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/267

Gözat

Aerosollerin Doğu Akdeniz Bölgesi İklimi Üzerine Etkisinin Araştırılması

(Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü, ) Ağaçayak, Tuğba ; Kındap, Tayfun ; 373660 ; İklim ve Deniz Bilimleri ; Climate and Marine Sciences

Doğu Akdeniz Bölgesi artan nüfusu ve düşük çevresel performans göstergeleriyle çevre ve atmosfer bilimlerinde gün geçtikçe önem kazanmaktadır. Hava kirliliği, bölgedeki çevre kalitesini azaltan problemlerden biridir. Sahra tozunun uzun mesafeli taşınımı hava kirliliğine etki eden en önemli etkenlerden biridir. Bu tezin ilk bölümünde amaç, öncelikle mineral tozun partikül madde konsantrasyonları üzerindeki etkisini araştırmak, toz taşınımını modelleyerek, sonuçları uydu görüntüleri ve yer gözlemleri ile karşılaştırmak, aerosol optik değerleri belirlemek, tozun radyatif etkisini bir toz episoduyla karşılaştırmaktır. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı'ndan İstanbul'daki 10 farklı istasyon için, 2004-2010 yılları aralığı partikül madde verisi temin edilmiştir. Saatlik olarak alınan veri, günlük ortalamaya ve sonra da aylık ortalamaya çevrilmiştir. Günlük verilerin öncelikle Avrupa Komisyonu Standardı olan 50 µg/m3'yi aşıp aşmadığı kontrol edilmiştir. İstanbul'da bahar ayında ortalama 49 gün, kış döneminde ortalama 45 gün, sonbaharda 41 gün sınırı aşmıştır. DREAM Model çıktılarına göre (Nickovic et al. 2001; Perez et al. 2006) yüksek PM10 konsantrasyonları mineral toz taşınımıyla önemli şekilde koraledir (23% kış ve 58% ilkbahar). Çalışmanın ilk kısmında RegCM4.1 modeli Sahra tozunun etkilerini ayrıntılı şekilde incelemek amacıyla kullanılmıştır. 21-24 Mart 2008 tarihleri arasındaki periyotta, günlük ortalama partikül madde konsantrasyonları Marmara Bölgesi'nde 180 µg/m3'ye ulaşmaktadır. Model sonuçları, PM10 konsantrasyonları ve uydu görüntüleriyle iyi şekilde korale çıkmıştır. RegCM4.1 Mart 2008 episodunu iyi şekilde modellemiştir ve toz taşınımını uydu görüntülerine benzer şekilde gerçekleştirdiği gözlenmiştir. Ege ve Marmara Bölgeleri'ni yoğun şekilde etkileyen 23 Mart 2008 gününde, Ege'de günlük ortalama 102 µg/m3 ve Marmara'da 117.3 µg/m3 PM10 konsantrasyonu ölçülmüştür. Ölçüm değerleri Çevre ve Şehircilik Bakanlığı'ndan elde edilmiştir. Model performansı AOD model çıktılarına ve AERONET gözlemlerine göre değerlendirilmiştir. Kontrol için Erdemli, Sivastopol ve Eilat istasyonları seçilmiştir. Gözlem ve model sonuçları korelasyon katsayısı 0.6'dır. Aynı gün model çıktılarına göre Ege Bölgesi'nde 1.11 olarak hesaplanan AOD, Marmara Bölgesi için 0.87 olarak hesaplanmıştır. Ortalama kuru çökelme sırasıyla 201.13 mg/m2 ve 96.67 mg/m2 olarak hesaplanırken, kolon derinliği 1009.9 mg/m2 ve 745.37 mg/m2 olarak hesaplanmıştır. Mineral toz taşınımı, tozun saçıcı özelliği nedeniyle ayrıca radyatif güdümlemeyi de etkilemektedir. Kısa dalga boylu radyasyon yüzeyde ve atmosferin tepesinde, Ege Bölgesi'nde 71.4 W/m2 ve 33 W/m2 azalırken, Marmara Bölgesi'nde 61.9 W/m2 ve 28.8 W/m2 azalmaktadır. Uzun dalga boylu radyasyon yüzeyde ve atmosfer tepesinde Ege Bölgesi'nde 10.7 W/m2 ve 4.4 W/m2 artarken, Marmara Bölgesi'nde and 6.9 W/m2 ve 4 W/m2 artmaktadır. Bu çalışmada Türkiye'nin batısında etkili olmuş bir episot için atmosferik özellikler ve radyatif güdümleme incelenmiştir. Bu çalışmanın ikinci aşaması, mineral tozların iklim üzerine etkisinin değerlendirilmesidir. Sahra'dan gelen mineral tozların iklim üzerine önemli etkisi bulunmaktadır. Mineral tozlar özellikle saçıcı özelliğe sahip oldukları için gelen radyasyonun bir kısmının geri yansıtılmasına ve dolayısıyla sıcaklıkların azalmasına sebep olmaktadır. Öte yandan Sahra'dan tozun taşınması meteorolojik koşullara bağlıdır. Dolayısıyla iklim değişikliği de mineral toz kaynaklarını ve taşınım yollarını etkileyebilmektedir. Bu nedenle geri besleme mekanizması çift yönlü değerlendirilmelidir. Çalışmanın ikinci aşamasının amacı, mineral tozların Akdeniz iklimi üzerine etkisinin değerlendirilmesidir. Bu etkiyi değerlendirmek için, bölgesel iklim modeli RegCM4.1 ile 10 senelik 3 ayrı dönemin (1991-2000, 2041-2050, ve 2091-2100) simülasyonu yapılmıştır. Her bir dönem ayrı ayrı toz içeren ve içermeyen durumlar için çalıştırılmıştır. Model domaini bütün Akdeniz Bölgesi'ni içermektedir. Model sınırları Sahra Çölü 25° kuzey enleminden, Kuzey Avrupa'da 50° kuzey enlemine kadar, batıda 15°, doğuda 45° boylamına kadardır. Yatayda çözünürlük 27 km x 27 km, dikeyde 18 sigma seviyesidir. Atmosfer tepesi 50 hPa'dır. Model başlangıç ve sınır koşulları ECHAM5 simülasyonları A1B senaryosu simülasyonlarından alınmıştır. A1B senaryosu bütün enerji kaynaklarının dengeli kullanıldığı bir senaryodur. Toz bütçesinin genişlemesine bir analizi için, yüzey emisyonları, kolon yükü, çökelme, aerosol optik derinlik üzerine her dönem için detaylı bir araştırma yapılmıştır. Gelecekteki iklim için ortaya konulan sonuçları referans periyotla kıyaslayınca, gelecekteki dönemde toz emisyonlarının daha güneye doğru kaydığı gözlenmiştir. Domainin güney bölümünde emisyonların 2041-2050 döneminde %15, 2091-2100 döneminde %20 arttığı görülmektedir. Bu durum yüzey rüzgarlarının genel paterninin değişmesinden kaynaklanmaktadır. Rüzgarlar aşağı enlemlerde güçlenir. Bu da özellikle Azor antisiklonlarının kuzeye doğru kayarak güçlenmesinden kaynaklanır. Bu durum toz yükünün domainin batısında %8 artmasına, Doğu Akdeniz'de %10 azalmasına sebep olmaktadır. Kolon yükü ayrıca aerosol optik derinliği ve toz radyatif güdümlemeyi de etkilemektedir. 2041-2050 döneminde Batı Akdeniz'de aerosol optik derinlik % 15 artarken, Doğu Akdeniz'de %10 azalmaktadır. 2091-2100 döneminde de benzer değişiklik görülmektedir. Tozun net radyasyon bütçesi üzerinde etkisi her 10 yıllık periyotta tozun dahil olduğu ve olmadığı durumlar için değerlendirilmiştir. Yüzeyde kısa dalga boylu net radyasyon, tozun kaynağı olan Sahra bölgesinde 20 W/m2 kadar azalırken, Güney Avrupa ve Akdeniz Bölgesi'nde 8 W/m2 kadar artmıştır. Kısa dalga boylu net radyasyon atmosferin tepesinde 3 W/m2 kadar azalmıştır. Benzer şekilde 10 yıllık dönemler için sıcaklık ve yağış değişiklikleri de incelenmiştir. Tozun her dönemde Avrupa üzerinde 0.2 Cº sıcaklık azalmasına, Afrika üzerinde 0.5 Cº sıcaklık azalmasına sebep olacağı görülmüştür. Yağışta 3 dönem için de anlamlı bir değişiklik olmamıştır.
Atmospheric Circulation Types İn Marmara Region (nw Turkey) And Their İnfluence On Precipitation

(Eurasia Institute of Earth Sciences, 2015-12-04) Baltacı, Hakkı ; Kındap, Tayfun ; 601102003 ; Climate and Marine Sciences ; İklim ve Deniz Bilimleri

The Marmara Region comprises the northwestern end of Anatolia and the southeastern end of the Balkans: two peninsulas separated by Dardaneles and Bosphorus straits, and the Sea of Marmara. Located on two continents, Asia and Europe, this unique area is the most industrialized, agriculturally developed and populated geographical division in Turkey with a population density of up to 2500 people per km2 in Istanbul, averaging 300 people per km2 regionally. Parallel to its economic development, the region continues to draw migration from other regions in Turkey. This leads to an ever increasing demand for water, while threatening the existing water resources in the form of new and uncontrolled building activity over water reservoirs. Thus, amount and variability of precipitation play a key role in the management of limited water supply. Large-scale circulation patterns and synoptic patterns play significant role in determining the precipitation climate of the region. For the first time, in order to reveal the synoptic properties of the Marmara, circulation types, their long-term mean occurrence frequencies and relationships with precipitation are investigated. Automated Lamb Weather Types classification method is applied on NCEP/NCAR daily mean sea level pressure data to determine circulation types. Northeasterly (NE) and easterly (E) types are found to be the most frequent both on the annual basis and during winter (DJF, the wettest season in the region). Circulation types with the highest rainfall potential, namely the cyclonic (C) and northerly (N), are among the least frequent; therefore they are not the dominant "rainfall modes". Instead, NE and E have the greatest contribution to the regionally averaged rainfall amount, although they do not have the highest potential to create precipitation. This shows that Marmara Region receives a substantial amount of precipitation from northerly and easterly maritime trajectories, implying a profound influence of the Black Sea on the rainfall regime in this area. However, rainfall at the stations that are far away or less affected by the Black Sea (especially at the ones in the west) occurs during types with a southerly component (S, SW and SE). In addition to the relationship between CTs and precipitation in Marmara, the significant roles of the teleconnection patterns (TPs) on CTs and precipitation mechanism were also investigated. For this purpose, five main TPs, namely North Atlantic Oscillation (NAO), Arctic Oscillation (AO), East Atlantic (EA), East Atlantic-West Russia (EAWR) and Scandinavian (SCA) patterns index values were used. EA/WR is the most influential pattern in the occurrence of CTs during winter, exhibiting positive significant (at 99% level) correlations with NE and NW; and negative ones with SW and C. the strongest association of EA/WR is with NE and NW; and negative ones with SW and C. The second most influential teleconnection pattern on the CTs of Marmara Region during DJF is the AO, whose relationship with the occurrence of NE, SW and C is in the same fashion with EA/WR. Surprisingly, the NAO, whose wintertime impact on Turkey is the most studied and documented among all teleconnection patterns; has generally weak and insignificant influence on the occurrence of CTs in Marmara Region in DJF. In water management strategies, the amount of precipitation in particular basin has a great importance. Therefore, which CTs quantitatively cause precipitation occurrence and intensity in the sub-basins of the Marmara were investigated. By applying Ward's hierarchical cluster analysis, Marmara were divided into five coherent zones, namely Black Sea-Marmara, Black Sea, Marmara, Thrace and Aegean sub-regions. Precipitation occurrence suggested that wet CTs (i.e. N, NE, NW, and C) offer a high chance of precipitation in all sub-regions. For the eastern (western) part of the region, the high probability of rainfall occurrence is shown under the influence of E (SE, S, SW) atmospheric CTs. In terms of precipitation intensity, N and C CTs had the highest positive gradients in all sub-basins of the Marmara. In addition, although Marmara and Black Sea sub-regions have the highest daily rainfall potential during NE types, high daily rainfall totals are recorded in all sub-regions except Black Sea during NW types.
A Comprehensive Study Of The Magnetosheath Cavities

(Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü, ) Türk Katırcıoğlu, Filiz ; Kaymaz, Zerefsan ; 285491 ; İklim ve Deniz Bilimleri ; Climate and Marine Sciences

Bu çalışmada yüksek enerjili parçacıkların manyetik örtünün manyetik alan ve yoğunluk yapısına olan etkileri çok kapsamlı bir şekilde incelenmektedir. Yüksek enerjili parçacıklar, geldikleri bölgeler hakkında önemli bilgi taşıdıkları ve onları oluşturan fiziksel ve dinamik mekanizmalar hakkında önemli bilgi verdikleri için uzay çevresi çalışmalarındaki önemi çok büyüktür. Yüksek enerjili parçacıklar çok farklı yerlerden Dünya çevresine gelebilirler. Dünya'nın şok sınırının güneş tarafında yer alan ?ön şok? bölgesinde şokta enerjileri artan parçacıkların yansıyarak gelmekte olan güneş rüzgarı ile etkileşmesi sonucunda ?ön şok çökelme bölgeleri? meydana gelmektedir. Bu çalışmanın ana amaçlarından bir tanesi bu tip çökelme bölgelerinin manyetik örtü içerisinde de oluşup oluşmadığını araştırmaktır. Eğer oluşuyorsa, bunların özelliklerinin ne olduğunu, hangi şartlar altında oluştuğunu, hangi faktörlerden etkilendiğini, oluşmalarını ve gelişmelerini kontrol eden parametrelerin neler olduğunu, manyetopoz ile etkileşiminin nasıl olduğunu vb belirlemek çalışmamızın diğer amaçlarıdır. Bunları araştırmak için Interball ve Cluster uzay uydularının verilerini kullanarak 267 tane manyetik örtü içerisinde yüksek akılı enerjetik parçacık aralıklarını içeren vakalar tesbit ettik. Bu vakaların kapsamlı analizi sonucunda, bu parçacıklar grörüldüğünde, manyetik örtünün manyetik alan ve yoğunluk yapısındaki değişimleri saptadık. Gözlemsel olarak yüksek enerjili parçacıkların manyetik alan ve yoğunlukta %50'e varan düşüşlere sebep olduğunu gördük. Bu düşüşlerin olduğu bölgeleri manyetik örtü çöklme bölgeleri olarak adlandırdık. Manyetik örtü çökelme bölgelerinin içinde sıcaklığın arttığını bulduk. Bunun nedeni çökelme bölgesi içerisindeki yüksek enerjili parçacıkların yer almasıdır. Bu parçacıkların uyduladıkları basınç sayesinde de çökelme bölgeleri manyetik örtü içerisinde uzun süre kalabilmektedirler. Tipik kalma süreleri 15-30 dakika olarak belirlenmiştir. Çökelme bölgeleri içerisinde tüm parametrelerin çok türbülanslı ve yüksek değişimler gösterdikleri görülmüştür. Çökelme bölgelerinin güneşin manyetik alanının (IMF) ekliptik düzleminde x-ekseni ile yaptığı açının düşük olduğu zamanlarda yani IMF radyal olarak geldiği zamanlarda oluştukları görülmüştür. Çökelme bölgeleri var olduğunda, manyetopozun lokal olarak Dünya'dan uzaklaşacak şekilde hareket ettiği ve yaklaşık olarak normal güneş rüzgarı şartlarına göre %25-30 arasında büyük olduğu görülmüştür. Kinetik-hibrid model sonuçları gözlemleri desteklemektedir. IMF radyal yönde olduğunda model manyetik örtüsü düşük manyetik alan ve düşük yoğunluk göstermiştir. Böylece manyetik örtü çökelme bölgelerinin kaynağına yönelik bir ipucu vermiştir. Bu, ön şok bölgesindeki çökelme bölgelerinin güneş rüzgarı ile manyetik örtüye taşındığına işaret etmektedir. Model sonuçları manyetik örtü çökelme bölgelerinin özelliklerinin manyetik örtü içerisinde bulunulan noktaya göre değiştiğini ortaya koymaktadır. Gözlemlerdeki gibi, manyetik örtü çökelme bölgeleri içerisinde manyetik alan ve yoğunlukta yüksek çalkantılı yapılar saptanmıştır. Model sonuçları, bu peryodik, yüksek çalkantıların çökelmeler içerisinde oluşan dalga aktiviteleri olduğunu öne sormaktadır. Bu çalışma konusunda Türkiye'deki doktora araştırması düzeyindeki ilk araştırmadır. Bunun yanı sıra aynı zamanda Dünya'da yüksek enerjili parçacıklar ile manyetik örtünün yapısı üzerindeki etkileşmeyi gösteren çalışmadır. Pek çok terim ve konsep ilk defa bu çalışmada literatüre sunulmuştur. ?Manyetik Örtü Çökelme Bölgeleri? adı ilk defa bu tez ile literatüre girmiştir. Bu çalışmanın sonuçları manyetik örtü akışı, manyetopoz ve ionosfer arasındaki etkileşimi daha iyi anlayabilmek için çok önemli olup ve bu sonuçların modellere ve teorik çalışmalara integre edilmesi bu konulardaki gelişmeleri hızlandıracaktır.
Investigating The Hydroclimatic Changes İn The Euphrates-tigris Basin Under A Changing Climate

(Eurasia Institute of Earth Sciences, 2019-03-25) Yılmaz, Yeliz ; Şen, Ömer Lütfi ; 601122003 ; Climate and Marine Sciences ; İklim ve Deniz Bilimleri

From the beginning of human history, the transboundary waters of the Euphrates and Tigris Basin (ETB) have been the main freshwater resources of the Middle East region. The basin is located on the territories of four major riparian countries (Iraq, Turkey, Iran, and Syria). These waters have been primarily used for irrigation, energy production, domestic use, and livestock. The Euphrates and the Tigris rivers are fed by the snowmelt from the surrounding high mountains. Previous studies showed that the waters of these two rivers are being affected by anthropogenic climate change. However, particularly the modeling studies did not include the effects of the extensive irrigation schemes that have been applied within the scope of the Southeastern Anatolian Project (GAP). GAP is the largest regional development project carried out by Turkey within the headwaters of the basin. GAP includes such investments as irrigation schemes and the construction of major dams. At the current stage of GAP, 22 dams and 19 hydroelectric power plants have been planned, and over the one fourth of the planned irrigation projects are complete. In the future, a total area of approximately 1.8 million hectares will be irrigated. Since the beginning of 90s, the applied irrigation plans have already caused massive land use and land cover (LULC) changes in the region. We estimate that the water resources of the region will be more vulnerable due to the combined effects of greenhouse forcing and LULC changes. In this thesis, we carefully investigate the effects of human-induced changes on the regional climate and water budget of the ETB. The research questions of the thesis are designed holistically with the previous studies about the basin in mind. For this purpose, we conducted comprehensive research under four main topics. First, several remote sensing products and a meteorological reanalysis data set were analyzed for the Near East region. The relationship between the decline in the water resources and snowpack is investigated. Secondly, the outputs of several General Circulation Models (GCMs) from CMIP5 were compared over the basin in order to find the "best" performing GCM in simulating the climate of the region. The outputs of the selected GCM are used as initial and boundary conditions to force the regional climate model for dynamical downscaling. Thirdly, the hydroclimatic effects of the LULC changes are assessed by comparing the results of three simulations. These simulations are performed under the current climate conditions by using three land use map that show the different irrigation levels. We also analyzed these outputs to conduct an extreme value analysis in order to understand the effects of irrigation on regional maximum temperatures. Lastly, we investigated the combined effect of the changes in the atmospheric composition and LULC. We calculated the water budgets of the headwaters and the GAP region under the changing climate. Gravimetric satellite data from GRACE is used to investigate the terrestrial water resources of the basin, and to calculate the change in trends. Globally available GRACE data give information on the terrestrial water storage anomalies between 2002 and 2016. We found that the Euphrates and Tigris Basin has a negative water storage anomaly trend of 27.4 mm per year for the areas above 1000 m. Our finding is consistent with the results from previous studies which use the same data set but for a shorter time period. As the reason of the decline in water resources, they pointed out the groundwater use particularly after the long-term drought in 2007. In this study, we claim that there is a significant relationship between the decline in both water resources and the montane snowpack in the headwaters. Owing to the sparse observational network in the Near East region, we employed several remotely sensed satellite products (optical, passive microwave, and gravimetric) and a new meteorological reanalysis data set in order to analyze the snowpack in the ETB. Comparisons between the GRACE and the remote sensing products showed statistically significant correlations for different elevation thresholds. Moreover, high resolution MODIS data indicate a worrying reduction in snow-cover duration. We calculated significant declines up to 4 weeks per decade for the areas above 1000 m, particularly over the Taurus and Zagros mountains known as headwaters of the basin. In order to select a GCM amongst the CMIP5 models that represents the climate of Turkey and the Euphrates and Tigris Basin, we analyzed several temperature and precipitation outputs between 1971 and 2000. Those outputs were compared with a high resolution (0.5°x0.5°) gridded observational data set, namely Climate Research Unit (CRU). Since all models have different spatial resolutions, model outputs were regridded to the spatial resolution of CRU. Then, these models were ranked according to their statistics. We also used the Taylor diagrams to detect the GCM that produces similar values to the observations. Since the focus of the study is on the water budget, the weight is given to the precipitation performance of the models. As a result, the EC-EARTH model was selected to drive the regional climate model for the future scenarios. A regional climate model, RegCM4, was employed to simulate the individual and combined effects of irrigation induced LULC changes and climate change. Historical simulations were produced by using three different land use maps which reflect the increase of irrigated and dammed areas. These three maps were created by using the data from the European Environmental Agency and the Turkish State Hydraulic Works based on the default land use map of RegCM4. Results of a reanalysis data set (NNRP) were used to force the RegCM4 model in order to produce dynamically downscaled high resolution regional data over the Eastern Mediterranean and Black Sea region in 48 km, and in a nested domain over Turkey in 12 km. By enabling the subgrid feature of the land surface model of RegCM4, land surface variables were computed at a horizontal resolution of 3 km. To evaluate the model results, CRU temperature and precipitation data, and Global Land Data Assimilation System (GLDAS) evapotranspiration data were used. Comparisons between these three simulations revealed that irrigation causes a local cooling over the GAP region (up to 0.8 °C) and a slight increase in precipitation (spatially averaged 7%). Simulation results indicate that irrigation projects have significantly altered the regional water budget due to an increase in evapotranspiration of around 51% (partly irrigated) and 114% (fully irrigated) compared to pre-GAP conditions. The dramatically increasing water demand of the semi-arid irrigated region is currently barely compensated by the headwaters of the ETB. Taking into account the committed water release to the downstream countries shows that there might not be enough water for all the planned irrigation schemes in the GAP region. These concerning results are found by assuming that the current climate conditions are stationary. However, the future projections from the previous studies pointed towards the changing climate conditions due to anthropogenic greenhouse gas emissions. For this purpose, we performed future simulations by forcing the RegCM4 model with the outputs of EC-EARTH and adding the planned irrigation schemes on them. Future simulations are produced with two scenarios (RCP4.5 and RCP8.5) for the middle (2046-2065) and the end (2081-2100) of the century. To be able to account for the LULC changes, we also used two land use maps that show no irrigation and fully irrigated conditions. In this way, we addressed both individual and integrated effects of LULC change and greenhouse forcing. The results from future simulations for mid-century show an insignificant temperature increase over the GAP region due to irrigation's cooling effect. But, this cooling effect is completely local. Significant temperature increases are projected up to 2.5 °C in the rest of Turkey. Moreover, the severe scenario (RCP8.5) estimates that increase in temperature reaches up to 5 °C at the end of the century, while this change is around 2 °C in the GAP region. The simulations with RCP4.5 scenario produced a slight increase in precipitation for both future periods, a decline in precipitation is projected with RCP8.5 scenario. Lastly, as in the historical simulations, significant increase in evapotranspiration is estimated in the GAP region. So, water loss through evapotranspiration is projected to have higher values. Hence, the future water budget for fully irrigated conditions indicates that water storage in the headwaters is not enough for the water demand of the GAP region. Taking into account the water release to the downstream countries (15.8 billion m3 per year) shows that future irrigation plans are unsustainable. Even if this water will not be released, the water needed for irrigation in the GAP region is projected to be more than the stored water in the headwaters according to the severe scenario at the end of the century. The results of the thesis paint a bleak picture for future water availability in the ETB in case of continuing on the current water use plans. In the previous studies, it is showed that using different irrigation techniques can help to reduce water loss by increasing the irrigation efficiency. Another adaptation method is to build new deeper dams with a smaller surface area in the colder headwaters. Additionally, the sustainability of the planned irrigation schemes can be reevaluated by considering the results from future projections. The water dispute in the ETB among the riparian countries is a long-standing complex issue of transboundary water sharing. The water loss through the increased evapotranspiration may play a crucial role in shaping the future of water resources management and policies in this water-stressed region.
İklim Degişikliğinin Fırat-dicle Havzası Hidrolojisine Olan Etkileri

(Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü, ) Bozkurt, Deniz ; Şen, Ömer L. ; 353110 ; İklim ve Deniz Bilimleri ; Climate and Marine Sciences

İklim değişikliğinin Fırat-Dicle Havzası hidrolojisine olan etkisi hem tarihsel hidroklima verisi hem de model tabanlı gelecek projeksiyonları ile araştırılmıştır. Tarihsel veriler havzanın kaynak kısımları için son yıllarda hem minimum hem de maksimum sıcaklıklarda istatistiksel olarak anlamlı yükselmelerin meydana geldiğini göstermiştir. Benzer bir analiz yağış için herhangi önemli bir değişikliğin olmadığını ortaya çıkarmıştır. Aynı şekilde bölgenin yıllık akımlarında da anlamlı bir değişiklik gözlenmemiştir. Ancak, tepe akım zamanlarında 5 gün civarında erkene kaymalar tespit edilmiştir. Bu değişim de istatistiksel olarak anlamlıdır. Model tabanlı projeksiyonlar bu parametrelerden halen değişmekte olanların, gelecekte de aynı yönde değişmeye devam edeceğini, diğerlerinin ise gelecekte önemli değişikliklere maruz kalacağını ortaya koymuştur. Sıcaklıklar bölgede artmaya devam edecektir. Farklı senaryolara göre artış yüzyılın sonuna doğru 2-6 oC arasında gerçekleşecektir. Nehir akımları daha da erkene (2-5 hafta arası) kayacaktır. Geçmişte anlamlı değişim göstermeyen yağış gelecekte önemli oranlarda (yüzyıl sonuna doğru %5-35 arasında) azalacaktır. Bunun neticesinde yıllık toplam akımlar da istatistiksel olarak anlamlı miktarlarda (%25-55) azalacaktır. Bütün bu bulgular gelecekte havzanın su kaynaklarının azalacağına işaret etmektedir. Bu durumda zaten hassas dengeler üzerinde yürüyen havzanın su paylaşımı denkleminin, daha da müşkül bir hal alacağını söylemek yanlış olmaz.
İstanbul Karadeniz Sahil Şeridi İle Bursa Arasındaki Üst Kretase-eosen Birimlerinin Stratigrafik Gelişimi Ve Korelasyonu

(Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü, ) Özcan, Zahide ; Okay, Aral ; 277014 ; İklim ve Deniz Bilimleri ; Climate and Marine Sciences

The investigation area, which lies in northwest Anatolia between the Black Sea coastline (Şile-Kaynarca) and Bursa, is paleo-tectonically important due to including the İstanbul and Sakarya zones which are two important tectonic units of Pontides and the Intra-Pontide suture between these two zones. The Upper Cretaceous-Eocene units are widespread between the Black Sea coastline (Şile-Kaynarca) and Bursa in Northwest Anatolia. While investigating the stratigraphic evolution of these units to bring to light the Late Cretaceous-Eocene paleogeography and to obtain information about the evolution of the Intra-Pontide suture, the investigation area was separated into three regions, namely the Kocaeli Peninsula, the Armutlu Peninsula and the İznik Lake-Bursa stretch. In order to establish the stratigraphy of the investigation area correctly and in detail in the light of paleontologic data, stratigraphic sections have been measured in each of the three regions. The Upper Cretaceous-Eocene units, which overlaid different basements in each of the three regions, exhibit lateral correlated sequences between Şile-Kaynarca and Bursa, in spite of facies differences. This observation indicates that the İstanbul, Armutlu and Sakarya zones were joined before the Campanian and the Intra-Pontide suture was closed before the Campanian.
Karadeniz Ve Marmara Denizi’nde Son 20000 Yıl’da Meydana Gelen Paleoşinografik Ve Paleoiklimsel Değişimler

(Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü, ) Sancar, Ümmühan ; Çağatay, Namık ; 270511 ; İklim ve Deniz Bilimleri ; Climate and Marine Sciences

Marmara Denizi'nde Son Buzul Maksimum döneminde (LGM: G.Ö. 22- 17.9 bin yıl arası; tüm yaşlar takvim yılına kalibre edilmiştir.) düşük kırıntı-mineral girdisi ve Anadolu kaynaklı yüksek smektit değerleri izlenmiştir. Karadeniz'de Heinrich 1 (H1: G.Ö. 17.9- 16.5 bin yılları arası), Kırmızı Kil (RL: G.Ö. 16.5- 14.8 bin yılları) ve Younger Dryas (YD: G.Ö. 12.7- 11.5 bin yılları arası) dönemlerinde Rb ve Ti gibi elementlerin temsil ettiği yüksek kırıntılı mineral girdisi, yüksek çökelme oranları, manyetik geçirgenlik değerleri ve göreli illit zenginleşmeleri Karadeniz'e Avrupa kaynaklı bol tatlı su girdisine, dolayısı ile Karadeniz su seviyesinin yükselip, Karadeniz sularının Marmara Denizi'ne aktığını göstermektedir. H1, RL ve YD dönemlerinde Fe ve Mn zenginleşmesi görülmüştür. Demir artışının başlıca nedeni, göl sularının sülfat limitleyici olması ve Fe'in Fe-oksit ve silikatlar olarak korunması nedeniyledir. Karadeniz'de RL döneminde Kuzey Avrupa kökenli erimiş buzul suları havzaya Mn taşımış ve dip sularını oksijenlendirerek olasılıkla havzada indirgeyici koşullarda varolan Mn(II)'yi Mn-oksihidroksit olarak çökeltmiştir. Bu dönemlerde benzer proksi sinyallerinin Marmara Denizi'nde de görülmesi Karadeniz'den Marmara Denizi'ne tatlı su girdisine işaret etmektedir. Karadeniz'de C3, C2, ve C1 olarak tanımlanan yüksek toplam karbonat (Tkarb) ve düşük çökelme oranları ile temsil edilen karbonat zonları sırası ile G.Ö. 14.8- 12.9 bin yılları (Bølling Allerød: B/A), G.Ö. 11.9- 9.3 bin yılları ve 8.6- 7.58 bin yılları (göl/ deniz geçiş dönemi: T) arasında çökelmiştir. Karadeniz'de çökelen C3 ve C2 karbonatları kalsit bileşimli, C1 birimi aragonit- kalsit bileşimlidir. Karadeniz'deki erken Holosen ve B/A ılıman- kurak iklim dönemlerine karşılık gelen (C2 ve C3) yüksek karbonat değerleri, sıcak ve buharlaşmanın yüksek olduğu ortamda karbonat çökeliminin sonucudur. B/A dönemi çökelleri her iki denizde de yüksek karbonat içeriği ile karakterize edilmektedir. Bu dönemde elementel jeokimya verileri Bølling Allerød (B/A) döneminde Karadeniz ve Marmara Denizi'nde kırıntı girdisinin azaldığını ve tuzluluğun arttığını göstermektedir. Diyatom verilerine göre G.Ö. 14- 13 bin yıllarında (B/A) acı su gölü olan Karadeniz, G.Ö. 13.5- 11.5 bin yılları arasında (B/A üstü -YD) tatlı su planktik türü (Stephanodiscus sp.) ile istila edilerek tatlı su gölü haline gelmiştir. Benzer şekilde C2 erken Holosen karbonat dönemi buharlaşma nedeniyle Karadeniz'in negatif su bütçesine sahip olduğu ve Marmara Denizi ile bağlantısının kesik olduğu dönemdir. Marmara Denizi'nde B/A dönemi G.Ö. 14.7 bin yıl daki göl/ deniz geçişini de içermektedir. Karadeniz'de Holosendeki göl/ deniz geçişi tezde diyatom verilerine göre G.Ö. 8.9 bin yılda gerçekleşmiştir. Karadeniz'de diyatom dağılımları göl/ deniz geçişinin dereceli olduğunu ve yaklaşık 1600 yılda gerçekleştiğini göstermektedir. Deniz suyu girdisi her iki denizde de aragonitçe baskın karbonat çökelimine neden olmuş ve sülfat limitli bir sistemden sülfatın limitleyici olmadığı, Fe-sülfid zenginleşmesinin görüldüğü ortamlara geçiş sağlanmıştır. Deniz suyu girmesi, su tabakalanması oluşturmuş ve besin maddesince zengin göl suları fotik zona yükselerek yüksek organik üretimle Marmara Denizi'nde G.Ö. 11.5 bin yıl önce; Karadeniz'de 7.6 bin yıl önce Sapropel birimlerinin çökelme sürecini başlatmıştır. Her iki denizde de Sapropel birimlerinin varlığı özellikle yüksek organik karbon ve Mo değerleri ile tanımlanmaktadır. Redoksa duyarlı element dağılımları, Marmara Denizi'nde Sapropel biriminin subokzik- disokzik koşullarda; Karadeniz'de ise anokzik koşullarda çökeldiğini göstermektedir. Bu dip suyu koşullarının varlığı bentik foraminifer dağılımları tarafından desteklenmektedir. Akdeniz sularının Marmara Denizi'ne girmesi ile başlayan organik maddece zengin çökellerin depolanması YD ve 8.2 bin yıl soğuma dönemlerinde kesintiye uğramıştır. Bunun başlıca nedeni, soğuk dönemlerde derin su dolaşımındaki hızlanma ve derin suyun oksijenlenmesidir. Sapropel çökelimi, Marmara Denizi'nde yaklaşık 7 bin yıl önce; Karadeniz'de 2.7 bin yıl önce durmuştur. Marmara Denizi'nde Mn verilerine göre yaklaşık G.Ö. 3- 1 bin yılları arasında havzada dip su oksijen miktarındaki artış görülmüştür. Karadeniz'de G.Ö. 12 bin yıl öncesinde illit minerali en bol mineral iken, sonrasında günümüze doğru smektit minerali daha baskın hale gelmiştir. Anadolu kaynaklı smektitin Karadeniz ve Marmara Denizi'nde G.Ö. 12 bin yıldan günümüze göreceli artışı Anadolu'da yağışın genel olarak günümüze doğru etkisini arttırdığını göstermektedir. Karadeniz ve Marmara Denizi'nde Holosen'de G.Ö. 8- 7 bin yıl, G.Ö. 6.6- 5.6 bin yıl, G.Ö. 4.5, G.Ö. 3.5 bin yıl, G.Ö. 2.7 bin yıl, G.Ö. 2.2- 2 bin yıl, G.Ö. 1.3 bin yıl ve G.Ö. 0.5- 0.4 bin yılları arasındaki izlenen smektit artışları yağışın arttığı dönemlere, büyük olasılıkla Kuzey Atlantik Salınımları (NAO) ile ilgili döngüselliğe (Bond döngüleri) işaret etmektedir. Kalsiyum spektral analiz sonuçları ile Holosen'de Karadeniz'de Sapropel çökelimi süresince 1400, 435, 190, 100, 75, 50 ve 35 yıllık; Marmara Denizi Sapropel çökelimi sırasında 450, 165, 100, 75 ve 35 yıllık döngüsellikler tespit edilmiştir. Titanyumun (ve Rb'un) spektral analizleri Karadeniz Sapropelinin çökelimi döneminde 3400, 650, 500, 435, 285, 185, 100, 75 ve 35 yıllık; Marmara Denizi Sapropel çökelimi sırasında 435, 285, 100, 65, 35 yıllık döngüsellikler bulunmuştur. Anadolu girdilerini temsil eden Karadeniz SL-12 Karotu ve Marmara Denizi C-7 Karotunda Sapropel çökelimi süresince döngüsellikler benzerdir. Ancak bu karotlardaki döngüsellikler Avrupa girdilerini temsil eden Batı Karadeniz GC-19 Karotundakine göre bazı farklılıklar göstermektedir. Bu durum Avrupa ve Anadolu'yu etkileyen iklim sistemlerindeki farklılıktan kaynaklanmış olmalıdır. Karadeniz'de yaklaşık G.Ö. 4.6- 3.5 bin yılları arasında Thalassiosira sp. değerlerinin azalması nehir yoluyla gelen tatlı su girdisinde azalmaya ve nisbeten kurak bir döneme işaret etmektedir. G.Ö. 3 bin yıl ile günümüz arasında acı su diyatom türlerindeki artış, bu dönemde bol nehir suyu girdisi ile yüzey suyu tuzluluğunun düştüğünü göstermektedir. Son 1800 yılda Karadeniz'de Kokolit biriminde izlenen Ca profilleri G.Ö. 1670- 1540, 1450- 1350, 1100- 990, 900- 760, 660- 580, 500- 480, 400- 250, 100- 35 yılları arasında yüksek değerler vermektedir. Son 1800 yılda Ca ve Ti değerlerindeki döngüsellikler Karadeniz'de 300, 100- 150, 50- 70, 35, 15 yıllık; Marmara Denizi'nde 100, 55, 35, 25 ve 15 yıllık periyodlarla ifade edilmektedir. Karadeniz karotlarında organik üretimi veren Ca ve karasal kırıntı mineral girdisini veren Ti'un spektral analizleri; bulunan periyodların çoğunun güneşin 11 yıllık etkinlik döngüselliği ve bunun genlik modülasyonları olan 22 yıllık (Hale), 87 yıllık (Gleissberg) ve 210 yıllık (Suess) periyodlarına benzerlik göstermektedir. Karadeniz'de G.Ö. 360 ile 330 yılları arasında (yaklaşık M.S. 1660- 1640 arası) ani bir Ca ve Sr artışı izlenirken daha küçük Ca pikleri G.Ö. 540 ve ve 210 yıllarında da görülmektedir. Bu yüksek Ca ve Sr dönemlerinde Ti, Rb, Fe ve K gibi kırıntı girdisini gösteren element değerleri azalırken, Br ve Corg değerleri artmaktadır. Bu sonuç, yüksek Ca değerlerinin görüldüğü dönemlerde yüksek Kokolit (Emiliania huxleyi) üretimine işaret etmektedir. En yüksek Ca pikinin olduğu M.S. 1640- 1700 yılları Küçük Buzul Çağının (Little Ice Age: M.S. 1300- 1900) en soğuk dönemi olan Late Maunder Minimuma (M.S. 1645- 1715; Eddy, 1978; Pfister, 1994) karşılık gelmektedir. Diğer küçük soğuma dönemleri G.Ö. 540 (M.S. 1460) ve 210 (M.S. 1790) yılları dolaylarında izlenmektedir. Bunlardan G.Ö. 540 (M.S. 1460) yılı Spörer Minimum dönemini (M.S. 1550- 1430) temsil etmektedir.
Küçükçekmece Lagünü, Yeniçağa, Uludağ Buzul Ve Bafa Gölleri’nin (batı Türkiye) Geç Holosen’deki İklim Kayıtları: Avrupa Ve Orta Doğu İklim Kayıtları İle Karşılaştırılması

(Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü, ) Akçer Ön, Sena ; Sakınç, Mehmet ; 295030 ; İklim ve Deniz Bilimleri ; Climate and Marine Sciences

Türkiye'nin batısında son 6000 yıldakı iklim değişim kayıtlarını araştırmak amacı ile yaklaşık kuzey-güney hattı üzerinde yeralan Küçükçekmece Lagünü (İstanbul), Uludağ Buzul, Yeniçağa (Bolu) ve Bafa (Muğla-Denizli) Gölleri'nden çökel karotları alınmıştır. Uzunlukları 0.4 ve 4.8 m arasında değişen toplam 10 karotta; ÇSKT (Çok Sensörlü Karot Tarayıcısı) ile 5 mm çözünürlükle manyetik duyarlılık (MS), P-Dalga hızı, yoğunluk ve rezistivite ölçümleri; XRF (X -Ray Fluorescence) tarayıcısı ile 0.2 mm çözünürlülükle 25 element taranmıştır. Çökeller 50 mm aralıklarla örneklenerek toplam inorganik (TIC) ? organik (TOC) karbon analizleri yapılmıştır. 50 mm aralıkla örnekler yıkanıp elenerek binoküler mikroskop altında ostrakod ve foraminifer tanımları yapılmıştır. Karot boyunca sürekliliği olan ostrakod ve foraminifer türleri belirlenerek, kavkıları toplanmış ve kavkılarda duraylı oksijen ve karbon analizleri yapılmıştır. Karotlar AMS 14C yöntemi ile yaşlandırılmış ve yaş modelleri oluşturulmuştur. Her bir karottan elde edilen her bir analiz sonucu karot boyunca yaş modeli ile oluşturulan yaş eksenine karşı grafiklendirilmiş ve yorumlanmıştır. Çoklu belirteç (multi-proxy) paramtereler MS, Ti ve Sr gibi elementler, Ca/Ti, Sr/Ca element oranları, TOC ve TIC ile ostrakod ve bentik foraminifer kavkılarından elde edilen ? 18O- ? 13C verileri değerlendirilerek batı Türkiye'de geçmiş buharlaşma/yağış değişimleri belirlenmiştir. Sonuçlar, Leng ve Marshall'ın (2004), ? 18O- ? 13C modeline uyarlanarak yorumlanmıştır. Bulgular, Türkiye'de farklı bölgelerde yapılan geçmiş iklim çalışmaları ile kıyaslanmıştır. Son 6000 yılda Türkiye'de gözlenen iklim değişimleri, güney Avrupa ve Orta Doğu ile kıyaslanarak Türkiye'yi geçmişte etkileyen iklim sistemleri irdelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre batı Türkiye'de Küçük Buz Çağının son evresi (Günümüzden Önce (GÖ) 250-100 yılları arası) yağışlı; ilk evresinde (GÖ 600-250 yılları arası) ise göreceli olarak kuraktır. Ortaçağ Ilık Dönemi ve Karanlık Çağ Soğuk Dönemi'nin ikinci evresini içeren GÖ 1200-600 yılları arasında yağışlı; buna karşın GÖ 1200-1400 yılları arasında ise kuraktır. Avrupa'da yaşanan Roma Ilıman Dönemi'ne denk gelen GÖ 1700-2350 yılları arasında kurak koşullar hüküm sürmüştür. Batı Türkiye'de Demir Çağ Soğuk Dönemi (GÖ 2900-2300 yılları arası) iki farklı iklim evresinden oluşmaktadır. Kurak olan I. evre GÖ 3000-2600 yılları arasında; yağışlı olan II. evre ise GÖ 2600-2350 yılları arasında gözlenmektedir. GÖ 6000 yıllına kadar uzanan en uzun iklim ve çeveresl değişim kayıtlları Bafa Gölü'nde elde edilmiştir. Litoloji, fosil içeriği ve ?18O değlerinde görülen keskin bir değişim; Bafa Gölü'nün, Büyük Menderes Nehri deltasının denize doğru ilerlemesi sonucu Latmiya Körfezi'nin kapaması ile GÖ 3200 yıl önce oluştuğunu göstermektedir. Ayrıca Bafa Gölü karotlarında çoklu belirteç parametreler Holosen Klimatik Optimum (GÖ 5400-4500) döneminde iklimin göreli olarak yağışlı; 3. Bond Döngüsne karşılık gelen GÖ 4500-3600 yılları arasında ise kurak olduğunu göstermektedir. Bu çalışmada elde edilen veriler Türkiye'nin farklı bölgelerinden benzer verilerle kıyaslannarak değerlendirildiğinde, geçmişteki buharlaşma-yağış değişimlerinin günümüz sıcaklık ve yağışına göre belirlenen iklim bölgelerine benzer şekilde değiştiği gözlenmiştir. Elde edilen veriler son 6000 yılda Güney Avrupa ve Orta Doğu'da diğer benzer verilerle kıyaslanıp değerlendirldiğinde bölgede görülen buharlaşma/yağış rejimini denetleyen mekanizma, bir olasılıkla Kuzey Atlantik Salınımlarındaki (NAO) değişmler ve Intertropikal Convergent Zone'nun (ITCZ) kuzey-güney yönlü yer değiştirmeleridir. Ancak, geç Holosen'de Türkiye iklim sistemlerinin zaman içerisindeki değişimlerinin ve bunları denetleyen mekanizmaların daha iyi anlaşılması için çoklu belirteç parametrelere (multi proxy) dayanan iklim verilerinin bölgedeki coğrafik dağılımının artırılması gerekmektedir.
Late Holocene High Resolution Multi-proxy Climate And Environmental Records From Lake Van, Eastern Turkey

(Eurasia Institute of Earth Sciences, 2015-11-26) Şimşek, Funda Barlas ; Çağatay, M. Namık ; 601062002 ; Climate and Marine Sciences ; İklim ve Deniz Bilimleri

Lake Van is the largest alkaline lake in the world characterized by varved sediments. It is located in eastern Anatolian plateau of Turkey. This study highlights the use of a multi-proxy approach toward understanding paleoenvironmental changes and sedimentation processes in Lake Van. We specifically focuse on climate records of the last 3500 years at centennial resolution. Compare the results with other studies in Anatolia, Near East and Europe. This study uses multi-proxy analyses of four interface sediment cores from different parts of the Lake. The multi-proxy data include ostracod counts, µ-XRF elemental, total organic (TOC) and inorganic carbon, C-N elemental and stable isotopes. For the age model of the core, we use radionuclide (210Pb and 137Cs) analysis and varve counting. Accelerator Mass Spectrometry (AMS) 14C dates from total organic carbon (TOC) indicates large differences with the corresponding varve ages, suggesting significant reservoir ages, which range from 1.2 to 3.8 ka BP. Double energetic window method by LSC which relies on the direct determination of 210Pb without waiting for the in growth of 210Po from 210Pb was used to construct the past environmental conditions of Lake Van in eastern Turkey. The results show that the sedimentation rate varies significantly among the four study sites, ranging between 0.3 and 0.7 mm.year-1.Varve counting of annually laminated sediments of Lake Van using digital X-ray radiographic images provided another means of dating the cores. Our study shows that varve counting method detects and counts fine-scale laminae, and produces robust varve ages that are comparable with independently determined 210Pb and 137Cs ages for the upper part of the core. All multi-proxy parameters including ostracods population, C/N ratio, stable isotope values, organic matter, Ti/Ca ratio showed 16 consistent periods varying between 100 and 350 years corresponding to alternation of cold/dry and warm/wet periods during the last 3500 years. The Lake Van climate records are conformable with the Lake Nar and the Sofular speleothem records as well as the European historical climate periods including Roman Warm Period (RWP), Dark Age Cold Period (DACP), Medieval Warm Period (MWP) and Little Ice Age (LIA), indicating teleconnections with the North Atlantic system. μ-XRF heavy metal profiles along the Lake Van cores show antropogenic inputs since 1960s. A significant increase occurred in metals such as Zn, Pb, Ni, and Co in the last 30-60 years in Lake Van cores. Especially increases in Zn and Pb in the upper parts of the cores indicate that important agricultural and industrial pollution began in the 1960s.
Long-range Aerosol Transport From Europe To Istanbul, Turkey

(Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü, ) Kindap, Tayfun ; Karaca, Mehmet ; İklim ve Deniz Bilimleri ; Climate and Marine Sciences
Marmara Denizi'nde Orta Pleyistosen'den Günümüze Deniz Seviyesi Değişimleri

(Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü, ) Eriş, Kürşat Kadir ; Çağatay, Namık ; İklim Ve Deniz Bilimleri ; Climate and Marine Sciences
A Numerical Investigation Of Meso-scale Flow And Air Pollutant Transport Patterns Over The Region Of Istanbul

(Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü, ) Ezber, Yasemin ; Karaca, Mehmet ; 266509 ; İklim ve Deniz Bilimleri ; Climate and Marine Sciences

Atmosferik hareket, birkaç milimetre'den birkaç kilometere'ye kadar geniş bir ölçek aralığından etkilenir. Bu nedenle, atmosferik akışın bu ölçeklerdeki davranışını anlamak oldukça önemlidir. Bütün bu ölçeklerin kirletici taşınım ve yayılımında önemli rolü olmasına rağmen, mezo-ölçek atmosferik işlemler, kirleticilerin kısa ve uzun mesafeli taşınım ve yayılımı için taşınma zamanı ve mesafesi üzerindeki rolü bakımından önemlidir. Termal ve topoğrafya etkisi ile oluşan sirkülasyonlar, topoğrafya karakteristikleri ve homojen olmayan yüzeyler yardımı ile kirleticilerin taşınım ve yayılımına katkıda bulunur. Bunların yanısıra, artan şehirleşme de mezo ölçek dolaşım karakteristiklerini değiştirmektedir. Lokal ölçekteki dolaşımların diğer ölçeklerdeki hareketlere tepkisi ya da onlarla olan etkileşimi, mezo-ölçek dolaşımların kirletici taşınım karakteristiklerini etkiler. Bu nedenle, küçük ölçek akışların oluşum ve gelişimi ve küçük ölçek hareketlerin büyük ölçek haraketlerle ekileşimini anlamak gerekmektedir. Bu çalışmada, kara-deniz meltemi, şehir ısı adası gibi mezo-ölçek dolaşımlar incelenmiştir. Çalışmanın ilk kısmında, İstanbul'da şehirleşmenin istatistiksel ve sayısal olarak incelenmesi üzerinde durulmuştur. Mann-Kendall trend testi, İstanbul'daki trendin olumasını ve önemini ve ani trend değişikliğinin başlamasını belirlemek için, şehir, banliyö ve kırsal alanlardaki gözlem istasyonlarının minimum sıcaklık verilerine uygulanmıştır. Bununla birlikte, sınırlı alan, hidrostatik olmayan ve topoğrafyayı takip eden koordinatları kullanan, bir mezo-ölçek atmosfer model olan MM5'da modelleme analizlerinde kullanılmıştır. Mann-Kendall istatistik testi şehir ve kırsal alanlar arasındaki minimum sıcaklıklarda istatistiksel olarak anlamlı pozitif bir trendin olduğu gözlenmiştir. Mevsimsel analizler ise, şehirleşmenin yaz aylarında hakim olduğunu göstermiştir. Artan nüfus ile birlikte trenddeki ani değişikliklerin 1970 ve 1980'li yıllarda meydana geldiği tespit edilmiştir. Model çalışmaları ise, İstanbul'un genişleyen şehir sınırları ile birlikte şehir ısı adasının da 1951'den 2004'e genişlediğini göstermiştir. Temmuz ayı için gerçekleştirilen, geçmiş ve şuanki durumu temsil eden şehir görünümü benzeşim farklarından, şehrin Avrupa ve Asya yakasında, iki-hücreli şehir ısı adası yapısının varlığı tespit edilmiştir. İki benzeşim için, yüzey sıcaklığındaki maksimum fark yaklaşık 1oC'dir. Model çalışması, şehrin hakim kuzeydoğulu rüzgar hızının ve subuharı karışma oranının azaldığını göstermiştir. Şehirleşmenin neden olduğu ısınma etkisi, şehir üzerinde 600-800 m yüksekliğe kadar etkisini sürdürmekte ve yukarı seviyelerde meydana gelen iki ısı adası hücresi birleşmektedir. Çalışmanın ikinci kısmında, idealize edilmiş sayısal benzeşimler, kara-deniz meltemi ve şehir ısı adası gibi mezo-ölçek dolaşımların İstanbul'un yerel akışına etkisinin detaylı olarak incelenmesi için gerçekleştirilmiştir. Kara-su sınırlarını daha iyi cozen bir grid tekniğine sahip olmasından dolayı, düzensiz (unstructured) grid yapısı olan üç boyutlu hidrostatik olmayan sayısal bir model olan OMEGA, yataydaki homojen başlangıç rüzgarı, yerden modelin en üst atmosferik sınırına kadar kullanılarak ideal sayısal benzeşimler yapmak için çalıştırılmıştır. Yapılan ideal sayısal benzeşimler yardımı ile, göreceli olarak bölgenin coğrafi özelliklerinin; İstanbul Boğazı'nın ve şehirleşmenin lokal dolaşımlara etkisi incelenmiştir. Yapılan önceki araştırmalarda, topoğrafyanın yüksek olmadığı bölgelerde, topoğrafyanın lokal sirkülasyona etkisi olmadığı ifade edilmesine rağmen, İstanbul ve çevresinde varolan topoğrafyanın dolaşımı etkilediği görülmektedir. Sayısal modelin farklı başlangıç rüzgarları ile de benzeşim çalışmaları yapılmış ve dolaşım karakteristikleri farklılıklar göstermiştir. Araştırma sonuçları, İstanbul Boğazı'nın bir kanal akışının oluşumuna neden olduğunu ve topoğrafyanında bu akışı güçlendirdiğini göstermektedir. Şehirleşme, kara-deniz melteminin oluşmasını ve kara içlerine ilerlemesini düzenleyerek, lokal akışa katkıda bulunur. İdeal sayısal benzeşimlere ilave olarak, kara-deniz meltemi ve şehir ısı adası oluşumu için gerekli şartları sağlayan gerçek zamanlı benzeşimler de gerçekleştirilmiştir. Her bir ideal benzeşimin lokal sirkülasyona katkısı detaylı olarak incelenmiştir. Ayrıca, analizler yaz ve kış aylarındaki durumu belirlemek amacı ile, belirlenen iki gün için gerçek zamanlı simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilmiş olan hipotetik benzeşimlerin sonuçları ışığında bu iki simülasyon karşılaştırılmış ve değerlendirilmiştir. Sonuçlar, OMEGA'nın oldukça iyi bir şekilde belirlenen tarihler için benzeşimler gerçekleştirdiğini göstermiştir. Kış benzeşimi için deniz melteminin 1000 UTC (1200 LST) meydana gelirken, yaz simülasyonu için 0700 UTC'de (1000 LST) meydana geldiğini göstermiştir. Her iki simülasyonda da yukarı seviyelerde tersine dolaşımlar meydana gelmiş ancak, yaz ayında meydana gelen dolaşımın atmosferin daha yukarı seviyelerinde olduğu gözlenmiştir. Konverjans ise kış ayı için 1300 UTC (1500 LST) ve yaz ayı için 1000 UTC'de (1300 LST) meydana gelmektedir. Kara meltemi ise, kış benzeşimi için 1700 UTC (1900 UTC) ve yaz ayı için 1900 UTC'de (2200 LST) başladığı tespit edilmiştir. Bu araştırmada yürütülen diğer bir çalışmada, sayısal model OMEGA ve atmosferik yayılma modelini kullanılarak Marmara Bölgesi'ndeki kirleticilerin taşınım ve yayılımı incelenmiştir. İstanbul ve Çanakkale Boğazları ile önemli bir su yolu olan Marmara Bölgesi, stratejik olarak önem arz etmektedir. Çalışmanın bu bölümünde, meydana gelebilecek bir tanker kazası sonucunda kirletici salınımının risk haritasının hazırlanmasına çalışılmıştır. Belirlenen noktalardan atmosfere salınan kirleticilerin dağılımı, Lagrangian yayılma modeli kullanılarak belirlenmiştir. Çalışmada, kirletici salınım noktaları için, kirletici dozunun oluşma olasılığı hesaplanmıştır. Sonuçlar yaygın partikül yayılma yönünün güney-güneydoğulu olduğunu ve oluşma olasılığının kirletici salınım noktalarına yakın bölgelerde yüksek olduğunu göstermiştir. Ayrıca yapılan duyarlılk testleri ile oluşma olasılığının, kaynaktan çıkan kirletici miktarına ve konsantrasyon ve dozaj için belirlenen eşikdeğerine hassas olduğu tespit edilmiştir.
Polen Analizlerine Göre Son 7 Milyon Yılda Kuzey-batı Anadolu Ve Kuzey Ege’nin Vejetasyonu Ve İklimi

(Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü, ) Biltekin, Demet ; Çağatay, Namık ; 277013 ; İklim ve Deniz Bilimleri ; Climate and Marine Sciences

Anadolu günümüzde kalıntı bitkiler için birer yaşam alanıdır: Liquidambar orientalis, Parrotia persica, Pterocarya fraxinifolia, Zelkova crenata (Angiyospermler) and Cedrus (Gimnosperm). Bu ağaçlar nispeten Artemisia stepleri ile birlikte ormanları oluştururlar. Son 2.6 milyon yıl boyunca iki vejetasyon türü hakim olmuştur. Bu nedenle bölge palinolojik araştırmalar açısından büyük ilgi çekmektedir. Bu çalışma Karadeniz karotu (DSDP Site 380: Geç Miyosen-Günümüz), denizel ve gölsel sedimentleri (Geç Miyosen/Erken Pliyosen) kapsamaktadır. Çalışma alanı başlıca Marmara Bölgesi (Enez, İntepe, Eceabat, Burhanlı, West Seddülbahir), Karadeniz'in güney batısı (DSDP Site 380) ve Yunanistan'ın kuzeyini (batı Makedonya: Ptolemais Notio and Ptolemais Base; Prosilio, Trilophos, Lion of Amphipoli) kapsamaktadır. Bu çalışmanın ana amacı çalışılan zaman aralığında Anadolu'daki paleovejetasyon ve paleoiklim koşullarını yapılandırmaktır. 1,073.5 metre uzunluğundaki Karadeniz DSDP 380 sondaj karotunun yüksek çözünürlüklü polen analizleri Geç Miyosen'den günümüze kadar vejetasyon ve iklimin evrimi hakkında bilgi vermektedir. Son 7 milyon yıl içinde karotta başlıca iki vejetasyon tipi hakimdir: termofil ormanlar ve Artemisia steplerinide içeren açık vejetasyon formasyonlarıdır. Erken Mesiniyen'de (Mesiniyen Tuzluluk Krizinden önce) Olimpos Dağı'na yakın (Prosilio) Cupressaceae ile birlikte orta- (Tsuga) ve yüksek enlem ağaçları (Abies ve Picea) hakimken, Çanakkale Boğazı etrafında otsul bitkiler yaygındı. Mesiniyen Tuzluluk Krizi'nden sonra, Kuzey Ege'deki vejetasyon başlıca otsul bitki ekosistemleri, yakın mesafedede mezotermik ağaçlardan (yaprağını döken Quercus, Carya, Zelkova, vb.) oluşmaktadır. Ayrıca yüksek enlem kozalaklı ağaçlardaki (Cedrus, Tsuga, Abies ve Picea) artış bölgesel masiflerin yükselmesini işaret etmektedir. Geç Miyosen'de, megatermik (tropikal) ve mega-mezotermik (astropikal) ağaçların çoğu iklimsel değişimden dolayı azalmıştır. Ancak bataklık ormanları (Glyptostrobus, Engelhardia, Sapotaceae, Nyssa) yada mezotermik ağaçlar gibi bazıları Geç Pliyosen'de varlığını devam ettirmiştir. Aynı zamanda, step türü bitkiler (Artemisia, Ephedra, Hippophae rhamnoides) çok fazla gelişim göstermezken, otsul bitki toplulukları (Amaranthaceae-Chenopodiaceae, Poaceae, Asteraceae Asteroideae, Asteraceae Cichorioideae, vb.) yaygın hale gelmiştir. Bu durum Geç Pliyosen'de soğuk ve kurak iklim koşullarının varlığını desteklemektedir. Erken Pleyistosen'de (2.6 milyon yıl), Kuzey Kutbu'nda buzullaşmaların başlamasıyla, bazı türler (Taxodiaceae: büyük olasılıkla Glyptostrobus, Engelhardia, Sapotaceae ve Nyssa) halen varlığını devam ettirmesine rağmen mega-mezotermik ağaçlar azalmıştır. Aynı zamanda step ortamları güçlü bir şekilde genişlerken, mezotermik ağaçlarda (yaprağını döken Quercus, Betula, Alnus, Liquidambar, Fagus, Carpinus orientalis, Carpinus betulus, Tilia, Acer, Ulmus, Zelkova, Carya, Pterocarya, vb.) hemen hemen kaybolmuştur. Sonrasında Artemisia step dönemleri mezotermik ağaçlardan daha uzun, geçici aralıklarla buzul-buzularası döngüler boyunca gelişmiştir (ilk olarak 41 ka yıllık periyodlarla, sonrasında 100 ka yıllık periyodlarla). Bu durum buzul dönemlerinden (soğuk-kurak iklim) daha kısa süreli buzularası (sıcak ve nemli iklim) dönemlerin varlığını göstermektedir. Ionian evresinin başlangıcından itibaren (1.8 milyon yıl), otsul ekosistemler (Amaranthaceae-Chenopodiaceae, Poaceae, Asteraceae Asteroideae, Asteraceae Cichorioideae, vb.) ve Artemisia stepleri günümüze kadar genişlemeye devam etmişlerdir. Bu gibi bir yayılım Ponto-Euxinian alanında Erken Pliyosen'de gözlenmektedir (DSDP Site 380). Ancak Artemisia steplerinin Anadolu'daki en erken yerleşiminin Erken Miyosen'e (Akitaniyen) kadar uzandığı görülmektedir. Artemisia steplerinin Anadolu'daki gelişimi Tibet Platosunun yükselmesi nedeniyle meydana gelmiş olabilir. Ayrıca Carya, Carpinus orientalis, Pterocarya, Liquidambar orientalis, Zelkova gibi kalıntı bitkiler günümüze kadar varlığını devam ettirmiştir. Bu durum Tibet Platosunun yükselmesi sonucu meydan gelen Asya Muson ikliminin etkisiyle açıklanabilir.
Pre-collisional Accretion And Exhumation Along The Southern Laurasian Active Margin, Central Pontides, Turkey

(Eurasia Institute of Earth Sciences, 2015-11-25) Aygül, Mesut ; Okay, Aral ; 601092002 ; Climate and Marine Sciences ; İklim ve Deniz Bilimleri

The Central Pontides is an accretionary-type orogenic area within the Alpine-Himalayan orogenic belt characterized by pre-collisional tectonic continental growth. The region comprises Mesozoic subduction-accretionary complexes and an accreted intra-oceanic arc that are sandwiched between the Laurasian active continental margin and Gondwana-derived the Kırşehir Block. The subduction-accretion complexes mainly consist of an Albian-Turonian accretionary wedge representing the Laurasian active continental margin. To the north, the wedge consists of slate/phyllite and metasandstone intercalation with recrystallized limestone, Na-amphibole-bearing metabasite (PT= 7–12 kbar and 400 ± 70 ºC) and tectonic slices of serpentinite representing accreted distal part of a large Lower Cretaceous submarine turbidite fan deposited on the Laurasian active continental margin that was subsequently accreted and metamorphosed. Raman spectra of carbonaceous material (RSCM) of the metapelitic rocks revealed that the metaflysch sequence consists of metamorphic packets with distinct peak metamorphic temperatures. The majority of the metapelites are low-temperature (ca. 330 °C) slates characterized by lack of differentiation of the graphite (G) and D2 defect bands. They possibly represent offscraped distal turbidites along the toe of the Albian accretionary wedge. The rest are phyllites that are characterized by slightly pronounced G band with D2 defect band occurring on its shoulder. Peak metamorphic temperatures of these phyllites are constrained to 370-385 °C. The phyllites are associated with a strip of incipient blueschist facies metabasites which are found as slivers within the offscraped distal turbidites. They possibly represent underplated continental metasediments together with oceanic crustal basalt along the basal décollement. Tectonic emplacement of the underplated rocks into the offscraped distal turbidites was possibly achieved by out-of-sequence thrusting causing tectonic thickening and uplift of the wedge. 40Ar/39Ar phengite ages from the phyllites are ca. 100 Ma, indicating Albian subduction and regional HP metamorphism. The accreted continental metasediments are underlain by HP/LT metamorphic rocks of oceanic origin along an extensional shear zone. The oceanic metamorphic sequence mainly comprises tectonically thickened deep-seated eclogite to blueschist facies metabasites and micaschists. In the studied area, metabasites are epidote-blueschists locally with garnet (PT= 17 ± 1 kbar and 500 ± 40 °C). Lawsonite-blueschists are exposed as blocks along the extensional shear zone (PT= 14 ± 2 kbar and 370–440 °C). They are possibly associated with low shear stress regime of the initial stage of convergence. Close to the shear zone, the footwall micaschists consist of quartz, phengite, paragonite, chlorite, rutile with syn-kinematic albite porphyroblast formed by pervasive shearing during exhumation. These types of micaschists are tourmaline-bearing and their retrograde nature suggests high-fluid flux along shear zones. Peak metamorphic mineral assemblages are partly preserved in the chloritoid-micaschist farther away from the shear zone representing the zero strain domains during exhumation. Three peak metamorphic assemblages are identified and their PT conditions are constrained by pseudosections produced by Theriak-Domino and by Raman spectra of carbonaceous material: 1) garnet-chloritoid-glaucophane with lawsonite pseudomorphs (P= 17.5 ± 1 kbar, T: 390-450 °C) 2) chloritoid with glaucophane pseudomorphs (P= 16-18 kbar, T: 475 ± 40 °C) and 3) relatively high-Mg chloritoid (17%) with jadeite pseudomorphs (P= 22-25 kbar; T: 440 ± 30 °C) in addition to phengite, paragonite, quartz, chlorite, rutile and apatite. The last mineral assemblage is interpreted as transformation of the chloritoid + glaucophane assemblage to chloritoid + jadeite paragenesis with increasing pressure. Absence of tourmaline suggests that the chloritoid-micaschist did not interact with B-rich fluids during zero strain exhumation. 40Ar/39Ar phengite age of a pervasively sheared footwall micaschist is constrained to 100.6 ± 1.3 Ma and that of a chloritoid-micaschist is constrained to 91.8 ± 1.8 Ma suggesting exhumation during on-going subduction with a southward younging of the basal accretion and the regional metamorphism. To the south, accretionary wedge consists of blueschist and greenschist facies metabasite, marble and volcanogenic metasediment intercalation. 40Ar/39Ar phengite dating reveals that this part of the wedge is of Middle Jurassic age partly overprinted during the Albian. Emplacement of the Middle Jurassic subduction-accretion complexes is possibly associated with obliquity of the Albian convergence. Peak metamorphic assemblages and PT estimates of the deep-seated oceanic metamorphic sequence suggest tectonic stacking within wedge with different depths of burial. Coupling and exhumation of the distinct metamorphic slices are controlled by decompression of the wedge possibly along a retreating slab. Structurally, decompression of the wedge is evident by an extensional shear zone and the footwall micaschists with syn-kinematic albite porphyroblasts. Post-kinematic garnets with increasing grossular content and pseudomorphing minerals within the chloritoid-micaschists also support decompression model without an extra heating. Thickening of subduction-accretionary complexes is attributed to i) significant amount of clastic sediment supply from the overriding continental domain and ii) deep level basal underplating by propagation of the décollement along a retreating slab. Underplating by basal décollement propagation and subsequent exhumation of the deep-seated subduction-accretion complexes are connected and controlled by slab rollback creating a necessary space for progressive basal accretion along the plate interface and extension of the wedge above for exhumation of the tectonically thickened metamorphic sequences. This might be the most common mechanism of the tectonic thickening and subsequent exhumation of deep-seated HP/LT subduction-accretion complexes. To the south, the Albian-Turonian accretionary wedge structurally overlies a low-grade volcanic arc sequence consisting of low-grade metavolcanic rocks and overlying metasedimentary succession is exposed north of the İzmir-Ankara-Erzincan suture (İAES), separating Laurasia from Gondwana-derived terranes. The metavolcanic rocks mainly consist of basaltic andesite/andesite and mafic cognate xenolith-bearing rhyolite with their pyroclastic equivalents, which are interbedded with recrystallized pelagic limestone and chert. The metavolcanic rocks are stratigraphically overlain by recrystallized micritic limestone with rare volcanogenic metaclastic rocks. Two groups can be identified based on trace and rare earth element characteristics. The first group consists of basaltic andesite/andesite (BA1) and rhyolite with abundant cognate gabbroic xenoliths. It is characterized by relative enrichment of LREE with respect to HREE. The rocks are enriched in fluid mobile LILE, and strongly depleted in Ti and P reflecting fractionation of Fe-Ti oxides and apatite, which are found in the mafic cognate xenoliths. Abundant cognate gabbroic xenoliths and identical trace and rare earth elements compositions suggest that rhyolites and basaltic andesites/andesites (BA1) are cogenetic and felsic rocks were derived from a common mafic parental magma by fractional crystallization and accumulation processes. The second group consists only of basaltic andesites (BA2) with flat REE pattern resembling island arc tholeiites. Although enriched in LILE, this group is not depleted in Ti or P. Geochemistry of the metavolcanic rocks indicates supra-subduction volcanism evidenced by depletion of HFSE and enrichment of LILE. The arc sequence is sandwiched between an Albian-Turonian subduction-accretionary complex representing the Laurasian active margin and an ophiolitic mélange. Absence of continent derived detritus in the arc sequence and its tectonic setting in a wide Cretaceous accretionary complex suggest that the Kösdağ Arc was intra-oceanic. This is in accordance with basaltic andesites (BA2) with island arc tholeiite REE pattern. Zircons from two metarhyolite samples give Late Cretaceous (93.8 ± 1.9 and 94.4 ± 1.9 Ma) U/Pb ages. Low-grade regional metamorphism of the intra-oceanic arc sequence is constrained 69.9 ± 0.4 Ma by 40Ar/39Ar dating on metamorphic muscovite from a metarhyolite indicating that the arc sequence became part of a wide Tethyan Cretaceous accretionary complex by the latest Cretaceous. The youngest 40Ar/39Ar phengite age from the overlying subduction-accretion complexes is 92 Ma confirming southward younging of an accretionary-type orogenic belt. Hence, the arc sequence represents an intra-oceanic paleo-arc that formed above the sinking Tethyan slab and finally accreted to Laurasian active continental margin. Abrupt non-collisional termination of arc volcanism was possibly associated with southward migration of the arc volcanism similar to the Izu-Bonin-Mariana arc system. The intra-oceanic Kösdağ Arc is coeval with the obducted supra-subduction ophiolites in NW Turkey suggesting that it represents part of the presumed but missing incipient intra-oceanic arc associated with the generation of the regional supra-subduction ophiolites. Remnants of a Late Cretaceous intra-oceanic paleo-arc and supra-subduction ophiolites can be traced eastward within the Alp-Himalayan orogenic belt. This reveals that Late Cretaceous intra-oceanic subduction occurred as connected event above the sinking Tethyan slab. It resulted as arc accretion to Laurasian active margin and supra-subduction ophiolite obduction on Gondwana-derived terranes.
Quantification of the impact of uncertainty in emissions on air quality model estimates

(Eurasia Institute of Earth Sciences, 2019-12-20) Özdemir, Ümmügülsüm Alyüz ; Ünal, Alper ; 601122007 ; Climate and Marine Sciences ; İklim ve Deniz Bilimleri

The Air Quality Model, especially Chemical Transport Model, prediction represents mean concentration over the entire grid volume. Predictions of CTMs may differ from observations due to four reasons; 1) inherent or stochastic variability in the observations, 2) errors in model physics and chemistry assumptions, 3) errors due to uncertainties in model input variables, and 4) numerical errors. Here, variability is a description of the range of spread of the values, and it is often expressed by statistical metrics such as variance and standard deviation. Therefore, inherent uncertainty can be considered as variability. Uncertainty refers to lack of knowledge regarding the true value of a quantity. Uncertainty can be reduced or eliminated with more or better data, where variability cannot be reduced. Among the four reasons of uncertainty, provided above, inputs are regarded to have the largest levels of uncertainty. The aim of this study is to evaluate and quantify the contribution of uncertainties in input dataset to AQM estimates. For this purpose, it is necessary to define the problem that poor performance of the model is caused mostly by unfit data. In literature, models perform poor in the Eastern European countries. However, a more detailed study is needed to say that this poor performance is mostly due to model inputs. Because, as it is known, the poor performance of the models may also have other reasons. In the first part of this study, inter-model variability is defined quantitatively by participating in an international project. In the second part of the study, contribution of uncertainties to this problem is quantified by being part of a national project. In the second part, a sample of the solution is presented which includes development of country specific emission factors and compiling a probabilistic emission inventory. As a part of an international project (AQMEII-3), 12 modelling groups were cooperated from different countries of Europe and conducted 18 model runs on Europe domain (covers 34 Europe countries) for 2010 by using 7 different AQMs, 3 meteorology models and 2 emission inventories. This study, for the first time in Turkey, contributed to AQMEII-3 which is organized by the joint leading of U.S. EPA and European JRC. One of the most important benefits of this project is that the model results of all groups can be reached through a common platform. In this dissertation, performance metrics were calculated and mapped for each of 1431 stations of Europe, and for each model for evaluation of model performances. Taylor diagrams were also used for seasonal evaluation. Up to now, there are several air quality modelling studies for Turkey, however they are developed for a specific city or region of Turkey for a timescale starting from days to a few months, or by using just one type of AQM. Thanks to its wide coverage domain (Europe continent) and multi-model contributions from AQMEII-3 project, this study looks to the problem from a large perspective in order to define the problem and recommends a solution by representing a sample of the solution. Thus, an inventory study was conducted to overcome this problem by adopting a deep statistical approach which is not encountered in Turkish inventory studies yet. To this end, country specific EFs are calculated for the energy production industry of Turkey, an inventory has been created for the energy production industry of the Marmara Region. Monte Carlo and Bootstrap approaches are used for uncertainty calculations at these stages. According to results of modelling part of this dissertation, correlations between models and PM10 observations are 8% less in Eastern European countries when compared to Western European countries. BIAS of Eastern European countries is 2.5-fold of Western European countries, when all countries are considered. RMSE of Eastern countries is 90% more than Western countries average, where MAE is 99% and MNE is 25% more. From these results it is clear that, model predictions are significantly beyond the observations in Eastern European countries. Turkey, which is located in the Eastern Europe, has one of the worst results calculated by all models. All models predict PM10 concentrations with an average of -40 ug/m3 BIAS in stations of Turkey, where it is the worst value within 34 countries of Europe considered in this study. Moreover, models predict close to each other but quite far from the observations in 80% of the stations. MAE is over 20 ug/m3 in 80% of all stations in Turkey. Remaining 20% of the stations encounters 18 over 101, mostly in Istanbul and some other big cities. In fact, when the results of the models are examined, it is seen that models generally make better predictions in big cities compared to the small cities. This may be due to the fact that inventory compilers have more information on emission sources in large cities. In seasonal evaluation, it is seen that emissions in Winter cannot be well predicted, but in Summer it is relatively better predicted. This difference can be caused by inadequate representation of increased emissions (in the model inputs) in Winter months from residential heating and traffic emissions when compared to other months. In this case, it would not be unreasonable to suspect that the inputs to the models significantly affect predictions. Model inputs are considered as a reason for poor model predictions in this study. However, problems caused by the model itself or erroneous measurements, or combination of all, may also cause this. In this study, problems due to the model itself are out of consideration since 6 different AQMs were used by 13 modelling groups where same models were also considered by different groups. The fact that all models give close CDFs in Western Europe despite they have different modelling configurations, where they are not close to observations in Eastern Europe countries even in same models, shows that problems in the models are not dominant in prediction errors. Since the number of observation stations included in the scope of this study is very high, measurement errors are not considered to be predominant in poor model estimates. Also, systematic errors are not thought to occur at all stations at the same time. The quality of an emission inventory that will be used in air quality modelling is associated with its low-level uncertainty and adequate coverage of the sources. Emission inventories approach to the ultimate result as in-situ measurements and full activity data are available. In this study, in-situ measurements were conducted within the scope of the national KAMAG project in order to generate country-specific EFs, and an emission inventory was prepared in the light of the most consistent information possible. Besides, official emission measurement reports (EMRs), whose reliability is controversial as they were prepared by the companies under authorization of the emission emitting plants, were also used for comparison with in-situ EFs. Country-specific dust, CO, SO2, NO, NO2 and NOx EFs are calculated in this part of the study for each of coal combusting large wet/dry bottom boilers, coal combusting large size fluid bed boilers, coal combusting large wet and dry bottom boilers, natural gas combusting medium size boilers and gaseous fuels combusting gas turbines. EFs are typically assumed to be representative of an average emission rate from a population of pollutant sources in a specific category. However, there may be uncertainty in the average emissions from population because of three reasons: random sampling error, measurement errors, or when the sample population is not representative for EF development. First two factors typically lead to imprecision in the estimate of the population average. The third factor may lead to possible biases or systematic errors in the estimated average. In order to avoid errors, it is important to understand and account for the uncertainty in the inventory. In the relevant part of this study, a probabilistic emission inventory is developed by considering statistical analysis of variability and uncertainty. The development of a consistent procedure for the uncertainty evaluation is still a challenge for the scientific community. In this study a deep uncertainty analysis technique is applied in EF development, which is including Monte Carlo method and Bootstrap simulation. The uncertainty analysis described in this study can be used as a basis for developing probabilistic emission inventories. When the probability range of emissions to be given as input to air quality is known, it is possible to determine the probability of the model result. Thus, for example, the probability of achieving an air quality management goal can also be calculated. In statistics, sampling error is a type of error caused by investigating a small part of the population rather than examining the whole population. It is calculated by the difference of a sample statistic used to estimate a population parameter and the actual but unknown value of the parameter. Since uncertainty is expressed as lack of knowledge regarding to true value of a quantity, random sampling error can be represented by a sampling distribution. In order to calculate uncertainty of EFs, a distribution is fitted (F^) to the EF dataset (x) where actual underlying distribution (F) is unknown. The goodness-of-fit is evaluated by some techniques. Then Monte Carlo method is applied in order to generate random datasets from assigned distribution, F^. In Bootstrap simulation part of the study, each of the alternative probability models generated by Monte Carlo approach (Bootstrap replicates) are simulated to develop a reasonably stable characterization of the percentiles of the distribution. Then parameters, θ^*, are estimated. In this study, uncertainty in the estimate of θ is reflected by dispersion of θ^*, which also gives random sampling error. A confidence interval for a statistic is a measure of the lack of knowledge regarding the true value of the statistic. The θ^* data is sorted then, in order to calculate confidence interval for the fitted cumulative distribution function. Consequently, the results are compared to the original dataset by generating probability bands. Then results are compared to EMEP and EPA EFs. At the end, dust EFs obtained from in-situ measurements are significantly lower than the literature for coal combusting plants. The reason of these large differences between in-situ measurements and literature EFs may be due to wide usage of dust abatement technologies in Turkish energy production plants. CO and SO2 EFs are significantly larger than EMR, EMEP and EPA EFs in large coal combusting plants and in plants combusting gaseous fuels with gas turbines. But in all EFs, uncertainty is low when compared to EMEP EFs. Country specific NOx EFs are generally larger than all other studies and range of confidence interval is narrow when compared to them. This situation indicates low uncertainty in in-situ EFs. Since each stack measurement may differentiate from the real value due to variations in operating conditions, the overall uncertainty of the emission factors can also be referred as "uncertainty due to variability". After calculating country specific EFs, next step is preparing an emission inventory for power plants of Marmara region and comparing it with the existing emission inventories. The most common emission inventories currently used by CTMs are the TNO-MACC and EDGAR-HTAP emission inventories. These two inventories are mainly used in AQMEII-3 models. EDGAR-HTAP emission inventory contains much more plants (34 plants) than TNO-MACC (19 plants) but is still far from the actual number of power plants (57 plants) that considered in this study for Marmara region of Turkey. Furthermore EDGAR-HTAP emission inventory has more plants than TNO-MACC in all regions of Turkey. From this point of view, it is clear that EDGAR-HTAP emission inventory is more inclusive than TNO-MACC emission inventory in Turkey in terms of number of plants. Also, it is more inclusive in Eastern Anatolian regions of Turkey where TNO-MACC emission inventory has almost no plants for public electricity and heat production sector. There are missing plants in EDGAR-HTAP and TNO-MACC emission inventories where there some unidentified plants in those emission inventories. As a result of emission inventory calculations, NOx emissions calculated in this study is 93,000 ton/year with lower CI as 69,000 ton/year and upper CI as 114,000 ton/year. When same emission inventory is calculated with EMEP EFs 60,000 ton/year with lower CI as 33,000 and upper CI as 90,000 ton/year. The inventory compiled by this study beyond the upper CI of EMEP and it is considerably larger than TNO (24,000 ton/year) and EDGAR-HTAP (42,000 ton/year). SO2 emissions are calculated as 152,379 tonne/year in this study. Same activity data is used in calculation of EMEP emission inventory and resulted 170,596 tonne/year, because in-situ SO2 EF was smaller than EMEP EF for coal combustion plants. It is 69,000 ton/year in TNO and 125,00 ton/year in EDGAR-HTAP emission inventory. 4 large lignite combustion plants, which are not included in the TNO inventory, have resulted in 73,500 tons less SO2 emissions in TNO emission inventory when compared to this study. 1000 tonnes of SO2 emissions is also not included in the TNO inventory due to about 40 missing natural gas incineration plants. Uncertainty range of NOx emission inventory of this study is between 26 (lower bound of CI) to 23% (upper bound of CI). When same emission inventory is compiled with EMEP EFs, overall uncertainty range is 45 (lower) to 48% (upper). As it is clear, country specific EFs decrease uncertainty when compared to usage of EFs from literature. This situation is dominant in NOx emission inventory than SO2 and CO emission inventories, because number of natural gas combusting power plants are large (48 over 57 plants in Marmara region). TNO and EDGAR HTAP emission inventories are out of the uncertainty range of this study which proves their inadequacy for representing emissions of power plants in Marmara region. Generally, the data on energy facilities is among the most easily accessed by inventory compilers. Such large differences in emissions from power plants reinforce doubts about the reliability of the entire TNO-MACC and EDGAR-HTAP emission inventories. In this case, it is quantifically proved that poor emission inventories are primarily responsible for the poor air quality predictions in Turkey, and most probably in all Eastern European countries. No matter how many and high-quality measurements are conducted, no matter how good models are used, it is not possible for air quality models to predict accurate results without a good emission inventory. Therefore, consistent, low uncertainty and comprehensive emission inventories should be compiled for the Eastern European countries, including Turkey. Development country specific EFs is the preliminary step of emission inventory development. Access to activity data used in these studies should be facilitated in order to make room for calculation of the representative EFs easily.
Quaternary tectonic and climatic interactions in central pontides, Turkey; inferences from osl and cosmogenic applications on fluvial deposits

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021) Mcclain, Kevin Patrick ; Yıldırım, Cengiz ; Çiner, Tahsin Attila ; 672551 ; İklim ve Deniz Bilimleri

The fluvial incisional response to Cenozoic uplift has been widely studied, yielding insights on timing, patterns, and/or rates of rock uplift. Absolute dating of Quaternary landforms in actively uplifting regions can provide accurate rock uplift rates that after careful interpretation can be used to explain the processes that developed the landscape. The Mediterranean region, or western half of the Alpine-Himalayan orogenic belt, is comprised of complex environments resulting from the convergence of the African and Arabian plates with Eurasia, subsequent trench retreats, and mantle processes (Wortel and Spakman, 2000). One of these environments is the Central Anatolian Plateau, which is an orogenic plateau between the contractional Eastern Anatolian Plateau and the Western Anatolian Extensional Province. While the uplift of the southern margin of the plateau has complex relationships with the lithospheric mantle and subduction along the Cyprus Trench, the northern margin is suggested to be decoupled from mantle processes of the plateau interior and southern margin. Instead, its uplift and lateral growth are mostly attributed to the development of the broad restraining bend of the North Anatolian Fault, a transform fault between the Anatolian microplate and Eurasian Plate. The environment between the restraining bend and Black Sea is also referred to as the Central Pontides and has been interpreted as a growing orogenic wedge with a positive flower structure geometry. However, the faults north of the restraining bend show weak modern seismicity, and their Quaternary activity is not fully understood at this time. Over the last decade marine terraces, delta terraces, and fluvial terraces have been used to calculate rock uplift rates in the eastern and central flanks of the Central Pontides, revealing a possible uplift rate increase with proximity to the North Anatolian Fault restraining bend. Marine terraces as far north as the Sinop Peninsula and a Mw 6.6 earthquake offshore on the western flank show a compressional tectonic regime extending into the Black Sea shelf. On the western flank of the Central Pontides there are several main rivers incising the topography of the plateau margin en route to the Black Sea. The Filyos River is the largest of these and has the best known fluvial terrace record preserved, including a strath terrace staircase of seven levels on the hanging wall block of the Karabük Fault, a reverse fault verging towards the restraining bend. Here, the Filyos River incises through the Karabük Range, creating ~1700 m of relief in the Filyos River Gorge. The first part of the thesis focused on calculating rock uplift rates at this terrace staircase using the OSL method to date the deposition age of fluvial terraces. The bedrock incision rates revealed a glimpse of the highest uplift rates recorded in the Central Pontides, with uplift rates of 1.15 mm/a before 366 ± 19 ka. However, the younger terraces revealed a suspiciously low bedrock incision rate of just 0.12 mm/a during the last 366 ka. The high incision rate period experienced two lateral channel migrations and an epigenetic gorge formation, suggesting the Filyos River is capable of eroding and transporting thick local aggradation. This means something other than local coseismic landslides would be required to prevent the river from reaching equilibrium and incising bedrock for long periods. In the second part of the thesis, the environment downstream from the Filyos River Gorge was investigated. The areas with clastic bedrock tend to laterally erode enough to accommodate more aggradation and form fluvial terraces. With the exception of the terraces staircase upstream, the Filyos River Gorge has lithologies that restrict lateral mobility of the channel. Clastic lithologies reappear on the windward side of the Karabük Range, downstream from the Filyos River Gorge. Here, the remnants of three fill terrace levels are preserved, but mostly with poor conditions for OSL sampling. Luckily, at a main river-tributary junction stronger alluvial fan layers overly the lowest fill terrace level, helping to preserve it. OSL dating of a longitudinal bar layer revealed a fill terrace age of 275 ± 12.8 ka. Three well-rooted limestone boulders were sampled on the surface of the landform, revealing a maximum abandonment age of 39.5 ± 3.5 ka. Geomorphic interpretations of the main river valley and tributary catchments identified a large, previously unmapped landslide upstream from a limestone tributary canyon that the tributary incises through in its final kilometers. This landslide would have provided a sudden influx of sediment into the tributary, resulting in transport through the canyon and onto the main valley. This was confirmed in the alluvial fan layers on the opposite side of the valley. There is evidence of outburst floods in elevated fluvial ~35 m above the tributary channel between the landslide and tributary canyon. The most recent fill terrace level at 275 ka formed during a hiatus of fluvial terrace formation upstream. Therefore, it is assumed that the aggragation during that period was not local to this valley segment and is instead the result of conditions in the larger catchment. The Filyos River may not have the ability to efficiently remove such catchment-wide aggradation, especially in cooler climatic periods when precipitation rates are reduced. With the local environment occurring in the more landslide-prone windward side of the Central Pontides, it is also possible that new base levels form due to fill terrace formation, disturbing preventing continuous bedrock incision upstream. The main river-tributary junction fan would have formed such a base level but is less likely to interrupt incision on significant scales. Therefore, the results show the importance of comparing rock uplift rates of fluvial terraces to rates and interpretations of downstream fill terraces. Upstream in the Filyos River Valley strath terrace staircase, the lower 0.12 mm/a bedrock incision rates since 366 ± 19 most likely significantly underestimate the rock uplift rates, meaning the rock uplift rates of the Karabük Range are on the order of 1.15 mm/a. Collectively, the results show that the strain directed at the western flank of the Central Pontides by the North Anatolian Fault restraining bend produces the highest measured Central Pontides rock uplift rates. These first rock uplift rates on the western flank support the model of a growing orogenic wedge with a positive flower structure. The results also show the sensitivity of the hillslopes to fail and produce catastrophic landslides that form landslide dams, alluvial fans at river junctions, and cause channels to migrate to new positions through the formation of epigenetic gorges. This could have consequences for populations living near the Filyos River and other main rivers incising clastic bedrock.
Sahra Tozunun Doğu Akdeniz Hava Kalitesi Üzerindeki Etkilerinin Atmosfer Modeliyle Belirlenmesi

(Eurasia Institute of Earth Sciences, 2016-10-04) Kabataş, Burcu ; Ünal, Alper ; 601102002 ; Climate and Marine Sciences ; İklim ve Deniz Bilimleri

According to the World Health Organization (WHO), air pollution is a major environmental risk to health for urban population in both developed and developing countries and particulate matter (PM) affects more people than any other pollutant. Particles less than 10 micrometers are called PM10, and fine inhalable particles, with diameters that are generally 2.5 micrometers and smaller are called PM2.5. Among sources of particulate matter, mineral dust is one of main contributors of natural aerosol emissions on a global basis contributing around 22% and Sahara is the main contributor to the global dust budget. Epidemiologic studies show that there is a clear link between the dust and adverse health problems such as respiratory diseases, cardiovascular diseases, pulmonary and systemic inflammation. Aside from its effects on human health, transported dust also affects ecosystem by transporting a variety of chemicals and microbial agents (such as bacteria, fungi, and viruses) from source area to other regions. Dust can have both physical and chemical impacts on plants. For instance, it may serve essential nutrients for plant growth such as iron, and phosphorus, yet microbial agents that can be carried thousands of miles in the atmosphere, might be pathogenic to the plants causing rust and other plant disorders. Mineral dust also has a direct role on the radiation budget and regional climate and has a semi-direct effect on cloud cover. Air pollution is one of the major environmental problems in the Mediterranean basin since the limit values of the pollutants are often exceeded. Saharan dust intrusions into the Mediterranean Basin affects 427 million people living in the 21 countries surrounding it. Considering its location, Turkey is downwind of Europe and on the crossroad of long-range dust transport and local emissions, meaning high amount of population living in Turkey are exposed to high PM concentration. The contribution of Saharan dust on PM concentration is still unclear in the Eastern Mediterranean, especially in Western Turkey, where significant industrial sources and metropolitan areas (i.e., Istanbul, Ankara and Izmir) are located. This study aims to quantify the contribution of Saharan dust on high levels of PM10 that was measured in April 2008 via ground observations, satellite data and atmospheric models. Ground observations that is used in this study were obtained from the Turkish Ministry of Environment and Urbanization for the year 2008. Data analysis of the ground observations showed April 2008 had significantly higher values compared to other warm season months with a monthly mean of ~87 μg/m3, where the annual mean PM10 concentration of 2008 was found to be ~82 μg/m3. It is known from the literature that the transition seasons are usually associated with dust transport from Sahara Desert in the Mediterranean Basin. One method to understand the complex nature of aerosol formation is via atmospheric models. In the real atmosphere, both meteorological factors (such as wind speed and direction, turbulence, radiation, clouds, and precipitation) and chemical processes (such as deposition, and transformations) play important roles on air quality and they are coupled. The interaction of meteorological factors on air quality and atmospheric transport of pollutants is well accepted and they can no longer be conducted separate from each other. Within this scope, we utilized the Real-time Air Quality Modeling System (RAQMS), which is an online global aerosol and chemistry assimilation and forecasting system that was run at 2x2 degrees horizontal resolution, to explore the possible effects of Saharan dust on high levels of PM10 measured in Turkey in April 2008. The RAQMS chemical scheme was developed at NASA Langley Research Center, and the aerosol module incorporates the Goddard Ozone Chemistry Aerosol Radiation and Transport (GOCART) mechanism. RAQMS simulates sulfate (SO4-2), dust, black carbon (BC), organic carbon (OC) and sea-salt aerosols that are known as the major tropospheric aerosol components. The model results showed that the high levels of PM10 observed for April 2008 are related to a Saharan dust outbreak. Due to its coarse resolution (2x2 degree) and inability to resolve local topographic variations, RAQMS was found to over predict the surface PM10 concentration over Turkey by up to a factor of 5. Continuation of the RAQMS research, the higher resolution (30km outer and 10 km nested domains) online-coupled regional Weather Research and Forecasting/Chemistry model (WRF-Chem), a version of the non-hydrostatic model WRF, was utilized. In order to include dust transport from North Africa through lateral boundary conditions (LBC), 6 hourly RAQMS 2x2 degree global analyses was used for 30km run. For background aerosol, GOCART simple aerosol module within the WRF-chem is used. For anthropogenic emissions, two different emission inventories are used, 1×1 degree spatial resolution RETRO (REanalysis of the TROpospheric)/EDGAR (Emission Database for Global Atmospheric Research) and 0.1×0.1 degree spatial resolution EDGAR HTAP (EDGAR: Emission Database for Global Atmospheric Research of the Joint Research Centre, JRC, in cooperation with the Task Force on Hemispheric Transport of Air Pollution (TF HTAP)), to investigate the spatial and temporal distribution of Saharan mineral dust transport over the Eastern Mediterranean (-10.0 W–60.0 E, 30.0 S–70.0 N) for the same time period. The WRF-Chem results were found to be significantly improved compared to the previous RAQMS study. WRF-Chem HTAP outer and nest domain were able to more accurately resolve local emissions that influence the ground observations than the WRF-Chem EDGAR run. The comparison between ground observations to the WRF-Chem HTAP model predictions indicated that the model was able to simulate dust transport patterns and the concentrations in a successful way. Followed by WRF-Chem study, we investigated the impacts of satellite data assimilation through assimilation of the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS (collection 6)) total aerosol optical depth (AOD) retrieval products (at 550 nm wavelength) from Terra satellite within the National Centers for Environmental Prediction (NCEP) Gridpoint Statistical Interpolation (GSI) three-dimensional variational (3DVAR) data assimilation system by using the same configuration that was used for WRF-Chem experiment. The simple GOCART aerosol module that is implemented in WRF-Chem modeling system was used to assimilate 3-D mass concentration of 14 aerosol variables within the model including hydrophilic and hydrophobic components of atmospheric aerosols such as sea salt, dust, organic carbon (OC), black carbon (BC), and sulfate. Two nested domain (10km) experiments were designed to evaluate the impact of AOD DA on predicted PM10 concentrations over Turkey by using the same LBC obtained from 30km domain. Both 10km experiments used the same physical and chemistry options, but one experiment did not employ DA (10km_NoAssim) and the other employed 3DVAR DA (10km_Assim) that updated the 14 aerosol profiles of GOCART aerosol module. When we compared average model outputs with the observation means, we found that both 10km (10km_NoAssim and 10km_Assim) analyses show higher level of variability in the PM10 values compared to 30km_Assim run. Among the 10km runs though, 10km_NoAssim run showed higher level of variability than the 10km_Assim run. So, assimilation lowers the variability especially for the days when high dust event occurred. Daily comparison of surface PM10 measurements to model outputs showed that higher resolution domains (10km_Assim and 10km_NoAssim) overestimate daily surface mean PM10 values more than lower resolution domain (30km_Assim) does for the high dust event days. In order to explore differences in aerosol AOD assimilation between the high resolution domain (10km) and the 30km runs, we have interpolated 30km_Assim run to the 10km grid. Based on the PM10 differences averaged over the surface sites for 30km runs and 10km runs, April 1 and April 13, 2008 are chosen in order to further explore the consistency of the aerosol assimilation at 30 and 10km resolution. On April 1st low dust event day, over the central Anatolia, within the higher resolution domain, the predictions tend to increase due to the 30km_Assim domain influence through the LBC. This increase in higher resolution domain is corrected by employing assimilation by moving the predictions towards the observations. For the eastern part of the domain on April 1, the impacts of assimilation are similar for the 30 and 10km experiments indicating LBC impact is small. On April 13th, when dust is the dominant aerosol, 30km_Assim run shows higher PM10 concentrations than the 30km_Control run. The local emissions, as well as LBC from the 30km domain, add additional enhancements to 10km domain resulting an overestimation in 10km_NoAssim domain (due the large negative differences between 30km_Assim and 10km_NoAssim). Relatively small differences between the two 10km domains again shows that assimilation tends to move the 10km predictions closer to the surface observations during this high dust event. This demonstrates that, in our study, although the nested domains tend to over predict the PM10 concentrations comparing to the 30km domain, assimilation of satellite AOD retrievals moves the model forecasts towards the surface observations within the 10km resolution domains especially on high dust event days.
Simulation Of 137cs Transport And Deposition After The Chernobyl Nuclear Power Plant Accident And Radiological Doses Over The Anatolian Peninsula

(Eurasia Institute of Earth Sciences, 2014-11-25) Şimşek, Volkan ; Kındap, Tayfun ; 601062006 ; Climate and Marine Sciences ; İklim ve Deniz Bilimleri

The Chernobyl Nuclear Power Plant (CNPP) accident occurred on April 26 of 1986, was the most serious accident ever to occur in the nuclear power industry. It is still an episode of interest, due to the large amount of radionuclides dispersed in the atmosphere. After CNPP accident main releases occurred during first 10 days of the accident. From the radiological point of view, the releases of 131I and 137Cs, estimated to have been 1,760 and 85 PBq, respectively, are the most important to consider. Caesium-137 (137Cs) is one of the main radionuclides emitted during the Chernobyl accident, can travel long distances in the air before being brought back to the earth by rainfall and gravitational settling It has a half-life of 30 years, which can be accumulated in humans and animals, and for this reason the impacts on population are still monitored today. One of the main parameters in order to estimate the exposure of population to 137Cs is the concentration in the air, during the days after the accident, and the deposition at surface. The transport and deposition of 137Cs over Europe occurred after the CNPP accident has been simulated using the WRF-HYSPLIT modelling system. The model simulations could reproduce fairly well the observations of 137Cs concentrations and deposition, which were used to generate the 'Atlas of caesium deposition on Europe after the Chernobyl accident' and published in 1998. We estimated a total deposition of 2-3.5 PBq over Turkey. Air concentrations values reached 25 Bq/m3 in the province of Edirne Estimated doses reached up to 0.15 mSv/year in the North Eastern part of Turkey even if the contribution from ingestion of contaminated food and water is not considered, the estimated levels are largely below the 1 mSv limit indicated by the International Commission on Radiological Protection.
Statistical Challenges İn Paleoclimatology: İndependent Component Analysis Of Lake Hazar And Lake Van Data, And A Bayesian Test For 4.2 Ka Bp Event

(Eurasia Institute of Earth Sciences, 2018-10-19) Ön, Zeki Bora ; Özeren, Mehmet Sinan ; 601132003 ; Climate and Marine Sciences ; İklim ve Deniz Bilimleri

There are numerous statistical and numerical methodological problems of paleoclimate studies. In this study, I offer solutions for two problems of paleoclimatology in three different studies. It is a well known fact that, each geochemical measurement and especially each micro-X-ray fluorescence (μ-XRF) measurement through a sediment core is a reflection of different independent processes, i.e. an indirect indicator of paleoenvironments. That's why most studies present μ-XRF measurements as elemental ratios, in order to eliminate a possible dependence upon a single profile. Some studies use second order statistical methods, such as principal component analysis, to eliminate dependence, however there are systematic problems of second order statistical methods as is used in these studies. In order to overcome this issue, we offer an almost well-defined signal processing technique, independent component analysis of geochemistry data gathered from paleoclimate archives. Accordingly, we propose data based models of paleo-precipitation and paleo-temperature for the studied regions. In the first study (Chapter 2), a 3.5 m long piston core (Hz11-P03) has been recovered from Lake Hazar and it is used for multiproxy measurements. μ-XRF, magnetic susceptibility (MS) and stable isotope (δ 18 O and δ 13 C) measurements have been carried out for 3 mm, 1 cm and 3 cm resolutions, respectively. A Bayesian age-depth model according to six radiocarbon dates shows that Hz11-P03 represents the last 17.3 ka BP. We apply independent component analysis on Lake Hazar μ-XRF data (namely, Ca, Fe, K, Mn, Sr and Ti counts). By the measure of distance correlation of resulting independent components with the analyzed data and other regional well-defined paleorecords, we select two independent components as proxies of temperature (Hz-ic5) and precipitation (Hz-ic4) of the region. According to the results, the region was wet/cold during 17.3 ka BP and 14.8 ka BP and wet/warm during the Bølling-Allerød period. According to the age model, there is a hiatus at the Younger Dryas period. At the start of the Holocene, temperatures rose gradually and reached the Holocene "normals" around 8 ka BP. During that period, it was wet. Between 8 ka BP and 5 ka BP, it was warm but exceptionally dry. Between 5 ka BP and 3.5 ka BP, it was warm/wet. After 3.5 ka BP within the oscillations there are abrupt cold/dry phases around 3.5 ka BP, 2.8 ka BP and 1.8 ka BP. In the second study (Chapter 3), ICA method is applied to previously published data from Lake Van, which span the last 250 ka BP. The data used through ICA were element concentrations of Ca, Fe, K, Mn, Si from XRF measurement, TOC and CaCO 3 content and B* (color reflectance) of the Ahlat Ridge sediment record. The analysis is based on applying the algorithm several times by changing the initial random unit vector and clustering the possible independent components through average–link agglomeration, which make it different and innovative than Lake Hazar study. Appropriate components are selected by mutual information method. Accordingly, we claim that Van-IC8 is a proxy for temperature variability for the region, by its similarity with Greenland δ 18 O data and (Van-IC7) is a proxy for precipitation variability for the region, by its similarity with B* (Van-IC7) data. The results reveal that, temperature of the region follows the Northern Hemisphere records, i.e. warm during interglacials, cold during stadials with abrupt warming episodes. On the other hand, precipitation record shows that, it was not dry, or at least as much wet as today, during the LGM and at the end of penultimate glacial as previous studies claim. It was previously proposed that an abrupt climatic change around 4.2 ka BP was the cause of the collapse of the Akkadian Empire. Afterwards, many geological studies arose, which claim to support the climatic deterioration hypothesis. In the third study (Chapter 4), we apply a Bayesian test on the records from Eastern Mediterranean and Arabian Peninsula which claim to show an abrupt climatic change around 4.2 ka BP. To do this, time series are reconstructed using "unaffected" ones in a fully Bayesian framework by the Bayesian structural time series method and then a Bayesian hypothesis test is applied on the results. Our results show that some studies which have previously been cited to support the abrupt 4.2 ka BP event hypothesis hold true, we also show that in a number of other studies, there is no statistically significant abrupt climatic change effect.
Tectonic And Magnatic Structure Of Lake Van Basin And Its Strucural Evolution, Eastern Anatolia Accretionary Complex (eaac), E-turkey

(Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü, ) Toker, Mustafa ; Şengör, A. M. Celal ; 295528 ; İklim ve Deniz Bilimleri ; Climate and Marine Sciences

Yeryüzündeki önemli dağ oluşum kuşaklarından birisi olan Doğu Anadolu Yığışım Karmaşığı (DAYK), yer bilimsel tüm alt disiplinlere ilişkin doğal fenomenleri ve süreçlerini teşkil eden bütüncül bir yer laboratuvarı konumundadır. Dalma/batma-yığışım, litosfer ayrılması ve kabuksal sıkılaşma süreçlerini kapsayan, bir çok yerbilimsel disiplin birbiri ile ilişkili olarak bölgeyi temsil etmektedir. Farklı zaman ölçeklerinde olmak üzere, bu disiplinler, Türkik tipindeki dağ oluşum kuşaklarında gerçekleşen, çarpışma sonrası kabuk oluşum süreçlerine önemli ve kiritik denebilecek katkılarda bulunmaktadırlar. Litosfer ayrılmasının bir sonucu olarak, DAYK, Tetisçevresi süperorojenik sistemlerdeki litosfer ayrılması fenomeninin küresel etkilerine sahip gibi görünmekte ve aynı zamanda, litosfer ayrılmasına bağlı olarak Türkik tipindeki küçük ölçekli ve sıcak dağ oluşum kuşaklarının en belirgin örneğini oluşturmaktadır. Türkik tipinde, çok genç bir dağ oluşum kuşağı olarak DAYK, şiddetli, kıta ortası ince kabuk deformasyonu, doğrultu atımlı havza oluşumu ve orografik çökelme sistemine bağlı olarak gelişen gerilmeli alkalin magmatizması oluşturabilen kabuk tektoniği ve magmatizmasını bünyesinde barindırmaktadır. DAYK'ın, ana tektonik blokları sınırlayan zayıf ve dirençsiz kenet zonlarının bindirme şeklinde dilimlenmelerine neden olan aktif sıkışmalı levha olma özelliği nedeniyle, bu küçük orojenik sistem, çarpışma sonrası süreçler boyunca, tektonik ve magmatik yapısı içerisinde sert gradiyentlere sahip aşırı bir karmaşıklık örneği sergilemektedir. Anlaşılacağı üzere, DAYK'ın çarpışma sonrası evrimsel gelişimine dair ortaya atılabilecek soru ve sorgulamalar, Türkik tipindeki bir orojenik kuşak içerisindeki yığışım kaması havzalarının deformasyon biçimlerinin ve tektonik oluşumlarının anlaşılmasıyla cevaplandırılabilir. Bu kama havzalarının en belirgin olanı, orojenik doğrultuya paralel olarak gelişmiş olan Van Gölü çukurluğudur. Bu çukurluk, DAYK'ın rotasyonel kısımlarının derinliğine yerleşmiş ve bindirmelerle sınırlanmış bir bölgedir. Bu göl havzası, Bitlis Pötürge masifinin Kuzey sınırına, Muş kenet kuşağı boyunca yerleşmiş ve DAYK'ı, BPM'den ayırmaktadır. Van Gölü, aynı zamanda litosferik yapının bulunmadığı ve sıcak astenosferin yukarı domlaşma gösterdiği bölgede bulunmaktadır, bu nedenle, göl yaklaşık 2 km' lik yüksekliğe sahip dom şeklinde bir morfoloji göstermekte ve Van Gölü Domu olarak bilinmektedir. Gölün dom şeklindeki morfolojisi, kabuk oluşturma, kabuksal yoğunlaşma süreçlerini ve litosferik ayrılmanın yüzeysel etkilerini çok iyi bir şekilde temsil edebilen morfolojik bir paradigma olarak kendisini hissettirmiştir. Van Gölü Domu'nun anatomik yapısı sünek, zayıf, dirençsiz havza oluşumlu orojenik bir yapıyı açıkça gösterebilmekte ve aynı zamanda göl'ün hem morfolojik ve hem de limnolojik karekteristiği, yığışım karmaşığının domlaşma merkezinde plato riftleşmesi fenomenin orojenik özelliklerini ve temel yapının yeniden harekete geçmesini göstermesi bir sürpriz olarak karşılanmamalıdır. Van Gölü, diğer dağ oluşum kuşaklarında çarpışmayla oluşan benzeri göllerle kıyaslandığında (Baykal gölü), Van Gölü'nün yeteri kadar çalışılamadığı ve jeofizik özelliklerinin ise beklenilen düzeyde olmamakla beraber, henüz anlaşılamadığı görülmektedir. Sonuçta, kompleks bir plato sisteminde yerleşke gösteren Van Gölü'nün gerçek manada bütüncül olarak anlaşılması hala sağlanamamıştır. Bu yetersizlik, önemli bir eksikliğide beraberinde getirmiştir. Bu eksikliğin gösterdiği en önemli unsur şudur ki, Van Gölü ve çevresi aslında, incelmiş sıkışmalı bir kabuk yapısının, ergime magmatizmasının ve gerilmeli magmatizmanın nüfuz edebildiği, çarpışma sonrası açılmış sutur zonlarının önemini göstermektedir. İfade edilen bu süreçler, yükselen magmatik malzemenin kabuğun içerisinden yüzeye doğru nasıl taşındığı ve volkanik ya da magmatik bir ortam içerisinde yakın çevreyle nasıl bir ilişkiye girdiğini göstermektedir. Bütün bu süreçlerin ardışık gelişimi, göl'ün temel yapısındaki bir çok karmaşık ilişkiyi gösteren, bir çok değişken parametreye sahip ve zayıf temel bağlantılı, çok bileşenli bağ sistemlerinin dinamik yapının anlaşılması üzerinde temellenmiştir. Göl temel yapısına ve havza marjin zayıflaşmasına çok yönlü bir yaklaşım, göl altı litosfer ayrışması ve kopması olaylarının, üst kabuk tektoniği ve magmatizmasının göreceli rollerine ışık tutmaktadır. Bu durum, üst kabuk kontrollü sismik aktiviteye ve sismik aktivitelere havzanın verdiği cevaba ilişkin derin bir bakış açısının oluşmasını sağlamaktadır ve aynı zamanda, sıkışmalı kabuğun homojen olmayan, anizotropik değişkenliğine dair önemli bir etkinin varlığınada işaret etmektedir. Bu araştırmanın bir önceki safhasında, patlama şeklinde gerçekleşen magma akıntılarının ve uzun peryotlu sismik aktivitelerin, göl sınırlarındaki gerilmeli ve yanal-genişlemeli faylar boyunca, sığ sedimanter seviyelere doğru yükselim gösteren magmanin gazını salıvermesi süresince oluşan, yüksek basınçların ve gazca zengin magmatik aktivitelerin sonuçları olduğu ifade edilmişti. Göl havzasında etkinlik gösteren bir takım deformasyonlar, örneğin sismik olarak aktif magma hidrotermal oluşumlar, magmatik malzemenin açığa çıkmasına izin veren, yukarı doğru magma yükselimi ve soğuyan magma kütlesini çevreleyen kırık ve çatlakların oluşumu olarak nitelendirilmiştir. Bu türden belirgin karakteristik oluşumlar, ortamı belirleyen fiziksel ve kimyasal koşullar üzerinde volkano-magmatik girdilerin etkisini yansıtmaktadır. Bu türden girdiler, belirli bir derinlikteki, magmatik bir oluşum tarafından serbest bırakılan akışkanlar ve yeraltı suyu arasındaki ilişkilerden kaynaklanan sıcak gaz ve sıvıları içerebilmektedir. Bu nedenle, Van Gölü havzası, hem Doğu Türkiyedeki kıta içi kabuk deformasyonunun karakteristik doğasını ve hem de Türkik tipindeki bir orojenik kuşak içerisindeki kıta içi deformasyon kuramının farklı görüşlerini daha iyi anlayabilmek için bütüncül bir pencere görevini üstlenmiştir. Böylece, bu araştırma orojenik aktivite sonrası bir takım süreçlerin, bir takım kiritik konularını incelemekte ve yeryüzündeki yığışım kaması havzalarının en belirgin örneğini ve bu örneğin, neotektonik süreç boyunca devam edegelen kabuksal gelişimini tartışmaktadır. Van Gölü araştırmasının temel amaçları arasında, yığışım prizması şeklinde oluşum gösteren orojenlerdeki tektonik ve magmatik süreçlerin yeniden incelenmesi ve kıtasal kabuğun evrimi ve oluşumundaki rolününü anlaşılması da yer almaktadır. Van Gölünün temel yapısını oluşturan yığışım kamalarının çarpışma sonrası dinamiğini and bu kamaların Van Gölü havzasının oluşumundaki etkin rolünü anlayabilme ihtiyacı, bu çalışma süreci boyunca sürekli olarak kendini hissettirmiştir. Özellikle, yığışımlı olarak oluşan orojenlerin ve ilgili kama şeklindeki havzaların, neden tektonik bir kararsızlığa doğru evrildiğini, havza sınırlarının neden zayıfladığı liv ve temel yapının neden harekete geçtiğine dair bir takım yapısal problemlerin varlığına dikkat çekilmiştir. Ayrıca, bindirme dilimi blok rotasyonuna neden olabilen ve doğrultu atımlı ve gerilmeli havza sistemleri oluşturabilen, yığışım kaması havzalarında, kinematik sınır koşullarınını nasıl ve ne türden değişimler gösterebileceği amaçlanmıştır. Bilimsel verinin elde edilmesi ve araştırma konusunun metodolojisi, Uluslararası Kıta Delme Programının (UKDP) 2004 yılı PaleoVan projesi dahilinde gerçekleşen sismik veri ekipmanına, çok kanallı sismik yansıma profillerine ve yüksek çözünürlüklü GeoChirp sistemine dayanmaktadır. Havza analizi için, sismik sekans stratigrafisinin temel yorumlama teknikleri uygulanmıştır ve tasarlanan havza modeli için, bazı özel yaklaşım teknikleri geliştirilmiş ve bunlar etkin bir şekilde kullanılmıştır. Çok kanallı sismik yansıma ve yüksek çözünürlüklü GeoChirp verisinin analitik olarak değerlendirilip yorumlanması, dalan litosfer ayrılması ve dolayısıyla dalma batma sisteminin yeniden organize olmasına cevaben oluşan bir takım segmentleri belirleyen Neojen ayrılmasının jeolojik sonuçlarını da tartışmayı kapsamaktadır. Bu tür olayların sismik yapısal yorumlanması, bütün bir Türkik tipi orojenik sistemin detaylı anlaşılmasını gerektirmiştir. Van Gölünün sismik yansıma profillleriyle araştırılmasında, yüksek kaliteli veri setinin, yüksek orandaki hassasiyeti ve ölçüm doğruluğu, tektonik ve magmatik olayların en doğru tahminini verebilmiştir. Sismik yansıma metodu kullanılarak gerçekleştirilen bu çalışma, Van Gölü havzasındaki orojenik yapının tektonik ve magmatik kaydını göstermek ve yorumlamak için bazı ilksel sonuçları ve bu sonuçların gerektirdiği bir takım yapısal olayları aşağıda sıralamıştır. Göl havzası içerisinde ve havza boyunca gözlemlenen deformasyonların sismik yapısal yorumlanması, temel yapının yeniden harekete geçmesi, terslenme tektoniği, kenet zonuna paralel gerilme ve doğrultu atım deformasyonu, ayrıca gerilme magmatizması, magma hidrotermal sediment deformasyonları ve magmatizma sonrası hidrotermal alterasyonların açık delillerine öncülük etmiştir. Bu türden bulgularla ilgili olarak henüz cevaplanmamış bir çok soru varsada, Göl'ün genişlemeli olarak faylanmış kenarlarında göç ederek ilerleyen magmatizmanın yapısal olgunlaşmasına dair bir takım model tasarıları önerilebilmektedir. Örneğin, yapısal olgunlaşma süreci boyunca, Göl su kolonuna sokulum gösteren magmatik yükselimler, magma içeriğini, geçirgenliğini ve bir takım jeofiziksel özellikleri etkilemekte ve böylece, daha önce yapılmış Helyum izotop çalışmaları tarafından da rapor edildiği üzere, Göl suyunun kimyasal içeriğinde ciddi bir etkiye neden olmaktadır. Sismik yansıma verisi, tektonik ve magmatik anomalilerin, kayda değer karmaşıklarını ortaya çıkarabilmiş ve Göl'ün gerilmeli ve yanal-genişlemeli tektonik evrimini açıklayan doğrultu ve/veya oblik atım deformasyonunun yapısal ifadelerini göstermiştir. Sismik yapısal deliller, aynı zamanda, sığ derinliklere yerleşmiş, eğim atımlı genişlemeli faylarda oluşan atımın, Göl'de oluşabildiğini göstermiştir. Fakat, bununla beraber, sığ derinlikli ve küçük açılı genişlemeli sıyrılma faylarındaki atımların varlığına ve mekaniğine dair çelişkiler halen mevcuttur. Bu durum, Van Gölü havzasının yapısal ve sedimanter evriminin bütüncül olarak anlaşılmasını gerektirmiştir. Sismik yansıma ve GeoChirp kesitlerinin karşılaştırmalı tektonik, yapısal ve sedimanter yorumu ve üretilmiş olan tektonik-deformasyon-morfo-topografik haritalar aşağıda sıralanan ilksel sonuçları ortaya koymuş ve Van Gölü'nün, hem tektonik ve hem de sedimanter evrimine ışık tutmuştur. Tatvan havzasındaki sedimanlar, B-D olarak yerleşke göstermiş yarı-graben sistemini yaratan genişlemeli bir fazın oluşum süresi boyunca çökelmiştir. Merkezi yarı graben sisteminin ilksel oluşumuna dair herhangi bir hassas yaşlandırma verisi bulunmamaktadır, ama bölgesel korelasyonlar, graben sisteminin Pliyosen boyunca gelişmeye başladığını önermektedir. Merkezi Tatvan havzası, yanal-genişlemeli ve yanal-sıkışmalı bir sistem içerisinde hareket eden doğrultu atımlı faylar tarafından kontrol edilmektedir. Doğrultu atım sistemi, Güney sınırda negatif ve Kuzey sınırda pozitif çiçek yapısına sahiptir, böylece horst şeklindeki yükselimlerin ve graben şeklindeki çukurlukların oluşmasına neden olmuştur. Bu tektonik faz, Kuvaterner döneminde gerçekleşmiştir. Geç Kuvaterner döneminde ise, yanal-sıkışmalı tektonik, merkezi Tatvan havzasının Kuzey sınıra doğru sığlaşmasına neden olmuştur. Böylece, Kuvaterner döneminde maksimuma ulaşan yanal-sıkışmalı tektonik aktivite, Göldeki bütün bir çökel dolgusunun deforme olmasına, kıvrımlanmasına ve faylanmasına neden olmuştur. Sismik yapısal yorumlama, eski döneme ait yaşlı yapıların, Pliyo-Kuvaterner yaşlı genişlemeli ve doğrultu atım süreci tarafından ve özellikle Pliyo-Pleyistosen dönemi boyunca, yeniden hareket geçtiğini göstermiştir. Faylanma ve kıvrımlanmanın zamansal oluşum süreci temel alındığında, merkezi Tatvan havzası ve Van Gölü'nün yapısal evrimi aşağıdaki gibi özetlenebilir: Genişlemeli faz boyunca belirginleşen en dikkat çekici yapı riftleşme-yarılma sürecidir, bu süreç merkezi yarı-grabeninin, iç havzaların ve horst şeklindeki yükselim yapılarının oluşmasına ve aynı zamanda da eski yapıların yeniden harekete geçmesine neden olmuştur. Bu faz boyunca, havza dolgusu, genişleme süreciyle eş zamanlı olarak gelişen sedimentasyona maruz kalmıştır (genişlemeyle eş zamanlı sedimentasyon). Bu faz'ın Kuvaterner evresi boyunca, riftleşmenin bitişi ve havza genişlemesi süreçlerine, doğrultu atımlı faylanmaya ilaveten, Kuzey sınırında yanal-sıkışmalı and Güney sınırında yanal-genişlemeli faylanma eşlik etmiştir. Faylanma doğrultusu genel hatlarıyla Doğu-Batı olarak gerçekleşmiştir. Aynı evre boyunca, genişlemeli deformasyonun ortaya çıkışı, genişlemeli çatlak ve yarıklara, sıçramalı faylara, yarı-graben oluşumuna ve graben tipindeki iç havzalara neden olmuştur. Merkezi Tatvan havzasının bütüncül olarak yapısal terslenmesini sağlayan genişlemeli evre, daha önce var olan ters fayların doğrultusu boyunca, doğrultu atım yapılarının oluşmasına neden olmuştur. Bu genişlemeli evre, Göl'ün Kuzey ve Güney sınırları boyunca oluşan sol ve sağ yanal doğrultu atım faylarla, yapısal olarak uyumludur, bu uyum özellikle, Güney sınırında yerleşke gösteren kıta içi Muş kenedi boyunca belirgindir. Sol yönlü yanal-sıkışmalı tektonik rejim, Kuzey sınırı boyunca gözlemlenen, geriye bindirmeleri, kıvrım ve horst yapılarını ve iç havzaları oluştururken, Muş kenedi boyunca uzanan Güney sınırındaki sağ yönlü yanal-genişlemeli tektonik aktivite, Güney Doğu deltasında çökelmeyle eş zamanlı olarak gelişen ve küçük ölçekli sıçramalı faylarla sınırlanmış genç bir çek-ayır iç havzasını oluşturmuştur. Göl`deki iç havzalar, Güney sınırdaki sağ yönlü sıçramalı, yanal-genişlemeli makaslama zonu ve Güney Doğu deltasındaki çek-ayır havza geometrisi ve kinematik yapısı dikkatle incelendiğinde, gerilmeli stresin, Batı sınırdaki genişlemeli ve yanal-genişlemeli rejim boyunca, Doğu-Batı olarak yönlendiğini ve Güney Doğu deltasının Batı sınırında yerleşke gösteren iç havzaların ?sfenokazm? adı verilen, çek-ayır mekanizmasıyla oluştuğunu işaret etmiştir. Göldeki yapısal unsurların yeniden hareketlenmelerinin bir sonucu olarak, yanal-genişlemeli gerilme rejimi bütünüyle Göl'e hakim olmuştur. Güney ve Batı sınırlardaki yanal-genişlemeli rejim, genişlemeli merkezi graben havzası ve iç havzalar serisinin oluşumuna olanak tanımıştır, merkezi havza ve iç havza serilerinin oluşumunu, Geç Kuvaterner dönemine kadar uzanım gösteren sedimentasyon ve çökme peryotları izlemiştir. Bu süreç boyunca, Güney'de, Muş kenedi boyunca gelişme gösteren, makaslama zonunun Doğu-Batı uzanımlı olarak doğrultu atım mekanizmasıyla ilerlemesi, Bitlis Pötürge-Masifi (BP-M) ve Doğu Anadolu Yığışım Karmaşığı (DAYK) arasındaki sınırda yer alan, eski bir kıta içi sıkışma-kilitlenme zonunu etkileyerek ederek yeniden harekete geçirmiştir. Son Pliyosen döneminden başlayarak günümüze kadar devam eden, önemli bir tektonik olay, Göl'ün Güney sınırını ve Güney Doğu deltasının Batı sınırını ciddi bir şekilde etkilemiştir. Bu tektonik hareketin bölgesel mekaniği, litosferik ayrılma, astenosferik domlaşma ve incelmiş kabuk yapısıyla çok yakından ilgili olmuştur. Sonuç, Muş kenet zonunun, Doğu-Batı doğrultulu sağ yönlü yanal-genişlemeli olarak yeniden hareketlenmesi olmuştur. Muş kenedi boyunca gelişen sağ yanal hareketin etkisi, Göl'ün Batı ve Kuzey sınırları başta olmak üzere, havza ölçeğinde yeni bir gerilme rejimi oluşturmuş ve Göl'ün yapısını ciddi bir şekilde karmaşık hale getirmiştir. Bu durum, genç oblik atımlı fayların, daha önce havzada var olan, eski zayıflık zonlarını temsil ettiğini işaret etmektedir ki, bu zayıflık zonları sintetik/antitetik, sol-yanal/sağ yanal doğrultu-atımlı faylar olmak üzere yeniden hareketlenmişlerdir. Bu faylar, Çarpanak ve Göl içi blok yükselimleri başta olmak üzere, ilksel olarak oluşmuş bindirme yapılarına doğru yanal geçişlilik özelliği gösterirler ve fayların Doğu-Batı doğrultularında ise ciddi bir değişim gözlenmemektedir. Göl de genişlemeyle eş zamanlı oluşan yapısal durum, sınır faylarına doğru eğimlenen ve bükülüm gösteren, yarı paralel sismik yansıtıcıların varlığıyla karekterize edilmiştir. İçsel sismik yansıtıcılar sıklıkla, merkezi graben havzasının derin kesimlerinde transparan ve süreksiz yansıma özellikleri göstermekte ve temel yapıdan, gerilme ile eş zamanlı olarak oluşmuş kesimlere doğru, sismik yansımada keskin bir değişimi işaret etmektedir. Sismik kesitlerin tektonik ve sedimanter yorumu, Van Gölü havzasının yapısal gelişiminin, büyük bir olasılıkla Pliyosen zamanında gelişmiş yarı graben sistemini üreten genişlemeli bir süreç tarafından başlatılmış olduğunu ileri sürmüştür. Genişlemeli yarı graben sisteminin gelişimine, Gölde'ki temel platformunu tümüyle kaplayan ve iç graben havzalarını dolduran kalın sedimanter tabakaların çökelimine imkan veren havza ölçekli bir transgresyon eşlik etmiştir. Kuzey Doğu Erek deltası ve Çarpanak çıkıntı zonunun sınırları boyunca gelişme gösteren, açısal uyumsuzluk yüzeyi ve genişlemeyle eş zamanlı oluşmuş yapısal durum arasındaki ara dokanak düzlemi, lokal olarak, Geç Miyosen ve Kuvaterner sınırı olarak tespit edilebilir. Bu uyumsuzluk dokanağı, merkezi graben alanına ve iç havzaların merkezine doğru, paralel uyumsuzluk geçişliliği göstermektedir. Sedimanlar, horst şeklindeki yükselimlerden aşınarak merkezi grabende çökelmişler ve aynı zamanda, iç havzaların dolmasını sağlamışlardır. Bu olaya, transgresif bir döngü eşlik etmiştir. Göl temel yapısını kaplayan transgresyon, horst-graben tektoniği ve sedimentasyonu sistemi tarafından kontrol edilmiştir. En son deformasyon Kuvaterner zamanı boyunca oluşmuş, Çarpanak bloğunu yükseltmiş ve merkezi Tatvan havzasındaki transpresyonal bir kıvrım sistemini üretmiştir. Bu dönem boyunca Göl'de oluşmuş tektonik unsurlar, blok faylarının, doğrultu atımlı faylar olarak yeniden hareketlenmerinin bir sonucu olmuştur ki, bu faylar daha önce oluşmuş bindirme-kıvrım sistemini kesmektedir. Pre-Kuvaterner yaşlı temel kaya olan Çarpanak bloğu Çarpanak burnundan, Tatvan havzasının Doğusuna doğru açığa çıkarak mostra vemiştir. Bu temel yapısı, delta çökelleri tarafından uyumsuz olarak üzerlenmiş metamorfik kayalar veya kireçtaşı yapılarından oluşmuş Miyosen yaşlı bir yığışım bloğu olarak sınıflandırılmaktadır. Sedimentasyon peryodu nun bitiminde oluşmuş olan Çarpanak temel blok yükselimi,etkili bir şekilde Doğuda bulunan delta sistemini derin göl ortamından ayırmıştır. Bu blok yükselimi transgresyon ve regresyon döngüsünü etkileyerek değiştirmiştir. Tatvan havzasının merkezi, Doğudaki Çarpanak yükselimi ve plato merkezinin, bölgesel kıta yükseliminin sonucu olarak hızlı bir şekilde çökmeye uğramıştır. Bu yapısal yükselimin oluşumu, Kuzey Doğu ve Güney Doğu delta ortamlarının paralel sedimentasyonunu sağlayan şiddetli erozyon ve çökelim aktivitesi neden olmuştur. Birbirinden ayrık olarak gelişerek, farklı yükselim ve çökme süreçlerine maruz kalan bu delta ortamları, transgresif ve regresif sedimanlarla dolmuştur. Sonuçta, delta sedimentasyonu gerçekleşmiş ve tümüyle, lokal bir değişim içerisinde, bir kaç alt döngülü transgresif ve regresif sistemler içerisinde oluşum göstermiştir. Sedimanlar, içsel çökel ortamlarında da yayılım göstermiştir, bu türden yayılım ortamları alüvyal fanlar, dağılım düzlükleri, gölsel delta önleri, sığ ve derin göl çevrelerini içermektedir. Klastik çökellerin bir çoğu lokal kaynak alanlarından gelmiştir ve yakınlardaki iç havzalara çökelmiştir. Sedimentasyon sürecini başlatan graben tipindeki iç havzaların oluşumu, derin kesimlere doğru akma ve yayılma gösteren debris akıntıları ve geniş yayınım gösteren türbiditik çökeller tarafından belirgindir. Bu durum açık bir şekilde, Göl ortamı gerilmeli bir sistem içerisinde oluşum gösteren sedimentasyonu ifade etmektedir. Bölgesel ölçekli yükselim, delta fan sistemlerinin dereler tarafından derince kazılması ve derin ve sığ çökel ortamlarına doğru çökel taşınımındaki belirgin kayma ile ilişkilidir. Göl taban düzleminde seviye oynamaları, sığ su ortamlarındaki alüvyal fan sistemlerinin göreceli olarak pozisyonlarını kontrol etmiştir ki bu alanlar, bölgesel ölçekli yükselim nedeniyle kısmen ortaya çıkmış, ve yakın alüvyal fanlarda oluşan, delta gerileme ve ilerlemesinin önemli fazlarını oluşturmuşlardır. Böylece, Çarpanak ve dolayısıyla Kuzey Doğu delta bloğunun yükselimi, sediman kaynak alanlarında yeni bir topografyanın oluşumunda önemli bir etkiye sahip olmuş ve bu şekilde derine doğru kazılma açısını yükselterek, çökelme ve fan delta sistemlerinin segmentleşmesine önemli bir etkiye sahip olmuştur. Hızlı skarp yapısı gelişimi ve eğimlenme, Göl'ün bir diğer karekteristik özelliğidir, bu özellik eğimsel kararsızlıklara, kayan ve yuvarlanan delta kamalarının varlığına neden olmuştur. Büyük ölçekli delta kayma ve akma yapılarının, faylara ya da fay bükümlerinin bulunduğu yerlere yakın yerleşke göstermesi bu nedenle bir sürpriz değildir. Faylanmanın kararlı olduğu bölgeler dahi hızlı bir şekilde çökme gösteren alanlara doğru kayma eğilimi göstermiştir. Göl su seviyesinin düşük kademeleri boyunca, şelf alanlarında delta progradasyonu oluşmuş ve bu oluşum, eğim kayması ve dere kanal sistemleri tarafından sedimanter kamaların derin depolanma merkezlerine doğru eğim aşağı taşınımını sağlamıştır. Kuvaterner döneminde başlayan delta progradasyonu günümüzde de halen modern delta sistemi olarak devamlılık göstermektedir. Basitleştirilmiş genel stratigrafik görünüm, Göl'ün sedimentasyonuna bağlı olarak gelişen tektonik fazın beş aşamalık döngüsünü işaret etmektedir: 1) temel-fay yeniden hareketlenmesi ve havza terslenmesi, 2) regresif peryod: genişleme ile eş zamanlı sedimentasyon ve genişleme dolgusu, 3) transgresif peryod: genişleme sonrası sedimentasyonu, onlap and downlap serileri, 4) terslenme sonrası topografyasının delta dolgusu (progradasyon ve agradasyon) ve 5) bütün bir stratigrafik kolonun oblik-atım deformasyonuna maruz kalması. Van Gölü havzasının stratigrafik evrimi, Kuvaterner zamanı boyunca süreksizlerle gelişen sıkışmalı ve genişlemeli tektonik olayların baskın etkisini çok iyi bir şekilde yansıtmaktadır. Bu durum, Göl `ün Pliyo Kuvaterner dönemi boyunca değişkenlik lviii gösteren gerilme rejimlerinin birbiriyle ilişkisinden kaynaklanan çok fazlı bir deformasyon tarafından oluşturulduğunu açıkca göstermektedir. Göl, sıklıkla fay büküm havzası olarak tanımlanan doğrultu atım tektoniğinin açık ve net bir kaydını kendi çökel sistemi içerisinde iyi bir şekilde korumuştur. Göl'ün yapısal jeolojisi ve tektonik deformasyonu, gerçekte Doğu Anadolu yığışım kompleksinde devam etmekte olan çarpışma sonrası tektonik olayların sadece bir bölümünü oluşturmaktadır. Sismik verilerin yorumu havzayı sınırlayan fayları, Pliyo Kuvaterner boyunca gelişmiş, üst kabuk bağlantılı doğrultu atımlı faylar olarak belirlemiştir. Göl'ün temel yapısı, yüksek oranda anizotropik özelliğe sahip, yığışım kaması bloklarının, ofiyolit ve kabuk dilimlerinin bir araya gelmesinden ibaret olmuştur. Göl'de tektonik rejime değişimine ve temel yapısının yeniden hareketlenmesine neden olan inversiyon ?terslenme? tektoniğinin bir sonucu olarak, Göl tabanı yığışım kaması bloklarının tektonik kararsızlığı, genişlemeli magmatizmanın sokulum yaptığı üst kabuk bloklarının doğrultu veya oblik atımlı hareketine neden olmuştur. Ayrıca, genel deformasyon yapısı bir takım süreksiz ve kesintili faylara da neden olmuş ve deformasyona, fay hatları boyunca gelişen keskin kenarlı sıçramalı kıvrımlar eşlik etmiştir. Sonuçta ortaya çıkan oblik atımlı yapılar, Göl içerisinde oblik atımlı tektoniğin neden olduğu yatay ve dikey deformasyonları karşılamıştır. Fay oryantasyonu ve kinematiği temel alındığında, Van Gölün deki faylar başlıca üç ana yapıya ayrılabilirler: K-sınırı yanal-sıkışmalı, G-sınırı yanal-genişlemeli and B-sınırı yanal-genişlemeli. Fayların oblik gelişimi, Göl `ün fayların doğrultusu boyunca önemli ölçüde asimetrik bir gelişim gösterdiğini ifade etmektedir. Merkezi Tatvan bloğu oblik bir şekilde faylanmaya doğru eğimlenmiştir ve fayın hareket eden kenarindan uzağa doğru meyil kazanmış ve böylece faylar boyunca sadece tek bir yönde ya da tek yönelimli bir oluşum göstermiştir. Böyle yapısal bir çerçeve içerisinde, bükümlü bir sınırı yapısı Kuzey kenarda oluşurken, tipik bir geişleme ya da riftleşme yapısı Batı ve Güney kenarlarında aktif birer sınır yapısı olarak göze çarpmaktadır. Faylanmaların ilksel oluşum süreçleri boyunca, merkezi yarı graben alanı, karasal ve gölsel çökel ortamı içersinde dolmuştur. Graben tipindeki iç havzaların en belirgin olanı, Güney Doğu deltasının Batı sınırında gelişim gösteren, bir çek ayır havzası tipindeki ?sfenokazm? oluşumudur. Merkezi yarı graben alanında, çökme ve sedimantasyon zamanla değişkenlik göstermiş ve belirli bir atım oranına sahip faylar boyunca bir takım sapmalara maruz kalmıştır. Bütün bir çökel kolonunun genel geometrisi ve yapısal görünümü yarı graben asimetrisini göstermiştir. Göl havzası gelişim ve oluşum sürecine devam ederken, yatay yayınımlı sedimanter dizilimler, örneğin türbitler, debris akmaları ve sill yapıları, aşamalı olarak ve gittikçe gelişen bir düzeyde eğimlenmişlerdir. Her bir çökelim serisi daha ileri bir düzeye eğimlenmiş ve çökmekte olan göl tabanına doğru uzanım göstererek onlap serilerini ve ilgili kontakt yüzeylerini oluşturmuştur. Bu onlap kontak yüzeylerinin sismik yapısal ve sedimanter geometrisi, faylardaki atım ve ötelenme oranının ve aynı zamanda oblikleşmenin semptomatik karekterini ifade etmektedir. Van Gölü havzası Batıda ki sınır fayının bükümlenme gösterdiği genişlemeli kenarında oluşmuştur. Batıdaki yanal-genişlemeli faylanma, yanal-genişlemeli ve doğrultu atımlı sedimentasyon gösteren merkezi Tatvan havzasının gelişiminde ana kontrol mekanizması olarak davranmıştır. Sınır fayının büküm aşağı yanal-genişlemeli hareketi aşamalı olarak, Batıdaki bükümden uzağa doğru, yatay bir harekete dönüşmüştür. Bu yapısal oluşum, merkezi Tatvan havzasın da gelişen karakteristik doğrultu atımlı dizilim sekanslarını oluşturmuştur. Böyle bir yapısallık sonucu oluşan mekansal ve yersel boşluklar, faylanmalar boyunca gelişen doğrultu atımlı harekete ek olarak, hem Batı ve Güney kenarlardaki lokalize olarak gelişen yatay gerilme ve incelmeyi ve hem de Kuzey kenardaki kısalma ve kalınlaşmayı gerektirmiştir. Kuzey sınırı boyunca gelişen dik faylanmaya dikkat edildiğinde, bu fay düzlemi her ne ölçüde dik olarak gelişebilmişse, fay bükümlenmesine bağlı olarak gelişen gerilmeyi karşılayabilmek için gerekli olan çökmede o derece hızlı gerçekleşmiştir. Asimetrik havza yapısı ve Göl'ün tek yönlü yapısal gelişimi aynı zaman da, Güney sınırdaki sağ yönlü yanal-genişlemenin, daha önce var olan Muş kenedini izlediğini ve var olan tektonik rejimin eski bindirme faylarını yeniden harekete geçirdiğini göstermiştir. Bu bindirme fayları ana çökel merkezinin yatay migrasyonunu ve yatay hareketi karşiılayabilmek için oblik olarak, hem genişlemeli ve hem de sıkışmalı olarak atım yapmışlardır. Böylece, bu oblik yapı Batı ve Güney de yanal-genişlemeli ve Kuzeyde yanal-sıkışmalı faylar olarak, fay segmentlerini karekterize etmiştir. Bu durum, net bir şekilde Göl'de içsel ve dışsal havzaların çokluğunu ve merkezi yarı graben havzasının varlığını açıklayabilmektedir. Havza blok asimetrisi ve Göl'ün tek yönlü yapısal gelişimi, çökel dizilimi ve eğimli sedimentasyon, hızlı çökme ve doğrultu atım oranında çökme merkezinin kayma göstermesi, Göl'ün temel yapısal unsurları olmakla beraber, dünyada çok iyi bilinen fay bükümü havzalarında görüldüğü gibi, Van Gölü'nün en belirgin özelliklerini teşkil etmektedir. Van Gölü havzasının Pliyo-Kuvaterner dönemine ait yapısal gelişimi iki ayrı gerilme rejiminin sonucu olarak gözükmektedir: bunların ilki, çarpışma-sıkışma peryodunun paleotektonik dönemi, diğeri ise, genişleme/doğrultu-atım peryodunun neotektonik dönemidir. Göl'ü sınırlayan eski yapısal elementler, havza sınırları boyunca sağ yanal ve sol yanal doğrultu-atımlı faylar olmak üzere yeniden hareketlenmişlerdir. Bu gerilme terslenmesinin sonucu, yığışım kamalarının tektonik kararsızlığı, sıkışmalı temel yapının yeniden hareketlenmesi ve Göl'ün sınır koşullarının kinematik yapısında önemli bir değişim olarak belirlenmiştir. Sonuç olarak, çarpışma sonrası dönem boyunca, Van Gölü havzası blok parçalanmasına ve ayrışmasına maruz kalmıştır. Bu ayrışma Muş kenedinin oblik olarak açılmasına işaret etmektedir. Kenet boyunca genişlemeli magmatizma Göl'e doğru ilerleme göstermiş, Göl çökellerini şiddetli bir şekilde deforme etmiş ve magma-hidrotermal göl sisteminin oluşmasına neden olmuştur. Bu nedenle, Van Gölü'nün ilksel sıkışmalı oluşum formu, günümüz havza yapısından çok belirgin bir şekilde farklıdır. Van Gölü havzasındaki sedimentasyon ve tektoniğin karmaşık etkileşimi, temel hareketlenmesi, üst kabuğa ait blokların oblik hareketi, ve Türkik tipinde orojenlerde bulunan yığışım kaması havzalarının doğrultu-atımlı gelişimine yeni bir bakış açısı getirmiştir.

Gözat

Başlık ile AYBE- İklim ve Deniz Bilimleri Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma

Sayfa başına sonuç

Sıralama Seçenekleri