Uzun dönemde meydana gelen Akdeniz ve Karadeniz'deki deniz seviyesi değişimlerinin boğazlar sistemi üzerindeki etkilerinin araştırılması

Abstract

Küresel ısınma ve etkileri, günümüzde akademik çalışmalar açısından sıcak konular arasında yer almaya devam etmektedir. Küresel ölçekte deniz seviyelerinde meydana gelen yükselme ise küresel ısınma olayının en önemli sonuçlarından biridir. Küresel deniz seviyelerinde artan bir eğilimin varlığı bir çok uluslararası kurum tarafından yayımlanan raporlarda ortaya konmuştur. Bununla birlikte, yerel ölçekte deniz seviyeleri küresel eğilime göre farklı davranışlarda bulunabilmektedir. Ülkemizi çevreleyen Karadeniz ve Akdeniz, sularının fiziko-kimyasal özellikleri ve hidrolojik döngüleri bakımından birbirlerine göre oldukça farklı yapıdadır. Birbirlerine Boğazlar sistemi ile bağlı olan bu denizlerin su seviyelerinde meydana gelecek değişimler boğazlar aracılığıyla meydana gelen karşılıklı akımları da etkileyecektir. Tez çalışması kapsamında, her iki denizde seçilmiş gelgit izleme istasyonlarına ait su seviyesi verileri elde edilmiştir. Veriler, zaman serisi şeklinde kaydedilen aylık ortalama deniz seviyesi kayıtlarıdır. İstasyonların seçiminde kriter olarak veri setlerinin kapsadığı tarih uzunlukları ve veri bütünlükleri kullanılmış, 30 yıldan az süre kapsayan veya çok fazla sayıda eksik ölçüm içeren istasyonlar elenmiştir. İstasyonlar Akdeniz'de (Ege) Dedeağaç, Selanik, Sire, Suda (Hanya), İleryoz ve Sakız; Karadeniz'de ise Burgas, Varna, Köstence, Sivastopol, Tuapse ve Poti olarak seçilmiştir. Seçilen Karadeniz istasyonları tarih olarak Ege istasyonlarına göre çok daha uzun yılları kapsıyor olsa da Tuapse ve Poti hariç tümünün bitiş tarihleri 1994-1997 arasındadır. Ege istasyonlarının çoğu güncel veriye sahiptir. Ancak Suda (2011) ve Sakız (2015) verisetleri nispeten erken sonlanmaktadır. İncelenen deniz seviyesi zaman serilerinin her iki denizi de etkileyen hidrometeorolojik parametrelerle olan ilişkisini ortaya koymak üzere hem deniz seviyesi izleme istasyonlarına ait meteorolojik gözlem verileri hem de Karadeniz ve Akdeniz üzerinde alansal olarak hesaplanmış uzun dönem modelleme sonuçları kullanılmıştır. Bahsi geçen hidrometeorolojik parametrelere ait veriler arasında NOAA'ya ait gözlem sonuçları, Global Nehir Debisi Veritabanı (RivDIS) gözlemleri, Copernicus Climate Change Service (C3S) tarafından geliştirilen ERA5 modeli, Karadeniz ve Ege'ye ulaşan yüzeysel akımı hesaplayan G-RUN ENSEMBLE modeli, NOAA PSL tarafından sunulan deniz yüzeyi sıcaklık verileri, IPCC AR5 verisetlerinin RCP4.5 senaryosu çıktıları değerlendirmeye alınmıştır. Denizlerdeki ortalama seviyenin eğilim durumunu detaylı biçimde incelemek üzere hem Ege hem de Karadeniz'deki istasyonlarda 20'şer yıllık bir taban periyodu seçilerek, bu 20 yıllık periyotta her aya ait ortalama deniz seviyesi hesaplanmıştır. Bu 20 yıllık ortalamalar referans seviye olarak belirlendiğinden genel veri setlerinden tek tek her istasyonun ortalama değerleri çıkarılarak deniz seviyesi anomalileri hesaplanmıştır. Bu anomaliler üzerinde lineer regresyonla deterministik eğilimler ve Loess düzleştirmesi hesaplanmıştır. Deterministik eğilim hem tüm zaman serisini kapsayacak şekilde hem de zaman serisinin kapsadığı yıl aralığındaki Kuzey Atlantik Salınımı (NAO) İndisi kırılma yıllarına göre ortaya çıkan segmentlere ayrılarak çizilmiştir. Ege istasyonları 2'şer segmente, Karadeniz istasyonları ise zaman serilerinin 1993 öncesinde sonlanması nedeniyle Tuapse hariç 2'şer, Tuapse'de ise 1993'te meydana gelen kırılmadan günümüze kadar olan süreci kapsayacak şekilde 3 segmente ayrılmıştır. STL ayrıştırması sonuçlarına göre Loess düzleştiricilerinin her bir istasyon için veri seti bitiş ve başlangıçları arasında pozitif farklar bulunmuştur (Sire ve Suda istasyonları dışında). Ayrıştırmadan elde edilen mevsimsellik bileşeni sonuçları incelendiğinde Ege istasyonlarında mevsimsel en yüksek değerlerin Ağustos ayında (yalnız Dedeağaç'ta Kasım), Karadeniz'de ise 4 istasyonda Haziran (Burgas, Varna, Sivastopol, Poti), Köstence'de Mayıs, Tuapse'de Temmuz ayında ortaya çıktığı görülmüştür. Mevsimsel en düşük değerler ise Akdeniz istasyonları için Mart ayında (yalnız İleryoz için Nisan), Karadeniz istasyonları için ise Ekim ayında (yalnız Burgas ve Poti için Kasım) ortaya çıktığı tespit edilmiştir. Zaman serilerinin üçüncü bileşeni olan kalıntılar (rastgelelik) incelendiğinde, incelenen istasyonların hiç birinde belirgin bir eğilim ya da desen bulunmadığı belirlenmiştir. FFT işlemi sonucunda, incelenen tüm istasyonlarda kuvvetli 12 aylık periyodik hareket tespit edilmiştir. Karadeniz istasyonlarının tümünde bu 12 aylık kuvvetli periyodikliğin yanı sıra 6 aylık da nispeten zayıf periyodik hareket tespit edilmiştir. Ege istasyonlarında ise periyodiklikler Karadeniz'deki istasyonlara göre daha fazla çeşitlilik göstermiştir. Her 2 denizde ortak olan 12 aylık kuvvetli periyodikliğin yanı sıra, Dedeağaç istasyonunda orta kuvvette 6 aylık, Selanik istasyonunda zayıf 6 aylık, Sire istasyonunda zayıf 8 aylık, Suda istasyonunda zayıf 10 aylık, Sakız istasyonunda ise zayıf 9 ve 10 aylık periyodik hareketler ortaya çıkarılmıştır. Karadeniz'de tespit edilen periyodikliklerin birbirine benzemesinin nedeni, denizin hidrolojik olarak nehir akımları tarafından yönetilen kapalı bir sistem olmasıdır. Ege'de görülen farklı periyodik hareketlere ise hem kuzeyden boğazlar vasıtasıyla gelen Karadeniz akımının hem de Levanten baseninden gelerek Girit'in doğusundan Ege'ye giren akımın etkilerinin neden olması muhtemeldir. Ege istasyonlarındaki deniz seviyelerine ait deterministik eğilimlerin tüm zaman aralığı ele alındığında tamamının pozitif yönlü oldukları görülmektedir (Sire istasyonu hariç). Kapsanan tarih aralıkları NAO İndisi kırılması yaşanan 1993 öncesi ve sonrası olarak 2'şer segmente ayrılarak incelendiğinde ortaya çıkan durumda, birinci segmentte Dedeağaç (-2,5 mm/yıl), Sire (-7,4 mm/yıl), Suda (Hanya) (-4,8 mm/yıl) istasyonlarında deniz seviyesi anomalileri azalan bir eğilim çizgisi ile ifade edilmektedir. Selanik istasyonu için ilk dönem segmentinde uygulanan M-K, C-S ve S testlerinin hiçbirine göre istatistiksel olarak anlamlı bir eğilim bulunmamıştır. Yalnız İleryoz ve Sakız istasyonlarında her 2 segmentte birden pozitif eğilimler bulunmuştur. İleryoz istasyonunda hem her 2 segmentteki, hem de tüm dönemi kapsayan deterministik eğilimlere ait pozitif eğimler eşit büyüklükte bulunmuştur (1,6 ~ 1,7 mm/yıl). Sakız istasyonu ise ilk dönemde 1,2 mm/yıl, ikinci dönemde 4,5 mm/yıl eğimlerine sahiptir. Genel olarak Ege istasyonlarının tümünde 1993 yılı sonrasından günümüze kadar olan ikinci segmentlerde pozitif eğilimler tespit edilmiştir. Veri setlerinin tam süresi bakımından Karadeniz istasyonlarında deniz seviyelerine ait deterministik eğilimlerin tamamının pozitif oldukları görülmektedir. Bu eğilimlere ait pozitif eğimler 1,1 mm/yıl (Varna) ile 2,3 mm/yıl (Tuapse) arasında değişmektedir. Zaman serilerinin başlangıcı ile 1967 yılındaki NAO İndisi kırılması arasındaki süreci kapsayan 1. segmentlerde, Burgas, Köstence ve Sivastopol istasyonlarında pozitif eğimli (sırasıyla 2,9 mm/yıl, 3,7 mm/yıl ve 1,4 mm/yıl) eğilim çizgileri tespit edilmiştir. Bu istasyonlara ait deniz seviyelerinde 1967-1993 yılları arasını kapsayan ikinci segmentlerde istatistiksel olarak anlamlı eğilimler bulunmamıştır. Tuapse istasyonu ilk 2 segmentte artan (sırasıyla 2,7 ve 3,7 mm/yıl) eğilimlere sahipken, 1993'ten günümüze kadar olan üçüncü segmentinde istatistiksel olarak anlamlı bir eğilim bulunmamıştır. Karadeniz'de, Avrupa'da meydana gelen sıcaklık artışı nedeniyle buharlaşmada artış ve kuzeybatı şelfinde bulunan tatlısu kaynaklarının fazla kullanımı nedeniyle nehir akımı girdisinde azalma durumu birden fazla bilimsel çalışmayla ortaya konmuştur. Tuapse istasyonu deniz seviyesi kayıtlarının Karadeniz'deki durumu yansıttığı var sayılacak olursa, 1917'den günümüze kadar deniz seviyesinde artan bir eğilim çizgisi tespit edilmiş, ancak 1993'teki NAO İndisi kırılmasından günümüze kadar geçen sürede pozitif ya da negatif herhangi bir eğilim tespit edilmemiştir. Ege'de ise güncel durumu temsil eden ikinci segment eğilimlerinin tümünde artış tespit edilmiş olup bu artışların en küçüğü +1,6 mm/yıl (İleryoz istasyonu), en büyüğü +6,6 mm/yıl (Suda istasyonu) ve ortalaması 3,85 mm/yıl olarak hesaplanmıştır. Bu hesaplanan ortalama değer, WCRP Global Sea Level Budget Group tarafından 1993-2018 aralığı için hesaplanan küresel deniz seviyesindeki artışa (3,1 mm/yıl) yaklaşık bir değerdir. Karadeniz ve Ege coğrafyası üzerindeki hidrometeorolojik parametrelerin NAO İndisi ile olan ilişkileri incelenerek, NAO İndisi ile tüm parametreler arasında (yağış, sıcaklık, buharlaşma, nehir akımı) negatif korelasyonlar bulunduğu tespit edilmiştir. Bunun anlamı NAO İndisi'nin mevcut durumdaki pozitif işaretli hareketi devam ettiği sürece, bahsi geçen parametrelerde azalma yönünde hareketlerin beklenmesidir. Karadeniz'in pozitif su bütçesinde herhangi bir artış ya da azalım eğilimi belirlenmemiş olmakla birlikte, Boğazlar sisteminden geçen az tuzlu Karadeniz suyundaki miktarın değişmemesi, Ege'den gelen tuzlu su miktarının ise zaman içerisinde deniz seviyesinde tespit edilen artış eğilimi nedeniyle kısmen artması beklenmektedir. Bu durum boğazlardaki alt akım katmanının kalınlaşması ve zaman içinde Karadeniz'de tuzluluğun artmasını beraberinde getirecektir. Yağış ve buharlaşma için elde edilen model sonuçlarına göre azalacağı tespit edilen net akı yüzünden Karadeniz'de meydana gelen pozitif tatlısu bütçesinin uzun dönemde bir miktar azalması, buna bağlı olarak da Karadeniz'den İstanbul Boğazı'na girişteki su seviyesi ile Ege'den Çanakkale Boğazı'na girişteki su seviyesi arasındaki kot farkının zaman içerisinde azalması beklenmektedir. Özellikle son NAO İndisi kırılmasından sonra günümüze kadar olan dönemde Karadeniz su seviyesinde istatistiksel olarak anlamlı bir eğilimin ortaya konamaması nedeniyle, hesaplanan ortalama eğilimler üzerinden geleceğe yönelik bir projeksiyon yapmak güvenilir sonuçlar sağlamayacaktır.