Önceki Çalışmalar

Depremlerle ilgili tarihi bilgilere bakıldığında, ilk kayıtların M.Ö. 2000’ li yıllara dayandığı görülmektedir. Depremler, ilk olarak Aristo tarafından sınıflandırılmıştır.

M.S. 132’de Çin’de deprem hareketini kaydeden ve sismograf adı verilen ilk alet 1

2

3

4 5

yapılmıştır. Sismografın, insanların hissetmediği yaklaşık 750 km. uzaklıktaki depremleri algılayabildiği bilinmektedir.

Sismografların olmadığı dönemlerde depremin gücünü belirlemek için depremlerin, canlılar, yapılar ve toprak üzerindeki etkileri sınıflanmış ve şiddet adı verilen ölçek ortaya çıkmıştır. Şiddeti tanımlamak için de pek çok ölçek geliştirilmiştir. Bunlardan en yaygın olarak kullanılanı Değiştirilmiş Mercalli Şiddet Ölçeği’dir. Mercalli Şiddet Ölçeği, Romen rakamlarıyla belirlenen 12 düzeyden oluşmakta ve herhangi bir matematiksel temeli olmayıp, sadece gözlemsel bilgilere dayanmaktadır. Deprem sırasında açığa çıkan enerjinin matematiksel ölçüsü magnitüd (büyüklük) olarak tanımlanır. Magnitüd, Richter ölçeğinin birimidir. California Teknoloji Enstitüsü’nden Dr. Charles Richter yerel büyüklük ölçeği denilen bu ölçeği 1935 yılında geliştirmiştir.

Buna günümüzde Richter Ölçeği denilmektedir. Bu ölçek sayesinde bütün depremler aynı kriterlere göre ölçülmekte ve büyüklükleri birbiriyle karşılaştırılabilmektedir (Barka vd. 2000, Gürer 2000).

1760 yılında John Mitchel İngiltere’de yaptığı araştırmalarda depremlerin yerkabuğundaki dalga hareketleriyle ilgili olduğundan söz etmiştir. 1840 yılında ise John Hoff tarafından, tüm dünyayı kapsayan bir deprem kataloğu yayınlanmıştır (Barka vd. 2000, Pampal 2000).

1857’de Napoli’de gerçekleşen büyük depremden sonra, Robert Mallet ilk arazi çalışmasını yaparak bölgenin hasar haritasını hazırlamış ve depremleri kaydetmek için rasathanelerin kurulması önerisini getirmiştir. Daha sonra Palmieri İtalya’da yakın ve uzak depremleri kaydedebilecek ilkel bir sismograf yapmıştır (Şimşek 1999).

Oldham (1879), sismograflardan alınan kayıtlardan yararlanarak P-S (yatay-düşey) dalgalarının matematiksel denklemini ortaya koymuştur. Japonya’da 1880’de meydana gelen depremden sonra, Japonlar tarafından depremle ilgili ilk dernek kurulmuştur.

Daha sonra bilimsel çalışmalar hızla gelişmeye başlamıştır (Şimşek 1999, Pampal 2000).

Literatüre bakıldığında depremle ilgili yapılmış pek çok çalışma olduğu görülmektedir.

Bu çalışmalardan, yerkabuğunun yapısı ve hareketleri, deprem tahmininde bulanık modelleme ve sinir ağlarının kullanılması konularını içeren, son on yıl içerisinde yapılmış olan araştırmalar incelenmiş ve aşağıda verilmiştir.

Huang and Leung (1999), deprem alanı ile magnitüdü arasındaki ilişkinin tahmini için bulanık sinir ağlarını kullanmayı önermişlerdir. Bulanık sinir ağları modelinin üstün olduğunu göstermek için pratik bir örnek üzerinde uygulama yapılmıştır. Çin’de 1913 ile 1976 yılları arasında kaydedilen 25 deprem, veri olarak alınmıştır. Deprem alanı ile magnitüdü arasındaki ilişkiyi bulmak için doğrusal regresyon, geri beslemeli sinir ağları, bilgi yayılım yöntemi ve bulanık sinir ağları kullanılmıştır. Bulanık sinir ağı yapısı kullanılırken girdi değişkenleri bulanık olarak alınmıştır. Bu dört yöntem ile sismik alan büyüklükleri tahmin edilmiş ve tahmin değerlerinin hata kareler ortalaması alınarak yöntemler birbirleriyle karşılaştırılmıştır. En az hataya sahip olan bulanık sinir ağlarının en iyi sonucu verdiği görülmüştür.

Mc Clusky et al. (2000), doğudan batı yönüne doğru, Kafkas Dağları’ ndan Adriyatik Denizi’ ne ve kuzey güney doğrultusunda Avrasya plakasının güney ucundan Afrika plakasının kuzey ucuna kadar uzanan 189 alandaki 1988-1997 yılları arasında meydana gelen yer kabuğu hareketlerinin Küresel Konum Sistemi (GPS) ile ölçüm sonuçlarını sunmuşlardır.

Bodri (2001), deprem tahmin problemleri için sinir ağları modelinin uygulanabilirliğini ve yararlarını değerlendirmiştir. Macaristan’da Carpathian-Pannoman Bölgesi ve Yunanistan’da Peloponnesos Bölgesi’ ni inceleyerek depremsellik oranlarındaki değişim ile magnitüdü 6.0’dan büyük olan depremlerin zamanını tahmin etmek için sinir ağları modelini geliştirmiştir. Deprem olaylarının analizi için üç tabakalı ileri beslemeli sinir ağları modeli kurulmuştur. Sinir ağının en iyi performansını verecek olan girdi set düzenini bulmak amacıyla sayısal deneyler yapılmıştır. Kurulan sinir ağının dikkate değer ve doyurucu olan performansı, deprem tahmin problemlerinde bu yöntemin uygulanmasının yararlı olduğunu göstermektedir.

Heety (2002), Arabistan levhasının kuzeyinin yerkabuğu yapısını spektral oran yöntemini kullanarak tanımlamıştır. Çalışmada uzun dönem P dalga genişliği oranları kullanılmıştır. Irak Deprem Ağı üzerinde yer alan Bağdat ve Rutbah’ daki istasyonlarda kaydedilen dokuz deprem bazı kriterlere göre seçilerek analiz edilmiştir.

Papazachos et al. (2002), Türkiye’nin kuzeybatısı ve Kuzey Ege alanındaki yerkabuğu deformasyonlarının hızını tanımlamak için sistematik bir şekilde yapılan araştırmaların sonuçlarını vermişlerdir. Çalışmada, genellikle Türkiye’nin kuzeybatısında gözlenen ve orta magnitüddeki depremlerin gerçekleşmesiyle serbest kalan sismik deformasyonların hızı bulunmuştur. Bu bölgede önümüzdeki beş yıl süresince iki güçlü depremin gerçekleşmesine sebep olabilecek sismik aktivite hızı tahmin edilmiştir. Bu depremlerin büyüğünün, merkez üstü koordinatları 39.7^o Kuzey - 28.8^o Batı, magnitüdü 7 ve gerçekleşme zamanı 2003.5 (2003 yılı 5. ay) olarak tahmin edilmiştir. İkinci depremin ise merkez üstü koordinatları 40.0^o Kuzey - 27.4^o Batı, magnitüdü 6.4 ve gerçekleşme zamanı 2002.5 (2002 yılı 5. ay) olarak tahmin edilmiştir. Beklenen bu depremler için hesaplanan odak parametrelerindeki sapmalar merkez üstü için 100 km., magnitüd için

 0.5 ve zaman için  1.5 yıldır.

Doğan vd. (2003), Marmara Bölgesi ve özellikle Gölcük-Sapanca Bölgesinde, yerkabuğunu önemli ölçüde deforme eden 17 Ağustos 1999 İzmit depremini incelemişlerdir. Deprem öncesinde gözlem yapılan belli bölgelerde, deprem sonrası da gözlem yapılmıştır. Elde edilen altı dönemlik GPS ölçüleri, doğrusal, karesel, üstel kinematik modeller ve Kalman filtre tekniği ile deprem öncesi ve deprem sonrası deformasyonların tahmin edilmesinde kullanılmıştır.

Karesel deformasyon modeli ve Kalman filtre tekniği, gözlem yapılan bölgelerin zamana bağlı yerkabuğu hareket parametrelerinin (hız ve ivme) tanımlanmasında da kullanılmaktadır. Modellerin arasındaki farklılığın gösterilmesi için son dönemdeki deformasyon alanları tahminleri karşılaştırılmıştır. Sonuçta, faya yakın bölgelerde, faya paralel doğrultuda büyük yer değiştirmeler gözlenmişken, faya uzak bölgelerde küçük yer değiştirmeler gözlenmiştir. Deprem sonrasında belirlenmiş dönemlerde her bir kinematik model farklı tavır göstermiştir. Kalman filtre tekniğinin bir sonucu olarak fay

yakınındaki bölgeler faya paralel doğrultuda anlamlı hızlar göstermiştir. Buna karşılık fayın uzağındaki bölgeler önemsiz hızlara sahiptir. Son dönemde tüm istasyonlarda ölçülen ivmeler önemsiz bulunmuştur.

Negarestani et al. (2003), çevresel parametrelere bağlı olan, topraktaki radon yoğunluğunun tahmininde, Widrow ve Hoff tarafından geliştirilmiş olan ve ADALINE (ADAptive LInear NEuron) adı verilen uyarlamalı doğrusal sinir ağlarını kullanmışlardır. Deprem tahmininde radon yoğunluğunun zaman içindeki değişimini tanımlayabilmek yararlıdır. Topraktaki radon yoğunluğunu ölçerken, barometrik basınç, toprağın sıcaklığı ve yağış miktarı gibi bazı çevresel parametreler kullanılmaktadır.

Radon yoğunluğunun tahmini için pek çok çalışma yapılmış, bu çalışmalarda karmaşık matematiksel yöntemler kullanılmıştır. Negarestani vd. çalışmalarında çok daha kolay bir yöntem kullanarak aynı sonuçların elde edilebildiğini göstermişlerdir. Analiz, Kuzey Tayland’dan alınan veriler kullanılarak yapılmıştır. ADALINE yapısı ile tahmin edilen radon yoğunluğunun zaman içindeki değişiminin tanımlanmasıyla, deprem tahmininde kullanılabileceği görülmüştür.

Fujii (2003), 1923 yılında Kanto- Japonya’da meydana gelen 7.9 magnitüdlü depremle ilişkili deprem öncesi ve deprem sonrası jeodezik verileri kullanarak yer kabuğu hareketlerini incelemiştir.

Wendt and Dietrich (2003), Vogtland deprem bölgesinde, kesin GPS ölçümlerine dayanan yer kabuğu deformasyonlarını saptamışlardır. Bohemia-Vogtland’ın kuzeybatısındaki Saxon bölgesinde, son yıllarda yapılan araştırmaların yöntem ve sonuçlarını göstermişlerdir.

Bu araştırmaların yanında yerkabuğu hareketlerinin modellenmesi ve deprem tahmininde, bulanık modelleme ve sinir ağlarının uygulandığı pek çok çalışma yapılmıştır.

Dai and MacBeth (1997), P ve S dalgalarını tanımlamak için geri beslemeli sinir ağları yöntemini kullanmışlardır.

Giacinto et al. (1997), deprem riski taşıyan bölgeleri değerlendirmede sinir ağları uygulaması ve istatistiksel örüntü tanımlama algoritmasını geliştirmişlerdir.

Muller et al. (1999), sismometre ağı tarafından Fransa’da kaydedilen düşük magnitüdlü sismik olayların sınıflandırılmasında orijinal bir yöntem olan bulanık sinir ağlarını kullanmışlardır.

Wang and Rahman (1999), yatay alan yer değiştirme miktarını tahmin etmek için geri beslemeli bir sinir ağı modeli geliştirmişlerdir.

Rovithakis and Vallianatos (2000), elektriksel deprem işaretlerinin tanımlanmasında sinir ağları yaklaşımını kullanmışlardır.

Lee and Han (2002), yapay depremler üreterek buna karşılık cevap spektrumların üretilmesinde sinir ağlarına dayanan modelin uygulanabilir olduğunu göstermişlerdir.

Çalışmada birçok sayısal örnekle analiz yapılmış ve modelin doğruluğu görülmüştür.

Rajasekaran et al. (2002), yapıların deprem zararlarına karşı stres limitinin tanımlanmasında tek gizli tabakalı, ardışık öğrenen yapay bulanık sinir ağlarını kullanmışlardır.

Yapılan bu deprem tahmin araştırmalarının hızlı gelişim gösterememesinin nedenleri 2001 yılında Wyss’ ın yapmış olduğu bir çalışmada incelenmiştir. Çalışmada, depremin en önemli parametresi olan stres düzeyinin doğrudan ölçülememesi ve yerkabuğu içinde gözlem yapılamaması nedeniyle deprem tahmin problemlerinin zor olduğu belirtilmiştir.

Ayrıca Wyss (2001)’ ın çalışmasında, yerkabuğu deformasyonlarının ölçülmesinde kullanılan modern teknikler kadar iyi olan sismoloji ağından söz edilmiştir.

Bu çalışmaların yanı sıra mekansal problemlerin çözümünde bulanık mantığın kullanılmasına ilişkin çalışmalar da incelenmiştir. Diamond (1989) bulanık verilerin mekansal dağılımını araştırmış, bulanık değerli mekansal değişken ve bulanık değerli rasgele fonksiyonu tanımlamıştır. Çalışmada, üçgensel bulanık sayı değerli bir rasgele fonksiyon tarafından modellenen bulanık sayıların mekansal dağılımının kullanılması ile tahmin problemi göz önüne alınmış ve bulanık kriging yöntemi tanımlanmıştır.

Lee (2000), mekansal dağılımdan doğan problemlerin çözümü için bulanık uyarlamalı ağlara dayanan bir hesaplama yöntemi önermiştir. Çalışmada bulanık uyarlamalı ağlar variogram fonksiyonunun belirlenmesinde kullanılmıştır. Kurulan ağ yapısının 4.tabakasının çıktısı variogram fonksiyonu olarak tanımlanmıştır.

Bu konuda Türkiye’de yapılan çalışmalara bakıldığında son yıllarda bir artış olduğu gözlenmektedir. Yıldırım ve Bayramoğlu (2004) Zonguldak ili şehir merkezinde oluşan hava kirliliğinin modellenmesinde, Yılmaz ve Arslan (2005) jeodezik problemlerin çözümünde ve jeoit yüksekliklerinin belirlenmesinde, Tütmez ve Tercan (2006) tenör kestiriminde, Tütmez (2007) mineral cevheri derecelerinin belirlenmesinde ve rezerv tahmininde, Tütmez ve Tercan (2007) kayaların bazı mekanik özelliklerinin mekansal tahmininde bulanık modellemeden yararlanmışlardır.