DENİZ SEVİYESİ DEĞİŞİMLERİNİN İRDELENMESİ

Deniz seviyesinin genellikle durgun olmadığı, sürekli olarak dalgalı olduğu bilinir. Kısaca deniz seviyesi sürekli değişir. Bu değişime neden olan etkiler aşağıda incelenmektedir.

a. Deniz Seviyesi Değişimine Neden Olan Etkiler (1) Meteorolojik Etkiler

Deniz seviyesini değiştiren meteorolojik etkenler; atmosferik basınç ve sıcaklıktaki değişimler ile rüzgarın etkileridir. Bu etkiler, deniz seviyesinde tekrarlı ve tekrarlı olmayan değişimlere sebep olur. Atmosfer basıncının yükselmesi deniz seviyesinde alçalmaya, azalması ise yükselmeye neden olur. Teorik olarak atmosfer basıncındaki bir mbar'lık bir değişim 180° 'lik faz farkı ile deniz seviyesinde yaklaşık 1 cm'lik bir değişime neden olur.

Bu şekilde basınç değişiminin deniz seviyesi üzerindeki bozucu etkisi hesaplanıp giderilebilir.

Bu bir mareograf istasyonundaki deniz seviye verileri ile mareograf istasyonunun yakınında yer alan bir meteoroloji istasyonundaki basınç verilerinin spektral analizinden ortaya çıkarılabilir /21/.

Hava sıcaklığının değişmesi enleme bağlıdır ve genellikle deniz yüzeyinin kutuplardan ekvatora doğru eğilmesine neden olur. Sığ kıyılarda karadan denize esen rüzgarlar deniz seviyesini alçaltır, denizden karaya esen rüzgarlar ise doğrudan suyu kıyıya doğru iter ve dolayısıyla deniz seviyesini yükseltir. Rüzgar dalgaları deniz seviyesinde cm mertebesinden metre mertebesine kadar değişimler yaratır. Bu etkinin periyotları kısa ve düzensiz olup aritmetik ortalama alınarak etkileri yok edilir. Fırtına dalgalarının süresi uzunsa, deniz seviyesinde küçük bir artış olabilir. Genellikle aylık ve yıllık ortalama alınırsa etkileri kaybolur. Fakat, sığ sularda fırtına dalgaları ile gelgitler arasında doğrusal olmayan etkileşim nedeniyle, her iki bozucu etmenin etkileri de değişir ve ortalama almakla yok olmayabilirler /21,39/.

(2) Oşinografik Etkiler

Oşinografi bilimi; deniz suyunun yoğunluğunun değişmesi ve okyanus akıntılarını inceler.

Su kolonlarındaki sıcaklık değişiminin neden olduğu genleşme veya büzülme ile deniz suyu yoğunluğu değişir. Bu yoğunluk değişimi de deniz seviyesinin değişmesine sebep olur. Bu değişime sterik deniz seviye değişimi denir /21/.

(3) Gelgit Etkileri

Deniz seviyesini etkileyen en önemli bozucu etmen astronomik gelgit'tir. Ay ve güneş, kütleleri nedeniyle denizler üzerine bir çekim etkisi uygular. Bu etkiler kısa periyotlu (yarım günlük, günlük) ve uzun periyotlu (aylık, yıllık) olabilir. En uzun periyotlu olanlar Lunar Perigee (9.3 yıl) ve Nodal (18.6 yıl) gelgit etkileridir. Katı yer yuvarı gelgitlerinde olduğu gibi okyanus gelgitleri ve okyanus gelgitlerinin kıyılarda karaya uyguladığı bindirme etkilerinin kuramsal değerleri hesaplanabilmektedir. Gelgitler çok iyi bilinen bir tekrarlı sinyal olduğundan kolayca verilerden harmonik analizle çıkarılabilir. Saatlik verilerin ortalaması yüksek frekanslı gelgit’leri yok eder /21/. Gelgitlerle ilgili teorik bilgiler /15/ ve /39/’da ayrıntılı olarak bulunabilir.

(4) İklim Değişmesi (Global Isınma)

İklim değişikliği, atmosferdeki karbondioksit miktarının, sanayileşme sebebiyle dışarıya atılan karbondioksit gazından dolayı sürekli artmasıyla ilişkilidir. Yeryüzü güneşin yaydığı kısa dalga ışınımlarının bir kesimini soğurur ve aldığı enerjinin bir kesimini yeniden atmosfere doğru uzun dalga ışınımları olarak yayar. Atmosferdeki su buharı ile karbondioksit;

yeryüzünden gelen bu ışınımların bir kesimini emer ve bir kesimini yeniden yeryüzüne yayar, buna "sera etkisi" denir. Enerjinin atmosferle yeryüzü arasında dolaşımı sırasında atmosfer ve yeryüzü ısınır. Atmosferdeki karbondioksit miktarının sürekli artışı, atmosferdeki yıllık ortalama sıcaklığın artışına ve dolayısıyla iklim değişikliğine neden olur. Yıllık ortalama sıcaklığın artması sonucu, güney ve kuzey kutbundaki buz tabakaları erir. Böylece ortalama global deniz seviyesi sürekli yükselir, yani denizlerin hacmi sürekli artar /19,20/.

(5) Düşey Yer Kabuğu Hareketleri

Deniz seviyesini değiştiren en önemli bozucu etmenlerden biri de, düşey yer kabuğu hareketleridir. Yer kabuğunun yerel ve bölgesel düşey hareketleri deniz seviyesinde önemli değişmelere neden olur. Deniz seviyesi karada bir röper noktasına göre ölçülür. Eğer kara, zaman içinde çökerse deniz seviyesi yükselir, tersine; kara zamanla yükselirse deniz seviyesi bağıl olarak alçalır. Düşey yer kabuğu hareketleri; plakaların sınırlarındaki tektonik hareketler, sedimantasyon, suyun veya petrolün çekilmesi nedeniyle çökme ve izostatik dengeye kavuşma (buzul çağı sonrası karanın yükselmesi) vb. nedenlere bağlı olarak meydana gelir. Bu hareketler deniz kıyılarında veya denize yakın bölgelerde ortaya çıktığı zaman, deniz seviye verilerini bozarak çok belirgin uzun dönemli eğilimler oluşturur.

b. Ortalama Deniz Seviyesi ve Değişimlerinin Belirlenmesi

Ortalama deniz seviyesi, zamana bağlı tüm değişimlerden ve düşey yer kabuğu hareketlerinden arınmış (ya da indirgenmiş) ve karada sabit bir noktaya göre belirlenmiş ortalama bir değer olarak tanımlanır. Deniz seviyesi ölçülerinin analizinden genellikle, uzun dönemli deniz seviyesi değişimlerinin belirlenmesi beklenir. Bu yüzden, genellikle saatlik ortalamalardan günlük, günlük ortalamalardan aylık ve aylık ortalamalardan elde edilen yıllık ortalamalar kullanılır. Böylece, periyodu bir yıldan daha az olan etkiler filtrelenmiş olur.

Uzun dönemli deniz seviyesi değişimlerini yaratan bozucu etkiler;

• Uzun periyotlu gelgitler (en büyüğü 18.6 yıl),

• Düşey yer kabuğu hareketleri (buzul çağı sonrası yükselme ve tektonik hareketler),

• Global iklim değişmesinden kaynaklanan hacimsel artış (kutuplardaki buzulların erimesi ile suyun dağılımı ve okyanuslarda emilen ısı nedeniyle genleşme),

• İklime bağlı okyanus dolaşımındaki değişimler ve

• Deniz dibi deformasyonları (tortulaşma, deniz yatağının kıvrılması, ırmakların getirdiği alüvyonlar vb.)

olarak sıralanabilir. Bunlardan iklim değişimi ile düşey yer kabuğu hareketleri en önemli iki etkidir.

İlk bakışta, verilerde bir trend olup olmadığı, aylık veya yıllık verilerin grafiklerinden anlaşılabilir. Uzun dönemli zamana bağlı değişimleri (trend vb.) belirlemek için genellikle, En Küçük Kareler Yöntemi (EKKY) ile regresyon doğrusu geçirilir veya genel bir polinom kullanılır. Ayrıca fonksiyonel modelin tamamlanması için modele uzun periyotlu gelgit bileşenleri ile atmosferik basınç ve rüzgar etkilerinin de katılması gerekir /39/. Genel olarak bir istasyondaki deniz seviyesi verilerin EKKY ile analizinde aşağıdaki model kullanılır.

X

( )

(

( )

)

(

)

Yukarıdaki eşitlikte ilk bölüm A, ikinci bölüm B, üçüncü bölüm ise C’ dir. Burada, A : zamana bağlı değişimler (trend, ivme vb.)

X(t) : aylık veya yıllık ortalama deniz seviyesi verileri

şeklinde tanımlanmaktadır. Basınç ve sıcaklık değişiminin etkisi /18/ tarafından

δT(t)