Kısa Dönemli Etkilerin Sayısal Modellemesi

Rüzgar ve atmosfer basıncında meydana gelen değiĢimler kısa dönemli etkiler olarak adlandırılmaktadır. Kısa dönemli etkiler Karadeniz ile Marmara Denizi arasında su seviyesi farkında değiĢime neden olmaktadırlar. Su seviyesi farkındaki değiĢim ise Ġstanbul Boğazı‟nın akıntı yapısını etkilemekte ve değiĢtirmektedir. Boğaz‟ın akıntı yapısı Karadeniz ile Marmara Denizi üzerinde etkili olan fırtınanın gücü ve doğrultusu ve atmosfer basıncına bağlı olarak değiĢmektedir. Kuzeyli rüzgarlar Karadeniz‟den Marmara Denizi‟ne doğru güney

54

yönündeki üst tabaka akıntınsın hızını artırmaktadır. Yeterince güçlü kuzeyli rüzgarlar alt tabaka akımını bloke edebilmekte ve B istasyonunun bulunduğu noktada tamamen üst tabaka akımının hakim olmasına yol açabilmektedir (ġekil 3.9). Tersi durumda ise yeterince güçlü güneyli rüzgarlar güney yönündeki üst tabaka akımını bloke edebilmekte ve B istasyonunun bulunduğu noktada tamamen alt tabaka akımının hakim olmasına yol açabilmektedir (ġekil 3.13). Ancak söz konusu iki ekstrem durumun oluĢmasına neden olan kritik meteorolojik koĢulları (rüzgar hızı, doğrultusu ve atmosfer basıncı) belirlemek oldukça zor olmaktadır. Çünkü Boğaz‟daki akıntı yapısı üzerinde Boğaz boyunca net tatlı su akıĢı gibi diğer kontrol mekanizmaları da etili olmaktadır. Boğaz akımı üzerinde etkili kuvvetlerin süperpoze edilmesiyle Ġstanbul Boğazı‟ndaki su seviyesi değiĢimleri ve akıntı yapısı belirlenmektedir. Ġstanbul Boğazı‟ndaki rüzgar yapısı Marmara ve Karadeniz‟deki ECMWF (the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) verileri kullanılarak benzeĢtirilmiĢtir. Marmara Denizi, Karadeniz ve Ġstanbul Boğazı üzerinde etkili olan rüzgar sürekli yön değiĢtirmekte ve bunun sonucunda oldukça karmaĢık bir rüzgar iklimi ortaya çıkmaktadır. Rüzgar hız ve doğrultusunun model alanı üzerindeki değiĢimi ile ilgili bir örnek ġekil 3.35‟de görülmektedir.

ġekil 3.35 Rüzgar hızının Ġstanbul Boğazı üzerindeki vektörel dağılımı

Kısa dönemli meteorolojik etkilerin su seviyesi değiĢimi üzerindeki etkisinin modellenmesi amacıyla iki boyutlu bir hidrodinamik sayısal model (Mike 21 HD) kullanılmıĢtır. Sayısal hidrodinamik model ile dalga ve su seviyesi kabarması ve alçalması benzeĢtirilmiĢtir. Hidrodinamik modeldeki gerilme akısı girdileri Mike 21 SW (Mike 21 Spectral Wave Model) yazılımı kullanılarak hesaplanmıĢtır.

Mike 21 Flow Model FM (HD) okyanuslardaki, kıyı alanlarındaki ve haliçlerdeki akım yapısını modellemek amacıyla kullanılan iki boyutlu bir hidrodinamik sayısal modeldir.

Modelde sınır koĢulları ve meteorolojik etiler gibi bazı dıĢ kuvvetlerin tanımlanması gerekmektedir. Model ağ ayrıklaĢtırması için yapılandırılmamıĢ esnek ağlar ve çözüm tekniği olarak da sonlu hacimler yaklaĢımı kullanmaktadır. Sonlu hacimler çözüm aĢamasında optimum esneklik sağlayarak etkili sayısal bir çözüm uygulamaktadır. Ağ elemanları doğrusal üçgen geometrilerden oluĢmaktadır.

Ayrıca sayısal hidrodinamik modelde su seviyesi üzerindeki gel git etkisi de incelenmiĢtir. E istasyonundaki su seviyesi ölçümlerinden Ġstanbul Boğazı‟ndaki gel git salınımı hesaplanmıĢtır. Bunun için Mike 21‟deki gel git analiz ve modülü kullanılmıĢtır. Elde edilen sonuçlar Alpar ve Yüce‟nin (1998) sonuçlarıyla karĢılaĢtırılmıĢlardır. Çizelge 3.4‟de tahmin edilen 38 gel git bileĢeninden dördüne ait sonuçlar verilmiĢtir. Alpar ve Yüce (1998) Ġstanbul Boğazı‟ndaki gel git değiĢimi üzerine bir çalıĢma yapmıĢlardır. Gel git salınımını hesaplamak için Anadolu Kavağı‟nda (ġekil 3.2(a)) yapılan ölçümleri dikkate almıĢlardır. Gel git salınımlarının günlük periyotta ve küçük genlikli oldukları sonucuna varmıĢlardır. Bir gün periyotlu gel git dikkate alınarak Çizelge 3.4‟deki dört önemli gel git bileĢeni için Alpar ve Yüce (1998) ile Mike 21‟in sonuçları ġekil 3.36‟da birlikte verilmiĢtir. Her iki çalıĢmadaki sonuçların birbirleri ile uyum içerisinde oldukları ġekil 3.36‟da görülmektedir. ġekil 3.36‟daki sonuçlar 2005 Temmuz dönemini kapsamaktadır.

Çizelge 3.4 Harmonik gel git bileĢenleri

Ġstasyon Konumu

Gel git bileĢenleri

Referans M2 genlik (m) Faz (º) S2 genlik (m) Faz (º) K1 genlik (m) Faz (º) O1 genlik (m) Faz (º) E 41º12′13′′ N 29º05′54′′ E 0.015 83.39 0.0063 97.39 0.0091 103.71 0.006 104.43 Anadolu Kavağı 41º30′ N 29º15′ E 0.0126 93 0.0052 101 0.001 110 0.0063 106 Alpar ve Yüce (1998)

56

ġekil 3.36 Temmuz 2005 için Ġstanbul Boğazı‟ndaki gel git durumu

Ġstanbul Boğazı‟nın Karadeniz giriĢindeki su seviyesi değiĢimine ait model sonuçları ġekil 37‟de görülmektedir. Su seviyesi sonuçları rüzgar, dalga, atmosfer basıncı, gel git ve hidrolojik etkilerin tamamını içermektedir. Modelde meteorolojik girdi olarak ECMWF verileri, gel-git ve uzun dönem su seviyesi değiĢimi kullanılmıĢtır. E istasyonundaki su seviyesi değiĢimine ait ölçüm ve model sonuçlarının benzer eğilim gösterdikleri ġekil 37‟den görülmektedir.

ġekil 3.37 E istasyonu su seviyesi değiĢimi ölçüm ve model sonuçları

ġekil 3.38‟de kısa dönemli (rüzgar, dalga ve atmosfer basıncı) etkilere ait model sonuçları, ölçüm sonuçları ve ölçüm sonuçlarının aylık ortalamaları birlikte verilmiĢtir. Kısa dönemli çalkantıların Ekim ile Nisan ayları arasındaki dönemde yılın geri kalan dönemine (yaz dönemi) göre daha etkili oldukları görülmektedir. ġekil 3.38‟deki dönem Karadeniz‟e dönük tatlı su deĢarjından kaynaklanan uzun dönemli mevsimsel etkiyi de içermektedir. Uzun dönemli mevsimsel değiĢimin su seviyesi üzerindeki pozitif katkısı Nisan ile Ekim ayları arasındaki dönemi kapsamaktadır. Kısa dönemli etkiler uzun dönemli mevsimsel değiĢimin

yol açtığı su seviyesi üzerinde çalkantıya neden olmaktadır. Ancak yaz aylarında meteorolojik koĢullardan dolayı kısa dönemli etkilerin su seviyesi üzerinde yarattığı çalkantıların genlikleri yılın geri kalan dönemine göre daha küçük olmaktadırlar. Ölçüm su seviyelerinin aylık ortalamalarından da görüldüğü gibi maksimum ortalama aylık su seviyesi minimum ortalama su seviyesinin neredeyse iki katı mertebesinde değer almıĢtır (ġekil 3.38).

ġekil 3.38 Kısa dönemli etkilere ait model sonuçları, ölçüm sonuçları ve ölçüm sonuçlarının aylık ortalamaları