maregraf istasyonları

Makale, yalnızca yazarların bireysel görüşlerini ifade etmekte olup, Türk Silahlı Kuvvetlerinin görüş, konum,

strateji ya da fikirlerini yansıtmamaktadır.

1

TÜRKİYE ULUSAL DENİZ SEVİYESİ İZLEME SİSTEMİ (TUDES)

Serdar AKYOL, Mehmet SİMAV, Erdinç SEZEN, A.İhsan KURT, Ali TÜRKEZER, Mustafa KURT

Harita Genel Komutanlığı, Jeodezi Dairesi Başkanlığı, Tıp Fakültesi Caddesi, 06100, Dikimevi, Ankara.

(E-posta: [email protected] Belgegeçer: 03123201495 Telefon: 03125952249)

Özet

Türkiye’de deniz seviyesi gözlemleri hâlihazırda TUDES kapsamında işletilen 20 mareograf

istasyonunda gerçekleştirilmektedir. Bu bildiride yükseklik sistemi modernizasyonu açısından

TUDES’in önemi ve rolü hakkında bir değerlendirme yapılacaktır.

Anahtar Sözcükler: TUDES, mareograf istasyonu, deniz seviyesi.

Abstract

Sea level measurements in Turkey are currently conducted at 20 tide gauge stations operated

under TUDES. In this proceeding, we will assess the importance and role of TUDES in terms

of height system modernization.

Keywords: TUDES, tide gauge station, sea level.

1. Giriş

Okyanus ve denizlerin biyolojik ve kimyasal özellikleri bir yana bırakıldığında fiziksel

özelliklerini tanımlayan en değerli bilgilerden biri düşey yöndeki seviye değişimleridir.

2

Seviye ölçüleri yüzyılı aşkın bir süredir okyanus ve deniz kıyıları ile adalara kurulmuş

mareograf istasyonlarında yersel tekniklerle yapılmaktadır. Bu ölçüler;

(i) düşey referans sistemlerinin oluşturulması (Vaníček, 1991; Demir, 2005) ve farklı

yükseklik datumlarının birleştirilmesinde,

(ii) oşinografik modelleme (gelgit, okyanus dolaşımı vb.) ve simülasyon çalışmalarında

(Tsimplis vd., 1995; Lefevre vd., 2002),

(iii) altimetrik gözlemlerin kalibrasyonunda (Mitchum, 1994; 1998; 2000),

(iv) hidrografik ölçmeler ve özellikle sığ sularda güvenli seyrüseferde (http://www.iho-

ohi.net/english/committees-wg/hssc/twlwg.html),

(v) kıyı ve deniz yapılarının (liman, köprü, tüp geçit vb.) tasarımında (NRC, 1987;

Sorensen, 2006),

(vi) deniz sınırlarının (karasuları, kıta sahanlığı vb.) belirlenmesinde (Vaníček, 1994),

(vii) iklim değişimleri ve etkilerinin araştırılmasında (IPCC, 2007),

(viii) erken uyarı sistemlerinin (tsunami erken uyarı, fırtına erken uyarı vb.)

gerçekleşiminde (http://www.ioc-tsunami.org/, Merrifield vd., 2005) etkin olarak

kullanılmaktadır.

Ülkemizde deniz seviyesi ölçüleri Türkiye Ulusal Deniz Seviyesi İzleme Sistemi (TUDES)

kapsamında Akdeniz, Ege, Marmara, Karadeniz ile Gökçeada ve KKTC kıyılarına dağılmış

20 mareograf istasyonunda gerçekleştirilmektedir. Bu bildiride, öncelikle TUDES hakkında

kısa bir bilgi verilecek ardından yükseklik sistemi modernizasyonu açısından deniz seviyesi

gözlemlerinin önemi hakkında bir değerlendirme yapılacaktır.

2. Türkiye Ulusal Deniz Seviyesi İzleme Sistemi (TUDES)

Türkiye’de deniz seviyesi belirleme çalışmaları, ilk kez Fransa Ulusal Coğrafya Enstitüsü

tarafından 1922 yılında İskenderun’da bir istasyonun kurulması ile başlamış, 1934 yılında

Kandilli Rasathanesi tarafından Arnavutköy’de ve 1935 yılında ise Harita Genel Komutanlığı

tarafından Antalya’da mareograf istasyonunun kurulması ile devam etmiştir (Gürdal, M.A.,

1998). Günümüzde ise TUDES kapsamında Türkiye ve KKTC kıyılarına dağılmış 20 adet

mareograf istasyonu ile deniz seviyesi izleme çalışmaları devam etmektedir. İstasyonlar

hakkında genel bilgiler Tablo 1’de, istasyonların dağılımı da Şekil-1’de gösterilmektedir. 17

TUDES istasyonunda 15’er dakikalık, 3 istasyonda ise 1’er dakikalık ortalamalar halinde

3

deniz seviyesi ölçülmektedir. Mareograf istasyonlarında deniz seviyesi ölçümleri yanında

meteorolojik parametreler de (sıcaklık, nem, basınç, rüzgâr hızı ve yönü) ölçülmektedir.

İstasyonlarındaki sensörlerden toplanan veriler veri toplayıcıda tutularak GPRS modem ile

veri merkezine iletilmektedir. Veri merkezinde, mareograf istasyonunda toplanan verilere 2

seviyeli kontrol uygulanmakta (Şekil-2) ve kontrol edilen veriler veri tabanında

saklanmaktadır (Simav vd., 2011).

Tablo-1: TUDES istasyonları hakkında genel bilgi.

İstasyon Kurulum Tarihi

Açıklama

İskenderun Aralık 2004 EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde modernize edildi. Erdemli Mayıs 2003 EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde modernize edildi. Taşucu Ağustos 2008 EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu. Bozyazı Ağustos 2008 EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu. Girne Ekim 2008 EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu. G.Magusa Ekim 2008 EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu.

Antalya Ekim 1985 EGPS+SGPS+Nivelman ile izleniyor. 2 kez yeri değiştirildi. ESEAS-RI projesinde modernize edildi.

Aksaz Ocak 2008 EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu.

Bodrum Kasım 1985 EGPS+Nivelman ile izleniyor. Tsunami erken uyarı sisteminde kullanılmaktadır.

Menteş Kasım 1985 EGPS+SGPS+Nivelman ile izleniyor. Gökçeada Ocak 2008 EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu.

Erdek Şubat 1984 EGPS+SGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde modernize edildi.

Yalova Ocak 2008 EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu.

M.Ereğlisi Temmuz 2004 EGPS+SGPS+Nivelman ile izleniyor. TUJJB destekli bir proje kapsamında kuruldu. MOMA projesinde modernize edildi. Tsunami erken uyarı sisteminde kullanılmaktadır.

İğneada Temmuz 2002 EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde modernize edildi. İstanbul Ağustos 2011 EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu. Şile Ocak 2008 EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu. Amasra Haziran 2001 EGPS+Nivelman ile izleniyor. 1 kez yeri değiştirildi.

Sinop Haziran 2005 EGPS+Nivelman ile izleniyor. Tsunami erken uyarı sisteminde kullanılmaktadır.

Trabzon Temmuz 2002 EGPS+Nivelman ile izleniyor.

4

Şekil-1: Türkiye Ulusal Deniz Seviyesi İzleme Sistemi

Şekil-2: TUDES veri akışı.

Mareograf istasyonlarında deniz seviyesi gözlemleri karaya göre yapıldığından karanın düşey

yöndeki hareketi (çökme/yükselme) gerçek deniz seviyesi sinyali ile karışabilmektedir. Söz

konusu düşey kara hareketini belirlemek ve yer merkezine göre mutlak deniz seviyesi

değişimlerini izlemek için belirli periyotlarda hassas nivelman, kampanya tipi GPS (EGPS) ve

sabit GPS (SGPS) gözlemleri yapılmaktadır (Şekil-3).

5

Şekil-3: Mareograf istasyonlarında gerçekleştirilen jeodezik ölçüler.

TUDES mareograf istasyonları jeodezik amaçlar yanında ülkemizde oşinografik, meteorolojik

ve erken uyarı çalışmalarına da hizmet etmektedir. Avrupa Birliği tarafından desteklenen

Avrupa Deniz Seviyesi İzleme Sistemi-Araştırma Altyapısı (ESEAS-RI), TÜBİTAK

tarafından desteklenen Meteoroloji ve Oşinografi Mükemmeliyet Ağı (MOMA) projesi ile

Kuzeydoğu Atlantik, Akdeniz ve Bağlantılı Denizlerde Tsunami Eken Uyarı Sistemi

(NEAMTWS) projelerinde TUDES istasyonları kullanılmış ve halen kullanılamaya devam

etmektedir.

3. TUDES’in Yükseklik Sistemi Açısından Rolü ve Önemi

Mareograf istasyonlarının yükseklik sistemi gerçekleşimi aşamasında en temel işlevi,

istasyondaki uzun dönemli deniz seviyesi verilerinden hesaplanan lokal ortalama deniz

seviyesi bilgisini sağlamasıdır (Şekil-4). Jeodezide düşey datum olarak Yer’in gravite alanı

içerisinde eş potansiyelli yüzeylerden biri olan ve durgun deniz yüzeyi ile çakışık olduğu

varsayılan jeoit yüzeyi seçilmektedir. Ancak jeoit doğada gözle görülebilen bir yüzey değildir

ve sıfır yüksekliğe sahip bu yüzeyi yeryüzünde işaretlemek imkânsızdır. Jeoitin ortalama

deniz seviyesi ile çakışık olduğu varsayımından hareketle, düşey datumların pratikteki

gerçekleşimi mareograf istasyonlarında belirlenen ortalama deniz seviyesidir. Klasik

yaklaşımla, bir veya birden fazla mareograf istasyonunda belirlenen ortalama deniz seviyesi

potansiyeli, jeoit potansiyeline eşit kabul edilir. Böylece bu yüzey veya yüzeylerin

jeopotansiyel sayıları sıfır olur ve datum noktası olarak gerçekleşim yapılmış olur. Türkiye de

dâhil olmak üzere dünyada birçok ülke ortalama deniz seviyesine göre referans yüzeyini

belirleyerek yükseklik sistemini oluşturmuştur.

6

Maregraf istasyonlarının ikinci temel işlevi, kıyılarda deniz yüzeyi topografyanın

belirlenmesidir. Bazı meteorolojik, hidrolojik ve oşinografik nedenlerden dolayı bir mareograf

istasyonunda belirlenen ortalama deniz seviyesi ile o istasyondaki jeoit yüzeyi genellikle

çakışmaz. Bu iki yüzey arasındaki farka Deniz Yüzeyi Topografyası adı verilir. Global olarak

jeoit ile ortalama deniz seviyesi arasında 2 metreye varan farklar vardır. Deniz yüzeyi

topografyası jeodezi ile fiziksel oşinografinin kesiştiği bir alandır. Jeodezik olarak bu fark

düşey datumların tanımlanmasında, jeoit modellerinin test edilmesinde ve farklı düşey

datumların birbirlerine bağlanmasında (örneğin; ana kara ile adalar) kullanılır. Fiziksel

oşinografide ise akıntı ve dolaşım modellemede çalışmalarında kullanılmaktadır (Simav vd.,

2011). Açık denizde deniz yüzeyi topografyası uydu altimetre gözlemlerinden

türetilebilmektedir. Ancak altimetrik gözlemlerin kıyı alanlarda yeterince doğru olmaması

nedeniyle bu boşluk mareograf istasyonları ile doldurulmaktadır. Mareograf istasyonunda

deniz yüzeyi topografyasının belirlenebilesi için istasyondaki jeoit yüksekliğinin bilinmesi

gerekmektedir. Bu bilgi global veya bölgesel jeoit modellerinden sağlanmaktadır.

Elipsoit

JeoitOrtometrik

Yükseklik

JeoitYüksekliği

ODSODS

Uydu Altimetresi

Deniz Yüzeyi Topografyası

Elipsoit Yüksekliği

Elipsoit

JeoitOrtometrik

Yükseklik

JeoitYüksekliği

ODSODS

Uydu Altimetresi

Elipsoit Yüksekliği

Deniz Yüzeyi Topografyası

Şekil-4: Deniz seviyesi ölçülerinin jeodezide kullanımı

Maregraf istasyonları, kıyılarda jeoit modellerinin kontrolü ile nivelman çalışmalarında

mesafeye bağlı hataların denetlenmesinde de kullanılmaktadır. Bu durumda yukarıda

belirtilenin tersine mareograf istasyonlarında deniz yüzeyi topografyasının bilinmesi

gerekmektedir. Deniz yüzeyi topografyası sadece jeodezik yöntemlerle değil aynı zamanda

oşinografik yöntemlerle de belirlenebilmektedir. Jeodezik, altimetrik ve oşinografik

7

yöntemlerin optimal kombinasyonu ile belirli doğrulukta ve çözünürlükte topografya modeli

bilgisi sağlanabilmektedir.

Farklı düşey datumlar arasındaki ilişkinin kurulmasında mareograf istasyonlarına ihtiyaç

duyulmaktadır. Özellikle deniz aşırı veya farklı datumlara dayalı birden fazla ülkeyi

ilgilendiren projelerde datumlar arasındaki farkın bilinmesi önem arz etmektedir. Mareograf

istasyonlarında gerçekleştirilen GPS ölçüleri, ortalama deniz seviyesi, deniz yüzeyi

topografyası ve jeoit bilgisi ile datumlar arasındaki ilişki ortaya çıkarılabilmektedir.

Mareograf istasyonu deniz seviyesi ölçülerinden sadece ortalama deniz seviyesi değil

hidrografik amaçlı diğer gelgit datumları da hesaplanmaktadır. Gelgit datumları, gelgitlerin

belirli evrelerine göre hesaplanan referans yüzeyleri olup, pratikte batimetrik haritaların

oluşturulması, güvenli seyrüsefer ve kıyı mühendisliği çalışmalarında kullanılmaktadır.

Ortalama deniz seviyesi de gelgit datumlarından bir tanesidir. Yüksek seviyelerin ortalaması,

düşük seviyelerin ortalaması, en yüksek seviyelerin ortalaması, en düşük seviyelerin

ortalamasına göre gelgit datumları farklı isimlerle anılmaktadır (Şekil-5)

EYAG

ODYG

OYG

ODS

ODG

ODDG

EDAG

OGS

EYAG

ODYG

OYG

ODS

ODG

ODDG

EDAG

OGS

EYAG

ODYG

OYG

ODS

ODG

ODDG

EDAG

OGS

Şekil-5: Gelgit karakteristiği ve gelgit datumları

4. Sonuç

Deniz seviyesi ölçüleri başta jeodezi ve oşinografi olmak üzere yer bilimlerinin diğer

dallarında kullanılan temel veri setlerinden bir tanesidir. Ülkemizde deniz seviyesi gözlemleri

8

TUDES kapsamında işletilen 20 mareograf istasyonunda, dünya standartlarına uygun olarak

gerçekleştirilmektedir. Bu istasyonlar yükseklik sistemlerinin vazgeçilmez unsurları olan

başta ortalama deniz seviyesi ve diğer gelgit datumlarının belirlenmesi olmak üzere, jeoit

modelinin kontrolü, deniz yüzeyi topografyasının belirlenmesi ve farklı düşey datumlar

arasındaki ilişkinin kurulmasına temel teşkil etmektedir. Bu sebeple TUDES’in, yükseklik

sistemi modernizasyonunda önemli katkılar sağlayacağı değerlendirilmektedir.

9

KAYNAKLAR

Simav, M., Türkezer, A., Sezen, E., Akyol, S., İnam, M., Cingöz, A., Lenk, O., Kılıçoğlu, A.,

Türkiye Ulusal Deniz Seviyesi İzleme Ağı Veri Kalite Kontrol ve Yönetim Sistemi, Harita

Dergisi, Ocak 2011, Sayı:145

Gürdal, M.A., Deniz Seviyesi Ölçmeleri ve Harita Genel Komutanlığınca İşletilen

Mareograf İstasyonları, Harita Dergisi, Ocak 1998, Sayı:119

Vanicek, P., 1991, Vertical Datum and NAVD88, Surveying and Land Information

System, 51, No.2, 83-86.

Demir, C., 2005, Düşey Datumun Belirlenmesi ve Uygulamada Kullanımı, TUJK 2005

Yılı Bilimsel Toplantısı "Jeoid ve Düşey Datum Çalıştayı", Trabzon, 22 - 24 Eylül, 78-83.

Tsimplis, M.N., Proctor, R., Flather, R. A., 1995, A two-dimensional tidal model for the

Mediterranean Sea, Journal of Geophysical Research, 100, 223-239.

Lefevre, F., F.H. Lyard, C. Le Provost, and E.J.O Schrama, 2002, FES99: a global tide finite

element solution assimilating tide gauge and altimetric information, Journal of

Atmospheric and Oceanic Technology, 19, 1345–1356.

Mitchum, G.T., 2000, An Improved Calibration of Satellite Altimetric Heights Using Tide

Gauge Sea Levels with Adjustment for Land Motion, Marine Geodesy, 23, 145-166.

Mitchum, G. T., 1998, Monitoring the stability of satellite altimeters with tide gauges, J.

Atmospheric and Oceanic Technology, 15, 721-730.

Mitchum, G. T., 1994, Comprasion of TOPEX sea surface heights and tide gauge sea

levels, Journal of Geophysical Research, 99, 541-553.

http://www.iho-ohi.net/english/committees-wg/hssc/twlwg.html

10

NRC, 1987, Responding to Changes in Sea Level: Engineering Implications, Committee

on Engineering Implications of Changes in Relative Mean Sea Level, Marine Board,

National Research Council. National Academy Press, Washington, DC, 160.

Vanicek, P., 1994, On the global vertical datum and its role in maritime boundary

demarcation; Proceedings of international symposium INSMAP 94, Hannover, Germany,

September 19-23, 243-250.

IPCC, 2007, The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth

Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge

University Press, Cambridge, UK.

http://www.ioc-tsunami.org

M.A. Merrifield, Y.L. Firing, T.Aarup, W.Agricole, G.Brundrit, D.Chang-Seng, R. Fare,

B.Kilonsky, W.Knight, L.Kong, C.Magori, P.Manurung, C. McCreery, W.Mitchell, S.Pillay,

F. Schindele, F. Shillington, L.Testut, E.M.S. Wijeratne, P.Caldwell, J. Jardin, S. Nakahara,

F.-Y. Porter, and N. Turetsky, Tide Gauge Observations Of The Indian Ocean Tsunami,

December 26, 2004, Geophysical Research Letters, Vol. 32