TUDES - Harita Genel Komutanlığı

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.
Makale, yalnızca yazarların bireysel görüşlerini ifade etmekte olup, Türk Silahlı Kuvvetlerinin görüş, konum,
strateji ya da fikirlerini yansıtmamaktadır.
1
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.ihoohi.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
2
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.
İskenderun
Erdemli
Taşucu
Bozyazı
Girne
G.Magusa
Kurulum
Tarihi
Aralık 2004
Mayıs 2003
Ağustos 2008
Ağustos 2008
Ekim 2008
Ekim 2008
Antalya
Ekim 1985
Aksaz
Ocak 2008
Bodrum
Kasım 1985
Menteş
Gökçeada
Kasım 1985
Ocak 2008
Erdek
Şubat 1984
Yalova
Ocak 2008
M.Ereğlisi
Temmuz 2004
İğneada
İstanbul
Şile
Amasra
Temmuz 2002
Ağustos 2011
Ocak 2008
Haziran 2001
Sinop
Haziran 2005
Trabzon
Temmuz 2002
İstasyon
Açıklama
EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde modernize edildi.
EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde modernize edildi.
EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu.
EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu.
EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu.
EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu.
EGPS+SGPS+Nivelman ile izleniyor. 2 kez yeri değiştirildi. ESEAS-RI
projesinde modernize edildi.
EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu.
EGPS+Nivelman ile izleniyor. Tsunami erken uyarı sisteminde
kullanılmaktadır.
EGPS+SGPS+Nivelman ile izleniyor.
EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu.
EGPS+SGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde modernize
edildi.
EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu.
EGPS+SGPS+Nivelman ile izleniyor. TUJJB destekli bir proje
kapsamında kuruldu. MOMA projesinde modernize edildi. Tsunami
erken uyarı sisteminde kullanılmaktadır.
EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde modernize edildi.
EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu.
EGPS+Nivelman ile izleniyor. MOMA projesinde kuruldu.
EGPS+Nivelman ile izleniyor. 1 kez yeri değiştirildi.
EGPS+Nivelman ile izleniyor. Tsunami erken uyarı sisteminde
kullanılmaktadır.
EGPS+Nivelman ile izleniyor.
3
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).
4
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.
5
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.
Uydu
Altimetresi
Ortometrik
Jeoit
Yükseklik
ODS
ODS
Elipsoit Yüksekliği
Deniz Yüzeyi Topografyası
Jeoit
Yüksekliği
Elipsoit
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
6
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
OGS
ODG
ODDG
EDAG
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
7
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.
8
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
9
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
10