Journals / Harita Dergisi / 2003 / Cilt: 70 - Sayı: 17
Analysis of sea level and geodetic measurements of Antalya-II, Bodrum-II, Erdek and Menteş tide gauges in the period of 1984-2002
- Journal
- Harita Dergisi
- Pages
- 1–72
- DOI
- —
Abstract
Turkish National Sea Level Monitoring System (TUSELS) at present has Ankara data center and tide gauge stations namely Antalya-II and Erdemli at Mediterranean eoasts, Bodrum-II and Mentes at Agean Sea coasts, Erdek at Sea of Marmara coast, Amasra, Trabzon-II and İğneada at Black Sea coasts and the works for the enlargement of TUSELS still continue. Under the frame of TUSELS, sea level measurements and ancillary meteorological parameters are collected in digital form with high accuracy. At the data center the activities of transferring, quality control and analysis of tide gauge data are carried out. After the modernization of the analogous floating tide gauges at Antalya-II, Bodrum-II, Erdek and Mentes with state-of-the art digital and automatic tide gauges with acoustic type sea level sensors in 1998 and at the beginning of 1999, sea level measurements and ancillary meteorological parameters are begun to be collected in digital form with high accuracy. Datum connection between the analogous sea level measurement systems and the digital and automatic sea level measurement systems are performed by the first order precise leveling and the datum of the new system (acoustic sea level measurement device) are transformed to the old system's datum (analogous floating sea level measurement system with stilling well), thus data continuity of sea level measurements is made. The reliable sea level measurements of high quality collected by digital and automatic tide gauges are used for making tidal predictions required for quality control of the sea level data of analogous systems. For each tide gauge, tidal analyses are performed and amplitudes and phase angles of tidal constituents are determined using hourly sea level measurements of good quality collected by digital and automatic tide gauges. The tidal types are determined by using the tidal constituents obtained from tidal analysis. It is revealed that mixed type (mainly semi-diurnal) tides are dominant at Antalya-II, Bodrum-II and Mentes tide gauges while the mixed type (mainly diurnal) tides are dominant at Erdek tide gauge. Based on the tidal constituents obtained, the hourly sea level values for the other years are calculated by tidal prediction. Then, hourly sea level values of 18 years (1985-2002) for Antalya-II, Bodrum-II and Mentes tide gauges and of 19 years (1984-2002) for Erdek tide gauge are quality controlled by comparing them with the predicted values and datum shifts and time errors are removed as much as possible. Daily values are computed by applying a 119-point low-pass filter to the hourly sea level values and monthly values are obtained from the daily values with a simple average. Harmonic analysis is applied to the monthly sea level values of four tide gauges and mean sea levels (MSL) and relative changes of MSLs are calculated. From this, relative MSL changes at Antalya-II, Bodrum-II, Mentes and Erdek are found to be 8.7$pm$0.8 mm/yr, 3.3$pm$1.1 mm/yr, 6.8$pm$0.9 mm/yr and 9.6$pm$0.9 mm/yr respectively. While the relative mean sea level change at Bodrum-II is found to be in good agreement with the global sea level rise estimates, it is found to be much higher than the global sea level rise estimates at Antalya-II, Mentes and Erdek tide gauges. In order to investigate whether these relative sea level rises higher than the global sea level rise estimates are caused from the vertical erustal movements or not, episodic GPS measurements carried out at Tide gauge-GPS benchmarks of the local levelling networks of tide gauges in the period of 1992-2002 and the precise leveling measurements are evaluated.While no statistically significant vertical motion are detected at Bodrum-11 and Mentes Tide gauge-GPS benchmarks, the primary tide gauge benchmarks of Antalya-II and Erdek tide gauges are found to be moving vertically down with rates of-5.3$pm$1.8 mm/yr and -8.4$pm$3.0 mm/yr respectively. It is evident that the relative sea level changes at Antalya-II and Erdek tide gauges arc clearly caused from the local or regional subsidence of the crust where those tide gauges are located. Relative MSL change at Bodrum-II (3.3$pm$1.1 mm/yr) which is close to the global sea level rise estimates is also consistent with the results obtained from epiosodie GPS and precise leveling measurements giving no significant absolute vertical motion at primary tide gauge benchmark. The relative MSL at Mentes tide gauge is found to be rising with a rate of 6.8$pm$0.9 mm/yr, but no significant vertical motion is detected by episodic GPS measurements. At four tide gauges, 3-10 mm/yr local (relative) mean sea level rises are found, although, for Antalya-II and Erdek tide gauges it is considered to be caused from the local or regional downward vertical motion of the crust. It is thought that the relative mean sea level changes may cause the valuable agricultural lands and engineering constructions such as roads etc. to go under the sea. Therefore, it suggested that the relative mean sea level trends should be taken into account in the coastal area plans of Turkey.
Özet
Türkiye Ulusal Deniz Seviyesi İzleme Sistemi (TUDES) halihazırda Ankara veri merkezi ve Akdeniz kıyılarında Antalya-II ve Erdemli, Ege denizi kıyılarında Bodrum-II ve Menteş, Marmara denizi kıyısında Erdek mareograf istasyonu ve Karadeniz kıyılarında ise Amasra, İğneada ve Trabzon-Il mareograf istasyonlarından oluşmakta olup TUDES'in genişletilmesi çalışmaları devam etmektedir. TUDES kapsamında deniz seviyesi ile yardımcı meteorolojik parametreler sayısal ve yüksek doğrulukta elde edilmektedir. Veri merkezinde mareograf istasyonlarındaki verilerin aktarılması, kalite kontrol ve analiz işlemlerinden geçirilmesi faaliyetleri yürütülmektedir. 1998 yılı ve 1999 yılı başlarında Antalya-II, Bodrum-II, Erdek ve Menteş şamandıralı analog mareograf istasyonlarının, akustik prensiple çalışan modern teknoloji ürünü sayısal ve otomatik mareograf istasyonları ile modernize edilmesinden sonra, deniz seviyesi ölçüleri ve yardımcı meteorolojik parametreler sayısal formda ve yüksek kalitede elde edilmeye başlanmıştır. Analog deniz seviyesi ölçme sistemleri ile sayısal ve otomatik deniz seviyesi ölçme sistemleri arasındaki datum dönüşümleri I nci derece duyarlı geometrik nivelman ölçüleri ile yapılarak yeni sistemdeki (akustik deniz seviyesi ölçme aleti) ölçülerin daturnu, eski sistemin (şamandıralı dinlendirme kuyulu analog deniz seviyesi ölçme sistemi) datumuna dönüştürülmüş ve böylece deniz seviyesi ölçülerinde veri devamlılığı sağlanmıştır. Sayısal ve otomatik mareograf istasyonlarında elde edilen yüksek kaliteli ve güvenilir deniz seviyesi ölçüleri, eski sistemle elde edilen deniz seviyesi ölçülerinin kalite kontrol işlemleri için gerekli olan gelgit kestirimlerinin yapılmasında kullanılmıştır. Dört mareograf istasyonunda sayısal ve otomatik mareograf sisteminden elde edilen yaklaşık bir yıl uzunluğunda yüksek doğruluklu ve kaliteli saatlik deniz seviyesi ölçüleri kullanılarak gelgit analizleri yapılmış ve her bir mareograf istasyonu için gelgit bileşenlerinin genlik ve faz açıları belirlenmiştir. Dört mareograf istasyonunda hesaplanan gelgit bileşenleri kullanılarak gelgit tipleri belirlenmiştir. Antalya-II, Bodrum-II ve Menteş mareograf istasyonlarında karışık tipte (temel olarak yarım günlük) ve Erdek mareograf istasyonunda ise karışık tipte (temel olarak günlük) gelgitin baskın olduğu ortaya çıkarılmıştır. Elde edilen gelgit bileşenleri temel alınıp, gelgit kestirimi ile diğer yıllar için saatlik deniz seviyesi değerleri hesaplanmıştır. Daha sonra, Antalya-II, Bodrum-II ve Menteş mareograf istasyonlarında 18 yıllık (1985-2002) ve Erdek mareograf istasyonunda 19 yıllık (1984-2002) saatlik deniz seviyesi ölçüleri ile kestirilen saatlik deniz seviyesi değerleri karşılaştırılarak kalite kontrol işlemine tabi tutulmuş ve datum kayıklığı ile zaman hataları giderilmeye çalışılmıştır. Kalite kontrolden geçirilmiş saatlik deniz seviyesi ölçülerine 119 noktalı alçak frekans filtresi uygulanarak günlük ortalama deniz seviyesi değerleri ve günlük ortalama değerlerin basit aritmetik ortalaması alınarak aylık ortalama deniz seviyesi değerleri bulunmuştur. Söz konusu dört mareograf istasyonuna ait aylık Ortalama Deniz Seviyesi (ODS) değerleri Harmonik analiz yöntemiyle değerlendirilerek Ortalama Deniz Seviyesi ve ODS'nin bağıl doğrusal değişimleri hesaplanmıştır. Buna göre Antalya-II, Bodrum, Menteş ve Erdek mareograf istasyonlarında ODS'nin bağıl doğrusal değişimleri sırasıyla 8.7+0.8 mm/yıl, 3.3$pm$1. l mm/yıl, 6.8$pm$0.9 mm/yıl ve 9.6$pm$0.9 mm/yıl olarak bulunmuştur. Bodrum-II mareograf istasyonundaki ortalama deniz seviyesi değişimi global deniz seviyesi yükselişi tahminleri ileoldukça uyumlu bulunurken, Antalya-II, Menteş ve Erdek mareograf istasyonlarında ise global tahminlerden oldukça yüksek ortalama deniz seviyesi yükseliş hızları belirlenmiştir. Global deniz seviyesi yükseliş tahminlerinden daha büyük olan bu bağıl deniz seviyesi yükselişlerinin düşey yer kabuğu hareketlerinden kaynaklanıp kaynaklanmadığını araştırmak amacıyla, mareograf istasyonları lokal nivelman ağlarında bulunan Mareograf-GPS noktalarında 1992-2002 döneminde gerçekleştirilen tekrarlı GPS ve duyarlı geometrik nivelman ölçülerinin birlikte değerlendirilmesi ile Bodrum-U ve Menteş Mareograf-GPS noktalarında istatistiksel olarak anlamlı bir düşey hareket bulunmazken, Antalya-II ve Erdek mareograf asıl röperlerinin sırasıyla -5.3$pm$1.8 mm/yıl ve -8.4$pm$3.0 mm/yıl hızla çöktüğü tespit edilmiştir. Antalya-II ve Erdek mareograf istasyonlarındaki bağıl deniz seviyesi değişimlerinin belirgin olarak mareograf istasyonlarının bulunduğu karanın lokal yada bölgesel çökmesinden kaynaklandığı değerlendirilmektedir. Bodrum-II mareograf istasyonundaki ortalama deniz seviyesinin bağıl değişimi (3.3$pm$1.1 mm/yıl), global deniz seviyesi yükselişi tahminlerine oldukça yakın olup, aynı zamanda tekrarlı GPS ve duyarlı geometrik nivelman ölçülerinin birlikte değerlendirilmesi ile elde edilen asıl mareograf röperinde anlamlı bir mutlak düşey hareket olmadığı sonucu ile uyuşmaktadır. Menteş mareograf istasyonu ortalama deniz seviyesinin 6.8$pm$0.9 mm/yıl bir hızla yükseldiği belirlenmiş ancak tekrarlı GPS ölçüleri ile anlamlı bir düşey hareket belirlenmemiştir. Dört mareograf istasyonunda da Antalya-II ve Erdek mareograf istasyonlarında lokal yada bölgesel düşey yer kabuğu hareketlerinden kaynaklandığı değerlendirilse de, yerel (bağıl) 3-10 mm/yıl oranında bir ortalama deniz seviyesi yükselme trendi bulunmuştur. Yerel deniz seviyesi değişimlerinin yerleşim alanlarında verimli toprakların, yol vb. gibi mühendislik yapıların deniz suyu altında kalmasına sebep olabileceği değerlendirilmektedir. Bu sebeple tespit edilen bağıl seviyesi trendlerinin Türkiye kıyı alanları planlarında göz önünde bulundurulması önerilmektedir.