İklim değişikliği sonucu yükselen deniz seviyelerine çözümler: Yüzen yapılar ve yerleşimler için konsept bir model önerisi
Solutions to rising sea levels as a result of climate change: A concept model proposal for floating structures and settlements
Yazar: IŞIL İNCE
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL EREN KÜRKÇÜOĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kentsel Tasarım Ana Bilim Dalı / Kentsel Tasarım Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Mimarlık = Architecture ; Şehircilik ve Bölge Planlama = Urban and Regional Planning
Dizin: Doğal afetler = Natural disasters ; Ekolojik yapı = Ecological structure ; Kıyı mimarisi = Seaside architecture ; Kıyı yapıları = Coastal structures ; Stratejik konsept = Strategic concept ; Su mimarisi = Aqua architecture

Özet:
Küresel iklim değişikliği olayları dünyayı etkisi altında bulunduran, doğal ve özellikle insan aktiviteleri kaynaklı değişimlerin tümünü yansıtan oldukça önemli bir konudur. Günümüz kentlerinde dolaylı veya dolaysız küresel ısınmanın neden olduğu çevresel felaketlerin artışı, bu değişime yol açan etkenlerle birlikte çevrede çeşitli potansiyel etkiler oluşturmuş ve yakın geçmişte etkileri arttırıcı rol üstlenmiştir. Uluslararası İklim Değişikliği Paneli'ne göre iklim değişimine yol açan etkenler arasında dünya popülasyonunun çok hızlı artması neticesinde insan faaliyetleri sonucu makine kullanımının getirdiği çevreye verilen yüksek salınımlar rol oynamaktadır. Meydana gelen değişimlerin doğal çevre, insan sağlığı ve özellikle deniz seviyeleri üzerine ciddi potansiyel etkileri olduğu bilinmektedir.

Yükselen deniz seviyeleri kavramı iklim değişikliklerinin potansiyel etkisi olarak bir çevresel felakete dönüşmeye başlarken, küresel ısınmanın yükselişi ile etkisi giderek artarak okyanus, deniz, nehir gibi yaşam ve ticaretin canlı olduğu kıyı alanlarında yaşamı olumsuz kılmayı sürdürmektedir. Global Riskler Raporu'nda belirtildiği üzere okyanusların 2100 yılı itibari ile 2,5 metre, 2100'den sonra 6 metreye kadar yükseleceğini ve kıyı alanlarının yüzde doksanının ortalamanın üzerinde bir su seviyesi artışı yaşayacağını belirtmiştir. Risk altındaki ülkelerin büyük şehirlerini, sahil bölgelerini ve kıyılarını tehdit eden yükselen deniz seviyeleri hususu, ek olarak batan şehirler kavramını tetikleyerek konunun önemini açıkça göstermektedir. Dünya Ekonomik Forumu'na göre Hollanda, Hindistan ve Asya ülkeleri batan şehir olabilecek lokasyonlarda yer almakta olan ülkelerdendir. Bu kapsamda ülkelerin batarak yok olmaması için alınması gereken önlemlerden ve gerekliliklerden söz edilmiştir.

Kentsel ölçekte ve yapı düzeyinde yüzen yapıların iklim değişikliğine bağlı yükselen deniz seviyeleri ve diğer afet durumlarına kapsamlı şekilde yanıt verebilmesi; tarihsel gelişim, kavram ve özellikler detaylıca araştırılarak tespit edilmiştir. Yüzen yapıların tarihsel gelişiminde yer alan palafitler, amfibik ve hareketli yüzen yapılar kullanım türleri bakımından literatürde incelenmiş; yapıların tasarım yaklaşımı, malzeme seçimleri ve çevreyle ilişkileri değerlendirilmiştir. Her üç yapı tipinin de birbirine benzer özellikleri taşıdığı ve bir bakıma zamanla gelişerek mevcut birimleri oluşturduğu söylenebilmektedir.

Kullanım türleri bakımından incelenen örnekler sonucunda araştırma kapsamında yüzen yapıların çoğunlukla konut fonksiyonu olarak kullanıldığı görülmüş ve bölüm özel ile kamusal yüzen yapılar olmak üzere ikiye ayrılmıştır. Yapıların iki fonksiyonla kullanılıyor oluşunun yapının özelliklerine etki ettiği gözlemlenmiştir. Bu kapsamda araştırmanın devamında verilmesi istenen konsept bir model önerisi hedefiyle yüzen şehir araştırmaları yürütülmüş; bu kavramın günümüzde gerçekleşmesi planlanan yeni bir konsept olduğu, ancak kentsel ve şehir ölçeğinde karşılığının bulunabilmesi potansiyeline sahip olup olunmadığı sonucuna olan yakınlık, tasarlanan projeler üzerinden irdelenmiştir.

Bilgiler çerçevesine çalışmada öncelikle küresel iklim değişimi ve yüzen yapı ile şehirler kavramlarının literatür taraması yapılmış, güncel kuramlarda ve raporlarda iklimin yeri, önemi, güncel durumu ve yüzen yapıların oluşumları incelenmiştir. Ardından iklim değişikliği ve yüzen mimari yapılar bağlamında bir aksiyon planı ve konsept bir model önerisi üretebilmek için bazı parametreler oluşturulmuştur. Parametreler sayesinde bir kentsel ölçekte aksiyon planı etaplarına başlangıç tarif edilmiş, etaplama gelişimi ortaya konmuştur. Yönetsel düzeyde ele alınmasının ve taşkın riski altında bulunan bölgelere uygulanmasının önerildiği bir faz diyagramı oluşturularak, farklı senaryolar açıklanmıştır. Genel kapsamda deniz seviyelerinin 5 metre ve 10 metre artacağı planlanarak oluşturulan bir felaket senaryosu sisteminde önerilecek konsept modelin nasıl çalışacağı gösterilmiştir.

Araştırmanın son bölümünde deniz seviyelerinin yükselmesi durumuna mimari çözümler getirebilmek amacıyla konsept bir model önerisi geliştirilmiştir. Oluşturulan konsept model önerisinin önemi, özellikleri, birleştirilme organizasyonu iki ve üç boyutlu mekânsal diyagramlar ile aktarılmış; farklı iki tip model önerilmiştir. Konut ve ticari olarak ayrı fonksiyonlara sahip iki modül, yapısal bakımdan değerlendirilerek sahip olması gereken mimari ihtiyaçlara göre düzenlenmiştir. Üretilen modellerin bir çevrede entegre olabilme becerileri sunulmuş ve süreç katmanlaması gerçekleştirilerek bir mekâna yerleşme ilkeleri tariflenmiştir. Varsayımsal bir kentsel çerçevede suların yükseldiği ve çekildiği bir senaryoda mevcut sabit konutlar ile öneri modüllerin mekânda meydana gelen farklılara verdiği tepkilerin tespiti görsellerle kademeli olarak aktarılmıştır.

Tüm teorik çerçeve ve önerilen aksiyon planı ile konsept modüllerin sonucunda, aksiyon planın konsept modülleri kapsadığı ve birlikte uygunluk kriterlerini büyük ölçüde arttırdıkları sonucuna ulaşılmıştır. Araştırmalar sonucunda özellikle son on yılda tariflenen afet senaryoları için su seviyelerini yönetebilmek, su ile ilişkili olan veya olmayan farklı afet olaylarına uyum göstermek ve insan ile doğayı birbiri üzerinde tutmadan kucaklayıcı ve koruyucu yöntemlerle daha güvenli kentler yaratabilmenin olası bir ifadesi olarak; araştırmada önerilen adapte edilebilir yüzen yapı ve yerleşkeler içindeki planlanmalar, hedeflenen gelişimi destekleyici pozitif niteliklere sahiptir. Bu çıkarımla araştırmanın sonuç ve değerlendirme bölümünde, gelecek çalışmalar için potansiyel senaryoların kısıt ve fırsatları ayrıca ortaya konarak bir planlama stratejisi vurgulanmıştır.

Abstract:
Global climate change events are a very considerable issue that reflects all of the natural and especially human activities that affect the world. The increase in environmental disasters caused by direct or indirect global warming in today's cities has created various potential effects on the environment together with the factors that lead to this change. Despite the fact that the situation has played a role in increasing the potential effects in the recent past, the fact that many countries, institutions and especially individuals do not take action on the issue has put the situation of the process under a lot of stress recently.

According to the International Panel on Climate Change, the rapid increase in the world population and the high emissions caused by the use of machinery as a result of human activities play a role among the factors that cause global climate change. Inevitably, a rising birth rate rather than deaths in the world, increase in vertical structuring due to the fact that capital cities are not suitable for horizontal construction, uncontrolled and frequent use of automobiles and other private transportation vehicles, high production by increasing the volume of machinery in many sectors that are inevitable to develop with technology, bad gases released into the atmosphere without being filtered (the uncontrolled release into the air) are the numerous examples of have a big percentage in global climate change.

It is known that all the changes that occur have serious potential effects on the natural environment, human health and especially on sea levels. Disasters caused by climate change cause the change of all living vegetation in the natural environment and the migration, disruption and death of living things. In terms of human health, it is possible to talk about physical and mental disorders caused by unbearable bad weather conditions and natural disasters in numerous reports and studies. Indirectly, besides all the effects, sea level rise stands out as another unavoidable disaster for the future.

While the concept of rising sea levels has begun to turn into an environmental disaster as a potential effect of climate changes, its effect gradually increases with the rise of global warming, and it continues to make life negative in coastal areas such as oceans, seas, rivers, where life and trade are lively. Due to this risk factor, which threatens the residential areas, especially in the port areas where trade is frequent, coastal strips, which are the primary use of the public, and because of this risk factor, many cities will make coastal revisions in the near future.

As stated in the Global Risks Report, the oceans will rise by 2,5 meters by 2100, and up to 6 meters after 2100, and that ninety percent of the coastal areas will experience a water level increase above the average. Assuming that the situation will not worsen, the idea that most of the single-storey buildings in the endangered areas will be flooded in only 80 years, emphasizes the severity of the risk to be faced. This period, which corresponds to a human lifespan, is actually not far at all. The issue of rising sea levels threatening the major cities, coastal areas and coasts of many well-known countries at high risk clearly demonstrates the importance of the issue, additionally by triggering the concept of sinking cities. According to the World Economic Forum (WEF), the Netherlands, India and Asian countries are among the countries that are located in locations that could be named under "sinking cities". In this context, the precautions and necessities to be taken in order to prevent countries from sinking and disappearing were mentioned and investigated.

The ability of floating structures at the urban context and building scale to respond comprehensively to rising sea levels and other disaster situations due to climate change; historical development, concepts and features have been determined by researching in detail. Being able to perceive the history of construction of the building and the conditions under which it was formed and evolved into its present form, will increase the foresight that will add to future design and projects. Time will feed the design process by creating cost savings. Therefore palafits, amphibious and mobile or nonmobile floating structures, which are involved in the historical development of floating structures, have been examined in the literature in terms of their usage types. The design approach of the buildings, material choices and their relations with the environment were evaluated. It can be said that all three building types have similar characteristics and, in a way, developed over time to form the existing units.

As a result of the examples examined in terms of usage types, it was seen that the "floating structures" were mostly used as housing functions within the scope of the research, and the section was divided into two as "private and public floating structures". It has been observed the fact that the buildings are mostly used with two different functions, which affects the characteristics of the building. The main reason for dividing the inference into two as private and public is for the detailed determination of the differences in private, public or mixed uses. The first thing that stands out in terms of differences is size. The size of the building is much larger in public functions than in residences.

Creating a design that will enable a floating public building to float with its weight is one of the challenging issues throughout the research. In this context, "floating city" researches were carried out with the aim of a concept model proposal, which is desired to be given in the continuation of the research. This concept is a new concept planned to be realized today; however, the proximity to the conclusion of whether it has the potential to have an urban scale equivalent analyzed through the projects published.

Within the framework of informations, first of all, the literature review of the concepts of global climate change and floating structure and cities was made, and the position, importance, current situation of the climate in current theories, reports and the formation of floating structures were examined. Then, some parameters were created in order to produce an action plan and a conceptual model proposal in the context of climate change and floating structures. With the help of to the parameters, the beginning of the action plan stages in an urban scale was defined and the development of the stages was revealed.

Before design parameters; pre-design, design phase and post-design process are represented by a triangle. In this triangle, the location of the action plan and the transition to model production are described. It was stated that an action plan could be produced during the design phase, and then a model could be produced and feedbacks could be given after the design. Different scenarios are explained by creating a phase diagram, which is recommended to be handled at the administrative level and applied to areas under flood risk. As the word "phase" symbolizes the changes in the period of harmonic motion or periodic changes of any magnitude, the word meaning is fictionalized in a hypothetical spatial organization. In general, it has been shown how the concept model to be proposed in a disaster scenario system, which is planned to increase by 5 meters and 10 meters, will work.

In the last part of the research, a "concept model proposal" has been developed in order to bring architectural solutions to the rise of sea levels. The importance of the concept model proposal created, its features and the organization of merging were conveyed with two- and three-dimensional spatial diagrams, two different models have been proposed. As mentioned in the previous paragraph, as a result of the researches, the determination that the functions are divided into private and public in the general scope has been tried to be reflected in the proposed modules. In this respect, a smaller and singular module (Module-A) is included, as well as a larger and combinable module (Module-B).

The two modules, which have separate functions as residential and commercial, were evaluated in terms of structure and arranged according to the architectural needs they should have. The ability of the produced models to integrate in an environment is presented and the principles of settling in a space are described by performing process layering. In a hypothetical urban framework, in a scenario where water rises and recedes, the determination of the responses of the existing fixed residences and the proposal modules to the differences in the space has been conveyed gradually with visuals.

As a result of the whole theoretical framework, the proposed action plan and concept modules, it has been concluded that the action plan covers the concept modules and together they greatly increase the criteria of eligibility. As a result of the researches, as a possible expression of being able to manage water levels for disaster scenarios described in the last ten years, adapting to different disasters related or not related to water element, and creating safer cities with embracing and protective methods without putting people and nature on top of each other, planning adaptable floating structures and cities proposed in the research, have positive qualities that support the targeted development. With the inferences from these aspects, a planning strategy was emphasized by revealing the constraints and opportunities of potential scenarios for future studies.