Akdeniz Bölgesi orman yangınlarının termodinamik yaklaşımla analizi
Thermodynamic analysis of Mediterranean Region forest fires
Yazar: GİZEM HODOĞLU
Danışman: PROF. DR. KASIM KOÇAK
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Meteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Atmosfer Bilimleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Meteoroloji = Meteorology
Dizin: Meteoroloji = Meteorology ; Orman yangınları = Forest fires

Özet:
Orman varlığı, dünya ekosistemi için büyük öneme sahiptir. Oksijen üreten, su döngüsünün sürdürülebilirliğine katkıda bulunan ve birçok canlı için yaşam alanı olan ormanlar, korunmaları ve gelecek nesillere aktarılabilir olmaları gereken önemli kaynaklardır. Ancak, ülkemizde her yıl çeşitli nedenlerle gerçekleşen orman yangınları, doğal veya doğal olmayan sebeplerle önemli ölçüde orman alanının kaybedilmesine neden olmaktadır. Bu durum, toplumsal, ekonomik ve çevresel olumsuzluklara sebep olmaktadır.
Bir yangının meydana gelebilmesi için yangın üçgenini oluşturan yakıt, ısı ve oksijenin bir arada olması gerekmektedir. Bir orman yangının yayıldığı alanın büyüklüğü ve ilerleme yön ve şiddeti ise yangın davranışı kavramı ile ilişkilidir. Bir orman yangınının başlama nedeni ne olursa olsun ne kadarlık bir alana ve hangi hızda yayılacağının anlaşılabilmesi için yangın davranışının ve bu davranışa yön veren faktörlerin bilinmesi gerekmektedir. Yangın davranışı; karmaşık ve dinamik olup yayılma hızı, yangın şiddeti, alev uzunluğu gibi birçok durumu kapsamaktadır.
Yangın davranışını belirleyen faktörler; meteorolojik koşullar, topografya ve yakıt durumudur. Bu koşulların birbirileri ile ve yangın ile olan ilişkisi, yangının ne kadarlık bir alana ve ne hızda yayılabileceğini belirlemektedir. Bitki örtüsünün türü ve alandaki dağılımı ile ilişkili olan yakıt durumu; yangının yayılma hızı ve şiddetini belirleyen etmenler arasındadır. Meteorolojik koşullar, hem yangını hazırlayan koşulların oluşumunda, hem de yangının yayılmasında belirleyicidir.
Bir orman yangının başlaması ve yayılması üzerinde etkili olan meteorolojik koşullar yangın havası kavramı ile ifade edilmektedir. Orman yangın davranışını etkileyen başlıca meteorolojik değişkenler yağış, sıcaklık, nem ve rüzgardır. Yağış, doğrudan yakıtın nem durumunu etkilemektedir. Yüksek sıcaklıklar ve düşük bağıl nem, bitki örtüsünün sıcaklığının artmasında ve yakıtın kurumasında etkili olmakta, böylece tutuşma daha hızlı olmaktadır. Ayrıca, yıldırım oluşumu yangın başlatan nedenlerden biridir. Yangının yayılma hızı ise rüzgar yön ve şiddeti ile doğrudan ilişkilidir. Eğim, bakı gibi topografyaya bağlı tüm koşullar da yangın davranışını üzerinde önemli ölçüde etkili olmaktadır. Bu üç faktörün orman yangınları ile mücadelede değerlendirilmesinde; topografyaya müdahale mümkün olmamakta, yakıta ise yanıcı madde devamlılığının kırılması gibi sınırlı bir şekilde müdahale edilebilmektedir. Meteorolojik koşullar; yakıtın nem durumu, yangın koşullarının oluşması ve yangının geniş alanlara yayılması gibi yangın davranışı ile ilişkili tüm konularda çok önemli bir faktör olarak öne çıkmaktadır. Bu nedenle orman yangınları ile meteorolojik koşullar arasındaki ilişki pek çok araştırmaya konu olmuştur.
Meteorolojik koşulların ve yakıtın orman yangınları ile ilişkileri ulusal ve uluslararası bir dizi çalışma tarafından geniş bir şekilde incelenmiştir. Ancak, literatürde, topografik unsurların meteorolojik durum üzerindeki etkisiyle ilgili araştırmalar
xx
sınırlıdır. Uluslararası alanda, dağlık bölgelerin adyabatik ısınma yoluyla oluşan etkileri, özellikle rüzgaraltı yamaçlarda ortaya çıkan kuru ve sıcak hava koşullarının büyük orman yangınlarının oluşumuna olan etkisi çeşitli çalışmalarda ele alınmıştır. Kaliforniya'daki büyük orman yangınları bağlamında, bölgedeki dağlık alanların neden olduğu kuru ve sıcak Santa Ana rüzgarlarının rolüne odaklanan bir dizi çalışma bulunmaktadır. Ek olarak, Güneydoğu Avustralya'da dağlık bölgelerin hava akımları üzerindeki etkileri ve orman yangınları ile olan ilişkisi üzerine yapılan araştırmalar da mevcuttur.
Akdeniz Bölgesi, iklimsel koşulları nedeniyle orman yangınlarına son derece hassas bir karakter sergilemektedir. Özellikle Akdeniz iklimi ile ilişkilendirilen kurak ve sıcak yaz şartları, orman yangınlarının oluşumunu kolaylaştıran bir atmosfer oluşturmaktadır. Akdeniz Bölgesi topografyası, kuzeyde İç Anadolu platosundan Toroslara doğru yükselen ve %75'e varan bir eğim ile Akdeniz'e inen Toros Dağları ile karakterize edilmektedir. Yer yer yükseltinin 3500 metreleri bulduğu bu orografik engel ile karşılaşan havanın termodinamik olarak değişikliğe uğraması beklenen bir sonuçtur. Toros Dağları'nın etkisi nedeni ile değişikliğe uğrayan hava akımlarının, özellikle rüzgaraltı yamaçlarda adyabatik ısınmaya neden olabileceği ve bu etkinin Akdeniz Bölgesi'nde yangın havası koşullarını oluşturarak büyük orman yangınlarını hazırlayıcı bir rol oynayabileceği hususu, bu tezin odaklandığı araştırma konusunu oluşturmaktadır.

Abstract:
The presence of forests holds significant importance for the global ecosystem. Forests, which produce oxygen, contribute to the sustainability of the water cycle, and serve as habitat for numerous species, are crucial resources that need to be preserved and passed on to future generations. However, in our country, forest fires occurring annually due to various reasons, whether natural or human-induced, result in a substantial loss of forested areas. This situation leads to social, economic, and environmental adversities.
For a fire to occur, the fire triangle, consisting of fuel, heat, and oxygen, must be present. The extent and direction of the area where a forest fire spreads, as well as its intensity, are related to the concept of fire behavior. Understanding fire behavior and the factors influencing it is essential to determine the extent and speed of the spread of a forest fire, regardless of its initial cause.
Fire behavior encompasses various aspects such as the rate of spread, fire intensity, and flame length. Factors determining fire behavior include meteorological conditions, topography, and fuel. The relationship between these conditions and their interaction with each other and the fire plays a crucial role in determining the extent and speed of the fire's spread.
Fuel conditions, closely related to the type and distribution of vegetation, are among the factors influencing the rate and intensity of fire spread. Meteorological conditions, including rainfall, temperature, humidity, and wind, are decisive factors in both the preparation for a fire and its spread. Rainfall directly affects the moisture status of the fuel, while high temperatures and low relative humidity contribute to increased vegetation temperature and fuel drying, accelerating ignition. Additionally, lightning strikes are one of the initiating factors for fires. The rate of fire spread is directly related to wind direction and intensity.
Topographical factors such as slope and aspect also significantly influence fire behavior. In evaluating these three factors for combating forest fires, it is possible to intervene in fuel to a limited extent by breaking the continuity of combustible material, while topography is often beyond intervention. Meteorological conditions emerge as a critical factor in the relationship between forest fires and weather, affecting various aspects of fire behavior, including fuel moisture, the formation of fire conditions, and the widespread expansion of the fire. Consequently, the relationship between meteorological conditions and forest fires has been the subject of numerous research studies.
The relationship between meteorological conditions and fuel with forest fires have been extensively explored in a national and international series of studies. However, in the literature, research on the impact of topographic factors on meteorological conditions is limited. Internationally, the effects of mountainous areas on adiabatic warming, particularly the dry and hot conditions on leeward slopes, contributing to the formation of significant forest fires, have been investigated in various studies. In the
xxiv
context of major forest fires in California, several studies focus on the role of dry and hot Santa Ana winds caused by the mountainous terrain in the region. Additionally, research has been conducted on the effects of mountainous areas on air currents and their relationship with forest fires in Southeast Australia.
The Mediterranean region exhibits a highly sensitive character to forest fires due to its climatic conditions. Particularly, the dry and hot summer conditions associated with the Mediterranean climate create an atmosphere that facilitates the occurrence of forest fires. The topography of the Mediterranean region is characterized by the Taurus Mountains descending from the Inner Anatolian Plateau to the Mediterranean with slopes reaching up to 75%. The encounter with the orographic barrier of this elevation, reaching altitudes of 3500 meters in some places, is expected to result in thermodynamic changes in the air. The alteration of air currents due to the influence of the Taurus Mountains, especially the possibility of adiabatic warming on leeward slopes, and its potential role in creating fire-prone conditions in the Mediterranean region constitute the focus of this research.