Küçükçekmece lagünü, Yeniçağa, Uludağ Buzul ve Bafa gölleri'nin (Batı Türkiye) geç holosen'deki iklim kayıtları: Avrupa ve Orta Doğu iklim kayıtları ile karşılaştırılması
Late holocene climatic records from Küçükçekmece Lagoon, Yeniçağa, Uludağ Glacial and Bafa lakes (Western Turkey): Comparison with records from Europe and Middle East
Yazar: SENA AKÇER ÖN
Danışman: PROF. DR. MEHMET SAKINÇ ; PROF. DR. NAMIK ÇAĞATAY
İstanbul Teknik Üniversitesi / Avrasya Yerbilimleri Enstitüsü / İklim ve Deniz Bilimleri Ana Bilim Dalı / Yer Sistem Bilimi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Deniz Bilimleri = Marine Science ; Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Bafa Gölü = Bafa Lake ; Jeokimya = Geochemistry ; Küçükçekmece Gölü = Küçükçekmece Lake ; Limnoloji = Limnology ; Paleontoloji = Paleontology ; Uludağ = Uludağ ; Yeniçağa Gölü = Yeniçağa Lake ; İklim = Climate

Özet:
Türkiye'nin batısında son 6000 yıldakı iklim değişim kayıtlarını araştırmak amacı ile yaklaşık kuzey-güney hattı üzerinde yeralan Küçükçekmece Lagünü (İstanbul), Uludağ Buzul, Yeniçağa (Bolu) ve Bafa (Muğla-Denizli) Gölleri'nden çökel karotları alınmıştır. Uzunlukları 0.4 ve 4.8 m arasında değişen toplam 10 karotta; ÇSKT (Çok Sensörlü Karot Tarayıcısı) ile 5 mm çözünürlükle manyetik duyarlılık (MS), P-Dalga hızı, yoğunluk ve rezistivite ölçümleri; XRF (X -Ray Fluorescence) tarayıcısı ile 0.2 mm çözünürlülükle 25 element taranmıştır. Çökeller 50 mm aralıklarla örneklenerek toplam inorganik (TIC) ? organik (TOC) karbon analizleri yapılmıştır. 50 mm aralıkla örnekler yıkanıp elenerek binoküler mikroskop altında ostrakod ve foraminifer tanımları yapılmıştır. Karot boyunca sürekliliği olan ostrakod ve foraminifer türleri belirlenerek, kavkıları toplanmış ve kavkılarda duraylı oksijen ve karbon analizleri yapılmıştır. Karotlar AMS 14C yöntemi ile yaşlandırılmış ve yaş modelleri oluşturulmuştur. Her bir karottan elde edilen her bir analiz sonucu karot boyunca yaş modeli ile oluşturulan yaş eksenine karşı grafiklendirilmiş ve yorumlanmıştır.Çoklu belirteç (multi-proxy) paramtereler MS, Ti ve Sr gibi elementler, Ca/Ti, Sr/Ca element oranları, TOC ve TIC ile ostrakod ve bentik foraminifer kavkılarından elde edilen ? 18O- ? 13C verileri değerlendirilerek batı Türkiye'de geçmiş buharlaşma/yağış değişimleri belirlenmiştir. Sonuçlar, Leng ve Marshall'ın (2004), ? 18O- ? 13C modeline uyarlanarak yorumlanmıştır. Bulgular, Türkiye'de farklı bölgelerde yapılan geçmiş iklim çalışmaları ile kıyaslanmıştır. Son 6000 yılda Türkiye'de gözlenen iklim değişimleri, güney Avrupa ve Orta Doğu ile kıyaslanarak Türkiye'yi geçmişte etkileyen iklim sistemleri irdelenmiştir.Elde edilen sonuçlara göre batı Türkiye'de Küçük Buz Çağının son evresi (Günümüzden Önce (GÖ) 250-100 yılları arası) yağışlı; ilk evresinde (GÖ 600-250 yılları arası) ise göreceli olarak kuraktır. Ortaçağ Ilık Dönemi ve Karanlık Çağ Soğuk Dönemi'nin ikinci evresini içeren GÖ 1200-600 yılları arasında yağışlı; buna karşın GÖ 1200-1400 yılları arasında ise kuraktır. Avrupa'da yaşanan Roma Ilıman Dönemi'ne denk gelen GÖ 1700-2350 yılları arasında kurak koşullar hüküm sürmüştür. Batı Türkiye'de Demir Çağ Soğuk Dönemi (GÖ 2900-2300 yılları arası) iki farklı iklim evresinden oluşmaktadır. Kurak olan I. evre GÖ 3000-2600 yılları arasında; yağışlı olan II. evre ise GÖ 2600-2350 yılları arasında gözlenmektedir.GÖ 6000 yıllına kadar uzanan en uzun iklim ve çeveresl değişim kayıtlları Bafa Gölü'nde elde edilmiştir. Litoloji, fosil içeriği ve ?18O değlerinde görülen keskin bir değişim; Bafa Gölü'nün, Büyük Menderes Nehri deltasının denize doğru ilerlemesi sonucu Latmiya Körfezi'nin kapaması ile GÖ 3200 yıl önce oluştuğunu göstermektedir. Ayrıca Bafa Gölü karotlarında çoklu belirteç parametreler Holosen Klimatik Optimum (GÖ 5400-4500) döneminde iklimin göreli olarak yağışlı; 3. Bond Döngüsne karşılık gelen GÖ 4500-3600 yılları arasında ise kurak olduğunu göstermektedir.Bu çalışmada elde edilen veriler Türkiye'nin farklı bölgelerinden benzer verilerle kıyaslannarak değerlendirildiğinde, geçmişteki buharlaşma-yağış değişimlerinin günümüz sıcaklık ve yağışına göre belirlenen iklim bölgelerine benzer şekilde değiştiği gözlenmiştir. Elde edilen veriler son 6000 yılda Güney Avrupa ve Orta Doğu'da diğer benzer verilerle kıyaslanıp değerlendirldiğinde bölgede görülen buharlaşma/yağış rejimini denetleyen mekanizma, bir olasılıkla Kuzey Atlantik Salınımlarındaki (NAO) değişmler ve Intertropikal Convergent Zone'nun (ITCZ) kuzey-güney yönlü yer değiştirmeleridir. Ancak, geç Holosen'de Türkiye iklim sistemlerinin zaman içerisindeki değişimlerinin ve bunları denetleyen mekanizmaların daha iyi anlaşılması için çoklu belirteç parametrelere (multi proxy) dayanan iklim verilerinin bölgedeki coğrafik dağılımının artırılması gerekmektedir.

Abstract:
This study focuses on climatic and environmental sedimentary records of the last 6000 a from Küçükçekmece Lagoon (İstanbul), Uludağ glacial (Bursa), Yeniçağa (Bolu) and Bafa (Muğla) Lakes in western Turkey. These water bodies are located on a N-S transect in western Turkey, and as such their records are important for the assesment of Late Holocene eastern Mediterranean climatic changes. The previous Holocene climate studies in Turkey are scarce and mostly confined to the Central Anatolia and the Black Sea regions (e.g., Jones et al. 2006; Fleitmann et al, 2009; Kuzucuoğlu et al, 2011). In view of the variability of the present-day climate of Turkey mainly because of its geographic location and topography, this study is expected to fill an important gap in paleoclimate data from western Turkey where such data is relatively scarce, and to contribute to a better understanding the past climate of Turkey and eastern Mediterranean.Paleoclimatic archives and instrumental data show that following the Holocene Cimatic Optimum (c. 7000? 6000 a BP), alternating cold and warm periods occurred in Europe. These include the Iron Age Cold Period (2900-2300 BP), Roman Warm Period (2300-1500 a BP), Dark Age Cold Period (1500-1000 a BP), Medieval Warm Period (1000-600 a BP) and Little Ice Age (600-100 a BP). The cause of the Holocene climate variability is not well known. Solar activity and the drift and melting of ice sheets towards south in the North Atlantic Ocean have been suggested as possible mechanisms for the climate variability. Evidence of glacier drifts in the North Atlantic has been found in the sediment cores in the form of coarse glacial sediments known as Ice Rafted Debris (IRD). Based mainly on RID records in the North Atlantic, eight such cooling events with a periodicity of ~1,470 ± 500 a, called ?Bond Events?, have been identified during the Holocene (Bond et al., 1997).The northen most of the study area is the Küçükçekmece Lagoon, which is located on the northern shoreline of the Sea of Marmara, west of İstanbul. It has a surface area of 15 km2, maximum depth of 20 m, and water volume of 145x106m3. The lagoon is connected to Sea of Marmara via a 2 km long natural narrow channel. The main freshwater input is mainly from small sterams and groundwater springs (Altun et al., 2009).Yeniçağa Lake is a tectonic lake located 976 meters above sea level on the North Anatolian Fault zone in the Bolu province. It is a freshwater lake, with a present surface area of 2.9 km2 and maximum depth of 4.5 m. The lake formed sometime during the Quaternary with an initial surface area three times larger than its present size and a maximum depth of 10 m. The Yeniçağa Lake is fed by ephemeral streams and surface runoff, and has no surface outlet (Başbuğ-Saygı, 2004).The Uludağ Mountain is an NW?SE-trending solitary mountain ridge located ca 100 km south of Istanbul. At ca 2500 m height there are five glacial lakes which are called Kara, Kilimli, Aynalı, Heybeli and Buzlu Lakes. The largest lake, Kara, has maximum depth of 7 m, and the smallest one, Heybeli, is almost dry.Bafa Lake is one of the largest coastal lakes on the Aegean coast of Turkey. It has a surface area of 68.6 km2, maximum depth of 21 m, and a catchment area of 315 km2. The lake is situated 2 m above sea level, 30 km southeast of the Büyük Menderes delta. Bafa lake formed by the closure of the entrance of the Latimian Gulf in the southeast of the Büyük Menderes river estuary by delta progradation (Müllenhoff, 2004).A total of 10 cores varying between 0.6 and 4.8 m from the lagoon and lakes were collected, using a piston-graviy and a hammer piston corers. The piston gravity corer was used to ensure the recovery of short (ca.1 m) cores with an undisturbed top. All cores were analyzed for physical properties such as magnetic susceptibility, P-Wave, gamma density and resistivity at 5 mm resolution using Multi Sensor Core Logger (MSCL) and for multi-element geochemical analysis at a 0.2 mm resolution using XRF (X-Ray Fluoresance) core scanner. The cores were then sampled at 20, 50 and 100 mm intervals for other analyses, including total inorganic (TIC) and organic carbon (TOC) and paleontological analysis. The ostracoda and benthic foraminifera shells in the sand size fraction of the sediment samples were identified under binocular microscope and suitable species were picked and analyzed for the stable oxygen and carbon isotope analysis. The cores were dated using AMS 14C analysis. The ages were calibrated to calendar year by CALIB 6.0 software using INTCAL 9.0 and/or MARINE 9.0 options. The age model for the core sections was obtained from the calibrated AMS C-14 datings. The short and long cores from the same site were correlated using the MS profiles and a continuous composite section was constructed. The multiproxy data were used to interpret the evaporation/precipitation changes in sediment cores. Increasing MS (SI), Ti (cps) values and decreasing of ? 18O- ? 13C (? VPDB), Ca/Ti, Sr/Ca ratio and TOC (wt %) values were interpreted to show wet conditions. A modified version of Leng and Marshall?s (2004) model was used to interpret the ? 18O- ? 13C data.The multiproxy data analysis show that in western Anatolia, wet conditions prevailed during ca 5400-4500 a BP, 3600-3000 a BP, 2600-2350 a BP, 1700-1500 a BP, 1200-600 a BP, and 250-70 a BP wet, and dry conditions during ca 4500-3600 a BP, 3000-2600 a BP, 2350-1700 a BP, 1500-1200 a BP and 600-250 a BP. The environmetnal conditions has become particulary dry in the last 120 a. The Little Ice Age (600-100 a BP) record was found in all areas with a relatively wetter spell in western Turkey than in Europe. During 1200-600 a BP corresponding to the Medieval Warm Period, wet conditions occurred in the region. The Dark Age Cold Period during (1500-1000 a BP) and the first half of the Roman Warm Period curing 2300-1500 a BP were relatively dry in the western Turkey. The longest multproxy records extending back to ca. 6000 years was recovered from the Bafa Lake. A sharp change in lithology from highly fossliferous sand to homogenous mud, a relatively abrupt decrease in the diversity of ostracoda and foraminifera species, and a sharp decrease in the ?18O values of benthic foraminifera shells indicate that Bafa Lake was transformed into a lake at ca. 3,200 a BP. Multi-proxy records fom the Bafa lake further suggest that the climate conditions during the Holosen Climatic Optimum (5400-4500 a BP) was relatively rainy and during 4500-3600 a BP (corresponding to 3rd Bond Cycle) was dry.The ? 18O data from this study, together with the previous lake and cave carbonate ? 18O- ? 13C records from other regions of Turkey, suggest that the late Holocene climate changes in different regions of Turkey follow a pattern similar to the recent climate (temperature-rain) divisions that are mainly defined by the orographic and marine influences.An attempt was made to understand the mecahnism of past climate changes in Turkey by comparing the ? 18O data of this study with similar data from the southern Europe and Middle East. Such a comparison and evaluation tentatively suggest that the late Holocene climate changes in Turkey and the surrounding regions can be explained by the North Atlantic Oscilation?s (NAO) positive-negative modes and north-south shifts of Inter-tropical convergent zone (ITCZ). However, it is important to emphasize that to arrive a robust synthesis and conclusions concerning the past climate changes and their mechanisms in the region, more high resolution multi-proxy data are needed from different parts of Turkey.