Antarktika'daki araştırma istasyonlarının çevresel açıdan değerlendirilmesi
Environmental evaluation of research stations in Antarctica
Yazar: ŞEYDA NUR ERİŞMİŞ
Danışman: PROF. DR. OSMAN ATİLLA ARIKAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Bilimleri, Mühendisliği ve Yönetimi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Antarktika, Güney Yarım Küre'nin en güneyinde bulunan ve yaklaşık ~14 milyon km² alana sahip Güney Kutbu'nu içeren kıtadır. Güney Kutbu'nda yeryüzünün en soğuk ve en fırtınalı iklimi egemendir. Ortalama sıcaklık yaz aylarında -20 °C'dir. Antarktika'yı ortalama 2 km kalınlığında büyük bir buz katmanı örter. Bu buz kütlesi 24 milyon km³'lük hacmi ile yeryüzündeki bütün buzların %92'sini oluşturmaktadır. 
20. yüzyılın sonundan bu yana ortaya çıkan küresel ölçekte çevresel değişikliklerin insan yaşamı için oluşturduğu tehdit, Antarktika'nın el değmemiş çevresini koruma ihtiyacını ve bölgedeki bilimsel araştırmaların önemini arttırmıştır. Antarktika, diğer bölgelerle enerji ve element alışverişi yoluyla küresel iklim sistemini düzenlediğinden iklim değişikliğinin ilk belirtilerini gözlemlemek için benzersiz bir bakış açısı sağlamaktadır. Kutup buzullarında Dünya'nın geçmişinin korunmuş koşulları, mevcut iklim sistemini anlamak ve gelecekteki değişiklikleri daha iyi tahmin etmek için önemli ipuçları vermektedir. 
Bilimde ilerlemeyi hedefleyen ülkeler Antarktika'da bilimsel programlar yürütmekte, kıtada araştırma istasyonları kurmaktadır. Tüm insanlığın bilimsel çalışmalarına açık olan Antarktika, günümüzde 80'i aşan araştırma istasyonuna (30'dan fazla ülkenin) ev sahipliği yapmaktadır. Antarktika'nın yaz nüfusu yaklaşık 5000 kişidir. Ancak bu, uzun, karanlık ve soğuk kış aylarında 1000 kişiye kadar düşmektedir.
Türk bilim insanlarının çok taraflı işbirliği çerçevesinde Antarktika'daki çalışmaları 1960'lı yılların ortalarında başlamıştır. 2017 yılına kadar Türk araştırmacılar, bilimsel çalışmalar yapmak üzere Fransa, İtalya, Almanya, Japonya, Ukrayna, Birleşik Krallık ve Amerika Birleşik Devletleri (ABD) gibi diğer ülkelerin keşif gezilerine katılmışlardır. Türkiye tarafından 2017-2022 yıllarında Türk Antarktika Seferleri gerçekleştirilmiştir. Türkiye, 2019 yılında Antarktika Yarımadası'nın batı kıyısındaki Marguerite Körfezi'nde bulunan Horseshoe Adası'nda 2018-2022 yılları arasında hizmet verecek üç modülden oluşan bir Geçici Bilimsel Araştırma Kampı konuşlandırmıştır. 2021 yılında ise aynı adada Türk Antarktika Araştırma İstasyonu'nun kurulması ile ilgili kapsamlı Çevresel Etki Değerlendirmesi raporu sunulmuştur.  
Antarktika hem iklim koşulları açısından hem de tüm dünyanın korunması konusunda büyük çaba gösterilen hassas bir bölgedir. Böyle bir bölgede planlanan araştırma istasyonları hem zorlu kış koşullarında inşaat ve işletme açısından, hem de halihazırda dünyanın en el değmemiş doğasının ve canlı türlerinin korunması açısından özel tasarım ve lojistik gibi kapsamlı çalışmaların yapılmasını gerektirmektedir. Özellikle son yıllarda inşa edilen araştırma istasyonları yeni teknolojileri de içerecek şekilde planlanmaktadır. Bu araştırma istasyonlarından elde edilen tecrübeler Antarktika'da yeni kurulacak araştırma istasyonlarının planlanması, inşaatı ve işletmesinde önem taşımaktadır. 
Bu çalışmada, Antarktika'da yeni kurulacak araştırma istasyonlarının planlanması, inşaatı ve işletmesinde kullanılabilecek veya geliştirilebilecek çevresel açıdan önemli tasarımların ve teknolojilerin ortaya konması amaçlanmıştır. Bu amaçla Antarktika'da faaliyet gösteren nispeten yeni (son 20 yılda planlanan) ve Antarktika'nın farklı noktalarında yer alan yedi ülkenin (Belarus, Çin, Güney Kore, Hindistan, Birleşik Krallık, Belçika, Almanya) araştırma istasyonları tasarım ve yerleşim planı, lojistik, enerji temini, su temini ve atıksu yönetimi, atık yönetimi, yakıt depolama ve çevresel etkilerin değerlendirilmesi konularında incelenmiştir. Ayrıca Antarktika'da kurulması planlanan Türkiye Araştırma İstasyonu için yapılan planlamalar da ortaya konmuştur. Söz konusu araştırma istasyonlarının kapsamlı Çevresel Etki Değerlendirmesi raporları ile bu istasyonlara ait internet sayfaları, bilimsel yayınlar ve videolar incelenmiştir.
Çalışma sonuçlarına göre; incelenen araştırma istasyonlarında, mevsimlik veya yıllık konaklamalı, genellikle 20-25 yıllık tasarım ömrü olan, çevreye olan etkisinin azaltılması amacıyla taban alanı düşük, kar nedeniyle genellikle yerden yükseltilmiş, inşaat ve lojistik kolaylığı nedeniyle modüler sistemler kullanılmaktadır. İstasyon inşaatları, çalışmalar için havanın nispeten daha iyi olduğu Antarktika yaz aylarında genellikle iki veya üç yılda tamamlanabilmektedir. İnşaat ve işletme için malzeme ve personel genellikle gemi veya hava yoluyla Antarktika'ya getirilmekte, denizden karaya ulaşım ise mavna veya helikopterle yapılmaktadır. Son yıllarda enerji temininde güneş ve rüzgar gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının daha fazla  kullanımı ön plandadır. Ancak bu enerjilerin yetmediği durumlarda ve yedek olarak dizel jeneratörler hala enerji temininde yaygın olarak tercih edilmektedir. Planlamalarda ayrıca acil durum enerji ihtiyacı için ilave jeneratörler bulundurulmaktadır. Jeneratörde yakıt olarak genellikle Antarktika dizeli kullanılmakta, yakıtlar geçirimsiz, çift cidarlı, izleme sistemi olan yakıt tanklarında depolanmaktadır. Yakıt sızıntısı ve dökülmelerine karşı Acil Müdahale Planları bulunmaktadır. İncelenen araştırma istasyonlarında su temini için daha çok deniz suyu veya kar/buz eritme kullanılmaktadır. Deniz suyunun arıtımında ters ozmoz tercih edilmektedir. Atıksuların yönetiminde siyah ve gri su ayrımı, geri kazanım ve ileri arıtma uygulanmaktadır. Atık yönetiminde atıkların türlerine göre kaynağında ayrılması, evsel ve tehlikeli atıkların Antarktika dışına çıkarılması yanında, organik evsel atıklar ve çamurların istasyonda yakılması da yapılmaktadır. Çevresel etkilerin belirlenmesi için emisyonlar, gürültü, atıksu deşarjları, atıklar, vb. için hesaplamalar, ölçüm ve modelleme vb. çalışmaları yapılmıştır. Antarktika için geçerli uluslararası kriterler olmadığı için genellikle ulusal standartlar dikkate alınmaktadır. Araştırma istasyonlarının inşaat ve işletme faaliyetlerinin çevresel etkileri olasılık, kapsam, süre ve önemine göre matris halinde verilmiş, ayrıca söz konusu etkileri azaltıcı önlemler ortaya konmuştur. Antarktika'nın doğal ortamını korumak ve faaliyetlerin etkilerini takip etmek için kapsamlı izleme programları planlanmıştır. 
Kurulması planlanan Türkiye Antarktika Araştırma İstasyonu için, incelenen ülkelerin istasyonlarındaki çevresel iyi uygulama örneklerinin dikkate alındığı, istasyonun inşaat ve işletme aşamasındaki çevresel etkilerinin azaltılmasına yönelik planlamaların yapıldığı değerlendirilmiştir. Bununla birlikte istasyonun faaliyeti öncesinde, önerilen saha ve çevresine yönelik mevcut duruma yönelik verilerin mümkün olduğunca fazla olması planlamaların daha iyi yapılmasına, inşaat ve işletmenin çevresel etkilerinin daha da azaltılmasına imkan verecektir. Bu nedenle sonraki yıllarda yapılacak Antarktika seferlerinde bu çalışmalara yönelik faaliyetlerin planlanması ve daha fazla veri toplanması önem taşımaktadır.  
Halihazırda Antarktika'da SCAR ve COMNAP gibi uluslararası organizasyonlar bulunmakla birlikte, bunların Antarktika'nın korunmasında yeterli oldukları düşünülmemektedir. Bu nedenle Antarktika'da üssü olan ülkelerin yer aldığı, Birleşmiş Milletler Çevre Programı vb. uluslararası kurumların da olacağı bir Antarktika Yönetim Biriminin oluşturulması önerilmektedir. Bu birim Antarktika için ortak standartlar (emisyon, gürültü, deşarj, vb. için) belirleyebilir ve bağımsız ortam izleme çalışmaları yürütebilir. Ayrıca yapılan izleme çalışmaları verilerinin toplandığı, takip edildiği, şeffaf ve web tabanlı bir yönetim sistemi kurabilir. Denetimin esası olan izlenebilirliğin sağlanması ile uygun olmayan uygulamaların önüne geçilebilir. Ayrıca özellikle son yıllarda ciddi şekilde artan Antarktika'ya turistik seferlerin sınırlandırılması da gerekmektedir.

Abstract:
Antarctica is the continent located in the southernmost part of the Southern Hemisphere and includes the South Pole with an area of approximately 14 million km². The South Pole has the coldest and stormiest climate on earth. The average temperature is -20 °C in summer. An average of 2 km thick ice covers Antarctica. This ice mass, with its volume of 24 million km³, constitutes 92% of all ice on earth.
The threat posed to human life by the global environmental changes that have emerged since the end of the 20th century has increased the need to protect Antarctica's untouched environment and the importance of scientific research in the region. Antarctica provides a unique perspective for observing the first signs of climate change as it regulates the global climate system through the exchange of energy and elements with other regions. The preserved conditions of Earth's past in polar ice caps provide important clues for understanding the current climate system and better predicting future changes.
Countries that aim to advance in science carry out scientific programs in Antarctica and establish research stations on the continent. Antarctica, which is open to scientific studies of all humanity, is home to more than 80 research stations (more than 30 countries). The summer population of Antarctica is about 5000 people. However, this drops to 1000 people during the long, dark and cold winter months.
The studies of Turkish scientists in Antarctica within the framework of multilateral cooperation started in the mid-1960s. Until 2017, Turkish researchers participated in expeditions to other countries such as France, Italy, Germany, Japan, Ukraine, the United Kingdom and the United States (USA) to conduct scientific studies. Turkish Antarctic Expeditions were carried out by Turkey in between 2017-2022. In 2019, Turkey established a Temporary Scientific Research Camp consisting of three modules that will serve between 2018-2022 on Horseshoe Island located in Marguerite Bay on the west coast of the Antarctic Peninsula. In 2021, a comprehensive Environmental Impact Assessment report on the establishment of the Turkish Antarctic Research Station (TARS) on the same island was presented.
Antarctica is a sensitive region where great efforts are made both in terms of climatic conditions and in the protection of the whole world. The research stations planned in such a region require extensive studies such as special design and logistics both in terms of construction and operation in harsh winter conditions and in terms of protecting the most untouched nature and living species of the world. In particular, research stations built in recent years are planned to include new technologies. The experience gained from these research stations is important in the planning, construction and operation of new research stations to be established in Antarctica.
In this study, it is aimed to reveal environmentally important designs and technologies that can be used or developed in the planning, construction and operation of new research stations to be established in Antarctica. For this purpose, the research stations of the relatively new (planned in the last 20 years) and seven countries (Belarus, China, South Korea, India, United Kingdom, Belgium, Germany) operating in Antarctica and located in different parts of Antarctica, have been studied in terms of design and layout, logistics, energy supply, water supply and wastewater management, waste management, fuel storage and environmental impact assessment. Turkey Research Station, which is planned to be established in Antarctica, were also revealed. Comprehensive Environmental Impact Assessment reports of the mentioned research stations and the websites, scientific publications and videos of these stations were examined.
According to the results of the study, the investigated research stations, seasonal or annual accommodation, generally 20-25 years of design life in order to reduce the impact on the environment, generally raised from the ground due to snow, and modular systems are used due to ease of construction and logistics. Station constructions can usually be completed in two or three years during the Antarctic summer months, when the weather is relatively good for work. Materials and personnel for construction and operation are usually brought to Antarctica by ship or air, while sea-to-land transportation is by barge or helicopter. In recent years, more use of renewable energy sources such as solar and wind has been at the forefront in energy supply. However, in cases where these energies are not enough and as a backup, diesel generators are still widely preferred for energy supply. Additional generators are also included in the plans for emergency energy needs. Antarctic diesel is generally used as fuel in the generator, and the fuels are stored in impermeable, double-walled fuel tanks with a monitoring system. Emergency Response Plans are in place for fuel leaks and spills. Seawater or snow/ice melt is mostly used for water supply at the research stations studied. Reverse osmosis is preferred in the treatment of sea water. In the management of wastewater, black and gray water separation, recovery and advanced treatment are applied. In waste management, wastes are separated at the source according to their types, municipal and hazardous wastes are taken out of Antarctica, and organic wastes and sludge are incinerated at the station. In order to determine environmental impacts such as emissions, noise, wastewater discharges, wastes, etc, calculations, measurement and modeling works have been done. National standards are usually taken into account, as there are no applicable international criteria for Antarctica. The environmental impacts of the construction and operation activities of the research stations are given in matrix form according to their probability, scope, duration and importance, and measures to reduce the impacts are presented. Comprehensive monitoring programs have been planned to protect Antarctica's natural environment and monitor the effects of activities.
It has been evaluated that for the Turkish Antarctic Research Station, environmental good practice examples in the stations of the countries examined were taken into account, and plans were made to reduce the environmental impacts of the station during the construction and operation phases. However, prior to the operation of the station, having as much data on the current situation as possible for the proposed site and its surroundings will allow better planning and further reduction of the environmental impacts of construction and operation. For this reason, it is important to plan activities for these studies and collect more data in Antarctic expeditions to be made in the following years.
Although there are already international organizations such as SCAR and COMNAP in Antarctica, they are not considered sufficient to protect Antarctica. For this reason, it is  
recommended to establish an Antarctic Management Unit, which will include countries with research stations in Antarctica and international institutions such as the United Nations Environment Program. This unit can set common standards (for emissions, noise, discharge, etc.) for Antarctica and conduct independent environmental monitoring studies. In addition, it can establish a transparent and web-based management system in which the data of the monitoring studies are collected and followed. Inappropriate practices can be prevented by ensuring traceability, which is the basis of auditing. In addition, it is necessary to limit touristic expeditions to Antarctica, which has increased significantly in recent years.