Küresel iklim değişikliğinin kıyı morfolojisine etkisinin modellenmesi
Modeling the effect of global climate change on coastal morphology
Yazar: BÜŞRA BAŞARAN
Danışman: DOÇ. DR. HAVVA ANIL GÜNER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kıyı ve Liman Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Kıyı alanları = Coastal areas ; Kıyı morfolojisi = Coastal morphology ; Taşınım = Convection ; İklim değişikliği = Climate change ; İstanbul-Karasu = İstanbul-Karasu

Özet:
Bu tez çalışmasında küresel iklim değişikliğine bağlı olarak dalga ikliminde (Hs, belirgin dalga yüksekliği, Tp, pik dalga periyodu, α0, dalga geliş açısı) ve deniz seviyesinde meydana gelen değişiklikler sonucunda kıyı sistemlerinde alansal ve zamansal ölçeklerde oluşan belirgin farklılıklara odaklanılmakta ve kıyı boyu ile kıyıya dik katı madde taşınım süreçlerini bu etkiler altında inceleyerek Batı Karadeniz Bölgesi'nde yer alan Karasu kıyısı için gelecek çalışmalara ışık tutmak amaçlanmaktadır. Bu doğrultuda ilk etapta Karasu kıyısında hakim olan kıyı boyu katı madde taşınımı, ardından ise bölgedeki kıyıya dik katı madde taşınımı süreçleri belirlenmeye çalışılmıştır. Kıyı boyu katı madde taşınımları ile morfoloji değişimlerinin incelenmesi için öncelikle geçmiş dönem (son 40 yıl) dalga verilerinin kullanılmasıyla kıyı boyu katı madde taşınım mekanizmalarının mevsimsel ve yıllar arasındaki değişimleri elde edilmiştir. Ardından bu değişimlerden yararlanarak RCP4.5 ve RCP8.5 iklim senaryolarına göre yakın gelecek (2021-2060) ve orta gelecek (2061-2100) dönemlerinde karşılaşılması öngörülen taşınım ve kıyı morfolojisi değişim süreçleri tahmin edilmeye çalışılmıştır. Bu çalışmalar gerçekleştirilirken Kamphuis (1991), Kaczmarek (2005) ve Bayram (2007) ampirik yöntemleri ile sayısal model olan Litpack yazılımı kullanılmıştır. Bununla birlikte bölgede iki farklı konumda fırtına öncesi ve fırtına sonrası zamanlarda alınan profil ölçümlerinden faydalanarak bölgedeki mevcut kıyıya dik katı madde taşınımı ve kıyıya dik profil değişimleri tespit edilmiştir. Ardından mevcut veriler ışığında RCP4.5 ve RCP8.5 iklim senaryolarına göre kıyıya dik katı madde taşınımları ve değişimleri tespit edilerek Karasu kıyısındaki profil davranışları değerlendirilmiştir. Bu aşamada kıyıya dik profil davranışlarının gelişimlerini modellemek amacıyla XBeach sayısal modeli kullanılmıştır. Bu çalışmaların yanı sıra kıyıya dik profil davranışları üzerinde hangi dalga parametresinin daha etkili olduğunu tespit edebilmek amacı ile hassasiyet analizleri gerçekleştirilmiştir.
Sonuçlar incelendiğinde Karasu kıyısında azımsanmayacak büyüklükte kıyı boyu katı madde taşınımı olduğu tespt edilmiştir. Bununla birlikte yakın gelecekte hem RCP4.5 hem de RCP8.5 iklim senaryolarına göre kıyı boyu katı madde taşınımında artış tespit edilirken, orta gelecekte RCP4.5 senaryosunda azalma, RCP8.5 senaryosunda ise artış görülmüştür. Ayrıca RCP8.5 iklim senaryosuna göre meydana gelen kıyı boyu katı madde taşınımlarının RCP4.5 senaryosuna göre meydana gelecek taşınımda daha büyük olduğu görülmüştür. Kıyıya dik katı madde taşınım çalışmaları sonucunda morfoloji üzerinde en etkili dalga parametrelerinin dalga periyodu ve dalga geliş açısı olmasının yanı sıra deniz seviyesinde meydana gelen yükselmelerin de morfoloji üzerinde ciddi değişikliklere sebep olduğu sonucu elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, it is focused on the significant differences that occur in the coastal systems in spatial and temporal scales as a result of the changes in wave climate (Hs, significant wave height, Tp, peak wave period, α0, wave angle) and sea level rise due to global climate change. It is aimed to shed light on future studies for the Black Sea coasts in the Western Black Sea Region by examining the longshore and cross-shore transport processes under these effects. 
Accordingly, in the first place, it was tried to determine the longshore sediment transport and cross-shore sediment transport in the region. In order to examine the longshore sediment transport and morphology changes, all the seasonal and inter-annual changes of the longshore sediment transport rates were obtained by using hystorical wave data (last 40 years). Subsequently, it has been tried to estimate the longshore sediment transport rates and coastal morphology change processes that are expected to be encountered in the near (2021-2060) and mid-future (2061-2100) periods according to the RCP4.5 and RCP8.5 climate scenarios. While carrying out these studies, the empirical methods of Kamphuis (1991), Kaczmarek vd. (2005) and Bayram vd. (2007) and the numerical model LITPACK software were used. In addition, by using the pre and post-storm profile measured at two different locations in the region, the current cross-shore sediment transport and cross-shore profile changes were determined. Subsequently, in the light of the available data, according to the RCP4.5 and RCP8.5 climate scenarios, the cross-shore sediment transports and changes were determined and the profile response on the Karasu coast were evaluated. During these studies, the XBeach numerical model, which is used in modeling the development of cross-shore profile response, was used. Additionally, sensitivity analyzes were carried out in order to determine which wave parameter is more effective on the cross-shore profile evolution.
When the results were examined, it was observed that there is a substantial longshore transport along the Black Sea coasts. While an increase was detected in longshore sediment transport rates in the near future according to the both RCP4.5 and RCP8.5 climate scenarios, a decrease was observed in the RCP4.5 scenario and an increase was observed in the RCP8.5 scenario in the mid-future. Additionally, it has been observed that the longshore sediment transports that occur according to the RCP8.5 climate scenario are bigger than the transport that occur according to the RCP4.5 scenario. It has been determined as a result of studies that the wave period and wave angle are the most influential wave climate parameters on morphology, and sea level rise also causes serious changes on morphology.