Oşinografi Nedir?

Deniz bilimi olarak da adlandırılan oşinografi suların jeolojik, kimyasal, fiziksel ve biyolojik açılardan kapsam, içerik ve özelliklerini ortaya koymayı amaçlayan disiplinler arası bir bilimdir. Birbirinden ayrı fakat ilişkili olan bu 4 bilim dalı, oşinografik ölçüm verilerinin farklı boyutlardan değerlendirilmesi ile ortak kuralları ve ilkeleri belirlemektedir.

Fiziksel Oşinografi

deniz suyunun özellikleri (sıcaklık, yoğunluk, vb.) ve hareketinin (dalgalar, akımlar ve gelgitler) ve okyanus ile atmosfer arasındaki etkileşimin incelenmesini içerir.

Fiziksel oşinografi çalışmalarımızdan bazılarını örnek olarak verebiliriz.

  • Akıntı hız ve yönlerinin ölçülmesi: Bunun için Akustik Doppler Current Profiler adı verilen ve LinkQuest tarafından üretilen FlowQuest sistemleri distribütör firma olarak kullanmaktayız.
  • Gelgit seviyelerinin ölçülerek kaydedilmesi (mareograf istasyonları veya tide gauge istasyonları olarak da bilinirler); Özellikle su seviyesi yüksekliklerinin kaydedilmesine yarayan sistemlerdir. Kordil TG05 Tide Gauge buna bir örnektir.
  • Dalga ölçümü için Kordil MetOcean sistemine bütünleşmiş TG05 Tide Gauge sistemi veya FlowQuest ADCP sistemine bütünleşmiş WaveQuest bütünleşik sistemini kullanıyoruz.

Kimyasal Oşinografi

okyanusta çözünen maddeleri, deniz suyunun bileşimi ve onu etkileyen biyokimyasal döngülerin incelenmesini içerir. Kimyasal oşinografi genellikle fiziksel oşinografi ile bütünleşik olarak değerlendirilir zaman zaman bu terim de kullanılmaktadır. Kimyasal oşinografi kategoride değerlendirdiğimiz deniz suyunun karakteristiklerine ilişkin altta verilen aletsel ölçümler yapmaktayız.

  • Yaygın kullanım adı olan CTD (Conductivity, Temperature ve Depth) kelimelernin baş harflerinden oluşan İletkenlik, Sıcaklık ve Derinlik, direct ölçülerek Yoğunluk ve Tuzluluk hesaplanarak tüm bir su kolonu boyunca CTD profili çıkarılmaktadır.
  • BulanıklıkpH ve Çözülmüş Oksijen parametreleri sırasıyla ışık geçirgenliğini etkileyen, askıda organik yada inorganik madde içeren suların bulanıklık ölçümü. Çökebilirliğe ve organizma aktivitesine etki eden, suyun asit ya da baz olma durumunu gösterir pH ölçümü. Canlı yaşamı için kritik öneme sahip çözünmüş oksijen ölçümlerini derinlik profili bazında inceleyebilmekteyiz.
  • Ses Hızı Profili batimetrik ölçümlerin daha hassas sonuçlar verebilmesi için, bir ses kaynağı olan echosounder’ların ürettikleri ses dalgalarının mevcut sudaki hızının derinliklere göre profilleri çıkarılarak, yol = hız*zaman formülündeki hız faktörünün hassas bir şekilde ölçülmesi ile doğruluğu yüksek derinlik verilerinin elde edilir.
  • Floresin: bazik ortamda kuvvetli ve yeşil renkli bir floresana sahip kimyasal
  • Rodamin: genelde akış yönünü ve hızını tespit için suya katılan floresan madde
  • Ham Petrol: rafine edilmemiş, işlenmemiş petrol
  • Rafine Yakıt: işlenmiş ve kullanmaya hazır akaryakıt petrol ürünleri
  • Fotosentetik Aktif Radyasyon: (FAR) olarak adlandırılan bitkinin fotosentez amaçlı kullandığı ışınımsal enerji isteği

Biyolojik Oşinografi

Bakteriler, fitoplankton, zooplankton gibi okyanuslardaki biyolojik organizmaların, balık ve diğer deniz canlılarına kadar uzanan çalışmayı içerir. Biyolojik varlıkların ölçümüne ilişkin tespit ettiğimiz ve aletsel olarak ölçülebilen parametreler altta listelendiği üzeredir. Numuneler alınarak çok farklı parametreler de araştırılabilmektedir.

  • Fikoeritrin (mavi-yeşil su yosunları)
  • Klorofil A (mavi canlılar)
  • Renkli Çözülmüş Organik Varlıklar
  • Işınımlı Çözülmüş Organik Varlıklar

Jeolojik Oşinografi

Okyanus havzalarının yapısı, tektonik plakaların özellikleri ve evrimi, okyanus tabanının jeolojik özelliklerini anlamaya odaklanmaktadır. Bu alan sıkça kullanılan ve kıyıötesi çalışmaların temelini oluşturulan bir kategori olduğundan, Kordil ’in zaten ana faaliyetleri arasında bulunmaktadır. Daha detaylı bilgi için Kordil ’in Kıyıötesi başlığı altında yaptığı faaliyetlere bakılabilir.

 

Oşinografik Çalışmalarımıza Ait Resim Galerisi

Muhtelif projelerimizden seçilmiş oşinografi ve meteoroloji istasyonları ve sistemlerimiz.

Oşinografik Ölçümler

Bu başlık altında aletsel oşinografik ölçüm teknikleri ele alınacak olup, bunların genel olarak hangi gereklilikler ve şartlar altında kullanılabileceği, ayrıca oşinografik ölçümlerin teknik kapasiteleri ve beklentilerin ne olması gerektiğine dair genel çerçevede çizilecektir. Şu unutulmamalıdır ki, günümüz teknolojik aletleri ve ölçüm cihazları yukarı bahsedilen oşinografik yöntemlerin yalnızca birine değil, birçoğunun aynı anda ve ortamda ölçülmesine olanak sağlaması hasebiyle, bu ölçümler birbirinden bağımsız ve ayrı olarak düşünülmemelidir. Ölçüm cihazlarının kompakt ve birbirine entegre oluşu, ayrıca verilerin birbiri ile eşzamanlı değerlendirilebilmesi hem ekonomik hemde fiziksel olarak bazı zorlukları ortadan kaldırmaktadır. Bu bağlamda ölçüm teknikleri yöntemsel olarak değil aletsel olarak Dinamik ve Tanımsal Oşinografi başlıkları altında kategorize edilmiştir.

Oşinografik ve Meteorolojik Ölçüm İstasyonu (MetOcean)

Meteorolojik ve oşinografik ölçümlerin bileştirilerek bütünleşik platformlarda birlikte çalıştırılarak tek noktadan çoklu parametreler elde edilebildiği bir ölçüm istasyonudur. Bu nedenle meteoroloji ve oşinografi kelimelerini birlikte çağıran MetOcean ismini almıştır. Kordil MetOcean sistemi üst düzey meteorolojik verilerin yine üst düzey oşinografik veriler ile tek bir platform veya konumda kurularak bu veriler kaydedilir veya uzaktaki bir konuma gerçek zamanlı olarak, istenen aralıklar ile gönderilirler. Deniz ve hava koşullarını, havanın çalışmaya uygunluğunu kontrol etmek ve tahmin modelleri hazırlamak için yüksek kalitede meteorolojik ve oşinografik verilere ihtiyaç vardır. Tarım, denizcilik, inşaat işleri ve daha birçok alanda günlük hayatın da bir parçası olan meteorolojik verilerin ölçülmesi için otomatik gözlem istasyonları kurulmuştur. Kordil MetOcean sistemi şamandıra ve yüzen platformlara, iskele ve limanlara, açık denizde yüzen platformlar üzerine kuruluma olanak sağlar. Sistem üzerine entegre edilecek cihaz ve sensörler ile aşağıdaki veri ve parametreler elde edilir.

Su seviyesi yüksekliği

Sesin sudaki hızı

Rüzgâr hızı

Su sıcaklığı

Rüzgâr yönü

Biyolojik oşinografik parametreler

Hava sıcaklığı

Kimyasal oşinografik parametreler

Hava basıncı

Tuzluluk

Bağıl nem

İletkenlik

Çiğlenme noktası

Yoğunluk

Dalga yüksekliği

Bulanıklık

Dalga yönü

Biofouling

 

Bu istasyonlar parametrelerdeki değişimlere duyarlı ve bu değişimlerin miktarını ölçen sensörlerden meydana gelmektedir. Bu amaçla oluşturulan otomatik gözlem istasyonları rüzgâr hızı ve rüzgâr yönü, hava sıcaklığı ve bağıl nem, yağış ölçer, basınç ve güneşlilik gibi farklı parametreleri ölçebilen sensörler ile donatılmıştır. Ölçüm istasyonları uzun süreli verileri ölçme ve izleme imkânı verir. Yüksek hassasiyette doğru modelleri oluşturmanın en iyi yolu budur. Kıyılarda sabit bir konumda veya denizlerde şamandıralar ile gerçek zamanlı MetOcean istasyonları kurularak bu verilen anlık olarak takip edilebilir. Kordil MetOcean ​​​​​​​sistemi ile yukarıda ölçülen parametrelere ek olarak dalga yönü, dalga yüksekliği, konum gibi veriler de elde etmek mümkündür.

Dinamik Fiziksel Oşinografik Ölçümler

Akıntı Ölçümleri

Akıntı ölçümleri kapsamında, akıntının yönü ve hızının ölçülmesi hedeflenmektedir. Bu amaçla konumuz dahilinde olmayan bir yöntem olması nedeniyle basitçe anlatmak gerekirse; suya özdeş özgül ağırlıkta bir cismin (partikül, molekül veya bir canlı) hareket hızı ve yönlerinin tespit edilmesi olarak tanımlanabilir. Bizim yapmaya çalıştığımız ise bu hareketin 3B vektörel hızlarının tespit tüm su kolonu boyunca edilmesidir. Üzerinde durulacak en faydalı diğer yöntem ise Akustik Dopler Akıntı Ölçüm (ADCP) tekniğidir. ADCP tekniği basitçe su içerisindeki üretilen sesin, akıntıdan etkilenen akustik yansımasındaki genlik ve frekansı değişimindeki sapmanın ölçümü ile kaynağın alıcı ile olan görece mesafesinin hesaplanmasından faydalanılır.

Acoustic Doppler Current Profiler

ADCP, sudaki akıntı hızını ölçmek için ses dalgası kullanan bir cihazdır. ADCP, derinliğe göre su hızlarını kaydederek hızın derinlikle nasıl değiştiğine dair bir profil oluşturur. Bu sistem, belirli yönlerdeki su kolonu boyunca bilinen frekansta ses dalgası yayar ve bu ses dalgasının geri yansımasını (eko) dinler. Yansıyan sesin frekansı, suyun göreceli hızından kaynaklı değişime uğramıştır ve su ne kadar hızlı hareket ederse frekanstaki değişim de o kadar fazla olması beklenir. Bu frekans değişiminin hassas bir şekilde ölçülmesi ve değerlendirilmesi ile suyun akıntı hızı hesaplanabilmektedir. Farklı frekanslarda ses üretilerek farklı derinliklerde akıntı hızları elde edilir. Tekrarlı ölçüler ile hatalı yansımalar elemine edilerek doğruya daha yakın bir sonuç elde edilir. Bir ses dalgası sizden uzaklaştıkça frekansı azalır, size yaklaştıkça frekansı artar. Ayni mantıkla, üretilen ses dalgası geri döndüğünde daha yüksek frekansa sahip ise size yakınlaşıyor demektir ve tersi olarak yansıyan ses dalgasının frekansı daha düşük ise sizden uzaklaşıyor demektir. Kaynaktan çıkan ses ile geri dönen seslerin frekansındaki fark sapması bize akıntının ne kadar hızlı hareket ettiğini verir. Uygulama şekline ve proje ihtiyacına istinaden su tabanına veya su yüzeyine kurulum yapılabildiği gibi, yatay olarak konumlandırılarak da bir kesit boyunca nehirde akıntı hızının ölçülmesi sağlanabilir. ACDP ile akış hızı verilerinin hesaplanmasının yanında, geri dönen akustik sinyalin “gürültüsü (noise)” de ölçülerek, uzun süreli gözlemler ile biriken sediment miktarı hakkında da bir gözlem yapılabilmektedir. Geri yansıyan bu akustik gürültüye backscatter (gerisaçılım) ölçümü denir ve eğer ACDP ile yapılan gözlemlerde su kalitesine yönelik örnekler de toplanıyorsa, su kalitesindeki değişim, backscatter sinyallerinin ölçümleri ile ilişkilendirilerek bir sonuca varılır.

Su seviyesi (Tide Gauge) Ölçümleri

Hidrografik derinlik ölçümlerinde, derinlikler su yüzeyi referans alınarak ölçülür. Fakat, okyanusların, denizlerin ve göllerin su yüzeyleri sabit değildir ve meteorolojik, oşinografik etkilerin bir sonucu olarak hareket etmektedirler. Farklı zamanlarda yapılan derinlik ölçümlerinin kıyaslanabilmesi ve bu ölçümleri farklı su seviyelerinde kullanabilmek için bu değişen su yüzeyi ölçülerek bir referans yüzeyine indirgenmelidir. Bu amaçla su seviyesindeki değişimin tespit edilmesi gerekir. Su yüzeyleri aynı zamanda ulusal düşey datum’un belirlenmesi amacıyla da uzun süreli gözlemlerle belirlenmektedir. Su seviyesi değişimi ölçümleri hidrografik ölçmelerin ana unsurluları arasında yer almasına karşı, aynı zamanda navigasyon, kıyı koruma, sel ve taşkın önleme önlemede, doğa koruma gibi birçok sebeplerle de yapılmaktadır. Ölçü yöntemleri olarak yersel yöntemler (standart birçok proje için yeterli olmasına karşın uydu ölçüm tekniği (uydu altimetresi) de mevcuttur. Eşel Mareograf, üzerinde bölümler bulunan ahşap veya metalden yapılmış bir cetveldir. Ölçmenin yapılacağı bölgede bir kısmı suyun altında kalacak şekilde düşey konumda yerleştirilir. Su seviyesi belirli zaman aralıklarıyla manuel olarak not alınır. Maregraf ölçülerinin yükselti (kot) olarak belirlenmesi gerekirse, latanın herhangi bir yerine, genellikle sıfır çizgisine nivelman yapılarak kot verilir. ​​​​​​​Şamandıralı Maregraf; Su yüzeyindeki dalgaların maregraf ölçülerine etkisini minimuma indirmek amacıyla geliştirilmiştir. Şamandıralı maregraf bir boru ile bunun içinde hareket eden ve üzerinde ince bir cetvel taşıyan bir şamandıradan oluşur ve durgunlaştırma kuyusu içerisini yerleştirilir. Maregraf borusunda durgunlaşan su yüzeyine bağlı olarak şamandıra ve ona bağlı cetvel düşey doğrultuda hareket eder. Lata Maregraf gibi ölçüler manuel kaydedilir. ​​​​​​​Basınçlı, Akustik, veya Radar Sistem; Üzerindeki su basıncı değerinden derinliği bulmaya yarayan cihazdır. Suyun yoğunluğu farklı olduğu için okumaya başlamadan önce cihazın bir kalibrasyona tabi tutulması gerekir. Hangi basıncın hangi derinliğe ait olduğunu, Range Calibration yaparak cihaza tanıtılır. Bu işlem; sensör öncelikle suya daldırılır ve bir okuma yapılır daha sonra, sensör tam olarak belli bir mesafe daha, örneğin 2m, suya daldırılır ve bir değer daha okunur.  Cihaz bu şekilde kalibre edilerek kendi içerisinde bir tanımlama yapar ve basınç farkı ile girilen değer arasında bir bağlantı kurar. Basit bir mantık ile, x m de şu kadar basınç fakı ölçümü varsa, farklı bir derinlikte ne kadar yaparım sorusuna cevap getiriyor. Bu veriler radyo modem aracılığıyla istenirse bir istasyona gönderilir.

Dalga Yüksekliği, Dalga Yönü ve Dalga Boyu Ölçümleri

Dalga verileri su altından yukarı bakacak şekilde konumlandırılan bir ADCP ye dalga modülü ekleyerek dalga yönlerini, periyotlarını ve yüksekliklerini ölçmek mümkündür. Üretilen her bir ses dalgasının yönü ve frekansı vardır. Bu ses dalgalarının yansımaları dinlenerek bu yön ve frekans değişimleri tespit edilir ve istenilen dalga verileri ölçülür.

Sinoptik Fiziksel Oşinografik Ölçümler (Kimyasal ve Biyolojik Parametre Ölçümleri)

Sinoptik fiziksel oşinografik ölçümler, deniz suyunun fiziksel özelliklerini belirleyen parametre ölçümleri oşinografinin alt dallarından birisidir. Fiziksel oşinografi deniz suyunun fiziksel özelliklerinin yatay ve dikey yöndeki dağılım durumlarını ve buna ait kuralları açıklar. Bu kuralların belirlenmesi için ölçülmesi gereken parametreler sıcaklık, tuzluluk, yoğunluk, bulanıklık ve biyolojik kirlilik (biofouling) olarak özetlenebilir. Günümüzde teknoloji, aynı anda birden çok parametre ölçümüne ve bunların anlık takibine imkân sağlamıştır. Maliyet olarak olukça geniş bir aralıkta marketlerde yerini bulan cihazları seçerken, yapılacak olan gözlemlerin amacı net bir şekilde ortaya koyulmalı (ölçü süreleri, derinliği, parametre tipleri) ölçüm yöntemine öyle karar verilmelidir. ​​​​​​​

Sıcaklık, Su sıcaklığı ve bunun okyanuslardaki değişimleri, diğer pek çok faktörü etkilediğinden oşinografi araştırmalarda büyük önem taşır. Su sıcaklığının ölçümünde değişik gereçlerden yararlanılmasına rağmen tümünün esası termometreye dayanır. Okyanus sularının ve yüzey sularının sıcaklığının günlük değişimleri, güneş ışınlarının şiddeti ve süresiyle suların karışım durumuna bağlıdır.

Tuzluluk, 100 gram deniz suyundaki katı maddelerin gram cinsinden miktarına denir. Deniz suyunda 80’e yakın elementin bulunduğu bilinmektedir ancak suya tuzluluğunu veren demir, titan, çinko, bakır, vanadyum, brom, bor, manganez, flor alüminyum, arsenik, kobalt ve radyum bu tuzluluğu oluşturan elementlerin %99.7 sini oluşturmaktadır. Tuzluluğu arttıran en önemli faktörler buharlaşma, deniz suyunun donması ve dikey karışımlardır. Yağışlar, buzların çözülmesi ve özellikle kıyı bölgelerdeki nehir sularının karışımı ise tuzluluğun azalmasına sebep olurlar.

Yoğunluk, Genellikle cm³ te gram (gr/cm³) cinsinden ağırlık olarak ifade edilir. Yoğunluk, temel olarak suyun sıcaklık, tuzluluk ve basıncına bağlıdır. Bunlar içinde sıcaklık, yoğunluğa diğerlerine göre en fazla etki eden faktörlerin başında gelir. Deniz suyunun yoğunluğu sıcaklık arttıkça düşer. Tuzluluk arttıkça yoğunluk artar ve basınç arttıkça sıkıştırma kuvvetinden kaynaklı bir yoğunluk artışı söz konusudur.

Bulanıklık (Turbidite), İçerisinde asılı halde madde bulunduran sular bulanıktır. Buna suyun turbiditesi denir. Turbidite basitçe su ortamındaki ışık geçirgenliğini etkilediğinden önemli bir parametredir. Bulanıklığa humus, mil, organik parçacıklar, bitkiler ve hayvanlar (fitoplankton ve deniz canlıları) neden olur. Erozyon, kirlenme ve akarsuların taşıdığı parçacıklar da bulanıklığa sebep olur.  

Biofouling, Deniz içinde bulunan bir metal veya ametal yüzeyde meydana gelen ve başlıca canlı organizmaların oluşturduğu çökelti. Bakteriler, mayalar, küfler oluşacak canlılık zincirinin başlangıç halkalarıdır ve daha sonra burayı mesken edinecek canlı organizmalara temel teşkil ederler. Bu canlılık altta kalan materyalde aşınma ve korozyona sebebiyet vererek işlevselliğini kaybetmesine neden olur. Aynı zamanda akışkan devrelerin de tıkanmasına ve debinin düşmesine sebebiyet verir.