Özet



ODTÜ-DBE R/V Bilim gemisi ile 1986-1999 yılları arasında toplanan sıcaklık, tuzluluk, çözünmüş oksijen ve akıntı bulguları Marmara Denizi’nin dolaşım, su kütlesi yapısı ve hidrografisinin yıllık ve mevsimlik değişimini ortaya koymuştur. Karadeniz suları Marmara Denizi’ne İstanbul Boğazı üst akıntısı olarak katılır ve havzayı Çanakkale Boğazı üst akıntısı olarak terkeder. Öte yandan, Ege Denizi suları Çanakkale Boğazı alt akıntısı olarak Marmara Denizi’ne katılır ve havzayı İstanbul Boğazı alt akıntısı olarak terk eder. Böylece Marmara Denizi’nin oşinografik özellikleri komşu denizlerin sularının kontrolu altındadır.



Marmara Denizi’nde bulunan Karadeniz ve Ege Denizi kaynaklı sular yaklaşık olarak 25m derinlikte yer alan keskin bir ara yüzey ile ayrılmıştır. Üst tabaka suları yaklaşık 230 km3 hacme sahiptir ve 4-5 ayda bir yenilenir. Alt tabaka suları ise yaklaşık 3378 km3 hacme sahiptir ve 6-7 yılda bir yenilenir. Bu iki farklı su kütlesinin Marmara Denizi içindeki değişimleri bir çok özgün oşinografik dönüşümlerim anlaşılması için bir laboratuar gibidir.



Marmara Denizinin yüzey dolaşımı İstanbul Boğazından Marmara Denizi’ne giren yüzey jetinin mevsimlik değişimleri (komşu denizlerdeki yoğunluk, basınç farkları ve su bütçesi) ve rüzgar gerilimi dağılımı ile kontrol edilir. ADCP kullanılarak yapılan doğrudan akıntı ölçümleri Marmara Denizi yüzey sularının dolaşımının havza boyutlarında ve saat yönünde bir döngüden oluştuğunu göstermiştir.



Çanakkale Boğazı’ndan Marmara Denizi’ne katılan göreceli olarak daha yoğun Ege Denizi suları Marmara Denizi’nde derinlere çöker. Ege Denizi’nden giren sular yoğunluk farklarına bağımlı olarak kışın tabana, diğer mevsimlerde ise orta derinliklere çökebilir.



Giriş









Marmara Denizi, Akdeniz ve Karadeniz arasında yer alan oldukça küçük (yaklaşik 70 km x 250 km boyutlarında, 11,500 m2 yüzey alanına ve 1390m maksimum derinliğe sahip) bir basendir. Çanakkale ve İstanbul Boğazları ile Marmara Denizi'nin birlikte oluşturdukları sistem, 'Türk Boğazlar Sistemi' (TBS) olarak adlandırılmaktadır. TBS’nin oşinografisi, geçmiş yıllarda yoğun biçimde araştırmalara konu olmuştur, ve özellikle fiziksel yapısı ve değişkenliği konusunda başta ODTÜ Deniz Bilimleri Enstitüsü’nde olmak üzere, elde oldukça geniş bir bulgu bazı bulunmaktadır (Özsoy et al., 1986, 1988; Ünlüata et al., 1990; Beşiktepe, et al., 1993, 1994). Marmara Denizi'nin taban topoğrafyasında, güney kıyısı boyunca uzanan 100m derinliğindeki geniş kıta sahanlığı bölgesi ile, bunun kuzeyinde doğu - batı yönünde uzanan (batı’dan doğuya doğru sırasıyla 1100m, 1390m, ve 1240m) derin üç depresyon dikkat çekicidir. Bu derin depresyonları, yaklaşık 750m derinliği bulunan ve batıdaki 20 km, doğudaki ise 40 km uzunluğunda olan iki eşik yapısı birbirinden ayırmaktadır (Şekil 1). İstanbul Boğazının güneyinde oldukça dar bir kıta sahanlığı bulunmakta ve doğu Marmara derin çukurundan keskin bir eğim ile ayrılmaktadır. Çanakkale Boğazı doğu yönünde genişleyerek Marmara Denizi’nin sığ güney kıta sahanlığı’na açılmaktadır, ve güney kesiminde 70 m derinliğinde bir kanal doğuya uzanmakta, buradan da taban eğimi ile birleşerek batı Marmara derin çukuruna bir kanyon şeklinde ulaşmaktadır.







Kütle Akıları ve Karışım



Yüzey akıları ve her iki yönde de etkili olan türbülanslı girişim (‘entrainment’) nedeniyle TBS’den geçen su kütleleri geçiş sırasında sürekli olarak değişime uğrarlarsa da değişimin en hızlı olduğu yerler, Boğazlar’ın hidrolik kontrol sonrası bölgeleri (İstanbul Boğazı güneyi ve Karadeniz eşiği kuzeyi, Çanakkale Boğazı’nda Nara Burnu batısı) ile komşu denizlere bağlandıkları çıkış bölgeleridir (Ünlüata et al., 1991).



Türk Boğazlar Sistemi’nden geçen iki tabakalı akım (Karadeniz’e giren ve çıkan akımlar), kütle bütçelerinden yararlanılarak (örneğin tuz bütçesini ifade eden Knudsen bağıntıları’ndan) literatürdeki çeşitli kaynaklarda tahmin edilmiştir. Bunların eleştirel bir dökümü Ünlüata et al. (1990) tarafından verilmiştir. Uzun dönemli ölçümlere dayanan tuzluluk ortalamaları ve durağan akım dengeleri kullanılarak hesaplanan akılar (Özsoy et al., 1986, 1988; Latif et al., 1990; Beşiktepe et al., 1994), İstanbul Boğazı’nın Karadeniz çıkışındaki akıların yaklaşık değerleri (Şekil 3) sırasıyla Karadeniz’den dışarıya 600 km3/yr (20000 m3/s,) ve Karadeniz’e doğru 300 km3/yr (10000 m3/s) olarak hesaplanmıştır. Karadeniz’in durağan tuz dengesi Q1/Q2 = S2/S1 = 35.5/17.9 ≈ 2 olmasını gerektirir (Q1, S1 ve Q2, S2 İstanbul Boğazı’nın Karadeniz girişindeki üst (1) ve alt (2) tabaka hacimsel akıları ve tuzluluk değerleridır).



Bu sonuçlarda İstanbul Boğazı’ndan her iki yönde geçen akımların oranı Karadeniz’e giren ve çıkan suyun tuzluluk oranları tarafından saptanmış, ayrıca her bölümde alt tabakadan üst tabakaya girişim akılarının aynı bölüme giren alt tabaka akımına oranı İstanbul Boğazı boyunca %25, Çanakkale Boğazı’nda ve Marmara Denizi’nin tümünde ise %45 düzeyinde bulunmuştur.









Karadeniz’den Akdeniz’e doğru olan yüzey akıntısı İstanbul Boğazı’ndan Marmara Denizi’ne bir yüzey ceti şeklinde girmekte ve akımın kuvvetli olduğu ve rüzgar etkilerinin az olduğu durumda güneye doğru ilerlemektedir. Bu cet akımı, SAR uydu resimlerinde de görülebileceği gibi güneyde Bozburun yarımadasına çarparak batıya dönmektedir (Özsoy, et al., 2000). Bu cet akımı Marmara Denizi yüzey dolaşımını büyük ölçüde etkilediği gibi, TBS’nde yatay ve iki tabaka arasında dikey karışım açısından da büyük rol oynamaktadır (Ünlüata, 1990). Yukarıdaki yaklaşık hesaplamalar Marmara Denizi’ndeki alt tabakadan üst tabakaya olan girişim akısının yarısı kadarının bu jet aracılığı ile gerçekleşebileceğini önermektedir.



Ölçüm Programı



1985 – 1992 arasında yapılan çalışmalar ODTÜ-DBE yayınlarında yer almıştır. Burada 1992 sonrasındaki çalişmalar anlatılmaktadır. Mart 1992-Ekim 1999 arasında R/V Bilim gemisi ile toplam 15 deniz seferi yapılmıştır. Mart92-Kasım96 arasında yapılan deniz çalışmaları havzanın orta ölçekli oşinografik yapısını anlamaya yönelik olarak düzenlenmiş, Eylül97 den sonraki seferlerde dönüşüm çalışmalarına ağırlık verilmiştir. Dönüşüm çalışmalarında aynı istasyonda uzun süreli ölçümler yapılmıştır.



Marmara Denizi’nde yapılan oşinografik seferlerde ölçüm yapılan istasyonların havza içindeki dağılımları örnek olarak Şekil 3 te verilmiştir. Çanakkale-Marmara ve İstanbul Boğazı-Marmara eşiğinde istasyon sayıları artırılarak çevre denizlerle Marmara Denizinin etkileşiminin daha ayrntll olarak incelenmesi amaçlanmıştır. Ayrıca havzanın kuzeyinde yer alan derin çukurlar bir hat boyunca örneklenmiştir. Bunların dışında yer alan istasyonlar yukarıda belirtilen genel stratejiyi tamamlayıcı nitelikte seçilmişlerdir.



Fiziksel oşinografik çalışmalarda gemiye monteli ADCP (Akustik Doppler Akıntı Ölçer) ile akıntı ölçümleri ve istasyonlarda CTD ölçümleri yapılmıştır. Tuzluluk ve sıcaklık ölçümleri R/V Bilim gemisinde bulunan yüksek ayrımlı Sea-Bird CTD cihazı ile yapılmıştır. Bu CTD cihazı ile yüzeyden en derine (çoğu zaman deniz tabanı) inilerek tuzluluk ve sıcaklık profilleri elde edilmiştır.