Karadeniz’in fırtınalılığındaki uzun dönemli (1979-2019) değişimler

Ayat, Berna; Tahtaci, Kadir

doi:10.17341/gazimmfd.952585

Karadeniz’in fırtınalılığındaki uzun dönemli (1979-2019) değişimler

Kadir TAHTACI, (Yıldız Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, İstanbul, Türkiye)

Berna AYAT (Yıldız Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, İstanbul, Türkiye)

Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi

13 2

Yıl: 2022 Cilt: 37 Sayı: 4 Sayfa Aralığı: 2147 - 2162 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.952585 İndeks Tarihi: 29-07-2022

Karadeniz’in fırtınalılığındaki uzun dönemli (1979-2019) değişimler

Öz:

Fırtınalar, kıyılarda erozyona sebep olup kıyı çizgisini değiştirmekte, kıyı yapılarına ve deniz taşıtlarına ciddi zararlar verip can ve mal kayıplarına neden olmaktadır. Küresel iklim değişikliğinin fırtına karakteristikleri üzerinde etkili olduğu bilinmektedir. Bu çalışmada Karadeniz kıyıları boyunca 1979-2019 yılları arasındaki deniz fırtınaları incelenmiştir. Bunun için spektral dalga modelinden elde edilmiş saatlik dalga karakteristiklerinden oluşan zaman serileri kullanılmıştır. Tekil fırtınaların belirlenmesinde dalga yüksekliğinin ortalama dalga yüksekliğinin iki katını aştığı eşik değer dikkate alınmıştır. Yıllık fırtına sayıları, ortalama, toplam ve maksimum fırtına süreleri, fırtınaların ortalama, ortalama pik ve maksimum dalga yükseklikleri elde edilmiştir. Bu parametrelerdeki uzun dönemli artış ve azalma eğilimlerinin belirlenmesi için Theil-Sen yöntemi ve belirlenen eğilimlerin anlamlılık düzeylerinin belirlenmesi için ise Mann-Kendall Testi kullanılmıştır. Analizler fırtınalılığın değişimindeki mevsimselliği ortaya koymak için aylık bazda gerçekleştirilmiştir. İklim uzun dönem salınım indekslerinin Karadeniz’in fırtınalılığı ile olan ilişkileri belirlenmiştir. Sonuçlar Karadeniz’in kuzeyindeki Odessa kıyısı ve Kırım Yarımadası’nın batısında fırtına sayılarında 2 adet/on yıl azalma, fırtınaların ortalama dalga yüksekliklerinde ise 1 cm/on yıl oranında artış olduğunu göstermiştir. Mevsimsel analizler Karadeniz’in batısında ağustos-ekim dönemi fırtına parametrelerinin tümünde anlamlı artış eğilimi bulunduğunu ortaya koymaktadır. Karadeniz’de oluşan fırtınaların sayıları ve dalga yükseklikleri Karadeniz’in kuzey kıyılarında PNA ve AMO indeksleri ile %95 anlamlılıkta pozitif korelasyonlar göstermiştir.

Anahtar Kelime: Karadeniz dalga tahmini iklim salınım indeksi deniz fırtınası

Long-term (1979-2019) changes in the Black Sea storminess

Öz:

causing loss of life and property. Global climate change is known to have an impact on storm characteristics. In this study, sea storms between 1979 and 2019 were identified along the Black Sea coast. For this aim, time series consisting of hourly data obtained from the spectral wave model were used. In determining singular storms, the threshold value at which wave height exceeds twice the average wave height was taken into account. Thus, annual storm numbers, average, total and maximum storm durations, average, average peak, and maximum wave heights of storms were obtained for each year. Theil-Sen method was used to determine long-term upward or downward trends in these parameters, and the Mann-Kendall test was used to determine the significance levels of the determined trends. Analyses were carried out on a monthly basis to determine the seasonality of storminess in change. The relations of the climate long-term oscillation indices with the storminess of the Black Sea were determined. The results of the study showed a downward trend of 2 storms/decade in storm numbers on the coast of Odessa and the west of the Crimean Peninsula, and a 1 cm/decade increase in the average wave heights of storms. Seasonal analysis reveals that there is a statistically significant upward trend in all storm parameters in the August-October term in the west of the Black Sea. The number of storms and wave heights in the Black Sea showed positive correlations at a confidence level of 95% with PNA and AMO indices along the northern coasts of the Black Sea.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

1. IPCC, Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Geneva, Switzerland, 151, 2014.
2. Rata, V. ve Rusu, L., Assessing the traffic risk along the main Black Sea maritime routes, In Proceedings of International Conference on Traffic and Transport Engineering, Belgrade, Serbia, 27th–28th September, 2018.
3. Lin, N. ve Shullman, E., Dealing with hurricane surge flooding in a changing environment: part I. Risk assessment considering storm climatology change, sea level rise, and coastal development, Stochastic Environ. Res. Risk Assess., 31 (9), 2379-2400, 2017.
4. Karim, M. F. ve Mimura, N., Impacts of climate change and sea-level rise on cyclonic storm surge floods in Bangladesh, Global Environ. Change, 18 (3), 490-500, 2008.
5. Pugatch, T., Tropical storms and mortality under climate change, World Development, 117, 172-182, 2019.
6. Görmüş, T. ve Ayat, B., Vulnerability assessment of Southwestern Black Sea, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 35 (2), 663-681, 2020.
7. Tătui, F., Pîrvan, M., Popa, M., Aydoğan, B., Ayat, B., Görmüș, T., Korzinin, D., Văidianu, N., VespremeanuStroe, A., Zăinescu, F., Kuznetsov, S., Preoteasa. L., Shtremel., M. ve Saprykina, Y., The Black Sea coastline erosion: Index-based sensitivity assessment and management-related issues, Ocean Coastal Manage., 182, 104949, 2019.
8. Haerens, P., Bolle, A., Trouw, K. ve Houthuys, R., Definition of storm thresholds for significant morphological change of the sandy beaches along the Belgian coastline, Geomorphology, 143-144, 104-117, 2012.
9. Del Río, L., Plomaritis, T. A., Benavente, J., Valladares, M. ve Ribera, P., Establishing storm thresholds for the Spanish Gulf of Cádiz coast, Geomorphology, 143-144, 13-23, 2012.
10. Corbella, S. ve Stretch, D. D., Simulating a multivariate sea storm using Archimedean copulas, Coastal Eng., 76, 68-78, 2013.
11. Ferreira, Ó., Storm groups versus extreme single storms: Predicted erosion and management consequences, J. Coastal Res., 42, 221-227, 2005.
12. Molina, R., Manno, G., Lo Re, C., Anfuso, G. ve Ciraolo, G., Storm energy flux characterization along the Mediterranean coast of Andalusia (Spain), Water, 11 (3), 509, 2019.
13. Contento, G., Lupieri, G., Venturi, M. ve Ciuffardi, T., A medium-resolution wave hindcast study over the Central and Western Mediterranean Sea, J. Mar. Sci. and Technol., 16 (2), 181-201, 2011.
14. Ponce de León, S. ve Guedes Soares, C., Hindcast of extreme sea states in North Atlantic extratropical storms, Ocean Dyn., 65 (2), 241-254, 2015.
15. Almeida, L., Ferreira, Ó., Vousdoukas, M. ve Dodet, G., Historical variation and trends in storminess along the Portuguese South Coast, Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 11 (9), 2407-2417, 2011.
16. Zăinescu, F. I., Tătui, F., Valchev, N. N. ve Vespremeanu-Stroe, A., Storm climate on the Danube delta coast: evidence of recent storminess change and links with large-scale teleconnection patterns, Nat. Hazard., 87 (2), 599-621, 2017.
17. Valchev, N. ve Trifonova, E., Wave Climate Clustering to Define Threshold Values with Respect to the Expected Morphological Response, Journal of Coastal Research, 56, 1666-1670, 2009
18. Trifonova, E.V., Valchev, N.N. Andreeva, N.K., Eftimova, P.T., Critical storm thresholds for morphological changes in the western Black Sea coastal zone, Geomorphology, 143–144, 81-94, 2012.
19. Laface, V., Arena, F. ve Guedes Soares, C., Directional analysis of sea storms, Ocean Eng., 107, 45-53, 2015.
20. Zheng, C. W., Pan, J. ve Li, C. Y., Global oceanic wind speed trends, Ocean Coastal Manage., 129, 15-24, 2016.
21. Ganea, D., Mereuta, E. ve Rusu, E., An evaluation of the wind and wave dynamics along the European Coasts, J. Mar. Sci. Eng., 7 (2), 43, 2019.
22. Çarpar, T., Ayat, B. ve Aydoğan, B., Spatio-seasonal variations in long-term trends of offshore wind speeds over the Black Sea; an inter-comparison of two reanalysis data, Pure Appl. Geophys., 177 (6), 3013- 3037, 2019.
23. Ağırbaş, E., The meteorological Investigation of Turkish coasts of the Black Sea, Journal of Anatolian Environmental and Animal Sciences, 2 (3), 53-58,2017.
24. Akpınar, A. ve Bingölbali, B., Long-term variations of wind and wave conditions in the coastal regions of the Black Sea, Nat. Hazard., 84 (1), 69-92, 2016.
25. Aydoğan, B. ve Ayat, B., Spatial variability of long-term trends of significant wave heights in the Black Sea, Appl. Ocean Res., 79, 20-35, 2018.
26. Divinsky, B. ve Kosyan, R. D., Spatiotemporal variability of the Black Sea wave climate in the last 37 years, Cont. Shelf Res., 136, 1-19, 2017.
27. Divinsky, B. ve Kosyan, R. D., Climatic trends in the fluctuations of wind waves power in the Black Sea, Estuarine Coastal Shelf Sci., 235, 106577, 2020.
28. Valchev, N. N., Trifonova, E. V. ve Andreeva, N. K., Past and recent trends in the western Black Sea storminess, Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 12 (4), 961- 977, 2012.
29. Saprykina, Y., Shtremel, M., Aydoğan, B. ve Ayat, B., Variability of the nearshore wave climate in the Eastern part of the Black Sea, Pure Appl. Geophys., 176 (8), 3757-3768, 2019.
30. Kostianoy, A. G. ve Kosarev, A. N. (Ed.), The Black Sea Environment, Springer, Berlin, 2008.
31. Görmüş, T., Ayat, B., Aydoğan, B. ve Tătui, F., Basin scale spatiotemporal analysis of shoreline change in the Black Sea, Estuarine, Coastal Shelf Sci., 252, 107247, 2021.
32. Aydoğan, B., Offshore wind power atlas of the Black Sea Region, J. Renewable Sustainable Energy, 9 (1), 013305, 2017.
33. Aydoğan, B., Ayat, B. ve Yüksel, Y., Black Sea wave energy atlas from 13 years hindcasted wave data, Renewable Energy, 57, 436-447, 2013.
34. Aydoğan, B., Görmüş, T., Ayat, B. ve Çarpar, T., Analysis of potential changes in the Black Sea wave power for the 21st century, Renewable Energy 169, 512- 526, 2021.
35. Aydoğan, B. ve Ayat, B., Performance evaluation of SWAN ST6 physics forced by ERA5 wind fields for wave prediction in an enclosed basin, Ocean Eng. 240, 109936, 2021.
36. Booij, N., Ris, R.C., Holthuijsen, L.H., 1999. A thirdgeneration wave model for coastal regions. 1. Model description and validation. J. Geophys. Res., 104 (C4), 7649-7666.
37. The Swan team, SWAN cycle III version 41.20AB user manual. http:// swanmodel.sourceforge.net. Erişim tarihi Eylül 17, 2019.
38. General Bathymetric Chart of the Oceans (GEBCO), The GEBCO_2014 Grid v20141103. http://www.gebco.net. Erişim tarihi Nisan 2, 2016.
39. Copernicus Climate Change Service (C3S) (2017): ERA5: Fifth generation of ECMWF atmospheric reanalysis of the global climate. Copernicus Climate Change Service Climate Data Store (CDS), Erişim tarihi Şubat 15, 2018.
40. Rogers, W.E., Babanin, A.V., Wang, D.W., 2012. Observation-consistent input and whitecappingdissipation in a model for wind-generated surface waves: description and simple calculations, J. Atmos. Ocean. Technol. 29, 1329-1346, https://doi.org/10.1175/JTECH-D-11-00092.1.
41. Barnston, A. G. ve Livezey, R. E., Classification, seasonality and persistence of low-frequency atmospheric circulation patterns, Mon. Weather Rev., 115 (6), 1083-1126, 1987.
42. Wallace, J. M. ve Gutzler, D. S., Teleconnections in the geopotential height field during the Northern Hemisphere winter, Mon. Weather Rev., 109 (4), 784- 812, 1981.
43. Enfield, D.B., Mestas-Nunez, A.M., ve Trimble, P.J., The Atlantic multidecadal oscillation and its relation to rainfall and river flows in the continental, U.S. Geophysical Research Letters, 28(10), 2077–2080, 2001.
44. Sen, P. K., Estimates of the regression coefficient based on Kendall's tau, J. Am. Stat. Assoc., 63 (324), 1379- 1389, 1968.
45. Mann, H. B., Nonparametric tests against trend, Econometrica: Journal of the Econometric Society, 13 (3), 245-259, 1945.
46. Kendall, M.G., Rank correlation methods, Charles W. Griffin, London, 1975.
47. Pearson, K., Notes on the history of correlation, Biometrika, 13 (1), 25-45, 1920.
48. Schlitzer, Reiner, Ocean Data View, https://odv.awi.de, 2020. Erişim tarihi Kasım 12, 2020.
49. Saprykina, Y., Kuznetsov, S. ve Valchev, N., Multidecadal Fluctuations of Storminess of Black Sea Due to Teleconnection Patterns on the Base of Modelling and Field Wave Data, Proceedings of the Fourth International Conference in Ocean Engineering (ICOE2018), Lecture Notes in Civil Engineering 22, K. Murali et al. (eds.), Springer Nature Singapore Pte Ltd., 773-781, 2019.

APA	Tahtaci K, Ayat B (2022). Karadeniz’in fırtınalılığındaki uzun dönemli (1979-2019) değişimler. , 2147 - 2162. 10.17341/gazimmfd.952585
Chicago	Tahtaci Kadir,Ayat Berna Karadeniz’in fırtınalılığındaki uzun dönemli (1979-2019) değişimler. (2022): 2147 - 2162. 10.17341/gazimmfd.952585
MLA	Tahtaci Kadir,Ayat Berna Karadeniz’in fırtınalılığındaki uzun dönemli (1979-2019) değişimler. , 2022, ss.2147 - 2162. 10.17341/gazimmfd.952585
AMA	Tahtaci K,Ayat B Karadeniz’in fırtınalılığındaki uzun dönemli (1979-2019) değişimler. . 2022; 2147 - 2162. 10.17341/gazimmfd.952585
Vancouver	Tahtaci K,Ayat B Karadeniz’in fırtınalılığındaki uzun dönemli (1979-2019) değişimler. . 2022; 2147 - 2162. 10.17341/gazimmfd.952585
IEEE	Tahtaci K,Ayat B "Karadeniz’in fırtınalılığındaki uzun dönemli (1979-2019) değişimler." , ss.2147 - 2162, 2022. 10.17341/gazimmfd.952585
ISNAD	Tahtaci, Kadir - Ayat, Berna. "Karadeniz’in fırtınalılığındaki uzun dönemli (1979-2019) değişimler". (2022), 2147-2162. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.952585

APA	Tahtaci K, Ayat B (2022). Karadeniz’in fırtınalılığındaki uzun dönemli (1979-2019) değişimler. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 37(4), 2147 - 2162. 10.17341/gazimmfd.952585
Chicago	Tahtaci Kadir,Ayat Berna Karadeniz’in fırtınalılığındaki uzun dönemli (1979-2019) değişimler. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 37, no.4 (2022): 2147 - 2162. 10.17341/gazimmfd.952585
MLA	Tahtaci Kadir,Ayat Berna Karadeniz’in fırtınalılığındaki uzun dönemli (1979-2019) değişimler. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.37, no.4, 2022, ss.2147 - 2162. 10.17341/gazimmfd.952585
AMA	Tahtaci K,Ayat B Karadeniz’in fırtınalılığındaki uzun dönemli (1979-2019) değişimler. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2022; 37(4): 2147 - 2162. 10.17341/gazimmfd.952585
Vancouver	Tahtaci K,Ayat B Karadeniz’in fırtınalılığındaki uzun dönemli (1979-2019) değişimler. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2022; 37(4): 2147 - 2162. 10.17341/gazimmfd.952585
IEEE	Tahtaci K,Ayat B "Karadeniz’in fırtınalılığındaki uzun dönemli (1979-2019) değişimler." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 37, ss.2147 - 2162, 2022. 10.17341/gazimmfd.952585
ISNAD	Tahtaci, Kadir - Ayat, Berna. "Karadeniz’in fırtınalılığındaki uzun dönemli (1979-2019) değişimler". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 37/4 (2022), 2147-2162. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.952585