Estimating submarine groundwater discharge in the cilician basin by radioactive isotope tracers and hydrodynamic modeling
Kilikya baseninde denizaltı su çıkışlarının radyoaktif izotop izleyiciler ve hidrodinamik modelleme ile tahmin edilmesi
- Tez No: 815782
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EKİN AKOĞLU, DR. ÖĞR. ÜYESİ KORHAN ÖZKAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Deniz Bilimleri, Marine Science
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Deniz Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Oşinografi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 154
Özet
Kuzeydoğu Levant Denizi'nin oligotrofik yapısına rağmen, kıyı bölgelerinde sürekli artmakta olan endüstriyel ve tarımsal faaliyetler ciddi bir ötrofikasyon riski oluşturmaktadır. Etkili bir ekosistem yönetimine sahip olmak için kıyısal su ve besin girdilerinin belirlenmesi ve değerlendirilmesi acil bir gerekliliktir. Bu çalışmada, 228-Radyum kütle dengesi yaklaşımı ve sayısal modelleme kullanılarak, Kilikya Havzası'na denizaltı su çıkışları ve buna bağlı besin tuzu akışları ilk kez tahmin edilmiştir. Deniz suyu (207 adet), nehirler (28 adet) ve yeraltısularından (33 adet) besin tuzu ve Radyum örnekleri elde etmek amacıyla, 2022 yılında iki (Mart 2022 & Eylül 2022) havza örnekleme çalışmasına ek olarak, iki de (Nisan 2022 & Eylül 2022) basen çapında deniz araştırma seferi gerçekleştirilmişir. Gama spektrometrisi ile ölçülen 228-Radyum girdi ve çıktıları belirlenerek bir kutu model oluşturulmuştur. Besin tuzu yükleri, tahmini akıların yeraltı suyu numunelerindeki besin tuzu konsantrasyonlarının medyanları ile entegre edilmesiyle belirlenmiştir. Ayrıca, kütle dengesi denkleminde açık deniz su değişimi hesaplarında kullanılmak üzere, havzanın su ikamet süresini tahmin etmek için bir Lagrangian parçacık izleme modeli kullanılmıştır. Modelin sonucu, özellikle 0-150 m derinlikteki yüzey tabakası için, ikamet süresinde önemli mevsimsel ve yıllar arası değişkenlik olduğunu göstermiştir. En yüksek varyasyon, yüzey tabakası için sırasıyla 24 ve 74 gün ile 2019 yılının yağışlı ve kurak mevsimi arasında bulunmuştur. Gama spektrometri sonuçları, ıslak mevsim için Kilikya Baseni'nde tanımlanan kutuda yaklaşık 24.97 x 10^13 dpm 228-Radyum envanteri olduğunu göstermiş, İskenderun Körfezi envanteri ise 5.57 x 10^12 dpm olarak hesaplanmıştır. Havzada, özellikle İskenderun Körfezi'nde ve batı sınırına yakın bölgelerde önemli ölçüde 228-Radyum zenginleşmesi gözlemlenmiştir. Kütle dengesi, denizaltı su çıkışlarının, toplam yıllık nehir deşarjının yaklaşık 13 km³ olan Kilikya Baseni su bütçesine yılda en az 121 km³ katkıda bulunabileceğini ortaya koymuştur. Hem literatür verileri hem de bu çalışmada ölçülen yeraltı suyu aktiviteleri kullanılarak geniş aralıklı yeraltı suyu uç 228-Radyum aktivite aralığı belirlenmiştir. En korunumlu denizaltı su çıkışı miktarı için en yüksek yeraltı suyu uç aktivitesi ve maksimum deşarj tahminlerini hesaplamak için en düşük aktivite kullanılmıştır. Buna bağlı olarak, en korunumlu senaryo için, denizaltı suyu çıkışı ile ilişkili besin tuzu yükleri PO4-P, DIN-N ve SiO4-Si için sırasıyla 0.27, 37.73, ve 50.92 kT/yıl olarak tahmin edilmiştir. Her nehir için bir ıslak mevsim ve bir kuru mevsim numunesi ile hesaplanan nehir besin yükleri ile karşılaştırma, korunumlu bir yaklaşımla tahmin edilen denizaltı suyu çıkışlarının, nehir kaynaklı P-PO4, DIN-N ve SiO4-Si besin tuzlarının sırasıyla en az %66, %106 ve %96'sına karşılık gelebileceği göstermiştir. Ayrıca, yeraltı suyu için bulunan toplam inorganik azotun fosfata oranının 139 olması, bunun bölgedeki ciddi fosfor sınırlamasına katkıda bulunan bir faktör olabileceğini öne sürmektedir. Bu nedenle, denizaltı su çıkışlarının fitoplankton topluluklarının yapısını ve trofik seviyeler arasındaki etkileşimi değiştirerek birincil üretim üzerinde etkisi olabilir. Bu çalışma, zamansal değişimlere ve tuzlu yeraltı suyu örneklenmemesi sebebiyle kabul edilen geniş yeraltı suyu uç aktivite aralığına rağmen, denizaltı suyu çıkışlarının Kilikya Baseni'nin su ve besin tuzu bütçelerinde temel bir role sahip olabileceği vurgulamıştır. Su ikamet süresi ve besin tuzu konsantrasyonlarındaki değişiklikler nedeniyle önemli dalgalanmalar meydana gelebileceğinden, denizaltı su çıkışlarının mekansal-zamansal değişimleri ve birincil üretim üzerindeki potansiyel etkilerini daha iyi anlamak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.
Özet (Çeviri)
The Northeastern Levantine Sea has an oligotrophic nature, however, rising agricultural and industrial activities along its coasts pose a major eutrophication risk. There is a urgent necessity to identify and assess coastal water and nutrient inputs in order to have effective ecosystem management. In this study, submarine groundwater discharge rates and associated nutrient fluxes into the Cilician Basin were estimated for the first time, utilizing a 228-Radium mass-balance approach and numerical modeling. Two basin-wide cruises were conducted (April 2022 & September 2022) in addition to two catchment surveys (March 2022 & September 2022) to obtain Radium and nutrient samples for seawater (#207 samples both), rivers (#28 samples both), and groundwater (#33 samples both) in 2022. A box model was established, defining each source and sink of 228-Radium activities measured by gamma spectrometry. Nutrient loads were determined by integrating estimated fluxes with the median nutrient concentrations in groundwater samples. Moreover, a Lagrangian particle tracking model was utilized to estimate the residence time of the basin, which then used in the offshore water exchange calculations in the mass balance equation. The outcome of the model indicated there was substantial seasonal and interannual variation in the residence time, particularly for the surface layer, 0-150 m depth. The highest variation was found between the wet and dry season of 2019 with 24 and 74 days, respectively, for the surface layer. The gamma spectrometry results yielded approximately 24.97 x 10^13 dpm 228-Radium inventory in the defined box for the wet season, and the inventory of İskenderun bay was found as 5.57 x 10^12 dpm. There was significant 228-Radium enrichment in the basin, especially in the İskenderun bay and near the western boundary. The mass balance revealed that the submarine groundwater discharge may have contributed at least 121 km³ per year to the water budget the Cilician Basin where the total annual riverine discharge was approximately 13 km³. A large range of groundwater endmember 228-Radium activity was determined using both the literature data and groundwater activities measured within this study. The highest endmember activity was used for the most conservative submarine groundwater discharge rate and the lowest activity was used to calculate maximum discharge estimates. Correspondingly, submarine groundwater discharge associated nutrient loads were 0.27, 37.73, and 50.92 kT/year of PO4-P, DIN-N, and SiO4-Si, respectively, in the most conservative scenario. Comparison with riverine nutrient loads calculated by one wet season and one dry season sample for each river indicated the submarine groundwater discharge corresponded to at least 66%, 106%, and 96% of riverine P-PO4, DIN-N, and SiO4-Si inputs, respectively, using a conservative approach. Furthermore, the elevated dissolved inorganic nitrogen to phosphate ratio of 139 found for the groundwater suggested that it might be a contributing factor to the severe phosphorus limitation in the area. Therefore, it may have an effect on primary production by changing the structure of phytoplankton communities and the interaction between trophic levels. The study emphasized that the submarine groundwater discharge might have a fundamental role in the water and nutrient budgets of the Cilician Basin despite the caveats regarding temporal variations and the wide range of groundwater end-member activities, as no saline groundwater sample was sampled in the study. Further investigation is required to have a better understanding on the spatiotemporal variations in submarine groundwater discharge and its potential effects on primary production as significant fluctuations might occur due to the variations in residence time and nutrient concentrations.
Benzer Tezler
- Savaş gemilerinin pervane kaynaklı gürültü karakteristiklerinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemleriyle incelenmesi
Prediction of propeller noise of surface ships and submarines by using computational fluid dynamics methods
MÜNİR CANSIN ÖZDEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİN KORKUT
- Location selection for coal-fired power plants using gis and calpuff dispersion model: A case study for Thrace region
Kömür yakıtlı termik santraller için cbs ve calpuff dağılım modeli kullanılarak yer seçimi: Trakya Bölgesi örneği
BARIŞ SARIDİKMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURÇAK KAYNAK TEZEL
- Biyolojik sistemlerden esinlenilmiş, atımlı jet itme sistemine sahip bir su altı aracının kavramsal dizaynı ve itme veriminin sayısal değerlendirmesi
Conceptual design of a biologically inspired pulsed-jet underwater vehicle and numerical evaluation of propulsive efficiency
MUSTAFA KEMAL ÖZALP
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDİ KÜKNER
- Genişletilmiş kalman süzgeci ile pasif akustik hedef hareket analizi
Başlık çevirisi yok
KEMAL EVCİOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1994
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. A. HAMDİ KAYRAN
- Darpa suboff formunun lineer hidrodinamik katsayıları üzerindeki ölçek etkisi
Scale effects on the linear hydrodynamic coefficients of darpa suboff
FURKAN KIYÇAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER KEMAL KINACI