İng. Tides

Suyun yükselmesi “gel”, alçalması ise “git” dönemi olarak bilinir. Gelgitler Kuzey Kutup Bölgesi (Arktik) iklimini ve deniz ekosistemini değiştirebilecek derecede önemli unsurların başında gelir. Deniz jeolojisinde kısa süreli deniz seviyesi değişimlerinin nedenleri arasında sıralanır ve okyanuslar boyunca deniz yüzey yüksekliğinde ve akıntılarda oluşan periyodik titreşimler olarak tanımlanır. Bu süreçte gelgit kadar rüzgârın sebep olduğu akıntılar da bir o kadar önemli bir görev üstlenir.

Okyanus gelgitleri

Gelgitleri Dünya’nın iyi bilinen dönemsel çekim kuvvetine olan elastik veya inelastik formdaki tepkileri olarak tanımlamak da mümkündür. Gelgitlerin ölçümü bu tepkinin yapısal özellikleri hakkında önemli bilgiler sağlar. Gözlenen gelgitler sistematik tedirginlikler (okyanus gelgitleri nedeni ile oluşan çekme ve yükleme etkileri ve yerel elastik etkiler nedeni ile oluşan tedirginlikler ¹) sergiler. Yerel elastik etkiler, gelgit yerçekimi gözlemleri için önemsizdir. Buna karşın okyanus gelgitleri kaynaklı çekme-yükleme etkileri, tüm gelgit ölçümleri üzerinde etkin bir rol oynar. Küresel okyanus gelgitlerinin tespitinde kalibrasyon hassasiyetleri yeterli olmayan gravimetrelerin kullanımı da gelgit ölçümleri üzerinde önemli bir rol oynar.² Tüm bu bilgiler ışığında okyanus gelgitleri ile Antarktik ve Greenland buz katmanları arasındaki etkileşimin neden detaylı olarak incelenmesi gerektiği anlaşılmaktadır. Süreç ile ilgili detaylara özellikle Greenland, Amundsen bölgesi ve Batı Antartika için gerçekleştirilmiş çalışmalar incelenerek ulaşılabilir.^{3, 4, 5} İngiliz Antarktik Tarama Programı çerçevesinde 1979 yazından itibaren alınan verilere göre Arktik bölgedeki deniz buzu kapsamı her on yılda yaklaşık %10 oranında azalmaktadır. Dolayısıyla sözü edilen bu etkileşimin iyi anlaşılması son derece önemlidir. Aslında 1990’lar da gerçekleştirilen bir çalışmada bilim dünyası ile paylaşılan bilgiler bu savı doğrular niteliktedir.⁶ Özellikle Yermak platosu üzerindeki olağandışı kalınlıktaki karışmış yüzey katmanını içeresinde barındıran gelgit akışının, Atlantik suyu ve okyanus yüzeyi arasındaki düşey doğrultudaki ısı alışverişini artırdığı rapor edilmektedir.

Gelgit genlikleri

Arktik Bölge ve Dünya’nın geri kalanı için met^b (suyun yükselmesi-high tide) ve cezir^c (suyun alçalması-low tide) esnasında su seviyeleri arasındaki ortalama fark, gelgit genliği olarak adlandırılır ve 2 m civarındadır. Doğu Arktik ve Grönland’in güney kıyıları boyunca ortalama gelgit genliği daha yüksektir; 2 ila 4 m arasında değişir (Şekil 1). Bunlar, okyanus gelgitleridir. Yukarıda ana hatları ile tanımlanan bu gelgitler, uydu verilerinde tespit edilen yüksek frekanslı gürültünün de ana kaynağı olarak görülür. Altimetre taşıyan uyduların ardışık uçuşları arasındaki zaman aralıkları genellikle haftalar veya aylar mertebesindedir ki bu zaman aralıkları, baskın gelgit sinyalleri için tespit edilen dönemlerden nispeten uzundur. Arktik Bölge’de tespit edilen en şiddetli (okyanus) gelgit genlik değeri 12, 3 m (Kanada Iqaluit’te) olarak rapor edilmektedir. Churchill’de gelgit genliği ortalama 4, 5 m’ye kadar ulaşır; bahar döneminde gerçekleşen gelgit genliklerinin ise 5 m’yi aştıkları görülür. Buna karşılık Resolute Koyu, False Boğazı ve Tuktoyaktuk bölgelerinde genlikleri 0, 5 ila 2 m arasında değişen gelgitler gözlenir. Genlik değerlerinde gözlenen yerel değişimlerin okyanus havzasının biçimindeki değişimleri de yansıttığı düşünülmektedir. Örneğin Frobisher Körfezi’nin üçgen şeklindeki geometrisinin Iqaluit’teki devasa gelgit gösterisi için önemli bir etken olduğu düşünülmektedir. Bir karşılaştırma olması için Dünya’daki en yüksek gelgitler Fundy Körfezi’nin Minas havzasında görülmekte ve ortalama 12 m’lik genlik değerlerine ulaşabilmektedir. Bu gelgitlerin özel astronomik koşulların oluşması durumunda 16 m genlik değerine ulaşması da olasıdır. Fundy körfezinde Saint John’da konumlanmış liman için gerçekleştirilen gelgit tahminleri yıllık olarak yapılmakta ve buradaki gelgitlerin Ay’ın Dünya etrafında eliptik bir yörüngede hareket ediyor olması nedeniyle bir değişim sergiledikleri düşünülmektedir. Ay, yörüngesi üzerinde Dünya’ya en yakın noktada olduğunda Dünya üzerine etkiyen kütleçekimi maksimumdur yani daha güçlü bir gelgit etkisi beklenir. Fundy körfezinde oluşan gelgitler (Şekil 2), Kuzey Atlantik’te hâkim olan yarım günlük gelgit sisteminin ayrılmaz bir parçası olarak görülmektedir.⁷

Gelgit akıntıları ve Kuzey Kutbu’ndaki gelgit bileşenleri

Gelgit akıntılarının deniz buz katmanının ve deniz haritacılığının şekillenmesinde önemli bir rol oynadığı görülür.^{8, 9, 10} Bu akıntılar, aynı zamanda deniz ekosistemi için de önemli bir rol üstlenir. Gelgit akıntıları gelgitler arası bölgede canlı dünyası için ihtiyaç duyulan bir yaşam alanı oluşturmakla kalmaz aynı zamanda besin maddelerinin de uygun bir oranda karışımını^{11, 12, 13} mümkün kılar. Gelgit akıntıları, sedimentler¹⁴ ve işleyişleri yanı sıra seyrüsefer ve balıkçılık gibi farklı alanlardaki çoğu pratik uygulamalara da yarar sağlar. Fakat söz konusu uygulamalar için gelgit akıntılarının modellenmeleri gerekir. Gelgit modelleri, Kuzey Kutbu’ndaki başlıca gelgit bileşenlerinin tanımlanabilmesi için okyanus yüzey yüksekliği ve derinlik-ortalamalı akımlar gibi iki önemli parametrenin elde edilmesini mümkün kılar.¹⁵ Basit bir gelgit modelinin kullanılması bile merkezî Kuzey kutup havzasında çok küçük (<0, 5 cm/s) bir gelgit aktivitesinin tespitine olanak sağlayabilmektedir. Yine bu modeller sayesinde kıta sahanlıklarının ve yamaçların bazı kısımlarında güçlü genliklere ve akıntı hızlarına (>10 cm/s) sahip gelgit akıntılarının varlığı da ortaya konabilmektedir. Kuzey kutbunda böylesi gelgit akıntılarına sıklıkla rastlanır. Hatta bazı durumlarda bu akıntılar için gözlenebilecek hız değerlerinin 1 m/s değerini aşabileceği öngörülür.¹⁶

Gelgit akıntıları, okyanus ardalan durumu değiştikçe farklı karakteristik özellikler sergilemeye başlar. Örneğin Antarktik buz tabakasının derinliği değiştikçe kıyı şeridi geometriside değişir. Gelgit modelleri, aynı zamanda mevcut ve gelecekteki okyanus ve buz durumlarının anlaşılmasında ve çeşitli ölçümlerden gelgit etkilerinin giderilmesinde etkili bir yöntem olarak kritik bir rol oynamaktadır.¹⁷ Yapılan çalışmalarda Artarktika civarındaki gelgitler ve gelgit süreçleri hakkında model temelli bir yaklaşımın benimsenmesinin sağlayacağı avantajlar açıkça ortaya konmuştur.^{15, 17, 18}

Arktik Okyanus

Arktik Okyanus, dünyadaki beş büyük okyanustan en küçüğüdür ve yaklaşık 14 milyon km²’lik bir yüzey alanına sahiptir. Tamamı aArktik daire içerisinde yer alan bu okyanus derin (~4, 5 km) havzalar içerir. Dünyanın en yavaş yayılan sırtları da buradadır. Arktik Bölge, kalıcı buzları ile dikkat çeker ve tarihsel olarak arktik Okyanus’un yarısı ile çevrelenmiş durumdadır.¹⁹ Güneş ışığının %80’lik bir bölümünü uzaya geri yansıtmaktadır. Arktik Okyanus için gelgitlerin ve deniz buzunun önemine rağmen iklim projeksiyonları için kullanılan çoğu okyanus modelinin gelgit bilgisi içermemesi şaşırtıcıdır. Ayrıca örneğin bir buz katman altındaki suyun nasıl karıştığına dair literatürde çok az bilgi mevcuttur ve bu da güncel iklim modellerinde irdelenmesi gereken ve gözden kaçmış önemli bir husustur. Arktik Bölge’ye ait denizbilimsel veri setleri incelendiğinde bu verilerin okyanus akıntıları/akımları üzerine doğrudan bilgi verilmeksizin sadece deniz haritacılığında başvurulan tuzluluk miktarı, sıcaklık ve yoğunluk gibi parametrelere ilişkin ölçümlerle sınırlandırılmış olduğu görülür. Buna karşılık son yirmi yılda seyir hâlindeki gemilere de rahatlıkla monte edilebilen akustik Doppler akım/akıntı görüntüleyicilerinin^d(Acoustic Doppler Current Profilers - ADCPs) Arktik Bölge’de konuşlandırılmasıyla yüksek çözünürlüklü akıntı gözlemleri artık mevcut ve erişilebilirdir. CTD olarak bilinen, üzerlerinde farklı okyanus derinliklerinde su örnekleri toplanmasına olanak sağlayan örneklem şişeleri barındıran, ayrıca toplanan deniz suyu için elektriksel iletkenlik (Conductivity), sıcaklık (Temperature) ve su derinliği (Depth) gibi parametre ölçümünü sağlayan araçlardanda aktif bir şekilde yararlanılmaktadır. Örneğin bu tür verilerin kullanılmasıylaArktik Bölge’de Beaufort Deniz sahanlığı, Yermak Platosu, Nares geçidi, Laptev Denizi ve Doğu Avrasya havzası gibi belirli özel konumlarda gelgit akıntı dinamiklerinin detaylı analizleri gerçekleştirilebilmiştir.^{20, 21, 22, 23, 24} Sıralanan tüm bu çalışmalar sayesinde elde edilen veriler, gelgit akıntılarının bölgesel okyanus dinamikleri üzerine etkisini vurgulamaktadır. Bununla birlikte tüm Arktik Bölge’yi içerecek geniş bir perspektif dâhilinde 3D bir gelgit akıntı gözlemine gereksinim duyulmaktadır. Bu gözlemler yoluyla oluşturulacak gelgit modelleri, sadece gelgit dinamiklerinin sayısal olarak türetilebilmeleri aşamasında değil aynı zamanda bu akıntıların deniz buzu ve hidrografik etkileşimlerinin anlaşılması ve mevcut sayısal modellerin gözlemler ile sınanıp geliştirebilmesi aşamaları için de gerekli görünmektedir. Gelgit kaynaklı akışlar, arama kurtarma faaliyetleri, taşıma rotalarının belirlenmesi ve kıyı erozyonlarının tespiti gibi bir dizi denizcilik faaliyeti ve çevresel görüntüleme uygulamalarında son derece faydalı bilgiler sağlamaktadır. Kuzey Kutup gelgitleri, anlaşılması çok güç gelgitlerdir çünkü bu bölgelerde yerinde gözlem imkânı bulunmamaktadır. Özellikle sıklıkla karşılaşılan deniz buzu ve detaylandırılmamış batimetrik veri (okyanus tabanının şekli ve derinliği), Arktik okyanuslarda gelgit etkilerinin çalışılmasını zorlaştırmaktadır.

Gelgitler ve Buz etkileşimi

Gelgitler aynı zamanda buz içerisinde, buz katmanın hemen altındaki sınır katmanlarda ve zemin yakınlarında temel düzeydeki çalkantılardan da sorumludur.⁸ Bu tür çalkantı hareketleri, sebep oldukları karışma ve karıştırma süreçleri nedeniyle derin Arktik Okyanus’ta önemli bir rol üstlenir çünkü bu bölgelerde genel dolaşım oldukça zayıftır. Gelgit temelli karışım ve karıştırma süreçleri aynı zamanda kıyı hattına yakın buz katman için de önemli bir rol üstlenir. Özellikle erken dönemlerde kutup ziyaretçilerinin Barents Denizi (Barents Sea) ve Beyaz Deniz (White Sea) bölgesinde karşılaştıkları buz kesikleri ve dönemsel değişimler de yine bu bölgelerde gelişen güçlü gelgitler ile ilişkilendirilir. Buz ve gelgit etkileşiminin sadece buz dağılımını değil aynı zamanda gelgitin genliğini ve evresini de değiştirmesi mümkündür. Derin sularda bu tür bir değişim tespit edilemeyecek kadar zayıftır. Fakat kıyıya bağlı buz katman altındaki sığ sularda bu durum (değişim) daha belirgin bir hâl alır. Bu değişim, çok daha sığ sularda kıyıya bağlı buz-su derinliğini değiştirir ve gelgitin ilerleyişini etkiler.

Arktik gelgitler

1990’ların başlarında Arktik Okyanus boyunca seyahat eden bir gelgit dalgası görselleştirilmiş fakat deyalandırılamamıştır. Kuzey Kutbu’ndaki gelgitlere ilişkin ilk matematiksel hesaplamalar Goldsbrough^{25, 26} tarafından gerçekleştirilmiştir. Goldsbrough, kapalı bir kutup havzası içerisindeki yarım günlük gelgitlerin rezonans koşulunu sağlamadıkları gerekçesiyle küçük genlikli olması gerektiğini varsaydı. Arktik Okyanus’taki gelgit teorileri ve ölçümlerin ağırlıklı olarak yarım günlük gelgitlerle (M2 ve S2) ilişkilendirildiği gözlenir. Öyle ki bu yarım günlük gelgitler, tüm gelgit bileşenleri içerisinde ağır basar. Buna rağmen tersini iddia eden çalışmaların sayısıda azımsanamayacak düzeydedir (İskoçya’nın batı kıyısı örneği).^27;28 Buna göre günlük gelgitler yarım günlük gelgitlere göre daha etkili olmalıdır. Teorik olarak tüm günlük ve yarı günlük gelgitlerin (kısa dönemliler) kutup bölgelerinde (örneğin kutup havzasında) genlikleri sıfır olmalıdır. Bu, yarımgünlük gelgitlerin kuzey kutup bölgesinde ihmal edilebiecek kadar küçük olması anlamına gelir. Buna rağmen bu gölgelerde gerçekleştirilen yerçekimi gözlemlerinde küçük genlikli gelgitlerin mevcut olduğu görülür.²⁹ Jackson ve Slichter²⁹ yapmış oldukları çalışmada bu küçük gelgitleri analiz ettiler ve bu gelgitlerin sağlamış olduğu verileri okyanus gelgitlerinin tetiklediği çekme-yükleme nedeniyle oluşan sinyaller olarak yorumladılar. Gözlenen bu gelgitlerin komşu sulardan ilerleyen dalgalar olduğu düşünülmektedir. Bu amaçla Arktik Bölge’deki gelgit kaynakları incelendiğinde Bering Boğazı’nın böylesi bir gelgit için çok dar olduğu görülür. Kuzey Pasifik kaynaklı tedirginliklerde algılanabilir olmayacaktır. Böylesi bir gelgit oluşum senaryosu gözönüne alındığında Kuzey Pasifik kaynaklı tedirginliklerin ancak Bering Boğazı yakınlarında tespit edilebilir olması beklenmektedir. Dolayısıyla Kutup denizinde gözlenen yarımgünlük gelgitler Kuzey Atlantik’teki tedirginliklerle ilişkili olmak zorundadır. Kutup denizi ile Kuzey Atlantik’in, Baffin Körfezi, Grönland ve Spitsbergen arasındaki geniş açıklık ve Barents Denizi boyunca birbirleriyle bağlantılı oldukları düşünülür. Örneğin Baffin Körfezi yoluyla ilerleyen gelgitler büyük bir olasılıkla Kanada Arctic Takımadası’ndaki tedirginlikleri kontrol edecek fakat Kutup denizi için bir önem arz etmeyecektir^h. Barents Denizi sığdır ve Spitsbergen’den Franz Josef Land’e ve Novaya Zemlya’ya uzanan kıyılar tarafından kutup havzasından keskin olmayan sınırlarla ayrılmıştır. Ayrıca Dünya’nın dönüşünün saptırıcı etkisi, gelgit dalgasını Rusya’nın kuzey kıyıları boyunca yoğunlaştırma eğilimindedir. Bu nedenle Novaya Zemlya ve Franz Josef Land arasında geçen bir dalga, Cape Flora ve Teplitz Körfezi’ndeki gelgitleri karşılaştırırken önemsiz olacaktır^f. Grönland ve Spitsbergen arasındaki geniş açıklık, Atlantik ve Kutup denizi arasındaki ana arterdir ve Kutup denizinde gözlenen yarımgünlük bir gelgitin, bu açıklık boyunca ilerleyen gelgit dalgalarından türetilebileceğini ileri sürmek yanlış olmayacaktır.

Gelgit zaman aralıkları

Dünyanın yüksek erimli gelgitlerin oluştuğu çoğu bölgelerinde (Alaska, Kanada, Kuzey Avrupa gibi) gözlenen gelgitler, gelgit aralıklarının artan enlem (ekvatordan uzaklaşarak kutuplara yaklaştıkça) ile arttığı gibi bir yanlış algıya yol açmıştır. Bu bölgelerdeki gelgit zaman aralıkları Kuzey Yarım Küre’deki kıtaların konumları ve birbirlerine göre yerleşimleri nedeniyle bir artış gösterir. Kuzey Yarım Küre’nin daha yüksek enlemlerinde Kuzey Amerika, Avrupa ve Asya kıtaları birbirlerine daha yaklaşacak şekilde sıkıştırılır. Okyanuslardaki bu daralma nispeten yüksek erimli gelgitler oluşturur. Dolayısıyla örneğin Güney Yarım Küre’nin daha yüksek enlemlerinde, Güney Amerika, Güney Afrika, Avustralya ve Antarktika’nın güney uçlarında gözlenen gelgit zaman aralıkları Kuzey Yarım Küre’de gözlenenin aksine bir artış göstermez. Çünkü bu bölgelerde kıtalar Kuzey Yarım Küre’deki gibi birbirlerine doğru sıkıştırılmaz ve benzeri bir okyanus daralması söz konusu değildir. Dolayısıyla gelgit zaman aralıkları ekvatordan Güney Yarım Küre’deki yüksek enlem bölgelere doğru gidildikçe artmaz.

En büyük buz kütlesi ve gelgit üzerine etkisi

Dünya üzerindeki yüzen en büyük buz kütlesi “Ross Ice Shelf” olarak bilinen, yaklaşık 480.000 km²’lik bir yüzey alanına sahip dev yapıdır. Barındırdığı okyanus boşluğu Antarktika kıyılarının 700 km güneyine kadar uzanır ve henüz büyük oranda keşfedilmemiş bir bölgedir. Buz kütleler, hemen altlarında yer alan ılık okyanus suyu nedeniyle erir fakat bu, su içersinde gelgitlerin neden olduğu akıntıların nasıl bir karışım mekanizması tetiklediği ve nasıl bir ısıl yapılanmaya neden olduğu tam olarak anlaşılamamıştır. Bu dev buzul kütle ve altındaki boşlukla ilgili çalışmalar 1970’li yıllarda başlamıştır. O yıllardan bu yana elde edilen bilgiler ışığında bu boşluğun, farklı sıcaklık ve tuzluluk değerlerine sahip ince katmanlara sahip olduğu bilinmektedir.

Antarktik buz katman

Antarktik buz katmanlarının küresel ölçekte su seviyesini 58 m artıracak miktarda su tuttuğu tahmin edilmektedir.³⁰ Gelecek yüzyıllarda deniz seviyesinin yükselme miktarı ve oranı, Antarktika buz tabakasının atmosferin ve okyanusun ısınmasına verdiği tepkiye bağlıdır.³¹ Güney okyanusu, diğer enlemlerdeki okyanuslardan daha fazla antropojenik ısı ve karbon aldığından atmosferik ısınma hızını yavaşlatır.^{32, 33} Güney okyanus dolaşımı, besin açısından zengin derin suyu yüzeye geri döndürerek ve besin maddelerini daha düşük enlemlere taşıyarak küresel deniz verimliliğini idame ettirir.³⁴ Antarktika ve Güney okyanusunun deniz seviyesi, iklim ve deniz ekosistemleri üzerindeki derin etkisi gözönüne alındığında, bölgedeki değişimin Dünya ve insanlık için yaygın etkisi olacağı açıktır. Siyasi açıdan bakıldığında ise Antarktika ve Güney okyanusu, Antarktika uzlaşı sisteminin benzersiz bir yönetişim rejimi ile düzenlenen ve daha geniş bir küresel karar verme sürecine bağlı olan, dünyadaki en büyük ortak alanlar arasında yer alır.

Şekil 1. Ortalama gelgit genlikleri renk kodlu olarak gösterilmektedir. Harita, Kanada ve Grönland’i kapsamaktadır.

Şekil 2. Kanada’da Fundy Körfezi’ne komşu Hopewell Burnu’nda Flowerpots olarak bilinen turistik cazibe bölgesindeki, cezir döneminde gözlenebilen kaya oluşumu. Fotoğrafta, Atlantik Okyanusu tabanında yürüyen ziyaretçiler görülmekte.