İng. Ground Penetrating Radar
GPR yöntemi elektromanyetik bir yöntem olup, bir kaynak antenle yer altına gönderilen yüksek frekanslı (MHz ile GHz aralığında) impulsif elektromanyetik sinyallerin yer altındaki süreksizliklerden yansıyarak yüzeydeki antende kaydedilmesine dayanır.1 Zamanın fonksiyonu olarak kaydedilen sinyaller; yer altına gönderilen kaynak sinyallerin, tabakaların dielektrik geçirgenlik farklılıkları sayesinde farklı yansımalar oluşturmasıyla yüzeye ulaşan sinyallerdir (Şekil 1).
Diğer jeofizik yöntemlere göre yer altının sığ derinliklerini, daha yüksek ayrımlılık ile görüntüleyebilen bu sistemler, ayrıca lojistik anlamda kutup bölgelerine taşınması ve uygulanması daha kolay bir yöntemdir.3 Ayrıca çevreye tamamen zararsız olması kutup çalışmalarında en fazla tercih edilen jeofizik yöntemlerden olmasında önemli bir etkendir.
Dielektrik sabiti hava için 1, buz için 3-4, tatlı su için 80 civarındadır4. Dolayısıyla kutuplardaki su, buz, donmuş zeminler ve boşluklar arasındaki yüksek dielektrik kontrastı, yöntemin kutup şartlarında başarılı şekilde uygulanmasını sağlar. Dielektrik sabiti değeri ile GPR yönteminde kullanılan elektromanyetik sinyalin yayılım hızı ve iletimi ters orantılıdır. Buna göre, GPR sinyalleri en iyi ve hızlı havada yayılırken, su ve benzeri iletken ortamlarda soğurulmaları yüksek, yayılımları sınırlıdır. Bu nedenle, suya doygun yer altı ortamlarında GPR yönteminin uygulanışı diğer ortamlara göre daha zorken, kutup şartlarındaki soğuk ortamlarda göreceli daha iyi sonuçlar verebilmektedir.
Yere gönderilen elektromanyetik sinyalin frekansı, elde edilen verinin ayrımlılığını ve araştırma derinliğini etkiler. Yüksek frekanslı sinyaller sığ derinliklerin yüksek ayrımlı incelenmesini sağlarken, düşük frekanslı sinyaller daha derin bir araştırma derinliğinin nispeten daha düşük ayrımlı incelenmesini sağlar (Şekil 2). Bu nedenle, bir GPR çalışmasının farklı frekanslı antenler kullanılarak tekrarlanması maksimum ayrımlılık ve araştırma derinliği açısından faydalıdır. Bununla beraber, anten frekansı azaldıkça, anten boyutları artar (Şekil 3). Dolayısıyla, daha derinleri hedefleyen GPR çalışmalarında düşük frekanslı ve boyutları daha büyük olan antenler kullanıldığından sığ çalışmalara göre koordinasyon ve lojistik açısından göreceli daha zor bir süreç yönetilmesi gerekir.
Kutup şartlarında yöntemin uygulanması, GPR ekipmanlarının kolay hareket ettirilebilir tasarımlara sahip olması nedeniyle nispeten kolaydır (Şekil 4). Ancak, ekipmanlara elektriksel güç sağlayan bataryaların soğuk ortamlarda performanslarının düşmesi problem yaratmakta ve araştırma süresini düşürmektedir. Dolayısıyla, araziye fazla sayıda batarya taşınması ve bunların her bir araştırma öncesi şarj edilme mecburiyeti, planlama açısından yüksek önem arz eder.
Şekil 1. GPR yönteminin çalışma prensibi2
Şekil 2. Farklı frekanslı GPR sinyalleri için araştırma derinlikleri ve ayrımlılık değerleri 5, 6
Şekil 3. Farklı frekanslı antenlere ait boyut bilgileri, a. ayrık kaynak ve alıcı anten düzenekleri, 7 b. birleşik kaynak ve alıcı anten düzenekleri 8
Şekil 4. Ülkemiz bilim insanlarının Barton Yarımadası (Antarktika)’nda yaptığı GPR çalışmalarından görüntüler. a. permafrost araştırması amaçlı 500 MHz anten uygulaması, b. delta araştırmaları amaçlı 400 MHz uygulaması
