İklim değişikliğinin deniz seviyelerinin yükselmesine ve fırtınaların yoğunlaşmasına yol açmasıyla birlikte, küresel kıyı şeritleri benzeri görülmemiş erozyon riskleriyle karşı karşıya. Ancak, kıyı şeridi değişimini, özellikle de uzun vadeli eğilimleri doğru bir şekilde tahmin etmek zorlu bir süreç. Son zamanlarda, ShoreShop2.0 uluslararası iş birliği çalışması, kör testler yoluyla 34 kıyı şeridi tahmin modelinin performansını değerlendirerek, kıyı şeridi modellemesindeki mevcut durumu ortaya koydu.
Kıyı şeridi, kara ile denizin buluştuğu dinamik sınırdır ve dalgalar, gelgitler, fırtınalar ve deniz seviyesinin yükselmesi nedeniyle sürekli değişir. Dünya genelindeki kumlu kıyı şeritlerinin yaklaşık %24'ü yılda 0,5 metreyi aşan bir hızla geri çekilmekte ve ABD Körfez Kıyısı gibi bazı bölgelerde yıllık erozyon hızı 20 metreyi bile aşmaktadır.
Kıyı şeridi değişimini tahmin etmek doğası gereği zor ve karmaşıktır ve dalga enerjisi, tortu taşınımı ve deniz seviyesinin yükselmesi gibi birçok faktörün etkileşiminin dikkate alınmasını gerektirir. Uzun vadeli doğru tahminler ise daha da zordur.
Modern kıyı şeridi tahmin modelleri üç kategoriye ayrılabilir: biri, akışkanlar mekaniği ve tortu taşınım denklemlerine dayanan Delft3D ve MIKE21 gibi fiziksel simülasyona dayalıdır; biri, CoSMoS-COAST ve LX-Shore gibi fiziksel prensipleri veri odaklı yöntemlerle birleştiren bir hibrit modeldir; ve diğeri, LSTM ağları ve Transformer mimarileri gibi tamamen istatistiksel veya makine öğrenme tekniklerine dayanan veri odaklı bir modeldir.
Çok çeşitli modellere rağmen, birleşik değerlendirme kriterlerinin eksikliği performans karşılaştırmalarını zorlaştırmıştır. Hangi model en doğru tahminleri sunuyor? ShoreShop2.0 kör test yarışması, disiplinler arası karşılaştırmalar için mükemmel bir fırsat sunuyor.
ShoreShop2.0 uluslararası kör test yarışması, son derece titiz bir bilimsel iş birliği biçimidir. Katılımcı ekiplere yalnızca bir koy veya plajın kod adı olan test alanı hakkında bilgi verilir. Konumu ve gerçek adı gibi önemli bilgiler, önceden edinilen bilgilerin model kalibrasyonunu etkilemesini önlemek için gizlenir. Ayrıca, veriler bölümler halinde gizli tutulur ve 2019-2023 (kısa vadeli) ve 1951-1998 (orta vadeli) verileri kasıtlı olarak saklanır. Modeller daha sonra kısa ve orta vadeli kıyı şeridi değişikliklerini tahmin eder ve nihayetinde gizli veriler kullanılarak doğrulukları doğrulanır. Bu tasarım, tamamen bilinmeyen koşullar altında kıyı modellerinin disiplinler arası karşılaştırmalarına olanak tanır.
15 ülkeden otuz dört araştırma ekibi, 12 veri odaklı ve 22 hibrit modelden oluşan modeller sundu. Bu ekipler Amerika Birleşik Devletleri, Avustralya, Japonya, Fransa ve diğer ülkelerdeki kurumlardan geliyordu. Ancak sunulan modellerde GENESIS ve fizik tabanlı Delft3D ve MIKE21 modelleri gibi ticari modeller bulunmuyordu.
Yapılan bir karşılaştırma, kısa vadeli, beş yıllık tahminler için en iyi performans gösteren modellerin CoSMoS-COAST-CONV_SV (hibrit model), GAT-LSTM_YM (veriye dayalı model) ve iTransformer-KC (veriye dayalı model) olduğunu ortaya koydu. Bu modeller, uydu uzaktan algılama kıyı şeridi verilerindeki 8,9 metrelik doğal hataya benzer şekilde, yaklaşık 10 metrelik ortalama karekök hatası elde etti. Bu, bazı plajlar için modellerin tahmin yeteneklerinin gözlem teknolojisinin sınırlarına yaklaştığını gösteriyor. Elbette, diğer modeller kıyı şeridi değişikliklerini daha iyi yakalayabildi.
Şaşırtıcı bir bulgu, hibrit modelin veri odaklı modele benzer bir performans göstermesiydi. CoSMoS-COAST-CONV_SV (hibrit model) fiziksel süreçleri ve evrişimsel işlemleri bir araya getirirken, GAT-LSTM_YM (veri odaklı model) uzamsal korelasyonları yakalamak için bir grafik dikkat ağı kullanır. Her iki model de iyi performans gösterdi.
Orta vadeli tahminler açısından, LX-Shore serisi (hibrit modeller), ölçülen verilere en yakın tahminleri sağlar. Kıyı boyunca ve yanal tortu taşıma süreçlerini birleştirerek, bu modeller uzun vadeli istikrarı korurken, ölçülen verilerle aşırı fırtına olaylarına en tutarlı tepkileri gösterir. Bu modellerden elde edilen tahminler, tek bir şiddetli fırtınanın 15-20 metreye kadar geçici bir kıyı şeridi çekilmesine neden olabileceğini ve tam toparlanmanın iki ila üç yıl sürebileceğini göstermektedir. CoSMoS-COAST serisi mükemmel istikrar sunarken, diğer modeller uzun vadeli sürüklenme ve aşırı tepkiden muzdarip olabilir.
Model sonuçları şunu gösteriyor:veri kalitesimodel performansında önemli bir sınırlayıcı faktördür. Uydu uzaktan algılama verileri geniş bir alanı kapsasa da, zamansal çözünürlüğü genellikle haftalık veya aylık olarak düşük olduğundan, fırtına sonrası hızlı toparlanmayı yakalamak zordur. Ayrıca, anlık su kenarı dalga oluşumu ve gelgitlerden etkilenerek model tahminlerini etkileyebilecek geçici hatalara yol açar.
Çalışma, sağlam iki boyutlu filtreleme tekniklerinin kullanımı gibi uzaysal-zamansal veri düzeltmenin model performansını önemli ölçüde artırabileceğini ortaya koymuştur. Daha sonra, kör olmayan test modelleri, optimize edilmiş veri ön işleme yoluyla ortalama hatayı %15 oranında azaltmıştır.
Robust 2D Smoothing, kıyı şeridi uydu verilerindeki gürültüyü işlemek için özel olarak tasarlanmış gelişmiş bir sinyal işleme yöntemidir. Esasen, ağırlıklı en küçük kareler yöntemine dayalı yinelemeli bir filtreleme algoritmasıdır ve uydu görüntülerindeki geçici dalga gürültüsü gibi aykırı değerlere karşı oldukça dayanıklıdır.
Model tahminleri için bir diğer önemli faktör de kıyıya yakın dalga verilerinin doğruluğudur. Şu anda dalga verileri, küresel dalga yeniden analiz verilerinin kıyıya yakın dönüşümündeki hatalar, kırılma bölgesi yerine 10 metrelik eş derinlikteki dalga parametrelerinin çıkarılmasından kaynaklanan sapmalar ve günlük ortalama dalga koşulları kullanılarak aşırı olayların etkisinin küçümsenmesi gibi çeşitli hatalardan muzdariptir. Bu hataların tümü model tahminlerini etkileyebilir.
Uzun vadeli tahminlerde çoğu model, deniz seviyesindeki artışın etkisini tahmin etmek için klasik Brown yasasına dayanır. Ancak bu yasa, sonsuz ve dengeli bir tortu arzı varsayar ve açık deniz tortu taşınımının veya sahil beslenmesi gibi insan faaliyetlerinin etkilerini göz ardı eder. Bu durum, önemli model sapmalarına yol açabilir.
Denge profili teorisine dayanan Brown yasası, deniz seviyesinin yükselmesi ile kıyı şeridinin çekilmesi arasında doğrusal bir ilişki olduğunu ileri sürer. Bu teori, kıyı profilinin denge şeklini koruduğunu varsayar. Deniz seviyesi yükseldikçe, artan yerleşim alanı, bu denge profilinin yeni deniz seviyesine göre şeklini koruması için karaya doğru kaymasını zorlar. Sonuç olarak teori, kıyı profili karaya doğru kaydıkça üst plaj katmanının aşındığını ve aşınan malzemenin açık denizde biriktiğini, bunun da kıyıya yakın deniz tabanının yükselmesine ve böylece sabit bir su derinliğinin korunmasına neden olduğunu varsayar. Brown yasası, kıyı geri çekilmesinin, plajın eğimine bağlı olarak deniz seviyesinin yükselmesinden 10 ila 50 kat daha fazla olabileceğini öngörür.
Bu çalışma, belirli ihtiyaçlara göre uygun araçların seçilmesi için bir temel sunmaktadır. Ayrıca, veri ön işleme çok önemlidir; doğru veri işleme bazen modelin kendisinden daha büyük bir etkiye sahip olabilir. ShoreShop 2.0 ile edinilen deneyime dayanarak, tahmin doğruluğunu artırmak için uydu ve dalga verilerinde iyileştirmeler yapılabilir. Ayrıca, uzun vadeli tahminlerde yapay olarak bozulmuş plajların kontrol edilemeyen etkileri de tahmin sonuçlarını önemli ölçüde etkileyebilir. Ayrıca, GENESIS, Delft3D ve MIKE21 gibi ticari modellerin katılımının olmaması da önemli bir sorundur.
Mavi Sınırın Muhafızları: Frankstar'ın Okyanuslarımızı ve İklimimizi Korumaya Yönelik 11 Yıllık Misyonu
Frankstar, on yılı aşkın süredir deniz çevre yönetiminin ön saflarında yer alarak, benzersiz okyanus ve hidrolojik veriler sunmak için en son teknolojiyi ve bilimsel titizliği kullanıyor. Misyonumuz yalnızca veri toplamanın ötesine geçiyor; sürdürülebilir bir geleceğin mimarları olarak, dünya çapındaki kurumları, üniversiteleri ve hükümetleri gezegenimizin sağlığı için bilinçli kararlar almaya teşvik ediyoruz.
Gönderi zamanı: 11 Ağustos 2025