Jones ve Turkes_Nar Golü Gec Holosen_UJS_2008
Transkript
Jones ve Turkes_Nar Golü Gec Holosen_UJS_2008
http://ujs.comu.edu.tr/ http://cografya.comu.edu.tr/ Nar Gölü Geç Holosen izotop Kaydındaki değişimler ile Kuzey Atlantik Ve Muson iklimleriyle bağlantıları M. D. JONESa , M. TÜRKEŞb , C. N. ROBERTSc ve M. J. LENGd a University of Nottingham, School of Geography, University Park, Nottingham NG72RD UK Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Coğrafya Bölümü, Çanakkale c University of Plymouth, School of Geography, Plymouth, PL4 8AA, UK d University of Nottingham, NERC Isotope Geosciences Laboratory, British Geological Survey, and School of Geography, Nottingham, NG7 2RD, UK b Özet Dolaylı iklim kayıtları ve aletli gözlemsel iklim kayıtları arasındaki karşılaştırmalar, paleo arşivler üzerindeki denetleyici etmenlerin daha iyi anlaşılmasını sağlamak ve aletli iklim dönemi öncesi değişiklikleri belirlemede kullanılan ilişkileri ortaya çıkarmak amacıyla sıkça kullanılmaktadır. Aletli iklim kayıtlarındaki değişimler ile dolaylı iklim kayıtları arasındaki ilişkilerin anlaşılması, ayrıca bölgesel ya da yöresel iklimi geçmişte denetleyen büyük ölçekli (geniş alanlı) atmosfer dolaşımı ve bunlardaki salınımların özelliklerinin belirlenmesi açısından da yararlı bilgiler sunar. Çalışmada, daha önce aletli iklim kayıtları ile doğrulaması ve modellemesi de yapılan (Jones ve diğ. 2005) 1700 yıl uzunluğundaki Nar Gölü oksijen 18 izotop (δ18O) kaydındaki değişimler ve bu değişimlerin Kuzey Atlantik ve muson iklimleriyle bağlantıları incelendi (Jones ve diğ. 2006). Sözü edilen çalışmalara temel oluşturan δ18O kayıtlarının elde edildiği Nar Gölü, İç Anadolu’nun Orta Kızılırmak bölümünün güneyinde, Kapadokya yöresinde (Aksaray-Derinkuyu arasında) yer alan çok küçük bir krater gölüdür. Nar Gölü tabanından alınan varv dizilerinin δ18O analizinden elde edilen geçmiş 1700 yıllık dönemdeki yağış ve buharlaşma değişkenliğinin yüksek doğruluklu dolaylı kaydı, iklimsel olarak kurak (MS yaklaşık 300-500 ve MS 1400-1960) ve yağışlı/nemli ara dönemler (MS yaklaşık 560-750 ve MS 1000-1350) arasında hızlı ve önemli değişikliklerin bulunduğunu gösterdi. Nar Gölü δ18O kaydındaki bu iklimsel değişiklikler, Asya (Hindistan) musonunun aletsel ve dolaylı kayıtlarındaki değişikliklerle de tutarlıdır. Buna göre, Doğu Akdeniz havzasındaki kurak yazlar, kuvvetlenen muson yağışı dönemleriyle bağlantılıdır. Ayrıca, kayıttaki belirgin değişiklikler, Türkiye ikliminde kurak koşulların oluştuğu zamanlarda Alplerde soğuk ve nemli dönemlerin egemen olduğu Kuzey Atlantik kış iklimindeki değişikliklerle de uyumludur. Anahtar sözcükler: Türkiye, Kapadokya, oksijen 18 izotopu, göl çökeltileri, iklimsel değişkenlik, Hindistan musonu, Kuzey Atlantik ve Kuzey Denizi – Hazar uzak bağlantı desenleri. Ulusal Jeomorfoloji Sempozyumu 2008 Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Troia Kültür Merkezi 20-23 Ekim 2008 418 Giriş Su, Türkiye ile birlikte genel olarak Akdeniz havzasında ve Orta Doğu’da, hem yaşamsal olarak hem de politik olarak önemli ve hassas bir doğal kaynak olduğu için, bölgesel su kaynaklarının sürdürülebilir yönetimi açısından uzun süreli hidrolojik değişkenlik çeşitlerinin iyi anlaşılması da önemli bir konudur. Aletli gözlemlerin bulunmadığı dönemlerdeki iklimin ve iklimsel değişkenliklerinin incelenmesi, on yıllık ve yüz yıllık zaman ölçeklerindeki iklimsel döngüleri ve öteki iklimsel değişkenlik desenlerinin tanınmasını olanaklı yapar. Bu zaman ölçeklerindeki değişimler, var olan aletli iklimsel gözlem kayıtlarının zaman ölçeklerinde açık bir biçimde bulunmaz. Çok uzun süreli iklimsel değişimlere ilişkin ayrıntılı bilgiler, iklim sisteminde gelecekteki değişiklikler ve doğal kaynakların gelecekteki durumu doğru olarak öngörülmek isteniyorsa önemlidir. Eski İklim Değişikliklerinin İncelenmesi Aletli gözlem kayıtları, atmosferin davranış biçimlerini ya da desenlerini ve gelecekteki iklim değişikliklerini tümüyle anlamak açısından yeterli değildir. Doğrudan ölçümlere dayalı aletli gözlem kayıtlarının yetersizliğini giderebilmek amacıyla, dolaylı kanıtları kullanarak eski iklimleri yeniden oluşturmak ve modellemesini yapmak gerekir. Geçmiş iklimlerin dolaylı kayıtları, deniz ve göl tabanı çökeltilerinde (tortullarında), fosil kavkılarında, mağara sarkıt ve dikitleri (damlataşı; speleothem) ve buzul buzundaki oksijen izotop oranlarında, eski topraklarda, ağaç büyüme halkalarında ve tarihsel kayıtlarda bulunur. İklimbilimciler, büyük ve/ya da bölgesel ölçekli atmosfer koşullarındaki (örn., basınç ve dolaşım) değişikliklerin iklimdeki yansımalarını ve yanıtlarını çözümlemektedir. Eski iklimlerin dolaylı kayıtlar yoluyla yeniden yapılandırılması, iklimin ancak çok genel özelliklerini ortaya koyabilir. Yerküre ikliminin tarihini çözümlemek ve bilimsel bir bireşimini yapmak için yararlanılan en önemli tekniklerin başında, oksijen izotop çözümlemesi ve okyanus tabanı çökeltileri gelir. Gerçekte birbiriyle ilişkili olan bu iki teknik de, son yıllarda özellikle eski sıcaklık değişimlerinin yeniden oluşturulması açısından önemli bir gelişme göstermiştir. Deniz tabanı çökeltileri, çoğunlukla deniz yüzeyi yakınında (okyanus-atmosfer ara yüzünde) yaşamış olan canlıların kalıntılarını içerir. Yüzey yakınında yaşayan organizmalar öldüğünde, kabukları yavaşça okyanus tabanına iner ve zamanla buradaki çökeltilerin bir parçası olur. Deniz tabanı çökeltileri, deniz yüzeyi yakınında yaşayan organizmaların çeşitleri ve sayıları iklimle birlikte değiştiği için, dünya ölçeğindeki iklim değişikliklerinin önemli ve sağlam kayıtçıları özelliğini taşımaktadır. Bu yüzden iklim bilimciler, deniz tabanı çökeltilerinde yatan bu çok zengin ve önemli veri kaynağı ile iklim değişikliğini daha iyi anlamak amacıyla giderek daha fazla ilgilenmektedir. Günümüzde, ülke ve uluslararası düzeydeki araştırmalarda, okyanus tabanını delerek derin deniz çökelti karotları elde edebilecek biçimde tasarlanan özel gemiler kullanılır. Bu gemilerin çıkardığı derin deniz karotları, geçmiş iklimleri anlama yeteneğimize önemli katkısı olan çok yararlı dolaylı iklim kayıtları sağlar. Oksijen izotop çözümleme tekniği, oksijenin daha yaygın ve/ya da bol bulunan oksijen 16 (16O) ve daha ağır olan oksijen 18 (18O) izotopları arasındaki oranın çok hassas ölçümlerine dayanır. Bu iki izotop da, suyun (H2O) doğal parçasıdır. Bir su molekülü, hidrojenin (H2) yanı sıra ya 16O ya da 18O izotopundan oluşabilir. Ancak daha hafif bir izotop olan 16O okyanustan çok daha çabuk buharlaşır. Bu yüzden, yağış çeşitleri (yağmur, çisenti, kar, vb.) ve buna bağlı olarak da uygun ortam koşullarında oluşabilen buzul buzu, 16O ile zenginleşir. Sonuç olarak, daha ağır bir izotop olan 18O izotopu daha büyük bir birikimde suda kalır. Bu yüzden, buzulların yaygınlaştığı buzul çağlarında, buzullarda daha fazla 16O izotopu birikirken, bunun sonucunda deniz suyundaki 18O izotopunun birikimi de artış gösterir. Tersine, buzul buzunun ciddi düzeyde azaldığı daha sıcak buzul arası çağlarında daha fazla 16O izotopu okyanuslara döner ve sonuç olarak 18O’nun 16O’ya oranı okyanus suyunda düşer. Bu yüzden, 18O/16O oranındaki değişiklikleri barındıran eski kayıtlardaki değişimler incelenerek buzul dönemlerinin ne zaman oluştuğu ve iklimdeki soğumanın büyüklüğü de belirlenebilir. Ulusal Jeomorfoloji Sempozyumu 2008 Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Troia Kültür Merkezi 20-23 Ekim 2008 419 Bazı su (deniz, göl vb. ortam) organizmaları kalsitten (kalsiyum karbonat, CaCO3) oluşan kabuklara sahip olduklarına göre, egemen 18O/16O oranı, organizmanın bu sert kavkılarının bileşiminde saklıdır. Organizmalar öldüğünde, bu sert kavkılar okyanus tabanına iner ve zamanla çökelti katmanlarının doğal bir parçası olur. Bu yüzden, soğuma ve buzul etkinliği dönemleri, derin deniz çökeltilerinin içerisinde gömülen bazı mikroorganizmaların kabuklarındaki (örneğin, pelajik foraminiferlerin kalıntıları) oksijen izotop oranındaki değişimlerden yola çıkarak belirlenebilir. 18O/16O oranı, sıcaklıklardaki değişimlere karşı da çok duyarlıdır ve sıcaklık değiştiğinde bu oran da değişir. Sıcak dönemlerde daha fazla 18O okyanuslardan buharlaşırken, serin ya da soğuk dönemlerde ise daha az buharlaşır. Bu nedenle, sıcak dönemlerdeki yağışların içerisinde ağır izotoplar daha boldur, daha soğuk dönemlerde ise, buharlaşma azaldığı için daha az bulunurlar. Bu temel ilkelere dayanarak, karasal buzul buzu, buz ve kar katmanları ile göl ve deniz varvlarını ya da çökeltileri üzerinde çalışan bilimciler, geçmiş sıcaklık değişikliklerinin dolaylı bir kaydını üretebilmektedir. Akdeniz Havzasındaki Çalışmalar Akdeniz havzasında, göl çökeltileri gibi dolaylı iklim kayıtları (örn., Stevens ve diğ. 2001) ve ağaç halkaları (örn., Touchan ve diğ. 2003, 2007), temel olarak hidrolojideki değişikliklerin kanıtlarını ve yanıtlarını saklamaktadır. Ancak, en uzunu yaklaşık 900 yıllık olmak üzere (Touchan ve diğ. 2007) Doğu Akdeniz’den elde edilen çok az sayıda sürekli ve yüksek doğruluklu dolaylı iklim kaydı vardır. Doğu Akdeniz göllerinden sağlanan oksijen izotop (δ18O) kayıtları, temel olarak bölgesel su dengesi üzerinde temel denetçi durumundaki yağış/buharlaşma oranındaki değişiklikleri ölçmek amacıyla kullanılmaktadır (örn., Leng ve diğ. 1999; Jones ve diğ. 2002 vb.). 20’nci yüzyıldaki aletli iklimsel gözlem kayıtlarına dayalı çalışmalar, Kuzey Yarımküre yaz mevsiminde Akdeniz ve Hindistan (güney Asya) musonu iklim ve atmosfer sistemleri arasındaki (örn., Liu ve Yanai, 2001; Raicich ve diğ. 2003, vb.) ve kış mevsiminde Akdeniz’in Kuzey Atlantik iklim ve atmosfer desenleriyle bağlantılarını (örn., Cullen ve deMenocal, 2000; Türkeş ve Erlat, 2003, 2005) tanımlamıştır. Bu çalışmada sunulana benzer eski iklim değişkenliğinin ayrıntılı ve yüksek çözünürlüklü dolaylı kayıtları, bu ilişkilerin daha ileri çözümlemelerini ve bunların zaman içinde ne kadar ısrar ve tutarlılık gösterdiklerine ilişkin değerlendirmelerin yapılmasına izin verir, onları daha başarılı kılar. Bu veriler, ayrıca, bu sistemlerin arkasındaki zorlama ve/ya da denetçi düzeneklerine ilişkin daha ileri tartışmaların yapılmasına da olanak sağlar. Temel olarak Jones ve diğ. (2006)’ne dayanan bu çalışmada, Nar Gölü’nden çıkarılan geçmiş 1700 yıla ilişkin varvlı ardışık göl çökeltilerinden elde edilen yüksek çözünürlüklü bir δ18O kaydını ve bu dolaylı iklim kaydındaki uzun süreli değişimlerin atmosferik ve iklimsel bağlantılarını sunmak amaçlandı. Çalışma Alanı Jones ve diğ. (2005), Jones ve diğ. (2006) ve bu bildiriye temel oluşturan δ18O kayıtlarının elde edildiği Nar Gölü (34°27’30’’E – 38°22’30’’N), İç Anadolu’nun Orta Kızılırmak bölümünün güneyinde, Kapadokya yöresinde (Aksaray-Derinkuyu arasında) yer alan çok küçük bir krater gölüdür. Gölün yükseltisi 1363 m, alanı 556,500 m2, derinliği 26 m ve hacmi (Temmuz 2001’de) 7,692,360 m3’tür. Krater yamaçları, 2,408,000 m2’lik küçük bir havza oluşturur (Şek. 1). Nar Gölü, iklimsel değişimlere karşı duyarlı bir göldür. Bu yüzden, gölden alınan varv örneği, hem iklimsel değişimleri iyi yansıtmakta hem de bunu doğru bir zaman ölçeğinde vermektedir. Gölün hidrolojisi görece sadedir; kraterde yüzeysel akış ya da bir çıkış yoktur. Küçük krater havzasının belki de en özgün ve önemli yanı, dolaylı kayıt ile iklim arasındaki herhangi bir bağlantıyı maskelemiş olabilecek geç Holosen insan karışması ve etkisinin en küçük düzeyde oluşudur. Ayrıca, krater gölünün su bölümü çizgisi içerisinde kalan alanda karbonatlı kayaçlar bulunmadığına göre, oksijen izotop kaydı dış girdiden önemli düzeyde etkilenmemiş olmalıdır. Ulusal Jeomorfoloji Sempozyumu 2008 Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Troia Kültür Merkezi 20-23 Ekim 2008 420 Şekil 1. Nar Gölü kraterinin yalınlaştırılmış topografyası ve konum haritası. Gri gölgeleme Nar Gölü su toplama alanını gösterir (Jones ve diğ. (2005)’ne göre yeniden çizildi). Kırşehir Nevşehir Ürgüp Kayseri Thornthwaite Nemlilik İndisi Aksaray C1, B'1, d, b'3 Kurak-yarınemli Mezotermal Niğde D, B'1, d, b'3 Yarıkurak Mezotermal Şekil 2. Altı meteoroloji istasyonunun iklim verileri kullanılarak hesaplanan Thornthwaite Nemlilik İndisi (Lm) değerlerine göre, Kapadokya Yöresi’ndeki iklim tiplerinin alansal dağılışı (Türkeş, 2007). Çalışma alanı, Kapadokya yöresinin büyük bölümünde olduğu gibi, iyi bilinen birçok iklim sınıflandırmasına göre yarıkuraktır (Şek. 2) ve step-kuru orman vejetasyonuyla nitelenir (Türkeş, 1990, 2003, 2007). Kapadokya Yöresi’nin iklimi, iklim tipleri ve iklimsel değişkenliğine ilişkin daha ayrıntılı bilgi ve bireşim, Kutiel ve Türkeş (2005) ve Türkeş (2007)’de bulunabilir. Karasal İç Anadolu yağış rejiminin egemen olduğu çalışma alanında (Türkeş, 1996, 1998, 2007), Nar Gölü’ne en yakın meteoroloji istasyonu durumundaki Derinkuyu’nun (gölün 25 km doğusunda) verilerine göre, en kurak mevsim yaz, en yağışlı ilkbahardır. En kurak aylar durumundaki Ağustos ve Eylül’ün uzun süreli ortalama yağış tutarı, yıllık ortalamanın ancak % 2’sini karşılarken, en yağışlı aylar uzun süreli ortalama yıllık toplam yağışın % 27’sini karşılayan Nisan ve Mayıs’tır. Ulusal Jeomorfoloji Sempozyumu 2008 Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Troia Kültür Merkezi 20-23 Ekim 2008 421 Türkiye iklimini ve onun değişkenliğini denetleyen atmosfer dolaşımı özelliklerinin iyi anlaşılması açısından, son yıllardaki önemli bilimsel gelişmelerden birisi de, Kutiel ve Benaroch (2002) tarafından tanımlanan Kuzey Denizi–Hazar Deseni (North Sea–Caspian Pattern, NCP) uzak bağlantısıdır (teleconnection). NCP, bir ucu Kuzey Denizi, öteki ucu Hazar Denizi üzerine yerleşen iki kutuplu bir yüksek atmosfer düzeyi (500 hPa) uzak bağlantısı olarak tanımlanabilir. Kutiel ve diğ. (2002), bu uzakbağlantının Balkanlar, Anadolu Yarımadası ve Orta Doğu’daki sıcaklık ve yağış rejimleri ve değişkenliği üzerindeki etkilerini çözümlemiştir. NCP’nin en kuvvetli etkisi, doğu Akdeniz’deki çözümlemesi yapılan tüm istasyonlarda (Yunanistan, Türkiye ve İsrail’in verilerini içerir) bulunmuştur. Ayrıca, NCP indisinin (NCPI) pozitif (+) ve negatif (-) evreleri, normalin altında ya da üzerindeki sıcaklıklar arasında başka herhangi bir uzakbağlantıdan daha iyi bir ayrım yapma özelliği göstermiştir. Negatif evrede, Türkiye üzerinde belirgin bir sıcaklık artışıyla sonuçlanan güneybatılı-güneyli dolaşımda bir kuvvetlenme; pozitif evrede ise, önemli bir sıcaklık azalışıyla sonuçlanan kuzeyli dolaşımda bir kuvvetlenme görülür (Kutiel ve diğ. 2002). NCP değişkenliğinin Ekim-Nisan arasındaki dönemde ortalama sıcaklıklar üzerinde yarattığı en büyük etkinin, Türkiye’nin karasal İç Anadolu Bölgesi’nde (özellikle Kapadokya Yöresi’nde) olduğu saptanmıştır (Kutiel ve diğ. 2002; Kutiel ve Türkeş, 2005). Kapadokya Yöresi, Kuzey Atlantik Salınımı’nın (NAO) etkilerine karşı da çok duyarlıdır. Türkeş ve Erlat (2003, 2005)’a göre, Türkiye’nin yıllık ve -yaz dışında- mevsimlik yağışlarının çoğunluğundaki değişebilirlik ile NAO indislerindeki (NAOI) değişebilirlik arasında negatif bir ilişki vardır. Negatif ilişki katsayıları, Türkiye’nin batı ve iç bölgelerinde (Kapadokya’yı içerir) özellikle kışın ve kısmen de sonbaharda kuvvetliyken, ilkbaharda zayıflar ve yazın ilişki neredeyse hiç yoktur. Türkeş ve Erlat (2003, 2005), ayrıca, Türkiye yağışlarının çoğunluğunun, negatif NAOI evresinde yıl boyunca uzun süreli ortalama koşullara göre daha yüksek olduğunu; pozitif NAOI evresinde ise, yaz dışında- yıl boyunca çoğunlukla uzun süreli ortalamadan daha kurak koşullar sergilediğini göstermiştir. Türkeş ve Erlat (2003)’a göre, sonbahar ve özellikle kış yağışlarının negatif (ya da pozitif) NAOI evresine gösterdikleri yanıtlar, Türkiye’nin batı ve iç bölgelerindeki (Kapadokya’yı içerir) istasyonların çoğunda anlamlı yağışlı (ya da kurak) sinyallerle açıklanır. Veri ve Yöntem Çalışmada, daha önce aletli iklim kayıtları ile doğrulaması ve modellemesi de yapılan (Jones ve diğ. 2005) günümüzden geriye doğru 1700 yıl uzunluğundaki Nar Gölü oksijen 18 izotop (δ18O) kaydı kullanıldı (Jones ve diğ. 2006). Temel veriyi oluşturan 3.76 m uzunluğundaki laminalı ardışık karot, Nar Gölü’nün en derin noktasından Glew (1991) ve Livingstone (1955) örnek toplayıcılarıyla alınan üzerleyen karot örneklerinden elde edildi. Bu karot, yazın çökelen kalsiyum karbonat ve sonbahar ile ilkbahar arasındaki dönemde biriken ve diyatom içeriği zengin organik katmanlardan oluşan toplam 1725 sırayı içerir. Bu dizinin 50 cm’lik üst bölümü için yapılan Pb210 ve Cs137 yaşlandırmasının yanı sıra, tortul kapanları bu çökelti katlarının yıllık olduğunu gösterir (Jones ve diğ. 2005). Karotun geri kalan bölümünün yaşlandırması, bu yüzden 2001 öncesindeki varv yıllarının sayımlarına dayanır. Sonra, varv yılları, takvim zaman ölçeğine dönüştürüldü. Varv sayımları, ayrıca krater havzasının değişik bölümlerinden alınan iki ek karot sayımı ile de yinelendi. Bu üç varv sayımının karşılaştırmasına göre, bu dizilerden elde edilen varv yaşları, maksimum % 2.5’lik olası bir belirsizlik gösterir. Karotun en üstündeki 900 adet karbonat varvı, tek tek δ18O için analiz edildi; sonraki 825 varv ise, 5 yıllık bir tutarlılıkla elde edildi (contiguous bulk samples). δ18O, klasik vakum teknikleriyle ve bir kütle spektrometresi (optima duel inlet mass spectrometer) ile ± ‰ 0.1’den daha iyi bir analitik doğrulukla ölçüldü. Nar Gölü oksijen 18 izotop kaydındaki egemen döngüler, SPECTRUM (Schulz ve Stattegger, 1997) spektral çözümleme tekniği kullanılarak, Lomb-Scargle Fourier dönüşümüyle üretilen power spektrum (güç izgesi) yaklaşımıyla incelendi. Ulusal Jeomorfoloji Sempozyumu 2008 Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Troia Kültür Merkezi 20-23 Ekim 2008 422 Çözümleme Sonuçları ve Bireşimi Nar Gölü δ18O kaydının (Şek. 3b), 1926-2001 dönemi aletli iklimsel verilerden hesaplanan yaz buharlaşması, izotop değerlerinde 1960 ve 1980 arasında görülen önemli sıçramayı da içerecek biçimde, yakın bir ilişki gösterir. İzotop kaydındaki bu sıçrama, yaz sıcaklıklarındaki bir azalma ve bağıl nemdeki bir artışla bağlantılıdır. Ancak, Nar Gölü’nün kararlı izotop hidrolojisinin modellemesi, yağıştaki bir artışın 20. yüzyılın ikinci yarısında kaydedilen izotop değerlerinin de değişmesi gerektiğini gösterir (Jones ve diğ. 2005). Bu durumu doğrulayacak olan çalışma alanı yakınındaki yağış verileri yetersiz olmakla birlikte, aynı iklim bölgesinden uzun süreli verileri bulunan Ankara meteoroloji istasyonunun yağış dizisi, yağışlarda modelin ürettiği büyüklükte bir artışının gerçekleştiğini gösterdi. Model çalışmasının (Jones ve diğ. 2005) da gösterdiği gibi, Nar Gölü δ18O kaydı bu nedenle bölgesel su dengesi için dolaylı bir iklim kaydı olarak dikkate alınmalıdır. Yaklaşık milattan sonra (MS) 530 yılındaki ani değişiklik, aletli gözlem döneminde olduğu gibi, olasılıkla kış ve ilkbahar yağışlarındaki bir artış ve yaz buharlaşmasındaki bir azalma nedeniyledir. Öte yandan, MS 1400 ve MS 800’deki belirgin değişiklikler, bu yüzden kış-ilkbahar yağışlarındaki azalmanın ve yaz buharlaşmasındaki artışın sonucu olmalıdır. Ayrıca CaCO3 mineralojisi, varv karotu boyunca değişmiştir. Aragonit çökelmesi, izotop değerlerinin daha pozitif olduğu dönemlerde, MS 530 öncesinde ve MS 1400 ve MS 1960 yılları arasındaki dönemlerde egemenken, MS 530 ve MS 1400 arasındaki daha negatif izotop değerleri dönemlerinde kalsit çökelmesi egemen olmuştur. Aragonit buharlaşan sistemlerde daha belirleyici olduğuna göre (Kelts ve Hsu, 1978), bu durum, buharlaşmanın bu yerdeki δ18O değerlerinin uzun süreli eğilimleri ve değişimleri üzerindeki olası bir denetleme etmeni rolünü de bağımsız olarak doğrular. Bu nedenle Nar Gölü δ18O kaydındaki büyük değişiklikler, MS 1400-1960 döneminde ve MS yaklaşık 500 öncesinde yaz kuraklığının arttığını, kış-ilkbahar yağışının azalmış olduğunu ortaya koyar. Bu koşullar, yaklaşık MS 800’deki daha kurak koşullara yönelik kısa süreli bir kaymayla birlikte, MS 530 ve MS 1400 arasında genellikle daha düşük yaz buharlaşmasıyla ve artan kışilkbahar yağışıyla nitelenen dönemlerle zıtlık gösterir. Nar Gölü izotop kaydında belirgin olan düşük genlikli, uzun dönemli değişkenlik, yaz buharlaşması, kış-ilkbahar yağışı ya da ikisindeki değişikliklerle denetlenmiş olabilir. Bunlardan hangisinin egemen denetçi olduğunun anlaşılması, Nar Gölü kaydının öteki ilgili doğrudan ve dolaylı iklim kayıtlarıyla olan uzak bağlantılarına bakılarak da incelenebilir. Bunun için, çalışmada, büyük Akdeniz ikliminin en tanıtıcı özelliği olan mevsimsellik dikkate alınarak, olası uzak bağlantılar (teleconnection) yaz ve kış olarak ikiye ayrılarak incelendi. Yaz Mevsimi Uzak Bağlantıları Türkiye Nar Gölü δ18O kaydının aletli dönem Hindistan musonu yağış dizisiyle (Parathasarathy ve diğ. 1995) karşılaştırılması, muson yağışındaki artış dönemlerinin Nar Gölündeki daha pozitif izotop değerleriyle bağlantılı olduğunu gösterir (Şek. 4). Başka bir deyişle, doğu Akdeniz havzasında yaz buharlaşmasının arttığı ya da azaldığı dönemler, muson yağışlarının arttığı ya da azaldığı dönemlerle ilişkilidir. Önceki çalışmalar, örneğin Liu ve Yanai (2001) güncel Akdeniz iklimi ve Hindistan musonu arasındaki bağlantıları göstermiştir. Muson yağışlarının artmasına neden olan güney Asya musonunun derinleşmesi, karasal Orta Asya’dan kaynaklanan sıcak ve kuru kuzeyli ve kuzeydoğulu (etezyen, poyraz ) hava dolaşımını kuvvetlendirir. Bu da, doğu Akdeniz’deki yaz kuraklığını şiddetlendirir. Ulusal Jeomorfoloji Sempozyumu 2008 Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Troia Kültür Merkezi 20-23 Ekim 2008 423 Şekil 3. Nar Gölü δ18O kaydının (b), Alp buzullarının hareket (ilerleme ve gerileme) kayıtları ((a); Holzhauser ve diğ. 2005) ve Hindistan musonunun Umman Qunf Mağarası’ndan ((c); Fleitmann ve diğ. 2003) ve Arap Denizi’nden ((d); von Rad ve diğ. 1999) elde edilen dolaylı kayıtlarıyla karşılaştırılması [Jones ve diğ. (2006)’ne göre yeniden çizildi]. Doğu Akdeniz göllerinden, çeşitli damlataşlarından ve derin deniz çökeltilerinden elde edilen Geç Holosen iklim değişikliğine ilişkin, yüzyılda ancak bir ya da iki veriye sahip önceki kararlı izotop kayıtları, Hindistan musonunun yüksek doğruluklu dolaylı kayıtlarıyla anlamlı karşılaştırmalar yapılmasına izin verecek kronolojik doğruluk konusunda yeterli olmamıştır (örn., Lemke ve Sturm, 1997; Bar Matthews ve diğ. 1997; Stevens ve diğ. 2001; Schilman ve diğ. 2001). Nar Gölü δ18O izotop kaydı ise, bu ilişkilerin yıllıktan on yıllık zaman ölçeklerindeki bir kesinlikle sınanmasına izin verir. Ulusal Jeomorfoloji Sempozyumu 2008 Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Troia Kültür Merkezi 20-23 Ekim 2008 424 Şekil 4. Nar Gölü δ18O kaydının temel olarak muson sisteminin denetiminde geliştiği kabul edilen Hindistan’ın yağış toplamı dizisi (Parathasarathy ve diğ. 1995 ) ve Kuzey Denizi – Hazar Deseni İndisi (NCPI) (Kutiel ve Benaroch, 2002 ) ile karşılaştırılması [Jones ve diğ. (2006)’ne göre yeniden çizildi]. Bu çalışmadaki 1700 yıllık Nar Gölü δ18O izotop kaydı, Umman Qunf mağarasının bir damlataş kaydından üretilen Hint musonunun dolaylı yağış (Fleitman ve diğ. 2003) (Şek. 3c) ve Arap denizinden elde edilen bir varv kalınlığı kaydıyla (von Rad ve diğ. 1999) (Şek. 3d) karşılaştırılıyor. Damlataş kaydı Nar Gölü kaydının içerdiği zaman dönemini tam olarak kapsamamasına karşın, bu kayıtlar aletli gözlem döneminde gözlenen ilişkilerin kuvvetlenen muson yağışı dönemlerinde İç Anadolu’nun yaz kuraklığındaki kuvvetlenme eğilimiyle birlikte, geçmiş 1400 yıl boyunca da etkili olduğunu göstermiştir. Arap Denizi’nden elde edilen varv kalınlığı kaydının, MS 600 ve yaklaşık MS 1500 arasında Hindistan musonu yağışlarının göreceli olarak düşük olduğu bir dönemi gösterdiği sonucu çıkarılabilir. Bu dönem, Nar Gölünde buharlaşmanın azaldığı bir döneme karşılık gelir. Öte yandan, Arap Denizi kaydı, MS 200 ve MS 600 ile MS 1600 ve günümüz arasında kalan dönemlerde ki, bu dönemlerde Nar Gölünde buharlaşmanın artması yüzünden negatif bir su dengesi egemen olmuştur, muson yağışlarının artmış olduğunu kanıtlar. İki kayıt arasındaki en önemli fark, sözü edilen nemli ve kurak dönemler arasındaki geçişin aldığı zamandır. Arap Denizi kaydında 200 yıl zaman alan, başka bir deyişle 200 yılda gelişen geçişler egemen olmuşken, bu geçiş Nar Gölünde 60-90 yılda gerçekleşmiştir. Bu farklılıkların nedeni tümüyle anlaşılamamasına karşın, bazı göller öteki dolaylı iklim kayıtlarıyla karşılaştırıldığında, muson iklimindeki büyük ölçekli değişikliklere verilen hızlı ve doğrusal olmayan (nonlinear) yanıtları yansıtmış olabilir (Fleitmann ve diğ. 2003 ). Nar Gölü δ18O kaydındaki ani ve yüksek genlikli değişiklikler ve yüz yıllık (uzun süreli) eğilimlerin yanı sıra on yıllık zaman ölçeğindeki döngüsel değişiklikler de belirgindir. Lomb-Scargle Fourier dönüşümüne dayanan spektral çözümlemeden elde edilen güç spektrumu, izotop kaydında % 95 güven düzeyinde anlamlı 135, 58 ve 33 yıllık belirgin dönemselliklerin bulunduğunu gösterir (Şek. 5). Benzer önemli döngüler, Hindistan’ın aletli yağış kayıtlarında (64 yıl), Arap Denizi varv kalınlığı kaydında (125 ve 57 yıllık; von Rad ve diğ. 1999 ) ve Hindistan muson yağışlarının başka bir δ18O Ulusal Jeomorfoloji Sempozyumu 2008 Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Troia Kültür Merkezi 20-23 Ekim 2008 425 dolaylı kaydı olarak kabul edilen alüminyum kaydındaki değişkenlikte (54 yıl; Agnihotri ve diğ. 2002) de gözlenir. Şekil 5. Nar Gölü δ18O kaydının güç izgesi ve istatistiksel açıdan anlamlı 135, 58 ve 33 yıllık önemli döngüler. Kesikli çizgi % 95 güven düzeyini gösterir [Jones ve diğ. (2006)’ne göre yeniden çizildi]. Kış Mevsimi Uzak Bağlantıları Hindistan musonundaki değişkenlik çeşitleriyle zamanda sürekli bir bağlantı bulunduğu ortaya çıkmış olmasına karşın, bu sonuç, Nar Gölü izotop kaydındaki önemli değişiklikleri ve sıçramaları açıklamada önemli bir etmen olan yağışlardaki ilkbahar ve kış denetimli değişiklikleri tümüyle hesaba katamaz. Türkiye’de kış yağışlarındaki değişimler, olasılıkla en çok Kuzey Atlantik hava ve iklim desenlerindeki değişebilirlik tarafından yönlendirilir (Türkeş, 1998; Türkeş ve Erlat, 2003, 2005, 2006). Alp buzullarındaki (kalınlık, alan, ilerleme ve gerileme, vb.) değişiklikler (Holzhauser ve diğ. 2005), Nar Gölü kaydındaki uzun süreli eğilimlere çok benzeyen değişimler sergiler. Alp buzullarındaki ilerleme dönemlerinde (Şek. 3a), Nar Gölünde daha pozitif izotop değerleri kaydedilmiş. Bu ilişki, Alplerde buzulların ilerlemesinin (daha soğuk ve nemli koşullar altında) ve Türkiye’de en azından İç Anadolu Bölgesi’nde negatif su dengesinin (daha kurak kış-ilkbahar koşulları altında) yönlendirdiği bu dönemlerde, Kuzey Yarımküre atmosfer dolaşımında önemli değişikliklerin olması gerektiğini gösterir. Meeker ve Mayewski (2002), aynı zamanda Nar Gölü izotop kaydında önemli bir değişikliğin de oluştuğu MS 1400’de Arktik fırtına (siklon) koşullarında önemli bir değişikliğin ortaya çıktığını kanıtlamıştır. Sonuç olarak, bu bulgu da, Nar Gölü kaydı ve Kuzey Atlantik değişkenliği arasındaki bağlantıyı bir kez daha göstermiş olur. Öte yandan, MS 1300’de Alplerdeki buzul ilerlemesinin başlaması ve Nar Gölü kaydındaki bundan yaklaşık 100 yıl sonra ortaya çıkan değişikliğin zamanlaması arasında önemsiz sayılabilecek bir fark vardır. Bu iki sistemin büyük ölçekli değişikliği etkileyebilmesi için, sıcaklık (buharlaşmayı denetler) ve yağış koşullarında da değişikliklerin olması gerekir. Bu durum, oluşun zamanlamasındaki farkın ancak bir bölümünü açıklayabilir. Nar Gölü kaydında etkili ya da kalıcı olabilecek bir değişiklikten önce, hem kış-ilkbahar hem de yaz koşullarında değişikliklerin olması gerekir. Bu değişiklikleri denetleyen Kuzey Atlantik hava ve iklim değişkenliğinin bir bölümü Türkiye’deki yağış değişkenliğini (Cullen ve de Menocal, 2000; Türkeş ve Erlat, 2003), özellikle kışın (Türkeş ve Erlat, 2005 ) ve kısmen Alplerde (Holzhauser ve diğ. 2005) yağış değişkenliğini denetlediği iyi bilinen Kuzey Atlantik Salınımı ile (NAO) bağlantılı olabilir. NAO değişkenliğinin iklim ve iklim ilişkili dolaylı ve aletli kayıtlarla olan bağlantıları için NAO indisi (NAOI) kullanılır. NAO’nun Alplerin iklimi üzerindeki etkisi, bu dağlar hem zonal (pozitif NAOI) hem de meridyonal (negatif NAOI) hava akımlarının ve dolaşım desenlerinin arasında kaldığı için daha küçüktür. Türkiye’de ise, siklonik olmak koşuluyla hem meridyonal hem de Akdeniz havzasından gelen kısmen zonal dolaşım Ulusal Jeomorfoloji Sempozyumu 2008 Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Troia Kültür Merkezi 20-23 Ekim 2008 426 desenleri (negatif NAOI) daha nemli kış ve bahar mevsimlerinin yaşanmasına neden olur (Türkeş ve Erlat, 2006). Ancak NAO’nun değişkenliğindeki değişiklikler, tek başına Nar Gölü kaydında gözlenen değişiklikleri açıklamaz. Jones ve diğ. (2001)’ne göre, MS 1400 sonrası dönem genel olarak negatif NAOI koşullarıyla nitelenir; bu ise Türkiye’de kışların daha nemli geçmiş olmasını gerektirir. Ancak, MS 1400 sonrası dönemde daha kurak iklim koşullarının varlığını gösteren Nar Gölü δ18O izotop kaydı bu durumu desteklemez. NAO indisi 20. yüzyılın ikinci yarısında daha pozitif olmasına karşın, bu zaman Nar Gölünde yağışın arttığı bir döneme karşılık gelir. Öte yandan, Kutiel ve Benaroch (2002)’ın tanımladığı NCP, genel olarak Doğu Akdeniz iklimi (Kutiel ve diğ. 2002), özellikle Türkiye’nin karasal İç Anadolu bölgesindeki sıcaklık koşulları üzerinde (Kutiel ve Türkeş, 2005) önemli bir etki yapmaktadır. NCPI’nın negatif evresi Kapadokya yöresini de içerecek şekilde Türkiye’nin güneybatısında yağışın arttığı bir evre olarak ortaya çıkar (Şek. 4). 1960 ve 1980’lerin sonu arasındaki Nar Gölünde yağışın en yüksek olduğu dönemde ilkbahar NCPI değerlerinde pozitiften (daha kurak koşullara karşılık gelir) negatife (daha nemli koşullara karşılık gelir) belirgin bir değişiklik egemendir. Bu dönem aynı zamanda Nar Gölü izotop değerlerinin daha negatif olduğu ve izotop modellemesine göre de yağışın arttığı bir zamanı karşılar. NCPI’ın yeniden oluşturulmuş eski kayıtları (paleoreconstructions) bu güne değin elde edilmemiş olmasına karşın, Nar Gölü kaydı MS 1400 ve MS 1960 arasındaki dönemin ağırlıklı olarak pozitif bir NCPI dönemi ve MS yaklaşık 500 ve MS 1400 arasındaki dönemin ise ağırlıklı olarak negatif NCPI dönemi olduğunu gösterir. Sonuç olarak, Nar Gölü izotop kaydı hem Kuzey Atlantik (kış) hem de Hindistan musonu (yaz) kökenli basınç ve dolaşım sistemleriyle bağlantılıdır. Bu büyük ölçekli sistemlerdeki değişiklikler, MS 530 ve MS 1400 yıllarındaki hızlı ve aşırı değişiklikleri de yönlendirmiş olmalıdır. Ayrıca Nar Gölündeki uzun süreli değişimler de, Hindistan musonuyla bağlantılı uzun süreli buharlaşma değişiklikleriyle tutarlı bir ilişki göstermiştir. Katkı Belirtme Orijinal şekillerin yeniden çizilmesindeki katkısı için M. Zeynel ÖZTÜRK’e çok teşekkür ederiz. Kaynakça Agnihotri, R., Dutta, K., Bhushan, R., Somayajula, B.L.K., 2002. Evidence for Solar Forcing on the Indian Monsoon During the Last Millennium. Earth and Planetary Science Letters 198: 521–527. Bar-Matthews, M., Ayalon, A., Kaufman, A., 1997. Late Quaternary Paleoclimate in the Eastern Mediterranean Region from Stable Isotope Analysis of Speleothems at Soreq Cave, Israel. Quaternary Research 47: 155–168. Cullen, H.M., Demenocal, P.B., 2000, North Atlantic Influence on Tigris-Euphrates Streamflow. International Journal of Climatology 20: 853–863. Fleitmann, D., Burns, S.J., Mudelsee, M., Neff, U., Kramers, J., Mangini, A., Matter, A., 2003. Holocene Forcing of the Indian Monsoon Recorded in a Stalagmite from Southern Oman. Science 300: 1737–1739. Glew, J.R., 1991. Miniature Gravity Corer for Recovering Short Sediment Cores. Journal of Paleolimnology 5: 285-287. Holzhauser, H., Magny, M., Zumbühl, H.J., 2005. Glacier and Lake-Level Variations in West-Central Europe over the Last 3500 years. The Holocene 15: 789–801. Jones, M.D., Leng, M.J., Eastwood, W.J., Keen, D.H., Turney, C.S.M., 2002. Interpreting Stable Isotope Records from Freshwater Snail Shell Carbonate: a Holocene Case Study from Lake Gölhisar, Turkey. The Holocene 12: 629–634. Jones, M. D., Leng, M. J., Roberts, C. N., Türkeş, M., Moyeed, R., 2005. A Coupled Calibration and Modelling Approach to the Understanding of Dry-land Lake Oxygen Isotope Records. Journal of Paleolimnology 34: 391-411. Jones, P.D., Osborn, T.J., Briffa, K.R., 2001. The Evolution of Climate over the Last Millennium. Science 292: 662–667. Jones, M. D., Roberts, C. N., Leng, M. J., Türkeş, M., 2006. A High-Resolution Late Holocene Lake Isotope Record from Turkey and Links to North Atlantic and Monsoon Climate. Geology 34: 361-364. Ulusal Jeomorfoloji Sempozyumu 2008 Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Troia Kültür Merkezi 20-23 Ekim 2008 427 Kelts, K., Hsu, J.J., 1978. Freshwater Carbonate Sedimentation. In Lerman, A. (ed) Lakes: Geology, Chemistry, Physics. New York, Springer Verlag, p. 295–323. Kutiel, H., Benaroch, Y., 2002. North Sea-Caspian Pattern (NCP) - an Upper Level Atmospheric Teleconnection Affecting the Eastern Mediterranean: Identification and Definition. Theoretical and Applied Climatology 71: 17–28. Kutiel, H., Maheras, P., Türkeş, M., PAZ, S., 2002. North Sea - Caspian Pattern (NCP) - an Upper Level Atmospheric Teleconnection Affecting the Eastern Mediterranean - Implications on the Regional Climate. Theoretical and Applied Climatology 72: 173–192. Kutiel, H., Türkeş, M., 2005. New Evidence for the Role of the North Sea – Caspian Pattern on the Temperature and Precipitation Regimes in Continental Central Turkey. Geografiska Annaler: Series A, Physical Geography 87: 501-513. Lemke, G., Sturm, M., 1997. δ18O and Trace Element Measurements as Proxy for the Reconstruction of Climate Changes at Lake Van (Turkey): Preliminary Results. In Dalfes, N.D., ed., Third millennium B.C. climate change and Old World collapse. North Atlantic Treaty Organisation Advanced Study Institutes Series 149 p. 653–678. Leng, M.J., Roberts, N., Reed, J.M., Sloane, H.J., 1999. Late Quaternary Palaeohydrology of the Konya Basin, Turkey, Based on Isotope Studies of Modern Hydrology and Lacustrine Carbonates. Journal of Paleolimnology 22: 187–204. Liu, X., Yanai, M., 2001. Relationship Between the Indian Monsoon Rainfall and the Tropospheric Temperature over the Eurasian Continent. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 127: 909–937. Livingstone, D.A., 1955. A Lightweight Piston Sampler for Lake Deposits. Ecology 36: 137-139. Meeker, L.D., Mayewski, P.A., 2002. A 1400-Year High-Resolution Record of Atmospheric Circulation over the North Atlantic and Asia. The Holocene 12: 257–266. Parathasarathy, B., Munot, A.A., Kothawale, D.R., 1995. Monthly and Seasonal Rainfall Series for All-India Homogeneous Regions and Meteorological Sub-divisions: 1871–1994. Contributions from Indian Institute of Tropical Meteorology Research report RR-065, Pune. Data from IRI climate library accessible at http://Ingrid.idgo.columbia.edu/SOURCES/Indices/India/rainfall. Raicich, F., Pinardi, N., Navarra, A., 2003. Teleconnections Between Indian Monsoon and Sahel Rainfall and the Mediterranean. International Journal of Climatology 23: 173–186. Schilman, B., Bar-Matthews, M., Almogi-Labin, A., Luz, B., 2001. Global Climate Instability Reflected by Eastern Mediterranean Marine Records during the Late Holocene. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 176: 157–176. Schulz, M., Stattegger, K., 1997. Spectrum: Spectral Analysis of Unevenly Spaced Paleoclimatic Time Series. Computers & Geosciences 23: 929–945. Stevens, L.R., Wright, H.E., Ito, E., 2001. Proposed Changes in Seasonality During the Late-Glacial and Holocene at Lake Zeribar, Iran. The Holocene 11: 747–755. Touchan, R., Garfin, G.M., Meko, D.M., Funkhouser, G., Erkan, N., Hughes, M.K., Wallin, B.S., 2003. Preliminary Reconstructions of Spring Precipitation in Southwestern Turkey from Tree-Ring Width. International Journal of Climatology 23: 157-171. Touchan, R., Akkemik, Ü., Hughes, M.K., Erkan, N., 2007. May-June Precipitation Reconstruction of Southwestern Anatolia, Turkey during the Last 900 Years from Tree Rings. Quaternary Research 68: 196202. Türkeş, M., 1990. Türkiye’de Kurak Bölgeler ve Önemli Kurak Yıllar (Arid Regions and Considerable Dry Years in Turkey) İ.Ü. Deniz Bilimleri ve Coğrafya Enstitüsü Doktora Tezi, 195 sayfa, İstanbul. Türkeş, M., 1996. Spatial and Temporal Analysis of Annual Rainfall Variations in Turkey. International Journal of Climatology 16: 1057-1076. Türkeş, M., 1998. Influence of Geopotential Heights, Cyclone Frequency and Southern Oscillation on Rainfall Variations in Turkey. International Journal of Climatology 18: 649–680. Türkeş, M., 2003. Spatial and Temporal Variations in Precipitation and Aridity Index Series of Turkey. In Bolle, H.-J. (ed) Mediterranean Climate—Variability and Trends, Regional Climate Studies. Heidelberg, Springer Verlag, p. 181–213. Türkeş, M., Erlat, E., 2003. Precipitation Changes and Variability in Turkey Linked to the North Atlantic Oscillation During the Period 1930-2000. International Journal of Climatology 23: 1771-1796. Türkeş, M., Erlat, E., 2005. Climatological Responses of Winter Precipitation in Turkey to Variability of the North Atlantic Oscillation During the Period 1930–2001. Theoretical and Applied Climatology 81: 45–69. Türkeş, M., Erlat, E., 2006. Influences of the North Atlantic Oscillation on Precipitation Variability and Changes in Turkey. Nuovo Cimento Della Societa Italiana Di Fisica C-Geophysics and Space Physics 29: 117-135. Ulusal Jeomorfoloji Sempozyumu 2008 Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Troia Kültür Merkezi 20-23 Ekim 2008 428 Türkeş, M., 2007. Orta Kızılırmak Bölümü Güney Kesiminin (Kapadokya Yöresi) İklimi ve Çölleşmeden Etkilenebilirliği. Ege Coğrafya Dergisi 14: 75-99. Von Rad, U., Schaaf, M., Michels, K.H., Schulz, H., Berger, W.H., Siroko, F., 1999. A 5000-yr Record of Climate Change in Varved Sediments from the Oxygen Minimum Zone off Pakistan: Northeastern Arabian Sea. Quaternary Research 51: 39–53. Ulusal Jeomorfoloji Sempozyumu 2008 Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Troia Kültür Merkezi 20-23 Ekim 2008 429