Deniz Bilimleri ve Teknolojisi Enstitüsü, Izmir Ege Denizi genel sirkülasyonu ve yoğunluk seviyelerindeki mevsimsel değişim Erdem Sayın Deniz Bilimleri ve Teknolojisi Enstitüsü, Izmir

Çalışma Alanı

Akdeniz termohalin sirkülasyonu Ege Denizi Dip Suyu Doğu Akdeniz Dip Suyunu (EMDW) oluşturmaya başladı. Bu yeni dip suyunun (Cretan Deep Water, CDW) yoğuluğu 29.4 ve eski EMDW olan Adriyatik Denizi Dip Suyundan daha sıcak, tuzlu ve yoğundu. CDW Roether ve diğ., 1996 Bu değişim sadece dip suyunda değil aynı zamanda yüzey ve ara tabaka sularının üzerinde etkiliydi. EMDW Malanotte-Rizzoli, P. ve diğ., 1999

Bu oluşan yeni dip suyunun debisi 1989-1995 tarihleri arasında yapılan incelemelere göre 1 Sv civarındadır ve bu Adriatik Denizi’ndeki oluşan dip suyun debisinin üç katıdır. Daha sıcak ve tuzlu olan bu yeni su eski dip suyunun % 20 gibi bir hacmini kapladığı gibi ve Doğu Akdeniz’deki yoğunluk seviyelerinin 500 m yukarıya hareketlenmelerine neden olmuştur. Lascaratos ve diğ., 1999

Surface Water OCT 91 SEP 87 Lavant Yüzey Suyu Lavantine Surface Water (LSW) Girit Yüzey Suyu Cretan Surface Water (CSW) OCT 91 Malanotte-Rizzoli, P. ve diğ., 1999 Özsoy et al., 1993 Lavant Yüzey Suyu Lavantine Surface Water (LSW) SEP 87 Malanotte-Rizzoli et al., 1997

Ara Tabaka Suyu SEP 87 OCT 91 Lavant Ara Tabaka Suyu Lavantine Intermediate Water (LIW) SEP 87 Güney Lavant baseninde saat yönünde oluşan kuvvetli döngüler sonucunda Rodos civarında oluşan Lavant Ara Tabaka Suyu (LIW, 29.05 - 29.10 kg/m3) batıya olan olagelen yayılması bloke oldu. Böylece LIW Lavant baseninde tutsaklandı ve bir kısmı Ege Denizi’ne doğru akmaya başladı. OCT 91

Akdeniz sirkülasyonunda olan bu büyük değişimin nedenlerini şöyle sıralayabiliriz: Rüzgar kuvvetinin bütün batı Akdeniz’de (WMED) azalmış buna karşın Ege ve Lavantin Havzasında (EMED) artmış olması Bu iklimsel değişiklik; Batı Akdeniz sirkülasyonunun zayıflamasına Atlantik jeti (MMJ) zayıflaması ile Doğu Akdeniz’e gelen Atlantik Suyu (MAW)’nun miktarının azalmasına Lavant basenindeki saat yönünde döngülerin artmasına neden olmuştur.

Yüzey akısının değişmesi; özellikle Kış mevsiminin (1993 yılında) soğuk geçmesi, Deniz yüzey suyu sıcaklıklarını değiştirmiş Buharlaşmanın karakteri değişmiş Dip ve ara tabaka suları yoğunlukları artmaya başlamıştır. Bir kısım Girit Denizi Aratabaka Suyunun (CIW) Girit Denizi’nde oluşmasına Girit Denizi Dip Suyunun (CDW) dip Lavant basenine doğru akmasına Lavant Yüzey (LSW) ve Ara Tabaka (LIW) sularının akış yönlerinin değişmesine

Çanakkale Boğazı’ndan Ege Denizi’ne akan Karadeniz Suyu (BSW) rejiminde olan değişiklikler (Zervakis, 2000) Yankovsky ve diğ. (2004), 1994 yılında Karadeniz Kıyısal akıntısının (KAS) Tuna Nehri etkisiyle arttığını, bu artışa karşın güneye doğru olan hareketliliğinde Bulgaristan kıyısında Kaliakra Burnu’na bile erişemediğini rapor etmiştir. Karadeniz kuzey kıyılarındaki devletlerde barajların inşaa edilmesi Karadeniz suyunun Kuzey Ege Denizi’ndeki miktarında azalmalara Kuzey Ege Denizi yüzeyinde oluşan ince göreceli daha tatlı Karadeniz suyu katmanının kapladığı alanın küçülmesine. (Bu ince katman, daha dipteki yüzey altı suyunu atmosferik etkilerden izole etmesi bakımından önemlidir. Aynı şekilde yağışlar da aynı etkiyi yaparlar). Ege Denizi karışım süreçlerinin dolayısıyla etkilenmelerine

Bu çalışmada Ege Suyu’nun Akdeniz’e akması ile ilişkili olan Ege Denizindeki yoğunluk seviyelerine ve bu seviyelerdeki değişimlere neden olduğunu düşündüğümüz fiziksel olaylara yer verilecektir. 1992 ve 1993 yıllarında kış mevsiminde ölçülen hava sıcaklıklarının 1980 den butarafa en düşük olmaları (Zervakis et al., 2000, Uçkaç, 2004, Velaoras and Lascaratos, 2005). Ege Denizi doğu kıyılarında oluşan yoğun suların etkileri Bu çalışmadaki model çalışmalarında da izlenen ve literatürde de değinilen yukarıya taşınım süreçleri (upwelling). 4. Yukarıya taşınım bölgelerine Karadeniz suyunun etkisi

Kuzey Ege Baseni Kios Baseni Girit Baseni İklim 23 24 25 26 27 35 36 37 38 39 40 41 İklim Kas-Mar soğuk ve yağışlı May-Eyl sıcak ve kurak Ekim & Nis ılıman Kavalos G. Strimonikos G. Samothraki Thassos Saros G. MARMARA S G H Gökceada T R O U h Kuzey Ege e r N T m a A i k E G E Baseni o s A Limnos G . R T H N O Edremit G. Skiros Lesvos Candarli G. Chios Izmir G. C H Ortalama hava sıcaklığı 16-19o C yağış ~ 500 mm/yr buharlaşma ~ 4 mm/d ısınma -25 W/m2 (solar r.-back r.-latent heat-sensible heat) Su bütçesi 1.0 m/yr (P+R+BSW-E) Poulos ve diğ. 1997 I O S Kios Baseni Euboea Andros B A S I Kusadasi G. N o s Samos s s n i o p o Kiklades Pl. e l Güllük G. P MIRTOAN SEA Girit Baseni Kithira Antikithira C R E T A N S E A Karpathos I O E N I N A T I N N S A E V A Kassos L E

Yıllık ortalama debi m3/s Strimon Nestos Axios Meriç Aliakmon Pinios 130 120 Pinios Kara Menderes 110 Sperchios 100 Bakır Ç. 90 Gediz 80 Küçük Menderes 70 Büyük Menderes 60 50 Yıllık ortalama debi m3/s 40 30 20 10 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Power Spectrum of current-meter in January 1997

23 24 25 26 27 35 36 37 38 39 40 41 Güney Ege Denizi’nde Girit Denizi bulunur. Bu denizin Akdeniz Lavant Havzasıyla olan bağlantısı Girit Arkı diye tanımlanan adalar ve boğazlar topluluğu yoluyladır. Bu arktaki deniz suyu derinliği 700 metreyi geçmez. Girit Basenini kuzeyden sınırlayan Kiklades Platosudur. Burdaki derinlikler azami 200 metre kadardır.

Elafonissos Str. 180 m Kithira Str. Rhodes Str. 11 km 160 m 350 m 33 km 17 km 37 Kithira Rhodes 36 Antikithira Karpathos Crete Isl. Kassos 23 24 25 26 27 28 Karpathos Str. Kassos Str. Antikithira Str. 850 m 1000 m 700 m 48 km 67 km 32 km

< 50-200 cm/s, ort 80-90 cm/s (25 m) > 20-40 cm/s (alt su) 23 24 25 26 27 35 36 37 38 39 40 41 Ege Denizi’nin Karadeniz ile bağlantısı Çanakkale ve İstanbul boğazlarıyladır. Çanakkale Boğazı. Ortalama Derinlik: 55 m Genişlik: 1.3-7 km Uzunluğu: ~ 60 km BSW Black Sea Water < 50-200 cm/s, ort 80-90 cm/s (25 m) > 20-40 cm/s (alt su) Su değişiminin en yüksek olduğu Yaz ve sonbahar başları > 1257 km3/yr < 957 km3/yr Tuzluluk aralığı 24-35 psu

20 days 5 days Winter Convection Area üst 50-200 cm/s 80-90 cm/s alt 2.5 Sv W 0.8 Sv S outflow 0.3-0.8 Sv 20 cm/s ~ 2 Sv 100-500 m 22 cm/s 64 ~ 30-40 cm/s 10 cm/s 40 1987-1995

Transitional Mediterranean Water (TMW) - both side of the Crete, 5 cm/s - low S, T, & O2, high N Modified Atlantic Water (MAW) - both side of the Crete, surface water - less saline, signature is salinity minimum - under LSW, winter at the surface Mid-Mediterranean Jet (MMJ ) - less saline (37.5-38.6-38.9 psu) 20 days 5 days Winter Convection Area upper 50-200 cm/s 80-90 cm/s lower 20-40 cm/s 35 cm/s 80 2.5 Sv W 0.8 Sv S outflow 0.3-0.8 Sv 20 cm/s ~ 2 Sv 100-500 m 22 cm/s 64 ~ 30-40 cm/s 10 cm/s 40 1987-1995

Mirtoan Intermediate Water (MIW) Mirtoan Deep Water (MDW) Cretan Intermediate Water (CIW) -Higher Salinity Cretan Deep Water (CDW) >29.2, 0.8 Sv Apr-Jun 0.3 Sv Oct-Dec ---> EMDW 20 days 5 days Winter Convection Area üst 50-200 cm/s 80-90 cm/s alt 20-40 cm/s 35 cm/s 80 2.5 Sv W 0.8 Sv S outflow 0.3-0.8 Sv 20 cm/s ~ 2 Sv 100-500 m 22 cm/s 64 ~ 30-40 cm/s 10 cm/s 40 1987-1995

Levantine Surface Water (LSW) - AMC, 39.5 psu, - late Summer, warm season - product of evaporation Levantine Intermediate Water (LIW) - (50-600 m) 38.85-39.15 psu - Rhodes Gyre - under the influence of dry and continental air masses - under MAW, signature salinity maximum Asia Minor Current (AMC) 2.1 Sv in early Winter, 1.7 Sv in Summer, 15.2x1012 m3/yr 20 days 5 days Winter Convection Area üst 50-200 cm/s 80-90 cm/s alt 20-40 cm/s 35 cm/s 80 2.5 Sv W 0.8 Sv S 0.3-0.8 Sv 20 cm/s ~ 2 Sv 100-500 m 22 cm/s 64 ~ 30-40 cm/s 10 cm/s 40 1987-1995

EMDW(1) Eastern Mediterranean Deep Water Adriatic Origin (0.3 Sv) 1987 EMDW(2) Eastern Mediterranean Deep Water Aegean Origin (1 Sv) 1995 Antikithira and Kithira outflow 2.5 Sv in early Winter and 0.8 Sv in Summer and early Autumn

Bu çalışmada Ege Suyu’nun Akdeniz’e akması ile ilişkili olan Ege Denizindeki yoğunluk seviyelerine ve bu seviyelerdeki değişimlere neden olduğunu düşündüğümüz fiziksel olaylara yer verilecektir. 1992 ve 1993 yıllarında kış mevsiminde ölçülen hava sıcaklıklarının 1980 den butarafa en düşük olmaları (Zervakis et al., 2000, Uçkaç, 2004, Velaoras and Lascaratos, 2005). Ege Denizi doğu kıyılarında oluşan yoğun suların etkileri Bu çalışmadaki model çalışmalarında da izlenen ve literatürde de değinilen yukarıya taşınım süreçleri (upwelling). 4. Yukarıya taşınım bölgelerine Karadeniz suyunun etkisi

The sea level air temperatures observed in winters

Sıcaklık (o C), Dikey Kesit 1 Marmara 2 Saroz 3 Çanakkale 4 Samothra 5 Baba Br. 6 Limnos-güney 7 Limnos-kuzey 8 Edremit 9 Midilli 10 Çandarlı-off 11 Çandar-on 12 Kuşadası 13 Kios-1 14 Kios-2 15 Güllük 16 Gökova 17 Levantine Derinlik (m) Kış 93 Mesafe (km)

Yoğunluk (kg/m3), Dikey Kesit 1 Marmara 2 Saroz 3 Çanakkale 4 Samothra 5 Baba Br. 6 Limnos-güney 7 Limnos-kuzey 8 Edremit 9 Midilli 10 Çandarlı-off 11 Çandar-on 12 Kuşadası 13 Kios-1 14 Kios-2 15 Güllük 16 Gökova 17 Levantine Derinlik (m) 29.7kg/m3 Kış 93 Mesafe (km)

Sıcaklık (o C), Dikey Kesit 1 Marmara 2 Saroz 3 Çanakkale 4 Samothra 5 Baba Br. 6 Limnos-güney 7 Limnos-kuzey 8 Edremit 9 Midilli 10 Çandarlı-off 11 Çandar-on 12 Kuşadası 13 Kios-1 14 Kios-2 15 Güllük 16 Gökova 17 Levantine Derinlik (m) Yaz 91 Mesafe (km)

Yoğunluk (kg/m3), Dikey Kesit 1 Marmara 2 Saroz 3 Çanakkale 4 Samothra 5 Baba Br. 6 Limnos-güney 7 Limnos-kuzey 8 Edremit 9 Midilli 10 Çandarlı-off 11 Çandar-on 12 Kuşadası 13 Kios-1 14 Kios-2 15 Güllük 16 Gökova 17 Levantine Derinlik (m) Yaz 91 Mesafe (km)

Derinlik (m) Sıcaklık

Derinlik (m) Yoğunluk

EB92 Yoğunluk = 29.1 kg/m3 Bulunduğu derinlikler

EY91 Yoğunluk = 29.1 kg/m3 Bulunduğu derinlikler

EG93 Yoğunluk = 29.1 kg/m3 Bulunduğu derinlikler

General Circulation Model Killworth (MOM) Model Primitive Equations 3- boyutlu Deniz yüzeyi bilgisini Bryan and Cox Model, 1994 CTD ölçümleri DBTE + MEDAR MEDATLAS Rüzgar Verileri QuikScat (NASA) Su seviyesi TOPEX / POSEIDON

Theocharis et al., 1999

Winter Zodiatis, 1994 Upwelling Downwelling Latitude Longitude

300 m

Spring Upwelling Downwelling Latitude Longitude

300 m

Summer Upwelling Downwelling Latitude Longitude

300 m

Fall Upwelling Downwelling Latitude Longitude

300 m

Sea Surface Temperature from Uçkaç, 2004

Sea Surface Temperature from Uçkaç, 2004 Ünlüata, 1986

CONCLUSION The abrupt increase of densities of intermediate depths especially in Winter 1993 and also in Winter 1996 in the Aegean Sea depends mainly on the air temperatures. This density increase takes place in the south of the Limnos, southwest of Chios and in the shelf area of eastern Aegean Sea. The upwelling and downwelling processes in certain regions obtained from the model circulation pattern concide with the regions showing obviously abrupt density increase. The cooling effect of Black Sea water on the upwelled water at the south of the Limnos Island needs more evidences. The processes in the Aegean Sea make contribution also for the formation of Cretan Deep Water (CDW) in the Cretan Sea that has started recently to flow into the Levantine Basin after 90s.