Long-term (1979-2019) changes in the Black Sea storminess


Tahtacı K., Ayat Aydoğan B.

Journal Of The Faculty Of Engineering And Architecture Of Gazi University, vol.37, no.4, pp.2147-2162, 2022 (Journal Indexed in SCI Expanded)

  • Publication Type: Article / Article
  • Volume: 37 Issue: 4
  • Publication Date: 2022
  • Doi Number: 10.17341/gazimmfd.952585
  • Journal Name: Journal Of The Faculty Of Engineering And Architecture Of Gazi University
  • Journal Indexes: Science Citation Index Expanded, Scopus, Academic Search Premier, Art Source, Compendex, TR DİZİN (ULAKBİM)
  • Page Numbers: pp.2147-2162

Abstract

Storms cause erosion on the coasts and change the shoreline, causing serious damage to coastal structures and watercraft and causing loss of life and property. Global climate change is known to have an impact on storm characteristics. In this study, sea storms between 1979 and 2019 were identified along the Black Sea coast. For this aim, time series consisting of hourly data obtained from the spectral wave model were used. In determining singular storms, the threshold value at which wave height exceeds twice the average wave height was taken into account. Thus, annual storm numbers, average, total and maximum storm durations, average, average peak, and maximum wave heights of storms were obtained for each year. Theil-Sen method was used to determine long-term upward or downward trends in these parameters, and the Mann-Kendall test was used to determine the significance levels of the determined trends. Analyses were carried out on a monthly basis to determine the seasonality of storminess in change. The relations of the climate long-term oscillation indices with the storminess of the Black Sea were determined. The results of the study showed a downward trend of 2 storms/decade in storm numbers on the coast of Odessa and the west of the Crimean Peninsula, and a 1 cm/decade increase in the average wave heights of storms. Seasonal analysis reveals that there is a statistically significant upward trend in all storm parameters in the August-October term in the west of the Black Sea. The number of storms and wave heights in the Black Sea showed positive correlations at a confidence level of 95% with PNA and AMO indices along the northern coasts of the Black Sea.

Fırtınalar, kıyılarda erozyona sebep olup kıyı çizgisini değiştirmekte, kıyı yapılarına ve deniz taşıtlarına ciddi zararlar verip can ve mal kayıplarına neden olmaktadır. Küresel iklim değişikliğinin fırtına karakteristikleri üzerinde etkili olduğu bilinmektedir. Bu çalışmada Karadeniz kıyıları boyunca 1979-2019 yılları arasındaki deniz fırtınaları incelenmiştir. Bunun için spektral dalga modelinden elde edilmiş saatlik dalga karakteristiklerinden oluşan zaman serileri kullanılmıştır. Tekil fırtınaların belirlenmesinde dalga yüksekliğinin, ortalama dalga yüksekliğinin iki katını aştığı eşik değer dikkate alınmıştır. Yıllık fırtına sayıları, ortalama, toplam ve maksimum fırtına süreleri, fırtınaların ortalama, ortalama pik ve maksimum dalga yükseklikleri elde edilmiştir. Bu parametrelerdeki uzun dönemli artış ve azalma eğilimlerinin belirlenmesi için Theil-Sen yöntemi ve belirlenen eğilimlerin anlamlılık düzeylerinin belirlenmesi için ise Mann-Kendall Testi kullanılmıştır. Analizler fırtınalılığın değişimindeki mevsimselliği ortaya koymak için aylık bazda gerçekleştirilmiştir. İklim uzun dönem salınım indekslerinin Karadeniz’in fırtınalılığı ile olan ilişkileri belirlenmiştir. Sonuçlar Karadeniz’in kuzeyindeki Odessa kıyısı ve Kırım Yarımadası’nın batısında fırtına sayılarında 2 adet/on yıl mertebesinde azalma, fırtınaların ortalama dalga yüksekliklerinde ise 1 cm/on yıl değerinde artış eğilimi olduğunu göstermiştir. Mevsimsel analizler, Karadeniz’in batısında ağustos-ekim dönemi fırtına parametrelerinin tümünde anlamlı artış eğilimi bulunduğunu ortaya koymaktadır. Karadeniz’de oluşan fırtınaların sayıları ve dalga yükseklikleri Karadeniz’in kuzey kıyılarında PNA ve AMO indeksleri ile %95 anlamlılık düzeyinde pozitif korelasyonlar göstermiştir.