HYDROTAM-3D Kıyısal Akıntı Düzeni Modelleme

Türkiye kıyılarında denizel akıntılar, rüzgâr, gelgit ve yoğunluk değişmesi etkenli olarak oluşmaktadır. Kıyılarımızda gelgit dalgasının yüksekliği genellikle 50 cm’yi geçmediği için, gelgit akıntıları düşük sürükleme etkisine sahiptirler. Rüzgârla oluşan kıyısal çevrintiler, gelgit ve yoğunluk değişimi etkenlilerden çok daha kuvvetlidirler.


Kıyı sistemlerinde görülen büyük ölçekli su akıntılarının en önemli özelliği, yatay ve düşey yönlerdeki akım büyüklüklerinin çok farklı olmasıdır. Büyük ölçekli su akıntıları, özellikle lagün, haliç, göl ve körfez gibi, yüzey alanı/ortalama su derinliği oranı büyük olan kıyı sistemlerinde oluşmaktadır. Bu akıntılar çok çeşitli hidrodinamik kuvvetlerin etkisiyle oluşabilmektedir. Yerçekimi, ay ve güneşin çekim etkisiyle oluşan gel-git kuvveti ve su yüzeyini etkileyen rüzgar kuvveti, büyük ölçekli akıntıları oluşturan dış etkenli kuvvetlerdendir. Ayrıca, büyük ölçekli su akıntılarının matematiksel modellenmesinde, dünyanın dönüş etkisini ifade eden sanal Coriolis kuvveti de kullanılmaktadır.

Kıyı sistemlerinin su alanı yüzeyinde çekme gerilmesi yaratan rüzgar kuvveti, yüzey tabakasını sürükleyerek, rüzgar yönündeki kıyı kenarında su seviyesinin yükselmesine, karşı yöndeki kıyıda ise seviyenin düşmesine neden olur. Rüzgar yönünde oluşan bu su düzeyi eğimi, barotropik basınç değişimi meydana getirerek, su tabanına yakın tabakalarda, yüzey tabakasının sürüklenme yönüne karşıt yönde bir akıntı oluşturur. Sonuç olarak, yüzeydeki su tabakasını sürükleyerek alt tabakaların sürtünmeden dolayı ters yönde akmasına yol açan rüzgar kuvveti, düşeyde güçlü bir su çevrintisi yaratır. Bu çevrinti hareketi, düşeydeki momentum değişimini artırarak, derinlik boyunca yoğunluk farklılaşmasından kaynaklanan akıntıların azalmasına ve bu sayede, yatay düzlemdeki karışmanın artmasına neden olur.

Kararlı katmanlardan oluşan bir su kütlesinin, serbest yüzeyine etkiyen rüzgar kuvveti, yoğunluğu daha fazla olan homojen tabakalardaki suyun geçişiyle zamanla derinleşen türbülanslı bir yüzey tabakası oluşturur. Bu tabakaların arasında, türbülansın, yoğunluk farklılaşması ve yatay hız değişimleri ile sönümlendiği ve karışım uzunluğunun azalarak düşey yöndeki taşınımın önemli ölçüde etkilendiği ince bir geçiş tabakası da yer alır. Böylece türbülans kinetik enerjisinin bir bölümü karışım süreci ile potansiyel enerjiye dönüşür ve düşey türbülans yayınımı da azalır.