Okyanuslardaki Isınmayı Ses Dalgalarıyla Takip Etmek

Atmosferdeki sera gazlarının miktarı arttıkça yerküreden yayılan ısının uzaya kaçması zorlaşıyor. Dünya’da kalan fazla ısının %90’ından fazlasını okyanusların soğurduğu tahmin ediliyor. Ancak okyanuslardaki sıcaklık değişimlerini takip etmek pek kolay değil. Uzak geçmişte okyanus sularının sıcaklığını tespit etmek için açık denizlere açılan gemilerle çalışmalar yapılırdı. Yaklaşık 20 yıldır ise Argo float olarak adlandırılan cihazlardan yararlanılıyor.

Argo float’ların her biri içinde bulundukları suların sıcaklığını ve tuzluluğunu ölçen cihazlarla donatılıyor. Ayrıca tepelerindeki antenler aracılığıyla uydu üzerinden bağlı oldukları merkezle iletişim kurabiliyorlar. Bugün okyanuslarda dolaşan yaklaşık 4.000 Argo float var.

Bir Argo float çalışmaya başlama komutunu aldığında önce yaklaşık altı saat boyunca yavaş yavaş okyanus sularında alçalıyor. 1.000 metre derinliğe ulaştıktan sonra dokuz gün boyunca kendini akıntılara bırakıp sağa sola sürükleniyor. 2.000 metre derinliğe indikten sonra yükselmeye başlıyor. Yeniden yüzeye çıkmasının ardından topladığı verileri uydu aracılığıyla bağlı olduğu merkeze gönderiyor.

Argo float’larla yapılan ölçümler, açık denizlerdeki gemilerle yapılanlara kıyasla, çok daha geniş coğrafyalarda çok daha hassas sonuçlar elde etmeye imkân verse de bu cihazların kapasitesi de sınırlı. İlk olarak 2.000 metrenin altındaki derinliklere inemiyorlar ki bu okyanus sularının büyük bir kısmının sıcaklığını ölçemedikleri anlamına geliyor. İkinci olarak, bu cihazlar deniz yüzeyinin buzlarla kaplı olduğu bölgelerde çalışamıyor.

Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü (Caltech) ve Çin Bilimler Akademisinde çalışan bir grup araştırmacı yakın zamanlarda okyanuslardaki sıcaklık değişikliklerini takip etmek için alternatif bir yöntem kullanmaya başladı. Dr. Wenbo Wu ve arkadaşları, ses dalgalarının okyanus sularındaki yayılma hızı ile ilgili verileri kullanarak belirli bir bölgedeki okyanus sularının ortalama sıcaklığının zaman içinde nasıl değiştiğini tespit ediyorlar.

Bir ses dalgasının yayılma hızı, içinde bulunduğu ortamın sıcaklığına bağlı olarak değişir. Dolayısıyla ses dalgalarının yayılma hızındaki değişiklikleri ölçerek sıcaklık değişimleri hakkında fikir edinmek mümkündür. Üstelik ses dalgaları, tıpkı ışığın fiber optik kablolar içine hapsolup yol almasına benzer biçimde, dar bir koridorun içine hapsolup okyanus sularında binlerce kilometre yol alabiliyor.

Wu ve arkadaşlarının kullandığı yöntemin tam anlamıyla yeni olduğu söylenemez. Ses dalgalarından yararlanılarak sıcaklık tespiti yapılabileceği düşüncesi ilk olarak 1979 yılında Walter Munk ve Carl Wunsch tarafından öne sürüldü. Hatta bu yöntem bir dönem sıklıkla kullanıldı. Ancak su altına indirilen devasa hoparlörlerin ürettiği yapay seslerin doğal hayatı tehdit edeceği düşünülerek yöntem bir süre sonra neredeyse tamamen rafa kaldırıldı. İlerleyen zamanlarda okyanusların zannedildiği kadar da sessiz olmadığı anlaşıldı. Devasa hoparlörlerle üretilen yapay sesler, su altındaki yanardağların ve depremlerin sebep olduğu gürültünün yanında hiçbir şeydir.

Wu ve arkadaşları kendileri ses dalgası üretmiyor, ortalama sıcaklık değişimlerini tespit etmek için depremlerin sebep olduğu doğal seslerden yararlanıyorlar. Depremlerin karalarda sebep olduğu sismik dalgalar okyanus sularıyla karşılaştığında ses dalgaları ortaya çıkar. Bu ses dalgaları su altındaki hidrofonlarla ya da bir kara parçasına çarpıp yeniden sismik dalgalara dönüştükten sonra sismometrelerle tespit edilebilir.

Sumatra Adası

Araştırmacılar, Science’ta yayımladıkları makalede Endonezya’daki Sumatra Adası civarında meydana gelen depremlerin sebep olduğu ve Diego Garcia’daki ölçüm cihazları tarafından tespit edilen ses dalgaları ile ilgili verileri kullanmışlar. Asya’nın güneydoğusundaki Sumatra Adası ile Hint Okyanusu’nun ortasındaki Dieo Garcia Adası arasındaki mesafe yaklaşık 3.000 kilometredir. Saniyede yaklaşık 1,5 kilometre hızla yol alan ses dalgaları bu mesafeyi 32 dakikada kateder.

Araştırmacılar 2005-2016 arasında Sumatra Adası civarındaki fayın ürettiği 2.000’den fazla irili ufaklı depremin sebep olduğu ses dalgalarıyla ilgili verileri incelediklerinde, bölgedeki okyanus sularının her on yılda bir 0,044°C ısındığını hesaplamışlar. Aynı bölgede daha önceleri Argo float’lar ile yapılan ölçümlerse her on yılda bir yaklaşık 0,026°C’lik ısınma olduğunu gösteriyordu.

Araştırmacılar aynı yöntemi başka bölgelerdeki okyanus suları için de kullanmayı planlıyorlar. Yeni yöntemin en önemli özelliği, sadece gelecekteki değil uzak geçmişteki sıcaklık değişimlerini tespit etmek için de kullanılabilecek olması. Dünyanın hemen hemen her bölgesinde meydana gelen depremlerle ilgili onlarca yıldır veri toplanıyor. Bu bilgiler kullanılarak onlarca yıl öncesinin okyanus sıcaklıkları hakkında da tahminler yapılabilir.