Akım serilerinin kaotik analizi karadeniz havzası uzerine bir uygulama

Kendiliğinden doğada var olan sistemlere, doğal sistemler denir. Doğal sistemler, insan yapılı sistemlere göre daha karmaşık ve analizi zor sistemlerdir. Çevredeki değişimlere tepkisi bakımından ise sistemler, dinamik ve statik sistemler olarak ayrılabilir. Doğal sistemler, çevredeki değişikliklere uğrayan sistemler olduğundan çoğunlukla dinamik sistem sınıfında incelenirler. Dinamik sistemler, kararlı ve kararlı olmayan davranışlar gösterebilmektedir, sistem davranışlarının belirlenmesi için doğrusal ve doğrusal olmayan yöntemler kullanılmaktadır Doğal sistemler, kontrol altına alınabilen sistemler değillerdir. Bu sebeple, sistemlerin doğru analiz edilerek, karakterlerin en etkin şekilde belirlenmesi çok önemlidir. Sistemlerin karakterlerinin doğru belirlenerek modellenmesi ve öngörülmesi, iklim değişimi ve küresel ısınmanın etkisi ile artan önem kazanmaktadır. Su canlıların en temel ihtiyacıdır. Bu sebeple, bu ihtiyaca yönelik hizmet veren Su havzalarının doğru analizi ve etkin yönetimi çok önemlidir. Akarsu akımlarının yeterli ve doğru bir şekilde modellenebilmesi için akımı oluşturan süreçler hakkında ayrıntılı ve yeterli bilgiye sahip olmak gerekir. Literatürde, akarsu akımlarını meydana getiren süreçlerin birbirleriyle doğrusal olmayan etkileşim içinde oldukları kabul gören bir varsayımdır. Ancak araştırmacılar arasında bu ilişkinin türü hakkında bir uzlaşma sağlanamamıştır. Akarsu akımlarının stokastik doğrusal olmayan yapıda olabileceğini söyleyen geleneksel araştırmacılar ile deterministik doğrusal olmayan yapıda olabileceğini söyleyen kaotist hidrolojistler arasındaki tartışma sürmektedir Bu çalışma, kaos teorisinin temel matematiksel açıklamalarından, Türkiye Karadeniz sahilinde yer alan 4 havza üzerindeki, akım gözlem istasyonlarına ait günlük akım serilerinin analizinin uygulanmasına kadar bir çok konuyu kapsamaktadır. Çalışma literatürdeki örneklerden farklı olarak, faz uzayının kurulumu esnasında, dalgacık analizi uygulamasını da içermektedir. Dalgacık analizi ile serilerin içerdiği gürültünün giderimini de çalışma kapsamında incelemektedir. Literatürde, serilerin içerdiği gürültünün kaotik analiz kapsamındaki etkisi belirtilmiş olmasına rağmen, Türkiye'de kaotik analiz kapsamında Dalgacık Analizi kullanımına Hidroloji literatüründe şuana kadar yapılan incelemelerde rastlanmamıştır. Doğal serilerin içerdiği gürültünün frekansının belirli olmaması nedeniyle Dalgacık Analizi uygulanırken, uygun seviyede gürültü giderimi yapılması için, bilgi (enformasyon) kriteri kullanılmış ve seviye, dalgacık entropisi kullanılarak belirlenmiştir. Ayrılan parçalar, yaklaşım (A) ve detay (D), üzerinde her bir istasyon için kaotik analiz, öngörü ve sistem modelinin belirlenmesi uygulamaları yapılmış ve serilerin orijinal halleri ile karşılaştırılarak; gürültünün bu tip uygulamalarda sistem üzerindeki etkisi inceleme altına alınmıştır. Çalışmada kullanılan, DSİ'ye ait 22 adet akım gözlem istasyonlarının hepsi uzun kayıtlara (30 yıl ve üzeri) sahip olduğu için, elde edilen sonuçlar kullanılan seriler ile havzaların karakterini belirleyecek uzunluktadır. Çalışmadan elde edilen başarılı sonuçlar, kullanılan yöntemlerin gerek ileriye gerek geriye yönelik akım tahminleri için başarılı sonuçlar sağlamasının yanı sıra, eksik istasyonların verilerinin tamamlanması konusunda da uygulanabilirliğinin bir göstergesidir. Su havzalarının doğru analizinin yapılması için, her geçen gün ilerleme gösteren bilim ve teknolojinin sunduğu imkanlar değerlendirmeye alınmalıdır. Günümüzde, gelişimi halen devam eden kaotik analiz ile Su havzalarının karakterlerinin belirlenmesi ve davranışlarının modellenmesi Hidroloji alanında çalışan araştırmacıların ilgisini çekmiş ve her geçen gün çekmeye devam etmektedir. Çalışmada kullanılan veri, içme suyu temini, sulama ve enerji üretimikarşılanması gibi birçok amaca hizmet veren günlük nehir akımı serileridir. Veri setleri üzerinde uygulanan Kaotik Analiz, başarılı sonuçlar elde etmemizi sağlamıştır. Çalışmadan elde edilen sonuçlar neticesinde, kaotik analizin diğer veri kümeleri üzerinde de uygulanması önerilmektedir. Türkiye'de bu güne kadar yapılan Hidrolojik araştırmalarda, havza bazında kaotik analiz araştırmasına rastlanmamıştır. Havza istasyonların tamammının incelenerek, havzaların karakterlerinin belirlenmesi Su kaynakları yönetimi için büyük önem arzetmektedir. Özellikle, günlük akım verileri ile havza analizi ve analiz neticesinde ileriye dönük tahminlerin yapılması, Su kaynaklarının etkin kullanımı için büyük fayda sağlayacaktır. Bu nedenle, çalışmanın Türkiye'de yapılan Su ve diğer doğal kaynaklarla ilgilenen araştırmacılara örnek teşkil edecek niteliktedir.