Analysis of Changes Caused by Marble Quarries in Marmara Island with Anthropogenic Geomorphology Approach

Year 2023, Volume: 28 Issue: 50, 75 - 87, 30.12.2023

Murat Uzun

Abstract

As a result of the increasing demands of human beings from the past to the present, the interaction with the natural environment conditions and the anthropogenic pressure on these environments have reached different dimensions. These pressures of anthropogenic origin can also lead to changes in geomorphological conditions and elements. In this study, the changes originating from the marble quarries in Marmara Island were analyzed with the anthropogenic geomorphology approach. In the study, the temporal and spatial dimensions of the change in marble quarries were determined in five-year periods between 1975 and 2020 and from satellite images of 2022. Then, the extent of anthropogenic change was determined by analyzing the Normalized Vegetation Difference Index, Normalized Artificial Area Difference Index, and Normalized Impervious Surface Index on the satellite images between 1985 and 2022. The ground surface temperature of the island was determined from the 2022 satellite image. All the data obtained were correlated and reanalyzed, and the change data were converted into point cloud data. Then, these data were interpolated with the modified IDW method, and the anthropogenic-sourced relief change model of Marmara Island was created. In the area of marble quarries, which have expanded in the east-west direction with an increase of 2.5 in the last 47 years in the north of Marmara Island, the topography has changed by an average of 4.3 meters. It has been determined that the ground surface temperature in the marble quarries area, where the highest change size reaches 32 meters, increased by 1.2°C compared to other sections.

Keywords

Anthropogenic geomorphology, geographic information systems, remote sensing, Marmara İsland

Antropojenik Jeomorfoloji Yaklaşımı ile Marmara Adası’nda Mermer Ocaklarından Kaynaklı Değişimlerin Analizi

Abstract

Geçmişten günümüze insanoğlunun artan talepleri neticesinde doğal ortam koşulları ile olan etkileşim ve bu ortamlar üzerindeki antropojenik baskı farklı boyutlara ulaşmıştır. Antropojenik kökenli meydana gelen bu baskılar jeomorfolojik süreç ve birimlerde değişimlere yol açabilmektedir. Belirtilen kapsamda bu çalışmada Marmara Adası’ndaki mermer ocaklarından kaynaklı değişimler antropojenik jeomorfoloji yaklaşımı ile analiz edilmiştir. Çalışmada 1975–2020 yılları arası beşer yıllık periyotlar halinde ve 2022 yılına ait uydu görüntülerinden mermer ocaklarındaki değişimin zamansal ve alansal boyutları tespit edilmiştir. Daha sonra 1985 ve 2022 yılları uydu görüntülerine Normalleştirilmiş Bitki Fark İndeksi, Normalleştirilmiş Yapay Alan Farkı İndeksi, Normalleştirilmiş Geçirimsiz Yüzey İndeksi analizleri yapılarak antropojenik değişimin boyutu saptanmıştır. 2022 yılı uydu görüntüsü üzerinden ise adanın yer yüzeyi sıcaklığı tespit edilmiştir. Elde edilen bütün bulgular korelasyona tabi tutulmuş ve tekrar analiz edilerek değişim verileri nokta bulutuna dönüştürülmüştür. Daha sonra bu veriler düzenlenmiş, IDW yöntemi ile enterpole edilerek Marmara Adası’nın antropojenik kaynaklı rölyef değişim modeli oluşturulmuştur. Marmara Adası’nın kuzeyinde son 47 yılda 2,5 artışla doğu-batı yönünde genişleyen mermer ocakları sahasında topoğrafya ortalama 4,3 metre değiştirilmiştir. En yüksek değişim boyutunun 32 metreye ulaştığı mermer ocakları sahasında yer yüzeyi sıcaklığının adadaki diğer arazi kullanım sahalarına göre 1,2°C artış gösterdiği tespit edilmiştir.

Keywords

Antropojenik jeomorfoloji, coğrafi bilgi sistemleri, uzaktan algılama, Marmara Adası

References

• Aguilar, R. G., Owens, R., & Giardino, J. R. (2020). The expanding role of anthropogeomorphology in critical zone studies on the Anthropocene. Geomorphology, 366, 1–25. [CrossRef]
• Aksoy, R. (1999). Marmara Adası’nda ilerleyen bölgesel metamorfizma ile tektonik tarihçe arasındaki ilişki. Türkiye Jeoloji Bülteni, 42(1), 1–14.
• Avdan, U., & Jovanovska, G. (2016). Algorithm for automated mapping of land surface temperature using LANDSAT 8 satellite data. Journal of Sensors, 2016, 1–8. [CrossRef]
• Barbieri, T., Despini, F., & Teggi, S. (2018). A multi-temporal analyses of land surface temperature using landsat- 8 data and open source software: The case study of Modena, Italy. Sustainability, 10(5), 1678–1690. [CrossRef]
• Brown, A. G., Tooth, S., Bullard, J. E., Thomas, D. S. G., Chiverrell, R. C., Plater, A. J., Murton, J., Thorndycraft, V. R., Tarolli, P., Rose, J., Wainwright, J., Downs, P., & Aalto, R. (2017). The geomorphology of the Anthropocene: Emergence, status and implications. Earth Surface Processes and Landforms, 42(1), 71–90. [CrossRef]
• Byizigiro, R. V., Raab, T., & Maurer, T. (2015). Small-scale opencast mining: An important research field for anthropogenic geomorphology. Journal of the Geographical Society of Berlin, 146(4), 213–231. [CrossRef]
• Cao, W., Sofia, G., & Tarolli, P. (2020). Geomorphometric characterisation of natural and anthropogenic land covers. Progress in Earth and Planetary Science, 7(1), 1–17. [CrossRef]
• Chander, G., & Markham, B. (2003). Revised Landsat-5 TM radiometric calibration procedures and postcalibration dynamic ranges. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 41(11), 2674–2677. [CrossRef]
• Cuff, D. (2008). Anthropogeomorphology. In D. Cuff & A. Goudie (Eds.), Oxford companion to global change. Oxford University Press.
• Ertek, T. A. (2017). Antropojenik jeomorfoloji: Konusu, kökeni ve amacı. Türk Coğrafya Dergisi, 69, 69–79. [CrossRef]
• Giannini, M. B., Belfiore, O. R., Parente, C., & Santamaria, R. (2015). Land surface temperature from landsat 5 TM images: Comparison of different methods using airborne thermal data. Journal of Engineering Science and Technology Review, 8(3), 83–90. [CrossRef]
• Goudie, A. (1993). Human influence in geomorphology. Geomorphology, 7(1–3), 37–59. [CrossRef]
• Henselowsky, F., Rölkens, J., Kelterbaum, D., &Bubenzer, O. (2021). Anthropogenic relief changes in a long-lasting lignite mining area (‘Ville’, Germany) derived from historic maps and digital elevation models. Earth Surface Processes and Landforms, 46(9), 1725–1738. [CrossRef]
• Koç, D. E., & Gündüz, Z. (2022). Marmara Adası’nda jeomorfolojik birimler ile arazi kullanımı arasındaki ilişki. Sosyal, Beşerî ve İdari Bilimler Dergisi, 5(9), 1279–1292. [CrossRef]
• Kopar, İ., Çelİk, M. A., & Bayram, H. (2018). Kapadokya volkanik Provensi’ndeki volkan rölyefinin antropojenik degradasyonu üzerine bir analiz. Türk Coğrafya Dergisi, 71, 37–46. [CrossRef]
• Li, J., Yang, L., Pu, R., & Liu, Y. (2017). A Review on anthropogenic geomorphology. Journal of Geographical Sciences, 27(1), 109–128. [CrossRef]
• Mercan, Ç. (2020). Yer Yüzey sıcaklığının termal uzaktan algılama görüntüleri ile araştırılması: Muş ili örneği. Türkiye Uzaktan Algılama Dergisi, 2(2), 42–49. https://dergipark.org.tr/tr/pub/tuzal/issue/57834/787041
• Myneni, R. B., Hall, F. G., Sellers, P. J., & Marshak, A. L. (1995). The interpretation of spectral vegetation indexes. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 33(2), 481–486. [CrossRef]
• Nie, X., Hu, Z., Ruan, M., Zhu, Q., & Sun, H. (2022). Remote-sensing evaluation and temporal and spatial change detection of ecological environment quality in coal-mining areas. Remote Sensing, 14(2), 345–372. [CrossRef]
• Öztürk, D. (2022). Sentinel-2A MSI ve Landsat-9 OLI-2 görüntüleri kullanılarak farklı geçirimsiz yüzey indekslerinin karşılaştırmalı değerlendirmesi: Samsun örneği. Ege Coğrafya Dergisi, 31(2), 401–423. [CrossRef]
• Pierik, H. J. (2021). Landscape changes and human–landscape interaction during the first millennium AD in the Netherlands. Netherlands Journal of Geosciences, 100, e11. [CrossRef]
• Rózsa, P., & Novák, T. (2011). Mapping anthropogenic geomorphological sensitivity on global scale. Zeitschrift für Geomorphologie, 55(1), 109–117. [CrossRef]
• Sertkaya Doğan, Ö. (2009). Beşerî coğrafya açısından Marmara Takımadaları. Çantay Kitabevi.
• Sobrino, J. A., Jiménez-Muñoz, J. C., Guillem Sòria, M., Luis Guanter, R., Moreno, J., Plaza, A., & Martínez, P. (2008). Land surface emissivity retrieval from different VNIR and TIR sensors. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 46(2), 316–327.
• Su, S., Tian, J., Dong, X., Tian, Q., Wang, N., & Xi, Y. (2022). An impervious surface spectral index on multispectral imagery using visible and near-infrared bands. Remote Sensing, 14(14), 3391. [CrossRef]
• Szabó, J. (2010). Anthropogenic geomorphology: Subject and system (J. Szabó, L. David, & D. Loczy, Eds.; pp. 3–10). Springer.
• Tarolli, P., Cao, W., Sofia, G., Evans, D., & Ellis, E. C. (2019). From features to fingerprints: A general diagnostic framework for anthropogenic geomorphology. Progress in Physical Geography: Earth and Environment, 43(1), 95–128. [CrossRef]
• United States Geological Survey. (2022). Earth explorer. https ://earthexplorer.usgs.gov.(son erişim 12.10.2022)
• Ünsal, Ö., & Avcİ, V. (2023). Yer Yüzeyi Sıcaklıkları ile Kentsel Arazi Kullanımı Arasındaki İlişkinin Belirlenmesi: Şanlıurfa, Diyarbakır ve Mardin Örneği. Turkish Journal of Remote Sensing and GIS, 4(2), 125–150. [CrossRef]
• Ünsal, Ö., Kuzulugİl, A. C., Aytatlı, B., & Demİrcİoğlu Yildiz, N. (2023). Alan kullanım türlerinin yer yüzey sıcaklığı verileri ile zamansal değişiminin belirlenmesi (Erzurum kenti örneği). Kent Akademisi, 16(2), 1334–1361. [CrossRef]
• Uzun, M. (2020). Anthropogenic geomorphology in the Dilderesi basin (Gebze-Dilovası): Changes, dimensions and effects. International Journal of Geography and Geography Education (IGGE). 41, 319–345. [CrossRef]
• Uzun, M. (2021). Antropojenik kaynaklı jeomorfolojik değişimlerin oluşmasındaki faktörlerin coğrafi analizi: Maltepe İlçesi (İstanbul) örneği. Öneri Dergisi, 16(56), 389–418. [CrossRef]
• Web 1. https ://altintasmarble.com/Sayfa/2/ Marmara-Ocak (son erişim 12.20.2022)
• Web 2. https ://tripinview.com/tr/places/port/52 498/turkey -balikesir-marmara-port-marmara (son erişim 01.22.2023)
• Web 3. https ://kuzeyormanlari.org/2014/09/22/marmara-adasini-41-ocak-bitiriyor/(son erişim 03.14.2023)
• Wu, Z. L., Lei, S., Lu, Q., & Bian, Z. (2019). Impacts of large-scale open-pit coal base on the landscape ecological health of semi-arid grasslands. Remote Sensing, 11(15), 1–21. [CrossRef]
• Xiang, J., Li, S., Xiao, K., Chen, J., Sofia, G., & Tarolli, P. (2019). Quantitative analysis of anthropogenic morphologies based on multi-temporal high-resolution topography. Remote Sensing, 11(12), 1–20.[CrossRef]
• Zha, Y., Gao, J., & Ni, S. (2003). Use of normalized difference built-up index in automatically mapping urban areas from TM imagery. International Journal of Remote Sensing, 24(3), 583–594. [CrossRef]