A Temporal Analysis of Shoreline Change along the Karasu (Sakarya) Coast

Abstract

Sediments on the seafloor (sand, gravel, and rock particles) are constantly being transported by waves and currents, and this process causes erosion or accretion along the shoreline. In addition to natural processes, human-induced interventions can also significantly alter coastal morphology. Therefore, the regular monitoring of changes along the shoreline is of great importance for the sustainable management of coastal areas and the identification of appropriate protective measures. In this study, shoreline changes between 2014 and 2024 were examined along an approximately 8-km-long coastal strip located on the Karasu coast in Sakarya, between the mouths of the Sakarya River and Küçükboğaz Lake. The study evaluated shoreline data derived from GNSS measurements taken in 2014, 2018, 2020, and 2024, along with digitized shoreline data from satellite imagery acquired in 2016 and 2022. Spatial changes in the shoreline were determined at 38 reference points spaced approximately 220 m apart, and approximate areas of erosion and accretion were calculated using the resulting distance changes. The results indicate that significant coastal accretion occurred in the study area between 2014 and 2020, reaching a peak cumulative accretion area of approximately 147.118,17 m² in 2020. In contrast, coastal erosion has become dominant since 2020, and as of 2024, the cumulative accretion area has decreased to approximately 30.533,68m². The most significant erosion was observed in the area between reference points 1, 2, 3, and 4, starting from the Sakarya river estuary, and in the section between reference points 33 and 38, extending from the area where the breakwaters end in the east of the study area to Küçükboğaz lake. The findings reveal the temporal evolution of morphological changes along the Karasu coast and provide important scientific data for reassessing the performance of existing coastal protection structures and developing sustainable coastal management strategies.

Keywords

• Coastline change
• Coastal erosion
• GNSS
• Karasu coast

Karasu (Sakarya) Kıyısında Kıyı Çizgisi Değişiminin Zamansal Analizi

Abstract

Deniz tabanındaki sedimanlar (kum, çakıl ve kayaç parçacıkları), dalga ve akıntıların etkisiyle sürekli taşınmakta ve bu süreç kıyı çizgisinde erozyon veya birikime neden olmaktadır. Doğal süreçlerin yanı sıra insan kaynaklı müdahaleler de kıyı morfolojisini önemli ölçüde değiştirebilmektedir. Bu nedenle kıyı çizgisindeki değişimlerin düzenli olarak izlenmesi, kıyı alanlarının sürdürülebilir yönetimi ve uygun koruma önlemlerinin belirlenmesi açısından büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, Sakarya ili Karasu sahilinde, Sakarya Nehri ile Küçükboğaz Gölü ağızları arasında yer alan yaklaşık 8 km uzunluğundaki kıyı şeridinin 2014–2024 yılları arasındaki kıyı çizgisi değişimleri incelenmiştir. Çalışmada 2014, 2018, 2020 ve 2024 yıllarına ait GNSS ölçümleri ile 2016 ve 2022 yıllarına ait uydu görüntülerinden sayısallaştırılarak elde edilen kıyı çizgileri birlikte değerlendirilmiştir. Yaklaşık 220 m aralıklarla oluşturulan 38 referans noktasında kıyı çizgisinin konumsal değişimleri belirlenmiş, elde edilen mesafe değişimleri kullanılarak yaklaşık erozyon ve birikim alanları hesaplanmıştır. Sonuçlar, 2014–2020 yılları arasında çalışma alanında belirgin bir kıyı birikiminin meydana geldiğini ve 2020 yılında yaklaşık 147.118,17 m² ile en yüksek kümülatif birikim alanına ulaşıldığını göstermiştir. Buna karşılık, 2020 yılından itibaren kıyı erozyonu baskın hale gelmiş ve 2024 yılı itibarıyla kümülatif birikim alanı yaklaşık 30.533,68m²'ye gerilemiştir. En belirgin erozyonların, Sakarya nehri ağzından başlayan 1,2,3,4 numaralı referans noktalarında ve çalışma alanının doğusunda dalgakıranların bittiği bölgeden Küçükboğaz gölüne kadar olan 33-38 referans noktaları arası kalan kısımda ciddi boyutlarda olduğu görülmüştür. Elde edilen bulgular, Karasu kıyısındaki morfolojik değişimlerin zamansal gelişimini ortaya koymakta olup, mevcut kıyı koruma yapılarının performansının yeniden değerlendirilmesi ve sürdürülebilir kıyı yönetimi stratejilerinin geliştirilmesi açısından önemli bilimsel veriler sunmaktadır.

Keywords

• Kıyı çizgisi değişimi
• Kıyı erozyonu
• GNSS
• Karasu kıyısı

Ethical Statement

Bu araştırmada hayvanlar ve insanlar üzerinde herhangi bir çalışma yapılmadığı için etik kurul onayı alınmamıştır.

References

1. Açıkkol, A. (2023). İklim değişikliği etkisinde kıyı çizgisi gelişiminin incelenmesi: Karasu kıyı alanı örneği (Master's thesis, Yıldız Technical University).
2. Aktaş, C., & Bahadır, M. (2022). Çam Burnu (Ordu) ile Gül Burnu (Giresun) arası kıyı çizgisinin zamansal değişimi ve kıyı kullanımı. International Journal of Geography and Geography Education, (45), 320–348. https://doi.org/10.32003/igge.1016311
3. Ali, E. (2018). Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) modellemesi kullanılarak Karasu kıyı alanı için deniz seviyesi yükselmesinin (DSY) etki değerlendirmesi (Doctoral dissertation, Atılım University).
4. Armenio, E., De Serio, F., Mossa, M., & Petrillo, A. F. (2019). Coastline evolution based on statistical analysis and modeling. Natural Hazards and Earth System Sciences, 19(9), 1937–1953. https://doi.org/10.5194/nhess-19-1937-2019
5. Chen, J.-C., & Wang, Y.-M. (2020). Comparing activation functions in modeling shoreline variation using multilayer perceptron neural network. Water, 12(5), Article 1281. https://doi.org/10.3390/w12051281
6. Çelik, O. İ. (2020). Uydu görüntülerinden kıyı çizgisi tespitinde makine öğrenmesi algoritmalarının performanslarının deneysel olarak karşılaştırılması (Master's thesis, Istanbul University).
7. Dang, K. B., Dang, V. B., Bui, Q.-T., Nguyen, V. V., Pham, T. P. N., & Ngo, V. L. (2020). A convolutional neural network for coastal classification based on ALOS and NOAA satellite data. IEEE Access, 8, 11824–11839. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2965231
8. Dipova, N. (2016). Antalya Konyaaltı sahilinde kıyı erozyonu tehlikesi. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 7(S1), 223–231.

9. Kılar, H., & Çiçek, İ. (2019). Kıyı çizgisinin gelecekteki konumunun belirlenmesinin önemi: Göksu Deltası örneği, Mersin (Türkiye). Coğrafi Bilimler Dergisi, 17(1), 193–216. https://doi.org/10.33688/aucbd.559328
10. Kılıç, M., & Akpınar, A. (2022). Sakarya ili Karasu sahili için kıyı çizgisi değişiminin CoastSat uygulamasıyla incelenmesi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (34), 408–414. https://doi.org/10.31590/ejosat.1078497
11. Liu, X.-Y., Jia, R.-S., Liu, Q.-M., Zhao, C.-Y., & Sun, H.-M. (2019). Coastline extraction method based on convolutional neural networks—A case study of Jiaozhou Bay in Qingdao, China. IEEE Access, 7, 180281–180291. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2959662
12. Manaf, S. A., Mustapha, N., Sulaiman, M. N., & Husin, N. A. (2018). Artificial neural networks for satellite image classification of shoreline extraction for land and water classes of the North West Coast of Peninsular Malaysia. Advanced Science Letters, 24(2), 1382–1387. https://doi.org/10.1166/asl.2018.10756
13. Martínez, C., Contreras-López, M., Winckler, P., Hidalgo, H., Godoy, E., & Agredano, R. (2018). Coastal erosion in central Chile: A new hazard? Ocean & Coastal Management, 156, 141–155. https://doi.org/10.1016/j.ocecoaman.2017.07.011
14. Özsoy, C. (2021). Kıyı çizgisi değişimlerinin sayısal modellenmesi için yarı iki boyutlu model geliştirilmesi (Master's thesis, Middle East Technical University).
15. Öztürk, D., & Uzun, S. (2023). Kızılırmak Deltası kıyı çizgisinin EPR ve LRR yöntemleriyle 1984–2022 periyodunda değişim analizi ve 2030 yılı tahmini. Coğrafi Bilimler Dergisi, 21(2), 306–339. https://doi.org/10.33688/aucbd.1310132
16. Shetty, A., Jayappa, K. S., & Mitra, D. (2015). Shoreline change analysis of Mangalore coast and morphometric analysis of Netravathi–Gurupur and Mulky–Pavanje spits. Aquatic Procedia, 4, 182–189. https://doi.org/10.1016/j.aqpro.2015.02.025
17. Sui, L., Wang, J., Yang, X., & Wang, Z. (2020). Spatial-temporal characteristics of coastline changes in Indonesia from 1990 to 2018. Sustainability, 12(8), Article 3242. https://doi.org/10.3390/su12083242
18. Türk Mühendis ve Mimar Odaları Birliği. (2012). Sakarya-Karasu kıyı alanı kıyı daralması raporu. TMMOB.