Analysis of Changing Shoreline With Natural and Anthropogenic Factors in Riva (Istanbul) Coast With Dsas Tool

Year 2023, Issue: 11, 95 - 113, 15.10.2023

Murat Uzun

https://doi.org/10.46453/jader.1335105

Cited By: 5

Abstract

Coasts undergo different changes due to natural dynamic processes and anthropogenic interventions to the coast. Changes in the shoreline play an important role in understanding the dynamic development processes of coasts. In addition, the determination of the changes in the coasts where human pressure is concentrated due to the attractive feature of the coasts reveals data that can be used in terms of coastal use, geomorphological, ecological, anthropogenic planning and sustainable development for the future. In this respect, various techniques are used to determine the coastline change in the world and Turkey. In this study, the long-term (1963-2023) change in the Riva coast, which is located in the north of Istanbul and hosts different coastal geomorphological units and anthropogenic interventions, was analysed with DSAS tool. Orthophoto and satellite images of 1963, 1970, 1982, 1990, 1990, 2000, 2005, 2015 and 2023 were used in the study. Geographical Information Systems (GIS) and Remote Sensing (RS) techniques were used and shoreline change analyses were performed with DSAS tool. In the study, the Net Shoreline Movement (NSM) and End Point Ratio (EPR) analyses in the DSAS tool were performed for the change of the shoreline in 7 different short-term and 3 different long-term periods. Afterwards, the distance analyses were also examined geometrically by using Union analysis on GIS. According to the DSAS analyses, the highest coastal change in terms of distance and annual rate of change in Riva coasts in 7 different periods occurred in the period 2000-2005, and the lowest coastal change occurred in the period between 1990-2000. In 2003, the intervention to the mouth of Riva Stream by anthropogenic factors affected the shoreline and areal change. In the period between 1963-2023, according to the NSM statistics, the maximum distance in coastal advancement is 147,78 metres, while the extreme value in coastal retreat is -29.37 metres. The average distance of shoreline change in this long-term period is 8,67 metres. According to the EPR statistics, the maximum rate of coastal accretion in the period between 1963-2023 is 2.48 m/year, while the minimum rate of coastal erosion is -0.49 m/year. The average EPR value in the 60-year period was calculated as 0.14 m/year. In the 60-year period, it was determined that coastal accretion occurred around the mouth of Riva Creek and towards Soğan Tombolo under the joint influence of natural and anthropogenic factors, while coastal erosion was observed to the east of the tombolo.

Keywords

Shoreline change, DSAS, Coastal geomorphology, Riva coast (Istanbul)

Riva (İstanbul) Kıyılarında Doğal ve Antropojenik Etkenlerle Değişen Kıyı Çizgisinin DSAS Aracı ile Analizi

Abstract

Kıyılar, doğal dinamik süreçler ve kıyıya yapılan antropojenik müdahalelerle farklı değişimlere uğramaktadır. Kıyı çizgisinde meydana gelen değişimler, kıyıların dinamik gelişim süreçlerinin anlaşılmasında önemli rol oynar. Ayrıca kıyıların çekici özelliğinden dolayı beşerî baskının yoğunlaştığı kıyılardaki değişimlerin saptanması, kıyı kullanımı, jeomorfolojik, ekolojik, antropojenik planlama ve geleceğe dönük sürdürülebilir gelişim açısından kullanılabilir veriler ortaya koyar. Bu bakımdan Dünyada ve Türkiye kıyı çizgisi değişiminin tespit edilmesi için çeşitli teknikler kullanılmaktadır. Bu çalışmada İstanbul’un kuzeyinde yer alan, farklı kıyı jeomorfolojisi birimleri ile antropojenik müdahaleleri barındıran Riva kıyılarındaki değişim uzun dönemli (1963-2023) olarak DSAS aracı ile analiz edilmiştir. Araştırmada 1963, 1970, 1982, 1990, 2000, 2005, 2015 ve 2023 yıllarına ait ortofoto ve uydu görüntüleri kullanılmıştır. Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) ve Uzaktan Algılama (UA) teknikleri kullanımı ve DSAS aracı ile kıyı çizgisi değişim analizleri yapılmıştır. Çalışmada, 7 farklı kısa dönem ve 3 farklı uzun dönem kapsamında kıyı çizgisinin değişimi için DSAS aracında yer alan Net Kıyı Çizgisi Değişimi (NSM) ve Son Nokta Oranı (EPR) analizi yapılmıştır. Daha sonra ise mesafe analizleri CBS üzerinden Union analizi kullanılarak geometrik açıdan da incelenmiştir. DSAS analizlerine göre 7 farklı dönemde Riva kıyılarında mesafe ve yıllık değişim oranına göre en yüksek kıyı değişimi 2000-2005 döneminde, en düşük seviyede kıyı değişimi ise 1990-2000 arası dönemde meydana gelmiştir. 2003 yılında Riva Deresi ağzına antropojenik etkenlerle müdahale edilmesi kıyının çizgisisel ve alansal değişimini etkilemiştir. 1963-2023 arası dönemde NSM istatistiğine göre kıyı ilerlemesindeki mesafe en yüksek 147,78 m iken kıyı gerilemesindeki en uç değer -29,37 metredir. Uzun süreli bu dönemdeki kıyı çizgisi değişim mesafesinin ortalaması 8,67 metredir. EPR istatistiğine göre 1963-2023 arasındaki dönemde kıyı birikimi en yüksek oranı 2,48 m/yıl iken kıyı erozyonu en düşük -0,49 m/yıl ve ortalama EPR değeri 0,14 m/yıl olarak hesaplanmıştır. 60 yıllık dönemde kıyı birikiminin doğal ve antropojenik faktörlerin ortak etkisinde Riva Deresi ağzı çevresi ile Soğan Tombolosu’na doğru meydana geldiği, kıyı erozyonunun ise tombolonun doğusunda gözlemlendiği tespit edilmiştir.

Keywords

Kıyı çizgisi değişimi, DSAS, Kıyı jeomorfolojisi, Riva kıyıları (İstanbul)

References

• Akpınar, A. Kömürcü, M. H. Özür, M. Kankal, M. (2011). Dalga Simülasyonu için Karadeniz’de SWAN Uygulaması, /. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu, ss. 269-278. Trabzon.
• Alevkayalı, Ç., Atayeter, Y., Yayla, O, Bilgin, T. & Akpınar, H. (2023). Burdur Gölü’nde uzun dönemli kıyı çizgisi değişimleri ve iklim ilişkisi: Zamansal-mekânsal eğilimler ve tahminler. Türk Coğrafya Dergisi, (82), 37-50. https://doi.org/10.17211/tcd.1287976
• Ataol, M., Kale, M.M. & Tekkanat, İ.S. (2019) Assessment of the changes in shoreline using digital shoreline analysis system: a case study of Kızılırmak Delta in northern Turkey from 1951 to 2017. Environ Earth Sci 78, 579. https://doi.org/10.1007/s12665-019-8591-7
• Bird, E. (2008). Coastal geomorphology: An introduction Second edition. John Wiley & Sons Ltd, The Atrium, Southern Gate, Chichester, West Sussex PO19 8SQ, England.
• Ceylan, M. A. (2010). Türkiye Kiyilarinda Tombololarin Oluşumu Dağilişi ve Fonksiyonel Özellikleri Konusunda Bir Araştirma. Marmara Coğrafya Dergisi, 22, 205-232. https://dergipark.org.tr/tr/pub/marucog/issue/469/3797
• Çoban, H., Koç, Ş. & Kale, M. M. (2020). Shoreline changes (1984 – 2019) in the Çoruh delta (Georgia/Batumi). International Journal of Geography and Geography Education (IGGE), 42, 589-601. https://doi.org/10.32003/igge.741573
• Darwish, K., Smith, S.E., Torab, M., Monsef, H., and Hussein, O. (2017). Geomorphological Changes along the Nile Delta Coastline between 1945 and 2015 Detected Using Satellite Remote Sensing and GIS. J. Coast. Res, 33(4): 786–794. http://dx.doi.org/10.2112/JCOASTRES-D-16-00056.1
• Davidson-Arnott, R., (2010). Introduction to Coastal Processes and Geomorphology, University Press Cambridge. United Kingdom
• Erinç, S., (1986). Kıyılardan Yararlanmada Hukuki Düzenlemelere Jeomorfolojinin Katkısı, Jeomorfolojisi Dergisi, 14:1-5.
• Erol, O., (1989). Türkiye’de Kıyıların Doğal Niteliği, Kıyı ve Kıyı Varlıklarının Korunmasına İlişkin Kıyı Kanunu ve Uygulamaları Konusunda Jeomorfolojik Yaklaşım, İstanbul Üniv. Deniz Bilimleri ve Coğrafya Enstitüsü Bülten, 6: 15-46.
• Gao, Bo-Cai (1996). NDWI-A normalized difference water index for remote sensing of vegetation liquid water from space. Remote Sensing of Environment. 58 (3): 257–266. http://dx.doi.org/10.1016/S0034-4257(96)00067-3
• Garipağaoğlu, N. Şahin, C. Çeker, A. & Şenol, C. (2015). Çayağzi (Riva) Havzasi’nin Doğal Ortam Koşulları (Jeolojik-Jeomorfolojik-Hidrografik Açidan) Ve Sürdürülebilir Kullanim Üzerindeki Rolü. Marmara Coğrafya Dergisi, 0 (31) , 48-81 . https://doi.org/10.14781/mcd.73355
• Gómez-Pazo, A.; Payo, A.; Paz-Delgado, M.V.; Delgadillo-Calzadilla, M.A. (2022). Open Digital Shoreline Analysis System: ODSAS v1.0. J. Mar. Sci. Eng. 2022, 10, 26. https://doi.org/10.3390/jmse10010026
• Grottolli, H. Biausque, M. Jackson, D. Cooper, J. A. (2023). Long-term drivers of shoreline change over two centuries on a headland-embayment beach. Earth Surface Processes and Landforms published by John Wiley & Sons 2023, 1-21. https://doi.org/10.1002/esp.5641
• Himmelstoss, E. A., Henderson, R. E., Kratzmann, M. G., & Farris, A. S. (2018). Digital Shoreline Analysis System (DSAS) Version 5.0 User Guide (No. 2018-1179). US Geological Survey.
• Hossain, S. Yasir, M. Wang, P. Ullah, S. Jahan, M., Hui, S., Zhao, Z., (2021). Automatic shoreline extraction and change detection: A study on the southeast coast of Bangladesh. Marine Geology 441, 1-15. https://doi.org/10.1016/j.margeo.2021.106628
• Hu, X.; Wang, Y. (2020). Coastline Fractal Dimension of Mainland, Island, and Estuaries Using Multi-temporal Landsat Remote Sensing Data from 1978 to 2018: A Case Study of the Pearl River Estuary Area. Remote Sensing, 12, 2482. https://doi.org/10.3390/rs12152482
• Kale, M.M., Ataol, M. & Tekkanat, İ.S. (2019). Assessment of shoreline alterations using a Digital Shoreline Analysis System: a case study of changes in the Yeşilırmak Delta in northern Turkey from 1953 to 2017. Environ Monit Assess 191, 398. https://doi.org/10.1007/s10661-019-7535-8
• Kılar, H. & Çiçek, İ. (2018). Göksu Deltası Kıyı Çizgisi Değişiminin DSAS Aracı ile Belirlenmesi. Coğrafi Bilimler Dergisi, 16 (1) , 89-104 . https://doi.org/10.1501/Cogbil_0000000192
• Kılar, H., (2023). Shoreline change assessment using DSAS technique: A case study on the coast of Meriç Delta (NW Türkiye). Regional Studies in Marine Science, 57, 102737. https://doi.org/10.1016/j.rsma.2022.102737 Kuleli, T., 2010. Quantitative analysis of shoreline changes at the Mediterranean Coast in Turkey Environ. Monit. Assess. 167, 387–397.
• Lazuardi, Z., Karim, A., & Sugianto, S. (2022). Analisis Perubahan Garis Pantai Menggunakan Digital Shoreline Analysis System (DSAS) di Pesisir Timur Kota Sabang. Jurnal Ilmiah Mahasiswa Pertanian, 7(1). http://dx.doi.org/10.17969/jimfp.v7i1.18872
• McFeeters, S. K. (1996). The use of the Normalized Difference Water Index (NDWI) in the delineation of open water features, International Journal of Remote Sensing, 17:7, 1425-1432, http://doi.org/10.1080/01431169608948714
• Oğuz, T. (1993). Circulation in the surface and intermediate layers of the Black Sea Deep Sea Research: Oceanographic Research Papers, 8, 1597-1612
• Paz-Delgado, M.V.; Payo, A.; Gómez-Pazo, A.; Beck, A.-L.; (2022). Savastano, S. Shoreline Change from Optical and Sar Satellite Imagery at Macro-Tidal Estuarine, Cliffed Open-Coast and Gravel Pock-ET-Beach Environments. J. Mar. Sci. Eng., 10, 561. https://doi.org/10.3390/jmse10050561
• Pouye, I.; Adjoussi, D.P.; Ndione, J.A.; Sall, A. (2023). Topography, Slope and Geomorphology’s Influences on Shoreline Dynamics along Dakar’s Southern Coast, Senegal. Coasts 2023, 3, 93–112. https://doi.org/10.3390/coasts3010006
• Rusu, L.; Raileanu, A.B.; Onea, F. A. (2018). Comparative Analysis of the Wind and Wave Climate in the Black Sea Along the Shipping Routes. Water, 10, 924. https://doi.org/10.3390/w10070924
• Samra, R. M. Ali, R. R., (2021). Applying DSAS tool to detect coastal changes along Nile Delta, Egypt. The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Science 24(3-1), 463-470 https://doi.org/10.1016/j.ejrs.2020.11.002
• Siyal, A. A., Solangi, G. S., Siyal, P., Babar, M. M., & Ansari, K. (2022). Shoreline change assessment of Indus delta using GIS-DSAS and satellite data. Regional Studies in Marine Science, 102405 http://dx.doi.org/10.1016/j.rsma.2022.102405
• Song, Y., Shen, Y., Xie, R., & Li, J. (2021). A DSAS-based study of central shoreline change in Jiangsu over 45 years. Anthropocene Coasts, 4(1), 115-128. http://dx.doi.org/10.1139/anc-2020-0001
• Tağıl, Ş. Cürebal, İ. (2005). Altinova Sahilinde Kiyi Çizgisi Değişimini Belirlemede Uzaktan Algilama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri. Fırat Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 15(2), 51-68.
• Tian, H.; Xu, K.; Goes, J.I.; Liu, Q.; Gomes, H.d.R.; Yang, M. (2020). Shoreline Changes Along the Coast of Mainland China—Time to Pause and Reflect? ISPRS Int. J. Geo-Inf, 9, 572. https://doi.org/10.3390/ijgi9100572
• Topuz, M., (2018) Sarikum Lagünü (Sinop) Kiyi Çizgisinde Meydana Gelen Değişimlerin Uzaktan Algilama Teknikleri İle İncelenmesi. The Journal of Academic Social Science Studies, 71, 481-493. http://dx.doi.org/10.9761/JASSS7853
• Turoğlu, H., (2009). 3621 Sayılı Kıyı Kanunun ve Onun Uygulama Problemleri, Türk Coğrafya Dergisi, 53: 31-40. Turoğlu, (2017). Deniz ve Göllerde Kıyı, Yasal ve Bilimsel Boyutlarıyla Kıyı, (Editörler: H. Turoğlu, H. Yiğitbaşıoğlu) Jeomorfoloji Derneği Yayını No: 1.
• Turoğlu, H. (2019). Yapay kıyıların jeomorfolojik tanımlaması: Diliskelesi kıyıları örneği (Kocaeli, Türkiye). Coğrafya Dergisi. 39. 11-27. https://doi.org/10.26650/JGEOG2019-0015
• Uzun, M., Akyuz, O. (2019). İstanbul’un Anadolu yakasında kıyı dolgu alanları ve kullanımı. (B. Gonencgil, T. A. Ertek, I. Akova ve E. Elbasi (Ed.)), 1st Istanbul International Geography Congress Proceedings Book (s. 1002-1021) içinde. İstanbul, Türkiye: Istanbul University Press. https://doi.org/10.26650/PB/PS12.2019.002.093
• Uzun, M. (2021). İzmit Körfezi Kıyılarında İnsan Kaynaklı Jeomorfolojik Değişimler ve Süreçler. Jeomorfolojik Araştırmalar Dergisi, (7), 61-81 . https://doi.org/10.46453/jader.983465
• Wu, Q.; Miao, S.; Huang, H.; Guo, M.; Zhang, L.; Yang, L.; Zhou, C. (2022). Quantitative Analysis on Coastline Changes of Yangtze River Delta based on High Spatial Resolution Remote Sensing Images. Remote Sensing. 14, 310. https://doi.org/10.3390/rs14020310
• Wu, W.; Gao, Y.; Chen, C.; Sun, Y.; Su, H. A. (2022) Framework for Assessing the Dynamic Coastlines Induced by Urbanization Using Remote Sensing Data: A Case Study in Fujian, China. Remote Sens. 2022, 14, 2911. https://doi.org/10.3390/rs14122911
• Yasir, M. Hui, S. Hongxia, Z. Hossain, S. Fan, H. Zhang, Li. Jixiang, Z. (2021). A Spatiotemporal Change Detection Analysis of Coastline Data in Qingdao, East China. Hindawi Scientific Programming 2021, 1-10. https://doi.org/10.1155/2021/6632450