The increase in temperature, along with the rise in carbon dioxide (CO₂) concentration in the marine environment, poses a challenge for the marine environment. The decrease in pH (acidification) in oceans and seas has direct effects such as species loss and shifts in dominant species, as well as indirect effects such as the reorganisation of ecological functions and changes in community organisation patterns. This study aims to evaluate the predictive ability of the Gaussian Process Regression (GPR) model, a machine learning method. In this study, sea water parameters (01.06.2022-28.03.2025) from the Black Sea Region (Giresun coast) obtained from the Copernicus Marine Environment Monitoring Service (CMEMS) were used as the data set. Sea water pH was predicted using important parameters such as temperature and partial carbon dioxide surface pressure (spCO₂) in sea water. The findings of this study demonstrate that the Rational Quadratic Kernel GPR, trained with high spatial resolution SST and spCO₂ data provided by Copernicus, offers high accuracy and strong generalisation in pH estimation for the Giresun coast, demonstrating superior performance compared to other kernels and thus establishing a robust scientific foundation for the development of climate-sensitive decision support and early warning systems.
Machine learning algorithms Artificial intelligence-based modeling Black Sea Climate change impacts Acidification
Deniz ortamındaki karbondioksit (CO2) konsantrasyonundaki artışla birlikte sıcaklıktaki artış, deniz ortamı için bir zorluk teşkil etmektedir. Okyanus ve denizlerde pH'ın düşmesinin (asitleşme) tür kaybı gibi doğrudan ve baskın türlerde kaymalar, ekolojik işlevlerin yeniden düzenlenmesi ve topluluk organizasyonu modellerinde değişiklikler gibi dolaylı etkileri vardır. Bu çalışma, bir makine öğrenmesi yöntemi olan Gauss Süreci Regresyonu (GPR) modelinin tahmin yeteneğini değerlendirmeyi amaçlamaktadır. Bu çalışmada, Copernicus Deniz Çevresi İzleme Servisi'nden (CMEMS) elde edilen Karadeniz Bölgesi (Giresun kıyıları) deniz suyu parametreleri (01.06.2022-28.03.2025) veri seti olarak kullanılmıştır. Sıcaklık ve deniz suyundaki kısmi karbondioksit yüzey basıncı (spCO2) gibi önemli parametreler kullanılarak, deniz suyu pH’sı tahmin edilmiştir. Bu çalışmanın bulguları, Copernicus’tan sağlanan yüksek mekânsal çözünürlüklü SST ve spCO₂ verileriyle eğitilen Rasyonel Kuadratik çekirdekli GPR’nin Giresun kıyıları için pH tahmininde yüksek doğruluk ve güçlü genelleme sunduğunu, diğer çekirdeklere kıyasla üstün performans gösterdiğini ve böylece iklim duyarlı karar destek ile erken uyarı sistemlerinin geliştirilmesine sağlam bir bilimsel temel oluşturduğunu göstermektedir.
Makine öğrenmesi algoritmaları Yapay zeka tabanlı modelleme Karadeniz İklim değişikliği etkileri Asidifikasyon
| Primary Language | English |
|---|---|
| Subjects | Machine Learning (Other), Hydrobiology |
| Journal Section | Research Article |
| Authors | |
| Submission Date | July 16, 2025 |
| Acceptance Date | September 27, 2025 |
| Publication Date | September 30, 2025 |
| DOI | https://doi.org/10.58626/memba.1743888 |
| IZ | https://izlik.org/JA88BZ26FG |
| Published in Issue | Year 2025 Volume: 11 Issue: 3 |
Founded in 2013 as the "Menba Kastamonu University Faculty of Fisheries Journal," our journal continues to be published as the "MEMBA Journal of Water Sciences."
-----------
MEMBA Journal of Water Sciences is an international, peer-reviewed, open-access scientific journal published by Kastamonu University. The journal aims to encourage the publication of fundamental and applied scientific research related to aquatic sciences and water resources, strengthen interdisciplinary scientific communication, and increase knowledge in this field. The journal began publishing continuously in 2026 and only accepts original articles, short notes, technical notes, reports, and reviews in English.
MEMBA Water Sciences Journal
TRDizin, SOBIAD, ASCI, CAB Direct, Google Scholar, Paperity, Asosindex, Academic Journal Index, CNKI Scholar
----------
Submitting a plagiarism similarity report is mandatory when uploading an article to our journal, and the plagiarism similarity rate in this report must be below 30%. Authors must submit this report when uploading their article.
Articles uploaded to our journal must include abstracts in both Turkish and English.