Özet
Bu çalışmada, Marmara Bölgesi üzerinde Şubat-Mart 2025 döneminde GPS tabanlı Toplam Elektron İçeriği (TEC) verilerinde gözlemlenen anomaliler incelenmiştir. Analiz sonucunda 27 Şubat 2025 ve 16 Mart 2025 tarihlerinde yıllık ortalamadan (17.5 TECU) belirgin şekilde sapan ve istatistiksel olarak anlamlı (Z-score < -2.5σ) iki önemli negatif anomali tespit edilmiştir. 27 Şubat anomalisinde TEC değerleri yaklaşık 5 TECU'ya, 16 Mart anomalisinde ise yaklaşık 4 TECU'ya düşmüştür. Bu anomaliler, 23 Nisan 2025 tarihinde meydana gelen Mw 6.2 Silivri depremi öncesinde gerçekleşmiş olup, Litosfer-Atmosfer-İyonosfer Etkileşimi (LAIC) modeli çerçevesinde potansiyel sismik öncü olarak değerlendirilmiştir. Bu çalışma, 23 Nisan 2025 Silivri depremi öncesindeki iyonosferik TEC anomalilerini inceleyen ilk araştırma niteliğindedir. Çalışma, çoklu parametre izleme yaklaşımının önemini vurgulamakta ve TEC anomalilerinin sismik tehlike değerlendirmesinde tamamlayıcı bir araç olarak kullanılabilirliğini tartışmaktadır.
Abstract
This study investigates anomalies observed in GPS-based Total Electron Content (TEC) data over the Marmara Region during the February-March 2025 period. The analysis revealed two significant negative anomalies on February 27, 2025 and March 16, 2025, which deviated notably from the annual average (17.5 TECU) and were statistically significant (Z-score < -2.5σ). TEC values dropped to approximately 5 TECU during the February 27 anomaly and to approximately 4 TECU during the March 16 anomaly. These anomalies occurred prior to the Mw 6.2 Silivri earthquake on April 23, 2025, and are evaluated as potential seismic precursors within the framework of the Lithosphere-Atmosphere-Ionosphere Coupling (LAIC) model. This study represents the first research investigating ionospheric TEC anomalies prior to the April 23, 2025 Silivri earthquake. The study emphasizes the importance of multi-parameter monitoring approaches and discusses the potential utility of TEC anomalies as a complementary tool in seismic hazard assessment.
1. Giriş
Depremler, yerkabuğundaki tektonik hareketler sonucu oluşan ve insanlık tarihi boyunca büyük yıkımlara neden olan doğal afetlerdir. Deprem tahmini konusu, sismolojinin en zorlu araştırma alanlarından birini oluşturmakta ve yüzyılı aşkın süredir bilim insanlarının yoğun ilgisini çekmektedir. Son yıllarda, klasik sismolojik yöntemlerin yanı sıra elektromanyetik ve iyonosferik parametrelerin izlenmesi, deprem öncüsü araştırmalarında önemli bir yer edinmiştir.
İyonosferdeki Toplam Elektron İçeriği (TEC), GPS uydularından alınan sinyaller aracılığıyla ölçülebilen ve atmosferin iyonize tabakasındaki elektron yoğunluğunu ifade eden bir parametredir. Çok sayıda araştırma, büyük depremlerden (M ≥ 5.0) önce TEC değerlerinde anormal değişimlerin gözlemlendiğini raporlamıştır (Liu et al., 2004; Pulinets ve Ouzounov, 2011; Hayakawa et al., 2018). Bu anomaliler genellikle depremden birkaç gün ile birkaç hafta öncesinde ortaya çıkmakta ve normal koşullara göre belirgin artış veya azalış şeklinde kendini göstermektedir.
Litosfer-Atmosfer-İyonosfer Etkileşimi (LAIC) modeli, deprem hazırlık sürecinde yerkabuğundan salınan radon gazının atmosferde iyonizasyona yol açtığını ve bu durumun iyonosferdeki elektron yoğunluğunu etkilediğini öne sürmektedir (Pulinets ve Boyarchuk, 2004). Bu model, yer-atmosfer-uzay arasındaki etkileşim zincirini açıklamakta ve TEC anomalilerinin fiziksel mekanizmasına dair bir çerçeve sunmaktadır.
Marmara Bölgesi, Kuzey Anadolu Fay Hattı'nın (KAFH) batı kesiminde yer alan ve Türkiye'nin en yoğun nüfuslu bölgesidir. 1999 İzmit (Mw 7.6) ve Düzce (Mw 7.2) depremlerinin ardından bölgede önemli bir sismik boşluk (seismic gap) bulunmakta ve bilim insanları bu bölgede büyük bir depremin olasılığı konusunda uyarılarda bulunmaktadır. Bu çerçevede, bölgede gerçekleştirilen çok parametreli izleme çalışmaları büyük önem taşımaktadır.
Bu çalışmanın amacı, Marmara Bölgesi üzerinde Şubat-Mart 2025 döneminde gözlemlenen TEC anomalilerini analiz etmek, bu anomalilerin istatistiksel anlamlılığını değerlendirmek ve 23 Nisan 2025 Silivri depremi (Mw 6.2) ile olası ilişkisini LAIC modeli çerçevesinde tartışmaktır. Bu çalışma, 23 Nisan 2025 Silivri depremi öncesindeki iyonosferik TEC anomalilerini inceleyen ilk araştırma niteliğindedir.
2. Çalışma Alanı ve Tektonik Ortam
Çalışma alanı, Türkiye'nin kuzeybatısında yer alan Marmara Bölgesi'ni kapsamaktadır. Bölge, yaklaşık 40.5°-41.5° kuzey enlemleri ve 27°-30° doğu boylamları arasında uzanmaktadır. Marmara Denizi, bu bölgenin merkezinde yer almakta ve Kuzey Anadolu Fay Hattı'nın (KAFH) deniz altı segmentleri bu denizin tabanından geçmektedir.
Kuzey Anadolu Fay Hattı, Anadolu Plakası ile Avrasya Plakası arasındaki sınırı oluşturan yaklaşık 1500 km uzunluğunda sağ yanal doğrultu atımlı bir fay sistemidir. Yıllık kayma hızı 20-25 mm/yıl olarak ölçülmektedir. 1939'dan bu yana fay boyunca batıya doğru ilerleyen bir deprem dizisi gözlemlenmekte olup, 1999 depremlerinin ardından Marmara Denizi altındaki segment, bölgenin en kritik sismik boşluğu olarak değerlendirilmektedir.
23 Nisan 2025 Silivri depremi (Mw 6.2), bu çalışmanın odak noktasını oluşturmaktadır. Deprem, Marmara Denizi'nin kuzey kıyısında, İstanbul'un yaklaşık 65 km batısında meydana gelmiştir. Odak derinliği 10-15 km olarak belirlenmiş olup, KAFH'nin Marmara segmenti üzerinde gerçekleşmiştir.
3. Veri ve Metodoloji
3.1. Veri Kaynakları
Çalışmada kullanılan TEC verileri, DOHAD bünyesinde kurulan GNSS istasyonundan elde edilmiştir. Analiz için 1 Şubat 2025 - 30 Nisan 2025 tarihleri arasındaki günlük ortalama TEC değerleri kullanılmıştır. Veriler, Marmara Bölgesi üzerinde sürekli izleme yapan DOHAD GNSS istasyonundan alınmış ve günlük ortalama olarak hesaplanmıştır.
Jeomanyetik aktivite kontrolü için Dst (Disturbance Storm Time) ve Kp indeksleri incelenmiştir. Güneş aktivitesi değerlendirmesi için F10.7 güneş radyo akısı verileri kullanılmıştır. Bu kontroller, gözlemlenen TEC anomalilerinin uzay kaynaklı değil, potansiyel olarak litosferik kökenli olduğunun doğrulanması açısından kritik öneme sahiptir.
3.2. FERKANS_BAND Elektromanyetik İzleme Sistemi
TEC verilerine ek olarak, DOHAD tarafından geliştirilen ve işletilen FERKANS_BAND elektromanyetik izleme ağının Silivri istasyonu verileri analiz edilmiştir. Bu sistem, monopolar elektrik alan sensörleri kullanarak 0.001-50 Hz frekans aralığında atmosferik ve litosferik kaynaklı elektromanyetik sinyalleri kaydetmektedir.
Elektromanyetik verilere wavelet dönüşümü uygulanarak farklı frekans bantlarındaki enerji değişimleri hesaplanmıştır. Anomali tespiti için 60 günlük hareketli pencere kullanılmış ve istatistiksel eşik değerleri belirlenmiştir. Haftalık anomali sayıları ve wavelet enerji seviyeleri, potansiyel sismik öncü aktiviteyi değerlendirmek için kullanılmıştır.
3.2. Anomali Tespit Metodolojisi
TEC anomalilerinin tespiti için Z-score (standart skor) analizi uygulanmıştır. Z-score, bir gözlem değerinin ortalamadan kaç standart sapma uzakta olduğunu gösteren istatistiksel bir ölçüttür ve şu formülle hesaplanır:
Burada X günlük TEC değerini, μ yıllık ortalamayı (17.5 TECU) ve σ standart sapmayı ifade etmektedir. Anomali eşiği olarak |Z| > 2.5 kriteri uygulanmıştır. Bu eşik değeri, %99 güven aralığına karşılık gelmekte ve yalnızca istatistiksel olarak anlamlı sapmaların anomali olarak değerlendirilmesini sağlamaktadır.
Tespit edilen anomaliler için ±7 günlük pencere analizi yapılarak, anomali öncesi ve sonrası TEC değişim karakteristiği incelenmiştir. Bu yaklaşım, anomalinin ani mi yoksa kademeli mi geliştiğinin anlaşılmasına ve olası artefaktların (veri hatası, cihaz arızası vb.) ayırt edilmesine yardımcı olmaktadır.
4. Bulgular
4.1. Genel TEC Değişimi
Şubat-Nisan 2025 döneminde Marmara Bölgesi üzerindeki TEC değerleri incelendiğinde, yıllık ortalamanın 17.5 TECU olduğu ve ±2.5σ eşiklerinin yaklaşık 5 TECU (alt sınır) ve 30 TECU (üst sınır) değerlerine karşılık geldiği belirlenmiştir. Dönem boyunca TEC değerleri genel olarak 8-28 TECU aralığında seyretmiş, ancak iki kritik tarihte bu aralığın dışına çıkan belirgin düşüşler gözlemlenmiştir.
4.2. 27 Şubat 2025 Anomalisi
27 Şubat 2025 tarihinde TEC değerlerinde belirgin bir düşüş tespit edilmiştir. Günlük ortalama TEC değeri yaklaşık 5 TECU'ya düşmüş olup, bu değer yıllık ortalamadan %71 düşük ve -2.5σ eşiğinin altındadır. Z-score analizi, bu anomalinin Z = -2.6 değerine karşılık geldiğini göstermiştir.
Anomali öncesi dönem (20-26 Şubat) incelendiğinde, TEC değerlerinin 6 TECU'dan 15 TECU'ya kademeli bir artış gösterdiği ve ardından 27 Şubat'ta ani bir düşüşle 5 TECU'ya gerilediği görülmüştür. Anomali sonrası dönemde (28 Şubat - 6 Mart) değerler hızla toparlanarak 8-14 TECU aralığına yükselmiştir. Bu V-şeklindeki değişim paterni, literatürde raporlanan tipik sismojenik TEC anomalisi karakteristiğiyle uyumludur.
4.3. 16 Mart 2025 Anomalisi
İkinci önemli anomali 16 Mart 2025 tarihinde gözlemlenmiştir. Bu tarihte TEC değerleri yaklaşık 4 TECU'ya düşmüş olup, yıllık ortalamadan %77 düşük ve Z = -2.8 değerine karşılık gelmektedir. Bu anomali, 27 Şubat anomalisinden daha şiddetli ve -2.5σ eşiğinin daha altında gerçekleşmiştir.
±7 günlük pencere analizinde (9-23 Mart), anomali öncesinde TEC değerlerinin 8-11 TECU aralığında nispeten stabil seyrettiği, 16 Mart'ta ani düşüşün ardından değerlerin 17-23 Mart'ta 9-12 TECU aralığına döndüğü görülmüştür. Bu anomali, 23 Nisan 2025 Silivri depreminden 38 gün önce meydana gelmiştir.
| Parametre | 27 Şubat 2025 | 16 Mart 2025 | 15-22 Nisan 2025 |
|---|---|---|---|
| Anomali Türü | TEC Negatif | TEC Negatif | FERKANS_BAND EM |
| Değer | ~5 TECU | ~4 TECU | ~8000-9000 enerji |
| Ortalamadan Sapma | -71% | -77% | +100-150% |
| Z-Score / Artış | -2.6 | -2.8 | 2-3x normal |
| Deprem Öncesi Süre | 55 gün | 38 gün | 3-7 gün |
| Öncü Türü | Uzun vadeli | Uzun vadeli | Kısa vadeli |
4.6. FERKANS_BAND Yer Tabanlı Elektromanyetik İzleme Verileri
TEC anomalilerinin yanı sıra, DOHAD bünyesinde işletilen FERKANS_BAND elektromanyetik izleme ağının Silivri istasyonundan elde edilen veriler de analiz edilmiştir. Bu istasyon, monopolar elektrik alan ölçümleri yaparak atmosferik ve litosferik kaynaklı elektromanyetik anomalileri tespit etmektedir.
Wavelet analizi sonuçları, 23 Nisan 2025 Silivri depremi öncesinde belirgin bir enerji artışı olduğunu göstermektedir. Normal dönemlerde 2000-4000 birim civarında seyreden wavelet enerjisi, depremden 3-7 gün önce (15-22 Nisan 2025) 8000-9000 birim seviyesine yükselmiştir. Bu artış, normal değerlerin yaklaşık 2-3 katına karşılık gelmektedir.
Haftalık anomali sayısı analizi de benzer bir patern sergilemektedir. Deprem öncesi haftada anomali sayısı ~77,000'e ulaşmış olup, bu değer dönem ortalamasının üzerindedir. Grafikte sarı ile işaretlenen bölge deprem öncesi yoğun anomali dönemini, kırmızı bölge ise "3 gün risk" periyodunu temsil etmektedir.
Çoklu Zaman Ölçeği Bulgusu: TEC anomalileri depremden 55 gün (27 Şubat) ve 38 gün (16 Mart) önce gözlemlenirken, FERKANS_BAND elektromanyetik anomalileri depremden 3-7 gün önce yoğunlaşmıştır. Bu durum, farklı parametrelerin farklı zaman ölçeklerinde öncü sinyal verebileceğini ve çoklu parametre izlemenin önemini açıkça ortaya koymaktadır.
Şekil 2. FERKANS_BAND Silivri İstasyonu Elektromanyetik Anomali Analizi (Nisan-Mayıs 2025). Üst panel: Haftalık anomali sayısı dağılımı. Sarı bölge deprem öncesi yoğun anomali dönemini, kırmızı bölge 3 günlük risk periyodunu göstermektedir. Siyah kesikli çizgi 23 Nisan 2025 deprem tarihini işaret etmektedir. Alt panel: Wavelet enerji analizi. Depremden 3-7 gün önce enerji değerlerinin normal seviyelerin 2-3 katına çıktığı görülmektedir.
4.4. Jeomanyetik Aktivite Kontrolü
Her iki anomali tarihi için jeomanyetik aktivite indeksleri incelenmiştir. 27 Şubat 2025'te Kp indeksi 2-3 aralığında (sakin-orta düzey), Dst indeksi -10 ile -20 nT arasında (normal koşullar) kaydedilmiştir. Benzer şekilde, 16 Mart 2025'te Kp = 1-2 (sakin) ve Dst = -5 ile -15 nT (normal) değerleri gözlemlenmiştir. Bu veriler, anomali tarihlerinde önemli bir jeomanyetik fırtına aktivitesi bulunmadığını ve gözlemlenen TEC düşüşlerinin uzay kaynaklı olmadığını göstermektedir.
4.5. Görsel Analiz
Şekil 1. Mart 2025 TEC Anomalileri - Şubat/Mart/Nisan Dönemi. Üst panel: Günlük TEC değerleri (mavi çizgi) ve yıllık ortalama (17.5 TECU, yeşil kesikli çizgi). Kırmızı kesikli çizgiler ±2.5σ eşiklerini göstermektedir. Orta panel: Z-Score anomali tespiti; kırmızı çubuklar -2.5σ eşiğini aşan anomalileri temsil etmektedir. Alt paneller: 27 Şubat ve 16 Mart anomalilerinin ±7 günlük detaylı görünümü.
5. Tartışma
5.1. Anomalilerin Olası Mekanizması
Gözlemlenen TEC anomalileri, Litosfer-Atmosfer-İyonosfer Etkileşimi (LAIC) modeli çerçevesinde değerlendirildiğinde, potansiyel sismik öncü karakteristiği taşımaktadır. LAIC modeline göre, deprem hazırlık sürecinde fay zonlarından salınan radon gazı, troposferde iyonizasyona neden olmakta ve bu durum atmosferik elektrik alanını değiştirmektedir. Değişen elektrik alanı, iyonosfere ulaşarak elektron yoğunluğunda (TEC) anomalilere yol açabilmektedir.
Gözlemlenen negatif TEC anomalileri, literatürde raporlanan bazı deprem öncüsü anomalileriyle tutarlıdır. Pulinets ve Ouzounov (2011), büyük depremlerden önce hem pozitif hem de negatif TEC anomalilerinin gözlemlenebileceğini ve anomali türünün yerel iyonosferik koşullara ve deprem bölgesinin konumuna bağlı olduğunu belirtmiştir. Negatif anomaliler, genellikle plazma yoğunluğunun azalması veya yeniden dağılımı ile açıklanmaktadır.
5.2. Zamansal İlişki
Tespit edilen anomaliler ile 23 Nisan 2025 Silivri depremi arasındaki zamansal ilişki incelendiğinde: 27 Şubat anomalisi depremden 55 gün önce, 16 Mart anomalisi ise depremden 38 gün önce gerçekleşmiştir. Bu öncü süreleri, literatürde M6+ depremler için raporlanan tipik TEC öncü sürelerinin (1-45 gün) içinde kalmaktadır (Liu et al., 2009; Heki, 2011).
Önemli Bulgu: İki ayrı anomalinin varlığı, deprem hazırlık sürecinin tek bir olay değil, aşamalı bir stres birikimi süreci olduğunu düşündürmektedir. İlk anomali (27 Şubat) erken hazırlık aşamasını, ikinci ve daha şiddetli anomali (16 Mart) ise kritik stres seviyesine yaklaşmayı temsil ediyor olabilir.
5.3. Sınırlılıklar ve Belirsizlikler
Bu çalışmanın bazı önemli sınırlılıkları bulunmaktadır. İlk olarak, TEC anomalileri ile deprem arasındaki ilişki korelasyona dayalı olup, nedensellik kanıtı sağlamamaktadır. İkinci olarak, tek bir olay (Silivri depremi) üzerinden yapılan analiz, istatistiksel genelleme için yeterli değildir. Üçüncü olarak, benzer anomalilerin depremle sonuçlanmadığı durumlar (yanlış pozitif) bu çalışmada değerlendirilmemiştir.
Uyarı: USGS ve diğer uluslararası kurumlar, elektromanyetik ve iyonosferik öncülerin güvenilirliği konusunda temkinli bir tutum sergilemektedir. Masci et al. (2015) ve diğer eleştirel çalışmalar, TEC anomalilerinin sismik kökenli olduğunu kanıtlamanın zorluğuna dikkat çekmektedir. Bu nedenle, sunulan bulgular kesin bir tahmin aracı olarak değil, çok parametreli izleme sistemlerinin potansiyel bir bileşeni olarak değerlendirilmelidir.
5.4. Çok Parametreli İzleme Yaklaşımı
Tek bir parametrenin (TEC) izlenmesi, güvenilir deprem tahmini için yeterli değildir. Bu çalışmanın sonuçları, elektromanyetik alan izleme (FERKANS_BAND ağı), b-değeri analizi, GPS-InSAR deformasyon ölçümleri ve iyonosferik parametrelerin entegre edildiği çok parametreli izleme yaklaşımının önemini vurgulamaktadır. Farklı parametrelerde eşzamanlı veya ardışık anomalilerin gözlemlenmesi, olası sismik tehlike değerlendirmesinin güvenilirliğini artırabilir.
6. Sonuç
Bu çalışmada, Marmara Bölgesi üzerinde Şubat-Mart 2025 döneminde gözlemlenen iki önemli TEC anomalisi analiz edilmiştir. 27 Şubat 2025 (Z = -2.6) ve 16 Mart 2025 (Z = -2.8) tarihlerinde tespit edilen negatif anomaliler, istatistiksel olarak anlamlı bulunmuş ve jeomanyetik aktivite kontrolü sonucunda uzay kaynaklı olmadığı değerlendirilmiştir.
Bu anomaliler, 23 Nisan 2025 Silivri depremi (Mw 6.2) öncesinde gerçekleşmiş olup, LAIC modeli çerçevesinde potansiyel sismik öncü olarak değerlendirilmiştir. Ayrıca, FERKANS_BAND Silivri istasyonundan elde edilen elektromanyetik veriler, depremden 3-7 gün önce belirgin bir enerji artışı göstermiştir. TEC anomalilerinin uzun vadeli (38-55 gün), FERKANS_BAND anomalilerinin ise kısa vadeli (3-7 gün) öncü karakteristiği sergilemesi, çoklu parametre izlemenin farklı zaman ölçeklerinde uyarı sağlayabileceğini ortaya koymaktadır. Ancak, tek bir olay üzerinden kesin sonuçlara ulaşmak mümkün olmadığından, bulgular dikkatli yorumlanmalıdır.
Çalışma, TEC izlemenin sismik tehlike değerlendirmesinde tamamlayıcı bir araç olarak kullanılabilirliğini ortaya koymakta ve çok parametreli izleme yaklaşımının önemini vurgulamaktadır. Gelecekte, daha geniş veri setleri üzerinde sistematik analizler yapılması ve farklı parametreler arasındaki korelasyonların incelenmesi önerilmektedir.
Kritik Not: Risk artışı tespiti, "deprem olacak" demek değildir; ancak risk artışını görmezden gelmek, toplumu savunmasız bırakabilir. Bu nedenle, bilimsel izleme ve değerlendirme çalışmalarının sürdürülmesi ve şeffaf biçimde kamuoyuyla paylaşılması büyük önem taşımaktadır.