Proje Özeti

Günümüzde, rüzgâr erozyonu tehdidine karşı toprak duyarlılıkları, küresel ısınma ve iklim değişikliğinin bir sonucu olarak artan kuraklıkla birlikte ülkesel ölçekte önemli düzeylerde artma eğilimindedir. Özellikle, kurak ve yarı-kurak ekosistemlerde yaygın ve şiddetli bir arazi bozulum türü olarak insan baskısı ile şiddeti ve etki alanı artış gösteren rüzgâr erozyonu, güvenilir gıda temini için doğal kaynakların sürdürülebilir kullanımını sınırlandırmaktadır. Atmosfer koşullarında ise rüzgârla taşınan sedimentler doğrudan hava kalitesi ve halk sağlığı üzerine kritik bir öneme sahiptir. Rüzgâr erozyonunun değerlendirilmesinde, mekanizmalarının karmaşık yapısı, deneysel yaklaşımlardan daha çok gerçek koşulların simüle edildiği ortamlardan elde edilecek süreç tabanlı model değişkenlerinin kullanılmasını gerekli kılmaktadır. Rüzgar tünelleri geleneksel olarak bu araştırmalar için kullanılmakla birlikte, oldukça yüksek altyapı, maliyet ve işgücü gerektirmektedir. Proje kapsamında, rüzgâr destekli tanecik hareketinde oransal olarak en etkili mekanizması olarak saltasyon sürecinin, proje kapsamında geliştirilecek basit, güvenilir, ekonomik ve sensör tabanlı bir deney düzeneği ile farklı yüzey koşulları için simüle edilmesi amaçlanmaktadır. Bu bağlamda, ön-prototipe ait deneysel çıkarımları olan ve teknoloji hazırlık seviyesine göre üçüncü basamakta yer alan kavramsal bir yaklaşımın yenilikçi sensör teknolojilerinin desteği ile entegre bir ürüne dönüşümü için gelişkin bir prototip tasarımı ve üretimi ile birlikte farklılaşan yüzey dinamikleri altında etkinliği test edilecektir. Simülasyonlar ile saltasyon koşulları altında değişen kum akış oranları ve sıçrayan taneciklerin çarpma açılarına bağlı değişimlerinin yüzey koşulları üzerinde yarattığı değişimler 3D olarak LİDAR teknolojisi ile izlenebilecek ve toprak kayıplarındaki anlık değişimler  elektronik olarak tamamen otomatize edilmiş bir sistem dahilinde ölçülebilecektir. Proje kapsamında geliştirilecek simülatör ile kurak ve yarı kurak bölgelerde saltasyonla rüzgâr destekli sediment taşınımı ve süspansiyon oranlarını önemli düzeylerde sınırlandıran fiziksel kabuk duyarlılıklarındaki değişimlerin de ortaya konulması amaçlanmaktadır. Bu bağlamda çeltik kavuzundan döngüsel biyo-ekonomik toprak düzenleyici bir materyal olan biyokömür üretimi ve karakterizasyonu yapılarak saltasyon koşulları altında kabuk duyarlılığı ve agregat dayanımı/dağılımı üzerine olan etkilerinin araştırılması için inkübasyon denemesi kurulacaktır. İnkübasyon denemesini takiben fiziksel kabuk oluşumu için hafif yağış koşullarının simüle edildiği yapay yağmurlamalar gerçekleştirilecektir. Bu amaçla, proje kapsamında teknolojik olarak yenilikçi bir yapay yağmurlama düzeneğinin kurulumu gerçekleştirilerek, yapay yağış karakteristikleri (kinetik enerji, damla çapı, şiddet) sensör tabanlı yaklaşımlarla elde edilecektir. Biyokömür uygulamalarına bağlı olarak kabuk duyarlılıklarındaki değişimlerin araştırılmasında; rüzgâr erozyonuna duyarlı sahalardan alınan 5 farklı toprağa 2 farklı piroliz sıcaklığında (300°C ve 600 °C) üretilen biyokömürlerden 3 farklı doz (%0, %1 ve %3) uygulanacaktır. İnkübasyon sonunda yapay yağış koşulları altında elde edilecek fiziksel kabuklara ait duyarlılık değişkenleri, saltasyon simülatöründe üç farklı çarpma açısı (30°, 60° ve 90°) altında test edilecektir. Simülatör ile elde edilen kabuk duyarlılıkları diğer kabuk direnç ölçüm yöntemleriyle karşılaştırmaları da yine proje kapsamında gerçekleştirilerek ilişkiler modellenecektir. Saltasyon simülatörü ile elde edilen kabuk duyarlılıklarının “Yenileştirilmiş Rüzgâr Erozyonu Eşitliği (RWEQ)” ve “Rüzgâr Erozyonu Tahmin Sistemi (WEPS)” modellerindeki kabuk duyarlılıkları ile olan ilişkileri ise Nash-Sutchliffe model etkinliği (NSE) yaklaşımı ile değerlendirilerek, bahsedilen modellere ait kalibrasyonlar test edilen ülke toprakları için gerçekleştirilecektir. İntensif yağış-kuraklık ardıllık döngüsü içerisinde etki alanı genişleyen erozyon süreçlerine karşı sürdürülebilir toprak yönetimi gerek tarımsal üretim sistemleri gerekse çevre ve halk sağlığı dinamikleri üzerine olan olumsuz etkileri nedeniyle kritik düzeyde önemlidir. Uzun vadede, önerilen projenin gerçekleştirilmesi ile kurulacak deney düzenekleri, diğer süreç tabanlı erozyon araştırmaları için kapsamlı bir sistem tasarımı ve araştırma ortamı sağlamış olacaktır. Bu bağlamda, önerilen proje atık yönetimi ve döngüsel biyo-ekonomik yaklaşımlar ekseninde diğer toprak düzenleyicilerin ya da farklı kabuk oluşum mekanizmalarının süreç erozyon dinamikleri üzerine olan etkilerinin araştırılması için öncü bir araştırma olmasının yanı sıra, ülkesel ölçekte yürütülen sürdürülebilir toprak yönetimleri ve arazi bozulumu ile mücadele araştırmaları için metodolojik anlamda yeni bir kapı aralamasına olanak sağlayabilecektir.