Dronlar Pakri kayalıklarında yeni çökme noktaları belirledi

Tartu Üniversitesi jeologları, Estonya'nın kuzeybatısındaki Pakri kayalıklarını yıllar boyunca dronlarla izleyerek, kıyı şeridinin çoğu zaman alttan geri çekildiğini ortaya koydu. Yumuşak kumtaşını aşındıran su, üzerindeki kireçtaşının denize çökmesine yol açıyor. Oluşturulan 3D modeller, çökme meydana gelmeden önce tehlikeli noktaların tespit edilmesine yardımcı oluyor.

İki kış önce, ocak ayının ortasında Pakri kayalıklarındaki seyir terası denize çöktü. Beraberinde 30 metrelik bir uçurum kenarı koptu ve bu kenar tek seferde 12 metre geri çekildi. Suya yaklaşık 2800 metreküp kaya düştü; bu, yaklaşık 160 damperli kamyon dolusu kayaya denk geliyor. Çökme ilk bakışta beklenmedik bir anda olmuş gibi görünse de, yandan bakıldığında önceden tahmin edilebileceği belirtiliyor.

Kireçtaşı ve Kumtaşı Arasındaki Zayıf Katman

Paldiski yakınlarında Baltık klinti doğrudan denizden 25 metre yüksekliğe kadar yükseliyor. Kenarda İ. Peter döneminden kalma eski bir deniz feneri ve yanında ziyaretçilerin kullandığı patikalar bulunuyor. Jeologlar bu klint bölümünü, özellikle kayaçları ve katmanlarını iki yüzyıldan fazla süredir inceliyor. Ancak kayalığın geri çekilmesi şimdiye dek ağırlıklı olarak üstten ölçülmüştü; bilim insanları tarihi haritaları ve ortofotoğrafları karşılaştırarak kenarın yıllar içinde ne kadar içeriye kaydığını görüyordu.

Pakri kayalığı katmanlı bir pasta gibi: üstteki yedi metre kireçtaşından oluşuyor; üst kısmı sert ve çatlaklı, alt kısmı ise daha killi ve kumlu katmanlardan oluşuyor ve daha gevşek. Bunun altında yeşil glokonitli kumtaşı, ardından siyah şist (graptolit argillit) ve en altta daha yumuşak kumtaşları bulunuyor. Bu kayaçlar yaklaşık yarım milyar yıl önce kadim bir denizin dibinde çökelmişti.

Kayalığın geri çekilmesini yalnızca kenara bakarak değerlendirmek, kenarın altında olanları gözden kaçırıyor. Kayalığın gelişiminin önemli bir kısmı, dikey duvarın ortasında, uçakla görülemeyen ve bir insanın halat veya güvenlik donanımı olmadan ulaşamayacağı yerlerde gerçekleşiyor. Bu nedenle kayalığı yandan ve üç boyutlu olarak haritalandırmak istedik.

Dronla Bilim İnsanının Ulaşamadığı Yerlere

Kayalığı 2015, 2022 ve 2024 yıllarında dronlarla fotoğrafladık. Yazılım, fotoğraflardan her katmanın, çatlağın ve mağaranın bilgisayarda her yönden ölçülüp yorumlanabildiği bir mekânsal model oluşturdu. Ayrıca 1959–2024 yıllarını kapsayan altı hava fotoğrafından kayalık kenarını çizdik.

Bu kolay değildi. Dronun duvardan ve su yüzeyinden yalnızca birkaç metre uzakta uçurulması gerekiyordu. Aynı zamanda her önemli noktanın fotoğraflara girmesi ve dronun çökmüş kaya yığınına çarpmaması gerekiyordu. Dalgalar ve molozlar, tabanı istediğimiz kadar alçaktan fotoğraflamamıza izin vermedi. Daha derin mağaraların tavanları kamera için tamamen görünmez kaldı.

Kullanılan yönteme fotogrametri (daha doğrusu SfM fotogrametrisi) deniyor: aynı nokta farklı açılardan fotoğraflanıyor ve bilgisayarlı görü algoritması görüntülerdeki ortak noktaları bularak sıradan fotoğraflardan üç boyutlu model elde ediyor. Ne kadar çok keskin ve üst üste binen fotoğraf olursa sonuç o kadar gerçekçi ve ayrıntılı oluyor.

Değişimi görmek için farklı yıllara ait modelleri üst üste oturtmamız gerekti. Yeni uçuşlarda dronun hassas konumlandırması yardımcı oldu; eski fotoğraflarda ise yıllar içinde yerinde kalan sabit noktaları aradık.

Hava fotoğrafları, 65 yılda Pakri kayalığının bir futbol sahasından daha fazla alan kaybettiğini gösteriyor. Kenar ortalama yılda 18 santimetre geri çekildi; eski deniz feneri ve çöken seyir terası civarında bu oran 30 santimetreye kadar çıktı. Benzer hızlarda Kuzey Almanya (yılda 19 cm) ve Kuzeybatı Polonya (yılda 14 cm) kıyılarındaki yumuşak buzul tortullarından oluşan yamaçlar da geriliyor. Pakri'nin tepesinde ise sert kireçtaşı bulunuyor. Yalnızca kireçtaşından oluşan Osmussaare kayalığı örneğin ortalama yılda sadece yedi santimetre geri çekiliyor.

Ancak ortalama rakam yanıltıcı. Kayalık düzenli olarak geri çekilmiyor: yıllarca sessizlik hüküm sürebiliyor, sonra bir anda büyük bir parça çöküyor; tıpkı Ocak 2024'te seyir terasının düşmesi ve kayalığın o noktada 12 metre geri çekilmesi gibi. Daha küçük çökmeler genellikle medyanın ilgisini çekmiyor. Ancak dron modelleri onları fark ediyor.

Bu davranışın arkasında jeoloji ve kayaç katmanlarının etkileşimi yatıyor. Yağmur suyu çatlaklı kireçtaşından sızıyor ve altındaki zayıf kumtaşının yüzeyinden dışarı çıkıyor. Su, kumtaşını tanecik tanecik taşıyor ve kireçtaşı yavaşça havada asılı kalıyor. Sırayla donan ve çözülen su çatlakları genişletiyor, ta ki blok kopana kadar. Hem seyir terasının hem de 2021'de deniz feneri yakınındaki çökmenin olduğu yerde kumtaşı çökmeden önce belirgin şekilde geri çekilmişti.

Kayalık bu sırada çatlaklar boyunca kopuyor. Dron modellerinden bu tür 400'den fazla çatlak yüzeyi haritalandırdık. Kireçtaşını iki ana çatlak sistemi kesiyor: kuzeybatı–güneydoğu ve kuzeydoğu–güneybatı yönlerinde; Pakri kenarının karakteristik zikzak çizgisi de bunlardan doğuyor. Kayalık en hızlı, çatlakların yoğunlaştığı ve altlarındaki kumtaşının zaten alttan oyulduğu yerlerde geri çekiliyor.

Kayalığın eteğinde deniz kendi işini yapıyor. Dalgalar kumtaşına jeologların 'oyma nişleri' dediği mağaralar oyuyor. 18 niş ve yeni nişlerin başlangıcı gibi görünen 19 sığ çukur haritalandırdık. Nişler, kayanın doğal olarak zayıf olduğu yerlerde oluşuyor: zayıf çimentolanmış kumtaşı dalgalara boyun eğiyor, ancak üzerindeki siyah şist daha uzun süre direniyor. Dolayısıyla kayalık duvarı eşit şekilde değil, katman katman kendi hızında aşınıyor. Nişlerin başlangıçları da muhtemelen dalganın kayaya daha derinlemesine girdiği çatlaklardan kaynaklanıyor.

Kayalık kendini de koruyor. Çöken kireçtaşı blokları etekte moloz yığınları halinde birikerek dalga enerjisini emiyor. Seyir terasının çökmesinden sonra duvarın önünde yaklaşık beş metrelik bir kaya seddesi oluştu. Ancak bu koruma, dalgalar molozu taşıyıp eteği oymaya başlayana kadar sürüyor.

Mekânsal modellerden kumtaşının kireçtaşının altından zaten geri çekildiği ve bloğun tehlikeli şekilde dışarı çıktığı yerleri buluyoruz. Bunlara dayanarak Pakri kayalığının olası çökme bölgelerini haritaya işaretledik. Böyle bir harita, yürüyüş parkurlarının tehlikeli yerlerden uzaklaştırılmasına ve ziyaretçilerin uyarılmasına yardımcı oluyor.

Yine de her şeyi önceden göremiyoruz. Tehlike bölgeleri kesin bir tahmine değil, uzman değerlendirmemize dayanıyor; çünkü bu kadar karmaşık bir sistemin davranışı tam olarak öngörülemez. Süreçler birbirini geri besliyor. Biz yalnızca kaya yüzeyindeki çatlakları görüyoruz, ancak gerçek çatlak ağı çok daha yoğun olabilir. Deniz tarafı da eksik: su altındaki kayalık eteğinin dalga gücünü nasıl değiştirdiğini henüz tam olarak bilmiyoruz.

Yeni modeli en az yılda bir kez oluşturacağız. Zaman dizisi ne kadar uzun olursa kayalığın ritmini o kadar iyi anlar ve bir sonraki çökme için nerede hazırlandığını veya değişen çevre koşullarına nasıl tepki verdiğini o kadar erken fark ederiz.

Dünyanın başka yerlerinde kıyı bilimcileri dronları ve üzerlerine yerleştirilen ölçüm cihazlarını yaygın olarak kullanıyor. Estonya'da bu araç henüz emekleme aşamasında. Uydular ve uçaklarla karşılaştırıldığında dron esnek: küçük bir ekiple ve bütçeyle tam ihtiyaç duyulan zamanda ve yere gönderilebiliyor. Pakri kayalığı, yeni aracın ve bakış açısının Estonya kıyı bilimine ne gibi yararlar sağlayabileceğini gösteriyor.

Araştırma Estonian Journal of Earth Sciences dergisinde yayımlandı.