Yapay Zekâ ile Deprem Tahminleri

Yapay Zekâ ile Deprem Tahminleri

Deprem Tahminleri Kapak Resmi / Earthquake Predictions Cover Image

Bu çalışma, deprem tahminlerinde sismoloji ve yapay zekânın (AI) rolünü incelemektedir. 1999 İzmit depremi öncesi öncül anomaliler, sismik boşluk teorisi ve vatandaş katılımı vurgulanmıştır. Yeni eklenen veriler, 2020-2025 yılları arasında yayımlanan Q1-Q2 dergi makaleleriyle klasik sismoloji yöntemlerinin yanı sıra Yapay Zekâ (AI), Makine Öğrenimi (ML) ve Derin Öğrenme (DL) uygulamalarını da kapsamaktadır. Deprem enerjisinin risk tespitinde kullanımı, orta büyüklükteki depremlerin bina etkileri ve EMSC gibi araçlar analiz edilmiştir. Bulgular, erken uyarı sistemlerinin geliştirilmesini, hibrit yaklaşımların potansiyelini ve FAIR veri prensiplerinin önemini vurgulamaktadır [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11].

Anahtar Kelimeler: deprem tahminleri, sismoloji, yapay zekâ, makine öğrenimi, derin öğrenme, İzmit depremi, sismik boşluk, öncül anomali, fay hatları, deprem enerjisi, vatandaş sismolojisi, EMSC

Depremler, yüzyıllardır insanlığı etkileyen doğal afetlerdir. 1999 İzmit depremi (M7.4), büyük yıkıma yol açmış ve önceden tahmin edilebilirliği tartışılmıştır. Bu çalışma, deprem oluşum fiziği, öncül anomaliler, sismik boşluk teorisi ve vatandaş katılımını incelemektedir. Ek olarak, son beş yılda yaşanan teknolojik ve bilimsel ilerlemeler, deprem tahminine yönelik yaklaşımları kökten değiştirmiştir.

Video 1. Global Sismoloji I Ali Osman Öncel, sismolojik süreçlerin girişine dair bir video (0:00 - 6:00).

Klasik sismoloji, hala deprem döngülerini ve potansiyel tehlikeleri anlamada temel bir rol oynamaktadır. Örneğin, sismik boşluk teorisi, uzun süredir büyük deprem üretmemiş fay hatlarının gelecekte büyük bir sarsıntı için riskli bölgeler olduğunu öne sürmektedir. 2025'teki M7.7 Myanmar depremi gibi olaylar, bilinen bir sismik boşluğun kırılmasıyla bu teoriyi doğrulamıştır [8, 9]. Ayrıca, öncül anomalilerin incelenmesi de devam etmektedir. Çalışmalar, bir deprem öncesinde ortaya çıkan anomal geoelektrik ve jeokimyasal sinyallerin (radon gazı, hidrojen konsantrasyonu vb.) fay hattı üzerindeki stres ve gerilme birikimini gösterdiğini teorik olarak desteklemektedir [7, 10]. Bu anomalilerin, depremin zamanını, büyüklüğünü ve yerini tahmin etmede kullanılabileceği düşünülmektedir.

Video 2. Nepal Depremi Görselleştirmesi, deprem dinamikleri ve yer hareketlerine giriş (0:00 - 0:40).

Diğer yandan, yapay zekâ (AI) ve makine öğrenimi (ML) modelleri, devasa sismik veri setlerini analiz etme ve karmaşık örüntüleri tanıma yetenekleri sayesinde deprem tahminine yeni bir boyut katmıştır. Bu modeller, geleneksel yöntemlerle tespit edilemeyen, sismik aktivitedeki ince değişiklikleri belirleyebilir. Örneğin, bir çalışmada yapay zekâ destekli bir sistemin 14 depremi başarılı bir şekilde, merkeze yakın ve doğru büyüklükte tahmin ettiği gösterilmiştir [6]. Bu yaklaşım, deprem oluşum mekanizmalarına dair daha derin bir anlayış sunarak, erken uyarı sistemlerini saniyelerden dakikalara varan bir uyarı süresiyle güçlendirme potansiyeline sahiptir [11].

Video 3. Deprem Varış-Zaman Eğrileri, sismik dalga yayılımına giriş (0:00 - 0:30).

Bu kapsamda, bu çalışma deprem enerjisinin risk tespitinde kullanımı, erken uyarı sistemleri ve teknolojinin rolünü vurgulamaktadır. Amacımız, deprem tahminlerini geliştirmek ve toplum hazırlığını artırmaktır [1, 2, 3, 4, 6].

Düşünce Alanı: Klasik sismolojik yöntemlerin (sismik boşluk, öncül anomaliler) ve yapay zekâ tabanlı analizlerin ortak bir veri platformunda nasıl bir araya getirilebileceğini düşünün. Bu sinerjistik entegrasyon, deprem tahmin modellerinin doğruluğunu, güvenilirliğini ve uygulanabilirliğini nasıl radikal bir şekilde artırabilir?

Klasik Sismoloji Yöntemleri

Veriler, USGS, EMSC ve KOERI gibi güvenilir sismoloji merkezlerinin kataloglarından toplanmıştır. Sismik boşluk tespiti için tarihsel deprem verileri analiz edilmiş, öncül anomaliler tiltmetre ve istasyon verileriyle izlenmiştir. Vatandaş raporları EMSC uygulamalarıyla toplanmış, deprem enerjisi bina etkileri için Pearson korelasyonuyla değerlendirilmiştir.

Video 4. Global Sismoloji I Ali Osman Öncel, sismolojik yöntemleri detaylandıran bir video (6:00 - 14:00).

Yapay Zekâ ve Hibrit Yöntemler

Son yıllardaki bilimsel çalışmalar, bu klasik yöntemleri yeni tekniklerle harmanlamıştır. Örneğin, Singüler Spektrum Analizi (SSA) gibi istatistiksel yöntemler, sismik zaman serilerindeki trend ve periyodik bileşenleri ayırt ederek deprem aktivitesindeki döngüsellikleri analiz etmek için kullanılmıştır [12]. Ayrıca, uydu verileri ve jeokimyasal sinyaller de potansiyel öncü göstergeler olarak değerlendirilmiştir. Swarm uydu verileri ve küresel navigasyon uydu sistemlerinden (GNSS) elde edilen toplam elektron içeriği (TEC) verileri, deprem öncesindeki iyonosferik ve manyetik anormallikleri tespit etmek için analiz edilmiştir [13].

Video 5. Makine Öğrenimi ve Deprem Erken Uyarı Sistemleri, yöntemlerin teknolojik uygulamalarını açıklayan bir video (14:20 - 16:00).

AI ve ML uygulamaları için, çeşitli modeller kullanılmıştır. Konvolüsyonel Sinir Ağları (CNN), sismik dalga formlarındaki karmaşık örüntüleri tanımak ve P-dalgası tespiti yapmak için kullanılmıştır. Hibrit modeller (CNN+LSTM), hem uzamsal hem de zamansal özellikleri bir araya getirerek tahmin doğruluğunu artırmıştır [14]. Bu modeller, büyük veri kümeleri üzerinde eğitilerek deprem büyüklüğünü ve lokasyonunu tahmin etme yeteneği kazanmıştır [15]. Analizler, Python SciPy kütüphanesi ve TensorFlow gibi ML platformları kullanılarak yapılmış, tüm süreç boyunca FAIR (Bulunabilir, Erişilebilir, Birlikte Çalışabilir, Yeniden Kullanılabilir) prensiplerine uyulmuştur [1, 2, 3, 5, 11].

Video 6. Nepal Depremi Görselleştirmesi, yer hareketi verilerinin nasıl analiz edildiğini gösteren bir video (0:40 - 1:40).

Video 7. Deprem Varış-Zaman Eğrileri, dalga yayılım yöntemlerini anlatan bir video (0:30 - 1:50).

Bu kapsamda, bu çalışma deprem enerjisinin risk tespitinde kullanımı, erken uyarı sistemleri ve teknolojinin rolünü vurgulamaktadır. Amacımız, deprem tahminlerini geliştirmek ve toplum hazırlığını artırmaktır [1, 2, 3, 4, 6].

Düşünce Alanı: Klasik sismolojik yöntemlerin (sismik boşluk, öncül anomaliler) ve yapay zekâ tabanlı analizlerin ortak bir veri platformunda nasıl bir araya getirilebileceğini düşünün. Bu sinerjistik entegrasyon, deprem tahmin modellerinin doğruluğunu, güvenilirliğini ve uygulanabilirliğini nasıl radikal bir şekilde artırabilir?

1999 İzmit öncesi 2.5 yıl öncül anomaliler tespit edilmiş, sismik boşluklar büyük depremle doğrulanmıştır. Yapılan yeni analizler, bu klasik bulguların modern yöntemlerle desteklendiğini göstermektedir. Vatandaş raporları, M4-6 depremlerde bina riskini %80 doğrulukla belirlemiştir. EMSC verileri katılımı artırmış, deprem enerjisi risk tespitinde etkili bulunmuştur [2, 3, 4].

Video 8. Global Sismoloji I Ali Osman Öncel, sismolojik bulguları gösteren bir video (14:00 - 22:00).

Yeni bulgular, klasik ve AI yöntemlerinin birleşiminin daha güçlü sonuçlar ortaya koyduğunu kanıtlamaktadır.

  • Klasik Bulgular: 2025'teki M7.7 Myanmar depremi, uzun süredir büyük bir deprem geçirmemiş bir sismik boşlukta meydana gelmiş ve bu durum, teorinin hala geçerli olduğunu göstermiştir [8, 9]. Ayrıca, bazı çalışmalarda, belirli depremlerden önce hidrojen ve radon gibi gazların konsantrasyonlarında kısa süreli (birkaç saatten birkaç güne) anomaliler tespit edilmiştir [10].
  • Yapay Zekâ Bulguları: Yapay zekâ destekli sistemler, sismik dalgalardaki P-dalgası sinyallerini yüksek bir başarı oranıyla (%94.1 doğruluk) tespit ederek erken uyarı sistemlerinin performansını önemli ölçüde artırmıştır [11]. Farklı derinliklerdeki depremlerin öncü sinyallerinin farklı olduğunu gösteren çalışmalar da yapılmış ve bu, yapay zekâ modellerinin daha karmaşık örüntüleri öğrenebildiğini ortaya koymuştur [16].
  • Hibrit Yaklaşımlar: Hibrit CNN+LSTM modelleri, yalnızca klasik yöntemlere veya sadece AI modellerine göre daha düşük hata payı (RMSE: 0.090) ve daha yüksek belirleme katsayısı (R²: 0.58) elde ederek deprem büyüklüğü tahmininde önemli bir gelişme sağlamıştır [14]. Bu, klasik sismolojik verilerin (fay geometrisi, tarihsel depremler) yapay zekâ ile birleştirilmesinin ne kadar etkili olduğunu göstermektedir.

Bölge Anomali Süresi Doğruluk (%)
İzmit 2.5 yıl 80
Yedisu Belirsiz 75
Japonya (Offshore) 4-10 gün Ortalama %85 (Yeni modeller)
Myanmar - Sismik Boşluk Doğrulandı

Video 9. Deprem Makinesi Modeli, sismik süreçlerin sonuçlarını açıklayan bir video (0:02 - 5:00).

Video 10. Nepal Depremi Görselleştirmesi, deprem bulgularını gösteren bir video (2:30 - 3:00).

Video 11. Deprem Varış-Zaman Eğrileri, bulguları anlatan bir video (2:40 - 2:52).

Düşünce Alanı: Yapay zekâ destekli sistemlerden elde edilen bulgular (P dalgası tespiti, iyonosferik anomaliler) ile sismik boşluk teorisi gibi klasik bulgular arasında çok boyutlu bir korelasyon nasıl kurulabilir ve bu korelasyon, deprem tahmin modellerinin doğruluğunu nasıl artırabilir?

Bulgular, deprem tahminlerinde teknolojinin kritik rolünü doğrulamaktadır. Vatandaş katılımı veri kalitesini artırır, ancak ulusal destek eksikliği sınırlamadır.

Video 12. Global Sismoloji I Ali Osman Öncel, deprem tahminlerinin geleceğine dair bir tartışma (22:00 - 28:00).

Klasik sismoloji yöntemleri (sismik boşluk, öncül anomaliler) ve yapay zekâ (AI) uygulamaları arasındaki karşılaştırma, her iki yaklaşımın da birbirini tamamlayıcı nitelikte olduğunu göstermektedir. Klasik yöntemler, fiziksel temellere dayalı makro ölçekli risk değerlendirmesi yaparken, AI algoritmaları mikro ölçekteki karmaşık ve gizli örüntüleri ortaya çıkarabilmektedir.

  • Klasik Yaklaşımların Güçlü Yönleri: Sismik boşluk teorisi, uzun vadeli risk analizi için sağlam bir çerçeve sunar ve fay hatlarının genel davranışını anlamamıza yardımcı olur. Ancak bu yaklaşım, kısa vadeli tahminler için yetersizdir.
  • Yapay Zekânın Güçlü Yönleri: Yapay zekâ, büyük veri setlerini işleyerek öncül sinyalleri (geokimyasal, geoelektrik, iyonosferik) hızlı ve doğru bir şekilde belirleyebilir [13]. Özellikle P-dalgası tespiti gibi konularda, geleneksel eşik tabanlı algoritmaların ötesine geçerek saniyelerle ifade edilen erken uyarı süreleri sağlayabilir. Bununla birlikte, AI modelleri "kara kutu" sorununu beraberinde getirir ve elde edilen sonuçların fiziksel açıklamaları her zaman net olmayabilir.
  • Hibrit Yaklaşımlar: Deprem tahmininin geleceği, bu iki yaklaşımın entegrasyonuna dayanmaktadır. Örneğin, sismik boşluk analizinden elde edilen veriler (fay üzerindeki gerilim birikimi vb.), bir yapay zekâ modelinin girdi parametrelerinden biri olarak kullanılabilir. Bu hibrit yaklaşım, hem fiziksel süreçlerin anlaşılmasını hem de veri odaklı tahminlerin doğruluğunu artırabilir [14].

Video 13. İleri Sismoloji I Ali Osman Öncel, deprem tahminlerinde tartışmaları destekleyen bir video (34:00 - 37:00).

Video 14. Nepal Depremi Görselleştirmesi, deprem tartışmalarını gösteren bir video (2:30 - 3:00).

Video 15. Deprem Varış-Zaman Eğrileri, tartışma ve sonuçları anlatan bir video (2:40 - 2:52).

Gelecek çalışmalar, AI entegrasyonu ve elastogravity sinyalleri gibi yeni veri türlerini içermelidir. FAIR prensipleri, küresel işbirliğini güçlendirerek bu yenilikçi çalışmaların daha geniş kitlelere ulaşmasını ve doğrulanmasını sağlayacaktır [1, 3, 5, 17]. Deprem enerjisi ve vatandaş verilerinin birleşimi, risk yönetimini sadece bilimsel değil, aynı zamanda toplumsal dayanıklılığı da artıran bir boyuta taşımaktadır.

Düşünce Alanı (Etik): Deprem tahmininde yapay zekâya aşırı güvenmek, yanlış alarm ve panik gibi ciddi toplumsal sonuçlara yol açabilir. Bu potansiyel riskleri en aza indirerek bilimsel bilgiyi toplumla nasıl sorumlu bir şekilde paylaşabiliriz?

Comments