Muvattupuzha havzasında yeraltı suyu sürdürülebilirliği için CA-Markov kullanarak arazi kullanım ve örtüsü değişiminin öngörülmesi (2033–2050)

Değişen arazi, görünmeyen suyu neden etkiler?

Birçok tropik bölgede milyonlarca insan içme suyunu yeraltından temin eder. Ancak şehirler inşa etme, ormanları temizleme ve tarım yapma biçimimiz bu görünmeyen kaynağı sessizce yeniden şekillendirir. Bu çalışma, Hindistan’ın güneyindeki Kerala eyaletinde yer alan Muvattupuzha Nehir Havzası’nı inceleyerek önemli bir soruyu gündeme getiriyor: peyzaj kentleştikçe, halkın dayandığı yeraltı suyunun kalitesi ve güvenilirliği ne oluyor?

Hızlı insan etkisine açık bir nehir havzası

Muvattupuzha Havzası, Batı Ghats’ın dik, ormanlı yamaçlarından Arap Denizi yakınlarındaki alçak pirinç tarlalarına ve geri su kanallarına kadar uzanır. Araştırmacılar 2003, 2013 ve 2023 uydu görüntülerini kullanarak iki on yılı aşkın sürede arazi kullanımı ve örtüsündeki değişimleri izlediler. Havzada bir zamanlar orman ve tarım arazileri baskınken, yerleşik alanlar — kasabalar, köyler, yollar ve diğer kaplanmış yüzeyler — belirgin biçimde genişledi. Yapılı alan 2003’te havza alanının yaklaşık %12’sinden 2023’te %44’ün üzerine çıktı; bunun çoğu tarım arazilerinin ve bitki örtüsünün yerini almasıyla gerçekleşti. Aynı zamanda, gerçekten boş veya çıplak arazi miktarı azaldı; su kütleleri ve sulak alanlarda ise yerel işgaller ve kazanımlar olmasına rağmen genel düzeyde yalnızca küçük değişimler gözlendi.

Yeraltına bakmak: su kimyası nasıl değişiyor

Yüzeydeki bu değişimlerin yerin altında neler yaptığını görmek için ekip, havzadaki kuyulardan üç referans yılı (2003, 2013, 2023) için yeraltı suyu verilerini analiz etti. Elektriksel iletkenlik (suyun ne kadar tuzlu veya mineralce zengin olduğunu gösteren), çözünmüş katılar, kalsiyum, magnezyum, sodyum gibi başlıca çözünmüş mineraller ve genellikle gübre ve kanalizasyondan gelen nitrat gibi temel özellikler ölçüldü. Zamanla birçok kuyu çözünmüş minerallerde ve suyun sertliğinde istikrarlı bir artış gösterdi; bu da akiferin mineralizasyonunun arttığına işaret ediyor. Nitrat seviyeleri de özellikle kentlere ve yoğun tarım yapılan alanlara yakın yerlerde birkaç noktada yükseldi; bu durum insan atıkları ve tarımsal kimyasalların artan etkisini gösteriyor. Birçok kuyu hâlâ içme suyu yönergeleri içinde olsa da, genel kalitede kademeli bir düşüş paterni ortaya çıktı.

Haritalardan istatistiklere, geleceğe dair senaryolar

Trendleri anlamak tek başına yeterli değil; planlamacılar ne olabileceğini bilmek zorunda. Araştırmacılar, eğim, yükseklik, topraklar ve yollara ile nehirlere uzaklık gibi fiziksel kısıtlamalar ile gözlemlenen değişimlere dayalı olarak 2023–2050 döneminde arazi kullanımının nasıl evrileceğini projeksiyonlamak için CA-Markov adlı tekniği kullandılar. Simülasyonlar, yapılı alanların 2033 ve 2043 boyunca yayılmaya devam edeceğini, 2050’ye doğru ise büyümenin yavaşlayacağını; tarım arazileri ve yüzey su alanlarının ise baskı altında kalmayı sürdüreceğini öngörüyor. Paralel olarak ekip, yeraltı suyu verilerine çok değişkenli istatistikler uygulayarak su kalitesini şekillendiren iki ana gücü ayırmaya çalıştı: kayalardan mineral çözen doğal süreçler ve yüzeyden kirletici ekleyen insan etkinlikleri. Bu analiz, tuzlu, mineralce zengin su ile nitrat kirliliğinin genellikle farklı desenler izlediğini gösterdi ve bu da altta yatan sebeplerin farklı olabileceğine işaret ediyor.

Görünmez riskleri çözmek için makine öğrenmesi

Çalışma, nitrat gibi sağlık açısından önemli bir kirleticinin diğer, daha kolay ölçülebilen su özelliklerinden tahmin edilip edilemeyeceğini görmek için makine öğrenmesi algoritmalarını da kullandı. Random Forest, Support Vector Regression ve XGBoost gibi modeller kuyu verileri üzerinde eğitildi ve hangi faktörlerin en önemli olduğunu ortaya koymak için SHAP adındaki “açıklanabilir yapay zeka” aracı kullanıldı. Modeller, nitrat seviyeleri üzerinde magnezyum, kalsiyum ve alkalinitenin ana etkiler olduğunu gösterdi; bu muhtemelen akiferdeki doğal tamponlama reaksiyonları ve oksijen koşullarının nitrat birikimini teşvik edip bastırmasıyla ilişkili. Aynı zamanda, nitratın yalnızca genel su kimyasından sınırlı ölçüde tahmin edilebilmesi, yerel arazi kullanımı, sanitasyon ve tarım uygulamalarının doğrudan izlenmesi gereken kritik etkenler olarak kaldığını vurguladı.

Bu, insanlar ve planlama için ne anlama geliyor

Halk ve karar vericiler için mesaj net: Muvattupuzha Havzası’nda arazinin kullanım biçimi, altındaki yeraltı suyunun kalitesini güçlü biçimde şekillendirir. Hızlı kentleşme ve değişen tarım uygulamaları, birçok kuyuda zaten mineral içeriği ve nitratı artırdı; projeksiyonlanan arazi kullanımı eğilimleri mevcut modeller sürerse stresin devam edeceğini gösteriyor. Uydu tabanlı arazi haritaları, saha ölçümleri ve şeffaf makine öğrenmesi araçlarını birleştiren çalışma, ortaya çıkan yeraltı suyu “sıcak noktalarını” tespit etmek, suyun yenilenme alanlarını korumak, kanalizasyon ve gübre yönetimini iyileştirmek ve gelecekteki gelişmeyi yönlendirmek için pratik bir çerçeve sunuyor. Basitçe söylemek gerekirse, bugün akıllıca yapılan arazi planlaması yarının kuyularını daha temiz, daha güvenli ve daha güvenilir kılabilir.

Atıf: K, A., Gautam, S., Prince Arulraj, G. et al. Forecasting land-use and land-cover change for groundwater sustainability in the Muvattupuzha basin using CA-Markov (2033–2050). Sci Rep 16, 7462 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38961-2

Anahtar kelimeler: yeraltı suyu, kentleşme, arazi kullanımı değişimi, nitrat kirliliği, Kerala