Beyrut Limanı Patlamasının, Sismik Kayıtlar Kullanılarak İncelenmesi

Fikret KURAN* / fikretkuran6@gmail.com
*İnşaat Yüksek Mühendisi

Lübnan’ın başkenti Beyrut’un liman bölgesinde, 4 Ağustos 2020 tarihinde, devasa büyüklükte bir patlama meydana gelmiştir. Patlama öylesine büyüktü ki liman bölgesi tamamen yok olmuştur. Lübnan hükümet yetkileri, patlamaya, limanda depolanan 2.750 ton amonyum nitratın (AN) neden olduğunu açıklamasına karşılık, Hizbullah’a ait askeri amaçlı depolanan mühimmatın da amonyum nitrat ile birlikte patladığı gibi spekülatif yayınlar da yapılmıştır. Bu çalışmada, bu patlamada, gerçekten Lübnan Hükümeti’nin açıkladığı gibi amonyum nitratın mı infilak ettiği; patlayıcı malzemenin miktarı ve patlama hızı, sismik kayıtları analiz edilerek hesaplanmıştır.

1. Giriş

İnsan kaynaklı patlamalar, depremlere benzer titreşimler oluşturmaktadır. Bu yer sarsıntıları, yapay deprem olarak adlandırılmaktadır. Soğuk Savaş döneminde ve günümüzde Kuzey Kore’nin yapmış olduğu nükleer denemeler sismograf kayıtları ile takip edilmiş; deney yerleri ve nükleer testlerin büyüklüğü bu sayede diğer ülkeler tarafından belirlenebilmiştir. Sismik kayıtlar, nükleer testlerin izlenebilmesinin yanı sıra; bombalı terörist saldırıları, maden kazaları, uçak kazaları, yakıt boru hattı patlamaları ve yakıt deposu patlamaları gibi birçok sıra dışı ve toplumsal etkisi büyük olan olaylarda kullanılmıştır. Özellikle son yıllarda, büyük endüstriyel kazaların ve büyük ölçekli terör saldırılarının artması nedeniyle yüzey patlamalarında, patlamanın büyüklüğünü ve infilak eden patlayıcı miktarını belirlemeye yönelik çalışmalar önem kazanmıştır. Bu konu hakkında son yılarda Amerika Birleşik Devletleri (A.B.D.) ve İsrail tarafından deneysel çalışmaları da içeren kapsamlı araştırmalar yapılmıştır. Türkiye’de ise bu konu ile ilgili deneysel araştırma ve akademik yayın hemen hemen bulunmamaktadır. 1995 yılında ABD’nin Oklahoma Federal Hükümet Binası’na düzenlenen bombalı saldırı, 1998’de El Kaide terör örgütü tarafından ABD’nin Kenya-Nairobi Büyükelçiliği Binası’na düzenlenen bombalı saldırı, 2000 yılında Rus Nükleer Denizaltısı Kursk gemisinin Barents Denizi’nde patlaması ve batması, 2004 yılında İngiltere Buncefield kentindeki yakıt deposu patlaması, 2010 yılında Güney Kore’ye ait korvetin patlaması ve batması sismograf kayıtlarının kullanıldığı diğer ülkelerdeki önemli olaylardan bazılarıdır. Bu olaylarda, patlayıcının miktarının yanı sıra, bazen saldırı veya kazanın zamanı çok önemli olurken, bazı olaylarda ise coğrafik konumu daha önemli olabilmektedir.

Ülkemizde ise, Kuran ve Polat (2016 ve 2017) tarafından yapılan çalışmada, FETÖ terör örgütü tarafından gerçekleştirilen 15 Temmuz 2016 darbe girişiminde, F-16 savaş uçakları ile yapılan saldırıların zamanları sismik kayıtlar kullanılarak salise mertebesinde hesaplanmış; hava saldırılarının, nereye ve kaç kez gerçekleştirildiği tespit edilmiştir (Şekil 1, Tablo 1). Savaş uçaklarının ses hızını aşması sonucu oluşan sonik patlamalar ile bombalı saldırıların ayrımı yapılarak, gerçek hava saldırısı sayısı tespit edilmiştir. Yine savaş uçakla­rının, alçak irtifada ve ses hızının altında oluşturdukları akustik dalga titreşimleri tespit edilmiştir. Kayıtların analizinden, Ankara’da ilk alçak uçuşa ait akustik dalga titreşimleri 15 Temmuz gecesi saat 22.10’da gözlenmiştir. İlk sonik patlama, saat 00.42’de, son sonik patlama 04.55.42’de meydana gelmiştir. Darbe gecesi, bu saatler arasında ve bombalı salıdırlar haricinde, toplam 29 defa savaş uçaklarının ses hızını aşması sonucu sonik patlama meydana geldiği belirlenmiştir.

1. İkincil Şok Dalgası

Patlayıcı miktarının hesaplanmasında kullanılan klasik yöntem, patlama sonucunda oluşan kraterin çapı ve derinliğinin ölçülmesi ve geliştirilen görgül (ampirik) denklemler kullanılarak hesaplanmasıdır. Oluşan kraterin çapı ve derinliği, patlayıcının türüne, yüzeyden yüksekliğine, zeminin yapısına, zeminin kuru veya suya doygun oluşuna göre büyük değişkenlik gösterebilmektedir. Kumlu zeminlerde krater çapı kohezyonlu zeminlere göre daha fazla olmakta, krater derinliği ise daha az olmaktadır. Bu değişkenler, patlayıcı miktarının hesaplanmasında büyük hata oranına neden olabilmektedir.   Ayrıca krater boyutlarının ölçümü ancak kriz ortamı sonrasında yapılabilmektedir. Patlama sonrası oluşan yapay depremin magnitüt büyüklüğü kullanılarak patlayıcı miktarının belirlenmesine yönelik geliştirilen görgül denklemler de bulunmaktadır. Yapay depremin magnitüt büyüklüğü ile patlayıcı miktarı arasındaki ilişki, patlamanın su altında, yüzeyde, yer altında ya da havada olmasına göre büyük değişkenlik göstermektedir. Yüzey patlamalarında enerjinin büyük bir kısmı, etrafındaki cisimlere ve şok dalgası (airblast) olarak atmosfere yayılmakta, zemine aktarılan sismik enerji azalmaktadır. Bu nedenlerle, infilak eden patlayıcının miktarını hata oranı düşük olarak hesaplamak çoğu durumda sorunlu olabilmektedir. Patlayıcı miktarını belirlemek için kullanılan parametrelerden birisi de akustik dalgaların kayıt istasyonuna varış zamanıdır. Şok dalgası varış zamanı parametresi ile yapılan hesaplamalarda hata oranı, atmosferik şartlara (sıcaklık, rüzgâr hızı ve yönü) ve bunlardaki belirsizliklere bağlı olduğundan, özellikle uzak mesafeli kayıtlarda yüksek olmaktadır.  

Gitterman (2013), Gitterman ve Hofsttetter (2012), İsrail’de Negev Çölü, Sayarim Vadisi’nde deneysel olarak yapılan büyük ölçekli yüzey patlamalarından elde edilen veriler ışığında, patlayıcı miktarını belirlemek için ikincil şok dalgası parametresi tanımlamıştır. İkincil şok dalgası kavramı genel olarak önceden beri bilinmesine karşılık, ikincil şok basıncının ana şoka göre çok küçük olmasından dolayı genellikle yok sayılmış, sınırlı araştırmacılar tarafından bu durum rapor edilmiştir. İlk kez bu çalışmalar ile kapsamlı olarak irdelenmiş ve patlayıcı miktarının hesaplanması amaçlı bir parametre olarak kullanılmıştır. Patlama ile birlikte oluşan ana şok sonrasında, patlayıcı madde ile hava arasındaki temas yüzeyinden dolayı kırılan dalgaların (refraction waves) patlama merkezine doğru ilerlemesi ve yeryüzü ile teması sonrası tekrar dışa doğru yansımasından ikincil şok dalgaları oluşmaktadır. Bazı yüzey patlamalarında ikincil şok dalgası sonrasında üçüncül dalgalar da gözlenebilmektedir.

İkincil şok dalgası gecikme zamanı, ikincil şok dalgası ile ana şok dalgasının kayıtçıya varış zaman farkı olarak tanımlanmaktadır (Δt=t_SS-t_MS). ANFO türü patlayıcı kullanılarak yapılan kontrollü patlatmalar sonucunda TNT eşdeğeri patlayıcı miktarı ile ikincil şok dalgası arasındaki ilişki;

IMI (Israel Military  Industries Ltd) türü yüksek patlama hızına sahip patlayıcı kullanılarak elde edilen ilişki ise;

olarak verilmektedir. Aynı miktarda ancak yüksek patlama hızına sahip patlayıcılarda ana şok ile ikincil şok dalgası arasındaki zaman farkı azalmaktadır. Aynı tür patlayıcının kullanılması durumunda ise patlayıcı miktarının artmasına bağlı olarak ikincil şok dalgası gecikme zamanı artmaktadır. Bu eşitliklerde Dt, ölçeklendirilmiş ikincil şok dalgası gecikme zamanı (s/kg^1/3), R ölçeklendirilmiş mesafe (m/kg^1/3) olup;

olarak ifade edilmektedir. Eşitlik(3)’de Δt ölçülen ikincil şok dalgası-ana şok dalgası varış zamanları farkı (saniye), r kayıtçı ile patlama yeri arasındaki mesafe (m), W ise patlayıcının kg biriminde TNT eşdeğeri miktarıdır. Patlama zamanının bilinmesine ihtiyaç olmaması, ikincil şok dalgalarının sismik ve akustik kayıtçılar ile kaydedilebilmesi, sıcaklık, rüzgâr hızı ve yönünden etkilenmemesi ikincil şok dalgası parametresinin kullanım avantajlarıdır. Ayrıca nükleer patlamalarda ikincil şok dalgası oluşmadığından nükleer patlama ayrımı içinde bir parametre olarak kullanılabilmektedir.

Daha sonra, Rigyby ve Gitterman (2016) tarafından yukarıda belirtilen deneysel bulgulara ilave olarak, daha önceden farklı araştırmacılar tarafından yapılmış olan deneysel veya kazalara ait kayıtları da kullanarak ikincil şok dalgası gecikme zamanın geliştirdikleri görgül denklemlerle örtüştüğünü tespit etmişlerdir. Bu patlamalar;

• 20 ton ANFO ve 100 ton ANFO patlamasına ait 67,6 m ve 749,8 m. uzaklıktaki basınçölçer kayıtları (ölçeklendirilmiş mesafeler 2,62-16,66 m/kg^1/3),

• 1991 ve 1993 yıllarında ABD’de White Sands Füze Sahası’nda, Beyrut’taki patlamaya benzer büyüklükte, 2.210 ton ve 2.442 ton ANFO’nun patlatıldığı Distant Image ve Minor Uncle deneylerine ait 1.500 m ve 50.000 m uzaklıktaki basınçölçer kayıtları (ölçeklendirilmiş mesafeler 211,5-383,9 m/kg^1/3),  

• 830 kg TNT ve 360 kg Composition B türü patlayıcılar kullanılarak yapılan deneylere ait basınçölçer kayıtları (ölçeklendirilmiş mesafeler 0,74-2,02 m/kg^1/3)

• Sheffield Üniversitesi’nde 27 adet C4 türü patlayıcılar kullanılarak gerçekleştirilen küçük ölçekli patlatma deneylerine ait basınçölçer kayıtları (ölçeklendirilmiş mesafeler 3,17-15,87 m/kg^1/3), 

• 0,25 kg PETN kullanılarak gerçekleştirilen 6 adet patlatma deneyine ait basınçölçer kayıtları (ölçeklendirilmiş mesafeler 3,17-9,52 m/kg1/3), 

olarak sıralanmaktadır. Bu ilave veriler de kullanılarak, Rigyby ve Gitterman (2016) tarafından ikincil şok dalgası gecikme zamanı kullanılarak, eşdeğer TNT ağırlığına dönüştürülmeden her türlü patlayıcı cinsi için, patlayıcı türünün doğrudan ağırlığını veren ve Eşitlik(4) ile verilen ilişki geliştirilmiştir.

Bu eşitlikte;  ikincil şok dalgası parametresi,  patlayıcı malzemenin ağırlığı (kg),   ikincil şok dalgası gecikme zamanı (s), R ölçeklendirilmiş mesafe (m/kg1/3)  patlayıcının patlama hızı (m/sn),  patlayıcının yoğunluğu (kg/m³) olarak tanımlanmaktadır. Bu eşitlikle hesaplanan patlayıcı ağırlığı TNT eşdeğeri olmayıp, doğrudan infilak eden patlayıcının ağırlığıdır.

İkincil şok dalgası gecikme zamanı, kayıtçının uzaklığına ve patlayıcı türüne (patlama hızına) göre değişmektedir. Kayıtçının patlamanın merkezine mesafesi arttıkça ikincil şok dalgası gecikme zamanı artmaktadır. İnfilak hızı yüksek patlayıcı türlerinde ise ikincil şok dalgası gecikme zamanı azalmaktadır. Patlayıcının cinsi biliniyorsa ve ikincil şok dalgası gecikme zamanı ölçümü varsa, patlayıcının miktarı hesaplanabilmektedir. Patlayıcı türünün bilinmemesi durumunda ise Tablo 2’de verilen bazı patlayıcı türlerinin patlama hızı ve yoğunlukları kullanılarak patlayıcı türlerine göre patlayıcı miktarları hesaplanabilir. Hesaplanan miktarın büyüklüğü ile patlamanın fiziksel etkisi dikkate alınarak patlayıcı türü de belirlenebilmektedir.

İkincil şok dalgası gecikme zamanının belirlenmesinde en iyi ölçüm cihazı sürekli kayıt alan hava basınç sensörleridir. Ancak çoğu durumda, sayısının az olmasından dolayı, patlama noktasına yakın sensör bulunmayabilmektedir. Diğer ölçüm cihazı ise depremlerin belirlenmesinde kullanılan zayıf yer hareketi sensörleri (sismograf) veya kuvvetli yer hareketi sensörleri, diğer ifade ile ivmeölçerdir. Dünyada depremleri izlemek için kurulan çok sayıda (onbinlerce) bu sensölerden bulunmakta, 7/24 kayıt almaktadır.  Kayıtlar, ulusal veya uluslararası deprem gözlem merkezleri tarafından sayısal olarak arşivlenmektedir. Bu nedenle çoğu orta ve büyük ölçekli patlamada bu cihazlar tarafından kaydedilmekte ve kayıtlara araştırmacılar ulaşılabilmektedir.

1. Türkiye’deki Bazı Patlamalarda Gözlenen İkincil Şok Dalgası Kayıtları

Kuran ve Polat (2015) tarafından yapılan çalışmada, 05.09.2012 tarihinde 25 askerin şehit olduğu Afyonkarahisar’daki askeri mühimmat deposu patlaması, sismik ve akustik kayıtlar kullanılarak analiz edilmiştir. Resmi makamlarca patlama zamanı tam olarak tespit edilememiş ve zaman olarak 21.15 sıraları tabiri kullanılmıştır. Sismik ve akustik kayıtlarda yapılan analizlerden Afyonkarahisar Mühimmat Deposu’nda 3 ayrı patlama belirlenmiştir. Sismik ve akustik kayıtlara göre Exp.1 olarak kodlanan ve Exp.2 olarak kodlanan ikinci patlamaya göre daha küçük olan patlamanın, 21.07.55,95±1,0’da meydana geldiği tespit edilmiştir. En büyük patlama olan Exp.2 ise bundan en az 2,07 saniye sonra 21.07.58,02±1,0’da meydana gelmiştir. Exp.3 olarak isimlendirilen ve en küçük olan patlama ise 21.08.03,03±1,0’de meydana geldiği tespit edilmiştir. Akustik kayıttan elde edilen ikincil şok dalgası gecikme zamanı patlama yerinden 36.125 metre uzaklıktaki BOLV istasyonunda 0,359 s olarak ölçülmüştür (Şekil 2-a, b). İkincil şok dalgası gecikme zamanı kullanılarak Exp.2 kodlu patlamada infilak eden mühimmatın eşdeğer TNT ağırlığı 16.500 kg olarak hesaplanmıştır.

Şekil 2. a) Afyonkarahisar mühimmat deposu patlamasının kaydedildiği sismograf istasyonlarının düşey bileşenleri b) Aynı patlamanın BOLV sismik istasyonunda akustik dalgalardan ölçülen ikincil şok dalgası gecikme zamanı c) MKEK Kırıkkale Hasandede Barut Deposu patlamasına ait CDAG sismik istasyonu düşey bileşeni sismik dalgalar ve akustik dalga

20 Ağustos 2013 tarihinde Makina Kimya Endüstrisi Kurumu’na (MKEK) ait Kırıkkale- Hasandede’de bulunan Barut Fabrikası deposunda patlama meydana gelmiştir. Sismik dalgaların analizinden patlamanın zamanı, yerel saat ile 21.03.03,41 olarak hesaplanmıştır. Patlama sonucu oluşan akustik dalgalardan hesaplanan ikincil şok dalgası gecikme zamanı, 71.860 metre uzaklıktaki CDAG istasyonunda Δt=7,35 sn. olarak ölçülmüştür (Şekil 2-c). İkincil şok dalgası gecikme zamanından, kazada infilak eden patlayıcının yüksek patlama hızına sahip TNT veya ANFO olmadığı, patlama hızı çok düşük olan barutun infilak ettiği belirlenmiştir. Barutun patlama hızı 300-500 m/s arasındadır. Patlama hızı 400 m/s ve yoğunluğu 1.700 kg/m³ olarak alınarak infilak eden barut ağırlığı Eşitlik(4) kullanılarak 15.700 ton olarak hesaplanmıştır.   

Kuran ve Polat (2016) tarafından yapılan çalışmada, 17 Şubat 2016 tarihinde 29 kişinin hayatını kaybettiği, PKK ve TAK terör örgütleri tarafından askeri personeli taşıyan servis aracına gerçekleştirilen araçlı bombalı saldırı ile, 13 Mart 2016 tarihinde 36 kişinin hayatını kaybettiği ve aynı terör örgütleri mensuplarınca Kızılay-Güvenpark’ın hemen yanındaki otobüs durağında gerçekleştirilen araçlı bombalı saldırılar sismik kayıtlar kullanılarak analiz edilmiştir. Sismik dalgaların analizinden, saldırıların gerçekleşme zamanı, yerel saat ile sırasıyla 18.31.15,34±0,2 ve 18.46.06,62±0,2 olarak hesaplanmıştır. 17 Şubat 2016 ve 13 Mart 2016 tarihli terör olaylarında, akustik dalgalardan hesaplanan ikincil şok dalgası gecikme zamanı kullanılarak yüksek patlama hızına sahip TNT veya ANFO kullanılmadığı belirlenmiştir. Saldırılarda kullanılan amonyum nitrat içerikli el yapımı patlayıcının (EYP) patlama hızı 1.350 m/s olarak alınarak, eşdeğer TNT ağırlıkları sırasıyla 90 kg ve 165 kg olarak hesaplanmıştır. Eşdeğer TNT ağırlıklarına dönüştürme katsayısı olarak 0,42 ve 0,33 alındığında; 17 Şubat 2016 tarihli terör olayında kullanılan EYP ağırlığı 215-270 kg arasında, 13 Mart 2016 tarihli terör olayında ise kullanılan EYP ağırlığı 390-500 kg arasında hesaplanmıştır.

3 Temmuz 2020 tarihinde, Sakarya’nın Hendek ilçesinde özel bir şirkete ait havai fişek fabrikasında 7 işçinin öldüğü patlama meydana gelmiştir. Sismik kayıtların incelenmesinden bu kazada 7 ayrı patlama olduğu görülmektedir (Şekil 3-a). İlk patlama en büyük patlama olup, yerel saat ile 11.15.16,73’de meydana gelmiştir. Diğer altı patlamalar, ilk patlamadan sırası ile 0,76 s, 3,26 s, 9,28 s, 93,90 s, 96,27s ve 111,17 s sonra meydana geldiği hesaplanmıştır. Bu patlamalar büyüklük sırasıyla Ex.1, Ex.2, Ex.6, Ex.3, Ex.5, Ex.4 ve Ex.7 olarak sıralanmaktadır. Havai fişeklerin imalatında çok farklı karışımlar bulunmakta ve her bir karışımın yoğunluğu ve patlama hızı arasında büyük farklılık bulunmaktadır. Scheutzow (2012), farklı karışımlara ait patlama hızını deneylerle belirlemeye yönelik çalışmasında da piroteknik maddelerin yoğunlukları ve patlama hızları arasında büyük değişkenlik bulunmuştur. Üretimin yapıldığı fabrika depolarındaki piroteknik maddelerin patlama hızı bilinmemesine karşılık, patlayıcı türünün TNT ve ANFO olması, Tanaka (1996) tarafından havai fişeklerdeki piroteknik malzeme karışımlarının patlama hızı 2.000 m/s mertebesinde ve Scheutzow (2012) tarafından verilen kızılötesi piroteknik malzeme deney sonuçları baz alınarak, yoğunluk 1.300 kg/m³, patlama hızı 6.000 m/s olarak alınarak ve Eşitlik(4) kullanılarak infilak eden malzemenin ağırlıkları hesaplanmıştır (Tablo 3). İnfilak eden piroteknik malzemenin, patlama sonucu oluşan çevresel etkiler dikkate alındığında, Tanaka (1996) tarafından havai fişeklerde deneysel olarak bulunan patlama hızı 2.000 m/s olması mümkün değildir. Zira bu durumda 3 patlamada (Ex.1, Ex.3 ve Ex.6) toplam 896 kg infilak etmiş hesaplanmaktadır.  Kazada infilak eden patlayıcının patlama hızının TNT ve ANFO’nun arasında (4.400 ila 6.930 m/s arasında) olduğu değerlendirilmektedir. Fabrikada üretimde bulunan piroteknik maddelerin karışım ve özelliklerinin bilinmesi durumunda daha kesin bir hesap yapmak mümkündür.

Şekil 3. a) Hendek Havai Fişek Fabrikası patlamasına ait 25.270 m uzaklıktaki SAUV sismik istasyonu kaydının düşey bileşeni akustik dalgaları b) SAUV sismik istasyonu Ex.1 ve Ex.3 için akustik ana şok ve ikincil şok dalgaları c) Aynı sismik istasyonun Ex.6 için akustik ana şok ve ikincil şok dalgaları

N^* Patlamalar çok küçük olduğundan ikincil şok dalgası belirgin değildir.

3. Beyrut Limanı Patlaması

Lübnan’da, 4 Ağustos 2020 akşamı, başkent Beyrut’tun liman bölgesinde bulunan depoda, yerel saat ile 18.08 (UTC 15.08) civarında, devasa büyüklükte bir patlama meydana gelmiştir. Lübnan yetkililerinin açıklamasına göre, liman bölgesinde bulunan 12 numaralı depoda, kaynak işlemi sonrasında yangın çıkmış; yerel saat ile 17.55’de yangına müdahale edilmeye başlanılmıştır. Ancak yangın etkisi ile önce küçük patlamalar ve daha sonra büyük bir patlama meydana gelmiştir. Patlamaya, 12 numaralı depoda bulunan 2.750 ton amonyum nitratın neden olduğu açıklanmıştır. Söz konusu amonyum nitrat, yaklaşık 7 yıldır bu depoda saklanmaktadır.

Patlamada, 180’den fazla kişi hayatını kaybetmiş; 6.000’den fazla kişi de yaralanmıştır. Patlamanın etkisi ile 40.000’den fazla bina hasar görmüş veya tamamen yıkılmış; 300.000’den fazla insan evsiz kalmıştır. Ayrıca, 70.000’den fazla insanın da işsiz kaldığı ifade edilmektedir. Lübnan ticaretinin ana merkezi olan ve ülkedeki ithalatın %75’inin gerçekleştiği Beyrut Limanı, patlamayla tamamen yok olmuştur.

Devasa büyüklükteki patlama sonucunda, yapay bir deprem meydana gelmiş; yapay depremin lokal magnitüt büyüklüğü, ABD Jeolojik Araştırmalar Merkezi (USGS) tarafından M_L=3,3 olarak; Avrupa-Akdeniz Sismoloji Merkezi (EMSC) tarafından ise M_L=3,4 olarak açıklanmıştır. Sismik kayıtlardan, büyük patlamanın zamanı, yerel saat ile 18.08.18.50 olarak (UTC-15.08.18,50) hesaplanmıştır. Patlama, yangının çıkmasından, yaklaşık 13 dakika sonra meydana gelmiştir.

Amonyum nitratın limanda olma sebebine gelince… Eylül 2013 tarihinde, Moldova bayraklı MV Rhosus adlı gemi, Gürcistan Batum’dan, taşıdığı 2.750 ton amonyum nitratı Mozambik’e götürmek amacıyla ayrılmıştır. Kasım 2013 tarihinde Beyrut limanına yaklaşan gemi, bir daha limandan ayrılamamış; yaşanan hukuki ve mali sorunlar nedeni ile gemideki 2.750 ton amonyum nitrat da limandaki 12 numaralı depoya konulmuştur.

3.1. Video Kayıtlarının Analizi

Büyük patlama öncesinde yangın çıkması ve küçük patlamaların olması nedeniyle sosyal medyada, patlamaya ait çok sayıda sesli video görüntüsü bulunmaktadır. Çıkan yangın sonrasında, büyük patlamadan önce, Beyrut’un birçok yerinden duyulan bir patlama daha meydana gelmiştir. Video kayıtlarının analizinden, bu patlamanın, büyük patlamadan 34,8 saniye önce olduğu tespit edilmiştir. Büyük patlamaya göre oldukça küçük olan bu patlama, yerel saat ile 18.07.43,70’de (UTC-15.07.43,70) meydana gelmiştir. Video kayıtlarından, büyük patlama öncesinde, havai fişek patlamasına benzer çok küçük patlamalar da görülmektedir. Büyük patlamanın video görüntülerinden alınan fotoğraflar, Resim 2’de verilmektedir. Patlama sonucu oluşan kırmızı-turuncu renkli duman, amonyum nitratın patladığını göstermektedir. Patlama ile birlikte, küresel formda beyaz bir duman da oluşmuştur. Patlama saatinde, Beyrut’ta hava sıcaklığı 30⁰C, nem oranı %70 ve rüzgâr hızı güney-batı yönünde 5,56 m/s’dir. Benzer küresel formda beyaz duman, İsrail’in Sayarim Vadisi’nde (nem oranı % 61 ve 13⁰C) 102 ton ANFO ile yapılan denemede ve Kazakistan’da gerçekleştirilen MASSA deneylerinde de görülmüştür (Resim 2-h). Bu beyaz duman, yüksek nem oranına sahip atmosferik koşullarda, havadaki su buharının, patlama etkisi ile yoğunlaşması nedeniyle oluşmaktadır (Gitterman, 2013, Gitterman ve Hofsttetter, 2012).

Patlama yerine yakın mesafedeki video kayıtlarından, büyük patlamanın hemen öncesinde, şiddeti az olan bir ses daha duyulmaktadır. Patlama yerine yaklaşık 500 m uzaklıkta çekilen video kaydında, bu ses, büyük patlama sesinden 1,06 s; 850 m uzaklıkta çekilen video kaydında ise 1,58 s önce olarak ölçülmüştür. Şekil 4-a ve 4-b’de, video kayıtlarına ait ses ve spektogram grafiklerinde kırmızı renkli elips bu sesi; mavi elips ise büyük patlama sesini ve spektogram grafiğini göstermektedir. Suriye iç savaşında, tünel kazmak suretiyle Esed rejimine ait askeri hedeflerin altına, büyük miktarda amonyum nitrat içerikli gübre konularak patlatılması şeklinde çok sayıda bombalı saldırı gerçekleştirilmiştir. Bu bombalı saldırılarda, patlamanın gerçekleşmesi için; TNT, RDX ve benzeri patlayıcı fünye düzenekleri kullanılmakta ve fuel oil karıştırılan gübreler patlatılmaktadır. Bu saldırılara ait propaganda amaçlı çekilen video kayıtlarında, ana patlama öncesinde, patlamayı sağlamak için kurulan fünye düzeneğinin patlamasına ait ses duyulmaktadır. Şekil 4-c’de, 27.04.2014 tarihinde, Halep’te, Esed rejimine karşı tünel kazılarak ve 11 ton gübre kullanılarak gerçekleştirilen saldırının video ses kaydı ve spektogram grafiği verilmektedir. Burada da kırmızı elips, ana patlamanın 3,03 s öncesindeki, fünye düzeneğinin patlama ses ve spektogram grafiği, kırmızı elips ise ana patlamanın ses ve spektogram grafiğidir. Benzer bir sesin, Beyrut Liman’ındaki büyük patlama öncesinde de gözlenmesi, eldeki bu verilerle kesin bir hükme varılamasa da sabotaj ihtimalinin dikkate alınması gerektiğini göstermektedir.

3.2 Sismik Kayıtların Analizi

Patlama öyle büyük ve şiddetli olmuştur ki patlama sonucu oluşan sismik ve akustik dalgalar, 212-239 km arasında uzaklıkta bulunan, Kıbrıs’daki sismik istasyonlar tarafından kaydedilmiştir. Bu sismik istasyonların kodları ve patlama yerine olan uzaklıkları, Tablo 4’de verilmektedir. Büyük patlamadan 34,8 s önce meydana gelen patlamanın göreli olarak çok küçük olması ve sismografların patlama yerine uzaklığından dolayı, bu patlamaya ait herhangi bir sismik veya akustik dalga kaydı bulunmamaktadır. Patlamaya ait sayısal veriler, Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı (AFAD), Türkiye Deprem Veri Merkezi Sistemi (TDVMS) ile Avrupa Entegre Veri Arşivi (European Integrated Data Archive / EIDA) sistemi kullanılarak temin edilmiştir. Sismik istasyonlar; AFAD, Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü (KRDAE), Güney Kıbrıs Rum Kesimi Jeolojik Araştırma Merkezi ve Alman Yerbilimleri Araştırma Merkezi (GFZ) tarafından işletilmektedir. Patlama yerine daha yakın konumda, İsrail Jeolojik Araştırma Merkezi (GSI) tarafından işletilen sismik istasyonlar bulunsa da bu istasyonlara ait sayısal veriler erişime kapalı olduklarından dolayı elde edilememiştir.

Beyrut Limanı’ndaki büyük patlamanın zamanı, sismik kayıtlara göre, yerel saat ile 18.08.18,50 olarak (UTC-15.08.18,50) hesaplanmıştır. Sismik kayıtlar, yüzey patlamalarında gözlenen iki dalga fazından oluşmaktadır. Bunlardan birincisi, sismik istasyonlara ilk gelen sismik dalgalar; ikincisi ise akustik dalgalardır (Şekil 5). Kayıtlarda gözlenen akustik dalgalar, diğer bir ifade ile patlama sesi, patlamadan yaklaşık 12 dakika sonra Kıbrıs Adası’na ulaşmıştır.

Bu kayıtların akustik dalga fazından, büyük patlama sonucu oluşan ana şok ve ikincil şok dalgası belirlenmiş; ana şok ve ikincil şok dalgaların sismograflara varış zamanları arasındaki farktan, ikincil şok dalgası gecikme zamanı hesaplanmıştır (Şekil 6). Her bir sismik istasyon için ölçülen ikincil şok dalgası ve gecikme zamanına bağlı olarak, büyük patlamada infilak eden patlayıcının PETN, TNT ve ANFO olması durumuna göre, Eşitlik(4) kullanılarak infilak eden patlayıcı ağırlıkları hesaplanmıştır (Tablo 4). Hesaplanan patlayıcı ağırlıkları dikkate alındığında, büyük patlamada infilak eden malzemenin, yüksek patlama hızına sahip PETN, TNT veya ANFO olması mümkün değildir. İnfilak eden malzeme, daha düşük patlama hızına sahip bir malzeme olmalıdır.

Amonyum nitratlar, temel olarak iki farklı gruba ayrılmaktadır. Bunlardan birincisi, düşük yoğunluğa sahip amonyum nitratlar (Low Density Ammonium Nitrate / LDAN); ikincisi ise yüksek yoğunluğa sahip amonyum nitratlar (High Density Ammonium Nitrate / HDAN) olarak tanımlanmaktadır. Düşük yoğunluğa sahip amonyum nitratlarda, yüksek porozite ve daneler arasındaki hava boşlukları fazla olmaktadır. Bu tür amonyum nitratların yoğunlukları, 700-850 kg/m³ arasındadır. Yüksek poroziteleri sayesinde, fuel-oil emme kapasiteleri fazla olduğundan, patlayıcı malzeme üretiminde kullanılmaktadır. Yüksek yoğunluğa sahip amonyum nitrat cevherlerin ise poroziteleri daha düşük olduğundan, yoğunlukları 850-1.000 kg/m³ arasındadır ve genellikle gübre üretiminde kullanılmaktadır. Basında çıkan bilgilerden, 12 numaralı depoda, yüksek yoğunluğa sahip amonyum nitratın, uygun olmayan koşullarda depolandığı, fotoğraflarla da desteklenerek ifade edilmektedir. Amonyum nitrat cevherler, uygun olmayan koşullarda, havadaki nemi emerek sertleşmekte ve hacimsel genişleme yapmaktadır. Depoda meydana gelen yangın sonucunda, yüksek ısının da etkisiyle ve muhtemelen yağ, fuel oil gibi yanıcı maddelerle kirlenmesi (kontaminasyon) dolayısıyla normal depolama koşullarında patlama özelliği bulunmayan amonyum nitrat, infilak edebilmektedir. Bu nedenle hesaplamalar, infilak eden patlayıcının, yüksek yoğunluğa sahip amonyum nitrat olması durumu için de yapılmıştır. Akustik dalgaların gözlemlendiği her bir sismik istasyonda ölçülen ikincil şok dalgası gecikme zamanına göre hesaplanan amonyum nitrat ağırlığı ve ortalama değeri, Tablo 1’de verilmektedir. Farklı sismik istasyonlara göre, infilak eden amonyum nitratın hesaplanan ağrılıklarının ortalaması, 2724±450 ton olarak hesaplanmıştır. Hesaplanan amonyum nitrat ağırlığı, Lübnan yetkililerinin açıkladığı amonyum nitrat ağırlığı ile uyumludur. Bu patlamada, yüksek yoğunluğa sahip amonyum nitratın patlama hızı 2.950-3.000 m/s olarak hesaplanmıştır.

İkincil şok dalgası gecikme zamanı, yüksek patlama hızına sahip patlayıcılarda az iken, düşük patlama hızına sahip patlayıcı türlerinde daha fazla olmaktadır. Bu gecikme zamanı, patlayıcı miktarının artması durumunda ise artış göstermektedir. Yaklaşık aynı miktarda (16 ton) patlayıcının infilak ettiği Afyonkarahisar Mühimmat Deposu patlamasında, ikincil şok dalgası gecikme zamanı 0,389 s iken, çok düşük patlama hızına sahip barutun infilak ettiği Kırıkkale Barut Fabrikası patlamasında, bu değer 7,35 s olarak ölçülmüştür. Bu iki patlama karşılaştırıldığında, TNT ve barutun patlama hızlarındaki farklılıktan dolayı, ikincil şok dalgası gecikme zamanları büyük değişim göstermektedir. 2.750 ton amonyum nitratın infilak ettiği Beyrut Limanı patlamasında, miktarın devasa büyüklükte olmasına karşılık, ikincil şok dalgası gecikme zamanı 4 s civarında ölçülmüştür. Bu nedenle bu parametre kullanılarak patlayıcı cinsi doğru olarak tespit edilebilmektedir.

İnfilak eden patlayıcı miktarını belirlemek için kullanılan en yaygın yöntem, patlama sonrasında oluşan krater çapı ve derinliğine bağlı olarak geliştirilen görgül denklemlerdir. Detaylı bilgilere, Kuran (2014) tarafından yapılan bildiriden ulaşılabilir. Patlama sonucunda medyada, teknik uzmanlar tarafından ölçüm yapılıp yapılmadığı belirtilmeden, 140 m çapında ve 43 m derinliğinde bir krater oluştuğu ifade edilmiştir. Rusya’da, büyük miktarda patlayıcılarla gevşek zeminlerde yapılan patlatma deneyleri sonucunda, Adushkin ve Khristoforov (2004) tarafından, krater çapı ve derinliğine bağlı olarak geliştirilen denklemler kullanılarak eşdeğer TNT ağırlığından dönüştürülen amonyum nitrat ağırlığı; krater çapına göre 20.000 ton; krater derinliğine göre ise 57.000 ton olarak hesaplanmıştır. Krater boyutlarına göre infilak eden amonyum nitrat ağırlığı, ikincil şok dalgası gecikme zamanına göre hesaplanandan çok fazladır.

İsrailli bazı uzmanlar, özellikle patlama sonucunda oluşan krater derinliğinin fazla olmasından dolayı, Lübnan yetkilileri tarafından açıklanan patlayıcı cinsi ve miktarına bağlı olarak, krater yüksekliğinin daha az olması gerektiğini ifade etmiştir. Bu iddialarına göre, 43 m derinliğinde krater oluşması, ancak yer altında gizlenmiş askeri mühimmat gibi başka patlayıcıların da amonyum nitrat ile birlikte infilak etmiş olması ile açıklanabilir. Zira yeraltındaki patlamalarda, yüzey patlamalarına göre daha derin krater oluşmaktadır. Bu patlamada, krater boyutlarına göre bir yargıya varmanın, yanıltıcı sonuçlar vereceği değerlendirilmektedir.

Krater çapının fazla olmasının nedeninin, deponun bulunduğu zeminin jeolojik yapısının yanı sıra deponun uzunluğu yaklaşık 130 m olan dikdörtgen planlı (40 m x 130 m) bir yapı olmasından da kaynaklanabileceği değerlendirilmektedir. Kontrollü yüzey patlatma deneyleri, patlayıcılar genellikle yarım küre şeklinde istiflenerek yapılmaktadır. Bu patlamada krater çapını belirleyen en önemli etkenin, malzemelerin depo içerisinde yayılı şekilde istiflenmiş olmasından hareketle, deponun plandaki uzunluğu olduğu değerlendirilmektedir. Krater derinliğinin patlayıcı cinsi ve miktarına bağlı olarak beklenenden daha derin olmasının nedeninin ise yer altında saklanmış olabilecek askeri mühimmat yerine, liman bölgesinin jeolojik yapısından kaynaklanabileceği değerlendirilmektedir. Patlama öncesinde deponun bulunduğu topoğrafya incelendiğinde, deponun insan yapısı dolgu zemin üzerine inşa edildiği değerlendirilmektedir. Dolgu etkisine ilave olarak, dolgu altında deniz suyunun bulunmasının da krater derinliğinin beklenenden fazla oluşmasına neden olabileceği değerlendirilmektedir.

Buna ilave olarak, yapay deprem magnitüt büyüklüğü ile patlayıcı ağırlığı arasında, farklı araştırmacılar tarafından geliştirilmiş görgül denklemler de bulunmaktadır. Detaylı bilgilere, Kuran (2014) tarafından yapılan bildiriden ulaşılabilir. Bu denklemler kullanılarak ve USGS ve EMSC tarafından verilen yapay deprem büyüklüklerinin ortalaması alınarak, eşdeğer TNT ağırlığından dönüştürülen amonyum nitrat ağırlığı, 220 ton ila 2.850 ton arasında hesaplanmıştır. Görüldüğü üzere, farklı araştırmacılar tarafından geliştirilen denklemlere göre hesaplanan patlayıcı ağırlıkları arasında, büyük farklılıklar bulunmaktadır. Lübnan hükümeti tarafından açıklanan 2.750 ton amonyum nitrat miktarına en yakın sonuç veren denklem, ABD Kaliforniya ve Nevada test sahasında gerçekleştirilen 322 yüzey patlaması verileri kullanılarak Brocher (2003) tarafından geliştirilen denklemdir.

4. Sonuç

Patlatma mühendisliğinde, ikincil şok dalgası bilinmesine karşılık, fiziksel hasarın ana şok etkisiyle olması nedeni ile genellikle bu olgu ihmal edilmektedir. Depremlerin izlenmesinde kullanılan sismograf kayıtlarında da yerbilimciler sismik dalgalar ile uğraştığından, yüzey patlamaları sonucu oluşan akustik dalgalar, çoğu zaman göz ardı edilmektedir. Yüzey patlamalarında infilak eden patlayıcının cinsi, olay yerinde inceleme yapılmasına gerek duyulmadan, ikincil şok dalgası gecikme zamanı parametresi ile hızlı ve doğru bir şekilde tespit edilebilmektedir. Buna ilave olarak, patlayıcı miktarının belirlenmesinde de ikincil şok dalgası gecikme zamanı, hata oranı göreli olarak düşük şekilde hesaplanabilmektedir.

Beyrut Limanı’nda meydana gelen büyük patlamadan 34,8 s önce, yerel saat ile 18.07.43,70’de (UTC-15.07.43,70) küçük bir patlama meydana geldiği tespit edilmiştir. Büyük patlama zamanı sismik kayıtlara göre, yerel saat ile 18.08.18,50 olarak (UTC-15.08.18,50) hesaplanmıştır. İkincil şok dalgası gecikme zamanı kullanılarak infilak eden amonyum nitrat ağırlığı 2.724±450 ton olarak hesaplanmıştır. Amonyum nitratın eşdeğer TNT ağırlığına dönüştürme katsayısı 0,42 olarak alındığında, TNT eşdeğeri olarak 1.144±189 ton ağırlığına karşılık gelmektedir. Amonyum nitratın patlama hızı da 2.950-3.000 m/s mertebesinde hesaplanmıştır.

Suriye iç savaşında, Esed rejimine karşı çok sayıda tünel kazılarak gerçekleştirilen büyük ölçekli bombalı saldırı yapılmıştır. Propaganda amaçlı sosyal medyadaki saldırı videolarının analizinden, ana patlamanın hemen öncesinde, fünye düzeneğine ait bir ses duyulduğu gözlenmiştir. Beyrut Limanı’ndaki büyük patlamanın hemen öncesinde de benzer bir ses kaydı tespit edilmiştir. Bu nedenle, yapılan saha ve istihbari araştırmalarda, sabotaj ihtimalinin göz ardı edilmemesi gerektiği değerlendirilmektedir. Uygun olmayan koşullarda saklanan yüksek miktarda amonyum nitratın, Lübnan’da iç karışıklık isteyen güç odaklarının hedefi olması muhtemeldir. Fakat sadece bu gözlemden, bir sabotaj olduğu kanısına varmak da söz konusu değildir. Ancak her koşulda, büyük patlamada infilak eden malzemenin, depoda muhafaza edilen amonyum nitrat olduğu sonucuna varılmıştır.

KAYNAKLAR.

1. Adushkin, V. And Khristoforov, B. (2004) “Craters of Large-Scale Surface Explosions”, Combustion, Explosion, and Shock Waves, Vol. 40, No. 6, pp. 674–678
2. Brocher, T.,M. (2003) “Detonation Charge Size Versus Coda Magnitude Relations in California and Nevada,” Bulletin of The Seismological Society of America, Vol.3, No.5, pp. 2089-2015
3. Gitterman, Y., Pinsky, V. and Hofstetter, A. (2007) “Seismic Energy Generation and Partitioning into Various front Different Seismic Sources in the Middle East Region”, Israel Air Force Researh Laboratory, Final Report, September
4. Gitterman, Y. and Hofstetter, R. (2012) “GT0 Explosion Sources for IMS Infrasound Calibrations. Charge Design and Yield Estimation from Near-Source Observation,” Pure and Applied Geophysics, Published online, 06 September
5. Gitterman, Y. (2013) “Secondary Shock Features for Large Surface Explosions. Results from the Sayarim Military Range, Israel and other Experiments” Shock Waves,DOI 10.1007/s00193-013-0487-y
6. Kuran, F. (2014-a) “Three Massive Explosions and Seismology” 2nd European Conference on Earthquake Engineering and Seismology (2nd ECEES), 25-29 August 2014, Istanbul
7. Kuran, F. (2014-b) “Suriye İç Savaşının İstihkâmcılık Açısından İrdelenmesi” MSI Dergisi, Sayı.113, Sayfa 58-69
8. Kuran, F. ve Polat, S. (2015) “5 Eylül 2012 Afyonkarahisar Mühimmat Deposu Patlamasının Sismik Kayıtlar Kullanılarak İrdelenmesi” 3.Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı, 14-16 Ekim 2015 – DEÜ – İZMİR
9. Kuran, F. ve Polat, S. (2016) “Terör Saldırılarının Mühendislik Açısından İncelenmesi. 10 Ekim 2015 Ankara Tren Garı Kavşağı Canlı Bomba Saldırısından 15 Temmuz 2016 Darbe Girişimine” MSI Dergisi, Sayı.135, Sayfa 62-76
10. Kuran, F., Polat,S. (2017) “15 Temmuz 2016 Darbe Girişimindeki F-16 Hava Saldırılarının Sismik-Akustik Kayıtlar Kullanılarak Kronolojisinin Belirlenmesi”, 2nd International Mediterranean Science and Engineering Congress (IMSEC 2017 Çukurova Universitesi, Ekim 25-27, 2017, Adana
11. Rigby, S., E., and Gitterman, Y. (2016) “Secondary Shock Delay Measurements from Explosive Trials”, Proceedings of the 24th Military Aspects of Blast and Shock. 24th Military Aspects of Blast and Shock, 19-23 Sep 2016, Halifax, Nova Scotia, Canada
12. Scheutzow, S. (2012) Investigations of Near and Mid Infrared Pyrotechnics, Detonation Velocities of New Secondary Explosives, Phd Thesis, Ludwig Maximilians-Universität München
13. Tanaka, K. (1996) “Detonation and Deflagration Properties of Pyrotechnic Mixrures”, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 418, Materials Research Society
14. http.//www.deprem.gov.tr
15. http.//www.koeri.boun.edu.tr/sismo/2/tr/
16. http.//www.orfeus-eu.org/eida