Bölgesel GNSS Ağları ile Ekstrem Hava Olaylarının Tahmininin Güçlendirilmesi


Tanır Kayıkçı E. (Yürütücü), Yalçınkaya M., Şişman Y., Köksal E., Tornatore V.

TÜBİTAK Projesi, 2016 - 2020

  • Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
  • Başlama Tarihi: Kasım 2016
  • Bitiş Tarihi: Ağustos 2020

Proje Özeti

Son yıllarda ekstrem hava olayları, çok fazla maddi zarara yol açmakta ve can kaybına sebep olmaktadır. Türkiye’de 2000’li yıllardan bu yana ekstrem hava olaylarında ciddi bir artış söz konusudur. 2015 yılı ekstrem olay sayısı 959 ile rekor rakama ulaşmıştır. Bu olayların dörtte birinden fazlasını ise şiddetli yağış ve seller oluşturmaktadır (URL 1). Son 20 yılın afet yönetimi verilerine göre Karadeniz Bölgesi hidrolojik kaynaklı ekstrem hava olaylarından çok ciddi şekilde etkilenmiştir. Ayrıca geleceğe (2100 yılına kadar) yönelik yapılan iklim değişikliği senaryolarına göre iklim değişikliğine bağlı olarak ekstrem hava olaylarında, özellikle şiddetli yağış ve sel olaylarında artış beklenilen bölgelerden birinin de Doğu Karadeniz bölgesi olacağı öngörülmüştür (URL 2). Bu durum, sağlam ve güvenilir bir hava izleme ve tahmin sistemine iihtiyaç olduğunu ortaya koymaktadır. Ekstrem hava olaylarının oluşumunu tahmin etme ve izleme kabiliyeti hassas bir su buharının bilinmesine bağlıdır (Wu vd., 2014).

GNSS (Global Navigation Satellite System) uydularından iletilen radyo sinyalleri yeryüzündeki alıcılara ulaşmadan önce atmosfer tarafından troposferik gecikmeye uğrar (Teke vd., 2013; 2011; Lutz, 2009). GNSS meteorolojisini ile GNSS istasyonlarında kestirilen zenit troposferik gecikmeler (Zenith Tropopsheric Delay-ZTD) ve meteorolojik veriler kullanılarak uygun dönüşüm modelleriyle yağışa dönüşebilir su buharı (Precitable Water Vapor-PWV) hesaplanabilir. GNSS referans istasyonlarının bölgesel bir ağını kullanarak da görünürdeki tüm uydular için eğik ıslak gecikmeleri (Slant Wet Delay-SWD) kestirmek mümkündür. SWD gözlemlerinden oluşturulacak GNSS tomografi modelini kullanarak bölgesel bir ağ üzerinde suyun yoğunluğu olan yağışa dönüşebilir su buharının yatay ve düşey yapısını modellemek mümkündür (Flores v.d., 2000a; Bender v.d., 2009; Deng vd., 2011). Son yıllarda Dünyada birçok çalışma grubu GNSS meteorolojisi ve GNSS tomografi modellerinin geliştirilmesi üzerine araştırmalar yapmaktadır (Bender ve Raabe 2007; Bender vd., 2010; Rohm ve Bosy 2010). Ülkemizde ise GNSS meteorolojisi konusunda, Bülent Ecevit Üniversitesi (BEÜ), Geomatik Mühendisliği Bölümü’nde çalışmalar yapılmıştır (Deniz ve Mekik 2012, 2013, 2014a,b; Mekik vd., 2015a,b; Deniz vd., 2015a,b; Mekik 2014, Deniz ve Mekik 2014a,b; Mekik ve Deniz, 2104; Gürbüz vd. 2014; Gurbuz vd., 2015).

Projenin birinci amacı, Samsun rawinsonde istasyonunun çevresinde (10-20 km) tesis edilecek 2 sabit GNSS istasyonu ve SAM1 Türkiye Sürekli Gözlem Yapan Referans İstasyonları (Continuously Operating Reference Stations Turkey-CORS-TR) istasyonu ile oluşturulacak ağın verileri kullanılarak tarafımızca hazırlanacak GNSS meteorolojisi ve GNSS tomografisi modelleri yazılımıyla atmosferik su buharı dağılımını belirlemek ve bağımsız tekniklerle elde edilen su buharı dağılımlarıyla karşılaştırmaktır. Proje kapsamında, GPS meteoroloji ve tomografi modelerinden elde edilen su buharı dağılımları rawinsode ve sayısal hava tahmin modeli (SHT) verileri gibi bağımsız tekniklerden elde edilen su buharı dağılımları ile karşılaştırılacaktır. Böylece GNSS meteoroloji ve tomografi modelerinden elde edilen su buharı dağılımlarının doğruluk analizinin yapılması hedeflenmektedir. Ayrıca, Samsun test alanında uygulanan GNSS tomografi modeli, Trabzon’da TRAB GNSS istasyonu, TRBN CORS-TR istasyonu ve bu istasyonların yakınında yeni tesis edilecek GNSS istasyonundan oluşturulacak küçük bir ağda da uygulanacaktır. GNSS tomografisinden elde edilen sonuçlar SHT’den elde edilen sonuçlarla kıyaslanacaktır. Böylece doğruluk analizi yapılmış bir modelin başka bir test alanında da uygulanması ile modelin yaygınlaştırabilirliğinin irdelenmesi hedeflenmiştir.

Projenin ikinci amacı, Samsun’da oluşturulan küçük ağda ölçümlerin alındığı periyotlarda bölgede gerçekleşen ekstrem hidrolojik faaliyetlerin tarihleri Meteoroloji Genel Müdürlüğü’den alınarak, bu tarihlerde rawinsonde ve SHT (MM5, ALADIN, ECMWF vb.) elde su buharı dağılımları GNSS tomografisinden elde edilen su buharı dağılımları ile kıyaslamaktır. Böylece hidrolojik afetlerin önceden tahmini ve tedbirlerin alınmasına yönelik GNSS tomografisinin sağlayabileceği katkıların değerlendirmesi hedeflenmektedir.

Projenin üçüncü amacı ise tarafımızca oluşturulan GNSS tomografisi yazılımını gerçek zamana yakın veriler için modifiye ederek su buharı dağılımlarının gerçek zamana yakın olarak belirlenmesidir. Bu amaçla, Türkiye’deki IGS (International GNSS Service) istasyonları ve özel amaçlı oluşturulan sabit GNSS istasyonları araştırılarak bu istasyonlarla oluşturulacak ağlardan elde edilecek gerçek zamana yakın verilerle GNSS tomografi modelinden gerçek zamana yakın su buharı dağılımı belirlenecektir. Aynı verilerle COST Action ES1206 (Advanced Global Navigation Satellite Systems Tropospheric Products for Monitoring Severe Weather Events and Climate-GNSS4SWEC) aksiyonu kapsamında The EUMETNET EIG GNSS water vapor programme (E-GVAP) programına katkı sağlamak üzere Karadeniz Teknik Üniversitesi (KTU) Harita Mühendisliği Bölümü’nde kurulan analiz merkezinde Geodetic Observatory Pecny (Çek Cumhuriyeti) tarafından oluşturulan Trop-NET (URL

3) yazılımıyla gerçek zamana yakın su buharı dağılımı belirlenerektir. Her iki yazılımdan elde edilen gerçek zamana yakın su buharı dağılımları karşılaştırılacaktır. Böylece GNSS tomografı yazılımımızın gerçek zamana yakın veriler için test edilmesi hedeflenmektedir. Bu gerçek zamana yakın su buharı dağılımları izlenerek ekstrem hava olaylarının tahminine GNSS tomografisinin sağlayabileceği katkıların değerlendirilmesi de hedeflenmektedir.

GNSS tomografisi alanında ülkemizde henüz yapılmış bir çalışmaya rastlanmamıştır. Bu bağlamda proje, ülkemizde GNSS meteorolojisi ve GNSS tomografisi alanındaki boşluğu doldurması ve literatüre katkı sağlaması; Türkiye’deki meteorolojik tahminlere yeni bir yön kazandırması; hidrolojik afet değerlendirilmesi açısından meteorolojik tahminlere katkılar yapması

anlamında özgündür.