Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tanır Kayıkçı E. (Yürütücü), Yalçınkaya M., Şişman Y., Beden N., Teke K., Wickert J.
TÜBİTAK Projesi, 2023 - 2026
Son
yıllarda, küresel ısınmanın göstergesi olarak atmosferdeki su buharı
değişimleri ve tropopoz seviyesindeki değişimler analiz edilmektedir.
Troposferdeki ısının yükselmesi, su buharı miktarı ile karbondioksit miktarının
artışını, karbondioksit miktarının artması tekrar ısının yükselmesini
tetikleyerek bir küresel ısınma döngüsü oluşturmaktadır. Ekstrem meteorolojik
(hava) olaylarının oluşumunu tahmin etme ve izleme kabiliyeti atmosferdeki
yağışa dönüşebilir su buharı (PWV) miktarının hassas bir şekilde izlenmesine
bağlıdır. PWV tahminleri için genelde yer tabanlı yöntemler; radyosonda, güneş
fotometrisi, mikrodalga radyometri, Küresel Navigasyon Uydu Sistemi (GNSS)
meteorolojisi; uzay tabanlı yöntemler ise Atmosferik Kızılötesi Sonda (AIRS),
Orta Çözünürlüklü Görüntüleme Spektroradyometrisi (MODIS), GNSS Radyo Okültasyon (GNSS-RO) şeklinde sıralanabilir. Atmosferik su buharı
ölçümünde etkili gözlem tekniklerinden radyosonda istasyonlarının sınırlı
sayıda olması birçok meteorolojik ve iklimsel çalışma için yetersiz
kalmaktadır. GNSS meteorolojisi gibi uydu uzaktan algılama teknolojileri daha
yüksek yatay çözünürlüklere ve geniş bir küresel kapsama alanı olmasına rağmen
daha düşük düşey çözünürlüğe sahiptir. GNSS sistemlerindeki gelişmelere paralel
olarak hava tahminlerini iyileştirmek ve iklim değişikliği araştırmaları için
GNSS-RO tekniği tercih edilmektedir. İklimsel su buharı analizlerinde GNSS-RO
tekniği ile PWV hesabı yeni kullanılmaya başlandığından uluslararası
literatürde bu alanda yapılan çalışma sayısının sınırlı olduğu görülmüş,
ülkemizde ise henüz bir çalışmaya rastlanmamıştır.
Projenin birincil amaçları; (1) GNSS‑RO PWV kestirimine ilişkin uluslararası güncel konvansiyonlara uygun
modeller kullanılarak MATLAB tabanlı GNSS-RO PWV yazılımı geliştirmektir. (2) Türkiye genelinde
GNSS‑RO tekniği ölçülerinin analizi ile PWV kestirimini Türkiye’de radyosonda
istasyonlarının bulunduğu bölgelerde gerçekleştirmektir. (3) GNSS‑RO PWV
değerlerini referans bir yöntem olan radyosonda ile doğrulamaktır. (4) GNSS‑RO
PWV değerlerini Avrupa Orta Menzilli Hava
Durumu Tahmini (ECMWF) ERA5 model
verileri ile kıyaslayıp GNSS‑RO PWV hesabının avantaj ve dezavantajlarını
ortaya koymaktır.
Projenin
ikincil amaçları; PWV'lerin
meteorolojik amaçlı yorumlanması, konumsal ve zamansal değişimlerinin incelenmesi için Türkiye’de geleceğe
yönelik yapılan iklim değişikliği senaryolarına göre ekstrem hidrolojik hava
olaylarında (özellikle şiddetli yağış ve sel) artış beklenilen (1) Karadeniz Bölgesinde ekstrem hidrolojik hava
olaylarının olduğu tarihlerde GNSS‑RO PWV kestirimlerini gerçekleştirmektir.
(2) Kestirilen GNSS-PWV değerleri ile ECMWF
ERA-Interim, GNSS meteorolojisi ve radyosonda PWV değerleri ile karşılaştırmaktır. Böylece hidrolojik afetlerin önceden tahmini ve tedbirlerin alınmasına
yönelik GNSS‑RO tekniğinin sağlayabileceği katkıların değerlendirmesi
hedeflenmektedir.
GNSS-RO
tekniği ölçülerinin analizinden (1) PWV kestirimine ve izlenmesine ilişkin
dünyadaki sınırlı sayıda çalışmadan birinin ve ülkemizdeki ilk çalışmanın
gerçekleştirilecek olması, (2) üretilen yüksek konumsal ve zamansal
çözünürlüklü PWV değerlerinden su buharındaki iklimsel değişimlerin ortaya
konulacak olması, (3) küresel sayısal hava tahmin modellerinin ve (4)
Türkiye’ye ilişkin meteorolojik tahmin modellerinin çalıştırılmasında ve (5)
hidrolojik afet değerlendirmelerinde yeni bir girdi (GNSS‑RO PWV) sunması bu
projenin başlıca özgün değerlerini oluşturmaktadır.
Projenin yöntemi, Türkiye geneli için
GNSS-RO tekniği ile PWV tahmini sağlayan modüler bir yazılım geliştirilmesi;
tekniğin doğruluk analizi için diğer bağımsız tekniklerden elde edilen PWV’ler
ile karşılaştırılması; Karadeniz Bölgesi için ekstrem hava olaylarının PWV
değişimlerine etkilerinin araştırılmasında GNSS-RO PWV profillerin konumsal ve
zamansal değişimlerinin izlenmesi ve diğer bağımsız tekniklerle
karşılaştırılması üzerine kurulmuştur.
Proje
ekibinde; PWV tahmini için matematik/istatistik yöntemlerin uygulanması ve
yazılım geliştirilmesinde deneyimli araştırmacılar; hidrolojik ekstrem olaylara
bağlı afet riskleriyle ilgili çalışmalar yürüten Meteoroloji Mühendisliği
Bölümünden araştırmacı; farklı LEO uydu misyonlarının radyo okültasyon verileri
için operasyonel veri işleme sistemlerinin tasarımı ve geliştirilmesinde öncü
German Research Centre for Geosciences’dan Prof. Dr. Jens Wickert’in proje
danışmanı olması proje yönetimi için önemli katma değerlerdir.
Proje
sonuçlandığında: Türkiye genelinde ilk kez GNSS-RO PWV ile farklı disiplinlerin
çalışmalarına da altlık oluşturacak bilimsel veri elde edilmesi ve geliştirilmiş GNSS-RO
PWV yazılımının
web arayüzü üzerinden ilgililerinin kullanımına sunulması
ile bilimsel katkılar; meteoroloji ve afet alanlarında yetkili
kurum/kuruluşlara yeni nesil bir atmosferik uzaktan algılama tekniği olan
GNSS-RO ile PWV’nin operasyonel olarak izlenmesi farkındalığının uyandırılması
ile teknolojik katkı; ekstrem hava olaylarının GNSS-RO PWV değişimlerine
etkileri ortaya konularak afet risklerinin azaltılması, insan hayatı ve mal
kayıplarının en aza indirilmesi ile sosyo-ekonomik katkılar
sağlanacaktır.