EUMETSAT H-SAF PROJESİ VE ÜRETİLEN UYDU ÜRÜNLERİNİN KULLANIM ALANLARI

Transkript

1 TMMOB AFET SEMPOZYUMU 167 EUMETSAT H-SAF PROJESİ VE ÜRETİLEN UYDU ÜRÜNLERİNİN KULLANIM ALANLARI Ali Ümran Kömüşcü 1, Aydın Gürol Ertürk 1, Erdem Erdi 1, Fatih Demir 1, İbrahim Sönmez 1 SUMMARY Turkey is taking part in Hydrology SAF consortium with other 11 countries. Turkey is responsible for precipitation product development (rainfall and snow) using satellite derived data, calibration and validation of the products, and impact studies of the products at selected sites. Turkey is represented by Turkish State Meteorological Service, Middle East Technical University, and Istanbul Technical University in the consortium. The H-SAF objectives are development of products from existing and future satellites with sufficient time and space resolution to satisfy the needs of operational hydrology; use of satellite information related to hydrology and development and evaluation of tools for combining spatially distributed information from meteorological satellites, radar and raingauge networks and other sources (NWP, other satellitesystems) to provide quantitative precipitation data for operational hydrology. This study describes involvement of the State Meteorological Service in the H- SAF and presents examples from products to be developed for use in hydrological and meteorological disaster applications. ÖZET Bu çalışmada kısa adı H-SAF olan ve ODTÜ ve İTÜ nin işbirliği ile Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü tarafından koordine edilen Hidroloji SAF (H-SAF) Uydu Verisi Ürün Geliştirme Programı tanıtılarak, üretilen ürünlerin hidrolojik çalışmalarda ve özellikle meteorolojik karakterli doğal afetler konusundaki kullanım alanları ve potansiyel faydaları ortaya konmuştır. H-SAF ın amacı; operasyonel hidroloji çalışmalarında kullanılmak üzere mevcut ve gelecekte atılması planlanan uydulardan yeterli mekansal ve zamansal çözünürlüğe sahip ürünlerin geliştirilmesi, taşkınlar, kuraklık, kar örtüsü, ve yer küre ile atmosfer arasındaki su değişimi gibi hidrolojik süreçlerin izlenmesine yönelik olarak uydulardan elde edilen bilgilerin kullanılması ve operasyonel hidroloji alanında kullanılmak üzere sayısal yağış verilerini elde etmek amacıyla meteorolojik uydular, radar ve yağış ölçüm ağları ile diğer kaynaklardan elde edilen mekansal dağılıma sahip bilgilerin birleştirilmesi için gerekli araçların geliştirilmesi ve değerlendirilmesidir. Proje kapsamında üretilmesi planlanan yağmur ve kar ürünlerinin özellikle operasyonel 1 DMİ Genel Müdürlüğü, Hava Tahminleri Dairesi Başkanlığı, 06120, Kalaba, Ankara

2 168 TMMOB AFET SEMPOZYUMU hidroloji ve meteorolojik karakterli doğal afetlerin tahmini ve değerlendirilmesi çalışmalarında önemli katkılar sağlaması beklenmektedir. 1.GİRİŞ EUMETSAT SAF (Satellite Application Facility) Kasım 1992 de üye ülkelerdeki uzmanlıkların kullanılarak uydu verilerinden meteorolojik ürünlerin elde edilmesi amacıyla oluşturulmuş ve belli bir konuda uzmanlaşmış ürün geliştirme ve veri işleme konseptine dayalı o ülkelerdeki mevcut kurumların bir ağ dahilinde biraraya gelmesi ve çalışması esasına dayalı bir organizasyondur. SAF ın amacı, EUMETSAT üye ve işbirliği içinde olan ülkelerdeki ortak ihtiyacı karşılamak üzere uygulama amaçlı olarak elde edilen verilerin değerini ve kullanımını artırmaya yönelik olarak hizmet ve ürünlerin geliştirilmesidir. SAF lardan beklenen yararlar ise; şiddetli hava olaylarının kısa-vade tahmininde gelişme sağlanması, değişik sektörlere yarar sağlanması, üst atmosferdeki hava kirliliğinin etkilerinin ve ozon seviyesindeki değişimin daha iyi anlaşılması, doğal afetler konusunda erken uyarı, iklim gözlemleri için daha iyi veri elde edilmesi, Sayısal Hava Tahminini destekleyecek veri sağlanması, operasyonel amaçlı olarak yazılım ürünleri sağlanması ve çevre ve tarımsal amaçlı tahminler için daha ileri düzeyde bilgi sağlanması olarak tanımlanabilir. Şu andaki mevcut SAF lar Anlık ve Kısa Vade Hava Tahmini, Okyanus ve Deniz Buzu, İklim Gözlemlenmesi, Sayısal Hava Tahmini, Arazi Yüzey Analizi, Ozon, GRAS Meteorolojisi olmak üzere 7 tanedir. Hidroloji SAF ın kurulması ile bu sayı 8 olmuştur. 5-6 Temmuz 2005 tarihlerinde düzenlenen 57. EUMETSAT Konseyi toplantısında EUMETSAT Yürütücü Konseyi Hidroloji konusunda yeni bir SAF (Satellite Application Facility) kurulması teklifini kabul ederek onaylamış ve bu program H-SAF adı ile Eylül 2005 den itibaren uygulamaya konmuştur. EUMETSAT H-SAF ın Gelişim Safhası (Pre-Operational Phase) yılları arası olarak belirlenmiştir. Bu safhada iki ana aktivite üzerinde durulacaktır. Bunlardan ilki, uydu verisine dayalı ürün geliştirilmesi (ilk 2-3 yıl), diğeri de geliştirilen ürünlerin seçilen havzalarda doğrulanmasıdır [1]. Çalışmalar aşağıda belirtilen 4 grupta (clusters) yürütülecektir: o 1.Grup - Yağış (yağmur) ürünleri o 2.Grup - Toprak nemi ürünleri o 3.Grup - Kar ürünleri o 4.Grup - Hidrolojik Validasyon Türkiye EUMETSAT H-SAF da yukarıda beliritilen 1.,3. ve 4. gruplarda yer almaktadır. H-SAF ın amacı kısaca: Operasyonel hidrolojinin ihtiyaçlarını gidermeye yönelik olarak mevcut ve gelecekte atılması planlanan uydulardan yeterli mekansal ve zamansal çözünürlüğe sahip ürünlerin geliştirilmesi Taşkınlar, kuraklık, kar örtüsü ve yer küre ile atmosfer arasındaki su değişimi gibi hidrolojik süreçlerin izlenmesine yönelik olarak uydulardan elde edilen bilgilerin kullanılması Operasyonel hidrolojide kullanılmak üzere sayısal yağış verilerini elde etmek amacıyla, meteorolojik uydular, radar ve yağış ölçüm ağları ve diğer

3 TMMOB AFET SEMPOZYUMU 169 kaynaklardan elde edilen mekansal dağılıma sahip bilgilerin birleştirilmesi için gerekli araçların geliştirilmesi ve değerlendirilmesi Gelişim Süreci olarak adlandırılan operasyonel kullanıma geçmeden önceki dönemde, özellikle maliyeti azaltmak açısından H-SAF veri sağlama ve veri işleme sistemlerinin kurulması ve bunlarla ilgili altyapı Ulusal Meteoroloji Servisleri tarafından algoritma geliştirilmesi, kalite kontrol unsurlarının belirlenmesi, ürün ayarlaması ve doğrulanması ilgili bilimsel kuruluş ve üniversiteler tarafından ve yazılım konusundaki ihtiyaçlar, yazılımların testi, sisteme uyarlanması ve uygulanması ise ilgili sanayi tarafından gerçekleştirilmesi esas alınmıştır. Konsorsiyum Avusturya, Belçika, ECMWF, Finlandiya, Fransa, Almanya, Macaristan, Italya, Polonya, Romanya, Slovakya, ve Türkiye dahil 11 ülke ve 1 kuruluştan oluşmaktadır. Bu ülkelerden İtalya EUMETSAT-HSAF ın merkezi ve yağış konusundaki çalışmalarda öncü ülke olurken, Avusturya toprak nemi, Finlandiya kar parametreleri ve Polonya ise hidrolojik validasyon konularında öncü ülkeler konumundadır. Türkiye diğer görevlerinin yanında esas olarak dağlık alanlarda üretilecek kar ürünlerinden sorumludur. Türkiye H-SAF ta DMİ Genel Müdürlüğü, Orta Doğu Teknik Üniversitesi (O.D.T.Ü) ve İstanbul Teknik Üniversitesi (İ.T.Ü) tarafından temsil edilmektedir. DSİ bu oluşuma veri ve lojistik destek sağlamaktadır. Tablo 1 de H-SAF a Türkiye nin katılımının iç yapısını göstermektedir. Şekil 1 de ise ürün üretim ve dağıtımının kar parametreleri için genel yapısı ortaya konmaktadır. H-SAF a Türkiye nin Katılımının İç Yapısı Birim DMİ Genel Müdürlüğü O.D.T.Ü İ.T.Ü D.S.İ Görevi - Uydu veri temini ve ürün üretim zincirinin oluşturulması - Dağlık alanlara ait kar ürünlerinin kontrol ve dağılımı - Dağlık alanlara ait kar ürünleri elde edilmesi - Kar ürünlerinin kalibrasyon ve verifikasyonu - Yağış ürünlerinin geliştirilmesine katkı - Yağış ürünlerinin kalibrasyon ve verifikasyonu - Havza bilgileri ve akım verileri desteği Tablo 1. H-SAF a Türkiye nin Katılımının İç Yapısı

4 170 TMMOB AFET SEMPOZYUMU Şekil 1. Kar Parametreleri ürün üretim zincirinin genel şeması 2. H-SAF GELİŞİM SÜRECİ VE GELİŞTİRİLECEK ÜRÜNLER ( ) 2005 ve 2010 yılları arasını kapsayacak olan H-SAF Gelişim Süreci Operasyonel Sürece geçmeden önceki ürün geliştirme ve bunların hidrolojik modellerde kullanımı içeren bir süreçtir. H-SAF Gelişim Sürecinde Türkiye nin dahil olduğu uydu ve diğer veri kaynaklarından elde edilecek ana ürünler şu şekilde tanımlanmıştır. Grup-1 (Yağış) Ürünleri : Yağış oranı (Yağışın sıvı yada katı olduğu safhası bilgisi ile) 3,6,12 ve 24-saat kümülatif yağış miktarı Grup-3 (Kar parametreleri) ürünleri : Karın tanımlanması Karla kaplı alanlar (KT) Etkili kar örtüsü (EKÖ) Kar suyu eşdeğeri (KSE) Grup-4 deki ortaklar ise hidrolojik modellerin çalıştırılması için gerekli yer gözlemlerini ve ölçümlerini sağlayacaktır. Buna göre sağlanacak veriler: Gerekli meteorolojik parametreleriyle ait standard sinoptik, klima ve yağış istasyonlarından elde edilen ölçüm ve gözlemler AWOS ve diğer meteorolojik radar verileri Hidrolojik parametreleri içeren hidrolojik gözlem ve ölçümler

5 TMMOB AFET SEMPOZYUMU 171 Yer gözlemleri ve H-SAF uydu ürünlerinin kullanımı ile elde edilen hidrolojik model çıktıları Şekil 2 de belirtilen havzalarda (deneme havzalarında) H-SAF yağış ürünlerinin operasyonel hidroloji açısından katkısının ortaya konmasına yönelik çalışmaların yapılması planlanmaktadır. Özellikle kar ürünleri konusunda Yukarı Fırat Havzası nda yapılmış çalışmalar mevcuttur [2]. Yukarı Fırat Havzası Yukarı Karasu Havzası Kırkgöze Havzası Susurluk Havzası Batı Karadeniz Havzası (a) Susurluk ve Batı Karadeniz Havzaları (Yağış ürünlerinin validasyon alanı)

6 172 TMMOB AFET SEMPOZYUMU (b) Yukarı Fırat Havzası (Kar ürünlerinin validasyon alanı) Şekil 2. H-SAF Projesi Çalışma Havzaları 3. H-SAF ÇALIŞMA PAKETLERİ H-SAF kapsamında yürütülecek faaliyetler çalışma paketleri şeklinde tanımlanmış ve her ülke ve çalışma grupları için bu paketler için ayrı ayrı tanımlanmıştır.. Buna göre Türkiye aşağıda verilen ana çalışma paketlerinden sorumludur. Her bir çalışma paketinin içinde ayrıca alt çalışma paketleri yer almaktadır. Yağış Ürünlerinin ayarlanması ve doğrulanmasına katkı:uydudan elde edilen Yağış oranları ve kümülative miktarların farklı jeomorfolojik koşullarda yer alan birkaç farklı gözlem ağından elde edilen yağış-ölçer verileri ile kıyaslanması. Bu konuda 2007 yılı içinde seçili tarihler için NOAA AMSU uydu verisi kullanılarak Batı Karadeniz havzası için yağış doğrulanması çalışmaları yapılmıştır [3]. Kar parametreleri ürünlerinin geliştirilmesi (Dağlık alanlar için.) Kar parametrelerinin ayarlanması ve doğrulanması Kar ürünlerinin geliştirilmesine katkı Hidrolojik Doğrulama Programı için Araç Geliştirmeye Katkı (Kullanıcı isteklerinin birleştirilmesi, havza bazında ölçeklendirme ve alansal integrasyon metodlarının geliştirilmesi, uydu gözlemlerinin yer ölçümleri ile birleştirilmesi, uydu verilerinin hidrolojik modellere özümlenmesi) Pilot havzalarda (deneme havzalarında) H-SAF ürünlerinin operasyonel hidroloji açısından katkısının ortaya konmasına yönelik çalışmaların yapılması Kar ürünlerinin dağlık alanlarda üretimi ODTÜ tarafından geliştirilen algoritmaların DMİ de kurulacak olan Ürün Üretim Zinciri sistemi içinde üretimi ve dağıtılması yapılacaktır (Şekil 3)

7 TMMOB AFET SEMPOZYUMU 173 Şekil 3. DMİ de Kuruması Planlanan Kar Ürünleri Üretim Zinciri 4. PROJE KAPSAMINDA GELİŞTİRİLEN ÜRÜNLERİN POTANSİYEL KULLANIM ALANLARI 4.1. GENEL MSG Seviri Kanallarının Taşkın Alanlarını Belirlemede Kullanılması ( 1-3. Kanallar (0.6, 0.8 and 1.6µm) ve HRV kanalı Kanal 4 (IR 3.9 µm) ve RGB kompozitlerin orman yangınlarının tesbitinde kullanılması NOAA AVHHR enstrümanından elde edilen NDVI Bitki İndeksinin kurak alanların belirlenmesi ve izlenmesinde ve orman yangınlarının potansiyel yerlerinin belirlenmesinde kullanılması 4.2. H-SAF KAPSAMINDA Karla kaplı alanların belirlenmesi (Şekil 4): - NOAA uydusu AVHHR enstrümanında 6 VIS/IR kanalları (1 km) - EOS Aqua uydusu Modis enstrümanında 36 VIS/IR kanalları (0.5 km)

8 174 TMMOB AFET SEMPOZYUMU - Meteosat uydusunda Seviri enstrümanında 12 VIS/IR kanalları (1.7 km) Kar-Su eşdeğerinin belirlenmesi - EOA Aqua uydusunda AMSR-E enstrümanında 6 kanal (10 km) - DMSP uydusunda SSM/I enstrümanında 7 kanal (30 km) Uydu ürünlerinin taşkın tahminine yönelik olarak hidrolojik modellerde girdi olarak kullanılması Anlık ve kümülatif yağış bilgilerinin elde edilmesi (Şekil 5): - DMSP uydusunda SSM/I ve SSMIS enstrümanı - NOAA uydusunda AMSU-A, AMSU-B, ve MHS enstrümanları - METEOSAT uydusunda Seviri enstrümanı Bulut Kara Kar Şekil 4. Meteosat Seviri Karla Karla Kaplı Alanlar (20 Şubat 2007)

9 TMMOB AFET SEMPOZYUMU 175 Şekil Kasım 2007 tarihli NOAA AMSU Algılayıcından elde edilen yağış oranı (mm/saat) 5. SONUÇ Bu çalışmada kısaca Türkiye nin H-SAF içindeki konumu ele alınmış ve yapılacak çalışmalar kısaca özetlenerek, uydu verisine dayalı olarak üretilecek yağış ve kar ürünleri hakkında bilgi verilmiştir. Proje kapsamında üretilmesi planlanan yağış, toprak nemi ve kar parametrelerine ait ürünler, tüm Avrupa ve Türkiyeyi içerisine alacak bir alan için üretilmesi planlanmaktadır. Bu ürünler projede tanımlanan periyod sıklığında üretilerek tüm üye ülkelerin kullanımına sununlacaktır. Gerek mekansal ve gerekse zamansal yönden uygun çözünürlüğe sahip olan bu ürünler, özellikle hidroloji ve meteorolojik karakterli doğal afetlerin analizinde ve erken uyarı sistemlerinin kurulmasına önemli katkı sağlayarak can ve mal kaybının en aza indirgenmesinde etkin bir şekilde kullanılacağı muhakkaktır. Özellikle yüksek çözünürlükteki anlık ve kümülatif yağış bilgilerinin hidrolojik modellere girdi olarak sağlanması ile gerek şehir ve gerekse havza taşkınlarında istenilen noktalar için daha

10 176 TMMOB AFET SEMPOZYUMU sağlıklı analiz ve öngörüler yapılabilecektir. Diğer taraftan, özellikle kar erimelerinden meydana gelen sel olaylarının analizinde uydu verilerine dayalı olarak elde edilecek kar bilgileri önemli katkılar sağlayacak ve bu şekilde kar erimesinden kaynaklanan akışın zamanlamasında ve hacmindeki değişiklikler daha iyi izlenecektir. 6. KAYNAKLAR 1. Eumetsat Development Proposal for a SAF on Support to Operational Hydrology and Water Management, Version 2.1, Darmstad, Germany 2. Akyürek Z. and A.U. Şorman Monitoring snow-covered areas using NOAA-AVHRR data in the eastern part of Turkey. Hydrological Sciences. Journal, 47 (2), pp Sönmez İ., Öztopal A., Kömüşcü A.Ü., Şen Z, Erdi E., Ertürk A.G., ve Demir F V. Ulusal Hidroloji Kongresi, Bildiriler Kitabı, , Ankara.