TÜRKİYE İÇİN TİPİK METEOROLOJİK YILLARIN BELİRLENMESİ Şaban PUSAT *, İsmail EKMEKÇİ ** * Yıldız Teknik Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Beşiktaş, İstanbul spusat@yildiz.edu.tr ** İstanbul Ticaret Üniversitesi, Mühendislik ve Tasarım Fakültesi, Küçükyalı, İstanbul iekmekci@ticaret.edu.tr Özet: Bu çalışmanın konusu Türkiye için tipik meteorolojik yılların belirlenmesidir. Tipik meteorolojik yıl (TMY) konusunda Türkiye için sadece 3 adet çalışma bulunmaktadır. Bu çalışma kapsamında, 81 şehir için TMY lar belirlenmiştir. TMY çalışmasında Finkelstein-Schafer istatistiği yöntemi kullanılmıştır. TMY çalışmasında kullanılan iklim veriler şu şekildedir: Ortalama, maksimum ve minimum günlük kuru termometre sıcaklığı, ortalama ve maksimum günlük rüzgâr, ortalama günlük güneş ışınımı ve ortalama günlük bağıl nem. TMY oluşturmak için seçilen yıllar tablolar halinde sunulmuş ve gerekli değerlendirmeler verilmiştir. Anahtar Kelimler: Tipik meteorolojik yıl, Türkiye, Bina enerji performansı, İklim verileri DETERMINATION OF TYPICAL METEOROLOGICAL YEARS FOR TURKEY Abstract: Topic of this study is determination of typical meteorological years (TMY) for Turkey. In the literature, there are only three studies on TMY for Turkey. In this study, TMY were determined for 81 cities. In TMY works, the Finkelstein-Schafer statistical method was used. The meteorological data used in TMY works are mean, maximum and minimum daily dry-bulb temperatures, mean and maximum daily wind speeds, mean daily global solar radiation, and mean daily relative humidity. The selected years in TMY analyses were tabulated and the necessary evaluations were done. Keywords: Typical meteorological year; Turkey; Building energy performance; Climate data GİRİŞ Binaların ısıl performansı temel olarak binanın termofiziksel özelliklerine ve sıcaklık, nem, rüzgâr ve güneş ışınım şiddeti gibi iklim verilerine bağlıdır. Bina ısıl performans analizlerinde tek bir yıla ait veriler kullanılabileceği gibi birçok yılın verisi de kullanılabilir. Verilerin kullanıldığı yılın/yılların karakteristiğine göre ısıl performans analiz sonuçları değişecektir. Isıl performans analizlerinde kullanılan iklim verilerinin etkisini en aza indirmek için ve bölgenin iklim özelliklerini temsil eden bir veri setinin oluşturulması amacıyla TMY yöntemi geliştirilmiştir. TMY yöntemleri bina enerji simülasyonlarında yıllık enerji ihtiyacının belirlenmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır (Jiang, 2010). Türkiye için TMY konusunda sadece 3 adet çalışma bulunmaktadır. Bu durum, TMY konusunun Türkiye için hala bir eksiklik olduğunu göstermektedir. Ecevit vd. Ankara için TMY verilerini oluşturmuştur (Ecevit 1 vd., 2002). Türkiye deki güneş ışınım verilerinin güvenilir olmadığını belirtmişler. 1979-1999 yıllarının iklim verilerini kullanmışlar. Üner ve İleri, 1990-1996 yıllarının iklim verilerini kullanarak 23 şehir için TMY verilerini hazırlamışlar (Üner ve İleri, 2000). Bu çalışmanın en önemli eksikliği sadece 7 yıllık verinin kullanılmış olmasıdır. Pusat vd. Türkiye nin genel iklim özelliklerini temsil eden seçilmiş 8 şehir için TMY verilerini hazırlamışlar (Pusat vd., 2015). Bu çalışma, Pusat vd. (2015) tarafından yapılan çalışmanın 81 şehir için genişletilmiş halidir. Çalışma kapsamında, TMY seçiminde kullanılan ağırlık katsayıları belirlenmiştir. TMY oluşturmak için seçilen yıllar tablolar halinde sunulmuş ve gerekli değerlendirmeler verilmiştir. YÖNTEM TMY, farklı yıllar içerisinden, uzun dönemdeki aylık iklim özelliklerini en iyi gösteren ayların belirlenmesi ve seçilen en iyi ayların birleştirilmesi ile oluşturulur. TMY konusunda literatürde birçok çalışma mevcuttur
(Janjai ve Deeyai, 2009, Petrakis vd., 1998, Pissimanis vd., 1988). TMY verileri hazırlanırken kullanılan en yaygın yöntem Finkelstein-Schafer (FS) istatistiğidir (Finkelstein ve Schafer, 1971). FS istatistiğinde kullanılan denklem: (1) Her bir iklim parametresi için minimum FS değerine sahip aylar uzun yılların ortalamasına en yakın aylar anlamına gelmektedir. Bina performans analizlerinde, kullanılan iklim parametrelerinin tümünün etkisini değerlendirmek için ağırlık katsayıları (W) kullanılır. Ağrılık katsayıları parametrelerin önemini ifade etmektedir. Literatüre bakıldığında, farkı ağırlık katsayılarının kullanıldığı görülmektedir (Tablo 1). Tablo 1 Literatürdeki ağırlık katsayıları (Pusat vd., 2015) Parametreler Mak. kuru Min. kuru Ort. kuru Mak. Min. Ort. Mak. rüz. Min. rüz. Ort. rüz. Toplam ışınım Direkt ışınım 5/100 1/24 1/20 1/20 1/20 1/4 1/24 5/100 1/24 1/20 1/20 1/20 30/100 2/24 3/20 2/20 6/20 2.5/100 1/24 1/20 1/40 1/4 1/24 2.5/100 1/24 1/20 1/20 1/40 5/100 2/24 2/20 2/20 1/20 W 5/100 2/24 1/20 1/20 1/20 1/4 11/24 5/100 2/24 1/20 1/20 1/20 40/100 12/24 5/20 5/20 8/20 1/4 11/24 5/20 5/20 Bağıl nem Bu çalışmada ise literatürde kullanılan ağırlık katsayılarından farklı değerler kullanılmıştır. Bu çalışmada kullanılan ağırlık katsayıları Tablo 2 de verilmiştir. FS değerleri ve ağırlık katsayıları kullanılarak ağırlıklı toplamlar (WS) elde edilir: (2) En düşük WS değerine sahip aylar uzun yıllar ortalamasını yansıtan en iyi aylar olarak belirlenir. Her ay için seçilen en iyi yıllara ait veriler birleştirilerek TMY verileri hazırlanır. Tablo 2 TMY hesabında kullanılan ağırlık katsayıları Parametreler W Maksimum kuru termometre sıcaklığı 5/100 Minimum kuru termometre sıcaklığı 5/100 Ortalama kuru termometre sıcaklığı 30/100 Maksimum rüzgâr 5/100 Ortalama rüzgâr 5/100 Toplam güneş ışınımı 40/100 Bağıl nem 10/100 Türkiye nin 81 ili için yapılan TMY çalışmasında kullanılan meteorolojik veriler Devlet Meteoroloji İşleri nden temin edilmiştir. Alınan veriler çoğunlukla 1989 yılından başlamakla birlikte bitiş yılı değişkenlik göstermektedir. Ancak, her şehir için ortalama 19 yıllık veri alınmıştır. Verilerdeki eksiklikler ve hatalar çeşitli istatistiki yöntemler kullanılarak giderilmiş ve TMY analizinde düzeltilmiş halleri kullanılmıştır. SONUÇLAR Bu bölümde, 81 şehir için yapılan TMY çalışmasının sonuçları verilmiştir. Tablo 3 de her şehir için yapılan TMY çalışması sonucunda belirlenen her ay için uzun yıllar ortalamasına en yakın yıllar verilmiştir. TMY sonuçları incelendiğinde 2004 yılının 96 defa en iyi yılın seçiminde ilk sırada yer aldığı görüldü. 2004 yılını takiben, 1991, 2005 ve 1999 yılları sırasıyla 95, 89 ve 68 defa en iyi yıl seçiminde ilk sırada yer aldığı belirlendi. 2008 yılı ise sadece 5 defa en iyi yıl seçiminde ilk sırada yer almıştır. 81 il için yapılan analizlere bakıldığında, en iyi mart aylarının seçiminde 28 defa 2005 yılının ilk sırada yer aldığı görüldü. Bu değer aylık olarak en yüksek değerdir. En iyi Ocak, Kasım ve Aralık aylarının seçiminde ise sırasıyla 1991, 2001 ve 2003 yılları 25, 23 ve 22 defa ilk sırada yer almıştır. Bütün şehirler için yapılan TMY çalışmasına göre 12 ay için seçilen en iyi yıl sayısı 7-11 aralığında değişmektedir. Ardahan, Çorum ve Kilis için yapılan TMY çalışması sonucunda, 12 ay için 11 farklı yıl en iyi ay olarak belirlendi. 11 şehirde ise, 12 ay için 7 farklı yıl en iyi ay olarak belirlendi. 2
Tablo 3 Türkiye deki tüm şehirler için TMY sonuçları Şehirler Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Eylül Ekim Kasım Aralık Adana 1998 1991 2005 1991 2006 2004 1995 1996 1991 2006 1992 1995 Adıyaman 1998 2005 2005 1991 1994 2004 2002 1994 2000 1999 2004 2000 Afyon 1998 1990 1999 2004 2001 1997 2004 1999 1989 1997 1991 2003 Ağrı 2006 1991 2005 2000 2003 1991 1990 1991 1995 2001 2001 1989 Aksaray 2006 1993 2005 1993 2005 1990 1997 1992 1993 1997 2005 2007 Amasya 2004 1994 2007 2005 1999 1990 2003 1999 1990 1997 1999 2003 Ankara 1991 1990 1995 1992 1994 2004 1999 1993 2005 1997 1997 1995 Antalya 1998 2003 1995 2002 2000 1998 1995 1996 1998 2002 1997 1997 Ardahan 1990 2007 2005 1991 1999 2004 1994 2004 1993 1996 1995 2003 Artvin 1991 1990 1991 1999 1993 1991 2008 2000 1995 1992 2005 2008 Aydın 1996 1994 1993 2004 1994 2000 1996 2004 1989 1991 1991 1998 Balıkesir 1998 1991 1995 2001 2001 1998 2004 1996 1995 2000 2001 1998 Bartın 2004 2000 2005 2005 1989 2004 2003 1996 2003 2003 1999 1995 Batman 2002 1990 1991 2003 1990 1997 1991 1995 2003 1997 2001 1989 Bayburt 2005 1991 1999 2003 1994 2004 1991 1998 1991 1990 2003 1995 Bilecik 1991 1990 2005 2001 2004 1990 1990 2002 1998 1991 1991 1995 Bingöl 1998 2004 1995 1995 2005 1995 1998 1996 1995 1991 1992 1991 Bitlis 2000 1993 1991 2004 2002 1997 1999 1999 1999 2001 2001 1997 Bolu 2004 2000 2004 2004 2000 2000 1996 1993 2006 2001 1999 1995 Burdur 1991 1999 1995 2004 2001 1998 2004 1996 2000 1997 1989 1997 Bursa 1996 2004 2005 2001 1990 1990 1990 1993 1995 2003 1993 1995 Çanakkale 2002 1991 1992 2002 1990 1997 1990 1991 1998 2002 1998 1989 Çankırı 1991 1994 2005 1992 1994 2002 1991 1995 2005 1990 1994 1995 Çorum 1991 1994 1994 2005 1989 1990 1996 2000 2003 1999 2001 1995 Denizli 2002 1994 1995 2001 2002 1997 1991 1989 1998 1999 1989 1997 Diyarbakır 2000 2005 1999 1991 1994 2005 1999 1989 2006 2000 1990 2003 Düzce 1991 1990 2005 1995 1995 1997 1999 1995 2006 2000 2001 2004 Edirne 2004 2004 1992 2001 2006 1994 2004 1993 1995 2000 2005 1994 Elazığ 2006 1991 2005 1991 1995 1991 1994 1998 1990 1990 1994 1999 Erzincan 2005 2003 1995 2005 1994 1997 1998 1995 2005 1992 1989 2003 Erzurum 2006 1997 2005 1999 2000 1997 1998 2000 1998 2000 2003 2007 Eskişehir 1996 2004 2004 1993 2000 1999 1994 2000 1998 1999 2004 1995 Gaziantep 1998 2005 1999 2001 2000 1997 2003 1996 2006 2000 2003 2000 Giresun 1991 2006 2004 2005 1991 2004 1990 2003 2004 2001 2005 2001 Gümüşhane 2007 1991 1994 2006 1990 1990 1996 1997 1995 1996 1999 2003 Hakkâri 1990 1995 1998 2000 2005 1994 2002 2000 2005 1997 2005 2002 Hatay 1991 1990 1999 1998 2002 1996 2006 1996 2003 1999 2001 2003 Iğdır 2006 1997 2004 1995 1994 2005 1995 1996 2004 2005 1990 2007 Isparta 1996 2005 1999 2003 2001 2004 1994 1996 2006 1991 1991 1989 İstanbul 2004 2005 2006 2005 1997 1996 1995 2002 2006 1999 2001 2003 İzmir 2004 2006 1993 1990 1990 1997 1997 1989 2006 2006 2001 2003 Kahramanmaraş 1998 2005 2005 1998 2005 2003 2003 1999 2000 2005 2004 1997 Karabük 2005 2000 2006 2001 2004 2002 2005 1999 2006 2005 2001 2005 3
Karaman 1991 1993 1999 1991 2004 2002 2004 2001 1996 1999 2007 2003 Kars 1994 1998 1994 1999 2000 2004 1995 2007 2008 1999 2003 2003 Kastamonu 1991 2005 1994 1999 1994 2000 1990 1995 1999 1998 1999 2004 Kayseri 2006 2003 2005 2003 2005 2002 2002 2004 1998 1996 2001 2003 Kilis 1993 1991 2005 1995 1994 1997 2003 1992 1990 1999 2001 1995 Kırıkkale 1991 2004 2005 2005 1989 1991 1999 1999 1989 1996 2001 1995 Kırklareli 2004 2005 1992 1990 1995 2006 1996 1989 2005 2003 2003 1989 Kırşehir 1991 1997 1995 2003 2005 2004 1994 2000 1999 1999 2005 2003 Kocaeli 1995 1990 2005 2006 2005 2004 1996 2004 2006 1991 2001 2003 Konya 1996 1997 1999 1991 2004 1991 1994 1993 1991 1991 2004 2007 Kütahya 2004 1990 2005 2004 2006 2004 1991 1993 1991 1999 2001 2004 Malatya 1998 1994 2005 1999 2005 2002 1999 2004 1998 2000 2001 2003 Manisa 1998 2005 2005 2001 1990 1991 2004 2000 1990 2000 1989 1998 Mardin 2002 2005 1999 1999 1994 1994 1993 1989 1995 2001 2001 2000 Mersin 1991 2004 1991 1991 2005 1997 1998 2000 2003 1990 1991 2002 Muğla 1991 1999 1999 2001 1994 1998 1996 1996 1993 2000 1991 1997 Muş 2006 2008 1994 2002 1994 2007 1990 2007 1999 2001 2004 1995 Nevşehir 2006 1993 2005 1993 2001 1991 2002 1999 2006 1999 1995 2003 Niğde 2006 1991 1999 1991 2001 1995 1990 2004 2003 1996 2007 2004 Ordu 1997 2004 1994 2004 1999 2004 1990 1991 1989 1997 1999 2004 Osmaniye 1991 2004 1999 1991 1995 1998 1993 2000 1990 1991 1989 1995 Rize 1991 1990 2004 2005 2004 2004 2003 2004 1995 1999 2007 2007 Sakarya 1998 2000 2005 1990 1997 2002 1997 2000 1998 1991 2006 2003 Samsun 1998 2004 1994 2005 1991 1997 2003 2000 1989 2005 2004 2004 Şanlıurfa 2007 1990 2005 1991 2006 1995 1989 1989 2006 2008 2004 2003 Siirt 1991 2005 2007 2003 1994 2002 2001 2005 1999 2000 2001 2007 Sinop 1991 2004 2004 1990 1997 1992 1996 2002 1989 2003 2001 2004 Şırnak 2005 1991 2005 2004 2005 1995 2003 1992 1998 2005 2003 1989 Sivas 2006 2003 1994 2003 2005 2002 1994 2000 1995 1996 2001 1995 Tekirdağ 1991 2004 2005 2004 2006 1990 1997 2002 2004 2003 2001 2003 Tokat 1991 1998 2004 1991 2005 1991 2003 2000 2006 2006 1995 1990 Trabzon 1991 2004 2004 1990 1999 2004 1996 2004 2000 1997 2005 2003 Tunceli 2006 1993 1991 1991 1990 2002 2002 2000 1998 1990 1989 2000 Uşak 1991 1990 1999 2004 2000 2006 2002 1994 1998 1999 2001 2000 Van 2006 1991 2005 2005 2005 1997 1994 2003 1995 1999 1999 1997 Yalova 2004 2000 2005 2004 1997 2004 1995 1995 1996 2003 2001 2003 Yozgat 1991 1994 2005 1991 1994 2004 1991 1999 2005 1990 2007 2003 Zonguldak 1991 1990 1992 1990 1997 2004 1991 1991 2000 2003 2004 2004 SONUÇ Bu çalışma ile Türkiye deki 81 şehir için TMY yılları belirlenmiştir. Türkiye için daha önce bu kapsamda bir çalışma olmadığı için literatüre önemli bir katkı sağlanmıştır. Elde edilen sonuçlar yıllık ve aylık olarak değerlendirilmiştir. 2004, 1991, 2005 ve 1999 yıllarının sırasıyla 96, 95, 89 ve 68 defa en iyi yıl 4 seçiminde ilk sırada yer aldığı belirlenmiştir. 2008 yılı ise sadece 5 defa en iyi yıl seçiminde ilk sırada yer almıştır. Elde edilen TMY analiz çalışmasının sonuçları, bina enerji performansı yazılımlarının ve diğer ısıtma, soğutma ve havalandırma uygulamalarının ihtiyaç duyduğu iklim verilerinin hazırlanmasında kullanılabilir.
KAYNAKLAR Ecevit A, Akinoglu BG, Aksoy B. Generation of typical meteorological year using sunshine duration data. Energy 2002;27:947e54. Finkelstein JM, Schafer RE. Improved goodness-of-fit tests. Biometrika 1971;58(3):641e5. Jiang Y. Generation of typical meteorological year for different climates of China. Energy 2010;35:1946e53. Janjai, S., Deeyai, P. Comparison of methods for generating typical meteorological year using meteorological data from a tropical environment. Applied Energy 2009; 86: 528 537. Pusat, S., Ekmekci, I., Akkoyunlu, MT. Generation of typical meteorological year for different climates of Turkey. Renewable Energy 2015;75:144-151. Petrakis, M., Kambezidis, HD., Lykoudis, S., Adamopoulos, AD., Kassomenos, P., Michaelides, IM., et al. Generation of a typical meteorological year for Nicosia, Cyprus. Renewable Energy 1998; 13: 381 388. Pissimanis, D., Karras, G., Notaridou, V., Gavra, K. The generation of a typical meteorological year for the city of Athens. Solar Energy 1988; 40: 405 411. Uner M, Ileri A. Typical weather data of main Turkish cities for energy applications. Int J Energy Res 2000;24(8):727e48. 5