Ankara nın biyoklimatik özellikleri ve şehirleşmenin biyoklimatik koşular üzerine etkisi The bioclimate of Ankara and the effects of urbanization on bioclimatic conditions in Ankara Onur Çalışkan 1* Necla Türkoğlu 2 Erkan Yılmaz 2 1 Ankara Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Fakültesi, İlköğretim Bölümü. 2 Ankara Üniversitesi, Dil ve Tarih-Coğrafya Fakültesi, Coğrafya Bölümü. * İletişim Yazarı: Onur.Caliskan@ankara.edu.tr Özet Bu çalışmada farklı arazi dokusunu yansıtan iki meteoroloji istasyonuna ait parametreler (1975-2008) kullanılarak saat 07:00, 14:00, 21:00 ve aylık ortalama Fizyolojik Eşdeğer Sıcaklıklar (FES) (termal algılamalar) hesaplanmıştır. Aylık ortalamalara göre şehir karakterini yansıtan Ankara Meteoroloji İstasyonu, kır/kasaba karakterindeki Esenboğa Meteoroloji İstasyonu ndan 2 C-2,6 C daha yüksek FES değerlerine sahiptir. Şehir ve kır arasındaki termal algılama farkı kasım-mart arasında yüksek (2,4 C-2,6 C), nisan-ekim arasında düşüktür (2 C-2,3 C). Günün saatlerine göre FES lerdeki en yüksek fark saat 21:00 de (2,2 C-2,8 C), en düşük fark ise 07:00 de (-0,7 C-0,8 C) oluşmaktadır. Kasım-mart arasında incelenen bütün saatlerde şehir ısı adası hâkimken, nisandan ekime kadar saat 07:00 de şehir üzerinde ısı obruğu (çukuru), 14:00 de ısı adası, saat 21:00 de daha dik falezli ve daha etkili bir ısı adası oluşmaktadır. Şehir, yapay yüzeylerin ısı kapasitesinin yüksek olması, fazla yüzey alanına sahip olmaları, düşük gökyüzü görüş oranı, az rüzgâr alması ve antropojenik ısı nedeniyle kır alanlarına nazaran daha farklı ısınma-soğuma eğilimi göstermektedir. Şehirde soğuk dönemde daha konforlu koşullar, sıcak dönemde daha yüksek ısı stresleri ortaya çıkmaktadır. Anahtar kelimeler: Biyoklimatoloji, termal konfor, fizyolojik eşdeğer sıcaklık, şehir iklimi, Ankara. Abstract In this study two meteorology stations which is very close (26.3 km) but have different land use and pattern have been compared by the thermal perceptions (physiologically equivalent temperature, PET) that have been calculated from the meteorological parameters which has been recorded at 7, 14 and 21 between 1975 and 2008. Ankara Meteorology Station (urban) have higher monthly mean PET values (2 C-2.6 C) than Esenboğa Meteorology Station (rural). The thermal perception differences between urban and rural increase from November to March (2.4 C-2.6 C), and decrease between April and October (2 C-2.3 C). Due to hours of the day the highest difference occurs at 21 (2.2 C-2.8 C), and the lowest one occurs at 7(-0.7 C-0.8 C).While an urban heat island forms from November to March for all hours have been studied, during April-October an urban heat sink occurs at 7 and then at 14 an urban heat island develops and it becomes more effective at 21. The urban areas have more artificial surfaces, greater surface area, and lower sky view factor, wind frequency and antropojen heat. Because of these urban areas have different warming and cooling process from rural areas. Thence in cool period the urban areas have more comfortable thermal conditions than the rural areas; despite they have more heat stress during warm period. Keywords: Bioclimatology, thermal comfort, physiologically equivalent temperature, urban climate, Ankara.
1. Giriş İklim, doğal çevrenin şekillenmesinde olduğu kadar beşeri sistemler üzerinde de etkili olan temel kontrollerden biridir. İklim koşullarına bağlı olarak insanlar bulundukları ortamı psikolojik ve fizyolojik olarak konforlu ya da rahatsız hissederler. Biyoklimatoloji canlılar ile iklim arasındaki etkileşimleri ortaya koyan çok disiplinli bir bilim dalıdır (Landsberg, 1972; Akman, 1990; Maarouf ve Munn, 2005). İnsanların meteorolojik değişkenler karşısında verdiği fizyolojik tepkiler insan biyoklimatolojisinin temelini oluşturmaktadır. İnsan biyoklimatolojisini somut ölçeklerle ortaya koymak için hazırlanan dizinlere termal dizinler veya termal konfor dizinleri denilmektedir. Sayıları yüzlerle ifade edilen termal dizinlerin zaman içindeki değişimlerini de ortaya koyan bibliyografik çalışmalar bulunmaktadır (ör: Landsberg, 1972; Driscoll, 1992; Parsons, 2003; Epstein ve Moran, 2006). Sadece sıcaklık, rüzgar ve nem koşullarını dikkate alan basit ve hesaplanması kolay termal konfor dizinleri (ısı dizini, rüzgar ısırığı) olduğu gibi meteorolojik parametrelere ek olarak insanların hava koşullarına verdikleri tepkileri yönlendiren kişisel farklılıklarını da hesaplamalarına dâhil eden daha kompleks dizinler (öngörülen ortalama seçim, Klima Michel Modeli) bulunmaktadır. Bu çalışmada kullanılan Fizyolojik Eşdeğer Sıcaklık (FES) ikinci tür dizinlerdendir. Hava sıcaklığı, ortalama radyan sıcaklık, rüzgar hızı, nemlilik gibi meteorolojik parametrelere bağlı olarak insan ısı dengesini sağlayan termoregülatörlerin tepkisini değerlendiren dizinlerden biri olan FES, geniş bir kullanım alanına sahiptir (Höppe, 1999; Matzarakis vd., 1999). Bu çalışmada Ankara şehri ve kır/kasaba özelliği taşıyan Esenboğa nın biyoklimatik koşulları FES dizini kullanılarak karşılaştırılmaktadır. Şehir ile kır/kasaba karakterine sahip iki meteoroloji istasyonunun mekânsal ve zamansal analizleri aracılığıyla termal koşulların farklı arazi doku ve kullanıma bağlı olarak değişimi ortaya konulmaktadır. 2. Materyal ve Yöntem Bu çalışmada Meteoroloji Genel Müdürlüğü ne ait Ankara (AMİ) ve Esenboğa Meteoroloji İstasyonu nun (EMİ) 1975-2008 yılları arasındaki günlük verileri kullanılmıştır. Ankara Meteoroloji İstasyonu deniz seviyesinden 881 m yükseklikte ve 39 57 K ile 32 53 D koordinatları, Esenboğa Meteoroloji İstasyonu ise 949 m yükseklikte ve 40 08 K ile 33 0 D koordinatları arasında yer almaktadır (Şekil 1). Bu çalışmada istasyonların günlük saat 07:00, 14:00, 21:00 hava sıcaklığı, rüzgâr, bulutluluk, küresel solar radyasyon, bulutluluk, nispi nem, verileri kullanılmıştır. Her iki istasyonun FES değerleri RayMan yazılımı kullanılarak hesaplanmıştır. RayMan verili meteorolojik ve fizyolojik verilere bağlı olarak FES değerlerini hesaplayan bir yazılımdır (Matzarakis vd., 2007; 2010). FES, temelde Münih Bireysel Enerji Denge Modeline (MEMI) (VDI, 1998) ve Gagge nin ikinodlu modeline (Gagge vd., 1971) dayanmaktadır. Açık alanlardaki meteorolojik koşullar insan ısı dengesi göz önünde bulundurularak hesaplanmaktadır. FES, 80W lık bir iş yapan, kıyafetlerinin ısı direnci 0.9 clo olan, 35 yaşında, 175 cm uzunluğunda bir erkeğin açık hava koşullarındaki vücut ısı dengesinin tipik bir kapalı mekândaki vücut ısı dengesine eşitlenmesiyle hesaplanmaktadır. Kısacası açık hava koşullarının, kapalı alanlardaki tepkilere eşitlenmesiyle somut bir konfor dizini ortaya çıkmaktadır (Höppe, 1999). FES değerleri günlük saat 07:00, 14:00 ve 21:00 için ayrı ayrı hesaplanmıştır. Hesaplanan FES değerleri günlük ve aylık ortalamalar dikkate alınarak analiz edilmiştir. Ortaya çıkan FES değeri santigrat derece ( C) cinsinden olduğu için kullanımı oldukça kolaydır ve karşılaştırma yapmaya izin vermektedir (Tablo 1). Ankara şehir merkezi ve yakın çevresinin biyoklimatik koşullarının alansal dağılımı için basit co-kriging ve çizgisel regresyon modelleri kullanılmıştır. Kriging komşu lokasyonlardan elde edilen değerlerin gözlem yapılmayan alanlara interpolasyonunu sağlayan bir grup jeoistatistik tekniğinin genel adıdır. Kriging çizgisel en küçük kareler algoritmalarına dâhildir. Temel olarak verili noktalardan (x 1,, x n ) elde edilen fonksiyonların kullanımıyla bilinmeyen bir noktadaki (x) gerçek değerin fonksiyonu (f) belirlenmesine dayanmaktadır (Denk 1). ( ) ( ) ( ) Denk 1. Denk 1 de, n modeli oluşturan nokta sayısı, x i kullanılan noktaların değeri, f(x) aranılan değer, λ i hesaplanmada kullanılan ağırlık değeridir. λ i nin ağırlıkları variogram fonksiyonları yardımıyla Denk 2 kullanılarak hesaplanır (Stein, 1999: 53). ( ) ( ) ( ) ( ) Denk 2.
Şekil 1. Yer bulduru haritası. Basit co-kriging yardımıyla AMİ ve EMİ için hesaplanan FES değeri çalışma alanının tamamına interpole edilmiştir. Çizgisel regresyon bir veya daha fazla bağımsız değişken (enlem, arazi kullanım, yükselti, bakı vb.) ile bağımlı değişkenin (FES) arasındaki ilişkinin yönünü ve gücünü ortaya koyan bir tekniktir. Denk 3 Bu fonksiyondan yararlanarak değişkenler arasında bulunduğu varsayılan gerçek çoklu ilişkinin tahmini değeri Denk 4 yardımıyla yapılmaktadır. Denk 4 ɛi gerçek bağımsız değişkenin model kullanılarak hesap edilen değeri ile gerçek değeri arasındaki farkı vermektedir (ɛi = yi - ŷi ) Bu fonksiyondaki ɛi katsayıların hesabı için Denk 5 yardımıyla en küçük kareler yönteminden yararlanarak gerçek (ŷi) değerleri ile teorik değerleri (yi) arasındaki farklar minimize edilmektedir. ( ) Denk 5 Her bir parametre için ayrı ayrı bir en küçük kareler katsayısı hesaplanarak ve bunların gerçek y değerleri (ŷi) ile teorik y (yi )değerleri arasındaki uzaklıkların farklarının kareleri toplamı minimuma indirilmektedir. Elde edilen değerlerin anlamlı bir nedensellik içerip içermediklerinin analizi için bağımlı değişken ile bağımsız değişkenler arasındaki korelasyon katsayısının (r 2 ) hesaplanması gerekmektedir. Çoklu korelasyon katsayısı için determinasyon katsayısı Denk 6 yardımıyla hesaplanır. ( ) ( ) ( ) Denk 6 Hesaplama sonucu ortaya çıkan değer 0 ile +1 arasında bir rakamdır. r 2 değeri sıfıra yaklaştıkça nedensellik ilişkisinin zayıflamaktadır. +1 e yakın r 2 değeri bağımlı değişken ve bağımsız değişkenler arasında anlamlı bir ilişkinin olduğunu göstermektedir. İlişkinin yönü belirlenmeye çalışıldığında
Denk 4. ün karesi alınmadan negatif ya da pozitif olduğuna bakılır. Katsayısının anlamlılık seviyesini belirten eşik değerleri veri setinin hacmine bağlı olarak değişmektedir (Pedhazur, 1982). Çalışma alanın FES değerleri CBS yazılımlarındaki harita cebiri (map algebra) modülünde, çoklu çizgisel regresyon aracılığıyla enlem ve yükseltiye göre modellenmiştir. Tablo 1. FES değerlerinin termal algılanma aralıkları ve insanların verdiği fizyolojik karşılıklar (Matzarakis vd. 1999 den değiştirilerek). FES ( C) Termal algılama Fizyolojik stres derecesi dondurucu soğuk dondurucu soğuk stresi -10 ------------------------------ ------------------------------ aşırı soğuk aşırı soğuk stresi 0 ------------------------------ ------------------------------ çok soğuk çok soğuk stresi 4 ------------------------------ ------------------------------ soğuk güçlü soğuk stresi 8 ------------------------------ ------------------------------ serin orta derece soğuk stresi 13 ------------------------------ ------------------------------ çok az serin hafif soğuk stresi 18 ------------------------------ ------------------------------ konforlu termal stres yok 23 ------------------------------ ------------------------------ çok az sıcak çok az sıcak stresi 29 ------------------------------ ------------------------------ sıcak orta derece sıcak stresi 35 ------------------------------ ------------------------------ çok sıcak güçlü sıcak stresi 41 ------------------------------ ------------------------------ aşırı sıcak aşırı sıcak stresi 3. Bulgular ve Tartışma 3.1. Ankara nın biyoklimatik özellikleri Ankara şehir merkezi ve yakın çevresinde en düşük FES değerleri ocak ayında ortaya çıkmaktadır. Bunun başlıca nedeni, gelen radyasyon miktarı ve güneşlenme süresinin en az olduğu aralık ayından sonra yüzeylerin en düşük ısıya bir ay sonrasında ulaşmasıdır. Şekil 2 de Ankara' şehir merkezi ve yakın çevresinin aylık ortalama FES değerlerinin dağılışı görülmektedir. Çalışma alanın tamamında ocak ayı termal algılama ortalamaları aşırı soğuk seviyesindedir. FES değerleri şehir merkezinde -2 C- -4 C civarındayken, kırsal alanlarda yükseltiye bağlı olarak -4 C - -8 C civarında seyretmektedir. Şubat ayında FES değerleri 2 C-4 C daha yüksektir. Şehir merkezinde çok soğuk, kırsal alanlarda ise aşırı soğuk termal algılamalar hâkimdir. Çalışma alanının kuzeyinde -6 C den daha düşük FES değerleri gözlenirken, şehir merkezinde bu değer 0 C civarındadır. Mart ayında termal algılama değerleri 4 C artmaktadır. Mart ayında da çalışma alanındaki en yüksek FES değerleri şehir merkezinde (4 C-6 C; soğuk termal algılamalar) gözlenmektedir. Kırsal alanlarda ise -4 C ile 0 C (aşırı soğuk termal algılama) arasında değişmektedir. Nisan ayında en yüksek FES değerleri şehir merkezi ve çevreleyen kırsal alanlarda (8 C-10 C) bulunmaktadır. Çalışma alanının genelinde serin ve çok az serin termal algılamalar hâkimdir. Kırsal alanların yüksek kesimlerinde FES değerleri 4 C-6 C civarındadır (soğuk termal algılama). Mayıs ayında ise hesaplanan en düşük FES değeri 10 C, en yükseği ise 20,2 C dir. En yüksek FES değerleri şehir merkezinde yüksek bina yoğunluğuna sahip alanlarda (18 C-20 C) ortaya çıkmaktadır. Mayıs ayıyla birlikte şehir merkezinde konforlu, çevreleyen kırsal alanlarda ise çok az serin termal algılamaların hâkim olduğu görülmektedir. Mayıs ayından sonra nispeten olumlu biyoklimatik koşulların ortaya çıktığı bir diğer ay hazirandı Şehir merkezinin yüksek bina yoğunluğuna sahip alanlarında FES değerleri 20 C ile 24 C (konforlu termal algılama) arasındayken, kırsal alanların 800-1000 m den yüksek kesimlerinde 12 C-16 C dir (çok az serin).
Şekil 2. Ankara şehir merkezi ve yakın çevresinin aylık ortalama FES değerlerinin dağılışı (1975-2008).
0 İşaretler FES ( C) #* İstasyon İlçe Sınırı 2 4 8 12 16 Km -6-4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 Şekil 2 nin devamı. Temmuz ayıyla birlikte termal algılama değerleri konforlu algılamalardan sıcak algılamalara kaymaktadır. Özellikle şehir merkezinde 24 C ile 26 C arasında değişen FES değerleri görülürken, kırsal alanlarda temmuz ayı ortalamaları 18 C ile 22 C arasında (konforlu) kalmaktadır. Temmuz kadar olmasa da sıcak termal algılamaların hissedildiği bir diğer ay ağustostur. Temmuz ayında olduğu gibi yüksek bina yoğunluğuna sahip şehirsel alanlarda sıcak algılamalar ortaya çıkarken, bu algılamaların kapladığı alanlar daralmaktadır. Çevreleyen kırsal alanlar ve şehrin banliyölerinde ise konforlu koşullar hâkimdir. Eylül ayı FES değerlerindeki düşüşün başlıca nedeni güneşlenme süresinin kısalması ve güneşlenme şiddetinin azalmasıdır. Şehir merkezi ve güneyinde 18 C-20 C arasında FES değerleri (konforlu termal algılama) görülürken, kuzeyinde 14 C-16 C arasında (çok az serin termal algılamalar) görülmektedir. Soğuk baskısının kendini hissettirdiği ekim ayında FES değerleri şehir merkezinin yüksek bina yoğunluğuna sahip alanları ve çevresinde 10 C-14 C (serin termal algılamalar), kırsal alanlarda ise 4 C-8 C dir (soğuk termal algılama). Kasım ayı ile birlikte FES değerlerinin aşırı soğuk termal algılamalara kadar düştüğü gözlenmektedir. Şehir merkezinin yüksek bina yoğunluğu sahip alanlarında 4 C civarında (soğuk termal algılama) gözlenmesine karşın,
kırsal alanlarda -4 C ile 0 C arasında (aşırı soğuklar) değişen FES değerleri bulunmaktadır. Aralık ayında çalışma alanının tamamında 0 C den daha düşük FES değerleri (aşırı soğuklar) hesaplanırken, bu değerler şehir merkezinde -1 C - -2 C, kırsal alanlarda ise -4 C - -8 C arasında değişmektedir (Şekil 2). 3.2. Şehirleşmenin biyoklimatik koşullar üzerine etkisi Sabah saatlerindeki günlük FES değerleri karşılaştırıldığında, soğuk aylarda (kasım-mart arası) AMİ ve EMİ termal algılamalarında çok belirgin bir fark bulunmamaktadır. Buna rağmen AMİ nin EMİ den ortalama 1 C daha yüksek FES değerleri bulunmaktadır. Bazı günler bu fark 2,5 C ye kadar yükselmektedir. Bu durumun tam tersi nisan-ekim arasında ortaya çıkmaktadır. AMİ ve EMİ günlük ortalama termal algılama değerleri arasındaki farklar çok değişken olmasına rağmen, EMİ ortalama 2 C-5 C daha yüksek FES değerlerine sahiptir. En yüksek farklar yaz (haziran, temmuz ve ağustos) sabahlarında ortaya çıkmaktadır. Dolayısıyla saat 07:00 da sıcak stresine yol açan FES lerin gerçekleşme sıklığı AMİ yle kıyaslandığında %20-30 civarında daha fazladır. Kır/kasaba özelliği taşıyan Esenboğa da, Ankara ya nazaran yaz sabahlarında sıcak stresi, kış sabahlarında ise soğuk stresi daha sık gerçekleşmektedir (Şekil 3). Bunun temel nedeni, doğal malzemenin yapay yüzeylerden çok daha çabuk ısınarak ısı bırakmaya başlamasıdır. Şehir ve kır/kasaba istasyonlarının saat 14:00 FES değerleri kıyaslandığında, kış ayları (aralık, ocak ve şubat) boyunca AMİ nin FES değerleri EMİ den ortalama 1 C daha yüksektir. Bu durum termal algılama aralıklarında belirgin bir fark yaratmamaktadır. AMİ ve EMİ nin benzer konfor koşullarına sahip olduğu izlenmektedir. AMİ - EMİ arasındaki termal algılama farklılıkları mart-kasım arasında kalan dönemde artmaktadır. Bu dönemde öğleden sonraki saatlerin FES değerleri AMİ de 2 C-2,5 C daha yüksektir. En yüksek farkın 4 C ye kadar ulaşmaktadır. Saat 14:00 FES değerleri arasındaki farkın en yüksek olduğu dönem yaz başı (haziran) ve sonudur (ağustos) (Şekil 3). 21:00 de, bütün yıl boyunca AMİ nin günlük ortalama FES değerleri EMİ den 3,5 C civarında daha yüksektedir. Kış aylarında bu fark 2 C-2,5 C ye gerilerken, yaz aylarında 4 C- 4,5 C ye kadar yükselmektedir. 07:00 ve 14:00 ile kıyaslandığında çok daha yüksek farkların oluştuğu yaz akşamlarında, kır/kasabaya nazaran şehirde daha konforlu termal koşullar oluşmaktadır. İki istasyon arasındaki en yüksek farkın değeri 5,6 C dir. Akşam saatlerinde şehir her zaman daha yüksek FES değerlerine sahiptir. Geçiş mevsimlerinde (sonbahar ve ilkbahar) yaz mevsiminden daha düşük, kıştan daha yüksek FES değerleri (3,5 C-4 C) görülmektedir (Şekil 3). İki farklı lokasyonun biyoklimatik özelliklerini yansıtan Ankara (şehir) ve Esenboğa da (kır/kasaba) FES değerlerine göre belirlenen termal algılamalarda benzer bir dönemsellik bulunmaktadır. FES değerleri niceliksel anlamda farklılık göstermektedir. Yıl içinde termal koşulların izlediği iniş çıkışlar aynı dönemlere denk gelse de (örneğin her iki istasyonda en soğuk koşullar ocakta, en sıcak koşullar temmuzda oluşmaktadır), termal algılama değerlerinin rakamsal büyüklüğü çok farklı konfor koşulları yaratmaktadır. FES değerleri AMİ de EMİ ye nazaran daha yüksektir. Dolayısıyla şehir, kır/kasaba ile kıyaslandığında daha sıcak termal koşullara sahiptir. Neticede Ankara da kışın daha az soğuk, yazın daha fazla sıcak stresine yol açan termal koşullar görülmektedir. Elde edilen bu bulgular, Ankara ve Esenboğa arasındaki biyoklimatik koşulları farklı bir konfor diziniyle çalışan Çiçek le (2003) uyumludur. Gothenburg (İsveç) şehrinin farklı dokuya sahip (yoğun bina ve yeşil alanlar) bölümlerinde de şehir-kır/kasaba arasında konfor farklılıkları oluştuğu ortaya konulmuştur (Svensson ve Ingegärd, 2002). Ayrıca Strasbourg daki (Fransa) şehir ve kır FES değerlerini konu alan Matzarakis vd. (2009) de kır alanlarının yılın tamamında şehirlerden daha soğuk termal algılamalara sahip olduğu sonucuna ulaşmışlardır. Çalışkan ve Türkoğlu (2011), Ankara şehir merkezinin farklı arazi dokusuna sahip alanlarındaki biyoklimatik koşulları analiz ettikleri çalışmalarında da benzer bir şekilde, günün büyük bir bölümünde yüksek bina yoğunluğuna sahip alanların diğer arazi kullanım alanlarından daha yüksek FES değerlerine sahip olduğu sonucuna ulaşmışlardır. Karaca vd. (1995) ortalama sıcaklıkları kullanarak yaptıkları çalışmada Ankara şehir alanı ile kırsal alan arasında dikkati çeken bir farklılık olmadığını ileri sürmektedirler.
07:00 14:00 21:00 Ortalama Şekil 3.Ankara ve Esenboğa arasındaki günlük ortalama FES farkları (1975-2008). Ankara nın FES değerleri, kasım-mart döneminde saat 07:00 de Esenboğa dan 0,3 C-1,5 C daha yüksek, nisan-ekim arasında ise 0,7 C -5,0 C daha düşüktür. Saat 14:00 günlük ortalama FES değerleri yılın neredeyse tamamında (347 gün) Ankara da Esenboğa dan daha yüksektir. Esenboğa da kış günlerinde öğleden sonra termal algılamaların daha yüksek olduğu 18 gün bulunmaktadır. Buna rağmen Ankara aylık ortalama 0,5 C -2,6 C daha yüksek FES değerlerine sahiptir. Öğleden sonra saatlerinde şehir ve kır/kasaba arasındaki FES farkları soğuk aylarda azalmakta, sıcak aylarda ise artmaktadır. 365 günün tamamında saat 21:00 FES değerleri Ankara da daha yüksektir (1,7 C ile 4,5 C). Ekim-mart arasında fark azalırken, nisan- eylül arasında artmaktadır. Özellikle yaz mevsiminde şehir ortalama 4 C daha sıcak algılanmaktadır. Dolayısıyla Ankara nın şehir alanları ve kır/kasaba alanlarında ilgi çekici bir durum yaşanmaktadır. Ortalama bir yaz günü, sabah, şehir kırdan 5 C daha serin, öğleden sonra 2,5 C, akşam ise 4 C daha sıcaktır. Ayrıca şehirde ortalama bir kış günü sabahında 1 C, öğleden sonra 1 C ve akşam 2,5 C daha sıcak termal algılamalar ortaya çıkmaktadır. Bunun temel nedeni şehirlerin kırlara göre çok daha geç ısınıp geç soğumalarıdır (Landsberg, 1981; Oke, 1997; Brazel ve Quatracchi, 2005). Şehirler gerek dokuları (yüzeyleri oluşturan malzeme cinsi, rengi), gerek paternleri (yüzey geometri ve topografyaları) bakımından kırdan farklıdırlar. Güneşten gelen ısı enerjisinin (radyasyonun) soğurulması kıra nazaran karmaşık süreçlerden geçer. Bunların sonucu olarak kır alanları çabuk ısındıkları halde şehirlere göre çabuk soğurlar. Yaz aylarında kır/kasaba istasyonunun (Esenboğa) daha yüksek FES değerlerine sahip olmasının nedeni çabuk ısınmasıdır. Burada akla gelen ilk soru; neden kış aylarında kır/kasaba FES değerlerinin daha düşük olduğu ve kır alanları daha çabuk ısındığına göre neden aynı durumun soğuk mevsimde ortaya çıkmadığıdır. Bunun nedenini, Ankara da kış aylarında 07:00 FES değerlerinin Esenboğa dan daha yüksek olmasının sebebi ısınma değil, ısının daha uzun süre saklanmasına bağlı olarak geç soğumadır. Ankara ve Esenboğa da gün doğuş ve batış saatleri aynıdır. Her iki istasyonda da 1 Kasım da güneş 06:15 de, 21 Aralık ta 07:05 de, 31 Mart ta 05:30 da ve 21 Haziran da ise 04:16 da doğmaktadır. Dolayısıyla kışın şehirle kır arasında FES değerlerindeki farklılık 07:00 de değil, daha geç bir saatte kır/kasaba lehine gerçekleşmektedir. Saat 14:00 ve 21:00 değerlerinin yılın tamamında şehir lehine olmasının temel nedeni de ısının daha uzun süre saklanmasına yol açan doku, patern ve geometri farklılığıdır. Güneşten gelen radyasyon oranının düştüğü soğuk dönemlerde, saat 14:00 ve 21:00 FES değerleri arasında şehir-kır/kasaba farkının düşük olması, gelen enerjinin arttığı sıcak dönemde ise farkların yüksek olması, şehir ile kır/kasabanın enerji bütçesinin çok farklı
olduğunu göstermektedir. 1975-2008 yılları arasında Ankara ve Esenboğa günlük ortalama FES değerleri arasındaki farklar incelendiğinde şehir neredeyse yılın tamamında (359 gün) kır/kasabadan daha sıcak algılanmaktadır. Günlük ortalamalardaki farklar ekim-nisan arasında artmakta (1,1 C-2,0 C), mayıseylül arası ise azalmaktadır (0,7 C) (Şekil 3). Bu durumun en önemli nedeni, yaz sabahlarının neredeyse tamamında kır/kasabanın şehirden daha yüksek FES değerlerinin olmasıdır. Böylece Ankara-Esenboğa arasındaki FES değerlerinin günlük ortalamaları ile günün üç farklı saati için hesaplanan FES değerlerinin dikkatlice ele alınması gerekliği ortaya çıkmaktadır. Örneğin yaz aylarında saat 07:00 de Ankara da güçlü bir ısı obruğu oluşmakta, saat 14:00 te bu obruğun yerinde şehir ısı adası gelişmekte ve 21:00 civarında bu ada daha da güçlenmektedir. Kışın ise şehirde saat 07:00, 14:00 ve 21:00 de ısı adası gelişmekle birlikte, yaz mevsimindeki kadar güçlü olmamaktadır. Bunun yanında günlük ortalamalardaki farklar incelendiğinde, şehir ısı adası sadece kış aylarında belirginleşmektedir. Dolayısıyla şehirleşmenin etkisi, 07:00, 14:00, 21:00 verilerinde ortalama verilere göre daha belirgin olarak görülmektedir. 4. Sonuç Yapıların yoğunluğuna bağlı olarak şehirlerde enerji transferi (radyasyon, konduksiyon, konveksiyon), termal koşullar (albedo oranları, termal iletkenlik, özgül ısı kapasitesi), nem koşulları (buharlaşma, yağış, yüzeysel akış) ve hava sirkülasyonları (rüzgâr frekansı ve hızı) değişmektedir. Bunların sonucunda biyoklimatik koşullar da doğal malzeme ve örüntüye (patern) sahip alanlardan farklı şekillenmektedir. 1975-2008 yılları arasında ölçülen meteorolojik parametreler kullanılarak hesaplanan FES değerleri, Ankara (şehir) ve Esenboğa (kır/kasaba) arasında çok farklı biyoklimatik koşulların olduğunu ortaya koymaktadır. Ankara da, ekim-mart arası dönemde Esenboğa ya nazaran daha sıcak ve konforlu koşullar hâkimdir. Yazın ise sıcak stresi daha güçlü ve daha sık yaşanmaktadır. Gelen radyasyon oranının arttığı dönemlerde şehir ve kır/kasaba arasındaki farklar azalırken, radyasyonun azaldığı dönemlerde farklar artmaktadır. En belirgin farklar, iki lokasyon arasındaki soğuma hızlarının farklı olmasından dolayı yaz akşamlarında gözlenmektedir. Ankara da nisan ve ekim arasında karakteristik olarak 07:00 de ısı obruğu, 14:00 de ısı adası ve 21:00 de daha güçlü bir ısı adası oluşmaktadır. Kasım- mart arasında ise 07:00 de ısı adası varlığını korumaktadır. Güneşin daha geç doğmasına bağlı olarak bu dönemde şehir ısı obruğu 07:00 den sonraki bir saatte oluşmaktadır. Şehirde, kır/kasabaya nazaran daha yüksek FES değerlerinin ortaya çıkması ekim-nisan arası ısınma için daha az enerji tüketimini beraberinde getirmektedir. Bununla birlikte özellikle mayıseylül arasında ısı stresinden kaynaklı sağlık sorunları, şehirde daha fazla ortaya çıkacaktır. Şehirleşme kış aylarında daha olumlu biyoklimatik koşulların görülmesini sağlarken, yaz aylarında sıcak stresini artırmaktadır. Özellikle yüksek bina yoğunluğuna sahip alanlarda doğal malzemeden oluşan yüzeylerin (parklar, yeşil alanlar) sayısının artırılması, şehirleşmenin olumsuz biyoklimatik etkilerini azaltacaktır. Bu yüzeyler, FES lerin 3 C-5 C kadar düşük algılanmalarını sağlayacaktır. Kaynaklar Akman, Yıldırım (1990) İklim ve Biyoiklim: Biyoiklim Metotları ve Türkiye İklimleri, Palme Yay., Ankara Brazel, J., A.; Quatrocchi, D., (2005) Urban Climatology, In Oliver J. E. (ed.) Encyclopedia of World Climatology, Springer, Dordrecht, 766-780. Çalışkan, O.; Türkoğlu, N. (2011) Ankara şehrinin insan biyoklimatolojisi açısından analizi, Uluslararası İnsan Bilimleri Dergisi, 8, 978-1001. Çiçek, İ. (2003) Ankara'da Şehirleşmenin Biyoklimatik Koşullar Üzerine Etkisi Prof. Dr. Sırrı Erinç Anısına Klimatoloji Çalıştayı 2002 11-13 Nisan 2002 Ege Üni. Ed. Fak. Yay No:121, 145-157. Driscoll, M. D. (1992) Thermal Comfort Indexes. Current Uses and Abuses. Nat. Weather Digest, 17, 33-38. Epstein, Y.; Moran, S. D. (2006) Thermal Comfort and the Heat Stress Indices. Industrial Health, 44, 388-398. Gagge, A. P.; Stolwijk, J. A. J.; Nishi, Y. (1971) An effective temperature scale based on a simple model of human physiological regulatory response ASHRAE Transactions, 77, 247-57. Höppe P. (1999) The physiological equivalent temperature-a universal index for the biometeorological
assessment of the thermal environment, Int J Biometeorol, 43, 71-75. Karaca M.; Tayanç M.; Toros H. (1995) Effects of urbanization on climate of İstanbul and Ankara, Atmos Envir, 29, 3411-3421. Landsberg E. H. (1972) The Assessment of Human Bioclimate: A limited review of physical parameters, World Meteorological Organization, No:331, Cenova. Landsberg E. H. (1981) The Urban Climate, Academic Press, New York. Maarouf, A. R.; Munn R. E. (2005) Bioclimatology, In Oliver, E. J. (ed) Encyclopedia of World Climatology, Springer, Dordrecht. s.158-165. Matzarakis A.; Helmut M.; Moses, G. I. (1999) Applications of a universal thermal index: physiological equivalent temperature, Int J Biometeorol, 43, 76 84. Matzarakis A.; De Rocco M.; Najjar G (2009) Thermal bioclimate in Strasbourg - the 2003 heat wave, Theor Appl Climatol. 98, 209-220. Matzarakis, A.; Rutz, F.; Mayer, H. (2007) Modeling radiation fluxes in simple and complex environments - application of the RayMan model, Int J Biometeorol, 51, 323-334. Matzarakis, A.; Rutz, F.; Mayer, H. (2010). Modeling Radiation fluxes in simple and complex environments: Basics of the RayMan model, Int J Biometeorol, 54, 131-139. Oke, R. T. (1997) Urban climates and global environmental change. In Thompson, R. D.; Perry, A. H., (eds) Applied Climatology: Principles and Practice, Rutledge, London, 273-287. Parsons, C. K. (2003) Human Thermal Environments: The Effects of Hot, Moderate and Cold Environments on Human Health, Comfort and Performance, Taylor & Francis, London, New York. Svensson, M. K.; Ingegärd E. (2002), Diurnal air temperatures in built-up areas in relation to urban planning, Landscape and Urban Planning, 61, 37-54. VDI, (1998) VDI (Verein Deutscher Ingenieure) 3787, Part I: Environmental Meteorology, Methods for the human biometeorological evaluation of climate and air quality for the urban and regional planning at regional level. Part I: Climate. Beuth, Berlin.