UYDU KAR ÜRÜNÜ VERİLERİYLE TÜRKİYE İÇİN BÖLGESEL VE MEVSİMSEL KARLA KAPLI ALAN TREND ANALİZİ İbrahim SÖNMEZ 1, Ahmet Emre TEKELİ 2, Erdem ERDİ 3 1 Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Meteoroloji Mühendisliği Bölümü, Samsun,Türkiye. 2 King Saud Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Riyad, Suudi Arabistan. 3 Uzaktan Algılama Şubesi, Meteoroloji Genel Müdürlüğü, Ankara, Türkiye.
İÇERİK Motivasyon Kar ölçümleri IMS kar ürünü IMS ürün validasyonu Türkiye ve Bölgeleri için mevsimsel Karla Kaplı Alan Yüzdesi trend analizi Sonuçlar / Öneriler
Motivasyon Kar, iklimsel ve hidrolojik çalışmalar için önemli bir parametredir. Eriyen kar, yer altı su kaynaklarının beslenmesine, nehir akım miktarlarına doğrudan katkı sağlamaktadır. Bu nedenle, su kaynakları yönetimi iklim değişikliği çalışmaları başta olmak üzere yağış olarak düşen kar miktarı & karla kaplı alan ölçümleri özenle takip edilmelidir
Motivasyon ÇALIŞMANIN AMACI: 1. Türkiye için karla kaplı alan(kka) değişimini araştırmak. 2. Bölgesel ve mevsimsel olarak KKA trendlerini sunmak.
Kar ölçümleri Yurdumuz da kar ölçümleri, Meteoroloji Genel Müdürlüğü Devlet Su İşleri tarafından işletilen ölçüm istasyonlarından sağlanmaktadır. Bu ölçümler, noktasaldır mekansal anlamda seyrektir genellikle zamanla yerleşim yerleri içinde kalan istasyonlardadır Dolayısıyla halihazırdaki kar ölçümleri, etkin su kaynakları yönetimi iklimsel & operasyonel araştırmalar için yetersiz kalmaktadır.
Kar ürünleri - Uydular Kar ölçümleri için sabit/kutupsal yörüngeli uydulardan, Farklı sensör verileri kullanılmaktadır: MODIS, AVHRR, SEVIRI, AMSU, SSM/I, vb. Farklı kar ürünleri kullanıcılara sunulmaktadır: kar(var/yok) kar kalınlığı kar-suyu eşdeğeri Uydu verileri kullanılarak elde edilen kar ürünleri Bölgesel ve küresel ölçekte ölçüm sağlamaktadırlar. Yüksek zamansal çözünürlüğe sahiptirler (sabit yörüngeli uydular) Yüksek alansal çözünürlük sahiptirler (kutupsal yörüngeli uydular)
Uydu kar ürünü : IMS IMS (Interactive Multisensor Snow and Ice Mapping System) Kuzey yarımküre için en uzun kar bilgisi kaydı olarak kabul edilir. NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) tarafından 1966 yılında haftalık olarak üretimine başlanmıştır. Veri kaynağı : Birincil : NOAA -AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) İkincil : Sabit yörüngeli uydular ve yer gözlemleri Ürün gelişimi: 1966 : haftalık & 190 km uzaysal çözünürlük 1997 : günlük & 25 km uzaysal çözünürlük 2004 : günlük & 4 km uzaysal çözünürlük Ürün algoritması sonucunda her bir IMS pikseli: su, kara, deniz/göl buzu veya kar olarak sınıflandırılmaktadır.
Yer Gözlemleri Uydu kar ürününün tutarlılığının tespiti için kullanılmıştır. Ülke çapında 219 istasyondan(sinoptik+klima) veri sağlanmıştır. 87 : sadece sinoptik ölçümü 87 : sadece klima ölçümü 45 : hem klima hem sinoptik ölçüm yapmaktadır.
Yer Gözlemleri Bölge 0-500m 500-1000m 1000-1500m 1500-2000m 2000-2500m AKD 25 4 3 0 0 DOA 0 9 17 21 3 EGE 16 4 1 0 0 GDA 4 18 2 0 0 İÇA 0 13 26 2 0 KAR 18 8 2 1 0 MAR 20 1 0 1 0 TUR 83 57 51 25 3
IMS ürün Validasyonu Çalışma süresi : 2004-2012 (9 yıl) Günlük IMS verileri ve yer istasyon verileri kullanılmıştır. Günlük Çapraz Karşılaştırma Tablosu (contingency table) oluşturulmuştur. I M S Yer istasyonu verisi Evet Hayır Evet A B Hayır C D A: IMS ve istasyon KY çiftelerinden, IMS= kar ve istasyon KY>1cm olan çift sayısı B: IMS ve istasyon KY çiftelerinden, IMS= kar ve istasyon KY=0cm olan çift sayısı C: IMS ve istasyon KY çiftelerinden, IMS= kara ve istasyon KY>1cm olan çift sayısı D: IMS ve istasyon KY çiftelerinden, IMS= kara ve istasyon KY=0cm olan çift sayısı
IMS ürün Validasyonu I M S Yer istasyonu verisi Evet Hayır Evet A B Hayır C D Bölge Sonbahar(%) Kış(%) İlkbahar(%) Yaz(%) AKD 38.71 65.50 40.43 NaN DOA 64.53 87.72 75.62 NaN EGE 34.48 69.60 39.22 NaN GDA 24.32 55.42 38.89 NaN İÇA 61.80 85.63 53.86 NaN KAR 36.60 73.57 45.77 NaN MAR 61.50 80.22 67.08 NaN TUR 58.73 83.67 66.83 NaN
IMS ürün Validasyonu I M S Yer istasyonu verisi Evet Hayır Evet A B Hayır C D Bölge Sonbahar(%) Kış(%) İlkbahar(%) Yaz(%) AKD 60.00 37.56 79.01 NaN DOA 38.82 17.43 45.81 NaN EGE 41.18 27.49 39.39 NaN GDA 66.67 51.91 84.44 NaN İÇA 26.17 23.21 52.17 NaN KAR 43.05 33.71 60.51 NaN MAR 16.89 33.02 21.83 NaN TUR 35.11 22.97 47.32 NaN
Trend Analizi Türkiye ve bölgeleri için Karla Kaplı Alan yüzdesi(kkay) değişimi araştırılmıştır. KKAY, belli bir alan içerisindeki karla kaplı piksellerin sayısının aynı alan içerisine düşen toplam piksel sayına oranı olarak tanımlanmıştır. IMS sitesinden günlük ürün dosyaları indirilmiştir. Türkiye için ürün alt kümesi çıkartılmıştır. Türkiye ve Bölgeler için KKAY değerleri günlük olarak hesaplanmıştır. Çalışma süresi : 2004-2012 (9 yıl)
Türkiye KKAY değişimi
Mann-Kendal Trend Testi Mann-Kendal(MK) trend testi parametrik olmayan trend testidir. Belirli bir dağılıma uyma zorunluluğu içermez. X k zaman serisi olmak üzere, test istatistiği S:
Mann-Kendal Trend Testi Hipotez testleri: H o : Seri trend içermez(rastgele değişkenlerden meydana gelir) H 1 : Seri trend içerir α : anlamlılık seviyesi (1- α : güven aralığı). p-değeri : H o hipotezi doğrultusunda, en uç test istatistik değerinin elde edilme olasılığı (Diğer bir ifade ile, seçilen α anlamlılık seviyesine göre Trend içerme ihtimali) Eğer p-değeri > α ise H o kabul edilir. Eğer p-değeri < α ise H o red edilir (H 1 kabul edilir) H 1 kabul edilirse(trend var ise): S > 0 ise artan trend S < 0 ise azalan trend
MK Trend Testi Uygulaması MK trend testi: 2004-2012 dönemi için günlük KKAY değerleri için uygulanmıştır. Türkiye geneli ve bölgeleri için farklı mevsimlere göre uygulanmıştır. Hesaplanan p değerleri, =0.05 anlamlılık seviyesine (%95 güven aralığı) göre test edilmiştir. p-değeri > 0.05 ise TREND YOK. p-değeri < 0.05 ise TREND VAR.
Tüm Mevsimler MK Trend Testi Sonuçları Mevsim Bölge 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 AKD - - - - - - - - 0 DOA - - - 0 - - - - - EGE - - - 0 - - - - 0 GDA - - - - - - - - - İÇA - - - 0 - - - - - KAR - - - - - - - - - MAR - 0 0 0 - - - - 0 TUR - - - 0 - - - - -
Kış Sonbahar MK Trend Testi Sonuçları Mevsim Bölge 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 AKD + + + + 0 0 0 0 0 DOA + + + + + + + + + EGE + + + + 0 0 0 0 0 GDA + + + + 0 0 0 0 0 İÇA + + + + + + 0 0 0 KAR + + + + + + + + 0 MAR + + + + 0 0 0 0 0 TUR + + + + + + + + + AKD - 0-0 0 0 0 0 + DOA - - - 0 0 - - - - EGE - 0 0 0 0 0 0 0 + GDA - - - 0 - - - - - İÇA - - - 0 0 0 - - 0 KAR - - 0 0 0 - - - - MAR 0 + 0 0 0 0 0 0 0 TUR - - 0 0 0 - - - 0
Yaz İlkbahar MK Trend Testi Sonuçları Mevsim Bölge 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 AKD - - - - - - - - - DOA - - - - - - - - - EGE - - - - - - - - - GDA - - - - - - - - - İÇA - - - - - - - - - KAR - - - - - - - - - MAR - - 0 - - - - - - TUR - - - - - - - - - AKD 0 0 0 0 0 0 0 0 0 DOA - - - - - - 0 0 0 EGE 0 0 0 0 0 0 0 0 0 GDA - - - - - - - - - İÇA - - - 0-0 - - - KAR - - - - - - - - - MAR 0 0 0 + + 0 0 0 0 TUR - - - - - - - - -
Sonuçlar / Özet 2004-2012 dönemi(9 yıl) için günlük IMS kar ürünü kullanılmıştır. IMS ürünü Türkiye geneli validasyon sonuçları: Tutarlılık Oranı : %83.67 Yanlış Uyarı Oranı : %22.97 Kıyı bölgelerindeki ürün tutarlılığının, iç bölgelere göre daha az olduğu gözlenmiştir. Kıyı gözlem istasyonları alt kotlarda olması Kıyı bölgelerde kar yağışının daha az gözlenmesi Özellikle sık orman örtüsünün yerdeki kar varlığının tespitini zorlaştırması
Sonuçlar / Özet KKAY değerleri hesaplanarak, Mann-Kendal testi ile bölgesel ve mevsimsel trend analizi yapılmıştır. MK test sonuçları 2004-2012 döneminde BÖLGELER için ağırlıklı olarak azalan trend sonucunu vermektedir. İlkbahar : mutlak Azalan Trend Sonbahar : Süreç içinde, Artan Trend den Trend Yok a doğru bir değişim var. Kış : AKD, EGE ve MAR için Trend Yok; diğerleri Azalan Trend Yaz: GDA ve KAR bölgeleri mutlak Azalan Trend; diğerleri Tren Yok. Tüm mevsimler : Türkiye ve Bölgeler için Azalan Trend TÜRKİYE GENELİ İÇİN: Sonbahar : mutlak Artan Trend İlkbahar, Yaz ve Tüm mevsimler : mutlak Azalan Trend Kış : Azalan Trend ve Trend Yok karışık.
Muhtemel Bağlantılar A-) Küresel Isınma IPCC (2007): Son yüzyıl içerisinde ortalama yüzey sıcaklığının 0.8 o C arttığı belirtilmektedir. Erlat ve Yavaşlı(2009) : EGE bölgesi için yapılan çalışmada, özellikle 1998-2008 döneminde istasyonların çoğununda gündüz sıcaklıklarının dikkate değer bir şekilde arttığını ortaya koymuştur Erlat ve Türkeş(2012) :1950-2010 yılları arası verileri için, Türkiyede yıllık don olayı gözlenen günlerin sayısında birçok istasyon için azalan trend sonucu vurgulanmıştır. Kuglitsch ve ark. (2010) : Türkiye yi de içine alan Doğu Akdeniz de 246 istasyonla yapılan çalışmada, 1960 yılından sonraki dönemde yaz mevsimi gündüz sıcaklıklarında 0.38 ± 0.04 C/10 yıl, gece sıcaklıklarında ise 0.30 ± 0.02 C/ 10 yıl gösteren artışlar elde etmiştir.
Muhtemel Bağlantılar B-) Atmosfer Salınım Paternleri Türkiye yağışı üzerindeki etkileri birçok araştırmacı tarafından incelenmiştir. (e.g, Türkeş and Erlat 2006; Krichak and Alpert 2005). Ünal ve ark. (2012): Türkiye deki 271 istasyona ait 1961-2008 dönem verisi ile yağışın mekansal ve zamansal değişimini incelenmiştir. Yıllık, Kasım-Nisan ve Haziran-Eylül dönemleri için yapılan MK trend analizinde, her bir grup için Türkiye genelinde(özellikle batı, güney, ve güneydoğu) azalan trend bulmuşlardır. Toros(2012) : Aynı dönem ve165 istasyona ile mevsimsel trend analizi Kış : İstasyonların çoğunluğu için azalan trend; DOA birkaç istasyon artan trend İlkbahar ve Yaz : baskın olarak Trend Yok Sonbahar : %48 artan trend; %8 Azalan, %44 trend yok Ayrıca1998-2008 döneminde ortalama yağışta azalma vurgulanmıştır. Yavuz and Erdoğan (2012) : 1975-2009 dönemi ve 120 istasyondaki aylık yağış toplamları ile yaptıkları çalışmada, Artan Trend nadir olarak ve birkaç istasyon için Mart, Nisan ve Ekim ayında gözlenmiştir. Azalan Trend in baskın olduğu ve özellikle iç Anadolu da; Ocak, Şubat, Mart, Nisan ve Mayıs aylarında gözlenmiştir.
Sorular / Öneriler