LEE- Atmosfer Bilimleri-Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Çıkarma tarihi ile LEE- Atmosfer Bilimleri-Yüksek Lisans'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeYer tabanlı uzaktan algılama sistemleri kullanılarak Akdeniz bölgesinde hortum hadiselerinin sinoptik analizi ve modellenmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020) Özgenç, Ramazan ; Deniz, Ali ; Meteoroloji Mühendisliği, Atmosfer BilimleriHortum hadiseleri, Amerika Birleşik Devletleri başta olmak üzere, Avrupa, Güney Afrika, Asya'nın güneyi, Japonya'dan Avustralya'ya kadar dünyanın birçok noktasında görülmektedir. Dünyada meteorolojik hadiseler içinde can ve mal kayıplarının en önemli nedenlerinden biridir. Dünyada olduğu gibi Türkiye'de de hortumlar ile birlikte kuvvetli fırtınalar, kuvvetli yağış ve dolu gibi meteorolojik hadiseler beraber görülmektedir. Türkiye'de hortum olaylarına ilişkin açık bir kaynak bulunmadığından, Türkiye'de gerçekleşen hortumların zamansal ve mekânsal analizi için Avrupa Şiddetli Hava Olayları Veritabanı (ESWD) içerisindeki 1818-2018 yılları arasında Türkiye'de gerçekleşen hortum olaylarına ilişkin kayıtlar kullanılmıştır. Bu Veritabanı gazete ve çeşitli gönüllü kaynaklarından aldığı veriyi 4 kategoride doğrulayarak yayınlamaktadır. Türkiye'de gerçekleşen hortum hadiselerine ilişkin veritabanında son yıllarda önemli bir artış meydana gelmiştir. 1818-2018 yılları arası 450 hortum hadisesinin 447'sı 1997 yılından sonra kaydedilmiştir. Bu durumun hortumun gerçekleştiği alanlarda artan nüfusla birlikte daha çok can ve mal kaybıyla medyada daha çok yer bulması verilerin toplanmasında kolaylaştırıcı bir rol oynamıştır. Hortumlar, Türkiye'de deniz etkisinden dolayı daha çok denize kıyısı olan Akdeniz Karadeniz, Ege ve Marmara Bölgelerinde görülmesine karşın Doğu Anadolu'nun yüksek platolarında ve İç Anadolu'da seyrekte olsa görülmekte ve ciddi can ve mal kaybına sebep olmaktadır. Kasım-aralık arasındaki dönemde İzmir'den Antalya sahil bandına kadar uzanan kısımda ağırlıklı görülürken, temmuz-eylül arası ise yoğun bir şekilde Karadeniz sahil bandında gözlemlenmiştir. Karadeniz sahil bandında bu aylarda deniz suyu sıcaklığının diğer ayların 6 ºC ila 8 ºC üzerinde 22 ºC-24 ºC arasında seyretmesi nemli ve sıcak deniz havasının yükselici hava hareketlerini tetikleyerek daha yukarı enlemlerden gelen siklonların getirdiği soğuk hava ile birleştiğinde şiddetli konvektif fırtınaların oluşmasına katkı yapmaktadır. Aynı zamanda Doğu Anadolu'nun platolarında mayıs döneminde meydana gelen hortum hareketleri yüzeyin hızla ısınması ile eriyen karın ortamdaki nemi artması hortum hareketlerini arttırmaktadır (Bozkurt, 2011). Ayrıca Türkiye'de kasım-şubat arası soğuk dönemde çok sayıda Akdeniz siklonu Türkiye'nin Ege ve Akdeniz kıyılarını etkisi altına almaktadır. Bu siklonların beraberlerinde getirdikleri sıcak ve nemli Akdeniz havasını atmosferin üst seviyelerine taşıyarak burada mevcut bulunan soğuk hava ile teması kararsız atmosfer koşullarının oluşmasına katkı sağlayarak hortum, kuvvetli rüzgarlar, dolu, şiddetli sağanak ve sel gibi birçok meteorolojik olayların meydana gelmesine neden olmaktadır. Bu nedenle Türkiye'de hortumun meydana gelmesinde deniz etkisi, siklonlar ve topografya önemli katkı yapmaktadır. Türkiye'de kayda geçen ilk hortum hadisesi 1818 yılında görülmüştür. İlk can kaybı ise İstanbul Büyükçekmece önce su üzerinde başlayan 2 kişinin ölümüne 14 kişinin yaralanmasına neden olan F2 şiddetindeki hortumdur. En ölümcül hortum hadisesi ise 1930 yılında Edirne'de 20 kişinin öldüğü ve şiddetinin bilinmediği hortum hadisesidir. 2018 yılı sonuna kadar çeşitli ölçeklerde meydana gelen hortum hadiselerinde 41 kişi ölmüş 114 kişi ise yaralanmıştır. 450 hortum hadisesinin %31,69 sonbahar, %26,33 kış, %22,54 ilkbahar, %19,64'ü ise yaz aylarında gerçekleşmiştir. Türkiye'de hortumlar en çok ocak, mayıs ve ekim aylarında görülürken en az nisan ve ağustos ayında görülmüştür. Hortumların önemli bir kısmı gün ışığın olduğu saatte oluşurken gece saatlerinde oluşan hortumlarda görülmüştür. Hortumlar en çok gün ışığının dik geldiği öğlen ve öğleden sonra 09:00-14:00 Eşgüdümlü Evrensel Zaman (UTC) saatleri arasında meydana gelmiştir. Hortumların en az görüldüğü saat dilimi ise 01:00 UTC olarak gerçekleşmiştir. Fujita ölçeğine göre F3 şiddetinde %1.29, F2 şiddetinde %13.55, F1 şiddetinde %62,58 ve F0 şiddetinde 22.58% oranlarında gerçekleşmiştir. Burada F0 şiddetindeki hortumlarının 3 tanesi hariç deniz üzerinde ve kıyıda gerçekleşmiştir. Bu durum mezosiklonik olmayan daha çok su yüzeyinde oluşan F0 şiddetindeki su hortumların olduğunu göstermektedir. Su hortumları sonbahar mevsiminde karada görülenlerin neredeyse iki katı oranında görülmüştür. Diğer mevsimlerde ise görülme sayıları neredeyse birbirine yakın gerçekleşmiştir. Ayrıca mayıs ve aralık ayları arasında kara hortumlarından çok daha fazla görülmüştür. Türkiye'de en uzun yol giden hortum F1 şiddetinde ve 14 km mesafe katetmiştir. Türkiye'de hortumlar ağırlıklı olarak 3-4 km aralığında yol gitmiş ve 550 metre yol genişliğine ulaşan hortumlar görülmüştür. Ağırlıklı yol genişliği ise 150-200 metre olarak gerçekleşmiştir. Türkiye'de hortumların yaklaşık %81'inin güneyli yönlerden kuzeyli yönlere ilerledikleri tespit edilmiştir. Akdeniz Bölgesi hortum hareket yönlerinin bu oranın yükselmesine katkı yaptığı görülmüştür. Bu çalışmanın ikinci bölümünde; Sayısal Hava Tahmin Modeli (WRF) V4.1.2 modeli için veri olarak Global Data Assimilation System (GDAS), 0.25° Final Analysis ve diğer çalışmalar için de ERA-5 verisetleri kullanılmıştır. İlk hadise için 13.11.2017 00 UTC'den 14.11.2017 00 UTC'ye kadar ve ikinci hadise için 17.01.2016 00 UTC'den 18.01.2016 00 UTC'ye kadar olan veriler modele tanıtılmıştır. Türkiye'nin Akdeniz Bölgesi'nde doğuda Antalya sınırı, kuzeyde Balıkesir'in güneyi, Afrika'nın kuzeyi ve Avrupa'nın güneyi Sicilya adasını içeren 9 km çözünürlüklü bir çalışma alanı ve batıda Bodrum ve doğuda Side'yi içine alan 3 km çözünürlüklü ikili yuva şeklinde çalışma alanı kullanılmıştır. Ayrıca Meteoroloji Genel Müdürlüğü (MGM) tarafından sunulan uydu ve radar görüntüleri incelenmiştir. 12.11.2017 tarihinde F3 şiddetinde gerçekleşen hortum hadisesinde; Sicilya ve Libya arasındaki bölgede oluşan Akdeniz siklonu 13.11.2017 tarihinde 16:50 UTC ve 19:00 UTC arasında yanlızca Antalya ilçelerinde 2 adet F1, 1 adet F2, 1 adet F3 ve maksimum 3 cm çapında dolu olayına neden olmuştur. Siklonun etkisiyle kasım ayı ortalamalarının üstünde 22.2 ºC seyreden deniz suyu sıcaklığı ile birlikte yüzeyde 35 knot değerine ulaşan kuvvetli güney doğulu rüzgarlar ile 300 hPa seviyesinde daha batılı yönlerden esen 85 knot değerindeki kuvvetli jet rüzgarların varlığı kuvvetli yükseltici hareketlerin oluşturarak yer seviyesindeki nemin atmosferin üst seviyelerine taşınımı sağlamış ve yer ve 500 hpa seviye arasındaki sıcaklık farkının 40 ºC üzerine çıkması çok kararsız atmosfer koşullarının oluşmasına katkı sağladığı görülmüştür Index tahminlerinde, hortum sırasında Finike üzerinde 18:00 UTC'de; Konvektif yeterlikli potansiyel enerji (CAPE) değerlerinin 1750-2000 Jkg-1 maksimum aralıkları olduğu bu değerler ile orta seviyeli kararsızlığın ve orta seviyeli ya da şiddetli oraj olma ihtimalinin olduğunu göstermiştir. 0-1 km rüzgâr kaymasının 12-14 ms-1 değeri, 0-6 km alizinde ise 30-32 ms-1 yüksek değerleri göstermiştir. Oraj nisbi sarmal (SRH) değerleri 0-1 km arasında 200-300 m2s-2 0-3 km 400-500 m2s-2 ile yüksek değerler göstermiştir. Enerji helicity indeks (EHI) değeri 0-1 km için 1.5-2 arasında ve 0-3 km EHI değerinin ise 5.5-6 arasında çok yüksek değeri göstermiştir. Hortum için kullanılan index değerleri, mezosiklon içeren F2+ üzerindeki hortum oluşma ihtimalinin yüksek olduğunu göstermiş ve WRF analizinin hortum şiddetinde iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. 17.01.2016 tarihinde Antalya'nın Demre ilçesinde önce su yüzeyinde başlayan sonra kara üzerinde devam eden F1 şiddetindeki hortum analizinde ise; İlk hadise gibi 16.01.2016 tarihinde Sicilya üzerinde bulunan Orta Akdeniz siklonunun Akdeniz Bölgesi'ni etki altına almasıyla gerçekleştiği görülmüştür. Deniz yüzeyi sıcaklığının ocak ayı ortalamasının 1 ºC üzerinde 17.5 ºC arasında seyrettiği ve alçak basınc sisteminin siklonik hareketinin etkisiyle Akdeniz üzerinden 30 knot değerini bulan güneyli rüzgarların Akdeniz üzerinden nemli ve sıcak deniz havasını Demre üzerine getirerek, 850 ve 700 hPa seviyelerinde % 100'ü bulan nemin oluşmasına katkı sağlamıştır. Yer ve 500 hPa seviyeleri arasındaki sıcaklık farkı yaklaşık 44 ºC değerine ulaşarak kararsız atmosfer koşulların varlığına katkı yapmıştır. 300 hPa seviyesinde 110 knot değerlerini bulan güçlü jet maksimumlarının Akdeniz üzerinden gelerek Demre'nin üzerinden geçtiği görülmüştür. Demre üzerinde; CAPE değerlerinin 460 Jkg-1 değerinin kış ayları için nispeten yüksek değerlerdir. 0-1 km rüzgâr kayması analizinde shear değerinin 4-6 ms-1, 0-6 km arasında ise 30-32 ms-1 değerleri ile yüksek değerler göstermiştir. SRH değerlerinin 0-1 km arasında 100-200 m2s-2, 0-3 km arasında ise 300-400 m2s-2 bulan yüksek değerler görülmüştür. EHI değerleri 0-1 km ve 0-3 km için 0.5-1 aralığında düşük değerler gösterdiği tespit edilmiştir. Antalya radarı hortumun gerçekleştiği yerlere yakın olmasına rağmen yerden 965 metre yüksekte kurulu olması hortum hadiselerinin yaklaşık bu seviyeni altında gerçekleşmesi radarların ışın yüksekliği nedeniyle hortuma dair işaretler görülememiştir. Yanlızca 50 dBZ üzerinde reflektivite değerleri bulunan oraj hücrelerinin ve squall hattının varlığı görülmüştür. Meteosat İkinci Nesil (MSG) uydu görüntü analizinde ise ; F3 şiddetindeki hortum hadisesinde kızılötesi ve su buharı kanal görüntülerinde çok yüksek soğuk parlaklık değerleri yukarı yönlü hava akımlarının çok kuvvetli olduğunu göstermiştir. F1 şiddetindeki hortum hadisesinde ise -30 ºC civarında soğuk parlaklık değerleri görülmüştür. Kızıl ötesi kanal görüntülerinde hortum işaretlerinden olan kanat hattı bulutluluğu tespit edilememiştir. Hortum hadiselerinde Görünür ve HRV kanal görüntüleri uyduların karanlık dilime rastlamıştır.
-
ÖgeMeasurement and analysis of sky brightness in tae-3: A case study in Antarctica(Institute of Science and Technology, 2020-07) Küçük, Furkan Ali ; Kahya, Ceyhan ; 637054 ; Atmospheric SciencesAstronomers and atmospheric scientists usually use light from the sky to analyze the universe and atmosphere we live in. Light travels a long way in the atmosphere, scattered by aerosols and molecules. As a result, the natural glow in the sky deteriorates and increases. Sky brightness is caused by two main sources as artificial and natural. Basic parameters are the sunlight reflected from the moon and the earth, the diffusion of star lights in the atmosphere, the Zodiac Light, and the Aurora. The secondary parameters are artificial resources. Incorrect urban lighting planning is one of the biggest reasons for this. To observe the fainter stars and small changes in the sky, it is necessary to have a very dark sky and the sky brightness should be less than 19 magnitudes. The night-sky brightness can be used as an environmental assessment indicator to characterize the relative intensity of light pollution. The night-sky brightness was measured and monitored around Antarctica Horseshoe Island using a portable light-sensing device called "The Sky Quality Meter" for about a month in TAE-3 (Turkish Antarctic Expedition 3) that took place between 03.02.2019-01.03.2019. These measurements are taken between 62 and 67 degrees Southern Latitudes. The Sky Quality Meter (SQM) is a device that can instantaneously measure the brightness of the night sky in units of mag/arcsec², the international unit for measuring sky brightness. The positions of moonrise/moonset, sunrise/sunset, civil/nautical, and astronomical twilight which cause poor sky quality when observing the sky are calculated. The cloud cover and temperature, to study astronomical and meteorological parameters were measured as well. Before the start of each phase, training was provided to all parameters on the procedures in using the SQMs to take night sky brightness data. For the measurement results, the lowest value of the device is expected as mag/arcsec². This value can be shown as the sensitivity of the device to the brightness of the sun. Looking at the values measured during February, the highest value; 20.39 mag/arcsec², was equal to the values in cities with normal light pollution. Particulate values measured throughout the expedition are observed to affect the sky quality measurements adversely and it was determined that there was an inverse ratio between the number of particles and the visibility ratio of Aurora. For a better view of the night sky for several scientific reasons, monitoring atmospheric parameters and brightness elements is really important. Our project continued within the scope of TAE-4 and a comparative analysis of its measurements was carried out. In addition to continuing sky quality measurements, monitoring the visibility of Aurora and the change in the number of particles is of great importance for future studies. Keywords: Antarctica, Light Pollution, Sky Quality
-
ÖgeMarmara bölgesi için taşınım etkisiyle oluşan kirleticideğişimlerinin incelenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-16) Süer, Seda Nur ; Kahya, Ceyhan ; 511191033 ; Atmosfer BilimleriBu çalışmada toz taşınım konusu Marmara Bölgesi için araştırılmaya çalışılmış olup, taşınım ile kirlilik artışları yaşanan bölgelerde bu artışların ne kadar olduğu ve etkileyebildiği istasyonlar belirlenmeye çalışılmıştır. Marmara Bölgesi'ndeki taşınım durumları, Edirne ve İstanbul'a ait kirlilik ve meteorolojik veriler incelenerek araştırılmıştır.
-
ÖgeBowen oranı enerji dengesi yöntemiyle belirlenen yüzey enerji akılarının arıma modeli ile tahmini(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-22) Aydın, İrem ; Şaylan, Levent ; 511181006 ; Atmosfer BilimleriDünyadaki en eski bilim dallarından biri olan atmosfer bilimlerinin iki ana konu başlığı birbiri ile direkt ilişkili olan enerji ve su dengesidir. Sanayi devrimi ile hız kazanan tarımsal ve endüstriyel aktiviteler, nüfus artışı gibi nedenler sebebiyle suya olan ihtiyacın artması göz önüne alındığında su kayıplarının belirlenmesi ve kontrolü büyük bir önem taşımaktadır. Yerküre üzerinde yaşanan su kayıplarının başlıca bileşeni kara ve su yüzeylerinden oluşan buharlaşma ve bitkilerden meydana gelen terleme ile atmosfere gönderilen toplam su miktarı olarak tanımlanan evapotranspirasyondur. Enerji ve su dengesinin en önemli ve ortak bileşeni olan evapotranspirasyonun belirlenmesi amacıyla kullanılan birçok teknik bulunmaktadır. Bowen Oranı Enerji Dengesi (BREB) yöntemi enerji akısı bileşenlerini dolaylı yoldan ölçülmesini sağlayan düşük maliyetli mikrometeorolojik bir yöntemdir. Yöntem net radyasyon, toprak ısı akısı ile iki farklı seviyede sıcaklık ve nem ölçümlerine dayanır. Bu çalışmada ise BREB sistemi ile enerji akısı bileşenleri hesaplanmış, sonrasında ARIMA modelinin hesaplanan değerlerin tahminindeki başarısı değerlendirilmiştir. 22 Mart 2018 tarihinde BREB sistemine ait aletlerin ilk kurulumu ve testi Meteoroloji Aletleri ve Gözlem Usulleri Laboratuvarında yapılmış, kalibrasyon amacıyla belirli bir süre veri alınmıştır. 24 Mart 2018 tarihinde ise, BREB sisteminin ölçüm kulesi Meteoroloji Gözlem Parkına yerleştirilmiş ve 25 Mart 2018 tarihinde düzenlemeleri yapılan aletler bahsedilen ölçüm kulesine eş yüksekliklere (Yerden 1 m yüksekliğe) yerleştirilmiş ve bir hafta boyunca ölçüm yapılmıştır. Elde edilen ölçüm verileri aracılığıyla bulunan kalibrasyon denklemleri ile farklı seviyelere yerleştirilecek aynı aletlerin birbirleriyle tutarlı sonuçlar vermesini sağlanmıştır. 4 Mayıs 2018 tarihinde ise, aletler önceden planlandığı yerlerine yerleştirilmiş ve veri alınmaya başlanmıştır. Elde edilen veri seti 10 ve 30 dakikalık, saatlik ve günlük değerleri içermektedir. Çalışma kapsamında elde edilen verilerin 5 Mayıs 2018 – 22 Ağustos 2019 tarihleri arasına ait olanları analiz amacıyla kullanılmıştır. Analiz kısmında öncelikle ham verilerin 10 dakikalık, saatlik ve günlük değerleri kullanılarak ortalama, maksimum ve minimum değerleri bulunmuş; bileşenlere ait grafiklerle bu bileşenlerin zamansal değişimleri ortaya konmaya çalışılmıştır. Sonrasında BREB metodu kullanılarak 10 dakikalık, saatlik ve günlük verilere ait enerji akısı değerleri hesaplanmış, bulunan değerlerin zamanla değişimi grafiklerle gösterilmiştir. Son aşamada ise elde edilen değerler ARIMA modeli aracılığı ile tahmin edilmeye çalışılmıştır. Çalışma sonucunda ARIMA modelinin özellikle açık hava şartlarında enerji akısı bileşenlerinden olan Net Radyasyon, Hissedilir Isı Akısı ve Buharlaşma Gizli Isı Akısı için 4 – 12 günlük süre zarfında önemli başarı oranları elde ettiğini göstermiştir.
-
ÖgeAnkara ve Eskişehir illerinde insansız hava aracı uçuşlarından elde edilen meteorolojik ölçümlerin WRF modeli sonuçlarıyla karşılaştırılması(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-02-01) Aydemir, Rukiye Aybüke ; Şahin, Ahmet Duran ; 511191020 ; Atmosfer BilimleriHavacılık ülke ekonomisinin büyük bir kısmını oluşturan turizm için önemine ek olarak yıldan yıla ve savunma sanayi için de önemli bir sektör haline gelmektedir. Dünya'da savunma sanayi alanındaki gelişmeler ile birlikte ülkemizde de bu alanda önemli adımlar atılmaktadır. Havacılık sektörüne olan ilginin sivil ve askeri alanlarda artan trendi ile birlikte hava tahminleri de son derece kritik bir öneme sahip olmaktadır. Havacılık meteorolojisi, meteorolojinin uçuş emniyetini arttırmak amacıyla havacılık sektörünün ihtiyaçları doğrultusunda gözlem ve tahmin yapan dalıdır. Havacılık meteorolojisi alanında yapılan gözlem ve tahminler ile ülkemizde sivil ve askeri tüm uçuşlara meteorolojik bilgiler sağlamaktadır. Bir uçuşun emniyetli bir şekilde gerçekleşmesi için kalkış ve iniş meydanlarındaki meteorolojik koşulların bilinmesi gerekmektedir. Seyrüsefer uçuşlarında rota boyunca bulut taban ve tavan yükseklikleri, bulut tepe yüksekliği, buzlanma, türbülans tahminlerinin ve uçuşu olumsuz etkileyebilecek şiddetli meteorolojik hadise tahminlerinin dikkate alınması gerekmektedir. Savunma sanayi şirketlerinde gerçekleştirilen uçuş ve test faaliyetleri için METAR ve TAF raporları resmi bir kaynak niteliğindedir. Meydan raporlarına ek olarak irtifadaki sıcaklık, rüzgâr, türbülans ve buzlanma bilgileri de uçuş gereklilikleri kapsamında son derece önemlidir. Alınan meteorolojik bilgiler ışığında uçuş ve test faaliyetlerinin iptal kararları verilmektedir. Meteorolojik tahminlere uçuş ve test faaliyetlerinde duyulan ihtiyaç aynı zamanda takvim planlamaları için de önem arz etmektedir. Hava araçları sertifikasyon süreçlerinde farklı meydanlarda ve farklı irtifalarda birtakım testler yapmak durumundadır. Hava araçlarının farklı lokasyonlarda ihtiyaç duyduğu meteorolojik bilgiler geniş bir yelpazede değerlendirilmektedir. Hava araçları kullanım amaçları doğrultusunda farklı tasarımlar ile üretilmektedir. Döner kanat hav araçları VFR uçuş olarak adlandırılan görerek uçuş şartlarına göre uçuş gerçekleştirmektedir. Sabit kanat hava araçları, hava aracı ve meydan kabiliyetlerine göre aletli yaklaşma olarak adlandırılan ILS yaklaşma yapabilmektedir. İnsansız hava araçları da düşük görüş mesafesinde kalkış ve iniş gerçekleştirme kabiliyetine sahiptir. Son yıllarda kullanımları artan insansız hava araçları havada daha uzun kalma süreleri olması ve meteorolojik limitlerinin yolcu uçaklarından hassas olması sebebiyle daha hassas ve tutarlı meteorolojik tahminlere ihtiyaç duymaktadır. Atmosferde buzlanmaya sebep olan şartlar insansız hava araçlarını olumsuz etkileyen meteorolojik hadiselerdir. Havada asılı şekilde bulunan sıvı su taneciklerinin hava aracı yüzeyine tutunması ile birlikte sıvı haldeki tanecik donarak katı hale geçmekte ve hava aracı yüzeyine yapışmaktadır. Buzlanma hadisesi dış hava sıcaklığına bağlı olmakla birlikte hava aracı yüzey sıcaklığı, tanecik boyutları ve hava aracı yüzey özellikleri gibi farklı etkenler sebebiyle de meydana gelebilmektedir. Buzlanma hadisesi uçağın farklı yüzeylerinde meydana gelebilmekte olup uçuş performansını olumsuz etkilemektedir. Uçuş gerçekleştirilen bölgeler topoğrafya özelliklerine bağlı olarak meteorolojik hadiselere ortam sağlayabilmektedir. Meydan civarındaki dağlık alanlar, denize olan yakınlık, arazi tipleri, su kaynakları ve yerleşim yerine olan uzaklık gibi pek çok parametre meydandaki hava durumunu etkileyebilmektedir. Görüş düşürücü hadiseler olan sis ve pus hadiseleri insansız hava aracı için önemli meteorolojik hadiselerdir. Görüş düşürücü hadiselerde kalkış yeteneğine sahip olan insansız hava araçları kalkış aşamasında ve iniş aşamasında pisti görmek amacıyla görüş mesafesini takip etmektedir. Görüş düşürücü hadiseler yere yakın seviyede stratüs bulutundan oluşması sebebiyle donma seviyesinin altındaki sıcaklıklarda buzlanma açısından da risk teşkil etmektedir. Uçuş ve test faaliyetleri uçuşu etkileyecek meteorolojik hadiseler olmasa bile hava durumundan olumsuz etkilenebilmektedir. Uçuş ve test faaliyetlerinin isterlerine uygun olmayan meteorolojik koşullarda da uçuş faaliyetleri iptal edilmektedir. Kapsamlı meteorolojik taleplerin gerekli olduğu uçuş ve test faaliyetleri için meteorolojik tahminlerin yer seviyesinde ve uçuş seviyesinde tutarlı bir şekilde sıcaklık, rüzgâr, bulutluluk, buzlanma ve türbülans bilgilerini oluşturması gerekmektedir. WRF modeli hava tahminlerinde sıkça kullanılan bir araç olmakla birlikte buzlanma ile ilgili doğrudan bir sonuç vermemektedir. Model yer seviyesinin 1 metre altından 0.01 hPa seviyesine kadar izobarik koordinatlarda çalışmaktadır. Model girdi verisi olarak GFS verisi kullanılmıştır. Bu tez çalışmasında WRF modeli 9 km ve 3 km olmak üzere iki farklı çözünürlükte çalıştırılmıştır. Bu tez kapsamında uçuş esnasında insansız hava araçlarından alınan meteorolojik ölçümlerin sayısal hava tahmin modeli sonuçları ile karşılaştırılması yapılmıştır. Bu tez çalışmasında Ankara ve Eskişehir illerinde gerçekleşen uçuşlar için 2017, 2020 ve 2022 yılı uçuş verileri incelenmiştir. İnsansız hava araçlarından alınan bilgiler enlem, boylam, dış hava sıcaklığı, rüzgâr şiddeti ve yönü ölçümlerini içermektedir. Ankara'da gerçekleşen ilk uçuşta buzlanma ikazı alınmış, ikinci uçuşta ise test faaliyetlerini olumsuz etkileyen kuvvetli rüzgâr hadisesi ile karşılaşılmıştır. Eskişehir'de gerçekleşen uçuşta ise iniş ve kalkış aşamasında önem arz eden sis hadisesi ile karşılaşılmıştır. Uçuşlardan alınan meteorolojik verileri WRF modeli ile kıyaslamak amacıyla tahmin verileri uçuş süresi boyunca saatlik olarak görselleştirilmiştir. Görselleştirme için NCL kullanılarak Skew-T diyagramları, zaman serileri ve farklı irtifalara ait haritalar çizdirilmiştir. İnsansız hava araçları farklı irtifalarda uçuş gerçekleştirmesi ve uçuş sürelerinin uzun olması sayesinde tez kapsamında WRF model sonuçlarının farklı zaman adımlarında incelenmesine fırsat sağlamaktadır. İnsansız hava aracı uçuş ve test faaliyetlerinden alınan meteorolojik verilerin WRF model sonuçları ile kıyaslanmasının önemi insansız hava araçları için meteorolojinin önemini vurgulamak, hava aracı gereksinimlerini ortaya koymak ve model sonuçlarının uzun süreli kıyaslamasını yapabilmektir.
-
ÖgePresent and future humid heat extremes and population exposure in Türkiye(Graduate School, 2023-06-09) Dönmez, Berkay ; Ünal, Yurdanur ; 511211005 ; 511211005Literature communicates that humid heat extremes will intensify more than dry heat extremes. This favors studies that elaborate on the characteristics of humid heat, given that it is physiologically more relevant than dry heat in terms of understanding the physical interaction between human thermoregulation and heat stress, promoting the use of metrics that express heat stress through a combination of temperature and humidity. Global projections show that the frequency and intensity of humid heat extremes will surge in the land area already subject to them and expand toward the higher latitudes, making the mid-latitudes hotspots for these extremes. Therefore, a thorough explanation of their regional characteristics becomes crucial, given that the changes in these extremes can potentially render a large proportion of the global population at risk of being exposed to humid heat extremes that can drive morbidity and mortality. At this point, the risk and vulnerability assessments inevitably include quantifying population exposure to heat stress. Studies show that there has already been a dramatic increase in global exposure to humid heat extremes. Türkiye is located in the Eastern Mediterranean near the Middle East, a region susceptible to humid heat stress. Here, we perform the first analysis of present and projected changes in the intensity and frequency of humid heat extremes and quantify the population exposure to these extremes in Türkiye, using long-term simulations from the non-hydrostatic mesoscale model of Consortium for Small-scale Modeling (COSMO-CLM) under the Representative Concentration Pathways 8.5 (RCP8.5) emission scenario. We force the model with the global simulations provided by the coupled climate model of the Max Planck Institute for Meteorology (MPI-ESM-LR), a participant in the CMIP5 (Coupled Models Intercomparison Project Phase 5) collaboration. First, global simulations are downscaled to 0.44° horizontal resolution in a domain that includes the majority of the Eastern Mediterranean region. These simulations are then further downscaled to 0.11° horizontal resolution over Türkiye. The overall model configuration is the same between the 0.44° and 0.11° simulations. We use the microphysics scheme of the 2-category Ice Scheme; the convection scheme of Tiedtke, 1989; the radiation scheme of Ritter and Geleyn, 1992; the land surface scheme of TERRA-ML; and a turbulent kinetic energy-based surface transfer scheme. The simulations are run for the years 1979-2005 for the reference period and for the years 2024-2100 for the future period. Our analysis is based on the hourly wet-bulb temperature (WBT) as the humid heat stress metric, considering its robustness to climate change, calculated from hourly temperature and relative humidity. As part of preprocessing, we verify our long-term climate simulations using the ERA5-Land reanalysis data, and we bias-correct the hourly WBT values against the corresponding reanalysis data using an Empirical Quantile Mapping (EQM) procedure. The EQM is a distribution-free correction method that takes into account several predetermined empirical quantiles to map the model output quantiles to the observed quantiles. The empirical CDFs of the WBT from the ERA5-Land reanalysis and model output are here approximated using 16 manually defined quantiles, which are 0.03, 0.10, 0.16, 0.23, 0.30, 0.36, 0.43, 0.50, 0.56, 0.63, 0.70, 0.76, 0.83, 0.90, 0.96, and 1.00. The use of the EQM approach stems from the mismatch in the model behavior in different quantiles. Namely, while the humid heat extremes, characterized in our study with the WBT, are significantly overestimated over our domain, the median values are generally underestimated. As an alternative to the EQM approach, we utilize a simple linear scaling bias-correction approach. However, this approach did not produce good results in our case, as it applies a single daily correction factor for every hour of the day. We focus on three aspects of humid heat stress across the climatologically different regions of Türkiye. First, we define base (1985-2005) and projection periods (2081-2100) and quantify changes in the frequency and intensity of the humid heat extremes in each period. The intensity metrics we use include the average annual 99th quantile (q99) and maximum (max) values of the WBT, and we use three different frequency metrics based on an absolute and a relative heat stress threshold, which are the number of days above 27°C (NOD27), the number of consecutive hours above 27°C (NOCH27), and the number of consecutive hours above local q99 (NOCHQ99). And we reveal whether the trends in the average annual median and maximum WBT values are similar, and if not, we quantify to what extent they differ. For this, we employ the Mann-Kendall trend test, which determines the significance of trends by empirically ranking the values in a timeseries. Second, we document whether the change in the climate of Türkiye affects the diurnal climatology of humid heat stress, focusing on the hours at which it maximizes. Finally, using the commonly used person-days approach, which characterizes exposure by the multiplication of the population amount in a specific region by the number of days in a year when extreme WBT circumstances occur in that region, we evaluate the long-term changes in the number of people annually exposed to specific WBT thresholds throughout the base and projection periods, allowing both the population and climate in Türkiye to evolve. To isolate the relative contribution of the extreme humid heat stress to the total exposure, we perform an alternative exposure analysis in which we hold either the population count or the climate constant throughout the analyzed period. Namely, while the climate component can be interpreted as the change in population exposure if the climate of Türkiye evolved into the future while the population kept at the year 2005, the population component of the total exposure physically refers to the change in population exposure if the climate kept at the average of the last five years in the base period while the population evolved into the future. We portray not only the nationwide changes in the humid heat extremes and population exposure but also their regional aspects by exploiting the K-means clustering algorithm. We use this algorithm to conceptualize seven climatologically different regions. The model outputs from the hourly 2-meter temperature, 2-meter RH, and total precipitation are aggregated to seasonal values for each season in a year and averaged over the base period for the clustering of these regions. Each of the K-means regions is named according to their geographical location and proximity to water bodies. For instance, the region restricted to the country's western coast is named RWC (i.e., Region West Coastal), and the region located along the southern peripheries of the nation is named RSC (i.e., Region South Coastal). We apply the conceptualized K-means regions to each analysis explained above and show regional changes in humid heat stress and exposure. First, our results suggest a remarkable increase in q99 and max values across most of the country, particularly along the coasts, relative to the base period. The average annual q99 of the WBT exceeds 29°C in some regions in the projection period, with the average annual max values approaching the dangerous heat stress threshold of 31°C during the same period. The country's all-time maximum WBT reaches 33.8°C, a nearly deadly condition. Regionally, the highest WBT values are seen in RSC and RWC, which account for 21.41% and 25.60% of Türkiye's total population, respectively, in both the base and projection periods. The frequency of humid heat stress shows similar changes as well, with the NOD27 and NOCH27 projected to increase as much as 45 days and 12 hours, respectively, in a geographically wide area, which includes the surroundings of Adana, Antalya, Izmir, Sakarya, Ordu, and Diyarbakir, most of which are coastal locations. Over most of these regions, nearly a month every year is anticipated to experience severe humid heat stress, and almost 56% of the country's land area will experience local upper tail heat stress conditions for at least an additional ten consecutive hours. This is in contrast to the NOD27 and NOCH27 in the base period, which are geographically constrained to the city of Adana. Our findings convey the higher likelihood of humid heat extremes reigning within these regions. Second, the projections show that the WBT values at every hour of the day will be at least two degrees Celsius greater than in the base period. However, this increase is more pronounced for the maximum (minimum) values of the WBT, which approximately occurs during the afternoon (nighttime). Overall, the response of the diurnal cycle of humid heat stress is consistent across regions with different climates. Finally, we explicate a significant rise in the number of people exposed to severe humid heat stress, concentrated along most coastal regions, by as much as 1.6 million person-days. The individuals living in the RSC, RWC, and RNC regions are expected to face the highest levels of exposure to humid heat stress, with regional mean population exposure to humid heat stress amounting to almost two orders of magnitude from the base period to the projection period. RWC, in particular, is subject to maximum mean exposure to 29°C in the projection period up to seven times the maximum mean exposure to 27°C in the base period. On the other hand, the exposure to the same conditions in the base period seldom exceeds 1 million person-days and is geographically limited to the southeastern city of Adana and east of the Marmara Sea. The projected rise in exposure is primarily due to climate change, as the contribution of the population component of the total exposure to the surge in exposure is minor compared to the contribution of the climate component. Further, more than 20% of Türkiye's population may confront severe humid heat stress for at least one hour, with that percentage falling to 4.15 percent for at least five consecutive hours, which indicates that people will not only endure more intense humid heat stress but also be exposed to these conditions consecutively over a period of many hours. Our findings highlight the increase in humid heat extremes and the resulting population exposure to these circumstances, especially along Türkiye's coast, and have important ramifications for society and numerous industries, including the economy and tourism.
-
ÖgeFuture changes in hourly extreme precipitation, return levels, and non-stationary impacts in Türkiye(Graduate School, 2023-06-09) Dönmez, Kutay ; Ünal, Yurdanur ; 511211018 ; Atmospheric SciencesExtreme weather events have increased in severity and frequency throughout the majority of geographical regions. Once rare events like unusually hot, wet, or dry conditions have become common in some regions. For instance, heavy downpour events are occurring more frequently and with greater severity. The Mediterranean basin is one of the locations identified in the literature as a climate change hotspot by research that looked at the SREX and AR6 regions. The study of this inland sea, which borders numerous communities in Europe and Africa, shows that the Mediterranean basin's drought conditions have gotten worse and more protracted. Furthermore, these conditions are predicted to get worse in future climate simulations, as measured by a decrease in annual total precipitation and a rise in extreme event intensity. Türkiye, the basin's easternmost member, also follows the trend observed around the Mediterranean Sea. The amount of precipitation in Türkiye's central and southern regions has decreased and is expected to continue to do so, although the northern boundary shows a different pattern. Similarly, the coastal and interior regions respond to climate change differently. Contrary to what has been observed and expected for the annual total precipitation, the magnitude of the severe precipitation has grown, affecting the majority of the nation's land areas. Considering that, we should pay more attention to extremes than averages since the variability in severe occurrences mirrors the primary impact of climate on our society. When a research subject involves block maxima or minima (BM) of time series, the Generalized Extreme Value (GEV) model is the most frequently used among EVT methods. So far, stationary GEV practices (for instance, stationary return levels) have laid the foundation for creating mitigation and adaptation measures in the context of organizational infrastructures and facilities. In that, the statistical features of extreme occurrences, such as mean and variability, are thought to remain consistent across time under stationarity. However, the quantitative characteristics of extremes are not static (non-stationary) in the face of human-induced climate change, land degradation, and urban densification. Studies in Türkiye employing GEV primarily uses daily and multi-day values of the climatic parameters, with relatively few studies using sub-daily (e.g., hourly) evaluation of extremes, one of the major factors in urban planning. Yet, those who take into account sub-daily samples of hydrometeorological parameters prefer not to use and disregard climate projections. In addition, they only utilize the intensity index and do not employ the frequency or persistence indexes for extreme value modeling. This study recognizes the usefulness of using sub-daily (hourly) samples of several precipitation indices (intensity, frequency, and persistence), using climate projections, and identifying the non-stationary impact on the future values of hourly intense precipitation episodes. For these purposes, the Consortium for Small-scale Modeling (COSMO-CLM), established by the CLM-Community of the German Meteorological Service (DWD), which is capable of carrying out long-run simulations that serve climate modelers in the industry and academia, is utilized. Using the MPI-ESM-LR as the initial-boundary condition, this study undertakes two subsequent downscaling procedures, first from the native resolution down to 0.44° and then to 0.11° for the periods 1985-2005 (reference), 2061-2080 (first projection), 2081-2100 (second projection). The eastern Mediterranean is represented by the first downscaling as its main (outer) domain, while the area around Türkiye is subjected to secondary downscaling activity (inner domain), as that nation likewise suffers from worsening drought, decreased precipitation, and more intense heat. Quantile Delta Mapping (QDM) is chosen as the principal bias-correction method to modify observed partialities in the total precipitation variable of COSMO-CLM simulations. This is done by using ERA5-Land as the benchmark data and computing the bias coefficients in relation to the reference period. Following that, extreme precipitation indexes are calculated and investigated for hourly total precipitation data centered on three main titles: Intensity Index (InI), Frequency Indexes (FrI), and Persistence Indexes (PeI). FrI and PeI are further categorized into two sub-categories, percentile and absolute. The suggested extreme precipitation indexes are then submitted to twi-formed GEV analysis. First, stationary Generalized Extreme Value (S-GEV) models are constructed for all three 20-year periods. Here, the return levels of each indicator during the reference and projection timeframes are examined using different return periods (20 and 50 years) to determine the potential risks associated with future climate change. Second, the GEV analysis is forced to incorporate non-stationarity by embedding a linear trend in its location parameter (NS-GEV) based on an analysis of the combined projection periods (40 years, 2061-2100), and the non-stationary impact is investigated. According to the original index results, the northern, western, and eastern parts of Türkiye witness an increase in the InI of up to 40%–50% in the projection periods. Large portions of the Mediterranean coastline and a small portion of the Aegean coast (Izmir), however, are only subject to a decrease in InI of no more than 20% during both projection periods, with sporadic exceptions. Both frequency-based metrics show a general south-to-north contrast over time in terms of percent changes in projection periods. However, the indicated latitudinal rate of change in the frequency of extreme precipitation (FrI-percentile) becomes even more profound and tauter at the end of the century compared to the frequency of wet hours (FrI-absolute), as the positive (negative) percent anomalies in the north (south) approach - and in some places exceed - %80. The percent change in persistence-based metrics is likewise built up so that the south-to-north contrast (negative to positive) is much more closely packed in percentile-based indexes, much like the future climate projections of frequency-based metrics. According to S-GEV analysis, the intensity index shows that through the end of the century, 20-year return level (RL) values will climb practically nationwide. The highest of these is simulated in eastern Southeast Anatolia in addition to the coastal areas of the Mediterranean, Aegean, Marmara, and Black Seas. Istanbul, one of the most populous cities in the world, is located in the Marmara region, which experiences a noticeable increase in the 20-year RL during the latter projection period. Both frequency indices show a latitudinal variation in the projections for the future, particularly for the years 2081-2100, in contrast to results for the intensity index, which show a nationwide increase in 20-year RL. The 20-year RL along the southern and western parts significantly declines in comparison to 1985–2005, whereas the RL values in the northern regions increase. Percent changes in the persistence indices' 20-year RL over the projection periods show that the latitudinal gradient is not as systematic as it is in frequency-based metrics. Particularly over the zone that divides the south and north, the noise is noticeably higher, and the distribution is noticeably more uneven. Compared to 2061–2080, the acceleration of the RL shift is more noticeable in 2081-2100, as if the negative percent change is moving north over time. A quick inquiry reveals the pattern similarity between the 20-year and 50-year RLs (such as the south-to-north gradient and greater values along the elevated locations). The only distinction between the return periods for the complete indexes can be seen in their magnitudes, where the 50-year RL values are, as one might expect, greater than the 20-year RL quantities. In that, the percent change of InI, FrI, and PeI with negative and positive leanings increases in both directions and changes color to a darker shade. As the return period lengthens during the latter period (2081-2100), this shift is amplified even more, with some grids and indexes crossing %80-%100 bands, especially along the southern and northern coasts, in the Marmara region, and in the interior regions of Anatolia. In the subsequent GEV analysis (non-stationary impact analysis), the FrI-percentile index shows stronger negative non-stationary impacts from a 20-year RL perspective, containing substantial portions of the nation with percent reductions of more than 10% (brown shades), and at certain areas (southern Türkiye), nearing 20%. The regions that show the most detrimental non-stationary impact include those in western Türkiye, the west-middle Taurus Mountains, eastern southeast Anatolia, and the Marmara region. On the other hand, a minimal positive non-stationary impact (%5, at most) is seen along the Black Sea shore. Similarly, for the FrI-absolute index, a negative non-stationary impact is also perceptible across much of Türkiye, with sporadic positive values dispersed. Positive values are interspersed among those experiencing negative non-stationary impact (approximately %15–%20), whereas negative impacts are widespread across a large portion of the Mediterranean coast, eastern Marmara, and Southeast Anatolia regions (about %10–%20). Regarding the persistence-based indexes, parallel impact patterns can be seen in both PeI-percentile and PeI-absolute. In that, the Mediterranean-Aegean coasts and Southeast Anatolia approach negative non-stationary impact values above 10%. On the other hand, the country's interior and northern regions, especially the eastern Aegean region, show positive non-stationary impacts in which the non-stationary RL predominates over its stationary counterpart. Last but not least, the InI index stands out since it has the most uniform non-stationary impact. It has no systematic behavior, the smallest magnitudes of the indicated influence (no more than 5% in both directions), and the absence of any non-stationary impact across the majority of the country. Not surprisingly, all of the indexes show the same pattern as a 20-year-based return period when considering non-stationary influence from a 50-year-based return period viewpoint. The magnitude of the non-stationary impacts is the only simulated difference between them. Specifically, the non-stationary impact grows stronger and more pronounced as the return period lengthens, exceeding 20% at some grids. These discoveries have effects on the frequency of flood episodes. A state of more severe flash flood episodes may be present throughout the majority of the country. Extreme precipitation events may occur more frequently and last longer, especially in northern regions, which are home to several metropolitan agglomerations. This might put pressure on already-vulnerable infrastructure. Also, there is a chance that these events will become less predictable at the extremes of the statistical spectrum (i.e., how intense they will be or how long the extreme rainfall episode will last). This would put more pressure on the system's supporting infrastructure and have an impact on the decision-making processes. Overall, the study's conclusions contain several limitations either, including the choice of climate model settings, the bias correction strategies, and the global warming scenario. Future research should address these limitations and consider potential opportunities.
-
ÖgeInvestigation of spacecraft surface charging for a telecommunication satellite at geosynchronous orbit(Graduate School, 2023-07-31) Gözütok, Arif Armağan ; Kaymaz, Zerefşan ; 511201003 ; Atmospheric SciencesTelecommunication satellites encounter with high density energetic plasma environment during events originated from the Sun and some major anomalies could arise in the forms of surface and deep dielectric charging concepts. The anomalies which develop in the spacecraft in orbit may affect the power and data subsystems, can change the spacecraft attitude in terms of orientation, can modify satellite operational modes and prevent the satellite operators to conduct regular operations which may lead to catastrophic failures in flight. There are numerous incidents which have previously been encountered by satellite operators on geosynchronous orbit during space weather events that have lead to system and subsystem level spacecraft failures. Surface charging on geosynchronous orbit should be monitored continuously by in-situ measurements and predicted by realistic models. In this context, plasma properties parametrization and effects on surface charging is investigated, behaviors of surface elements under the worst-case space eenvironments are analyzed and a realistic surface charging estimation approach is proposed by driving a 3D particle-in-cel (PIC) simulation with a realistic electron and proton populations with inner-magnetosphere model. Comprehensive InnerMagnetosphere Ionosphere (CIMI) Model is a inner magnetosphere model which develops electron and ion fluxes up to 10 RE behind the Earth on the nightside. This model is a time dependent model which is driven with the solar wind observations made by Lagrange 1 (L1) spacecrafts such as ACE and WIND, then solves the particle transport principles considering advanced advection-diffusion equation for solving particle phase distribution function (fs). As a result of CIMI simulations, several major MLT locations (00:00, 06:00, 12:00 and 18:00) are chosen to study the spacecraft surface charging. Electron and proton density and energy data were obtained from CIMI for selected three large geomagnetic storms events; November 2003, May 2005 and March 2015 substorms. These model outputs later are used as inputs for SPIS simulatons to obtain spacecraft charging levels for our hytpotehtical spacecraft at geosyncronous orbit. For 21 November 2003 09:59 UT, 15 May 2005 19:49 UT and 19 March 2015 16:44 UT, electron and proton populations are fitted into triple-Maxwellian and mono-Maxwellian distributions respectively and SPIS simulations are produced with these plasma properties obtained from CIMI simulation results. Realistic solar declination angle is introduced with respect to day of year and varying solar array configuration with respect to spacecraft attitude with corresponding Magnetic Local Time (MLT) orientation of the Earth pointing telecommunication satellite is considered in simulations for improved accuracy in surface charging estimation results. The study shows how main plasma parameters, population energies and densities, affect the surface charging phenomena; moreover, telecommunication satellites in GEO orbit experiencing the electron belt could be charged up to several negative tens of kV's of frame potentials and up to several kV's of differential potentials on dielectric surface materials. Eclipse conditions are quite dangerous for surface charging phenomena to occur since the absolute and differential potential values develop even further. The worst-case environmental investigation approach was used for the extreme case study simulations implemented in SPIS with the same satellite configuration. The results of this experiment showed that the worst-case space environments create appropriate conditions for high surface potentials on the critical materials. CMG material builds an absolute potential up to around -5 kV for reasonable space environments and differential potential up to around 3 kV which is over the critical arcing and discharge thresholds. The realistic surface charging estimation proposal was analyzed as well for three selected storm cases where the surface potential of dielectrics could develop quite negative values around local midnight through dawn sectors which is expected and validated by the simulation results. The satellite flight configuration could change the surface charging slightly due to the fact that incoming solar flux will create a differential and unequal satellite charging as the spacecraft fly on its trajectory with respect to the Sun. In this study, the CIMI model outputs are used for the first time as SPIS program surface charging simulation inputs. Widely used and numerous worst-case space environments were analyzed together for comprehensive and diverse investigation of surface charging phenomena. By changing the orientation of solar panels according to the MLT configuration, the accuracy of simulations was increased and the effects of the main MLT sector locations of surface charging were examined.
-
ÖgeUnderstanding the dynamics of air pollution during forest fires in Antalya-Manavgat: A WRF-CHEM analysis(Graduate School, 2024-06-06) Kara, Yiğitalp ; Toros, Hüseyin ; 511221017 ; Atmospheric SciencesThis thesis aims to investigate the air pollution dynamics of the Antalya Manavgat forest fires in Turkey, utilizing the advanced Weather Research and Forecasting model coupled with Chemistry (WRF-Chem) and the Fire INventory from NCAR version 2.5 (FINN v2.5) boundary fire emission data. The research is dedicated to comprehensively understanding both the synoptic and microscale atmospheric conditions that prevailed during the forest fire events, delving into the complexities of meteorological influences on fire behavior and pollutant distribution. A key aspect of our investigation is examining the influence of the Foehn effect, a dry and warm down-slope wind, on intensifying the initial fire conditions which may exacerbate fire spread and severity. This phenomenon is critical as it can significantly modify the local weather conditions and thereby affect the behavior of the fire and the resultant air quality issues. Furthermore, the thesis rigorously assesses the performance of the WRF-Chem model in accurately predicting essential atmospheric parameters such as Aerosol Optical Depth (AOD), Aerosol Absorption Index (AAI), Particulate Matter (PM₁₀), and various meteorological variables. The analysis of atmospheric conditions during the Manavgat forest fires in Antalya between July 26 and August 9, 2021, revealed several key findings. The Weather Research and Forecasting model coupled with Chemistry (WRF-Chem) is a state-of-the-art atmospheric modeling system utilized for simulating the interactions between meteorology and atmospheric chemistry. With options for two domains, spanning varying resolutions from 9×9 km to 3×3 km, and employing 50 vertical levels, WRF-Chem offers detailed insights into atmospheric processes. Meteorological boundary conditions are derived from ECMWF ERA5 Reanalysis data, supplemented by sea surface temperature data from the same source. Cloud microphysics are parameterized using the WSM6 scheme, while boundary layer dynamics are modeled using the MYJ scheme. The representation of cumulus clouds follows the Grell-3 scheme, and radiative processes are accounted for with the RRTMG scheme for both longwave and shortwave radiation. The land surface is modeled using the Noah-MP scheme, while the surface layer incorporates the Eta Similarity scheme.