LEE- Atmosfer Bilimleri Lisansüstü Programı

Bu topluluk için Kalıcı Uri

http://hdl.handle.net/11527/19192

Gözat

Afet bölgesinde yer alan kentlerde PM10 ve SO2 düzeylerindeki değişimlerin incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-06-06) Kurut, Ali Ozan ; Kahya, Ceyhan ; 511191001 ; Atmosfer Bilimleri

Hava, yaşamın sürdürülebilmesi için gereken temel parametrelerden biridir. Sağlıklı bir yaşam için ise, hava kalitesinin de sağlıklı bir aralıkta bulunması oldukça önemlidir. Hava kirliliği; doğa veya insan kaynaklı salınımlar sonucu, atmosferde bulunan kirleticilerin belirli seviyeleri aşması ve uygun meteorolojik koşullar altında canlı ve cansız varlıklar üzerinde olumsuz etkilere neden olması olarak tanımlanmaktadır. Kirletici seviyelerinin atmosferde belirli eşik değerleri aşması sonucu yaşam alanları ile toplumsal alanların hava kalitesi düşmektedir. İngiltere'de temelleri atılan endüstriyel devrim, sonrasında Avrupa kıtasında, Amerika ve Japonya'da etkilerini göstermiş ve buharlı makineler kullanılarak sürdürülen endüstriyel üretimler sonraki süreçte birçok ülke tarafından kullanılmaya başlamıştır. Hava kalitesi ve hava kirliliği üzerinde bir dönüm noktası olan sanayileşme, beraberinde istihdam olanaklarını ve dolayısıyla ekonomik kalkınmayı getirmiştir. İnsanların istihdam olanakların daha yüksek olduğu sanayi kentlerine göç etmesi, hızlı nüfus artışlarının önünü açmış, nüfus artışlarıyla beraber hanelerde evsel ısınma ihtiyacı sonucu kullanılan fosil yakıt ürünleri miktarı artış göstermiş ve bireysel motorlu taşıt kullanım oranı artmıştır. Sanayi devrimi ve sonrasında gelişen süreç, hava kirliliğine etki eden antropojenik sebepler arasında yer alırken, orman yangınları, volkanik faaliyetler, çöl tozları, depremler ve benzeri birtakım doğal döngüler de atmosfere birtakım kirleticilerin salınmasına yol açarak hava kirliliği üzerine etki edebilen doğal süreçlerin başında gelmektedir. Ayrıca, kirleticilerin bir bölgeden başka bir bölgeye taşınmasında, bir yerleşim bölgesi üzerinde askıda kalmasında rüzgar, basınç ve enverziyon sahaları gibi birtakım meteorolojik parametrelerin de etkisi olduğu bilinmektedir. Dolayısıyla tüm bu süreçlerin neticesinde, atmosfere salınan kirletici parametrelerin emisyon kaynakları birçok farklı alanda çeşitlilik arz etmiş, zaman içerisinde hava kirliliği üzerine tartışmalar ve yapılan çalışmalar hız kazanmıştır. Hükümetler ve birçok sivil toplum kuruluşu tarafından hava kalitesinin iyileştirilmesine yönelik adımlar atılmaya başlanmış, yapılan uluslararası antlaşmalar, mutabakat ve protokoller ile birçok ülke kirletici emisyonlarının azaltılmasına yönelik metinlerin altına imza atmıştır. Ayrıca, hava kalitesinin sağlıklı olduğu aralıktan tehlikeli seviyelere ulaştığı aralığa kadar farklı renk tonlarıyla ifade edildiği ve renk tonlarının karşılık geldiği hassas grupları ifade eden Hava Kalitesi İndeksi (HKİ) oluşturulmuştur. Partikül madde (PM10) ve kükürt dioksit (SO2) de antropojenik ve doğal süreçlerin sonunda atmosfere salınan birincil hava kirleticilerinin başında yer almaktadır. Bu çalışmada da, çapı 10 μm'den küçük olan partikül madde (PM10) ve kükürt dioksit (SO2) parametrelerinin 06.02.2023 tarihli Kahramanmaraş merkezli 7.7 ve 7.6 büyüklüğündeki depremlerden sonra "Genel Hayata Etkili Afet Bölgesi" olarak ilan edilen kentlerdeki dağılımları incelenmiştir. Kirletici verileri 01.12.2018 ile 29.02.2024 tarih aralıkları için elde edilerek, deprem dönemindeki dağılımlarının yanı sıra her iki kirleticinin de Covid-19 pandemisi öncesinde dağılımları ile pandemi dönemindeki dağılımları da ortaya konmaya çalışılmıştır. Kirletici verileri Çevre ve Şehircilik Bakanlığı Ulusal Hava Kalitesi İzleme Ağı veritabanından belirtilen tarihler için elde edilmiş ve sonrasında 01.12.2018 ile 29.02.2020 tarihleri arası pandemiden önceki dönemi, 01.03.2020 ile 30.11.2022 tarihleri arası kentlerde pandemi dönemini, 01.12.2022 29.02.2024 tarihleri arası ise Kahramanmaraş merkezli depremler ve sonrasındaki süreci temsil etmek üzere üç farklı alt periyoda ayrılmıştır. Elde edilen veriler incelenmiş, belirlenen eksik veriler ise SPSS İstatistik programında uygun kayıp veri atama yöntemleri kullanılarak giderilmiştir. Ardından kirleticilerin çalışma alanı içerisindeki tüm istasyonlarda belirlenen üç farklı dönem için mevsimsel olarak zaman serisi çıktıları elde edilmiştir. Çalışma alanı içerisindeki 10 kentte yer alan 14 hava kirliliği ölçüm istasyonunda elde edilen zaman serileri ile kirletici parametrelerin belirlenen üç farklı dönem içerisindeki dağılımları incelenmiş ve yorumlanmıştır. Kirletici parametrelerin istasyon çevresindeki dağılımlarının belirlenmesinin yanı sıra, bu dönemlerde PM10 bağımsız değişken, SO2 ise bağımlı değişken olarak seçilerek %95 güven aralığı için basit doğrusal regresyon modeli kurulmuş, hesaplamalar sonucunda elde edilen korelasyon katsayıları, determinasyon katsayıları ve kurulan modelin anlamlılığını ifade eden p değerleri yorumlanarak aralarındaki ilişki tespit edilmiştir. Son aşamada ise, istasyonlarda ölçümleri yapılan kirletici parametrelerin çalışma periyodundaki üç farklı ana dönem için hesaplamalar neticesinde elde edilen mevsimsel ortalama konsantrasyon değerleri ile limit değer aşım sayıları birbirleri ile karşılaştırılmış ve yorumlanmıştır. Çalışmada yapılan mevsimsel analizler sonrasında elde edilen sonuçlara göre, partikül madde seviyelerinin özellikle Elbistan, Osmaniye, Malatya, Meteoroloji istasyonlarında yüksek seviyelerde seyrettiği belirlenmiştir. Belirtilen istasyonlar kış, ilkbahar, yaz ve sonbahar mevsimlerine yönelik incelemelerde yaz mevsimlerine doğru kirletici konsantrasyonları kademeli olarak düşüşe geçmiş olsa da, çalışma alanı içerisindeki istasyonlar arasında en yüksek partikül madde seviyelerinin gözlemlendiği ve limit değer aşımlarının en çok yaşandığı istasyonlar olarak öne çıkmıştır. Farklı dönemlerde yapılan ölçümlerde ise Çatalan, Diyarbakır, Doğankent, Adıyaman ve Elazığ istasyonları partikül madde seviyelerinin en düşük seyrettiği ve bu anlamda hava kalitesinin daha iyi olduğu istasyonlar olarak belirlenmiştir. Kükürt dioksit ölçümleri ile yapılan mevsimsel analizler sonucunda ise, kirletici seviyelerinin en yüksek seyrettiği istasyonlar Şanlıurfa ve Onikişubat istasyonları başta olmak üzere Elbistan, Osmaniye ve Malatya olarak belirlenmiştir. Küküt dioksit seviyelerinde limit değer aşımı partikül maddeye kıyasla oldukça az sayıda gerçekleşmiş ve partikül madde incelemelerinde karşılaşıldığı gibi, yaz mevsimlerinde en düşük konsantrasyonların ölçüldüğü, kış mevsiminin ise en yüksek kirletici seviyelerinin kaydedildiği belirlenmiştir. Kükürt dioksit seviyelerinin en düşük seyrettiği istasyonların ise Çatalan, Elazığ, Adıyaman, Diyarbakır olduğu belirlenmiştir. Belirtilen istasyonlar bu yönüyle her iki kirleticide de en düşük konsantrasyonlara sahip istasyonlar olarak dikkat çekmiştir. Kirleticiler arasında mevsimsel olarak her bir dönem için kurulan basit doğrusal regresyon modeline göre, kış ve sonbahar aylarında kirleticiler arasındaki doğrusal ilişkinin daha güçlü olduğu, dolayısıyla bu dönemlerde kirletici ölçüm değerlerinin birbiriyle paralellik gösterdiği belirlenirken, ilkbahar ve yaz aylarında kirleticiler arasındaki korelasyon katsayıları ile determinasyon katsayılarının daha düşük seviyelerde seyrettiği görülmüştür. Zaman serilerine göre, pandemi sürecinin ilk aylarında ve depremlerden sonra yaşanan ilk haftalarda bazı istasyonlarda kirletici konsantrasyonlarında ciddi dalgalanmalar tespit edilmiştir. Çalışmada alanı olarak ele alınan bölgede yoğun nüfusu ile dikkat çeken kentlerin varlığı, çevresinde büyük ölçekli sanayi kuruluşları olan istasyonların bulunması, bazı istasyonların, çevresindeki trafik kaynaklı kirletici emisyonlarına açık bir alan üzerinde kurulu olması ve benzer şekilde yoğun nüfuslu ilçe çevrelerinde bulunan istasyonların evsel ısınmada kullanılan fosil yakıtlar sonucu atmosfere salınan kirletici emisyonlarına yoğun şekilde maruz kalması, termik santral gibi çevre ve insan için birçok olumsuz etkisi bulunan güç santrallerinin varlığı, pandemi dönemi başlangıcı ile gelen süreçten sonra dönem dönem tam kapanma ve kademeli olarak normale dönme adımlarının bir yansıması olarak evsel ısınmaya olan talebin, trafik kaynaklı emisyonların iniş çıkışlar göstermesi, ardından yaşanan büyük depremlerle yine bölgedeki kirletici emisyonlarının artışa geçmesi, ele alınan çalışma alanının, Türkiye'de toz taşınımının sık görüldüğü bir coğrafi bölgede yer alması gibi kirletici seviyelerini etkilemesi beklenen faktörler, çalışma sonuçlarına büyük ölçüde yansımıştır.
Bitki yüzeylerinde Eddy kovaryans yöntemiyle ölçülen ve modellenen karbon değişiminin analizi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-10-25) Altınbaş, Nilcan ; Şaylan, Levent ; 511142003 ; Atmosfer Bilimleri

Ülkeler arası yapılan iklim değişikliği ile ilgili protokollerde, ulusal ve küresel sera gazı emisyonlarının azaltılmasına ve yutak miktarının arttırılmasına yönelik çalışmaların gerekliliği vurgulanmaktadır. Bu kapsamda, karbon ayak izinin azaltılması birincil amaçtır. Ülkeler, sera gazı bütçelerini IPCC tarafından belirlenen üç aşamadan birine göre hesaplamak durumundadır. Bu aşamalardan birincisi, kendi bitkilerine özgü emisyon ve yutak katsayıları olmadığı durumda ülkelerin kullanması gereken katsayıları sağlayan en alt aşamadır. İkinci ve üçüncü aşamalar ise ülkelerin kendi ülkelerinde geliştirilmiş araştırmalara ve modellere dayanarak yapılan sera gazı hesaplamalarına dayanır. Genellikle ülkelere özgü emisyon ve yutak katsayıları yok ise Hükümetler Arası İklim Değişikliği Paneli (IPCC) tarafından kendilerine önerilen yöntem veya başka ülkelerdeki çalışmalardan elde edilen katsayılardan uygun olanı seçip kullanma zorunluluğu oluşmaktadır. Bu durum, ülkelerin ulusal sera gazı emisyon ve yutaklarının; dolayısıyla sera gazı bütçelerinin tam olarak doğru tespit edilmesinde önemli bir engel oluşturmaktadır. Ülkemizde de sera gazı emisyon ve yutak katsayılarının olmadığı sektörler ve alt bileşenlerinde IPCC tarafından önerilen yöntem ve katsayılar ile ulusal sera gazı bütçemiz hesaplanmaktadır. Ülkemiz sera gazı bütçesinde tarım alanlarından kaynaklanan CO2 eşdeğeri yaklaşık %14 gibi büyük bir paya sahiptir. Bu konuda yapılacak çalışmalar için de öncelikle yersel verilerin elde edilmesi, net ekosistem değişiminin ve bileşenlerinin belirlenmesi ilk adımı oluşturmaktadır. Bu konuda yapılacak çalışmalar için de öncelikle yersel verilerin elde edilmesi, net ekosistem değişiminin ve bileşenlerinin belirlenmesi ilk adımı oluşturmaktadır. Bu tür çalışmaların genişletilmesiyle birlikte önce küçük çapta daha sonra da büyük çapta karbon bütçeleri oluşturulabilir. Ortaya çıkacak sonuçlar, bitkilerin mikrometeorolojik anlamda atmosfere etkileri hakkında bilgilendirme yapabileceği gibi tarım ve iklim politikalarının belirlenmesinde yer alan planlayıcı kurum ve kuruluşlara da katkıda bulunabilecektir. Gelecekte, bu çalışma kapsamında belirlenecek yutak ve emisyon katsayıları, bölgede tarımla uğraşan çiftçilere devlet teşvikleri sağlanması ile ilgili politikalarda kullanılabilir. Bu tez çalışmasının ana amacı; enerji akılarını belirlemede uluslararası literatürde en yaygın kullanılan yöntemlerden biri olan Eddy Kovaryans tekniği ile kanola bitkisi yüzeyinden ölçümler alınarak, toprak ve atmosfer arasındaki sera gazı değişimlerinin belirlenmesidir. Ayrıca, ekili bitkinin fotosentez ve solunum bileşenleri göz önüne alınarak, karbon yutak ve emisyonu bakımından atmosfere nasıl bir etkide bulunacağının belirlenmesi hedeflenmiştir. Sonuç olarak, elde edilen net ekosistem değişimi (NEE)'nin farklı veriler yardımıyla ve istatistiksel yöntemlerle modellenmesi ve model sonuçlarının ölçümlerle karşılaştırılarak en uygun yöntemlerin literatüre kazandırılması amaçlanmıştır. Ayrıca NEE ölçümlerinin yaygın olmaması sebebiyle, ihtiyaç duyulduğunda eldeki farklı değişkenlerle tahmininin yapılabilmesi aracılığıyla, literatürde sıklıkla kullanılan istatistiksel yöntemlerin kullanılabilirliğinin araştırılması da amaçlanmıştır. Bu amaçla hem lineer hem de nonlineer analizlerle yüksek ilişkiler sağlanabilecek yöntemler seçilmiştir. Bu yöntemlerin uygulanabilmesi için farklı veri setlerinin kullanıldığı senaryoların oluşturulması planlanmış, test edilmiş ve daha sonra uygulamaları yapılmıştır. Tez kapsamında, Kırklareli ilindeki Atatürk Toprak, Su ve Tarımsal Meteoroloji Araştırma Enstitüsü arazisinde (41°41'53''K, 27°12'37''D, 170 m), İTÜ Meteoroloji Mühendisliği Bölümü Tarımsal Meteoroloji Araştırma Ekibi tarafından kurulmuş olan Eddy Kovaryans (LI-7500, LI-COR Biosciences) sisteminden 10 Hz zaman çözünürlüğünde veri toplanmış ve analizleri yapılmıştır. Eddy Kovaryans yöntemi; tarım alanları, ormanlık alanlar, şehir alanları, su yüzeyleri gibi farklı ekosistemlerde uygulanabilen bir yöntemdir. Aynı arazide bulunan tarımsal meteoroloji istasyonundan alınan meteorolojik veriler, arazi çalışmalarından elde edilen tarımsal veriler ve MODIS uzaktan algılama verileri de bu çalışmada yapılan analiz ve karşılaştırmalar için kullanılmıştır. Çalışma kapsamında, Dünya çapında önemli bir yağ bitkisi olarak bilinen kanolanın (Brasicca napus Oleifera sp.), 15 Ekim 2015-29 Haziran 2016 tarihleri arasındaki gelişme dönemini kapsayan veri kullanılmıştır. Veri, kanola ekili arazi üzerinden gelişme dönemi boyunca eksiksiz olarak toplanmıştır. Kanola, ülkemizde hem kışlık hem yazlık olarak yetiştirilebilen bir bitkidir. Kısa gelişme dönemiyle birim alandan yüksek ürün ve yağ sağlanması sebebiyle tüm dünyada uzun yıllardır tarımsal üretimde tercih edilen bir bitkidir. Yağlı tohumuyla üretimde avantaj sağlayan bu bitkinin, karbon salınımı bakımından da avantajlarının araştırılmasının hem üreticiler hem de karar vericiler için bilgilendirici olacağı düşünülmektedir. Ülkemizde, üretim miktarlarına göre üreticilere sağlanan primler belirlenirken verim üzerinde durulmaktadır. Fakat iklim değişikliği ve hava kirliliği gibi artmakta olan çevresel sorunlar göz önüne alındığında, gelecek yıllarda üretimi yapılan bitkilerin çevreye olan katkıları da göz önünde bulundurularak bu primlerin belirlenmesi mümkün olabilir. Bunun sağlanması için öncelikle bitkilerin atmosferle ve çevreyle etkileşimlerinin ayrı ayrı incelenmesi gerekmektedir. Bu bağlamda, bu tez çalışmasının da içeriğini oluşturan karbon akılarının bilinmesi bir noktada daha ön plana çıkmaktadır. Çalışmada öncelikle EC verisi ve aynı zamanda meteorolojik veri toplanarak analiz edilmiştir. Tüm veriler için kalite kontrol işlemleri gerçekleştirilmiş olup; aykırı verinin veri setinden uzaklaştırılması, doldurulması ve filtrelenmesi gibi işlemler her veri setine özel olarak uygulanmıştır. Gelişme dönemi boyunca araziden alınan örnek ve fotoğraflarla fenolojik dönemler belirlenmiş ve analizlerde bu dönemler ayrı ayrı incelenmiştir. Bitki gelişiminin göstergeleri olan veriler de belirli aralıklarla toplanmış ve daha sonra uzaktan algılama verisiyle karşılaştırılmıştır. Arazide ekili kanola bitkisinin, gelişme dönemi boyunca atmosferden bünyesine ne kadar CO2 gazı indirdiğini ve atmosfere ne kadar CO2 gazı saldığını belirlemek için EC sisteminden alınan ölçümlerle NEE belirlenmiştir. Bu çalışma, ülkemizde kanola bitkisinin NEE değişimlerinin belirlendiği ve dolayısıyla yaygın olarak yetiştirilen bu bitkinin karbon bütçesine etkisinin belirlendiği ilk çalışmadır. Ölçüm sonuçlarından elde edilen analizlere göre; NEE'nin negatif değerlerinin en yüksek olduğu (bitkinin bünyesine CO2 indirdiği) zamanlar, kanola bitkisinin yapraklanma, çiçeklenme ve tohum oluşturma dönemlerinde gerçekleşmiştir. Diğer fenolojik dönemlerde ise salınan CO2 miktarları indirilenden fazladır. Bitki, 258 günlük gelişme dönemi boyunca m2 başına atmosferden yaklaşık olarak 116,3 gram karbon indirmiştir. Kanola gelişme dönemindeki günlük NEE değerlerinin ortalaması -0,47 g C m-2 olarak hesaplanmıştır. NEE'nin gelişme dönemi boyunca belirlenmesinin ardından, diğer değişkenlerle ilişkileri incelenmiştir. Tarımsal meteorolojik değişkenlerle ilişkiler incelendiğinde; NEE'nin en yüksek ilişkileri sıcaklık, toprak su içeriği ve global radyasyon verisiyle gösterdiği görülmüştür. Bitki büyüme ölçütlerinden bitki boyu, LAI ve kuru biyokütle ile de istatistiksel olarak anlamlı ilişkilere ulaşılmıştır. Daha sonra, farklı istatistiksel yöntemlerle NEE'nin tahmini ve modellenmesi üzerine çalışılmıştır. Meteoroloji, tarım ve uzaktan algılama verisinin bir arada kullanıldığı lineer ve nonlineer yöntemlerle NEE verisinin validasyonu ve tahmini için analizler yapılmıştır. NEE'nin modellenmesi amacıyla, farklı değişken setlerini içeren senaryolara göre çoklu lineer regresyon, destek vektör makineleri, nonlineer regresyon ve yapay sinir ağları yöntemleri kullanılmıştır. Senaryolar oluşturulurken; NEE'nin en yüksek ilişkili olduğu değişkenler, meteoroloji ölçüm istasyonlarında en yaygın ölçülenler, tarımsal meteorolojik ölçümlerin de hesaba katılması gibi birtakım ölçütler göz önünde bulundurulmuştur. Farklı senaryolara ait sonuçlar ayrı ayrı irdelenmiştir. Orijinal NEE verisiyle tahminler kıyaslandığında, tüm senaryolar için en yakın sonuçları nonlineer regresyon analizleri vermiştir. Diğer analizlere göre korelasyonlar daha yüksek, hata terimleri daha düşük çıkmıştır. NEE'nin en tutarlı tahmininin elde edildiği senaryo; en az değişkenin ele alındığı ve yapay sinir ağları ile yapılan analiz sonucu elde edilmiştir. En yüksek determinasyon katsayısı (R2=0,80), bu analiz sonucunda elde edilmiştir. Sonuç olarak, çalışma bulguları; kanola bitkisinin karbon salınımı davranışı, fotosentez ve solunum aktiviteleri çerçevesinde NEE'nin meteoroloji, bitki ve uzaktan algılama verilerine göre analizi, tahmini ve kullanılabilecek istatistiksel yöntemler ile birlikte tahminlerin hangi veriler ele alındığında iyileştirilebileceğine dair önemli sonuçları ortaya koymuştur.
Çanakkale'nin Biga ve Lapseki bölgesi özelinde kırsal alanlardaki troposferik ozon seviyelerinin değerlendirilmesi ve meteorolojik-fotokimyasal modellerin uygulanmasıyla dağılımının belirlenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-01-17) Sarı, Deniz ; İncecik, Salahattin ; 511112002 ; Atmosfer Bilimleri

Dünya genelinde büyük kentlerin yanı sıra kırsal alanlarda da partikül madde, karbon monoksit, azot dioksit, kükürt dioksit ve ozon gibi kirleticilere karşı kalınan maruziyet gün geçtikçe artmaktadır. Emisyon kaynaklarının bulundukları bölge dışında uzun mesafeli atmosferik taşınımları sonucunda yüzlerce kilometre uzaklıktaki alanları da etkileyebilmesi bu durumun sebeplerinden biri olarak tanımlanabilir. Kaynaklardan çıkan kirleticiler bu taşınım sırasında değişmeden atmosfere dağıldığı gibi fiziksel ve kimyasal mekanizmaların etkisiyle farklı kirleticilere de dönüşebilmektedir. Bu tarz dönüşümler sonucu meydana gelen ve ikincil bir kirletici olarak tanımlanan ozon, insan sağlığı, tarım ve ekosistemler üzerindeki zararlı etkileri nedeniyle karar vericilerin üzerinde durmasını ve gerekli önlemleri almasını gerektirecek bir gazdır. Tez çalışması kapsamında Türkiye'de Marmara Bölgesi'nin Biga Yarımadası'nın kuzey batısında yer alan Çanakkale'nin Biga ve Lapseki ilçelerindeki yüksek ozon konsantrasyonlarının oluşmasına neden olan atmosferik koşulların rolünü anlamak ve detaylı bir şekilde karakterize etmek için geri yörünge modeli, meteorolojik-fotokimyasal modelleri ve hava kalitesi ölçümlerini içeren bir hava kalitesi yönetim modeli kurgulanması hedeflenmiştir. Bu model ile kırsal bir alandaki ozon seviyelerinin tespiti ve kaynakların katkısının belirlenmesine yönelik bölgeye özgü bir yaklaşım geliştirilmesi amaçlanmıştır. Yarımadanın dağlık, kırsal ve yarı-kentsel bölgelerinde üç yıl boyunca (2013-2015) izleme istasyonlarında ozon konsantrasyonları ölçülmüş ve elde edilen sonuçların geçmişte Akdeniz Havzası için yapılan benzer çalışmalar sonucunda üretilen değerlere yakın düzeylerde olduğu tespit edilmiştir. Bölgedeki en yüksek ozon değerleri emisyon kaynaklarından uzaktaki dağlık alanlarda ölçülmüştür. Dağlık alandaki yüzey ozonunun Temmuz'da büyük bir zirveyi ve Nisan'da ikincil bir zirveyi temsil ettiği gözlemlenmiştir. Kırsal alanda ölçülen saatlik yüzey ozon konsantrasyonların ise genellikle yarı kentsel bölgesinden daha yüksek olduğu belirlenmiştir. İzleme noktalarında ölçülen yıllık ortalama ozon seviyeleri noktaların deniz seviyelerinden yükseklikleri ile karşılaştırıldığında r=0,67'lik bir uyum gözlenmektedir. Bölgedeki yüzey ozonu konsantrasyonları genellikle Temmuz-Ağustos aylarında maksimum seviyelere ulaşırken, Ekim-Aralık dönemlerinde ise minimum değerleri görmektedir. Biga Yarımadası'nda yıllık ortalama yüzey ozon konsantrasyonları 48-117 μg/m3, yaz dönemlerindeki aylık ortalamalar ise 78-187 μg/m3 arasında ölçülmüştür. Bölgede gerçekleştirilen ölçümler incelendiğinde ulusal sınır değerlerin aşıldığı tespit edilmiştir. Ayrıca yapılan AOT40 hesaplamaları sonucu, ozonun bölgedeki bitki ve ormanlar üzerinde zarar verici boyutta bir etkisinin olabileceğini göstermektedir. Hava kirleticilerinin oluşumu, taşınması ve dağılmasında meteorolojik koşullar önemli bir rol oynamaktadır. Bölgedeki ozon seviyelerinin meteorolojik koşullar ile ilişkisi incelediğinde özellikle sıcaklıkla arasında yüksek bir korelasyon (r=0,6) olduğu görülmektedir. Ozon konsantrasyonları ile bağıl nem değerleri arasında ise negatif bir korelasyon (r=-0,5) olduğu belirlenmiştir. Ayrıca yüzey ozonun oluşumuna yerel kaynakların yanı sıra bölgesel taşınımın da etkisinin olabileceği düşünülerek bölge için ozon gülleri hazırlanmıştır. Bölgedeki en yüksek ozon konsantrasyonlarının rüzgar akışının KD yönünden olduğunda meydana geldiği tespit edilmiştir. HYSPLIT modelinin kümeleme algoritması kullanılarak bölgeye gelen hava hareketleri belirlenmiş ve ana rotanın %44 ile Doğu Avrupa ve İstanbul üzerinden olduğu tespit edilmiştir. Toplamda hava hareketlerinin yaklaşık %72'sinin bölgeye kuzey yönlerden gelmekte olduğu ve bu hareketlerin gerçekleştiği dönemlerde yüksek ozon değerlerinin görüldüğü belirlenmiştir. Hava kütlelerinin kalan kısmı ise bölgeye güney yönünden, Akdeniz bölgesinden gelmekte olup; bu hareketlerin olduğu dönemlerdeki ozon seviyeleri genellikle daha düşüktür. Bölgede gerçekleştirilen hava kalitesi ölçümleri sonucunda 2013-2015 yılları arası için 5 episodik ozon dönemi tespit edilmiştir. Bu episodlar için WRF/HYSPLIT modeli kullanılarak yüksek ozon seviyelerinin gözlendiği bu dönemlerdeki hava hareketleri incelenmiş olup; tümünde hava kütlelerinin kuzeyden başka bir deyişle İstanbul, Batı Avrupa ve Doğu Rusya üzerinden geldiği belirlenmiştir. Episod dönemlerindeki meteorolojik koşulların tahmini için WRF ARW 3.8 modeli kullanılmıştır. Model belirlenen episodlar için sırasıyla 9 km, 3 km ve 1 km yatay çözünürlüğe sahip üç tek yönlü iç içe alan olarak yapılandırılmış ve çalıştırılmıştır. Üretilen sonuçlara göre 1. Episod döneminde yüksek basınç sistemi ve düşük rüzgar hızları hakimdir. 2. Episod ve 3. Episod da bölge üzerinde yüksek basınç sistemi hakim olurken; rüzgar hızları ise düşük-orta seviyelerdedir. Ayrıca 2. episod döneminde Etezyen rüzgarları bölgede hakim olup; öğleden sonraki saatlerde maksimuma ulaşır ve ozonun dağılmasında önemli bir rol oynamaktadır. Model çıktılarına göre 4. ve 5. Episod da yüksek basınç sistemleri ve hafif rüzgarlar bölgede gözlenmektedir. Gerçekleştirilen model çalışmasının güvenilebilirliğini test etmek amacıyla 4 meteoroloji istasyonunun verileri kullanılarak karşılaştırmalar gerçekleştirilmiştir. Model doğrulama çalışmaları sonucunda hava sıcaklığının model tarafından başarılı bir şekilde tahmin edildiği belirlenmiştir (r=0,85). Bölgedeki ozonun taşınımı, dağılımı ve seviyesinin belirlenmesi amacıyla WRF-Chem fotokimyasal modeli kullanılmıştır. Simülasyonlar sonucunda bölgedeki ozonun ana kirletici kaynağının antropojenik emisyonlar olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca biyojenik emisyonların da ozon seviyeleri üzerindeki etkisinin göz ardı edilemeyecek seviyelerde olduğu belirlenmiştir. Bölgedeki biyojenik emisyonların katkısı günlük ortalamada yarı kentsel alan için %6-27 ve kırsal alan için ise %6-23 arasında değişmektedir. Episodlar kendi aralarında karşılaştırıldığında en düşük ozon seviyelerinin genellikle 4. Episod da görüldüğü belirlenmiştir. Bu durumun nedeni olarak episoddaki sıcaklıkların daha düşük seviyelerde; bağıl nem değerinin yüksek olması olabilir. Bölgedeki en yüksek ozon olayı ise 5. Episod gözlenmiştir. Bu durumun oluşmasında en önemli etkenlerin diğer dönemlere kıyasla yerel sirkülasyonların neden olduğu inversiyon, sıcaklıkların çok yüksek ve rüzgar hızlarının da düşük seyretmesi olduğu düşünülmektedir. WRF-Chem modeli sonuçları güvenirliklerinin test edilmesi amacıyla istatistiksel teknikler kullanılarak dört farklı hava kalitesi izleme istasyonunda gözlemlenen saatlik ozon ölçüm verileri ile karşılaştırılmıştır. Hesaplanan ozon konsantrasyonlarının tüm episodlardaki ve konumlardaki karşılaştırılmaları sonucunda uyum indisinin 0,5-0,8 arasında değiştiği hesaplanmıştır. Korelasyon katsayıları ise 0,2-0,9 aralığında hesaplanmıştır. Çalışma sonucunda meteorolojik ve fotokimyasal modeller kullanılarak elde edilen öngörülerin istenilen düzeyde güvenirliğe sahip olduğu düşünülmektedir. Tez çalışması kapsamında uygulanan model doğrultusunda kırsal alanlardaki ozonu etkileyen meteorolojik koşullar ile antropojenik ve biyojenik emisyon kaynaklarının katkıları belirlenmiştir. Geliştirilen bu yaklaşımın, farklı kırsal ve yarı kentsel alanlarda yapılacak hava kalitesi yönetimi çalışmalarına da fayda sağlayacağı düşünülmektedir. Ayrıca bu yaklaşım ile bölgede yer alan floranın da maruz kaldığı ozon seviyeleri belirlenmiş; ulusal standartlardaki sınır değerler ile karşılaştırılarak mevcut durumu ortaya konmuştur. Bu yaklaşım, ülkemizde benzer özellikler taşıyan ve özel öneme sahip kırsal alanlar içinde uygulanabilecek ve bu alanların korunmasına yönelik karar vericilere yol gösterecektir.
Marmara bölgesi için taşınım etkisiyle oluşan kirleticideğişimlerinin incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-16) Süer, Seda Nur ; Kahya, Ceyhan ; 511191033 ; Atmosfer Bilimleri

Bu 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.
Understanding 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 Sciences

This 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.

Gözat

Konu "air pollution" ile LEE- Atmosfer Bilimleri Lisansüstü Programı'a göz atma

Sayfa başına sonuç

Sıralama Seçenekleri