LEE- Atmosfer Bilimleri-Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 5 / 37
-
ÖgeBatman havalimanı sis analizi ve uzun süreli sislerin alçak seviye jetleriyle olan ilişkisi(İTÜ Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2025)Havacılık sektörü, ulaşımın hızı ve güvenilirliği nedeniyle son yıllarda büyük bir gelişme göstermiştir. Her yıl milyonlarca insan ulaşım aracı olarak hava taşımacılığını seçmektedir. Bu gelişime paralel olarak uçuş güvenliği konusu daha da kritik bir hâle gelmiş, meteorolojik koşulların uçuş operasyonları üzerindeki etkisi daha fazla önem kazanmaya başlamıştır. Uçuş emniyetinin en önemli dallarından biri meteorolojidir. Meteorolojik koşullar uçuş aktivitelerinde aksamalara veya kazalara neden olabilir. Uçuş aktivitelerini etkileyen meteorolojik koşullardan biri de düşük görüş mesafesi nedeniyle oluşan sistir. Sis, uçuş iptallerine, rötarlara ve güvenlik risklerine yol açabilmektedir. Bu bağlamda, sis olaylarının doğru şekilde tespit edilmesi ve tahmin edilmesi, hava taşımacılığının emniyetli bir şekilde sürdürülmesi açısından hayati öneme sahiptir. Bu tez çalışması, Türkiye'nin güneydoğusunda yer alan Batman Havalimanı'nda 2010–2024 yılları arasındaki 15 yıllık dönemi kapsamaktadır. Çalışmanın temel amacı, bu periyotta meydana gelen sis olaylarını; frekans, süre, oluşum zamanı ve türleri açısından analiz ederek, özellikle 24 saat ve daha uzun süreli sis olaylarının atmosferik sınır tabakadaki bir fenomen olan alçak seviye jetlerle (Low-Level Jets – LLJ) olan ilişkisini incelemektir. LLJ'ler, atmosferin alt seviyelerinde gözlenen rüzgâr hızının yerel maksimuma ulaştığı alanlardır ve nem taşınımı, türbülans üretimi ve sıcaklık yapısında değişimlere yol açmaları nedeniyle sis oluşumu üzerinde doğrudan ve dolaylı etkiler yaratabilmektedirler. Çalışmada kullanılan veriler, Türkiye Meteoroloji Genel Müdürlüğü (MGM) ile Iowa State University'nin IEM veri tabanından elde edilen 8285 adet METAR ve SPECI havaalanı gözlem raporuna dayanmaktadır. Bu veriler, Batman Havalimanı'ndaki görüş mesafesi, sıcaklık, çiy noktası sıcaklığı, rüzgâr yönü ve hızı, bulut yüksekliği, dikine görüş ve basınç gibi meteorolojik parametreleri içermektedir. Ayrıca, sinoptik ölçekte yapılan analizlerde radiosonde (yüksek seviye balon) verilerinden ve çeşitli uydu görüntüleri (Night Microphysics ve 24-Hour Microphysics RGB) ile elde edilen atmosferik görsel verilerden faydalanılmıştır. Sis olayları uçuş güvenliği açısından kritik önem taşımakta ve Batman Havalimanı'nın ILS CAT I kategorisinde yer alması sebebiyle görüş mesafesi sınırlarının altında gerçekleşen meteorolojik olaylar detaylı biçimde sınıflandırılmıştır. Sis olayları, sıcaklık, çiy noktası sıcaklığı, bulut yüksekliği, görüş mesafesi, rüzgâr yönü ve şiddeti gibi parametrelere göre kategorilere ayrılmış; sisli günlerin zaman, mevsim ve yıl bazında dağılımı analiz edilmiştir. Çalışmanın en önemli çıktılarından biri, 15 yıllık süreçte toplam 751 sisli günün tespit edilmesi ve bu günlerin toplamda 3834,85 saatlik süreye denk gelmesidir. En fazla sisli gün 2013 yılında, en uzun süreli sis ise 2014 yılında yaşanmıştır. En az sisli yıl ise 2010'dur. Sis olaylarının %75'i gece saatlerinde (22:00–06:00 UTC) meydana gelmiştir. Kış mevsimi açık ara farkla en yoğun sis oluşumuna sahip dönemdir. Sis türleri; radyasyon sisi, adveksiyon sisi, bulut tabanı alçalması, yağış sisi ve sabah buharlaşma sisi olmak üzere sınıflandırılmış, en yaygın görülen türün radyasyon sisi olduğu belirlenmiştir. Alçak seviye jetler (LLJ), sınır tabakada ortaya çıkan rüzgâr hız maksimumlarıdır ve sis oluşum mekanizmalarını dolaylı yoldan etkileyebilmektedir. Özellikle bazı bölgelerde güneybatı yönlü LLJ'lerin sisli alanlara nem taşıyarak sisin gelişimini ve süresini uzattığı; buna karşın güçlü kuzeyli LLJ'lerin türbülans ve hava karışımı ile sisin dağılmasına neden olduğu düşünülmektedir . Tezin en özgün katkılarından biri, Türkiye'deki sis ve alçak seviye jeti arasındaki ilişkini araştırıldığı ilk çalışma olmasıdır. Bu çalışmada uzun süreli sis olaylarında LLJ etkisinin sinoptik ölçekte ve yüksek seviye gözlemlerine dayanarak alçak seviye analizi yapılmıştır. LLJ'ler, atmosferin alt seviyelerinde görülen yüksek hızlı rüzgâr akımlarıdır ve özellikle nem taşınımı, türbülans yaratma ve sıcaklık profilini etkileme yoluyla sis oluşumunu doğrudan etkileyebilirler. Bu çalışmada, LLJ etkisini anlamak için dört uzun süreli sis olayı seçilmiş ve sinoptik analizlerle desteklenmiştir: Tezde bu kapsamda 21 Ocak 2013, 18 Aralık 2013, 28 Aralık 2013 ve 8 Şubat 2017 tarihli uzun süreli sis olaylarının sinoptik analizleri yapılmış ve LLJ etkileri somut verilerle değerlendirilmiştir. Yapılan sinoptik analizlerde, LLJ'lerin yönü ve yüksekliği ile sisin yoğunluğu arasında kuvvetli ilişkiler tespit edilmiştir. Tezde ayrıca, Batman Havalimanı'ndaki METAR rasatlarında kullanılan sis kodları (FG, BCFG, PRFG, VCFG, FZFG) açıklanmış, bu kodlar çerçevesinde görüş mesafesi ve diğer parametrelerin değişimi analiz edilmiştir. RVR (Runway Visual Range) değerleri ve dikine görüş (Vertical Visibility - VV) verileri üzerinden de analizler gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında elde edilen bulgular, literatürde daha önce farklı coğrafyalarda yapılmış benzer çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Özellikle Çin'in Tianjin bölgesinde yapılan çalışmalarda, LLJ'lerin sis olaylarının yaklaşık %50'si ile ilişkili olduğu bildirilmiştir. Bu tez kapsamında ise LLJ'lerin Batman Havalimanı'nda analiz edilen 16 uzun süreli sis olayının 4'ünde (%25) etkili olduğu tespit edilmiştir. LLJ yönü ve şiddeti ile sis yoğunluğu arasındaki korelasyon bu oranların daha yüksek olabileceğini düşündürmektedir; zira bazı LLJ olaylarının sinoptik ölçekte etkilerinin yüzeye yansımamış olabileceği ihtimali de mevcuttur. Ayrıca, sisin oluşumuna katkı sağlayan diğer atmosferik değişkenlerin (örneğin yüzey inversiyonları, yüzey nemi, sıcaklık gradyanları gibi) LLJ ile birlikte değerlendirilmesi gerektiği vurgulanmıştır. LLJ'lerin sis üzerindeki etkisini anlamak için kullanılan yöntemler arasında sinoptik harita analizi, yüksek seviye rüzgâr yön ve hız değerlerinin değerlendirilmesi ve sisli zamnalardaki atmosferik sınır tabaka özellikleri gibi analizler kullanılmıştır. Bulgulara göre, LLJ'lerin yönü ve şiddeti, sisin yoğunluğunu doğrudan etkilemektedir. Ayrıca, atmosferik stabilite, yüzey inversiyonu ve yüzey sıcaklık gradyanları da LLJ ve sis arasındaki etkileşimde önemli parametrelerdir. Bu çalışma Batman Havalimanı'nda gözlemlenen sis olaylarının sistematik analizini yaparak havacılık meteorolojisi açısından önemli bir konuya değinilmiştir. Sis oluşumunun sadece yüzey meteorolojisi ile değil, atmosferin alt katmanlarında oluşan jet akımlarıyla da bağlantılı olduğu açıkça ortaya konmuştur. LLJ'lerin hem olumlu hem de olumsuz etkilerinin bulunduğu ve sis oluşumu üzerinde LLJ'lerin etkisinin de değerlendirilmesi gerektiği vurgulanmıştır. Bu bulgular ışığında, Batman Havalimanı'nda uzun süreli sis tahminlerinin daha hassas yapılabilmesi ve hava trafiğinin aksamaması adına operasyonel planlamalara LLJ etkilerinin entegre edilmesi önerilmektedir. Tez, havacılık meteorolojisi, sınır tabaka meteorolojisi ve sinoptik analiz yöntemleri açısından hem akademik hem de pratik katkılar sunmaktadır. Sonuç olarak, Batman Havalimanı'nda sis olayları uçuş güvenliğini doğrudan etkileyen meteorolojik olaylar arasında yer almakta, bu olayların özellikle uzun süreli olanlarının LLJ'lerle ilişkisinin dikkate alınması gerektiği ortaya konulmuştur. Havalimanı operasyonlarının planlanmasında sisli hava koşulları ve bu koşulların oluşumunu etkileyen atmosferik süreçlerin dikkate alınması önem arz etmektedir.
-
ÖgeTarımsal meteorolojik açıdan iklim değişikliğinden kaynaklanan risklerin analizi: Karacabey örneği(İTÜ Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2025)Artan sıcaklık değerleri ve değişen yağış rejimleri ile ekstrem hava olaylarında artış beklenmektedir. Bu aşırı hava olaylarının üstü açık bir fabrika gibi çalışan tarımsal üretim üzerindeki etkileri kaçınılmazdır. Gelecekte yaşanabilecek sıcak hava dalgaları, kuraklık, sel ve taşkınlar gibi aşırı olayların sıklığı ve şiddetini önceden bilmek tarımsal faaliyetlerin planlanması, bitki ekim-hasat takvimlerinin düzenlenmesi, sulama stratejilerinin geliştirilmesi açısından çok büyük önem taşımaktadır. İklim senaryoları, gelecek dönemlerde yaşanması olası olan durumları tanımlayarak bu tür önlemler alınmasına imkan sağlar. Senaryolar ile gelecekte yaşanması muhtemel olaylar tanımlanır. Bu çalışmada Max Plank Meteoroloji Enstitüsü tarafından geliştirilmiş MPI-ESM-MR küresel dolaşım modeli RCP4.5 ve RCP8.5 senaryoları kullanılmıştır. Reanaliz verileri ile hata düzeltmesi yapılarak 1990-2100 yıllarına ait günlük maksimum ve minimum sıcaklık ile yağış miktarı verileri elde edilmiştir. Bu veriler, ETCCDI tarafından tanımlanan iklim indisleri aracılığıyla detaylı biçimde incelenmiştir. RCP4.5 ve RCP8.5 senaryolarına göre yapılan değerlendirmeler, özellikle sıcaklık, yağış ve kuraklık eğilimlerindeki değişikliklerin tarımsal üretimi nasıl etkileyeceğini ortaya koymaktadır. Görece iyimser ve kötümser senaryolar ile iklimin yakın, orta ve uzak gelecekteki değişimleri hesaplanmıştır. İndisler sıcaklık, kuraklık ve yağış kategorilerinde incelenmiştir. Yağış miktarlarındaki değişim kadar yağış şiddetindeki değişim de önemlidir bu sebeple çalışmada iklim ekstrem indisleri hesaplanarak analiz yapılmıştır. Tarımsal üretim açısından özellikle Karacabey'de üretilen domates ve buğday bitkileri incelenmiştir. Domates ve buğdayın gelişim dönemleri dikkate alınarak bitkiler için en önemli olan iklim ekstrem indisleri incelenmiştir. Domates ve buğday için ayrı ayrı hesaplanan büyüme derece değerlerinin gelecekte giderek artması bitkilerin gelişimine olumlu etkide bulunabileceğinin bir göstergesi iken, aynı zamanda yüksek sıcaklık ve kuraklık riskleri ise olumsuz etkiler de yaşanabileceğini göstermektedir. Domatesin fide dikimi döneminde don olaylarının azalması domatesin zirai dondan etkilenme olasılığının giderek azalabileceği anlamına gelmektedir. Fide dikim döneminde bitkinin yeterince sulanmış olması gelişimi için önemlidir. RCP4.5 senaryosuna göre bu dönemde aylık toplam yağışlarda artış beklenirken RCP8.5 için azalış trendi beklenmektedir. Azalış gerçekleşmesi durumunda tarımsal sulamanın önemi giderek artmaktadır. Domatesin çiçeklenme ve meyve tutum dönemleri sıcaklık maksimumlarına en hassas olduğu dönemlerdir. Maksimum sıcaklığın 35°C'ın üzerinde geçmesi beklenen gün sayılarındaki artış bitkinin gelecekte yüksek sıcaklıktan zarar görme riskinin artabileceği anlamına gelir. Çiçeklenme ve meyve tutumu sırasında bitki yüksek sıcaklıklara karşı en hassas evresindedir. Çiçeklenme döneminde yaşanabilecek kuraklıklar meyve tutumunu doğrudan etkiler, bu dönemde kuraklık değerlerinde artışın beklenmesi bitki verimine olumsuz etki yaratabilir. Buğday gelişimi süresince özellikle uzak gelecekte azalan don hadisesi yaşanan günler sayısı vernalizasyon sürecinin kısalmasına ve gelecekte bitkinin ve/veya kalitesinin düşmesine sebep olabilir. Sapa kalkma döneminden sonra ise don hadisesi bitkiye zarar vererek ölmesine sebep olabilir. Özellikle uzak gelecekte nisan ayları incelendiğinde bu riskin kalmadığı görülmektedir. Sapa kalkma ve başaklanma dönemlerinde düşmesi beklenen yağış değerleri aynı şekilde verimde olumsuz etkiler yaratabilir. Sapa kalkma döneminde en fazla suya ihtiyaç duyan buğday için kurak geçmesi beklenen bu aylarda tarımsal sulamanın önemi giderek artmaktadır.
-
ÖgeBowen oranı enerji dengesi yöntemi kullanılarak yüzey ile atmosfer arasındaki enerji akılarının analizi: Buğday bitkisi örneği(İTÜ Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2025)With the increasing global population today, the importance of water resources is more evident than ever. Water is not only a part of daily life, but also an indispensable element for agriculture, industry, and natural ecosystems. As a consequence of climate change, the pattern of precipitation has become increasingly irregular. This results in drought in some regions and excessive rainfall in others, emphasizing the necessity for more careful and planned use of water especially in semi-arid and arid regions. In water-dependent agricultural sectors, every drop and its timing of use is critically important. Evapotranspiration (ET), which plays a crucial role in the water cycle, refers to water loss through evaporation from soil and transpiration from plants. ET is especially significant in irrigation planning and the efficient management of water resources. However, since evaporation and transpiration occur simultaneously, direct measurement of ET is quite difficult. Therefore, it is necessary to rely on scientifically accepted and reliable calculation methods. One of the most widely used methods worldwide is the FAO-56 Penman – Monteith (PM) method, which estimates reference evapotranspiration (ETo) using meteorological data such as temperature, humidity, wind speed, and energy balance components, based on a reference crop surface like short grass. Although ETo does not fully reflect actual field conditions, it is considered a benchmark for determining crop water requirements. One reason for this is that factors such as soil structure, vegetation, and climate variability in real field conditions can cause deviations from the ETo value. For this reason, the Bowen Ratio Energy Balance (BREB) method is considered one of the more suitable approaches for real-world applications. This method relies on field measurements such as temperature, humidity, net radiation (Rn), and soil heat flux (G). Using the differences in temperature and relative humidity at two different heights, it first calculates the Bowen ratio (β), and then determines the latent heat flux (LE) and sensible heat flux (H). The calculated latent heat flux is directly related to evapotranspiration, allowing the actual ET value on-site to be estimated. While the BREB method is highly practical and cost-effective, some critical points must be considered. Calculations made when temperature and humidity differences are very low may be unreliable. Sensor errors, atmospheric instability, and physically meaningless data must be excluded from the analysis, and only accurate and valid measurements should be used. Although the FAO-56 PM method is a reliable and commonly used tool for estimating reference evapotranspiration, the BREB method offers an effective alternative for calculating actual ET under field conditions. Evaluating both methods together is an effective strategy to ensure the efficient use of water in agricultural production, particularly in arid and semi-arid regions. Understanding the energy exchange between the surface and the atmosphere is highly important in agricultural meteorology, especially in semi-arid regions where water is limited. This study was conducted during a wheat trial at the Atatürk Soil, Water, and Agricultural Meteorology Research Institute between October 20, 2014, and June 26, 2015. For the Kırklareli province, the prevailing wind direction between 2014 and 2015 was northeast and east-northeast. In order to evaluate the actual water consumption in the field, reference evapotranspiration was calculated using both the FAO-56 Penman-Monteith (PM) and BREB methods, and their daily and monthly variations were comparatively assessed. Through the BREB system established in the field, micrometeorological data such as air temperature and relative humidity at 1 m and 2 m heights, wind speed at 2 m, precipitation amount, soil moisture content at various depths, global and net radiation, and soil heat flux were collected. Variables such as temperature, humidity, radiation, soil heat flux, soil moisture content, and wind speed were analyzed in detail. Average temperatures were 10.33 °C at 1 m and 10.38 °C at 2 m. The highest recorded temperature was 37.44 °C, and the lowest was -11.68 °C. Average relative humidity was 83.69% at 1 m and 81.05% at 2 m, peaking at 100% on some days and dropping as low as 21%. The average global radiation was 137.84 W/m², with a maximum of 1297 W/m² and a minimum of 0 W/m². Average net radiation was 52.58 W/m², with a maximum of 706.4 W/m² and a minimum of -177.1 W/m². The average soil heat flux was -2.16 W/m², with values ranging from -31.615 W/m² to 48.135 W/m². Soil moisture content averages were 0.194 at 1 m, 0.267 at 2 m, and 0.310 at 3 m, with the highest values observed in winter and the lowest in summer. Average wind speed at 2 m was 2.12 m/s, peaking at 13.37 m/s and reaching 0 m/s on some days. Throughout the 2014–2015 growing season, plant growth was regularly monitored through measurements of fresh and dry biomass, leaf area index (LAI), and plant height. Initially low, fresh weight and yield values increased rapidly until February, with the most significant increases in April and May. On May 11, fresh biomass peaked at 67488 kg/ha, and dry yield reached 53044 kg/ha. On the same date, both above - and below - ground dry biomasses also reached their maximum values. Plant height reached 107.83 cm and LAI reached 4.68, indicating concentrated growth in spring. In the BREB calculations, the actual vapor pressure difference was derived using saturated vapor pressure values calculated from temperature and humidity at 1 and 2 m heights. Using this, latent and sensible heat fluxes were computed. A detailed filtering process was implemented to ensure data quality. Data with vapor pressure gradients |Δeₐ| < 0.0005 kPa and temperature gradients |ΔT| < 0.01 °C were excluded due to sensor errors or physical invalidity, as well as Bowen ratio values deemed physically unreasonable based on a predefined epsilon threshold. After filtering the BREB data, the average actual vapor pressure difference was 0.065 kPa while the average temperature difference was 0.504 °C. The average Bowen Ratio was 0.635, ranging from 0.006 to 8.60. The average latent heat flux was 132.48 W/m² and average sensible heat flux was 82.40 W/m². Net radiation averaged 220.77 W/m² and soil heat flux averaged 5.90 W/m². The linear regression between available energy and the sum of latent and sensible heat fluxes resulted in R² = 1, indicating that the energy balance at the surface (Rn-G=LE+H) was successfully achieved. In this thesis, changes in variables such as vapor pressure deficit (Δe), temperature difference (ΔT), Bowen Ratio, latent heat (LE), sensible heat (H), net radiation (Rn), and soil heat flux (G) during wheat's phenological stages- from sowing to harvest -were analyzed. During the sowing to emergence and third leaf stages, LE and the Bowen Ratio were low, indicating limited evaporation. In the tillering to stem elongation stage, both LE and H increased, with the Bowen Ratio reaching 0.635, showing the increasing significance of atmospheric heat transfer. During heading and flowering, the Bowen Ratio rose to 0.843, suggesting dominance of sensible heat flux. In the maturation and harvest stages, it peaked at 1.515, showing most energy went to heating the air. Net radiation and soil heat flux varied between stages, with net radiation peaking mid-season and soil flux becoming positive. Daily ETo was also calculated using the FAO-56 PM method based on daily micrometeorological data. During winter, ETo values ranged between 0-1 mm due to low temperatures and short daylight hours. Starting in spring, increasing temperatures and sunshine caused ETo to rise, reaching 5-6 mm in May–June, significantly increasing crop water demand. The total ETo for the season was calculated as 519 mm, with a daily average of 2.07 mm and a standard deviation of 1.6 mm. For the BREB method, the total was 501 mm, daily average 2.04 mm, and standard deviation 1.28 mm. According to FAO-56 PM, average daily ETo between sowing and emergence was 1.52 mm, maximum reaching 3.79 mm, indicating fluctuating water needs requiring irrigation attention. During emergence to third leaf, the average rose to 1.08 mm, and remained around 0.69 mm through tillering, with higher needs on hot-dry days. From tillering to stem elongation, the average was 1.13 mm and in the stem elongation to heading period it further increased. During heading to flowering, ETo peaked at 4.49 mm, marking a high irrigation demand period. Flowering to maturity had average ETo at 4.23 mm, before slightly dropping in the maturity to harvest stage. These findings indicate that seasonal changes and crop growth stages directly impact evapotranspiration and water needs. Finally, crop evapotranspiration (ETc) was calculated. Total actual evapotranspiration for wheat was 450 mm, with a standard deviation of 1.72 mm/day, maximum 6.46 mm, and minimum 0.14 mm. A comparison of ETc derived from ETo and that obtained via the BREB method showed consistent results. During phenological stages, ETc averaged 0.46 mm during sowing emergence, dropped to 0.22 mm by the third leaf stage, and increased to 0.92 mm by tillering. It reached 3.15 mm in the stem elongation stage, and continued rising to 5 mm during heading.
-
ÖgeAnkara, İstanbul ve İzmir illerine ait karbon ayak izi hesaplaması ve Monte Carlo simülasyonu ile belirsizlik analizi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022)Atmosferde bulunan sera gazları dünya açısından oldukça önemlidir. Sera gazı olmayan bir dünyada kavurucu sıcaklar ve aşırı soğuk geceler yaşanırken, dünyanın yaşanabilir özelliği daha az olurdu. Ancak doğal faaliyetlerin etkisiyle atmosferde bulunan sera gazları dünya sıcaklığının 15°C olmasını sağlayarak, daha yaşanabilir bir dünya sağlamaktadır. Sanayi Devrimi ile birlikte sera gazı konsantrasyonları her geçen gün artmaya başlamıştır. Sanayi Devriminden önce sera gazı konsantrasyonu 285 ppm iken 2022 yılında 417 ppm'e kadar yükselmiştir. İnsan kaynaklı sera gazı konsantrasyonlarının artmasına en büyük neden ise enerji sektörüdür. Enerji sektöründen sonra tarım, orman ve diğer arazi kullanımı, endüstri, ulaşım ve inşaat sektörleri de sera gazı konsantrasyonlarını arttırıcı etki yaratmaktadır. İklim değişikliğinin etkileri hissedildikçe, konu hakkında yapılan çalışmalar artmaya başlamıştır. İklim değişikliği ile mücadeleye yönelik uluslararası olarak yapılan ilk sözleşme Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesidir. Sözleşmenin amacı, iklim sisteminde antropojenik etkiyi ve dolayısıyla atmosferdeki insan kaynaklı sera gazı konsantrasyonlarını azaltmaktır. Sözleşme, taraf olan ülkelere zorunluluk yüklememektedir. Kyoto Protokolü iklim değişikliği ile mücadele konusunda yapılacak faaliyetlerin somutlaştırılması yönünden önem taşımaktadır. Taraf olan ülkelere sera gazı azaltımları yönünden çeşitli sınırlama yükümlülükleri getirmiştir. Son yapılan Paris Antlaşması'nda ise ilk defa uzun dönemli sıcaklık hedefi konmuştur. Antlaşmanın amacı öncelikle küresel sıcaklık artışının Sanayi Devrimi öncesine göre 2°C'nin altında tutulması ve hatta 1.5°C ile sınırlandırmasıdır. Küresel ısınma küresel ölçekte pek çok değişikliğe sebep olmaktadır. Deniz ve kara yüzeylerinde ve hava sıcaklığında artışı, deniz seviyesinin yükselmesi, buzulların erimesi ve hacimlerinin azalması, ekstrem hava olaylarının görülme sıklığının artması, biyoçeşitliliğin azalması bu değişiklikler arasındadır. Sera gazlarındaki artışa bağlı olarak yaşanan iklim krizi tüm dünyanın ortak sorunudur. Pek çok ülke küresel ısınmayı azaltmak için işbirliği yaparak çözüm bulmaya çalışmaktadır. Bunun için öncelikle atmosfere verdikleri zararı ölçmeye başlamışlardır. Dünya genelinde ülkeler, kurumlar ve kişiler tarafından atmosfere verilen sera gazları karbondioksit eşdeğeri (CO2e) cinsinden hesaplanmakta ve bu karbon ayak izi (KAİ) olarak adlandırılmaktadır. Küresel veya şehir ölçeğinde, kurumsal veya bireysel olarak atmosfere verilen karbon miktarının hesaplanıp takip edilmesi, emisyonu azaltmak için geliştirilecek stratejilerin ve eylem planlarının temelini oluşturmaktadır. KAİ, bireylerin, kurumların veya ülkelerin yaptıkları faaliyetler sonucunda atmosfere verdikleri sera gazlarının CO2 cinsinden karşılığı olarak tanımlanmaktadır. KAİ, birincil ve ikincil ayak izi olarak ikiye ayrılmıştır. Birincil ayak izi; ulaşım ve enerji tüketimi gibi faaliyetlerde fosil yakıtların kullanılması sonucu doğrudan ortaya çıkan CO2 emisyonlarını ifade ederken; ikincil ayak izi, kullanılan bütün ürünlerin yaşam döngüsü içinde üretiminden bozulma sürecine kadar olan dolaylı CO2 emisyonlarını ifade etmektedir. KAİ'nin zamanla artması bölgesel ve küresel ölçekte doğrudan veya dolaylı olarak canlılara ve dünyaya zarar vermektedir. Bunu önlemek için öncelikle KAİ hesaplanmalı ve hesaplamalar doğrultusunda gerekli önlemler alınmalıdır. Dünya'daki toplam emisyon miktarı 2020 yılında 34.807 milyon ton karbondioksit eşdeğeri (MtCO2)'dir. Türkiye'nin de 1990 yılındaki sera gazı emisyonu 220 MtCO2e iken 2020 yılında 524 MtCO2e yükselmiştir. Yıllar içerisindeki nüfus artışı, ekonominin gelişmesi, ulaşım araçları, tüketimin artması ve bunlar gibi pek çok sebep bu yükselişe sebep olmuştur. Gönüllü Karbon Piyasalarında yer alan Türkiye, zorunluluğu bulunmamasına rağmen emisyon hesaplamaları yapmaya başlamıştır. Bireysel, kurumsal, şehir ölçeğinde veya ülke genelinde hesaplanan bu emisyon miktarları, Türkiye'nin iklim değişikliği mücadele konusundaki çalışmalarının temelini oluşturmaktadır. Şehirler pek çok çalışmada sera gazlarının başlıca sorumlusu olarak görülmektedir. Dünya genelinde kentsel alanlar kırsal alanlarının önüne geçmiştir. Kentsel nüfusun artışı beraberinde ısınma amaçlı tüketilen yakıt miktarını, sanayideki üretimi, taşıt kullanımını, oluşan atık miktarını, hayvansal ürünlerin üretim ve tüketim miktarını arttırmaktadır. Tüm bu süreçler doğaya KAİ olarak dönmektedir. Bu nedenle şehir ölçeğinde sera gazı emisyonlarını hesaplamak önem kazanmaktadır. Şehirlerden ortaya çıkan sera gazı emisyonu hesaplamak ve bu hesaplanan miktarları birbirleri ile kıyaslamak için çeşitli kılavuzlar geliştirilmiştir. Bu tez çalışması kapsamında IPCC 2006 Kılavuzuna göre hesaplama yapılmıştır. Kılavuzun önerisine göre hesaplamalar üç aşama olarak hesaplanabilir. Tier 1 olarak ifade edilen yöntem en basit olandır, yalnızca yakıt tüketimine bağlıdır. Emisyon faktörleri (EF) olarak kılavuzdaki değerler alınmaktadır. Tier 2 yönteminde ise ülkeye özgü EF'leri kullanılmaktadır. Tier 3, kullanılan yakıta, yanma teknolojisine, çalışma koşullarına, kontrol teknolojisine, bakım kalitesine ve yakıtın yanması için kullanılan ekipmanın yaşına bağlıdır. Bu çalışmada Tier 3 yönteminin gerektirdiği verilere erişilemediği için hesaplamalar Tier 1 ve Tier 2 yöntemleri ile yapılmıştır. Türkiye'de nüfus, gayrisafi yurt içi hasıla, taşıt sayısı, ısınma amaçlı tüketilen yakıt, sanayideki üretim ve atık üretimi gibi pek çok konuda Ankara, İstanbul ve İzmir ilk üç sırada yer almaktadır. Üç şehrin birbirlerinden farklı bölgelerde bulunması, iklimsel farklılıkları, farklı sosyo-ekonomik özelliklere sahip olması nedeni ile bu üç şehir üzerinde çalışma yapılmış, 2010-2020 arasındaki emisyonlar hesaplanarak birbirleri ile kıyaslanmıştır. IPCC 2006 Kılavuzunda yer alan sabit yanma, mobil yanma, enterik fermantasyon, katı atıkların bertarafı ve biyolojik arıtımları alt sektörleri için hesaplama yapılmıştır. Bu sektörlerden atmosfere verilen CO2, metan (CH4) ve nitröz oksit (N2O) hesaplanmıştır. IPCC'nin 5. Değerlendirme Raporu'na göre CH4'ın küresel ısınma potansiyeli 28 ve N2O'in 265 olarak alınmıştır. Bu değerler kullanılarak emisyon miktarları CO2e olarak hesaplanmıştır. Sabit yanma sektörü altında konutlarda tüketilen doğal gaz, kömür, fuel oil ve elektrik ticari ve resmi kurumlarda tüketilen doğal gaz ve elektrik, sanayi ve enerji endüstrisindeki doğal gaz ve elektrik, sokak aydınlatması, tarımsal sulamadan kaynaklanan sera gazı emisyonları hesaplanmıştır. Sonuçlara göre Tier 1 ve Tier 2 yöntemleri arasında çok küçük farklar olduğu görülmüştür. Sabit yanmadan kaynaklanan emisyon miktarları Ankara'da 2015 senesinde 16 bin ktCO2e, 2020 yılında 20 bin ktCO2e, İstanbul'da 2015 senesinde 43 bin ktCO2e, 2020 yılında 45 bin ktCO2e ve İzmir'de 2015 senesinde 22,3 bin ktCO2e, 2020 yılında 22,8 bin ktCO2e'dir. Mobil yanmadan kaynaklanan Tier 1 emisyonları hem şehir içi hem de transit geçişteki yakıt tüketimine bağlı olarak hesaplanmıştır. Ankara'da ulaşımda tüketilen yakıt miktarına bağlı olarak 2010 senesinde 5,3 bin ktCO2e, 2020 yılında 8,2 bin ktCO2e, İstanbul'da 2010 senesinde 11,5 bin ktCO2e, 2020 yılında 14,3 bin ktCO2e ve İzmir'de 2010 senesinde 4 bin ktCO2e, 2020 yılında 5,5 bin ktCO2e salım gerçekleşmiştir. Karayolu için Tier 2 ile yapılan hesaplama sonuçları daha düşük çıkmıştır. Havayolu için de iniş-kalkış sayılarına göre Tier 2 yöntemi ile emisyon hesabı yapılmıştır. En yüksek iniş-kalkış sırasındaki emisyonun İstanbul'da gerçekleştiği gözlenmiştir. Enterik fermantasyondan kaynaklanan emisyon miktarına göre üç şehirde de en yüksek emisyonun sığır türünden kaynaklandığı hesaplanmıştır. Enterik fermantasyon kaynaklı emisyon en fazla İzmir şehrinde, en düşük ise İstanbul'da gözlenmiştir. Katı atık bertarafından kaynaklanan emisyonlar, şehir sınırları içerisinde toplanan katı atık miktarı ve katı atık kompozisyonuna bağlı olarak hesaplanmıştır. Katı atık bertaraf sahalarında büyük oranda CH4 emisyonu oluşmaktadır. Toplanan CH4 gazından elektrik enerjisi üretilmektedir. Bu sayede atık bertarafı için harcanan enerji geri kazanılmaktadır. Atık miktarı en fazla İstanbul'da olduğu için en yüksek emisyon İstanbul'da gözlenmiştir. Ayrıca İstanbul'da bulunan kompostlaştırma tesislerindeki CH4 ve N2O emisyon miktarları da hesaplanmıştır. Orman amenajman planlarına göre 2010 senesine ormanlarda depolanan karbon miktarı hesaplanmıştır ve en yüksek karbon depolamasının İzmir ilinde olduğu gözlemlenmiştir. Son olarak Monte Carlo Simülasyonu ile faaliyet verileri ve EF'lerindeki belirsizlik aralıklarına göre yapılan hesaplamaların güven aralığında olup olmadığı kontrol edilmiştir. Belediye Başkanları Sözleşmesine taraf olan bazı belediyeler envanter ve azaltım planları oluşturmaya başlamıştır. Envanter hazırlama sürecinde pek çok kurumdan veri toplanması gerekmektedir. Ülkemizde veri toplama sürecinin kolaylaştırılması ile emisyon envanteri hazırlamanın kolaylaşacağı düşünülmektedir.
-
ÖgeGeomagnetically induced currents over Iznik associated with geomagnetic storms(Graduate School, 2025-02-21)Geomagnetic storms are major disturbances that occur in the Earth's magnetotail when there is significant amount of mass and momentum transferred into the magnetosphere from the solar wind as a result of magnetic reconnection. They are erratic in nature in that their occurrences cannot be predicted yet reliably. Thus, the studies in order to understand the geomagnetic storm characteristics is crucial in order to understand their behavior. Geomagnetically Induced Currents (GICs) are one of their direct results that one can observe through instruments and measure. GICs are electrical currents flowing from the magnetosphere to the ground along magnetic field lines through the ionosphere. They cause electrical power outages on the ground and cause economic damage. The purpose of this study is to investigate the GICs statistically in detail using the geomagnetic field observations recorded in Iznik magnetic observatory since 2005. Geomagnetic storms are global phenomena and their effects are seen over the globe in various ways starting from the high latitudes towards low latitudes. This study explores the geomagnetic storm effects on the ground magnetic field disturbances which are associated with the GICs. It is the first study in its kind exploring the geomagnetic storm effects over Türkiye located at mid-latitudes. Since the geomagnetic phenomena is global itself, the results obtained here have importance in order to understand their character as well as their effects, especially over the midlatitudes, to better deal with its adverse effects, such as electrical power problems that the companies have to cope with. The GICs are directly related to the changes in the geomagnetic field over time, in other words, the time derivative of the geomagnetic field (dH/dt). Any change in the configuration of the magnetic field is associated with an electrical current through the Faraday Law of Maxwell equations. Taking this as an advantage, it is possible to address the GICs by studying the variations in the ground magnetic fields since the magnetic fields are much easier to measure than measuring the electric fields at a region on the ground as the electric currents on the ground may be caused by various phenomena, artificial and/or natural, and thus require more sophisticated methods to record. This study explores the disturbances in the Iznik ground magnetic field statistically that occur in response to the geomagnetic storms from 2015 to 2023. First, the geomagnetic storm events were determined using the magnetic index Dst and the 68 magnetic storm event were determined. These events were made sure that they either correspond to a sudden commencement (SC) or sudden impulse in the solar wind. Following this, geomagnetic storm phases were determined for each storm event as well as the accompanying solar wind plasma and its magnetic field called as Inteplanetary Magnetic Field (IMF B) was obtained. Since the ultimate deriver of all variations both in the magnetosphere, in the ionosphere and on the ground is the solar wind plasma, the connection to the solar wind was also studied. The characteristics of the GICs, such as the strength, occurrence rate etc. and their dependence on the geomagnetic storm phases, solar wind plasma and IMF were determined. Solar win and IMF data used in this study were obtained from CDAWeb services at GSFC/NASA. It is shown that GICs over Iznik occur more frequently and stronger during the main phase of the geomagnetic storms as associated with the SC resulting from the solar wind compression of the magnetosphere. The magnitudes of GICs varies between 4 to 6 nT/min but GICs reaching to 83 nT/min are also observed. One of the unexpected results of this study is that GICs are found to occur as more frequently during the recovery phase as they occur during the main phase of the storm. While more GICs occur during the initial phase, the occurrence rates of GICs during the main and recovery phases are very close to each other. The analysis solar dependence of GICs were searched using solar wind dynamic pressure, speed, and density, and total IMF and southward component of the magnetic field (negative IMF BZ). Among these the highest correlation was found with the solar wind dynamic pressure. Between speed and density, it was shown that density is more influential compared to the speed as the correlations with speed is found to be much lower. The next solar wind parameter which affects GICs is found to be southward IMF BZ. Southward IMF BZ is responsible for the occurrence of geomagnetic storm and especially the strength of the main phase of the storm. Timely and accurate predictions of space weather phenomena are crucial in order to both understand the physical processes that lead to the space phenomena as well as for the purpose of taking precautions to reduce the economic damage and harm. Following the statistical analysis, the simulations were carried out for the selected three GIC events that involve SC by using Space Weather Modeling Framework (SWMF) and Calculate Magnetic Perturbations on the Ground from magnetosphere and ionosphere electrodynamics (CalcDeltaB) models from NASA's Community Coordinated Modelling Center (CCMC). The model that gives the magnetic field perturbations on the ground is the CalcDeltaB model and thus allows one to compare with the observations. Overall, it was found that the CalcDeltaB model overestimates the magnetic field variations on the ground and thus the GICs based on the relative errors. The level of the peak variations from the model was found to match with those observed, however, the time of the peaks were not correctly predicted. In general, when one compared the magnitude of the variations from the model, it can be seen that the model caught the general trend and magnitudes. However, because of the disagreements on the time of the variations result in high relative error calculations. The model agreed better when the ground disturbances were smaller. The model also provides the contributions from different magnetospheric currents on the occurrence of GICs. Detail examination on the results from the model for different current systems show that the most influential current system is the magnetopause currents (MPC), followed by field aligned currents (FAC), and these are followed by the ionospheric currents. The least effective current system is seen to be ionospheric currents which are ionospheric Hall currents (IHC) and ionospheric Pedersen currents (IPC). Between the two, it was found that IHC contributes more on the ground GICs and gives contribution as high as FACs do. All these differences between the observed and modelled GICs indicate where the model needs to be improved. In addition, it allows us to understand the physical causes of the ground disturbances during the magnetic storms resulting in GICs. This thesis has six chapters. The first chapter, Chapter 1, presents the terminology and gives some background on the space environment that is related GICs and literature survey on the subject. Second chapter (Chapter 2) gives data and methodology while third chapter (Chapter 3) presents the results from the analysis of the ground magnetic field data. The fourth chapter (Chapter 4) presents the correlations with magnetic storm phases, the fifth chapter (Chapter 5) model comparisons and the last chapter, Chapter 6 summarizes and concludes the study.