Türkiye'de yer alan İstanbul Sabiha Gökçen Havalimanı, Ankara Esenboğa Havalimanı ve Antalya Havalimanı'nın bulut taban yüksekliğinin klimatolojisi ve trend analizi

Abstract

Havacılık sektörü, her yıl milyonlarca insan tarafından büyük rağbet görmektedir. Yıllar içinde gerek ticari gerekse yolcu taşımacılığında havacılık sektöründe artan kapasite artışı ile birlikte önemli gelişmeler kaydedilmiştir. Bu gelişmelerle birlikte uçuş operasyonu güvenliği büyük önem arz etmekte ve meteorolojik koşullar da güvenliği önemli düzeyde etkilemektedir. Meteorolojik koşullar havacılık sektöründe can ve mal kayıplarına da yol açmaktadır. Ayrıca uçuşlarda tehirlere, iptallere ve divertlere sebep olmaktadır. Olumsuz hava muhalefetine neden olan bu meteorolojik koşullardan biri de bulut tabanının düşmesidir. Düşük bulut tabanı ile birlikte düşük görüş şartları yaşanmakta ve uçuş emniyeti hayati açıdan zaman zaman risk altında kalmaktadır. Bu nedenle düşük bulut tabanı oluşumunun ve koşullarının incelenmesi uçuş emniyeti açısından hayati önem arz etmektedir. Bu çalışmanın amacı, Türkiye'nin en köklü havalimanları olan İstanbul Sabiha Gökçen Havalimanı (ICAO kodu: LTFJ), Ankara Esenboğa Havalimanı (ICAO kodu: LTAC) ve Antalya Havalimanı (ICAO kodu: LTAI)'nın 0-1000ft (0,3048 km) arasındaki bulut taban yüksekliğinin zamansal olarak klimatolojisi ve trend analizini incelemektir. Çalışmada 2011-2025 yılları arasındaki 15 yıllık saatlik 20 ve 50 geçe kodlanan Aviation Routine Weather Report (METAR) rasatları incelenmiştir. Klimatoloji ve trend analizi için 0-1000ft arasındaki en düşük bulut taban yükseklik değerlerinin aylık ortalamaları ve frekansı hesaplanmıştır. Düşük bulut tabanı ceiling koşulları havalimanlarında operasyonel açıdan büyük önem arz ettiği için BKN, OVC ve VV kodlanan bulut tabanları analiz edilmiştir. Bu şartlarda kodlanan 0-1000ft arasındaki en düşük ceiling yaşandığı rasatlarda esen rüzgarların genel ve mevsimsel rüzgar gülleri çizdirilmiştir. Trend analizi için Mann-Kendall trend testi ve Yenilikçi trend analizi kullanılmıştır. Analizde aylık ortalamalar ve aylık ortalamaların frekansı baz alınarak üç havalimanı için mevsimsel Mann- Kendall trend analizi de incelenmiştir. Böylece klimatolojik açıdan 15 yıllık dönemde 3 havalimanı için 0-1000ft arasında bulut tabanı yüksekliğinin trendi incelenmiştir. Deniz etkisinde olan LTFJ ve LTAI havalimanları ile iç kesimde yer alan LTAC havalimanı arasındaki bulut taban yüksekliklerinin trendi topografya açısından yorumlanmıştır. Çalışmada kullanılan METAR verileri, The Iowa Environmental Mesonet (IEM)'den alınmıştır. Üç havalimanı için de verilerin %99'dan fazlası mevcuttur. Çalışmada ilk olarak klimatoloji ve trend analizi için LTFJ, LTAC ve LTAI meydanları için aylara göre 0-1000ft arasında kodlanan BKN, OVC ve VV kapalılıklarının frekansları incelenmiştir. LTFJ meydanında en çok kapalılığın meydana geldiği ay Şubat ayı ve en çok meydana gelen kapalılık türü ise BKN kapalılığı olmuştur. LTAC meydanında en çok kapalılık Aralık ve Ocak, LTAI meydanı için Nisan ayı olmuştur. LTFJ meydanında yüksek nem ve denizel etki nedeniyle düşük seviyeli bulutlar daha sık görülmekteyken LTAC meydanında enverziyon ve sis kaynaklı düşük bulut tabanı olayları daha sık meydana gelmiştir. LTAI meydanında ise Akdeniz iklimi nedeniyle düşük bulut tabanı koşulları daha az görülmüştür. Bölgedeki yüksek sıcaklıklar ve güçlü dikey karışımlar özellikle yaz aylarında alçak seviyeli bulut oluşumunu sınırlandırmıştır. 1000ft ve altında BKN, OVC ve VV kodlanan rasatlarda meydana gelen basınç değerleri analiz edilmiştir. LTFJ ve LTAC meydanlarında 0-1000ft arasında meydana gelen düşük bulut tabanları, alçak basınç ve cephe sistemlerinden daha çok yüksek basınçta meydana gelen sis, enverziyon ve düşük seviye stratiform tipi bulut oluşumlarıyla meydana gelmiştir. LTAI meydanında ise belirgin bir basınç rejimi görülmemiştir. Ayrıca saatlik analize bakıldığında LTFJ için en sık gözlenen bulut tabanı değerleri 23-04 UTC aralığında, LTAC için 02-06 UTC arasında, LTAI için ise 01-05 UTC aralığında düşük bulut tabanı değerleri gözlemlenmiştir. Aylık analize bakıldığında en düşük bulut tabanı değerleri; LTFJ için Şubat-Mayıs aylarında, LTAC için Aralık ve Ocak aylarında, LTAI içinse Aralık, Ocak ve Nisan ayları olmuştur. Yıllık analize göre en düşük bulut tabanı değerleri LTFJ için 2017 yılı ve sonrasında artmıştır. LTAC için düzenli bir artış gözlemlenmez iken 2017 yılı sonrasında düşük bulut tabanı değerlerinin gözlem sayısında nispeten bir azalma meydana gelmiştir. LTAI meydanında ise düşük bulut tabanının meydana gelme sıklığı, 2017 yılı ve sonrası önceki aylara göre artış meydana gelmiştir. Mevsimlik analize göre düşük bulut tabanı değerleri; LTFJ için en çok kış ve ilkbahar mevsimlerinde, LTAC için kış ve sonbahar mevsimlerinde, LTAI meydanında ise en çok kış mevsiminde meydana gelmiştir. Aylık 1000ft ve altında gözlemlenen ortalama bulut tabanı değerlerine (BKN, OVC, VV) bakıldığında; LTFJ için ortalama bulut tabanı değerleri 600ft değerlerinde seyrederken, LTAC için 600ft ve altında, LTAI için ise 600ft ve üzerinde görülmektedir. BKN, OVC ve VV kodlanan 400ft ve altında meydana gelen düşük bulut tabanı değerlerinin kodlandığı rasatlarda esen rüzgarlara ait rüzgar gülü çizdirilmiştir. LTFJ meydanına ait hakim rüzgar yönü Kuzey-Kuzeydoğu (NNE)'dur. 1000ft ve altı için de dört mevsimde hakim yön NNE ve NE yönleri olmuştur. LTAC meydanında 400ft ve altı için hakim rüzgar yönü Kuzey- Kuzeybatı (NNW)'dır. 1000ft ve altında çizdirilen rüzgar gülünde ise dört mevsimde hakim yön N ve NNE yönleridir. LTAI meydanına ait 400ft ve altı için hakim rüzgar yönü Kuzey- Kuzeybatı (NNW)'dır. 1000ft ve altında çizdirilen rüzgar gülünde ise kış ve ilkbahar mevsimlerinde hakim yön kuzey (N), kuzeybatı (NW) ve kuzey-kuzeybatı (NNW) yönleridir. Yaz mevsiminde ise hakim yön kuzeybatı (NW)'dır. Sonbaharda düşük bulut tabanı olay sayısı çok az olmakla birlikte hakim yön ortaya çıkmamıştır. LTFJ için kuzeyli yönlerden esen rüzgarlar, Karadeniz üzerinden nemli havayı taşıyarak düşük bulut tabanı ve sis olaylarına sebebiyet vermektedir. Rüzgar hızı 5-15kt aralığında olup nemin adveksiyon kaynaklı taşındığı tespit edilmektedir. LTAC için ise 400ft ve altında meydana gelen bulutlarda esen rüzgarlar sakin ve zayıftır. Durgun havalarda yer seviyesinde oluşan enverziyon ile nem yüzeyde tutulur ve radyasyonel sis mekanizmasına bağlı düşük bulut oluşumları meydana gelmektedir. LTAI meydanında ise vaka sayısı oldukça azdır, rüzgarlar sakindir. Çalışmadaki diğer çıktılar ise 15 yıllık periyoda ait 0-1000ft aralığında BKN, OVC ve VV olarak kodlanan düşük bulut tabanlarına ait rasatlarda meydana gelen sis olayıdır. LTAC meydanında BKN, OVC ve VV kodlanan düşük bulut tabanı olaylarının %37,5'inde sis kodu rasatlarda görülmüştür. Düşük bulut tabanı olaylarıyla olan en yüksek sis ilişkisi bu meydanda tespit edilmiştir. LTAC meydanında düşük bulut oluşumlarının önemli bir kısmında sis ve enverziyon büyük rol oynamıştır. BKN, OVC ve VV kodlanan düşük bulut tabanı olaylarının LTFJ meydanı için %20,3'ünde, LTAI meydanı için %20,6'sında sis kodu rasatlarda analiz edilmiştir. Her iki meydan için de benzer olarak düşük bulut tabanı olaylarının büyük çoğunluğu sis meydana gelmeden gerçekleşmiştir. 0-1000ft aralığında BKN, OVC ve VV olarak kodlanan düşük bulut tabanlarına ait rasatlarda meydana gelen CB değerlerine bakıldığında LTAC meydanında CB kodlanmamıştır. LTFJ meydanında bu oran %0,19 iken LTAI meydanında ise %46,97 olmuştur. 0-1000ft aralığında BKN, OVC ve VV olarak kodlanan düşük bulut tabanlarına ait rasatlarda meydana gelen yağış olaylarına bakıldığında LTFJ meydanı için düşük bulut tabanı rasatlarının %28,7'sinde yağış kodlanmıştır. LTAC meydanında bu oran %1,2 iken LTAI meydanında %52 olmuştur. LTFJ meydanında düşük bulut tabanı rasatlarında stratiform yağış rejimi, LTAC meydanında sis/enverziyon rejimi, LTAI meydanında ise konvektif yağış rejimi görüldüğü sonucuna varılmıştır. Çalışmanın diğer önemli çıktılarından biri Mann-Kendall ve Yenilikçi Şen trend analizi çıktılarıdır. Mann- Kendall trend analizi için üç havalimanı için 1000ft ve altında BKN, OVC ve VV kodlanan düşük bulut tabanlarının aylık ortalama değerleri ve frekansları hesaplanmış ve trend analizi yapılmıştır. LTFJ ve LTAI meydanlarının aylık ortalama düşük bulut tabanları için trend görülmezken aylık frekansları için anlamlı artış trendi gözlenmiştir. LTAC meydanının aylık ortalama düşük bulut tabanları için anlamlı artış trendi gözlenmişken aylık frekansları için anlamlı trend görülmemiştir. Ek olarak Mann-Kendall trend analizi mevsimsel olarak analiz edilmiştir. LTFJ meydanı için kış ve ilkbahar mevsimlerinde anlamlı artan trend gözlemlenmiş olup düşük bulut tabanı frekansı kış ve ilkbahar mevsimlerinde artış göstermiştir. Yaz ve sonbahar mevsimlerinde ise anlamlı trend görülmemektedir. LTAC meydanı için ilkbahar ve yaz aylarında zayıf azalış trendi görülmekte olup düşük bulut tabanı değerlerinin frekansı bu mevsimlerde azalmaktadır. Kış ve sonbahar mevsimlerinde trend görülmemektedir. LTAI meydanı için kış ve yaz aylarında istatistiksel olarak anlamlı trend gözlemlenmiş olup düşük bulut tabanı frekansı kış ve yaz mevsimlerinde artış göstermiştir. İlkbahar ve sonbahar mevsimlerinde trend görülmemektedir. Çalışmada Yenilikçi trend analizi bölümünde LTFJ meydanı için aylık bulut tabanı frekansının küçük, orta ve yüksek değerlerinde güçlü artan trend görülmüştür. Aylık ortalama bulut taban yüksekliklerinin düşük değerlerinde trend yok, orta değerlerinde zayıf artan trend, yüksek değerlerinde ise güçlü azalan trend görülmüştür. LTAC meydanı için aylık bulut tabanı frekansının küçük ve orta değerlerinde azalan trend, yüksek değerlerinde ise güçlü azalan trend görülmüştür. Aylık ortalama bulut taban yüksekliklerinin düşük ve orta değerlerinde artan trend, yüksek değerlerinde ise güçlü artan trend görülmüştür. LTAI meydanı için aylık bulut tabanı frekansının düşük ve orta değerlerinde güçlü artan trend görülmüştür. Aylık ortalama bulut taban yüksekliklerinin düşük değerlerinde trend yok görülmezken orta ve yüksek değerlerinde güçlü azalan trend görülmüştür. Tüm bu analizler ışığında bu çalışma, Türkiye'de havacılık meteorolojisi alanında yapılacak olan çalışmalara önemli altyapı sağlayan bilgiler sunmaktadır. Elde edilen sonuçlar ile meydan bazlı meteorolojik risk değerlendirmeleri, uçuş emniyeti ve operasyonları ile faydalı bir kaynak oluşturması önem arz etmektedir. Gelecekte operasyonel açıdan düşük bulut tabanı kaynaklı yapılacak olan çalışmalarda sayısal hava tahmin modellerinde, bulut tabanı simülasyonlarında, uydu verilerinde ve makine öğrenmesi yöntemlerinde bu çalışma katkı sağlayacaktır.