İSTANBUL İKLİM ŞARTLARINDA RÜZGAR VE GÜNEŞ SİSTEMLERİNİN MODELLENMESİ VE EKSERJİ ANALİZİ
Yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ihtiyaç gün geçtikçe artmaktadır. Bununla beraber yenilenebilir enerji kaynaklarının kendi içinde büyük problemleri bulunmaktadır. Bunların başında süreksizlik gelmektedir. Özellikle yenilenebilir enerjiler içinde en fazla uygulama alanı bulan rüzgar ve güneş enerjilerinde bu problem en üst seviyededir. Bu süreksizliklere en iyi (optimum) çözüm bu iki enerjinin birlikte kullanımını sağlayan hibrit sistemlerdir. Uygun alanların seçilmesi ile zaman ve alana bağlı olarak bu enerji kaynaklarındaki süreksizlikler en aza indirgenebilmektedir.Bu çalışmada, ortalama bir evin bütün enerji ihtiyaçlarını karşılayacak bir hibrit enerji sistemi İstanbul Teknik Üniversitesinin Meteoroloji Parkında kurulmuştur. Bu sistemden elde edilen meteorolojik parametrelerin alana ve zamana bağlı modellemesi gerçekleştirilmiştir. Bu modelleme çalışmasında, noktasal toplam yarıvaryogram yöntemi rüzgar şiddetinin alansal temsilinde kullanılmıştır. Ayrıca belirlenen sekiz ölçüm noktasında rüzgar enerji ve ekserji çalışmaları gerçekleştirilecektir. Benzer yöntemler güneş ışınımının modellemesinde de kullanılmıştır.Alansal modellerde bilindiği üzere haritalar büyük önem taşımaktadır. Son yılllarda Weather Research Forecasting (WRF) modeli sayısal hava tahmininde en fazla kullanılan model olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu tez çalışmasında İstanbul ve civarını kapsayacak şekilde bütün alan 3 km x 3 km boyutlara sahip bölgelere ayrılmıştır. Bu gridlere dayalı olarak alansal ve zamansal tahminler gerçekleştirilmiştir.Yapılan çalışmanın ikinci adımı olarak, hem rüzgar hemde fotovoltaik pillerde oluşan enerji kayıpları hesaplanmıştır. Enerji kayıplarının sistemin neresinde olduğunu anlayabilmek ve bunların hesaplamalarında termodinamik açıdan son yıllarda gittikçe önem kazanan ekserji analizi yöntemleri uygulanacaktır. Rüzgar enerjisinde sistemin kurulacağı bölge ve meteorolojik faktörler kayıplarda önemli rol oynarken, fotovoltaik pillerde ise ısıl kayıplar etkilidir. Bundan dolayı tip sistemlere etki eden meteorolojik ve ekserji analizi yapmak için gerekli diğer parametreleri hem alansal hem de zamansal olarak ele elmak gerekmektedir. Kayıpların belirlenmesinden sonra sistemin herbir bileşeni ve toplamı için ekserji verimlilik modelleri gerçekleştirilmiştir. Bu modellerin gerçekleştirilmesi sonucunda sistemin kayıpları belirlenmiş ve bu kayıpların azaltılması için öneriler getirilmiştir.Kısacası bu tez çalışmasında rüzgar-güneş hibrit sistemleri baştan sona kadar ayrıntılı incelenmiş ve İstanbul şartlarında uygunlukları ele alınmıştır. Başka bir ifade ile bu sistemler ile ilgili olarak bütün adımları içine alan bir model ve program geliştirilmiştir.
MUSTAFA KEMAL KAYMAK
BUHARLAŞMA KAYIPLARININ YÜZER FOTOVOLTAİK PANELLER İLE AZALTILMASI
Türkiye’de serbest yüzey buharlaşma-terleme kayıpları, 274 milyar m3 olarak hesaplanmıştır. Bu rakam, ülkemizin yıllık kullanılabilir su potansiyeli olan 110 milyar m3 ün neredeyse 2.5 katıdır. Bitkilerden olan terleme (transpirasyon) ile ilgili kayıpların azaltılması teknolojik olarak mümkün olmasa da , buharlaşma(evaporation) kayıpları, toplam kaybın % 90’ını meydana getirdiğinden, bu kayıpların azaltılması hayati derecede önemlidir. Buharlaşma mekanizmasınıtetikleyen, hava sıcaklığındaki değişimlerdir. IPCC küresel iklim senaryolarında mevcut koşullar devam ederse 2070 yılı için ülkemizin yer aldığı orta enlem kuşağında beklenilen sıcaklık artışı 4-6 ºC’dir. Bu çalışmada, son 10 yıldır dünyada farklı coğrafyalarda kullanım alanı bulan yüzer tip fotovoltaik panellerle(YFP) buharlaşma kayıplarının azaltılması konusunda bir saha araştırması yapılmıştır. 2 adet Class A tipi Buharlaşma Tavası 20 cm derinliğinde su ile doldurulmuş, bir tanesinin üzerine (T-PV), yüzeyinin yarısını kaplayacak şekilde bir yüzer fotovoltaik panel platformu (YPFP) konulmuş, diğerininin (T-NPV) yüzeyi açık bırakılmıştır. Kurulan sistem, 30 gün boyunca serbest atmosfer koşullarında 2 tavadan meydana gelen buharlaşma kayıpları çeşitli hidrometeorolojik parametreler ile kıyaslanmıştır. Ayrıca Fotovoltaik Panelin (70 W Multikristal) ürettiği gerçek güç, özel tasarlanan bir devre ile ölçülmüş ve kaydedilmiştir. Serbest atmosferde üretilen güç değerleri ile üretici’nin laboratuardaki test verimlilik değerleri kıyaslanmıştır. Buharlaşma kayıplarına bakıldığında, (T-PV)’den 30 günde 38.7 mm buharlaşma olmuş, açık yüzeyli (T-NPV)’den 94.9 mm buharlaşma olmuştur. Buharlaşma miktarlarıarasındaki fark; 56.2 mm ve buharlaşma kaybındaki azalma %59.2 olarak tespit edilmiştir. PV’den üretilen ortalama güç 20.67 W olarak ölçülmüştür. Ardından beton bloklar üzerinde kurulu olan aynı niteliklere sahip bir diğer fotovoltaik panel platformu öncelikle kara(toprak) yüzeyde, ardından da su dolu buharlaşma tavasıüzerine oturtulmuş ve 5’er gün boyunca güç üretimleri ile ilgili, kara ve su yüzeylerindeki performansı incelenmiş sonuçlar karşılaştırılmıştır. Bunulan sonuçlara göre karayüzeyindeki PV’nin güç üretimi, su yüzeyindekine göre % 10.8 daha yüksektir. Bu da su üzerine kurulacak platformlarda PV Modülleri ile yüzey arasındaki ısı transferinin güç üretimine etkisinin olumsuz olduğunu göstermektedir. Son olarak yapılan çalışmada iki avadaki 3 defa su numunesi örnekleri mikrobiyolojik olarak analiz edilmiştir. Sonuçlar çarpıcıdır. (T-PV)’de ve (T-NPV) üreyen E.Coli miktarları sırası ile 9200 koloni/100 ml, 14000 koloni/100 ml, 12800 koloni/100 ml ve 400 koloni/100 ml, 120 koloni/100 ml, 2300 koloni/100 ml olarak belirlenmiştir. Bu da pratikte uygulanması halinde su kütlesi ekosistemi üzerinde bir baskı unsuru yaratmaması açısından kullanılan yüzer platform malzemesi içeriğinin önemli olduğunu göstermektedir.
MEHMET SEREN KORKMAZ
BULANIK MANTIK YÖNTEMİ İLE MEVSİMSEL HAVA TAHMİNİ İSTANBUL UYGULAMASI
Yarın hava nasıl olacak, bizi nasıl etkileyecek, bizi neler bekliyor? İnsanlar yüzyıllarıdır tüm bu sorulara cevap aramaktadırlar. Çünkü havanın durumu veya yarın ne olacağı sınıf ve tür ayırt etmeksizin tüm canlıları etkileyen önemli olgulardan bir tanesidir. Havanın nasıl olacağına bağlı olarak, insanlık her zaman yaşam formunu biçimlendirmek veya değiştirmek zorunda kaldığı için havanın anlık ve uzun vadedeki durumu hep merak konusu olarak kalmıştır. Gelişen teknolojinin sunduğu imkanlarla birlikte gözlemlerden yararlanılarak yapılan tahmin çalışmalarının tutarlılığı araştırılmakta ve bu konu ile ilgili çeşitli programlar ve modellerin geliştirilmesine devam edilmektedir. Atmosferin dinamik yapısı, kaotik davranışı ve bir çok meteorolojik elemanlara (değişkenlere) sahip olması, atmosferin uygun şekilde tanımlaması ve tahmin edilebilirliliği konusunda yapılacak her türlü araştırmayı güçleştirmektedir. Bu güçlüğün neticesinde meteorolojik elemanlar ile atmosferik olaylar takımının uzun süreli (en az 30 yıl ) ortalamalarını oluşturan iklimsel yapının ortaya konması zorlaşmaktadır. Mevsimsel hava tahmini son yıllarda üzerinde yoğunlaşılan ve giderek önem kazanan oldukça güncel bir konudur. Şehirleşmenin ve nüfusun artması ile birlikte önemli bir hal almıştır. Her nekadar herhangi bir mevsim içerisinde ekstrem olaylar meydana gelse de, mevsimsel hava tahmininin, bilinen hava tahmininden farkı ani değişimlere sahip olmaması ve gelecek mevsimler için istatistiksel özet içermesidir. Mevsimsel hava tahmininin yüksek doğruluk ile yapılabilmesi; su kaynakları, yenilenebilir enerji kaynakları, zirai rekolteler, ulaşım, turizm, denizcilik ve meteorolojik karakterli afetler gibi durumların önceden planlanlanarak erken uyarı sistemlerinin geliştirilmesi ile mal ve can kayıplarının azaltılması hususunda büyük fayda sağlayacaktır. Atmosferin buhranlı (kaotik) bir yapıya sahip olması nedeni ile formüllerle ve matematik denklemlerle ifade edilmesi oldukça zor ve karmaşıktır. Karmaşık olayların modellenmesi için önemli bir araç olan Bulanık Mantık (BM), günümüzde yaygın bir şekilde çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Bu kullanım alanlarından bir tanesi de atmosferdir. Zira meteoroloji biliminde “soğuk, serin, mutedil, ılık, sıcak, çok sıcak” gibi BM kavramı içerisinde değerlendirilebilecek terimler mevcuttur. Bu düşünceyle tez çalışması için “Bulanık Çıkarım Sistemi (Adaptive- Neuro Fuzzy Inference System – ANFIS)” kullanılmıştır. Bu çalışma kapsamında, ANFIS programı içerisinde ki Sugeno yazılımı kullanılarak 2 girdili, 1 çıktılı ve 3 girdili 1 çıktılı modeller oluşturulmuştur. Ayrıca 1960- 2016 (57 yıl) peryodu için İstanbul Kandilli Rasathanesi istasyonuna ait sıcaklık, bağıl nem ve yağış verileri detaylı olarak ele alınmıştır. Girdi verileri olarak sıcaklık ve bağıl nem, çıktı olarak ise yağış verisi model içerisinde düşünülmüştür. Toplamda 57 yıllık veriler aylık toplamlar halinde değerlendirilerek her ay için aynı ANFIS modeli çalıştırılmıştır. xx Gerçekleştirilen model sonuçlarına bakıldığında, özellikle aylık tahminlerde yüksek bir başarı yakalanmıştır. Düşünülen model eğitim ve test verilerine uygulanmış ve bunun sonucunda model başarısına bu süreçlerdeki bağıl hatalar hesaplanarak bakılmıştır.
NİDA DOĞAN ÇİFTÇİ
Günümüzde sürekli artan bir enerji ihtiyacı gözardı edilemez bir gerçektir. Elektrik enerjisi ihtiyacının karşılanması için ilk olarak fosil kaynaklar tecih edilmiş ve kullanımı artarak devam etmiştir. Ancak 1970’li yılların başında ortaya çıkan petrol krizi ve 90’lı yıllarda fosil yakıtların fazlaca kullanımına bağlı olarak görülen petrol küresel ısınma; enerji ihtiyacının karşılanmasında yenilenebilir ve temiz kaynaklara yönlendirmiştir. Rüzgar ve güneşe dayalı yenilenebilir sistemlerin ortaya çıkması ile, iki sistemin birleştirilerek kullanılmasını sağlayan hibrit sistemler doğmuştur. İstanbul ve çevresinde yapılan ölçüm verileri ile rüzgar ve güneş analizleri yapılmıştır. Analiz sonucunda rüzgar güneş ve hibrit üretimleri aylık ve saatlik profiller ile incelnemiş ve elektiriğin toptan satış fiyatı üzerinden yıllık hasılat değeri hesaplanarak aylık saatlik profilleri oluşturulmuştur. Ömerli, Ormanlı, Bağırganlı, Melen Yolu ve Kıyıköy olmak üzere toplam beş bölgenin detaylı rüzgar, güneş, hibrit üretim ve hasılat analizleri yapılmıştır. Analizde aynı marka ve model türbin, invertör ve paneller kullanılmıştır. Bu çalışmada belirlenen bölgeler için rüzgar ve güneş potansiyelleri incelenerek, rüzgar-güneş hibrit sistem için kapasite faktörleri belirlenerek modellenmiştir. AWS Openwind programı ile belirlenen sahaların rüzgar potansiyelleri belirlenerek, saatlik üretim analizlari yapılmıştır. PVsyst programı ile de güneş analizleri yapılarak saatlik üretim sonuçları elde edilmiştir. Elde edilen üretimler birer yıllık saatlik veri setlerine dönüştürülerek hibrit üretim analizi değerlendirmesi yapılmıştır. İstanbul Anadolu yakasında bulunan Ömerli ölçüm verilerine yapılan Openwind rüzgar analizleri ve PVsyst güneş analizleri sonucunda hesaplanan rüzgar ve güneş faktörleri sırasıyla %26 ve %23’tür. Rüzgar ve güneşin saatlik üretim değerlerine göre hesaplanan hibrit kapasite faktörü de %24’tür. Hibrit üretim profilinde her bir ay için saatlik ortalama değerler ile, seçilen ayın tüm aylarla olan saatlik ortlama değerlerinin saçılma diyagramları incelenmiş ve korelasyonları hesaplanmıştır. Biribirleri ile en yüksek korelasyona sahip aylar belirlenmiştir. En ilişkinin temmuz ve ağustos ayları arasında olduğu görülmüştür. İstanbul Avrupa yakasında bulunan Ormanlı ölçüm verileri ile yapılan rüzgar ve güneş analizleri sonucunda hesaplanan rüzgar, güneş faktörleri sırasıyla %34 ve %23’tür. Rüzgar ve güneşin saatlik üretim değerlerine göre hesaplanan hibrit kapasite faktörü de %28’dir. Ormanlı için yapılan değerlendirme sonucunda da en fazla ilişkiye sahip olan ayların Haziran-Temmuz ayları olduğu belirlenmiştir. Hibrit sisteminin aylık toplam üretim değerlerini hangi oranlarda hangi kaynağın karşıladığı incelenmiştir. Aylık oranlar göz önünde bulundurulduğunda rüzgarın karşılama oranı yüksek iken güneşin düşük, güneşin karşılama oranının yüksek iken de rüzgarın düşük olduğu; zaman zaman da eşit ve eşite yakın karşılama oranlarına sahip olduğu görülmektedir. Rüzgar ve güneşin kaynak olarak birbirlerini tamamladığı görülmektedir. ANFIS modellemesi bulunan ortalama değerler ve veri setleri arasındaki ilişkiler ile yapılmış ve bulanık mantık kullanılarak ilişkiler değerlendirilmiş ve modellenmiştir. ANFIS ile rüzgar, güneş ve hibrit için yıllık-saatlik üretim değerleri bulanık mantık ile değerlendirilmiştir. Gerçek veri ile ANFIS’in ilişkilendirilerek hesaplayıp sonuç olarak oluşturduğu veriler arasındaki ilişkiler incelenmiştir. Rüzgar, güneş ve hibrit üretim değerleri ile bir sonraki ayın hibrit üretimi arasında ANFIS ile kurulan ilişkinin güçlü olduğu görülmüştür.
ESRA GÜN
Son yıllarda insan nüfusunun artışına bağlı olarak enerji tüketiminde meydana gelen artış küresel iklim değişikliğinin etkilerinin daha belirgin olarak hissedilmesine neden olmaktadır. Yükselen küresel ortalama sıcaklık değerleri tatlı su kaynaklarında buharlaşmanın artmasına ve içme su ihtiyacının talebi karşılayamama riskinin ortaya çıkmasına neden olmuştur. Dünya’da sınırlı miktarda bulunan tatlı su kaynaklarının korunması giderek daha fazla önem kazanmaya başlamıştır. Büyük yüzey alanına sahip içme suyu kaynağı olarak kullanılan su kütlelerinin yüzeyinde çeşitli meteorolojik parametrelere bağlı olarak meydana gelen buharlaşmanın kontrol altında tutulması veya azaltılması tatlı su rezervlerini korumak adına büyük önem arz etmektedir. Dünya üzerinde bu problemin azaltılması adına çeşitli çalışmalar gerçekleştirilmektedir. Bunlara örnek olarak Yüzer Fotovoltaik Sistemler (YGES) gösterilebilir. YGES platformları açık su yüzeyinin, yüzer platform üzerinde bulunan fotovoltaik (PV) paneller vasıtasıyla kapatılarak güneşten gelen ışınların su yüzeyine doğrudan temasının engellenmesini hedefleyerek hem buharlaşmayı azaltmayı hem de PV paneller sayesinde elektrik enerjisi üretmek üzere tasarlanmıştır. Bu bilgiler doğrultusunda çalışmada, içme suyu olarak kullanılan İstanbul ili Büyükçekmece Gölü’nün yüzeyinde meydana gelen buharlaşma değerlerinin azaltılması ve aynı zamanda elektrik enerjisi üretmek amacıyla göl yüzeyine test amaçlı kurulan YGES’in maruz kaldığı dalga ve rüzgar yüklerinin hesaplanması amaçlanmıştır. Çalışmada elde edilen bilgiler doğrultusunda yeni üretilecek sistemlerin tasarımlarına veya varolan sistemlerin geliştirilmesine katkı sağlanması hedeflenmektedir. Büyükçekmece gölü üzerine kurulmuş olan YGES’in rüzgar ve dalga etkileşimini içeren Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) analizleri ANSYS Fluent® programı kullanılarak yapılmış olup, farklı rüzgar hızları göz önünde bulundurularak rüzgar ve dalga yükleri hesaplanmıştır. Projede, platform iki boyutlu olarak tasarlanarak, hesaplamaların yapılabilmesi adına sonlu elemanlar yöntemleri kullanılarak 196559 üçgen eleman oluşturulmuştur. Ortam şartlarının temsili için; hava girişi, hava çıkışı, atmosfer tabakası ve platform yüzeyi olmak üzere toplamda 4 sınır tabaka koşulu seçilmiştir. Platformun göl yüzeyinde bulunması nedeniyle rüzgar ve su akışından doğrudan etkilenmektedir. Bu şartları HAD programı içerisinde “Multiphase Flow” ve açık kanal şartlarını temsilen kullanmak ve dalga oluşum şartlarını belirlemek için “Open Channel Flow” modelleri kullanılarak hesaplama yapılmıştır. Türbülans akışının temsil etmek için “k-e Realizable” modeli kullanılmıştır. Hesaplama sonuçlarına göre şiddetli rüzgar şartlarında meydana gelen dalga deformasyona uğrayarak birikime yol açmıştır. Bunun sonucunda hava akım çizgilerinin sıkışarak yüksek hızlı akış alanlarının oluşmasına neden olmuştur. Ayrıca rüzgar etkisiyle kinetik enerjisi artan dalga platform yüzeyine daha yüksek kuvvetler uygulamıştır. Ayrıca türbülans kinetik enerjisi platfomun ön paneli etrafında daha yoğun olduğu, arka panellere doğru ilerledikçe bu enerjinin azaldığı görülmüştür. Türbülans kaynaklı eddy hareketleri platformun ön yüzeyi ile giriş sınır tabakası arasında göl suyu içerisinde daha yoğun olarak görülmüştür. Giriş şartı olarak belirlenen 30 m/s rüzgar sonucunda platforma etkiyen maksimum dalga ve rüzgar yükleri hesaplanmış ve platform yüzeyine anlık olarak etkiyen maksimum toplam kuvvet 38677 N, negatif kuvvet ise -2345 N olarak hesaplanmıştır. Platform yüzeyinde yer alan PV panellerin yüzeylerine gelen anlık maksimum toplam basınç 7654 N, negatif tepki kuvveti ise -1537 N olarak tespit edilmiştir. Bu bilgiler ışığında platformun ön yüzeylerinin rüzgar ve dalga yüklerine doğrudan maruz kalması nedeniyle daha büyük kuvvetlere maruz kalmakta olduğunu ve bu bölgenin tasarımsal olarak geliştirilmesinin önemi daha iyi anlaşılmıştır.
ALİ OSMAN MUT
Tarih boyunca insanlar doğa olaylarını incelemiştir. Çoğu doğa olayının açıklaması belli araştırmalar ve incelemeler sonucu yapılabilmiş, yapılamayanlar ise doğaüstü şekillerde açıklanmıştır. Doğaüstü sebeplerle açıklanan olayların fiziksel temel alınarak açıklanması ise günümüze kalmıştır. Bu olaylardan sayılabilecek olan yıldırım ve şimşek de fiziksel açıklaması günümüze kalmış olaylardandır. Çeşitli kültürlerde farklı tanrılarla açıklanmış olan bu fenomen, haftanın günlerine kadar etki edecek kadar insanları etkilemiştir. Geçmişteki insanlar dışında bu olaylar günümüzde de insanları etkilemektedir. Enerji, tarım, havacılık, lojistik, planlama, turizm, madencilik ve sigortacılık gibi sektörlerin dışında gündelik hayatta da oldukça önemli bir yere sahiptir. Sayısal şekilde yıldırım ve yıldırım tahmini yapmak da her geçen gün daha çok sektöre hitap edecek hale gelmektedir. Bu tez çalışmasında, çeşitli sayısal hava tahmin modelleri ve istatistiksel yöntemler kullanılarak İstanbul üzerinde gerçekleşen yıldırım ve şimşek hadiseleri incelenmiştir. Meteoroloji Genel Müdürlüğü gözlemleri sonucunda elde edilmiş olan yıldırım ve şimşek verileri kullanılmıştır. İlk etapta İstanbul üzerinde gözlenmiş olan yıldırım ve şimşek gözlemlerinin aylık ve mevsimsel dağılımı hakkında bilgi edinilmiştir. Bunun için 2018, 2019 ve 2020 yıllarının verileri kullanılmıştır. Tam yıl verisi olan bu yıllar üzerinden, gözlemler aylara dağıtılmış olup yıldırım ve şimşek sayısı, aylara göre gözlem sayısı, mevsimlere göre gözlem yüzdesi ve aylara göre gözlem yüzdesi olarak incelemeler yapılmıştır. Ardından sayısal tahmin yapabilmek için gerekli çalışmalar anlatılmıştır. Yıldırım ve şimşek konvektif hava olaylarıyla ilişkilendirildiği için, konvektif hava olayını doğru şekilde modellemek oldukça önemlidir. Konvektif modellemenin doğru şekilde yapılabilmesi için WRF Bölgesel Atmosferik Modeli kullanılmıştır. Modelin çalışmasında kullanılacak olan atmosfer verileri, daha sonrasında da tahmin yapılmasına olanak vermesi açısından GFS Atmosferik Modelinden alınmıştır. Konvektif hareketin doğru şekilde modellenebilmesi için daha önceden yıldırım ve şimşek tahminlemesinde kullanılmış olan mikrofizik parametreleri seçilmiştir. Bu parametrelerin dışında WRF Bölgesel Modelinin çalıştırıldığı yuvacıklar da önemli olduğu için iki adet yuva belirlenmiştir. 1000 kilometre x 1000 kilometreden daha geniş olan bir ilk yuvacık belirlenilmiş olup, alansal çözünürlüğü düşük olmasına ragmen WRF Bölgesel Modelinin hızlandırılması için kullanılmıştır. Her vakadaki 6 saatlik bir hızlandırma sonrasında ise en yoğun saatlerden üç saat önce küçük olan yuvacık içerisinde çalıştırılmaya devam edilmiştir. Analiz edilmesinde kullanılacak olan alan ise, gözlem verilerinin bulunduğu alandan en fazla 26 kilometre uzaklıkta seçilmiştir. Çözünürlüklere göre zaman adımı seçildiği için küçük olan yuvacık 15 saniyelik zaman adımıyla, büyük olan yuvacık ise 45 saniyelik zaman adımıyla çalışmaktadır. Model çıktılarının kaydedilmesi için ise 15 dakikalık bir zaman adımı belirlenmiştir. Böylece çalışılmış olan bütün vakalarda aynı zaman adımına sahip olacak şekilde düzen elde edilmiştir. Atmosferik modellemede önemli olan bir diğer konu ise zamandır. Girdi kullanılan GFS Model verisinin kullanılma sıklığı 3 saatte bir olarak seçilmiştir. Böylece WRF Bölgesel Modeline girilmiş olan parametreler, bir başka modelin dinamik süreçlerinden çok fazla etkilenmeden kendi çıktısını oluşturabilmektedir. WRF Modeli, girdi olarak kullanılan hava tahmin modellerinden en az şekilde etkilenmektedir. WRF Bölgesel Modelinde kullanılan büyük yuvacık 9 kilometre alansal çözünürlüğe sahiptir. Küçük olan yuvacık ise 3 kilometre alansal çözünürlüktedir. Yıldırm Tespit ve Takip Sistemi’nden elde edilmiş olan gözlemler, analiz için kullanılacak olan küçük yuvacıktaki noktalara dağıtılmıştır. Her zaman adımı için, her grid noktasına denk gelen yıldırım gözlemi sıklığı elde edilmiştir. Model dinamiklerinin ve özelliklerinin belirlenmesinin ardından ise analizde kullanılacak yöntemlere geçilmiştir. Eskiden beri gelen en önemli yöntem, konvektif hareketi temsil eden indisleri kullanmak veya kararsızlık indisleri ile karar vermektir. Bunların ardından ise yıldırım ve şimşeğin oluşumunda yer alan teorinin uygulandığı iki farklı yöntem anlatılmıştır. Bu iki yöntem Yıldırım Öngörü Algoritması (LFA) ve Yıldırım Potansiyel İndisi (LPI) olarak incelenmiştir. İstanbul üzerinde yıldırım gözlemi yapıldığı için, bölgesel olarak modellemeye imkan sağlayan Yıldırım Öngörü Algoritması seçilmiştir. Yıldırım Potansiyel İndisi’nin standartlaştırılmış halde bulunması, bölgeden bölgeye değişen bir performans ortaya koymasına neden olmaktadır. Çalışılan bölge özelinde daha tutarlı ve uygulanabilecek bir tahmin mekanizması geliştirebilmek için bölgesel kalibrasyonun da yapıldığı Yıldırım Öngörü Algoritması kullanılmıştır. Yıldırım Öngörü Algoritması temel olarak kar topağı akısı ve bulut buzu üzerinden ilerlemektedir. Bu iki değişken ayrı ayrı elde edilir. Kalibrasyon için ise, her zaman adımı için hesaplanmış olan en yüksek kar topağı akısı değeri, zaman adımı özelinde en yüksek bulut buzu miktarı ve zaman adımı özelinde en yüksek yıldırım gözlemi ayrı ayrı kaydedilir. Ardından gözlem-kar topağı akısı ve gözlem-bulut buzu kütlesi şeklinde iki farklı saçılım diyagramı elde edilir. En küçük kareler yaklaşımı kullanılarak bu iki ayrı grafik için de en yüksek temsil değerine sahip regresyon denklemi elde edilir. Ardından referans çalışmalarda da kullanılmış olan; kar topağı için 0.95, bulut buzu kütlesi için ise 0.05 ağırlık katsayıları çarpılarak toplanır. Yıldırım ve şimşek tahmini için kullanılan denklem bu şekilde elde edilmiş olur. Bu yaklaşımın sonunda kullanılmış olan ağırlık katsayıları ise deneyler sonucunda elde edilmiştir. Bu denemelerin de bölgeden bölgeye değişiklik gösterebileceğini düşünürsek, nesnel bir yaklaşımın daha kaliteli sonuç verebileceğini düşünmek yerinde olur. Bu sebeple bu çalışmada yeni bir yöntem daha denenmiştir. Kalibrasyon sürecinin başına kadar süreç aynı şekilde devam etmektedir. Ardından negatif olmayan en küçük kareler yöntemi kullanılarak kar topağı akısı ve bulut buzu kütlesi için beraber bir regresyon analizi yapılmıştır. Böylece ağırlıklı katsayıların nesnel şekilde verilmesi ve tek bir denklem ile yıldırım tahminine geçiş hedeflenmiştir. Yapılan analizler sonucunda, Yıldırm Öngörü Algoritmasının ve çoklu lineer regresyon ile beraber elde edilen yöntemin birbirine çok yakın sonuçlar verdiği görülmüştür. Bunun dışında alansal çözünürlüğün daha yüksek olması gerektiği anlaşılmıştır. Süreçler göz önüne alındığı zaman yıldırım ve şimşek tahmininin zor bir süreç olduğu açıkça belli olmaktadır. Başarılı bir şekilde sayısal yıldırım ve şimşek tahmini mekanizması oluşturabilmek için; tehlikeli hava meteorolojisi, mikrometeoroloji, sinoptik meteoroloji, uzaktan algılama meteorolojisi, sayısal hava tahmin modelleri, orta ölçek meteorolojisi, bulut fiziği, çeşitli yazılım dilleri, linux shell komutları ve derin bir istatistik bilgisinin olması gerekmektedir. Bu nedenle oldukça kompleks bir şekilde çok fazla veri işlemeyi gerektiren bir süreçtir
KERİM ATİLLA KORKMAZ
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.
SENA ECEM YAKUT ŞEVİK
İnsanoğlu var olduğundan itibaren temel ihtiyaçları olan barınma, giyinme ve beslenme içgüdüsü ile hareket etmiştir. Çağ öncesi dönemlerden itibaren, insanoğlunun komün hayata geçme eğilimi ve temel ihtiyaçlarını yardımlaşarak karşılayabildiğini anlaması, toplumların var olmasına ve üretim bilincine doğru evrilmiştir. İnsanoğlu, ateşin icadından bu yana her daim enerjiye ihtiyaç duymuştur. Gelişen toplumlar beraberlerinde üretim alanlarını da geliştirmişlerdir. Sanayi Devrimi ile hayatımıza giren ve 20. yy itibariyle günümüze kadar durmadan ilerleyen teknolojik değişimler, enerji kavramının anlaşılabilmesini ve artan enerji ihtiyaçlarının karşılanabilmesi için yeni kavramlar ve teknolojiler türetilmesini sağlamıştır. Artan nüfus miktarı ve beraberinde gelen medeniyetleşme ile var olan yöntemlerle enerji ihtiyaçları karşılanmakta zorlanılmıştır. Enerji ihtiyacı yüksek olan teknolojik faaliyetlerin ilerlemesi ve teknolojik yönden yeni enerji üretim kaynaklarının bulunulması ile de dünya artık bambaşka bir noktaya gelmiştir. Enerji üretim kaynakları fosil yakıtlı ve yenilenebilir kaynaklı olarak ikiye ayrılmıştır. Yıllar içerisinde artan talebi karşılayacak türlü enerji üretim kaynaklarının verimliliği de başka bilim dallarının konusu haline de gelmiştir. Meteoroloji bilimi, yenilenebilir enerji kaynaklarının temelinde yer aldığı kadar aslında enerji talebinin tahmininde de ve keza fosil kaynaklı enerji santrallerinin üretim planlamasını da etkiler hale gelmiştir. Gelişen ve değişen enerji üretim kavramları ile talep tahminin önem kazanması da ülkelerin, ulusal enerji piyasalarını ve küresel enerji piyasalarını oluşturmuştur. 2016 yılında özelleştirilmeye başlayan piyasalar neticesinde, sektör paydaşları tarafından hem enerji üretim planlamalarının hem de enerji tüketim tahminlerinin gerçekleşene en yakın şekilde yapılabilmesi amaçlanmaktadır. Bu husus dikkate alındığında ise meteoroloji biliminin önemi sektörde iyiden iyiye kendisini hissettirmeye başlamıştır. Örneğin, yenilenebilir enerji kaynakları dikkate alındığında, rüzgâr enerjisi türbini için rüzgâr yönü ve hızı, güneş enerjisi santrali dikkate alındığında güneşlenme süresi ve hava sıcaklığı, hidroelektrik santral dikkate alındığında yağış miktarı ve kar erimeleri gibi meteorolojik parametreler bir hayli önemlidir. Türkiye Enerji Piyasası’nın tüm dinamikleri ve meteoroloji biliminin kaynak bazlı enerji üretim santrallerine olan etkisi ele alınmaya çalışılmıştır. Tezin yazılması ve kurgulanması amacında anafikir olarak öne sürülen meteorolojik koşulların tespit aşamasında kullanılan ECMWF, GFS, Meteociel, EURO-4 anomali haritalarının incelenmesi sonucunda, tezde bahsi geçen kurak, mevsim normalleri ve sulak senaryoların talebe etkisi senaryolaştırılmıştır. Ayrıca, meteorolojik şartlar aynı zamanda arz tarafını da etkilediğinden dolayı rüzgâr enerjisi üretim potansiyelleri, güneş enerjisi üretim potansiyelleri ve özellikle sistemi etkileyen hidroelektrik enerji üretim potansiyelleri için profil atamaları yapılmıştır. Yapılan profil atamaları geçmiş yılların ağırlıklı üretim ortalamalarına göre beklenen meteorolojik şartlara göre farklılıklar gösterilerek hesaplanmıştır. Tezin yazılmasındaki uğraş esnasında araştırma modeli olarak belirlenen durum çalışması ve bilgisayarlı ortamda PLEXOS programı yardımıyla durum çalışmasının çeşitlendirilmesi üzerinde durulmuştur. Tezin hazırlanmasının temel motivasyonu, Türkiye enerji toplam üretime katkıda bulunan kaynak tipine göre ayrılmış enerji üretim santrallerinin, mevsimsel ve meteorolojik senaryolardan (kurak, sulak ve mevsim normalleri senaryoları) nasıl etkilediğini ve bu etkinin Türkiye enerji üretim projeksiyonuna kaynak tiplerine göre ayrılmış santrallerin nasıl katkı yaptığını ve üretim projeksiyonlarının nasıl değişiklik gösterdiğine dikkat çekmektir. Örneğin, 2019 yılında sulak bir dönem geçiren Türkiye’de akarsu tipi hidroelektrik santraller fazlaca üretime katılmış ve barajlı santraller su tutarak, özellikle yaz aylarında -turizm etkisi ile- artan talebi fazlası ile karşılamıştır. Böylece, Türkiye enerji talebi çoğunlukla hidroelektrik santrallerden karşılanabilmiş ve doğalgaz ile enerji üreten santrallere çok da ihtiyaç kalmamıştır. Tezde simüle edilmeye çalışılan temel husus da Türkiye’nin geleceğe dönük hangi kaynak tipli santralin ne kadar üretime katkı yapacağı ve bu duruma sebebiyet veren meterolojik koşulların ilişkilendirilmesi üzerinedir. Çalışmada kullanılan veriler gerçekleşmiş üretim verileri, gerçekleşmiş talep verileri, kaynak tipine göre sınıflandırılmış santral kurulu güç ve teknik özellik bilgileri, Uluslararası Para Fonu’nun (IMF) Türkiye için açıkladığı ve öngördüğü (2031 yılına kadar) gayri safi milli hasıla, tüketici fiyat endeksi, üretici fiyat endeksi, asgari ücret endeksi, popülasyon (nüfus miktarı), Euro ve Dolar kurlarıdır. Yapılan tez çalışması, atmosfer bilimleri ile etkileşim içerisinde olan ve enerji meterorolojisi dinamikleri barındıran uzun dönem Türkiye kaynak bazlı arz projeksiyonuna meteorolojik şartların etkisini anlamak amacıyla gerçekleştirilmiştir. Buna göre, yenilenebilir enerji kaynaklarının arz projeksiyonundaki payını anlamlandırmak ve toplam üretime olan etkisini anlamaya çalışmak için veri analizi, anomaly haritaları okuma teknikleri kullanılarak PLEXOS programı yardımıyla çeşitli meteorolojik senaryolar baz alınarak çalışma yapılmıştır. Veri analizlerinde EPİAŞ şeffaflık verileri, geçmiş dönem gerçekleşmiş TEİAŞ verileri ve Yük Tevzi Bilgilendirme Sistemi verilerinden faydalanılmış olup, yenilenebilir enerji kaynaklarına meteorolojik beklenti senaryolarına göre profil atamaları yapılmıştır. Özellikle, yenilenebilir enerjiden doğan karmaşanın meteoroloji biliminden faydalanılarak çözülmeye çalışılması adına bu tezde çeşitli meteorolojik senaryolar altında modeller oluşturulmuştur. Mevsim normalleri, sulak, kurak senaryolarının baz, düşük ve yüksek talep senaryoları ile modellenmesi sağlanmıştır. Model kurulurken karmaşık tamsayı programlama yapılmış, çıkan sonuçların gerçekleşen veriler ile kıyaslanarak başarı yüzdeleri görülmüştür. Akabinde, başarı yüzdesini artırabilmek adına program normal dağılım fonksiyonlarından çıkan hata paylarına göre düzenlenmiş ve yeniden çalıştırılmıştır. Bu sayede, programın başarı oranı artırılmıştır. Yapılan yüksek lisans tez çalışmasında, meteorolojik etkenlerin Türkiye kurulu gücü kaynak bazlı üretim üzerine olan etkileri gözlemlenmeye çalışılmıştır. Çalışma yapılırken PLEXOS programından yardım alınmış ve model sonuçları TEİAŞ’ın yayınladığı 10 yıllık arz ve talep projeksiyonları ile kıyaslanmıştır. Çalışmanın sonucunda PLEXOS model çıktılarının arz güvenliğini göz önünde bulundurduğu ve talep projeksiyonu ile arz projeksiyonunun tutarlı olduğu gözlemlenmiştir. Enerji meteorolojisinin dinamiklerinden faydalanılmış ve özellikle manuel harita okuma tekniklerinin ne denli önemli olduğu görülmüştür. Ayrıca, enerji sektöründe uzman görüş sahibi ve meteoroloji biliminden fayda sağlayan Meteoroloji Mühendislerinin stokastik temelli paket programlara müdahale edebileceği gözlemlenmiştir.
BAHADIR KARABEKİROĞLU
Havacılık 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.
RUKİYE AYBÜKE AYDEMİR