Merhaba, bu haftaki bloğumuzda GNSS Meteorolojisi konusuna değineceğiz. Keyifli okumalar dilerim.

GNSS uydularınca gönderilen radyo sinyalleri yeryüzündeki alıcıya ulaşmadan önce atmosferin iyonosfer ve troposfer katmanlarında gecikmeye uğrar. Başucu doğrultusunda Troposferden kaynaklı gecikmeye Zenit Toplam Gecikme (Zenith Total Delay-ZTD) denir. ZTD, GNSS istasyonu üzerindeki sıcaklık, basınç ve neme bağlı hava koşullarından kaynaklandığı için önemli meteorolojik bilgiler barındırır.

ZTD; kuru (ZHD: Zenith Hydrostatic Delay) ve ıslak (Zenith Wet Delay) olmak üzere iki bileşene ayrılır. Kuru bileşen GNSS istasyonundaki basınç değeri kullanılarak yüksek doğrulukta hesap edilir. ZWD ise, toplam gecikme miktarından kuru bileşenin çıkarılmasıyla elde edilir. Son olarak, hesap dönüşümüyle Yağışa Dönüşebilir Su Buharı (Precitipable Water Wapor-PW) değeri tahmin edilir. ZHD gecikmesi yaklaşık 2.3 metre olabilirken, ZWD; 0-0.40 metre arasında değişkenlik gösterir.

PW, herhangi bir noktada dikey bir sütun halinde atmosferdeki toplam su buharı miktarıdır. Yağışa Dönüşebilir Su Buharı adıyla tercüme edebileceğimiz PW değeri milimetre biriminde ifade edilir ve hava tahminleri için çok değerli bilgi sunar. Aslında ne kadar yağmur yağacağını değil, havada ne kadar su buharı ya da nem olduğunu gösterir. Örneğin, 10 mm. PW değeri, 10 mm. yağmur ya da kar yağacağını göstermez. Bunun yerine, o konumun üzerindeki anlık su buharının yoğunlaşması yani sıvı hale gelmesi durumunda 10 mm. yüksekliğe sahip olacağını gösterir. Ayrıca, hesaplanan miktardan daha fazlası da yağabilir ya da yağışın uzun zamana yayıldığı durumlarda anlık olarak daha az miktarlarda yağış meydana gelecektir.

𝞀: Suyun yoğunluğu (kg/m³)

Rv: Su buharı için özel gaz sabiti

Tm: Ağırlıklı ortalama sıcaklık (K)

Atmosferik Refraktivite Sabitleri: k₃= 0.037×105 K² / Pa, k₂= 0.22 K / Pa

Hesaplama yönteminden görülebileceği gibi, PW’nin doğruluğu öncelikle GNSS analizi neticesinde hesaplanan ZTD’nin, müteakiben Tm yani Ağırlıklı Ortalama Sıcaklık değerinin doğruluğuna bağlıdır. Bilimsel araştırmalar GNSS PW’nin 1-2 mm. hassasiyetinde belirlenebileceğini göstermiştir.

Gelelim GPS ya da GNSS Meteorolojisi terimi ile ne kastedildiğine. Herhangi bir nokta ya da istasyonda toplanan GNSS sinyallerinden o istasyonun Zenit doğrultusundaki troposfer katmanı boyunca mevcut olan toplam su buharı miktarının elde edilmesi tekniğine GNSS Meteorolojisi denmektedir. GNSS sinyallerinden yararlanarak su buharının uzaktan algılanması tekniği de denebilir.

Radar ve yersel meteoroloji istasyonlarının yanı sıra, atmosferdeki su buharını ölçmenin diğer bir yolu, hava tahmini ve analizlerinde kullanılan Radyosonda’dır. Serbest atmosfere gönderilen helyum veya hidrojen gazı dolu balondaki rasat aletleriyle (basınç, sıcaklık ve nem ölçerler) yapılan bu tekniğin dezavantajlı tarafı zamansal ve konumsal çözünürlüğünün az olmasıdır. Örneğin ülkemizde, Meteoroloji Genel Müdürlüğü tarafından aralarında ortalama 500 km. mesafe bulunan 9 istasyonda 00 ve 12 UTC olmak üzere günde 2 ölçüm yapılmaktadır. PW değerlerini de içeren Radyosonde ölçümleri Wyoming Üniversitesi’ne ait internet sitesinden indirilebilir.,

18 Ağustos 2011 tarihinde Ordu’da saat 14.00’te başlayan yağışlar, gece yarısından sonra, şiddetini arttırmış, sel ve taşkınlara sebep olmuştur. Giresun TUSAGA-Aktif istasyonundan elde edilen PW değerleri bu yağış miktarı ile zamansal olarak birebir örtüşmektedir.

Uzun dönemli PW değerleri incelendiğinde periyodik bir görüntü sergilediği görülür.

BUFR (Binary Universal Form for data Representation), meteorolojik ve oşinografik verilerin değişimi, kayıt edilmesi ve depolanması amacıyla geliştirilen bir binary formattır. Dünya Meteoroloji Örgütü (WMO) tarafından standartlaştırılmış, tablo tabanlı, esnek sunum sistemine sahip, özellikle büyük veriler için kullanılan bir form niteliğindedir. ZTD veya PW değerleri BUFR formatına çevrilerek sayısal hava tahmin modellerine ithal edilmektedir.

GRIB (GRIdded Binary), grid yapısındaki meteorolojik ve oşinografik verilerin değişimi, kayıt edilmesi ve depolanması amacıyla geliştirilen diğer bir tablo tabanlı ve binary formattır. BUFR formatında olduğu gibi WMO tarafından desteklenmektedir. Gelişmiş versiyonu olan GRIB-2 ağırlıklı olarak meteorolojik uydulara ait veri ve ürünler için kullanılmaktadır. BUFR ve GRIB formatlarındaki verilerin okunabilmesi için gerekli programlar ECMWF web sitesinden indirilebilir.

TUSAGA-Aktif, 168 istasyon ile eşi bulunmaz bir mekânsal çözünürlüğe, söz konusu istasyonlarda toplanan 1 saniye aralıklı GNSS verisi ile de yüksek zamansal çözünürlüğe sahiptir. İstasyon verilerinden hesaplanacak gerçek veya yakın gerçek zamanlı PW değerlerinin hava tahmin modellerine girdi sağlayabileceği ve böylece yoğun yağış olaylarının tahmin edilmesine katkı yapabileceği değerlendirilmektedir.

Bir sonraki hafta görüşmek üzere.

Ayhan CİNGÖZ