Küresel iklim değişikliğinin rüzgar ve dalga iklimi üzerindeki etkisinin araştırılması; Karadeniz örneği
Tez Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tez Danışmanı: Prof. Dr. Yalçın Yüksel
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Desteklendiği Program: Öğretim Üyesi Yetiştirme Programı (ÖYP)
Özet:
1979−2018 (40 yıl) yıllarındaki Karadeniz rüzgar iklimi yeniden analiz verileri ile, dalga iklimi üçüncü nesil spektral dalga modeli kullanılarak araştırılmıştır. Rüzgar/dalga karakteristiklerinin uzun dönemli ortalamaları, uzun dönemli değişkenlikleri, uzun dönemli değişim eğilimleri tüm Karadeniz çalışma alanı üzerinde alansal olarak incelenmiştir. Karadeniz üzerinde farklı özellik gösteren noktalarda rüzgar/dalga ve fırtına karakteristiklerinin detaylı yerel analizleri yapılmıştır. Yapılan analizlere göre seçilen referans noktalarında; uzun dönemli değişim eğilimleri doğrusal regresyon analizi ile, uzun dönemli ve bunların dönemsel değişkenliği PDF grafikleri ile, rüzgar hızı/belirgin dalga yüksekliğinin yönlü davranışı rüzgar/dalga gülü ve eklenik aşılma olasılıkları ile ve ekstrem rüzgar/dalga iklimi en büyük değer analizi ile değerlendirilmiştir.
1979 yılından 2018 yılına doğru Karadeniz üzerinde ortalama deniz seviyesi basıncında azalma, deniz yüzeyi sıcaklığında artma ve deniz seviyesinde yükselme eğilimlerine; rüzgar/dalga ve fırtına karakteristiklerinin artma eğilimleri eşlik etmiştir.
Karadeniz’in gelecekteki rüzgar/dalga ikliminin belirlenmesi, küresel iklim değişikliğinin rüzgar/dalga iklimi üzerindeki olası etki/etkilerinin irdelenmesi ve yenilenebilir (rüzgar ve dalga) enerji açısından en uygun konum(ların) atanması için 2021−2100 yıllarını kapsayan bölgesel iklim modelinden (RCM) elde edilen iklim verileri kullanılmıştır. Bu çalışmada, SMHI (Swedish Meteorological and Hydrological Institute) tarafından geliştirilen RCA’nın (Rossby Centre Regional Climate Model) dördüncü versiyonu RCA4’ten alınan beş bölgesel iklim modeli (EC-EARTH, CNRM-CM5, IPSL-CM5A-MR, HadGEM2-ES, MPI-ESM-LR) dikkate alınmıştır. Beş RCA4 tarihsel veri arasından Karadeniz çalışma alanını en iyi tanımlayan bir iklim modeli ile detaylı analizler gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, 1979−2005 yılları için yeniden analiz verileri ile beş RCA4 tarihsel verileri alansal olarak karşılaştırılmış ayrıca yerel ölçüm verileri ile de karşılaştırmalar yapılmıştır. Alansal ve yerel olarak yapılan detaylı analizler, EC-EARTH rüzgar verilerinin Karadeniz rüzgar iklimini, EC-EARTH rüzgar girdileri ile modelden elde edilen dalga verilerinin Karadeniz dalga iklimini tahmin etme performansının diğer dört RCA4 iklim verilerinden daha iyi olduğunu göstermiştir. EC-EARTH iklim verileri kullanılarak Karadeniz’in rüzgar/dalga iklim projeksiyonları iki iklim (RCP4.5 ve RCP8.5) senaryolarına göre 2021−2060 yakın gelecek ve 2061−2100 orta gelecek için ayrı ayrı irdelenmiştir. Rüzgar hız (Vm, V90, V95, V99) ve dalga parametre (Hs, Hmax, Tm, Tp) projeksiyonlarının; tarihsel döneme göre nasıl değiştiği gelecekteki değişim (GD) ile, gelecekteki değişkenliği değişim katsayısı (DK) ile, gelecekteki değişim eğilimleri doğrusal regresyon analizi kullanılarak tüm Karadeniz çalışma alanı üzerinde istatiksel olarak anlamlı eğilimlerin değerlendirilmesiyle incelenmiştir. Tarihsel dönem, RCP4.5 ve RCP8.5 senaryoları yakın ve orta gelecek dönemleri için rüzgar/dalga ve fırtına karakteristiklerinin detaylı yerel analizleri yapılmıştır. Yapılan analizlere göre seçilen referans noktalarında; uzun dönemli değişim eğilimleri doğrusal regresyon analizi ile, uzun dönemli ve bunların dönemsel değişkenliği PDF grafikleri ile, rüzgar hız/belirgin dalga yüksekliği projeksiyonlarının yönlü davranışı rüzgar/dalga gülü ve eklenik aşılma olasılıkları ile ve ekstrem rüzgar/dalga iklimi en büyük değer analizi ile değerlendirilmiştir.
Ortalama rüzgar/dalga parametre projeksiyonlarının tüm Karadeniz üzerinde özellikle yakın gelecek (2021−2060) RCP4.5 senaryosu göre artma eğiliminde (rüzgar hızında %+3’e, dalga parametrelerinde %+3.5’e ulaşan), orta gelecek (2061−2100) RCP8.5 senaryosuna göre azalma eğiliminde (rüzgar hızında %-6’yı, dalga parametrelerinde %-5’i aşan) olacağı belirlenmiştir. 2021 yılından 2100 yılına doğru rüzgar/dalga iklim projeksiyonlarının değişim eğilimlerinin ve değişkenliklerinin doğu Karadeniz’de batısına kıyasla daha belirgin olacağı saptanmıştır. Ekstrem rüzgar hızı/belirgin dalga yüksekliği parametrelerinin değişim eğiliminin ortalama rüzgar/dalga parametrelerinin değişim eğiliminden çarpıcı şekilde daha belirgin olduğu tespit edilmiştir. Örneğin, 100 yıllık yineleme dönemi için ekstrem rüzgar hızı/belirgin dalga yüksekliğinin tarihsel döneme göre batı ve doğu Karadeniz’de rüzgar hızı için sırasıyla %7 ve %27, belirgin dalga yüksekliğinde %4 ve %25 değerleriyle artma eğiliminde olduğu belirlenmiştir. Bu sonuç, rüzgar/dalga iklim projeksiyonlarının, ekstrem rüzgar/dalga parametreleri üzerinde belirgin bir etkisi olduğunu ortaya çıkarmıştır.