GRACE Zaman Serilerinde Uzun Dönemli Periyodik Sinyalin İncelenmesi


Güneş Ö., Aydın C.

Türkiye Ulusal Jeodezi Komisyonu (TUJK) XXII. Sempozyumu 2023,, Trabzon, Turkey, 29 November - 01 December 2023, pp.1

  • Publication Type: Conference Paper / Summary Text
  • City: Trabzon
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.1
  • Yıldız Technical University Affiliated: Yes

Abstract

Changes in total water storage in terrestrial hydrology, glaciers and oceans can be precisely monitored with the GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) and GRACE-Follow On satellite systems. Total water storage anomalies, expressed in terms of equivalent water thickness, are defined by a functional model that includes annual and semi-annual periodic components and a trend. However, recently, it is believed that the total water storage signal contains longer-period components. The analyses were conducted using time series data covering the period 2002-2023, representing terrestrial areas with Goddard Space Flight Center mascon solutions. The algorithm 1) fits different augmented models with additional periodic parts whose periods are chosen from predefined intervals to each mascon time series; 2) tests each augmented model against the standard model using the Fisher model test procedure; 3) estimates the R-squared values of the augmented models that passed the Fisher model test in the previous step; and 4) takes the augmented model with the maximum R-squared value as the best model fitting to the EWT signal. If all augmented models fail in step 2, the algorithm ends before step 3 and selects the standard model as the best model. The results provide information to the field of hydrogeodesy by demonstrating the presence of long-term additional signals globally with periods of about 6 years. It is believed that augmenting the functional model with the longer-term periodic signal will contribute to a better understanding of GRACE data, providing significant scientific insights in areas such as the effects on trend and seasonal signals, water resource management, and climate change analyses.

Karasal hidrolojide, buzullarda ve okyanuslarda toplam su bütçesi değişimi GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) ve GRACE-Follow On uydu sistemleriyle hassas bir şekilde izlenebilmektedir. Eşdeğer su kalınlığı cinsinden ifade edilebilen toplam su bütçesi anomalileri, yıllık ve yarı yıllık periyodik bileşenleri ve trendi içeren fonksiyonel model ile tanımlanır. Ancak, son zamanlarda toplam su bütçesi sinyalinde daha uzun dönemli periyodik bileşenlerin olduğu düşünülmektedir. Bu amaçla çalışmada söz konusu uzun dönemli periyodik bileşenlerin belirlenebilmesi için bir algoritma önerilmektedir. Analizler, karaları temsil eden Goddard Space Flight Center mascon çözümleri kullanılarak 2002-2023 periyodunu kapsayan zaman serileriyle gerçekleştirilmiştir. Algoritma şu şekilde çalışmaktadır: 1) Her bir zaman serisinin fonksiyonel modeli, önceden belirlenmiş aralıklarda uzun dönemli ek periyodik sinyali tanımlayan parametre ile genişletilir; 2) Farklı frekanslara sahip sinyallerle genişletilmiş modeller Fisher model test işlemi kullanılarak standart fonksiyonel modele karşı test edilir; 3) Önceki adımda Fisher model testini geçen genişletilmiş modellerin R-kare değerleri hesaplanır; ve 4) Son adımda maksimum R-kare değerine sahip model, zaman serisine en iyi uyum sağlayan genişletilmiş model olarak seçilir. Eğer ikinci adımda tüm genişletilmiş modeller başarısız olursa, algoritma üçüncü adıma geçmez ve standart fonksiyonel model zaman serisine en iyi uyan model olarak belirlenir. Sonuçlar, dünya genelinde karasal alanları temsil eden zaman serilerinde ortalama 6 yıllık periyoda sahip uzun dönemli ek sinyallerin varlığını göstererek hidrojeodezi alanına bilgi sunmaktadır. Uzun dönemli periyodik sinyal ile fonksiyonel modelin geliştirilmesinin, trend ve mevsimsel sinyaller üzerindeki etkileri, su kaynaklarının yönetimi ve iklim değişikliği analizleri gibi alanlarda önemli bilimsel bilgi sağlamak için GRACE verilerini daha iyi anlamamıza katkı sağlayacağı düşünülmektedir.