Geri Dön

Gökçeada momentum, heat and moisture fluxes analysis

Gökçeada'da ısı ve momentum akılarının etüdü

PDF İndir

  1. Tez No: 39416
  2. Yazar: ABDULLATİF M. LATİF
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ZAFER ASLAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 1993
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 54

Özet

Son yıllarda, atmosferik yüzey tabaka içindeki yüzey akılarının (momentum, türbülanslı gizli ısı ve buharlaşma gizli ısı akıları) incelenmesi konusundaki çalışmalara büyük önem verilmektedir Yüzey ısı akıları konusu yüzey tabakanın dolayısı ile de atmosferik sınır tabakanın ortalama profillerinin belirlenmesi açısından da önem taşımaktadır. Akı değerlerinin bilinmesi, kısa süreli tahmin çalışmalarında ve Atmosferik Smır Tabaka parametrelerinin saptanmasında da gereklidir. Ayrıca, akılarla ilgili parametreler ve Atmosferik Sınır Tabakanın yüksekliği, hava kirliliği ve okyanus dalga modelleri ile ilgili çalışmalarda yüzey akılarına bağlı girdi parametreleri olarak gözönüne alınır. Deneysel çalışmalar ve m odellem elerde, yüzeydeki momentum, türbülanslı ve buharlaşma gizli akıları rutin olarak ölçülen meteorolojik parametrelerden hesaplanmaktadır, (Holtslag ve Val Ulden (1983), Van Ulden ve Holtslag (1985), Holtslag ve Debruin (1988). Bu çalışmaların amacı, Monin-Obukhov (M-O) teorisine dayalı olarak, hava kirliliği, hidroloji ve rüzgar enerjisi alanlarında atmosfer kararsızlığı sınıflamasına, bir yaklaşım getirmektir. Akılarla ilgili bu incelemeler, kısa vade hava tahmin modellerine de baz oluşturmaktadır, Holtslag ve grubu (1990). Yüzey akıları, bitki örtüsü, toprak tipi, nemi, kar örtüsü, drenajı vb. pekçok parametreye bağlıdır. Kara yüzeyleri üzerindeki atmosferik model çalışmaları için yüzey ısı akıları Beljaars ve Holtslag (1990) tarafından hesaplanmıştır. XIIBurada sunulan çalışmada ortalama yer seviyesinden 2m-10m yukarıdaki yüzey tabakanın yere yakın kısmında, türbülanslı gizli ısı, buharlaşma gizli ısısı ve momentum akılarının zamansal değişimleri incelenmiştir. Çalışma üç ayrı bölgede yürütülmüştür: i) Gökçeada DMI istasyonu (rakımı: 7 İm), ii) Gökçeada Uğurlu istasyonu (rakım: 139m), iii) Maslak İTÜ Gözlem Parkı (rakım :139m). Gözönüne alman bu üç bölge deniz-kara etkileşiminin etkisinde kalmakta olup, Uğurlu istasyonu, Maslak ve Gökçeada (DMI) istasyonlarına nazaran mikro ölçekte daha homojen bir topografyaya sahip bulunmaktadır. Bu nedenle bu iki istasyona ait analizlerin yatay ölçekte sadece 2-3 km 'ye kadar geçerli olduğu söylenebilir. Ancak Uğurlu istasyonunda hesaplanan değerler yaklaşık lOkm'ye kadar temsili olabilmektedir. Burada sunulan çalışmanın ilk kısmı verilerin toplanması ile ilgili olup, deneysel kısmı oluşturmaktadır. Gözlem verilerine dayalı olarak hesaplanan akı değerlerinin zaman serilerinin incelenmesi ve sonuçların karşılaştırılması ise çalışmanın teorik model kısmında ele alınmaktadır. Verilerin gözlenmesi ile ilgili alan çalışmasında öncelikle mevcut sistemler saptanmış ve gerekli diğer ölçüm sistemleri belirlenmiştir. Bu çalışmada kullanılmak üzere saptanan mevcut sistemler i) Gökçeada (DMI) Istasyonu'nda a) mekanik rüzgar hızı kayıt sistem i( ortalama yer seviyesinden (o.y.s) 10 m yukarıda ve saatlik ortalamalar şeklinde, rüzgar hızı (yön ve şiddet ölçümü için), b) termograf (o.y.s'den 2 m yukarıda, saatlik sıcaklık ölçümü için), c) higrograf (o.y.s'den 2 m yukarıda saatlik bağıl nem ölçümü için), ii) Uğurlu istasyonun' da xıııa) digital rüzgar hızı ölçüm sistemi (o.y.s'den 2 m ve İm yukarıda), b) digital sıcaklık ölçüm sistemi (o.y.s'den 4 m yukarıda), iii) Maslak İTÜ Gözlem Parkında a) anemometre (o.y.s'den 2m yukarıda, 7:00, 14:00 ve 21:00 (lokal)'de günde üz kez rüzgar hızı ölçümü için), b) termograf (o.y.s'den 2 m yukarıda), c) higrograf (o.y.s'den 2 m yukarıda). Burada sunulan çalışmanın amacı doğrultusunda ek olarak bu istasyonlara monte edilen ölçüm sistemleri a) digital sıcaklık ve nem ölçüm sistemi (o.y.s'den 2 m yukarıda 2 dakika- bir saatlik periyotlarda, sıcaklık, bağıl nem ortalama değerlerini ölçmek için İTÜ -Maslak Meteoroloji Istasyonu'na monte edilen sistem), b) termograf (o.y.s'den 2m yukarıda),** b) higrograf (o.y.s'den 2m yukarıda),** Çalışmada 28 Ekim-14 Kasım 1992 tarihleri arasında Gökçeada (DMI), Uğurlu ve Maslak istasyonları saatlik gözlem verilerine dayalı olarak ısı akısı değerleri hesaplanmıştır. Ölçüm kalibrasyon ve model test çalışmaları için İTÜ Maslak istasyonuna ait C ak-Nisan 1993 verileri gözönüne alınmıştır. Teorik modele dayalı olarak ısı akılarının hesaplanabilin es i için digital gözlem verileri direkt olarak, mekanik olanlar ise diyagramlardan değerlendirilerek veya tablolardan alınarak bilgisayara yüklenmiştir. Bu şekilde elde edilen yüzey gözlemlerine ek olarak ilgili günlere ait Göztepe radyosonde verileri de gözönüne alınmıştır. * İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü tarafından desteklenen yüksek lisans tezi projesi çerçevesinde alınmıştır. *. Gökçeada DMI İstasyonu yedek aletleri geçici süreyle Uğurlu Istasyonu'na monte edilmiştir. (Yazıcı sistemler, İTÜ Meteoroloji Mühendisliği Bölümü'nde Doç. Dr. Selahattin İncecik tarafından yapılan bir araştırma çerçevesinde yaptırılan ve bu çalışma için Gökçeada'ya nakledilen siper içine yerleştirilmiştir). xıvÇalışmanın teorik bölümünde saptanması gereken parametreler arasında öncelikle pürüzlülük yüksekliğinin (z0) belirlenmesi gerekmektedir. Gökçeada (DMI) ve Uğurlu istasyonları pürüzlülük yüksekliği değerlerinin saptanması için her iki bölgenin 30 derecelik açılarla incelenen 12 sektördeki pürüzlülük parametresinin ortalama değerleri kullanılmıştır. Bu aşamada Wieringa (1981), ve Erkmen (1969)tarafmdan sunulan farklı yüzey karakteristikleri için sınırf andırılmış z0 değerlerinden yararlanılmıştır. z0 değerleri sırası ile Gökçeada (DMI) istasyonu için 0.52 m, Uğurlu istasyonu için 0.22 m ve Maslak (İTÜ) Maslak istasyonu için 0.34m olarak alınmıştır. Atmosferik yüzey tabakadaki model çalışmalarında momentum (t), türbülanslı gizli ısı (H) ve buharlaşma gizli ısısı (XE) akıları aşağıdaki bağıntılar yardımı ile hesaplanır (Yaglom 1977),“ -n. O) = e. (2) = Q. (3) u”, 6. ve Q., ısı akısı profili eşitliklerinden hesaplanabilir, Dyer (1974) ve Paulson (1970), u. = 1 (4) to(*2 ; O ~ ¥M(Z2 / L) + \|/M(z. / L) XVe. = k(e' - e-> (5) ln(z2 / Zj) - \|/H (z2 / L) + \|/H (z, / L) Q. = k(q' - *> (6) ln(z2 / zt) - \|/Q(z2 / L) + vj/qCz! / L) Burada, z. yüzey pürüzlülük parametresi, Uj,u2 iki seviyede ölçülen rüzgar şiddeti, 8t, 62 iki seviyede ölçülen potansiyel sıcaklık, qt, q2 iki seviyede ölçülen nem miktarı, k Von Karman sabiti (k= 0.4), L Monin - Obukhov kararlılık parametresi, \|/h, ym ve \yQ kararsızlık fonksiyonlarıdır. L, Monin Obukhov uzunluğu, L = w. (7) bağıntısı ile hesaplanmaktadır. Burada g yerçekimi ivmesi, T hava sıcaklığı. Kararlı atmosferik tabakalaşma için L > 0, kararsız koşullarda ise L < 0, dır. Bu çalışmada saatlik ısı akısı hesaplarında M-O uzunluğunun saptanabilmesi için bir başlangıç L değeri gözönüne alınmıştır. Kararlı günler için L=36 m, kararsız tabakalaşma durumunda ise, L=-36 m başlangıç değerinden hareketle (l)-(6) eşitlikleri kullanılarak yapılan iteratif hesaplamalar sonucunda L'nin aktüel değerine yaklaşılmıştır. En çok üç adımdan sonra L değerleri arasındaki fark %5'den küçük olup, bu L değeri gözönüne alınarak ısı akıları hesaplanmıştır. Kararlılık analizinde iki seviye arasındaki (2m-10m) sıcaklık gradyanı xvıincelenmiştir. Gökçeada (DMI) ve Maslak (İTÜ) gözlem istasyonlarındaki düşey sıcaklık pfrofilini saptayabilmek amacı ile Göztepe radyosonde istasyonu aşağı seviye gözlemleri incelenmiştir. 00:00 GMT ve 12:00 GMT sıcaklık ve nem verileri zam ansal ve düşey olarak interpole edilmiş, yukarı seviyedeki (2m-10m) bu sıcaklık ve nem gradyanmm Gökçeada ve Maslak istasyonlarında aynı olduğu kabul edilmiştir. Bu kabul altında, 10m yukarıdaki sıcaklık ve nem değerleri hesaplanmış ve her saat için ısı akıları belirlenmiştir. Momentum, türbülanslı gizli ısı ve nem akılarının hesaplanabilmesi için teorik modele dayalı bir bilgisayar programı hazırlanmış, iki seviyedeki (2m-10m) rüzgar hızı, sıcaklığı ve nem değerleri bu model için girdi verileri olarak kullanılmıştır. (4), (5) ve (6) numaralı eşitliklerdeki fonksiyonlar kararsız koşullar için aşağıdaki bağıntılara dayalı olarak hesaplanmıştır (Paulson,! 970 ve Dyer, 1974) \|/M = 2 İn 1+ x]. + İn 2 J 1 + x2 - 2tan-J(x) + */2 (8) M>H.Q = 21n[l^] (9) -Hî] % (10) Kararlı atmosfer koşullarında Webb (1970) tarafından önerilen, VM = M>h.q = ~5l 01) bağıntısı ile Holtslag ve De Bruin (1988) tarafından önerilen: xvıı*« = -£- İL C L ~ d exp -d* L be d (12) burada, ve a=0.7, b=0.75, c=5 ve d=0.35 olarak alınmıştır. Cabauw ve civan için (12) numaralı bağıntıya dayalı hesaplar ve (11) numaralı bağıntıya dayalı sonuçlar arasında önemsiz bir fark olduğu belirtilmektedir, Holtslag ve De Bruin (1988). Webb (1970) tarafından önerilen (11) numaralı bağıntı yerine (12) numaralı eşitliğin kullanılması için arazinin oldukça düz ve homojen bir yapıda olması koşulu (0 < z/L < 0.5) koşulu aranmaktadır Hogstrom (1988). Burada sunulan çalışmanın sonuçlan aşağıda özetlenmektedir. Üçayrı gözlem yeri için z/L oranı 10-3 Ve 10-4 arasında değişmekte olup, gerek (11) ve gerekse (12) numaralı eşitliklere dayalı değerler arasmdaki fark değerleri momentum, türbülanslı gizli ısı ve buharlaşma gizli ısı akıları için sırası ile %0.001, %0.01 ve %0.001 mertebelerindedir. Bu çalışmanın analiz kısmında, Gökçeada için hesaplanan akı değerleri incelenerek, kara-deniz etkileşiminin değerlendirilmesine çalışılmıştır. Gökçeada (DMI) ve Uğurlu istasyonlarında hesaplanan ısı akısı değerleri karşılaştırıldığında, buharlaşma gizli ısı akısı değerlerinin (LAMDA H) ortalama olarak Uğurlu istasyonu'nda 1.2 kez daha büyük olduğu sonucuna varılmıştır. Gökçeada (DMI) istasyonu Ada'nm şehirleşme bölgesinde, Uğurlu ise kırsal kesimde yer almaktadır. Bu nedenle şehirleşmenin olduğu bölgedeki momentum akısı değeri kırsal kesime nazaran 1.5 kez daha azdır. Gözönüne alman bu iki inceleme bölgesinde hesaplanan türbülanslı gizli ısı akı değerleri arasında önemli fark belirlenmiştir. En yüksek pozitif (yukarıya doğru) SH değerleri DMI istasyonunda, en büyük negatif (aşağı doğru) SH değerleri ise Uğurlu istasyonunda gözlenmiştir. XV111Hesaplanan ortalama momentum, türbülanslı gizli ısı ve buharlaşma gizli ısı akıları Gökçeada (DMI) için sırası ile 0.27N/m2, 5.76W/m2 ve 3.8W/m2 şeklindedir. Aynı değerler Uğurlu için 0.4N/m2, 6.13W/m2 ve 4.52W/m2 olarak hesaplanmıştır. Bu çalışmada, gözönüne alman farklı iki bölge için (şehirsel ve kırsal) momentum, türbülanslı ve buharlaşma gizli ısı akılarının mertebe ve değişim aralığının saptanmasına, kara-deniz etkileşiminin belirlenmesine çalışılmıştır. Sadece sonbahar mevsimi için yürütülen bu çalışmanın Türkiye'nin farklı coğrafi bölgeleri için ve diğer mevsimlerdeki değişimlerin saptanmasına uygulanması bu çalışma ışığında bir sonraki araştırmanın konusunu oluşturabilecektir.

Özet (Çeviri)

The growing interest in the interaction between the atmosphere and the underlying surface is driven by the realization that the surface fluxes of momentum, heat, and moisture determine to an important extent the steady state of the atmosphere. The purpose of this thesis is to analysis the surface fluxes at Gökçeada. In this study the data gared at 2 and 10 m meteorological most of Gökçeada (40° 11 N, 25° 54 E) in the center part and coastal part of island (Uğurlu) are analyzed. The wind, temperature and relative humidity measurements at Maslak (I.T.U) observation park are also taken in to account for calibration and test analysis. The surface fluxes of momentum, sensible heat and latent heat are calculated by using the atmospheric surface layer model based on M-O similarity theory (Beliaars and Holtslag ;1990). To define roughness height 12 sectors are consider at all three station. Momentum fluxes observed at the Uğurlu is 1.4 times grater than central part of Gökçeada, where is considered a rural part of island. 1.2 times grater latent heat fluxes are observed at Uğurlu. The maximum upward sensible heat flux is observed in central part but the maximum downward sensible heat fluxes are observed in Uğurlu. In this thesis, at two different places, one is urban and the other rural, the range and time variation of fluxes are studied. These result would also apply on the fields of“air-pollution modeling”,“hydrology”and“wind energy”. Only the limitation is data recorded in autumn, and the results encode us for further studies.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    68888

    Saatlik ve aylık rüzgar verisiyle rüzgar enerjisi modellemesi

    Modeling wind energy using hourly and monthly wind data

    FERDİ TÜRKSOY

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Meteorolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Meteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZAFER ASLAN

  2. Tez No

    83224

    Gökçeada'nın neritik bölgesindeki Mnemiopsis leidyi (Agassiz, 1865)'nın bolluğu ve dağılımı

    Abundance and distribution of Mnemiopsis leidyi (Agassiz,1865) in the neritic region of Gökçeada (northern Aegean sea)

    MELEK İŞİNİBİLİR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1999

    Su Ürünleriİstanbul Üniversitesi

    Su Ürünleri Temel Bilimleri Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AHMET NURİ TARKAN

  3. Tez No

    76734

    Gökçeada-Bozcada-Çanakkale bölgesi genç kuvaterner molluska faunası

    Late quartery mollusca fauna in Gökçeada-Bozcada-Çanakkale region

    UĞRAŞ IŞIK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1998

    Jeoloji MühendisliğiAnkara Üniversitesi

    Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÜLER TANER

  4. Tez No

    352246

    Gökçeada civarında bulunan Akdeniz taş mercanının (Cladocora caespitosa Linnaeus, 1767) dağılımı üzerine çalışmalar

    Studies on the distribution of the Mediterranean pillow coral (Cladocora caespitosa Linnaeus, 1767) around Gökçeada island

    SEDAT OZAN GÜREŞEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Su Ürünleriİstanbul Üniversitesi

    Su Ürünleri Temel Bilimleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BAYRAM ÖZTÜRK

  5. Tez No

    358341

    Gökçeada geleneksel mimarisinin Uğurlu - Zeytinlik höyük mimarisinin yorumuna katkısı

    Traditional architecture of the island of Gökçeada on the basis of the contributions to interpretation of architecture of Uğurlu-Zeytinlik

    ABDURRAHMAN SÖNMEZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    ArkeolojiTrakya Üniversitesi

    Arkeoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BURÇİN ERDOĞU

Geri Dön