Geri Dön

Establish a dataset of co-located in-situ and satellite data for sea ice in the Southern Ocean

Güney Okyanusu'nda bulunan deniz buzu için eş-konumlandırılmış uydu ve yersel gözlem veri seti oluşturma

PDF İndir

  1. Tez No: 486594
  2. Yazar: ÖZGÜN OKTAR
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. BURCU ÖZSOY
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Deniz Bilimleri, Denizcilik, Marine Science, Marine
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Deniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Deniz Ulaştırma Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 77

Özet

Deniz buzu, donmuş deniz suyudur. Deniz buzları okyanus atmosfer ilişkileri ve okyanus canlıları için büyük önem arz etmektedir. Küresel iklim değişikliği ile ilgili çeşitli çalışmalarda buz özellikleri ve dağılımları oldukça önemlidir. Deniz buzu gözlemleri dünyada farklı standartlarda yapılmakta olsa da özellikle Antarktika için kullanılan“Antarktika Deniz Buz Süreçleri ve İklim”(Antarctica Sea Ice Processes & Climate - ASPeCT) protokolü en popüleridir. ASPeCT protokolü, tez kapsamında Türkçe'ye tercüme edilmiş olup, İstanbul Teknik Üniversitesi Kutup Araştırmaları Uyg-Ar Merkezi tarafından internet sayfalarında yayına alınmıştır. Bu protokol çerçevesinde çeşitli deniz buzu tipleri tanımlanmıştır. Gözlem yapılırken bulunulan bölgedeki 3 buz tipi belirlenerek, en kalın olan birincil, orta kalınlıkta olan ikincil ve en ince olan üçüncül buz olarak belirlenir. Gözlemler yaklaşık bir kilometre çapındaki alan için yapılır ve gemi hızına göre gözlem sıklığı belirlenir. Deniz buzu gözleminde buz tipi, buzla kaplı alanın oranı, buz kalınlığı, buz üerindeki kar kalınlığı, buzun parça büyüklüğü, topografyası, kar örtüsü tipi ve açık deniz alanının oranı ölçülerek kayıt altına alınır. Deniz buzları ASPeCT protokolüne göre 13 farklı tipte bulunurlar. Buzun ilk formu olan“öncül buz”(frazil) buz oluşumunun ilk aşamasıdır. Genellikle deniz yüzeyinin birkaç santimetresinde oluşan öncül buz kristalleri, suya yağlı bir izlenim verir. Açık denizlerde dalga türbülansları ile bir kaç metre derinliğe kadar indikleri gözlemlenebilir.“Leblebi”(shuga) öncül veya yağsı buzların topaklanması ile oluşan birkaç santimlik buzlardır. Yüzey rüzgarları ve dalgaların etkileşimi ile leblebi buzları rüzgar yönünde sıralanır ve karakteristik buz bantları oluşturabilir. Öncül buzlardan sonra donmanın bir ileri aşaması olan“yağsı buz”(grease), kristallerin pıhtılaşması ile çorbamsı bir görünüm kazanır. Işığı daha az yansıtarak yüzeye mat bir görünüm kazandırır. Yağsı buz, az akışkan bir sıvı gibi davranır ve farklı buz kütleleri oluşturmaz. İnce elastik bir kabuk gibi olan“parmak buz”(nilas), dalgalar üzerinde kolayca bükülür, basınç altında kabarık bir form alır ve birbirine kenetlenmiş parmaklar gibi görünür. Koyu parmaklar 5 cm'den incedir ve koyu renklidir, ince parmaklar ise 5-10 cm kalınlığındadır ve koyu parmaklara göre ışığı çok daha iyi yansıtır.“Pişiler”(pancake) ağırlıklı olarak çapı 30 cm ile 3 m arasında olan yuvarlak buz formudur ve birbirleri ile çarpışarak daha kalın bir forma geçmeden önce kalınlığı 10 cm'den azdır. Yağsı, leblebi ve çamur buzların birleşmesi ile oluşabileceği gibi, buz kabuklarının veya parmak buzların kırılması, gri buzların ağır hava ve deniz şartları ile şekil değiştirmesi ile de oluşabilir. Antarktik deniz buzlarının gelişiminde“Pişi Döngüsü”yaygın bir süreçtir. On santimetrelerle başlayan pişiler, öncül buzlarla rüzgâr ve dalgaların etkisi ile kümelenerek çaplarını ve diğer pişi buzlarla yığınlar oluşturarak kalınlıklarını arttırır. Bu şekilde pişilerin çapları bir kaç metreye, kalınlıkları ise en fazla bir metreye ulaşır. Sonunda pişiler bir arada donarak daha büyük buz kütleleri veya birleşik buz örtüsünü oluşturur. Pişilerden sonraki aşamalarda buzlar kalınlıklarına göre sınıflandırılmaya devam ederler.“Genç Gri Buz 0.1-0.15m”(young gray ice 0.1-0.15m), kalınlıkları 10-15 cm arasında olan, erken dönem buzları ile yıllık buzlar arasında bir geçiş formudur.“Genç Gri Buz 0.15-0.30m”(young gray ice 0.15.-0.30m) kalınlıkları 15-30 cm arasında olan, erken dönem buzları ile yıllık buzlar arasında bir geçiş formudur. Genç buzlardan gelişen, kalınlıkları 30 – 70 cm arasında olan, en fazla bir kış buz olarak kalan buz tiplerine“yıllık buz 0.3-0.7m”(first year ice 0.3-0.7m) denmektedir. Genç buzlardan gelişen, kalınlıkları 70 – 120 cm arasında olan, en fazla bir kış buz olarak kalan buz tipleri“yıllık buz 0.7-1.2m”(first year ice 0.7-1.2m), kalınlıkları 120 cm'den fazla olanlara ise“yıllık buz > 1.2m”(first year ice > 1.2m) denmektedir. Yıllık buzların 2 metre kalınlığa ulaştıkları görülebilir. 3 metre veya daha kalın olan ve neredeyse tuz içermeyen, en az iki yaz dönemini erimeden geçirmiş yaşlı buzlara“çok yıllık buz”(multi-year ice) denmektedir. Basınç sebebi ile yaşadıkları kırılmaların üzerlerinde oluşturduğu tepecikler, ikinci yıllarında daha yumuşaktır. Kar kaplı olmayan yerlerinden mavi renkli olduğu görülür. Yüzeylerindeki erimelerle büyük düzensiz ve bağlantılı su kütleleri ve iyi gelişmiş bir su tahliye sistemine sahiplerdir. Çok yıllık buz Arktik bölgeye nazaran Antarktika'da daha az yaygındır ve Weddell Denizi'nin batısı ile izole olmuş kimi diğer koylarla sınırlıdır. Okyanus akıntıları ve atmosferik sirkülasyonun oluşturduğu buzların kıta etrafında sürüklenme hareketi sonucu, buzlar sıcak denizlere sürüklenerek ya da açık denizlerin güneş ışınlarını emerek ısınması kaynaklı erimeler olur. Antarktika'daki çok yıllık buzların %80'i Weddell Denizi'nde bulunmaktadır. Weddell Gyre olarak bilinen saat yönünde dolaşan akıntı, Antarktika Yarımadası'nın doğu tarafı boyunca deniz buzlarını sıkıştırarak, bir yıldan daha fazla buz halinde kalmalarından sorumludur. Sonuç olarak akıntılar buzları daha kuzeye, okyanuslara ve erimeye taşır. Çok yıllık buzların erimesi, özellikle Arktik bölgede sıklıkla görülen bir durum olmaya başlamıştır. Antarktik deniz buzlarının erime sezonu nadiren erimiş buzların sularının üzerlerinde birikmesi ile ilgilidir.“Çakıl”(brash) buzlar, 2 metreden daha küçük parçalar halinde olan parçalanmış buz formudur; diğer buzların enkazıdır. Çakıl buzlar özellikle çarpışan buzların ve basınç sırtlarının çöktüğü noktalarda yaygındır. Kıyı boyunca; sahile, buz duvarına, buz cephesine bağlı ya da sığlıkta veya oturmuş buzdağları arasında bulunan buz formuna“bağlı buz”(fast ice) denmektedir. Deniz seviyesinde yaşanan değişimler sırasında dikey dalgalanmalar görülebilir. Bağlı buzlar deniz suyundan donabildiği gibi kıyıda buzların istif olmasından oluşarak kıyıdan birkaç metre ile bir kaç yüz kilometre uzağa kadar uzanabilir. Deniz buzlarının diğer özellikleri de gözlemlenmektedir. Buz parçalarının büyüklükleri, tiplerine göre değişiklik göstermektedir. Gözlem yapılırken parçanın büyüklüğü belirlenir uygun değer kayıt altına alınır. Açıklıklar buzları farklı parçalara ayırırken üzerinde sırt olan buzlar tek parça olarak kaydedilir. Buz yüzeyleri dümdüz olabileceği gibi sırtlarla veya tepeciklerle şekillenmiş olabilir. Gözlem yapılırken bu durum uygun değerler ile kayıt altına alınır. Buzlar gibi kar da birbirinden farklı tiplere sahiptir. Gözlem yapılırken farklı kar tipleri uygun değerler ile kayıt altına alınır. Deniz açıklıkları, buz parçaları arasındaki açıklıkları yani görünen denizleri tanımlar. Gözlem yapılırken farklı boyutlu ve özellikli açıklıklar, uygun değerler ile kayıt altına alınır. Buz kapsamı, herhangi bir deniz buz çeşidinin okyanus yüzeyinde kapladığı alanı gösterir. Gözlem yaparken 10'luk dilimde en yakın rakam kaydedilir. Bir çok buz çeşidi farklı kalınlık aralıklarında belirlenmiştir. Gözlem yapılırken buz ve kar kalınlıkları santimetre olarak ölçülür ve kayıt altına alınır. En basit ifadeyle uzaktan algılama, doğrudan temas yerine uzaktan algılama anlamına gelir. Elde taşınabilir bir kamera, uzaktan algılama aracının bir örneğidir. Yer bilimleri açısından uzaktan algılama, uyduların yeryüzü veya atmosferdeki özelliklerden elektromanyetik radyasyonu algılama yeteneğine işaret eder. Dünyaya ulaşan güneş enerjisi, insanlar tarafından görülebilen ışık, termal kızılötesi, mikrodalga, radar ve röntgen gibi çeşitli radyasyonlardan oluşur. Mutlak sıfırdan daha yüksek bir sıcaklığa sahip her madde (-273°C veya -459°F) bazı elektromanyetik radyasyon yayar. Bazı uydu sensörleri, dünyanın yüzeyinden veya atmosferinden yansıyan görünür ışığı algılar ve diğerleri, yeryüzünden yayılan radyasyonu tespit eder. Kutup bölgelerinin uzaklığı ve zorlu doğası nedeniyle, uydu gözlemleri Arktik ve Antarktika ile deniz buzu örtüsünü izlemek için çok yararlıdır. Deniz buzu uzaktan algılaması, hem iklim araştırmalarına hem de denizcilik gibi kıyı dışı uygulamalara katkıda bulunabilir. Uydular, elektromanyetik spektrumun görünür, kızılötesi ve mikrodalga bölgelerinde deniz buzunu kolayca ölçebilir. Bununla birlikte, her radyasyon türünün avantaj ve dezavantajları vardır. Spektral bölgelerin hiçbiri, bilim insanlarının her koşulda deniz buzunu en iyi şekilde görüntülemesine izin vermez. Deniz buzu özelliklerinin uzaktan algılaması her zaman zorlu bir iş olmuştur. 50 cm'den daha az bir kalınlığa sahip ince deniz buzu, hem kutup bölgelerindeki atmosfer ve okyanus arasındaki enerji alışverişinde temel bir rol oynar, hem de deniz buzunun dinamikleri anlamamız için önemlidir. Kar, Arktik ve Antarktik iklim sisteminin önemli bir bileşenidir. Yüksek albedo ve düşük termal iletkenliği nedeniyle, deniz buzu üzerindeki kar, kutup bölgelerinin yüzey enerji dengesini büyük ölçüde belirler. Kar ayrıca uydulardan gözlemlenen sinyali de değiştirir ve buz kalınlığının altimetre ölçümlerinden (diğer bir deyişle, uydu yüksekliğinin Dünya yüzeyinden uzaklığı ölçümleri) hesaplanması için kar örtüsü hakkında bilgi gereklidir. Bu tez, Ufuklar 2020“Deniz buz örtüsü aşırılıklarının uzaktan algılama ile tespiti ve tahmini”(Space-borne observations for detecting and forecasting sea ice cover extremes - SPICES) projesinin Güney Okyanusu'nda bulunan deniz buzu için eş-konumlandırılmış uydu ve yersel gözlem veri setini oluşturan bir parçasıdır. SPICES, Yapay Açıklıklı Radar'dan (Synthetic Aperture Radar-SAR) çok sırtlaşmış buz bölgelerinin tespiti, çoğunluka yıllık buzla kaplı alanlarda çok yıllık buzların tespiti, Radar altimetre ile kalınlığı profillenen alanalrda en kalın buz formunu bulma, Toprak Nemi ve Okyanus Tuzluluğu (Soil Moisture and Ocean salinity-SMOS) verileri aracılığıyla bölgesel olarak anormal kalın veya ince buz tespiti, erken / geç erime mevsiminin saptanması ve mevsimlik deniz buzullarının aşırılıklarını tahmin etmek için yeni kapasiteler geliştirmeyi amaçlamaktadır. Uzaktan algılama ürünleri, geleneksel olarak, buz seviyesi ve alan dağılımı gibi deniz buzu koşulları hakkında genel bilgiler sağlar. Bununla birlikte, deniz buzu kaynaklı tehlikelerin çoğu kalınlık ile ilgili olmasına rağmen, bu bilgi buz haritası oluşturma, taktik seyrüsefer ve açık deniz etkinliklerinin yönetimi için sınırlı kalmaktadır. Bu nedenle, tez veri kümeleri oluşturarak, deniz buz kalınlığı bilgisi elde etmek için temel sağlamaktadır. Bu tezin hedefi doğrultusunda, birinci bölümde deniz buzuyla ilgili uydu teknolojisinin tanıtımına ve tezin ana amacına değinilmiştir. İkinci bölüm“Çalışma Alanı: Antarktik Deniz Buzu”ve“Veri Açıklamaları: Deniz Buzu Uydu Uzaktan Algılaması”konularında bilgiler içermektedir. Metodolojiye üçüncü bölümde yer verilmiştir. Dördüncü bölüm, tezin genel amacı için sonuçları ve tartışmayı içermekte ve tüm ilgili uydu verileri ile birlikte yersel referanslı kar-buz verileri içeren bir veri seti oluşturulmaktadır. Beşinci ve son bölümde ise“Deniz buz örtüsü aşırılıklarının uzaktan algılama ile tespiti ve tahmini”fikrinin nasıl geliştirilmesi gerektiği ile ilgili adımlar sonuç olarak sunulmaktadır. Bu çalışma İstanbul Teknik Üniversitesi BAP Koordinasyon Birimi tarafından desteklenmiştir.

Özet (Çeviri)

Sea ice is simply frozen seawater. Remote sensing of sea ice properties has always been a challenging task. This thesis is part of HORIZON 2020 SPICES“Space-borne observations for detecting and forecasting sea ice cover extremes”project as of to establish a dataset of co-located in-situ and satellite data for sea ice in the Southern Ocean. In order to response needs of increase polar activities, SPICES is focusing on detection of sea ice extremes and in particular, it aims for detection of heavily ridged ice regions from SAR, detection of MYI floes in a area composed mostly FY from SAR, detection of most thickest ice from RA thickness profiles, detection of regionally anomalous thick or thin ice via SMOS data, detection of sea ice areas vulnerable for the wave action, detection of early/late melting season and improving capabilities to forecast seasonal sea ice extremes. Remote sensing products traditionally provide overall information on sea ice conditions such as ice extent and concentration. However, this information stays limited for ice charting, tactical navigation and management of offshore activities since the sea ice hazards are related to sea ice thickness. Therefore, the thesis provided the basis to obtain sea ice thickness information by establishing the datasets. For the purpose of this thesis, Chapter 1 included the introduction of sea ice related satellite technology and the main purpose of the thesis. Chapter 2 provided the information on“Study Area: Antarctic Sea Ice”and“Data description: Satellite Remote Sensing Detecting Sea Ice”. Chapter 3 followed with methodology. Chapter 4 included the results and discussion, for the overall purpose of this thesis, to construct a dataset of in-situ reference snow/ice data co-located with all relevant satellite data. Chapter 5 suggested the conclusion with necessary steps to have more elaborating the idea of the Space-borne Observations for Detecting and Forecasting Sea Ice Cover Extremes.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    709849

    New forms of the creative economy: Creative hubs in Istanbul

    Yaratıcı ekonomı̇nı̇n yenı̇ formları: İstanbul'dakı̇ yaratıcı merkezler

    MELTEM PARLAK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Şehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TÜZİN BAYCAN

  2. Tez No

    801248

    Derin öğrenme yöntemi ile hava kalitesi parametrelerinin tahmini: Sakarya örneği

    Forecasting air quality parameters by deep learning method: A case study of Sakarya

    AYŞEGÜL ATALI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Çevre MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BEYTULLAH EREN

  3. Tez No

    514962

    Uluslararası hızlı servis restoranlarının ticari alan analizine dayalı bir yer seçimi modeli önerisi

    A site selection model proposal based on trade area analysis of international quick service restaurants

    HANZADE KUĞU BAŞ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Şehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NURAN ZEREN GÜLERSOY

  4. Tez No

    323993

    Reservoir quality controlling factors, deliverability and reserve estimates in deltaic Danişmen and Osmancik formations at İkihöyük gas field, Thrace Basin, Turkey

    Trakya baseni İkihöyük gaz sahasinin delta tipi Danişmen ve Osmancık formasyonlari rezervuarlarinda niteliği denetleyen unsurlar, gaz verebilme ve rezerv kestirimi

    CANSIN BAYCAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM METİN MIHÇAKAN

  5. Tez No

    832053

    Nesnelerin interneti tabanlı hava kalitesi ölçüm sistemi

    IoT based air quality measurement system

    BERRİN CENGİZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Bilim ve TeknolojiSakarya Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CÜNEYT BAYILMIŞ

Geri Dön