Monitoring of air pollution change via satellite observation including the COVID-19 pandemic duration over Turkey
Hava kirliliği değişiminin izlenmesi uydu görüntüler ile KOVİD-19 pandemi süresi dahil Türkiye üzerinde
- Tez No: 702863
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞENOL HAKAN KUTOĞLU, DOÇ. DR. ALİİHSAN ŞEKERTEKİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Jeodezi ve Fotogrametri, Geodesy and Photogrammetry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 99
Özet
Gelişmiş ülkelerdeki kritik zorluklardan biri olan hava kirliliği, kentleşme ve imalat sanayiinin büyümesi ile fabrikalarda ve konut faaliyetlerinde fosil yakıt tüketimi nedeniyle ortaya çıkmaktadır. Son yıllarda, hava kirliliği konusunun yanı sıra çevre üzerindeki etkisi de büyük bir endişe kaynağı olarak ilan edilmiştir. Öte yandan, 2019 yılının sonlarında, COVID-19 salgını kilitlenmesinin tüm dünyadaki hava kirliliği üzerindeki etkisinin tespit edilmesi ve doğrulanması, hava kalitesini ele almak için araştırmacıların dikkatini çekmiştir. Bu araştırmanın temel amacı, Sentinel-5 Precursor (S-5P) TROPOMI bazlı hava kirleticilerinin, yani Azot Dioksit (NO2) ve Kükürt Dioksit (SO2), Karbon Monoksit'in mekansal-zamansal değişimlerini izlemek ve sorgulamaktır. CO) ve Orta Çözünürlüklü Görüntüleme Spektroradiometresi (MODIS), Türkiye'deki COVID-19 salgınının kilitlenmesini kapsayan Temmuz 2018'den Temmuz 2021'e kadar Aerosol Optik Derinliği'nden (AOD) türetilmiştir. Bu çalışmanın temel amacı, S-5P TROPOMI'den üretilen hava kirleticilerinin, yani NO2, SO2, CO ve MODIS'ten üretilen AOD'nin Temmuz 2018'den Temmuz 2021'e kadar Türkiye genelinde uzaysal-zamansal modellerini izlemek ve analiz etmektir. Bu çalışmada kullanılan yöntem üç ana adım içerir. JAVA script kodlarının GEE platformunda yazılmasıyla kullanılan tüm görüntü koleksiyonunun hazırlanması, alınması, işlenmesi, görselleştirilmesi ve analizi ilk adımda yapılmıştır. İkinci adımda, İstanbul'da seçilen üç farklı kategoride S-5P ürünleri ile TAQMC arasında ve iki yer istasyonunda AERONET verileriyle MODIS'ten üretilen AOD ürünü arasında noktasal karşılaştırma/doğrulama uygulanmıştır. Çalışmada daha derin bir analiz yapabilmek için hava kirleticilerinin konsantrasyonlarını etkileyen iki ana faktör olan PMI verileri ve meteorolojik parametreler de üçüncü adımda dikkate alınmıştır. Bulunan sonuçlar, 2019 ve 2020 yıllarında Mart ile Mayıs arasında NO2 için sırasıyla %16,55, %10,86 ve %12,49 azalma oranını göstermiştir. Aynı zamanda AOD sonuçları yaklaşık %30.32, -%29.84 ve %0.24 değişim oranını temsil ediyordu. Aksine, SO2 ve CO için artan bir eğilim gözlenmiştir. İlgili kirleticiler arasında, saatlik NO2 VCD ve TAQMC verilerinin, 0.51 (şehir içi trafik), 0.61 (şehir) ve 0.83 (banliyö) korelasyon katsayısı ile yüksek bir bağlantısı elde edilmiştir. NO2 gibi, saatlik görüntü tabanlı AOD (470 nm) ve AERONET verileri arasındaki doğrulama da seçilen iki bölgede yaklaşık 0.82 (TUZ-GOLU) ve 0.86 (ERDEMLI) yüksek korelasyon katsayısını temsil etmiştir. Ancak, seçilen üç yer istasyonunda görüntü tabanlı SO2 ve CO VCD ve TAQMC verileri arasında herhangi bir ilişki gözlemlenmemiştir. Nisan ve Mayıs 2020'de PMI değerindeki düşüşe rağmen, hava kirleticilerin konsantrasyonu ile PMI verileri arasında herhangi bir korelasyon bulunmadığı elde edilmiştir. Meteorolojik parametreler, özellikle hava sıcaklığı ve yüzey basıncı, CO kirletici dışında hava kirleticilerin konsantrasyonu ile güçlü bir korelasyona neden olumuşu görebiliriz. Rüzgar hızı, diğer kirleticilere kıyasla CO ve AOD ile yüksek oranda ilişki göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Air pollution, as one of the critical challenges throughout developed countries, occurs because of the growth of urbanization and manufacturing industry as well as the fossil fuels consumption in factories and residential activities. In recent years, the air pollution issue as well as its impact on the environment, as a major concern has been declared. On the other hand, in late 2019, detecting and verifying the effect of the COVID-19 outbreak lockdown on air pollution all around the world has attracted the attention of researchers as a milepost to handle air quality The main aim of this research is to monitor and inquire the Spatio-temporal changes of Sentinel-5 Precursor (S-5P) TROPOMI-based air pollutants, to wit, Nitrogen Dioxide (NO2) and Sulphur Dioxide (SO2), Carbon Monoxide (CO), and Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) derived Aerosol Optical Depth (AOD) from July 2018 to July 2021 covering the lockdown of the COVID-19 outbreak over Turkey. The method used in this study contains three main steps. The first step includes preparing, retrieving, processing, visualizing and analysing all image collection used with the Java scripts coding in the Google Earth Engine (GEE) platform. The second step refers to the point wise validation between S-5P products and Turkey Air Quality Monitoring Centre (TAQMC) at three different categories selected in Istanbul as well as MODIS-derived AOD product with AErosol RObotic NETwork (AERONET) data at two ground stations. For conducting deep analysis, the Purchasing Manager Index (PMI) data and meteorological parameters, as two main factors influencing on-air pollutants' concentrations, were also considered in the third step. The results demonstrated the reduction rate of about 16.55%, 10.86% and 12.49% for NO2 compared between 2019-2020 from March to May respectively. While in the same time AOD results represented the change rate of about 30.32%, -29.84% and 0.24%. On the contrary, an increasing trend was observed for SO2 and CO. Among the intended pollutants, the hourly NO2 Vertical Column Density (VCD) and TAQMC data had a high connection with a correlation coefficient of 0.51 (urban traffic), 0.61 (urban) and 0.83(suburban). Like NO2, the validation between the hourly image-based AOD (470 nm) and AERONET data also represent a high correlation coefficient at two selected sites about 0.82 (TUZ-GOLU) and 0.86 (ERDEMLI). However, no correlation was observed between the image-based SO2 and CO VCD and TAQMC data at the selected tree ground station. It is worth noting that despite the decreasing trend in the PMI value in April and May 2020, there was not any correlation between air pollutants' concentration and PMI data. Meteorological parameters especially the air temperature and the surface pressure result in a strong correlation with air pollutants concentration except for CO pollutant. On the other hand, the wind speed was highly correlated with CO and AOD compared to the other pollutants.
Benzer Tezler
- Impacts of geothermal power plants on air quality, climate change and biodiversity
Jeotermal enerji santrallerinin hava kalitesi, iklim değişikliği ve biyoçeşitlilik üzerindeki etkileri
MERVE DÖNDÜ AYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURÇAK KAYNAK TEZEL
PROF. DR. MICHAEL LEUCHNER
- Estimation of PM10 variations in the Southeastern and Eastern Anatolia regions of Türkiye using remote sensing and statistical models
Türkiye'nin Güneydoğu ve Doğu Anadolu bölgelerindeki PM10 değişimlerinin uzaktan algılama ve ı̇statistiksel modeller kullanılarak tahmini
SULTANAY MURZAEVA
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik Üniversitesiİklim ve Deniz Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER ÜNAL
- Evaluation of EMEP SO2 emissions for Turkey using WRF-CMAQ modeling system
Emep SO2 emisyonlarının WRF-CMAQ model sistemi kullanılarak Türkiye için değerlendirilmesi
AMIRHOSSEIN ABDI
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BURÇAK KAYNAK TEZEL
- Analysis of SO2 pollution in Turkey using ground observations and satellite retrievals
Türkiye'de SO2 kirliliğinin yer ve uydu ölçümleri ile incelenmesi
MERVE ASAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BURÇAK KAYNAK TEZEL
- Investigation of agricultural residue burning and wildfire impacts on air quality via satellite retrievals in Southern Turkey
Uydu verileri ile Türkiye'nin Güney Bölgesinde anız yakılmasının ve orman yangınlarının hava kalitesine etkisinin incelenmesi
MERVE EKE
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURÇAK KAYNAK TEZEL