The use of Sentinel-3 data to assess the oceanographic impacts of offshore wind farms: A case study of the Horns 1 Rev (Denmark)
Açık deniz rüzgar çiftliklerinin oşinografik etkilerini değerlendirmek için Sentınel-3 verilerinin kullanılması: Horns 1 Rev (Danimarka) örnek çalışması
- Tez No: 864995
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SEVİL DENİZ YAKAN DÜNDAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gemi Mühendisliği, Marine Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Açık Deniz Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 85
Özet
Açık deniz rüzgar çiftlikleri, sürdürülebilir elektrik üretimi için önemli fırsatlar sunarak, yenilenebilir enerji kaynaklarına geçiş yönündeki küresel çabaların desteklenmesinde önemli bir rol oynamaktadır. İklim değişikliğine ilişkin artan endişeler ve karbon emisyonlarının azaltılmasına yönelik acil ihtiyaç karşısında, açık deniz rüzgar enerjisi, açık okyanustaki rüzgar kaynaklarından yararlandığı için umut verici bir alternatif ortaya koymaktadır. Bu tez, Danimarka kıyılarının önünde yer alan Horns Rev 1 Açık Deniz Rüzgar Çiftliği'nin bazı çevresel etkilerini araştırmakta ve incelemektedir. Çalışmanın amacı, Sentinel-3 misyonu uydu verilerini kullanarak Horns Rev 1'in potansiyel ekolojik etkilerini kapsamlı bir şekilde değerlendirmektir. Süreç, ekolojik ayak izini değerlendirmek için çeşitli atmosferik ve okyanus parametrelerinin analizini içerecektir. Ocak 2021'den Temmuz 2023'e kadar olan zaman dilimini kapsamaktadır. Araştırma rüzgâr hızı, deniz yüzeyi yüksekliği, dalga yüksekliği, deniz yüzeyi sıcaklığı, klorofil konsantrasyonu ve toplam askıda madde gibi çeşitli parametreleri incelemektedir. Kullanılan veri setleri Copernicus Deniz Ortamı İzleme Servisi'nden özenle toplanmıştır. Çalışma, Horns Rev 1 açık deniz rüzgar çiftliğinin çevresel etkilerinin değerli bir değerlendirmesini sunmaktadır. Bununla birlikte, veri toplama için kısıtlı zaman dilimleri ve belirli dönemlerde bulut örtüsünün neden olduğu potansiyel yanlılıkları içeren çalışmanın sınırlamalarını kabul etmek önemlidir. Proje, Horns Rev 1 Açık Deniz Rüzgâr Çiftliğinin olası çevresel sonuçları hakkında kapsamlı bilgiler sunmayı amaçlamaktadır. Projenin amacı, açık deniz rüzgâr üretimiyle ilişkili ekolojik kaygılara dair anlayışımızı geliştirmektir. Sentinel-3 uydusunun temel amacı deniz yüzeyi topografyasını, deniz ve kara yüzeyinin rengini ve sıcaklığını güvenilir ve doğru bir şekilde ölçmektir. Sağlanan veriler çevresel izleme, okyanus tahmin sistemi ve iklim izlemenin desteklenmesinde önemli bir rol oynamaktadır. Sentinel-3'ün gözlemleri ayrıca bitki örtüsü, yangın, iç su (göl ve nehir su yüzeyi yüksekliği gibi), kriyosfer (örneğin deniz buzu ve kara buzu kalınlığı) ve atmosfer ile ilgili uygulamaları da kolaylaştırabilir. Sentinel-3A 16 Şubat 2016 tarihinde, Sentinel-3B ise 25 Nisan 2018 tarihinde hizmete girmiştir.Görselleştirme süreci, python kodunu işlemek için Anaconda kullanılarak Avrupa Meteoroloji Uydularını Kullanma Örgütü'nden (EUMETSAT) sağlanan Jupyter not defteri ile kolaylaştırılmış, ardından veriler Temel Radar Altimetresi (BRAT) yazılımı ve Sentinel Uygulama Platformu (SNAP) aracılığıyla görselleştirilmiştir. Bu kullanım sayesinde çalışma, Horns Rev 1 çevresindeki çevresel dinamiklere ilişkin ilave bilgiler elde etmek için gelişmiş veri işleme tekniklerini kullanmaktadır. Analiz, rüzgar çiftliğinden 300 kilometreye kadar uzanan deniz yüzey yüksekliği anomalisi (SSHA) desenlerinde belirgin değişiklikler ortaya koyuyor. Horns Rev 1 bir tampon gibi hareket eder, dalga enerjisinin akışını modüle eder ve hemen sınırlarının ötesinde dalganın dinamiklerini yoğunlaştırır. Rüzgar hızı incelemesi Horns Rev 1'in yerin içinden akıp geçen rüzgar enerjisini kullanmasıyla birlikte fark edilebilir turbulans uyanışı etkilerini vurguluyor. Deniz yüzey sıcaklığının analizi rüzgar çiftliğinin etrafındaki sıcaklıkta sürekli düşüş gösteriyor. Rüzgar çiftliği yapısının varlığı klorofil ve toplam askıya alınan maddenin seviyelerini artırabilir, bu da rüzgâr çiftliği alanındaki deniz ekosistemini ve su kalitesini olumsuz etkileyebilir. Çevre etkilerinin bütünsel değerlendirmesinde, etkilerin sonuçları arasındaki ilişkilerde, kapsamlı analiz tekniklerinin gerekliliğini vurgulayan bir uyum eksikliği görülüyor. Gelecekteki araştırmaların yörüngeli eğilim çalışmalarını içermelidir ve genişletici değerlendirmeler çoklu rüzgar çiftliklerini kapsar. Çalışma, Horns Rev 1 offshore rüzgar çiftliklerinin çevresel etkilerinin, sürdürülebilir kalkınma stratejilerini etkileyen ve çevre alanında devamlı denetimlerin önemini vurgulayan yumuşak bir anlayış ve ayrıntılı anlayış sunuyor. Bu araştırma, uydu teknolojisini kullanarak yenilenebilir enerji ve çevre koruma konusundaki tartışmayı ilerletiyor. Copernicus Marine Service'ten verilerin alınmasından sonra yapılacak olan işleme ve görselleştirme aşaması iki farklı yazılım üzerinde gerçekleştirilecektir. Deniz yüzeyi verileri, rüzgar hızı ve deniz dalgası yüksekliğini kapsayan SRAL enstrüman verileriyle ilgili olarak Temel Radar Altimetri (BRAT) yazılımı üzerinde işlem yapılacaktır. BRAT, radar altimetri verilerini işlemek ve analiz etmek için özel olarak geliştirilmiştir ve parametrelerimizi işlemek için çok uygundur (Altimetry, t.y.-h). Klorofil-a konsantrasyonu, toplam askıda madde ve deniz yüzeyi sıcaklığını kapsayan diğer veri araçları OLCI ve SLSTR, Sentinel Uygulama Platformu (SNAP) kullanılarak işlenmiş ve daha sonra görselleştirilmiştir. SNAP yazılımı Sentinel uyduları tarafından elde edilen verilerin işlenmesi için özel olarak tasarlanmıştır ve belirli parametrelerin analiz edilmesine ve doğru bir şekilde görselleştirilmesine yardımcı olan çok sayıda araç ve özelliğe sahiptir (STEP, t.y.-p). BRAT ve SNAP'ın seçimi, veri görselleştirme sürecinin tatmin edici bir doğruluk ve genişlik düzeyinde olmasını sağlamak amacıyla, çalışmamızdaki ilgili veri kümesi için özelliklerinin uyumluluğuna göre yapılmıştır. Sentinel-3 uydu verileri ilgili parametreler için 2021 yılında başladığından (EUMETSAT, 2022), çalışmada kullanılan parametreler için veri kullanılabilirliği Ocak 2021'den 2023 ortasına kadar başlamaktadır. Verilen zaman çerçevesi sınırlaması, çalışmanın 2021'den önceki uzun vadeli modelleri içermeyebileceği anlamına gelmektedir. Çalışmanın mekânsal odak noktası Horns Rev 1 Açık Deniz Rüzgâr Çiftliğini çevreleyen alandır. Araştırma soruları şunlardır:“Horns Rev 1 çevresindeki rüzgar hızı, deniz yüzeyi yüksekliği, dalga yüksekliği ve diğer parametrelerde hangi gözlemler tespit edilebilir?”ve "Rüzgar çiftliği işletimi ile ilişkili aşağıdaki çevresel etkiler var mıdır? Tüm parametreler için yapılan genel çapraz analiz birkaç noktaya işaret etmektedir. Önceki parametrelerin entegrasyonu, açık deniz rüzgar çiftliği ve çevresindeki deniz ortamının karmaşık ilişkisini göstermektedir. İlk olarak, rüzgar çiftliğinin yapılarının yerel hidrodinamik üzerinde etkileri vardır, bu da su sıcaklıklarında, dalga yüksekliklerinde ve besin dağılımında ve su berraklığında potansiyel değişikliklere neden olur. Elde edilen bulgular, açık deniz yapılarında sürdürülebilir enerji kullanım sürecinin etkilerini azaltmak için bir yönetim stratejisi uyarlamanın ve izlemeye devam etmenin önemini vurgulamaktadır. Sonuç olarak, rüzgar çiftliği etkin bir şekilde enerji üretirken, yapıların varlığının Ocak 2021'den Haziran 2023'e kadar olan dönemde incelenen alandaki deniz oşinografisi üzerinde bir tür etkiye sahip olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Offshore wind farms play a significant role in pushing the global efforts to shift towards renewable energy sources, providing substantial opportunities to produce sustainable electricity. In the face of increasing concerns regarding climate change and the pressing need to reduce carbon emissions, offshore wind energy reveals a promising alternative, since it utilizes the wind resources in the open ocean. This thesis explores and investigates some environmental impacts of the Horns Rev 1 Offshore Wind Farm which is located in front of the Danish coast. The study provides a valuable evaluation of the environmental effects of the Horns Rev 1 offshore wind farm. However, it is important to acknowledge the limitations of the study, which include the restricted timeframes for data collection and the potential biases caused by cloud cover during certain periods. The project aims to offer comprehensive insights into the probable environmental consequences of the Horns Rev 1 Offshore Wind Farm. Its objective is to enhance our understanding of the ecological concerns associated with offshore wind generation. The aim of the study is to thoroughly assess potential ecological impacts of Horns Rev 1 by utilizing Sentinel-3 mission satellite data. The process will include analyzing several atmospheric and oceanic parameters to evaluate the ecological footprint. Covering the time period from January 2021 to July 2023. The research examines several parameters like wind speed, sea surface height, wave height, sea surface temperature, concentration of the chlorophyll-a, and total suspended matter. The used data sets carefully gathered from the Copernicus Marine Environment Monitoring Service. The visualization process is facilitated by Jupyter notebook provided from European Organization for the Exploitation of Meteorological Satellites (EUMETSAT) with employing Anaconda for processing the python code, then the data was visualized through Basic Radar Altimetry (BRAT) software and Sentinel Application Platform (SNAP). Through this utilization the study uses advanced data processing techniques to extract extra insights regarding environmental dynamics around Horns Rev 1. The analysis reveals notable alternations in the patterns of the sea surface height anomaly (SSHA), which extend up to 300 km distance from the wind farm. The Horns Rev 1 acts like a buffer, modulating the flow of the wave energy and intensifying the dynamics of the wave outside its immediate boundaries. Wind speed examination underscores Horns Rev 1 in harnessing wind energy that flows through the location, along with discernible turbulence wake effects. The analysis of sea surface temperature indicates decreasing in temperature consistently around the wind farm. The presence of the wind farm structures leads to increase the levels of chlorophyll-a and total suspended matter, which can affect negatively marine ecosystem and water quality within wind farm area. The holistic assessment of the environmental impacts highlights some lack of coherence in the relationships between the consequences of the effects, emphasizing the necessity for comprehensive analysis techniques. The trajectories of the future research should include longitudinal trend studies and expansive assessments cover multiple wind farms. The study provides nuanced understanding and detailed understanding of the environmental impacts of the Horns Rev 1 offshore wind farm, influencing the sustainable developmental strategies, and emphasizing the importance of ongoing monitoring in environmental field in offshore structures. This research through harnessing satellite technology advances the discussion of renewable energy and environmental preservation.
Benzer Tezler
- Fındık ekili alanların uzaktan algılama ve makine öğrenme algoritmaları ile belirlenmesi; Piraziz, Giresun örneği
Determination of hazelnut cultivated areas using remote sensing and machine learning algorithms; the case of Piraziz, Giresun
SEDA TERZİ TÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FİLİZ BEKTAŞ BALÇIK
- Uzaktan algılama verileri ile taşkın alanlarının izlenmesi ve analizi
Monitoring and analysis of flood areas with remote sensing data
RABİA EZGİ TEKİN ELMAS
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FİLİZ BEKTAŞ BALÇIK
- Monitoring and assessing the temporal changes of natural lakes of Türkiye via satellite images
Türkiye'deki doğal göllerin zamansal değişimini uydu verileriyle gözlemleme ve değerlendirme
ERTUĞ FIRATLI
Doktora
İngilizce
2023
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE GÜL TANIK
- Analysis of land use/ land cover characteristics by different indexes and remote sensing methods: A case study of Erbil city
Arazi kullanımı/arazi örtüsü özelliklerinin farklı indeksler ve uzaktan algılama yöntemleriyle analizi: Erbil şehri örneği
MUAYAD SALAH MOHAMMAD MOHAMMAD
- Uzaktan algılama teknolojileri kullanılarak denizlerde kirliliğin izlenmesi: Marmara Denizi örneği
Monitoring of pollution in the sea using remote sensing technologies: The case of the Sea of Marmara
BUSE TIRMANOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEBİYE MUSAOĞLU