Su kütlesi değişiminin uydu gravite verileriyle analizi ve modellenmesi
Analysis and modelling of water mass variation by using satellite gravity data
- Tez No: 885658
- Danışmanlar: PROF. DR. CÜNEYT AYDIN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Jeodezi ve Fotogrametri, Geodesy and Photogrammetry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Geomatik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 140
Özet
Hidrosferde meydana gelen zamana bağlı toplam su bütçesi değişimleri, 2002'den beri GRACE ve 2018'den bu yana GRACE-FO uydu sistemleri tarafından gözlemlenmekte ve hidrojeodezi alanında ayrıntılı bir şekilde incelenmektedir. Bu değişimler, harmonik regresyon yaklaşımıyla doğrusal trend ve mevsimsel sinyalleri içeren fonksiyonel model ve sadece beyaz gürültünün olduğu stokastik modelle tanımlanmaktadır. Ancak, zamansal korelasyonlar renkli gürültüyü oluşturmakta ve ihmal edildiğinde, model parametrelerinin standart hataları küçük çıkmaktadır. Sonuç olarak, sinyal-gürültü oranı büyüdüğü için, parametrelerin, örneğin trendin, anlamlılığı değişmektedir. Bu kapsamda GSFC tarafından sağlanan aylık GRACE mascon çözümleri kullanılarak gürültü karakteri analizi yapılmıştır. Mascon çözümlerindeki spektral indeksin -1'e yakın olması kırpışma gürültüsünün baskın olduğunu göstermektedir. Gürültü karakteri, yoğun hidrolojik olayların yaşandığı bölgelerde Brownian spektruma yaklaşırken, daha az su bütçesi değişimi olan bölgelerde beyaz gürültü eğilimi göstermektedir. Bu gözlemler modellenmemiş hidrolojik olayların renkli gürültüye katkıda bulunduğunu işaret etmektedir. Gürültüyü modellemek için varyans bileşenlerinin kestirimi ve otoregresif süreçler kullanılmıştır. Türkiye'de ve nehir havzalarında yapılan analizler, bu bölgelerdeki gürültüyü tanımlamak için ARMA(1,1) modelinin en uygun model olduğunu göstermektedir. Renkli gürültü modellerinden doğrusal trendin standart hatası yaklaşık üç kat daha büyük elde edilmekte ve trendin anlamlılığını etkilemektedir. Meydana gelen hidrolojik değişimler, doğrusal trendden önemli ölçüde farklı uzun dönemli değişimlere de yol açmaktadır. Modellenmeyen bu değişimler, stokastik yapıya taşınarak gürültü karakterini de etkilemektedir. Bu nedenle doğru stokastik modelin kurulmasının yanı sıra fonksiyonel modelin de geliştirilmesi gerekmektedir. Doğrusal olmayan trendin modellenmesi için üçüncü, dördüncü ve beşinci dereceden polinomal fonksiyonlar ile tanımlanması önerilmiştir. Polinomal fonksiyonların sonuçlarının wavelet analizi sonuçlarıyla tutarlı olduğu görülmüştür. Ayrıca, yaklaşık 6 yıl süren ek periyodik sinyal için bir algoritma geliştirilmiş ve Fisher model testi ile periyodu belirlenmiştir. Sonuç olarak, zaman serilerinin trendin polinomal fonksiyonlarla tanımlandığı ve ek sinyalin diğer mevsimsel sinyallerle birlikte modele dahil edildiği geliştirilmiş fonksiyonel model ile ARMA(1,1) gürültü modelinin stokastik kısma karşılık geldiği modelin, zaman serisini en iyi şekilde temsil eden model olduğu gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
Since 2002, temporal variations in total water storage in the hydrosphere have been monitored by GRACE and GRACE-FO since 2018, extensively studied in hydrogeodesy. These changes are modeled using a functional model with linear trends and seasonal signals via harmonic regression, alongside a stochastic model featuring only white noise. However, temporal correlations introduce colored noise, leading to underestimated standard errors in model parameters when neglecting. Consequently, the signal-to-noise ratio incorrectly larger and misinterprets significance of parameters as trend. Noise characteristics were analyzed using monthly GRACE mascon solutions from GSFC. The average spectral index of -1 for mascon solutions indicates predominant flicker noise. Notably, noise tends towards more Brownian characteristics in regions with intense hydrological events, contrasting with areas experiencing less water change, where it exhibits more white noise traits compared to other terrestrial regions. These observations suggest unmodeled hydrological events contribute to colored noise. Variance component estimation and autoregressive processes were used for time series modeling. Analyses in Türkiye and major river basins suggest the ARMA(1,1) model is sufficient for describes noise in these areas. The standard error of the linear trend from colored noise models is approximately three times larger, significantly impacting its statistical significance. Hydrological changes such as ongoing climate changes, sudden, unpredictable floods, or prolonged droughts lead to long-term variations differ from the linear trend, influencing noise characteristics in the stochastic model. Thus, employing an accurate stochastic model and augmenting the functional model are crucial. Nonlinear trends were proposed using third, fourth, and fifth-degree polynomial functions, consistent with wavelet analysis findings. Additionally, an algorithm was developed to identify the period of an approximate 6-year periodic signal through Fisher model testing. In conclusion, the functional model, augmented with polynomial trends and additional signals alongside seasonal variations, and modeled with the ARMA(1,1) noise model, effectively represents the time series.
Benzer Tezler
- Sea level changes investigation in the Black Sea and the Mediterranean sea by using cryosat-2 altimetry and grace gravimetry data
Karadeniz ve Akdeniz'de cryosat-2 uydu altimetresi ve grace uydu gravimetresi verileri ile deniz seviyesi değişimlerinin incelenmesi
DUYGU AKYÜREK
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERDAR EROL
PROF. DR. ILIAS N. TZIAVOS
- Uydu (Grace) gravimetri yöntemi ile belirlenen su kütlesi değişimlerinin ölçülmüş hidrometeorolojik verilerle karşılaştırılması
Comparison of total water storage changes by grace (Gravity recovery and climate experiment) with satellite gravimetry method and hydrometeorological data
MEHMET ANIL KIZILASLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİHRAT ÖNÖZ
DOÇ. DR. ORAL YAĞCI
- Akdeniz su kütlesi değişimlerinin altimetri ve uydu gravimetri yöntemleriyle belirlenmesi
Determination of the water mass change of Mediterranean sea by altimetry and satellite gravimeter techniques
EROL GÜNEY
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ORHAN AKYILMAZ
- Uydu ve model verilerine dayalı Akdeniz su kütlesi değişimleri
Mediterranean water mass variations based on satellite and model data
MEHMET SİMAV
Doktora
Türkçe
2012
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiJeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERSOY ARSLAN
DR. HASAN YILDIZ
- Zamana bağlı uydu gravite çözümlerinden elde edilen kütle değişimi sinyallerinin analizi
Signal analysis of mass variations from temporal gravity satellite solutions
ÖZGE GÜNEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Jeodezi ve FotogrametriYıldız Teknik ÜniversitesiHarita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CÜNEYT AYDIN