Rüzgâr devriğinin uzaktan algılama yöntemleri ile tespiti ve modellenmesi
Detection and modeling of windthrow using remote sensing methods
Yazar: TUNAHAN ÇINAR
Danışman: PROF. DR. ABDURRAHİM AYDIN ; DOÇ. DR. YILMAZ TÜRK
Düzce Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering

Özet:
Şiddetli rüzgârlar, ormanlık alanlarda kırık ve devrikler oluşturarak ekonomik zararlar ve ekolojik hasarlar meydana getirmektedir. Bu nedenle, hasar alanlarının hızlı tespiti, çevresel parametrelerin belirlenmesi ve gerekli önlemlerin alınması oldukça önemlidir. Bu çalışmada, 2017-2023 yılları arasında Türkiye'de meydana gelen rüzgâr devrik alanları, Sentinel-2A uydu görüntülerinden Normallize Fark Kesir İndeksi (Normalized Difference Fraction Index = NDFI) ile tespit edilmiştir. Tespit edilen alanlar, maksimum rüzgâr hızı, orman karışıklığı, rüzgâr devriğinden önceki 5 günlük toplam yağış, tekstür, yola uzaklık, yükselti, kök tipleri, eğim ve bonitet çevresel parametreleri kullanılarak Maksimum Entropi (Maximum Entropy = MaxEnt) yöntemiyle modellenmiştir. Türkiye'de 2017-2023 yılları arasında Orman Genel Müdürlüğü (OGM) kayıtlarından erişilebilen 3136 adet rüzgâr devriği verisinden 2577'si NDFI ile doğrulanarak tespit edilebilmiştir. Tespit edilen rüzgâr devrik alanlarının en büyüğü 125 hektar (ha) olup, en fazla etkilenen ağaç türü saf karaçamdır. Oluşturulan modellerde Eğri Altında Kalan Alan (Area Under Curve = AUC) değerlerine en yüksek Karadeniz Bölgesi'nde 0,899 ile en düşük Ege Bölgesi'nde 0,829 ulaşılmıştır. Model sonuçlarına göre rüzgâr devriklerinin meydana gelmesindeki en önemli parametrelerin rüzgâr hızı, yağış, bonitet ve yükselti olduğu tespit edilmiştir. Doğu Anadolu Bölgesi'nde yola uzaklık ve ormanların karışım durumu, Karadeniz Bölgesi'nde ise kök tipi ve tekstür parametreleri de diğer parametrelerin yanında önemli bulunmuştur. Çalışma sonucunda, Türkiye'de rüzgâr devriğinin meydana gelmesi için kritik rüzgâr hızı eşiğinin 56 km/sa, rüzgâr devriğinden önceki 5 günlük toplam yağış eşiğinin ise 42 kg/m² olduğu belirlenmiştir. Rüzgâr devriklerinin Türkiye'de deniz seviyesinden itibaren başlayarak 2100 m yükseltilere kadar ulaşabildiği alpin zon ve üzerindeki yükseltilerde bonitetin düşük olması nedeniyle azalma eğiliminde olduğu belirlenmiştir. Yetişme ortamı verim gücü (bonitet) sınıfının yüksek olduğu meşcerelerin daha hassas olduğu tespit edilmiştir. Doğu Anadolu Bölgesi'nde yola yakınlığın arttıkça rüzgâr devriğinin arttığı, iğne yapraklı-iğne yapraklı karışık ormanların olduğu alanlarda daha fazla rüzgâr devriğinin meydana geldiği belirlenmiştir. Karadeniz Bölgesi'nde ise kazık ve sığ kök tipine sahip ağaçlardan oluşan ve kumlu killi balçık türündeki topraklara sahip meşcerelerde daha fazla rüzgâr devriğinin meydana geldiği sonucuna ulaşılmıştır. Çalışma sonucunda en fazla rüzgâr devriğine hassas ormanların Karadeniz Bölgesi'nde bulunduğu belirlenmiştir. Bu çalışma, Türkiye genelinde rüzgâr devrik alanlarına ait veri tabanındaki eksiklikleri ve oluşan hasarın en aza indirilmesi için öneriler sunmaktadır.

Abstract:
Severe winds can impact forests and occasionally cause significant damage. One of the most critical damages is windthrows, which cause ecological and economic harm to forests. It is crucial to rapidly detect the damage caused by windthrows in forested areas and identify the associated environmental parameters to take necessary measures and reintegrate the damaged area back into the ecosystem. This study identified windthrow areas in Türkiye from 2017 to 2023 using the Normalized Difference Fraction Index (NDFI) calculated from Sentinel-2A satellite imagery. The detected windthrow areas were modeled using the Maximum Entropy (MaxEnt) method, incorporating maximum wind speed, forest (mixed and pure) status, total precipitation five days before the windthrow, soil texture, distance to roads, elevation, root types, slope and site quality as environmental parameters. Out of 3,136 windthrow incidents in Türkiye between 2017 and 2023, 2.577 were detected using NDFI. The largest size detected windthrow area was 125 hectares (ha) and it was determined that the most affected tree species was black pine. The Area Under Curve (AUC) values of the created models reached the highest in the Black Sea Region at 0.899 and the lowest in the Aegean Region at 0.829. According to the model results, the most significant parameters in the occurrence of windthrows were wind speed, precipitation, site index and elevation. In the Eastern Anatolia Region, distance to roads and forest (mixed and pure) status were also found to be important, while in the Black Sea Region, root type and texture parameters were significant alongside other parameters. The study found that the critical wind speed threshold for windthrow occurrence in Türkiye is 56 kilometer/hour (km/h), and the critical precipitation threshold is 42 kilogram/square meter (kg/m²). It has been determined that windthrows in Türkiye can reach elevations up to 2100 meters above sea level in alpine zones, with fewer occurrences at higher elevations. It was found that forests with a site class forest in good sites are more sensitive. In the Eastern Anatolia region, it was found that windthrow increases with proximity to roads, and more windthrow occur in areas with coniferous-coniferous mixed forests. In the Black Sea region, it was concluded that forests with taproot and shallow root types and sandy clayey texture type experience more windthrow. The study determined that the most windthrow-sensitive forests are located in the Black Sea region. This study provides recommendations for reducing the data gaps in the windthrow database and minimizing the damage caused by windthrow in Türkiye.