Türkiye hava alanlarının meteorolojik karakteristiklerinin çıkarılması
Meteorological characteristics of Turkey airports
Yazar: MERT ULUYAZI
Danışman: PROF. DR. ORHAN ŞEN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Meteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Atmosfer Bilimleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Meteoroloji = Meteorology
Dizin: Hava alanları = Airports ; Hava yolları = Airlines ; Hava yolu taşımacılığı = Airline transport ; Hava yolu ulaşımı = Air transportation ; Havacılık = Aviation ; Meteoroloji = Meteorology ; Meteoroloji istasyonları = Meteorological stations ; Meteorolojik faktörler = Meteorological factors ; Meteorolojik parametreler = Meteorological parameters

Özet:
Hava taşımacılığı bir ülkedeki tüm sektörler ve özellikle ülke ekonomisi için itici güç niteliğindedir. Özellikle turizm sektörünün bel kemiği olan hava taşımacılığı, dünya genelinde turist sayısının % 60' ından fazlasının hava yolu ile taşınmasından dolayı büyük önem arz etmektedir. Dünyada hava yolu taşımacılığındaki büyüme trendi hızla devam etmektedir. 2006 yılından günümüze kadar yolcu trafiği hız kesmeden artmıştır. 
Hava koşullarına ilişkin riskler uçak emniyeti üzerinde ciddi bir olumsuz etkiye sahiptir. Son araştırmalara göre dünya çapındaki hava kazalarının % 20 ila % 30' undan hava koşulları sorumludur.  Avrupa'da hava trafiği gecikmelerinin % 22' si olumsuz hava koşullarından kaynaklanmaktadır. Havacılık için tehlikeli olan çok sayıda meteorolojik risk bulunmaktadır. Bu bağlamda bu çalışmada öncelikle havacılık sektöründe risk teşkil ederek yolcuları mağdur eden ve sektördeki şirketleri zarara uğratan buzlanma, rüzgar, oraj, yağış, bulut tavanı ve görüş mesafesi gibi meteorolojik faktörler uçaklar üzerindeki etkileri, teşhis edilme şekilleri ve tahmin ile azaltma yöntemleri ile beraber ele alınmış, sonrasında MGM'den sağlanan 2010-2014 yılları arasındaki 5 yıllık dönemi kapsayan METAR, SPECI ve TAF verileri ile Türk sivil havacılığındaki özel bir havayolu şirketi tarafından sağlanan 2010-2014 yılları arasında meteorolojik sebeplerden divert eden ve  iptal olan sefer verileri incelenerek Türkiye için meteorolojik faktörlerin bölgesel bazda ve havalimanı bazında nasıl bir dağılım gösterdiği ortaya konmaya çalışılmıştır. Bu çalışmada 2010-2014 yılları arasının özellikle seçilmesinin sebebi 2010 yılına girerken 50 milyon dolayında olan iç hat yolcu trafiğinin 2015 yılına girerken 100 milyona ulaşarak 2 katına ulaşması ile sektördeki çarpıcı artışa meteorolojik faktörlerin olumsuz anlamda ne şekilde etki ettiğinin ortaya konmak istenmesidir. Türkiye'de 2010 ila 2014 yılları arasında aktif durumda olan 46 havalimanı çalışma kapsamında incelenmiştir. 
Özel havayolu şirketinden alınan 01/01/2010-01/01/2015 arasındaki 5 yıllık meteorolojik nedenlerle iptal edilen veya divert eden sefer verileri sırasıyla incelenirken iptal edilen seferler için seferin kalkış meydanı ile varış meydanını kapsayan ve seferin kalkışından en az 3 saat öncesinin TAF tahminleri ile seferin kalkış saatine yakın METAR ve SPECI verileri ile yenilenmiş TAF tahminleri; divert eden seferler için ise seferin kalkışından en az 3 saat öncesinin TAF tahminleri ile seferin beklenen uçuş süreci boyunca mevcut olan METAR ve SPECI rasatları ile yenilenmiş olan TAF tahminleri verilerde mevcut olan yer rüzgarı, yer görüş mesafesi, halihazır hava durumu, bulut bilgileri ile hava sıcaklığı ve işba sıcaklığı grupları gibi meteorolojik kriterler ve özel havayolu şirketinin iç hat havalimanları için yararlandığı meydan yaklaşma usülleri ve yaklaşma minimum değerleri ışığında birlikte ele alınmıştır.
METAR, SPECI ve TAF verileriyle eşleştirilen özel havayolu şirketi sefer verilerinin Türkiye için 5 yıllık veri setinde divert eden ve iptal olan  seferlerde etkili olan 97 adet meteorolojik parametre, aylık olarak havalimanında meteorolojik parametreden kaynaklanan iptal veya divert eden sefer  sayısının o ayki tüm meteorolojik parametrelerden kaynaklanan iptal veya divert eden sefer sayısına oranının alınmasıyla standartlaştırılarak havalimanlarına  göre dağılımları belirlenmek üzere Küme Analizi (Cluster Analysis) yöntemi kullanılmıştır. 97 adet meteorolojik parametreye bağlı olarak havalimanları arasındaki benzerlik ilişkilerinin kurulabilmesi amacıyla IBM tarafından sağlanan  SPSS Statistics 20 paket programı vasıtasıyla sırasıyla Centroid, Ward, Single Linkage (Nearest Neighbor), Complete Linkage (Furthest Neighbor),  Average Linkage (Between-Groups Linkage) ve Average Linkage (Within-Groups Linkage) hiyerarşik kümeleme analiz yöntemleri uygulanmıştır. Dendogram grafikleri, Yığınsal katsayılar (Agglomerative coefficients) ve Havalimanı-Cluster sayısı noktasal diyagramları bir arada incelenmiştir.  
Yığınsal (agglomerative) algoritmada her bir adımda birbirine en çok benzeyen iki küme yeni bir yığın kümesi oluşturmak üzere bir araya gelip bütün nesneler tek bir kümede toplanana dek tekrarlandığından ve aşama sayısı arttıkça benzerlik azaldığından optimum küme sayıları sırasıyla Ward Metodu' nda 6 ve 8, Average Linkage yönteminde 6 ve 9 ve Complete Linkage yönteminde 6 ve 8 olarak alınmıştır.
Yöntemin uygunluğu belirlenirken son olarak da Tek Yönlü ANOVA istatistiği uygulanmış ve % 95 güven aralığı içerisinde hangi yöntemde kaç kümede kaç adet anlamlı parametre dikkate alınarak kümeleme yapıldığı ortaya konmuştur. Her bir yöntemin sırayla incelenmesi sonucunda Ward's Method, Average  Linkage (Within-Groups Linkage) ve Complete Linkage (Furthest Neighbor) yöntemlerinin diğerlerine göre daha kullanışlı olduğu tespit edilmiştir.  Anlamlılık analizlerine göre de Complete Linkage (Furthest Neighbor) yöntemi ile Ward Metodu' nun daha çok hadiseyi ele almasının bu iki metodu öne çıkardığı söylenebilir. Benzer şekilde elde edilen Dendogramlar ve kümeleme diyagramları da bir arada düşünüldüğünde Ward Metodu ve Complete Linkage (Furthest Neighbor) yönteminin havalimanlarını coğrafi bölgelerdekine benzer şekilde kümelemesi ile daha gerçekçi sonuçlar verdiği görülmüştür.
Türkiye'nin 7 coğrafi bölgesi için 01/01/2010-01/01/2015 aralığı için yapılan analizlerde 7 bölgenin Marmara bölgesi haricindeki 6 tanesinde (Ege, Akdeniz, İç Anadolu, Karadeniz, Doğu Anadolu ve Güneydoğu Anadolu) sefer iptallerine ve seferlerin divert etmesine sebebiyet veren ana meteorolojik faktörün sis olduğu ortaya konmuş, sisten sonra gelen bir diğer önemli meteorolojik risk parametresinin 7 bölgenin 5 tanesinde (Marmara, İç Anadolu, Karadeniz, Doğu Anadolu ve Güneydoğu Anadolu) önemli ağırlığı olan kar yağışı hadisesi olduğu görülmüştür. En dikkat çekici meteorolojik risk faktörü olan sis hadisesinin iller bazında özellikle Şanlıurfa, Hatay, Konya, Gaziantep, Batman, Diyarbakır ve Erzurum havalimanlarında daha etkili olduğu tespit edilmiştir.
Yapılan bu çalışmada bölgeler bazında en ciddi meteorolojik risk faktörü durumundaki sis ve diğer önemli meteorolojik parametrelerle ilgili risklerin ortadan kaldırılabilmesi için bir takım projelerin geliştirilmesi gerekir. Özellikle sis hadiselerinin çok sık yaşandığı Hatay, Konya, Gaziantep, Batman, Diyarbakır gibi havalimanlarında İstanbul Atatürk Havalimanı ve Ankara Esenboğa Havalimanı'nda mevcut olan ILS CAT3 gibi çok düşük görüş değerlerine kadar meydana iniş yapılabilmesini sağlayan CAT3 aletli iniş sistemlerinin kurulması gibi havalimanları etrafındaki gölet gibi bataklık gibi nem kaynağı oluşturulabilecek alanların kurutulması gibi projeler çok ciddi katkı sağlayacaktır. Benzer şekilde meydana yaklaşma minimum değerinin nispeten daha yüksek olduğu Kahramanmaraş gibi Van gibi Erzincan gibi havalimanlarında seferleri ciddi anlamda etkileyen pus vb. hadiselerin önüne geçebilmek için meydan yaklaşma usüllerinin iyileştirilmesine ve geliştirilmesine yönelik projeler veya yatırımlarda bulunulması risk faktörlerini minimum düzeye indirecektir.

Abstract:
Air transportation is a prime mover for all sectors of a country and especially for national economy. Air transportation which is especially backbone of tourism sector has great importance as a result of transporting more than 60 percent of worldwide tourist number. Growth trend in air transportation is rapidly in progress throughout the world. Since 2006 passenger traffic has been increased without slowing down.
Risks regarding to weather conditions have substantial negative effect on aircraft safety. According to recent research, weather conditions are responsible of 20 percent to 30 percent of worldwide air accidents. At Europe, 22 percent of air traffic delays are due to adverse weather conditions. 
There are many meteorological risks for aviation. In this context, at this study firstly meteorological factors such as icing, wind, thunderstorm, precipitation, cloud ceiling and visibility which aggrieve passengers via posing risk to aviation and damaging companies in aviation sector are dealed together with their effects on aircrafts, diagnosis techniques and prediction with mitigation methods, then METAR, SPECI and TAF data obtained from Turkish Meteorological Service which includes 5 year period between 2010 and 2014 and data which includes delayed or diverted flights due to meteorological reasons between 2010 and 2014 which are obtained from a private corporation were examined in order to reveal the distribution of meteorological factors regionally and with respect to airport. 
In that study, between 2010 and 2014 were especially chosen due to reveal how meteorological factors affected negatively to passenger traffic of domestic flights which was increased from circa 50 million to 100 million and doubled with a conspicuously increase between 2010 and 2015. 46 airports which were active between 2010 and 2014 in Turkey were examined within the study.
While data of cancelled or diverted flights due to meteorological reasons in 5 year period between 01/01/2010 and 01/01/2015 that were obtained from a private corporation were examining respectively, TAF forecasts which included data of departure and arrival airports and which were published at least 3 hours before departure time of the flight and METAR and SPECI data close to departure time with updated TAF forecasts for cancelled flight data; TAF forecasts which included data of departure and arrival airports and which were published at least 3 hours before departure time of the flight and METAR and SPECI data which were valid between expected flight time with updated TAF forecasts for diverted flight data were dealed together in the light of meteorological criterias such as surface wind, surface visibility, actual weather conditions, cloud information and air temperature with dew point temperature groups which were available in data and aerodrome approach procedures and approach minimum values that private airline corporation used for domestic airports.
97 meteorological parameters that were detected to have influence on cancelled or diverted flight data were standardized month by month according to  airports via ratio between individual effect of meteorological parameter on cancelled or diverted number of flights and total effect of all the  meteorological parameters on cancelled or diverted number of flights to determine their distribution in terms of airport by using Cluster Analysis method. 
By using SPSS Statistics software program which is provided by IBM, successively Centroid, Ward, Single Linkage (Nearest Neighbor), Complete Linkage (Furthest Neighbor), Average Linkage (Between-Groups Linkage) and Average Linkage (Within-Groups Linkage) hierarchical cluster analysis methods were applied to determine similarity relationships between airports with respect to 97 meteorological parameters. Dendogram graphs, Agglomerative coefficients and scatterplots Airport vs Cluster numbers were examined together. 
Considering the fact that, in each step of  agglomerative algorithm the two most similar clusters come together to create a new cluster and that process repeats until all the objects are combined in one cluster whereas increasingstep number decreases similarity, optimum number of clusters were chosen 6 and 8 in Ward's Method, 6 and 9 in Average Linkage method, 6 and 8 in Complete Linkage method, respectively.
Finally, One-way ANOVA statistic was applied in order to detect  suitability of method and in 95% confidency level in each method how the number of clusters were clustered according to number of significant parameters  that taken into account were shown. 
After applying each method; Ward's Method, Average Linkage (Within-Groups Linkage) and Complete Linkage (Furthest Neighbor) were found more useful beside the others. Because of evaluating more parameters Complete Linkage (Furthest Neighbor) method and Ward Method  were seen to drive forward according to significancy analysis. Furthermore, considering obtained Dendograms and cluster diagrams Ward Method and Complete Linkage (Furthest Neighbor) method were seen to show more realistic results such as geographical regions clustering.
In analysis for 7 geographic regions of Turkey between 01/01/2010 and 01/01/2015 period, in 6 (Aegean, Mediterrenean, Central Anatolia, Black Sea, Eastern Anatolia and Southeastern Anatolia) of 7 regions excluding Marmara region, it was shown that fog was the main meteorological factor that caused cancelled flights and diverted flights. 
It was seen that snow phenomena which carried weight with 5 (Marmara, Central Anatolia, Black Sea, Eastern Anatolia and Southeastern Anatolia) of 7 regions was another important meteorological risk parameter after fog. 
It was found that fog phenomena which was most remarkable meteorological risk factor was more influent on city basis especially in Şanlıurfa, Hatay, Konya, Gaziantep, Batman, Diyarbakır and Erzurum airports.
In city basis, it can be said that main factors like  continental climate, proximity to water resources, localizing in seaside are effective in fog occurrences. In addition, lake is an important factor that has risk  of reducing visibility with its humidity content in brume situations. Furthermore, thunderstorm with CB activity can be associated with coastal structure and instability conditions.
In this study, it was seen that in order to mitigate the risks of the most critical risk factor fog and the other significant meteorological parameters in regional basis, some projects should have been developed. Especially some of kind of projects like establishment of CAT3 Instrumental Landing System to airports where fog occurs frequently such as Hatay, Konya, Gaziantep, Batman and Diyarbakır that provides landing in very low visibility values as available in Istanbul Atatürk International Airport and Ankara Esenboğa International Airport, projects like draining areas that can be moisture sources such as pond and swamp, can give significant benefits. Similarly, developing projects or making investments for retrofitting or improving aeronautical approach procedures in aerodromes where aeronautical approach minimum requires higher value like Kahramanmaraş, Van and Erzincan, for the purpose of  avoiding risks of brume and etc. that affects flights negatively can minimize risk factors.