İstanbul atmosferindeki troposferik ozon konsantrasyonunun yapay sinir ağ teknikleri ile modellenmesi
Modelling tropospheric ozone concentration in the atmosphere of Istanbul by artificial neural network methods
Yazar: HÜSEYİN ÖZDEMİR
Danışman: YRD. DOÇ. DR. GÖKSEL DEMİR
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Sanayide kullanılan fosil yakıtları ve karayolu taşıtları emisyonlarının ozon oluşumuna neden olduğu bilinmektedir. Önemli miktarda sanayi kuruluşu ve taşıt bulunduran İstanbul ve çevresindeki ozon kirliliği insanlar ve diğer birçok canlı için tehlike oluşturmaktadır.Sekonder kirletici olan ozon, hidrokarbonlar ve azot oksitler gibi primer kirleticilerin güneş enerjisi eşliğinde fotokimyasal reaksiyonlar sonucu oluşur ve yer yüzeyine çok yakın olan troposfere yayılır.Bu çalışmada İstanbul için önemli bir hava kirleticisi olan troposferik ozon konsantrasyonu yapay sinir ağları (YSA) modeli kullanılarak modellenmiştir. Modelin oluşturulmasında İstanbul' da bulunan ozon ölçüm istasyonlarından ve Meteoroloji Genel Müdürlüğün' den elde edilen veriler kullanılmıştır. Kullanılan çok katmanlı sinir ağ yapısında, 3 değişik kirletici parametre ve 8 farklı meteorolojik faktör seçilerek İstanbul' un Anadolu ve Avrupa yakası için ayrı ayrı modellenmiş ve bir gün sonraki O3 konsantrasyon tahmini yapılmıştır. Elde edilen bu ozon konsantrasyonları ile bölgede yapılan gözlemler karşılaştırılarak modelin performansı değerlendirilmiştir.Hava kirleticilerinin YSA teknikleri ile modellenmesi konusunda yapılan benzer literatür çalışmalarına bakıldığında günlük ortalama konsantrasyon tahminlerinde korelasyon katsayılarının 0,50 ve üzerinde değerler aldığı görülmektedir.Çalışmanın sonucunda 2003 yılı süresince modelin tahmin ettiği O3 konsantrasyonlarının ölçülen gerçek değerleri başarıyla takip ettiği modelin Anadolu yakası için korelasyon katsayısını 0,7310 ve Avrupa yakası için 0,7295 bulması ile gözlenmektedir.

Abstract:
It is known that emission of fossil fuels and motor vehicles are causing ozone formation. Ozone pollution forms a potential risk for human and living things in Istanbul and surrounding, which involves significant amount of industry and motor vehicles.Ozone is a secondary pollutant which is formed as a result of photochemical reactions of primary pollutants like hydrocarbons and nitrogen oxides under solar radiation. After formation, ozone diffuses to the troposphere that is near to the Earth? s surface.In this research, tropospheric ozone concentration which is an important air pollutant for Istanbul is modeled using with artificial neural networks (ANN). For the formation of the model, data?s which are taken from ozone measuring stations and Metallurgy General Head Office are used. In the use of multi layer neural network, 3 different pollutant parameters and 8 different meteorological factors are chosen and modeled for Anatolian and European side of Istanbul separately and after one day?s ozone concentration is estimated. Estimated these ozone concentrations are compared with the observed concentrations for examining the performance of the model in the region.It is observed that correlation factors are taking values about or over 0.50 in estimations of daily average concentrations, when we look at the similar studies on the modelling of the air pollutants with ANN methods in literature.At the result of the study, with the 0,7295 correlation factor calculated for European side and 0,7310 for Anatolian side shows the successful follow of the calculated ozone concentrations with the observed concentrations during 2003.