Havalimanlarında meydana gelen sis olaylarının oluşum mekanizmasına göre sınıflandırılması ve zamansal dağılımının incelenmesi ve atatürk havalimanı rüyetografının elde edilmesi
Classification and temporal distribution of the fog events according to mechanism of trigger formation at the airports and obtained ataturk airport's ruyetograph
Yazar: MAHMUT MÜSLÜM
Danışman: PROF. DR. AHMET DURAN ŞAHİN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Meteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Atmosfer Bilimleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Meteoroloji = Meteorology ; Sivil Havacılık = Civil Aviation ; İstatistik = Statistics
Dizin: Havacılık = Aviation ; Klimatoloji = Climatology ; Meteoroloji = Meteorology ; Sis = Fog ; Türkiye = Turkey

Özet:
Havayolu ulaşımının atmosferde meydana gelen hava olaylarından doğrudan etkilenmesi, havalimanlarında uçuculuğu etkileyen meteorolojik olayların incelenmesini önemli hale getirmektedir. Havalimanlarında yapılan uçuculuk faaliyetlerinin düzenli ve emniyetli bir şekilde icra edilebilmesi için meteorolojik koşulların belirlenen kıstaslar içerisinde olması gerekmektedir. Meteorolojik koşulların belirlenen kıstasları olumsuz yönde aşması durumunda havalimanı işletmeleri tarafından yapılan uçak iniş-kalkış süreleri, uygulanan pist CAT kategorisi gibi planlamalarında meydana gelen bozulmalar, uçak seferlerinde gecikmeler, divert (yönlendirme), iptallerin ve en önemlisi kaza-kırım meydana gelmesine neden olmaktadır. Havacılıkta meydana gelen birçok kaza-kırımın ve hatta ölümcül kaza meteorolojik kaynaklı olumsuz hava olaylarının yol açtığı bilinmektedir. Bu tür olumsuz hava koşulları havalimanlarında uçuş kapasitelerini düşürülmesi veya kaza-kırım gibi olumsuz durumlara özellikle büyük havayolu şirketlerinde çok büyük maddi kayıpların meydana gelmesine, havalimanı işletmesine plansız kitlesel boyutta yolcu misafir etmeye bağlı olumsuzluklar ve yolcularda ise zamansal kayıplara bağlı olumsuzlukların meydana gelmesine neden olmaktadır. Kuvvetli rüzgar, sis, gök gürültülü sağanak yağış, çok alçak seviye bulutluluk vb. meteorolojik hadiseler hava ulaşımında aksamaların meydana gelmesine neden olan başlıca olumsuz hava olaylarıdır. Sis, görüş mesafesini lokal bazda büyük ölçüde kısıtlayarak hava ulaşımını olumsuz yönde etkileyen en önemli meteorolojik hadisedir. Sis hadisesinin gözlemlendiği havalimanında diğer olumsuz meteorolojik hadiselere göre daha uzun süreli etkili olması ve mevsimselliğe bağlı olarak daha sık meydana gelmesi daha fazla uçuşun olumsuz etkilenmesine yol açmaktadır. Ayrıca sis hadisesinin meydana gelmesinde çevresel faktörlerin (deniz, göl, nehir, tepe, yamaç vb.) etkili olmasına bağlı lokal bazda oluşması öngörülebilirliğinin diğer meteorolojik hadiselere nazaran daha karmaşık ve daha zor hale getirmektedir. Sis tahmin edilmesi en zor hadise olması nedeniyle, havalimanlarında ani öngörülemeyen görüş mesafesinde önemli düşüş ile birlikte uçuşların tüm operasyonlarında aksamlarının meydana gelmesine sebep olmaktadır. Ayrıca sis nedeni ile görüşün düşmesi hem kara hem de deniz ulaşımında da önemli olumsuzlukların meydana gelmesine neden olur. 

Bu çalışmada Türkiye'de tüm havalimanlarında meydana sis hava olayı incelenmiştir. Havalimanlarında meydana gelen sis hadiseleri havacılık amaçlı yapılan METAR-SPECi gözlemleri incelenerek meydana gelme sıklık analizleri ve sis hadisesinin oluşum mekanizması ve havalimanının bulunduğu çevresel faktörler göz önünde bulundurularak gözlemlenen sis hadisesi türlerine göre sis sınıflandırması yapılmıştır. Ayrıca sis meydana geldiği periyotlardaki sıcaklık, rüzgar, basınç gibi parametreler incelenmiştir.  Havalimanlarında pist CAT kategorisi gözlemlenen sis hadisesinin görüş mesafesini ne ölçüde daralttığını ortaya koymak için incelenmiştir. Havalimanlarında gözlemlenen sis hadiselerinin frekans analizi ile özellikle havayolu şirketlerine her havalimanında sis hadisesinin ne zaman ne kadar süre etkili olduğunu ve sis hadisesinin sınıflandırılması ile tahmin edilebilirliğini kolaylaştırılması amaçlanmıştır. Ayrıca Atatürk (LTBA) havalimanında, hidrolojik birim hidrograf yaklaşımını baz alarak sis oluşumdan dağılma sürecine kadar olan zaman aralığını görüş mesafesine bağlı olarak değerlendirmek için rüyetograf (görüş mesafesi birim grafiği) olarak elde edilmesi amaçlanmıştır.
 
   
Türkiye'deki havalimanlarında bulunana METEOROLOJİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ' ne ait meteoroloji ofislerinde yapılan havacılık amaçlı METAR ve SPECİ gözlemlerinin 2008-2016 yılları arası gözlem verisi incelenerek sis ve sis kombinasyonu hadiseler ayıklanarak her havalimanında sis hadisesinin meydana gelme sıklık-frekans analizleri; yıllık, aylık ve günlük yapılmıştır. Ayrıca sis hadisesinin gözlendiği periyotlarda sıcaklık, rüzgar ve basınç gibi meteorolojik parametrelerinin değişimleri belirlenmiştir. Bu çalışmada üzerinde durulması gereken diğer önemli konu ise her bir havalimanında görülen sis hadisesinin oluşum mekanizmasına dayanan basit objektif bir algoritma sınıflandırılması kullanılarak sis hadisesi karakteristiğine göre yaygın olarak kullanılan 6 sis çeşidine göre sınıflandırılarak, frekans analizleri yapılmıştır. Basit sınıflandırma algoritmasına göre sis hadisesinin başlanan (onset) ilk metar veya speci raporundan en az 6 önceki metar veya speci, sis dağılma (dissipate) ilk metar veya speci raporundan 6 sonraki metar veya speci raporu incelenerek; rüzgar, bulut tabanı yüksekliği, bulut kapalılığı, sıcaklık gibi parametreler incelenerek gözlemlenen sis hadisesi yaygın olarak kullanılan 5 sis çeşidine göre sınıflandırılmıştır. Eğer gözlemlenen sis hadisesi bu algoritmaya göre herhangi bir sınıfa dahil edilememiş ise belirlenemeyen sis ("UNK") türü olarak adlandırılarak sınıflandırmaya dahil edilmiştir. Ayrıca sadece Atatürk havalimanı (LTBA) için rüyetograf elde edilerek sisli aylara göre incelenmiştir.

Çalışmada yapılan analizlere göre bölgesel olarak ele alındığında Marmara bölgesinde kurulu bulunan havalimanlarında sis olayının daha sık meydana geldiği görülmüştür. Lokal olarak bakıldığında sis hadisesinin en fazla sisli gün sayısının Batman (LTCJ), Kocaeli Cengiz Topel (LTCQ), Balıkesir (LTBF), Bursa Yenişehir (LTBR), Ağrı (LTCO) havalimanlarında, en az sisli gün sayısının ise Muğla Imsık (LTBV), Yalova (LTBP), Balıkesir Edremit (LTFD), İzmir Kalkıç (LTFA) havalimanlarında gözlendiği ortaya konulmuştur. Türkiye'deki havalimanlarında sis olayları sonbahar sonu ve ilkbahar başlarına kadar olan periyotlarda daha sık gözlendiği sonucuna varılmıştır. İstanbul Atatürk (LTBA) havalimanında rasat edilen sis olayları %48.1 radyasyon sisi (RAD), %38.9 adveksiyon (ADV) sisi, %11.1 bulut tabanı alçalması (CBL), %1.0 yağış (PCP) sisi oranlarında sınıflandırılmıştır. Afyon (LTAF), Atatürk (LTBA), Bandırma (LTBG), Balıkesir (LTBF), Erzurum (LTCE), Konya (LTAN), Diyarbakır (LTCC), Bursa (LTBR) havalimanlarının CAT kategorisi sınıflandırmasına göre CAT III kategori yüzde (%) oranlarının daha fazla ve sırası ile %53.4, %41.9, %55.2, %51.0, %59.0, %49.9, %55.5 oranında sis hadiseleri gerçekleştiğinde havalimanı pist görüş mesafesine göre CAT III kategorisinde uçuş operasyonları yapılmıştır. Atatürk havalimanında yapılan yarım saatlik (30 dk) metar rasatları baz alındığında 2008-2016 yılları arası sis olaylarının başlangıcı, devamı ve dağılması süresi ortalama 5 saat, 03 dakika sürmüştür. Deniz, su yapılarının veya nehirlere yakın alanlara kurulu havalimanlarında adveksiyon sisinin karasal veya kent içerisinde kalmış havalimanlarına göre daha fazla meydana gelmesi doğaldır.

Abstract:
Air transportation is influenced directly from the weather conditions which are occurred in the atmosphere, making it important to study meteorological event affecting volatility at airports. In order to make regularly and safely the volatility activities at the airport, meteorological conditions must be within the specified criteria. If the meteorological conditions go the negative direction, this cause aircraft landing and departure times by airport operators, breaking up in the planning such as applied CAT category, delays in the flights, divert, cancellations and major crashes. It's known that many crashes and even fatal accidents occur negative weather events which are caused by meteorological phenomena. Such negative weather conditions are caused the loss of flight capacities at airports or negative situation such as crashes cause huge financial losses especially at the big airline companies, the negatives due to unplanned massive passengers on airport operation and the negatives are caused on the passengers due to temporal losses. Meteorological conditions such as strong wind, fog, thunderstorm, very low cloudiness which are the major negative weather evets cause difficulties in air transportation. Fog is the most important weather event that affects air transport negatively by restricting sight distance to a large extent locally. At the airport where it is observed the fog incident cause is more effective than the other negative meteorological events and the more frequent occurrence due to seasonality leads to more negative impacts of the flight. In addition, the predictability of local base occurrence due to the influence of environmental factors (sea, lake, river, hill, slope, etc.) is caused more complicated and more difficult than other meteorological events. Due to the fact that fog is the most difficult event to estimate, it cause a sudden unpredictable sight drop in the airports and the delays in all operations of the flights. Besides, with the sight drop fog causes important negatives both land and marine transportation.

In this study, the fog weather events were examined that occurred at all airports in Turkey. The frequency analysis of the fog was carried out by examining the fog events in metar and speci observations made for aviation. In addition, fog events are classified according to their occurrence mechanisms. Fog events are also classified based on the types and examined temporal frequencies that characterizes with their duration and intensity. Classifying fog types; along with the objective criteria set out by using meteorological parameters (wind, cloud-base lowering) affecting the fog formation process, are taken into account in some geographical features of the airports. Geographical features are considered in classification. In addition, the parameters are examined such as temperature, wind, and pressure in the periods in which the fog came into existence. At the airport, the track CAT category was examined to show how narrow the visibility range of the observed fog line. With the frequency analysis of fog incident observed at airports, it is aimed to make it easier to predict when and how long the fog line is effective at each airport especially to airline companies and to estimate the fog line by classifying.

In the study, the data of 2008-2016 years of Turkish State Meteorological Service metar-speci observations were used. Frequency analyzes of the fog events of the airports were obtained on an annual, monthly and daily basis. In addition, changes in meteorological parameters such as temperature, wind, and pressure were determined during the periods when the fog was observed. The other important topic in this study is frequency analyzes were carried out by using a simple objective algorithm classification based on the mechanism of occurrence of the fog line in each airport and by classifying 6 types of fog which are used extensively due to fog characteristic. If the observed fog line isn't included any class according to this algorithm, it is included to the classification which is called undefined fog type (UNK). In addition, the hydrological hydrograph approach to obtained as a ruyetograph for Atatürk (LTBA) airport is aimed to be  evaluated the time interval from  the fog formation period according to the visibility.

According to the analysis carried out in the study, when it is considered regionally, it is seen that fog events occur more frequently in the airports established in Marmara region. When it is considered locally, it was presented that the fog event was observed mostly foggy days at Batman (LTCJ), Kocaeli Cengiz Topel (LTCQ), Balıkesir (LTBF), Bursa Yenişehir (LTBR), Ağrı (LTCO) airports and at least foggy days at Muğla Imsık (LTBV), Yalova (LTBP), Balıkesir Edremit (LTFD), İzmir Kalkıç (LTFA)airports. Atatürk (LTBA) airport average 5.6 days of year and 2015 year 9 foggy days and Sabiha Gökçen (LTFJ) airport; In 2015, the annual average was 30.8 daysof year and 47 days in total. There was a fog event in the Balıkesir (LTBF) airport that continued for 71 hours without interruption. It was concluded that airports fog events in Turkey are more frequent observed within the periods until at the end of autumn and the beginning of spring. In Erzurum (LTCE) airport, fog events accounted for %91.4 of cold fog, %4.8 of frost fog. When fog occurrences were observed at Atatürk (LTBA) airport, %39.6 of the wind was calm or variables directions and %25.1 was dominated by southwest SW. The fog events observed at Istanbul Atatürk Airport (LTBA) were classified as % 48.1 radiation (RAD), % 38.9 advection (ADV), % 11.1 cloud base lowering (CBL), % 1.0 precipitation (PCP) fog. According to the CAT category classification of the airports of Afyon (LTAF), Atatürk (LTBA), Bandırma (LTBG), Balıkesir (LTBF), Erzurum (LTCE), Konya (LTAN), Diyarbakir (LTCC), Bursa (LTBR) were performed in the category of CAT III according to the airport runway visibility when the fog rates were more than %53.4, %41.9, %55.2, %51.0, %59.0, %49.9, %55.5. Based on half hour (30 min) metar observations made at Ataturk airport, the onset fog, perpetuation and dissipation of fog events between 2008 and 2016 took an average of 5 hours and 03 minutes. It is natural that advection fog more occur than the airports that are left in the inland or in the city to the airports which are established near the sea, water structures and rivers.