Sürekli gözlem yapan GNSS ağları ile su buharının yüksek doğruluklu olarak modellenmesi
High-accuracy modeling of water vapor from continuous GNSS networks
Yazar: İLKE DENİZ
Danışman: DOÇ. DR. ÇETİN MEKİK
Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry ; Meteoroloji = Meteorology

Özet:
İklim değişimlerinin olumsuz etkileri, sürdürülebilir kalkınma çerçevesinde iklim ve meteorolojik tahmin araştırmalarını ön plana çıkarmıştır. En önemli meteorolojik parametrelerden biri olan yoğuşabilir su buharının konumsal ve zamansal olarak yüksek doğruluklarla, sürekli GNSS istasyonlar ağlarında belirlenmesi ve izlenmesi olanakları ise GNSS meteorolojisi çalışmalarının gelişmesine neden olmuştur.

Bu çalışmada, TUSAGA-Aktif Ağının bir GNSS meteorolojisi ağı olarak da görev yapabilmesi için, toplam zenit gecikmesi değerlerinin (ZTD) yoğuşabilir su buharına (PWV) dönüştürülmesinde temel parametreler olan ağırlıklı ortalama sıcaklık Tm veya Q dönüşüm faktörü tüm Türkiye için geliştirilmiştir. Türkiye'deki 8 radyosonda istasyonunun 2011 yılına ait profil gözlemlerinin analiziyle Tm ve Q modelleri geliştirilmiş ve bu modeller; Ankara ve İstanbul'daki GNSS-RS istasyonlarında hesaplanan yaklaşık 1 yıllık PWVGNSS ile PWVRS değerlerinin karşılaştırılmasıyla test edilmiştir. 
 
Tüm Türkiye için ağırlıklı ortalama sıcaklık Tm = 48,55+0,80Ts ± 2,57 K ve istasyon yüksekliğiyle genişletilmiş hibrit Q modeli % 1,2 presizyonla geliştirilmiştir.

Ankara ve İstanbul GNSS-RS istasyonlarında yapılan karşılaştırma sonuçları; tüm Türkiye için geliştirilen Tm modeli ile ortalama ±1,72 mm ve hibrit Q modeli ile ±1,65 mm doğrulukla yoğuşabilir su buharı kestirimi yapılabileceğini göstermiştir.

Küresel harmonik fonksiyonlarla; sıcaklık, basınç, nemlilik, toplam zenit gecikmesi ve yoğuşabilir su buharının, meteoroloji istasyonları ve TUSAGA-Aktif istasyonlarından seçilen 2°x2° boyutlarındaki test ağlarında modellenmesi ve enterpolasyonu araştırılmıştır. Test ağlarında; ±1,70 K sıcaklık, ±1,74 hPa basınç, ±% 8,7 nemlilik, ± 12,8 mm toplam zenit gecikmesi ve ± 2,0 mm yoğuşabilir su buharı modellemesi ve enterpolasyonu presizyonları elde edilmiştir.

Abstract:
The adverse effects of climate change have brought about climate and meteorological forecasting research within the framework of sustainable development. Opportunities regarding the estimation and monitoring of the precipitable water vapor which is one of the most important meteorological parameters using continuously operating GNSS at high spatial and temporal accuracy have become popular on the studies of GNSS meteorology.

The weighted mean temperature Tm and the conversion factor Q are the basic parameters in the conversion between Total Zenith Delay (ZTD) and Precipitable Water Vapor (PWV). In this study, in order to use TUSAGA-Active as a GNSS-MET network, Tm and Q models were developed for Turkey. These parameters were estimated with the analysis of radiosonde profile observations at 8 Turkish radiosonde stations for the year 2011. The verification of these models was tested by comparing approximately one year of PWVGNSS and PWVRS observations at Ankara and Istanbul RS-GNSS stations.
 
Tm =  48.55+0.80 Ts ± 2.57 K model and hybrid Q model with extended height of the station was developed with 1.2 % precision for Turkey.

The results of the comparison between Ankara and Istanbul GNSS-RS stations showed that the precipitable water vapor can be estimated with ±1.72 mm mean accuracy by all the developed Tm models and with ±1.65 mm mean accuracy by the hybrid Q model.

The spherical harmonic function; temperature, pressure, humidity, water vapor can condense the total zenith delay and of the selected size in the modeling of 2°x2° test network and interpolation is investigated.

Modelling and interpolation of temperature, pressure, humidity, total zenith delay and precipitable water vapor on the 2°x2° test network covering selected meteorological and TUSAGA-Active stations using spherical harmonic functions were investigated. In the 2°x2° test network, temperature, pressure, humidity, total zenith delay and precipitable water vapor were obtained with ±1,70 K, ±1,74 hPa, ±8,7 %, ± 12,8 mm and ± 2,0 mm precision, respectively.