Türkiye Üzerinde ERA5 Saatlik Hava Sıcaklığı Verilerinin Doğrulanması
Verification of ERA5 Hourly Air Temperature Data over Turkey
Yazar: Yılmaz, Meriç
Dergi: Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, Vol. 8 No. 2, 2021
Anahtar kelimeler: Geological Sciences and Engineering (Other) ; Yer Bilimleri ve Jeoloji Mühendisliği (Diğer) ; Air Temperature,ERA5,Validation,Error,Turkey ; Hava Sıcaklığı,ERA5,Doğrulama,Hata,Türkiye

Bu çalışmada, Avrupa Orta Vadeli Hava Tahmin Merkezi (ECMWF) tarafından üretilen ERA5 yeniden analiz ürünü saatlik 2 m yüzey hava sıcaklığı verileri, Meteoroloji Genel tarafından işletilen 1773 meteorolojik gözlem istasyonunda elde edilen saatlik sıcaklık verileri kullanılarak 2011 - 2020 yılları arasında Türkiye üzerinde ve 7 coğrafi bölgede doğrulanmıştır. Analizlerde, saatlik, günlük ve aylık ortalama sıcaklık için hata istatistikleri hesaplanmıştır. Sonuçlar, ERA5'in farklı zamansal çözünürlüklerde hava sıcaklıklarını istasyonlardan -0,01 - 0,06 °C sapmayla modellediğini, ortlama mutlak hata ve ortalama hata standart sapmasının ise sırasıyla 3,3 - 4,0 °C ile 1,6 - 3,4 °C olduğunu göstermektedir. Ortalama hata istatistiklerinin gün içinde saatlik ve yıl içinde aylık belirgin bir değişimi olmamakla birlikte, diğer mevsimlere kıyasla kış aylarında hata değişkenliği daha yüksek çıkmaktadır. ERA5 ve istasyon sıcaklık verilerinin korelasyonları çok yüksek çıkmaktadır (0,93 - 0,99). Yüksek zamansal korelasyona karşılık mekansal korelasyonun (0,36) düşüklüğü, ERA5 sıcaklık verisinin farklı bölgelerde güvenilir kullanımından önce mekansal olarak değişken düzeltme katsayılarına ihtiyaç duyacağını ortaya koymaktadır. Ortalama hata istatistikleri, farklı bölgelerde literatürde yapılan doğrulama çalışmalarıyla tutarlıdır. Buna göre, çalışmada elde edilen sonuçlar, ERA5 veri setlerinin Türkiye’de özellikle daha seyrek meteorolojik istasyon ağı içeren bölgelere odaklanan çeşitli uygulamalarda güvenilir bir şekilde kullanılabileceğini önermektedir.

In this study, produced by European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), ERA5 reanalysis hourly 2 m surface air temperature is validated over Turkey and 7 geographic regions using hourly temperature observations collected between 2011 and 2020 over 1773 ground-based meteorological observation stations operated by Turkish State Meteorological Service. In the analyses, error statistics were calculated for hourly, daily and monthly average temperatures. The results show ERA5 simulates air temperatures at different temporal resolutions with a bias of -0.01 - 0.06 °C, while the mean absolute error and mean error standard deviation are 3.3 - 4.0 °C and 1.6 - 3,4 °C, respectively.  Although there is no significant hourly variation in mean error statistics during the day and monthly variation during the year, the error variability was found to be higher in winter compared to the other seasons. The correlations of ERA5 and station temperature data are very high (0.93 - 0.99). Compared to the high temporal correlation, low spatial correlation (0.36) suggests that spatially variable correction coefficients will be needed before reliable use of ERA5 temperature data in different regions. Mean error statistics are consistent with validation studies in the literature in different regions. Accordingly, the results obtained in this study suggest that ERA5 datasets can be reliably used in various applications in Turkey, especially focusing on regions with sparse meteorological station networks.