Türkiye'de yüzey sıcaklıkları ile çeşitli indislerden elde edilen fenolojik aktivitenin kırsal ve kentsel alanlardaki durumunun incelenmesi

Abstract

Ölçme tekniklerinin ve uydu teknolojilerinin gelişmesine paralel olarak, özellikle 20. yüzyılın ikinci yarısından itibaren Atmosferde, okyanuslarda, kriyosferde ve biyosferde gözlemlenen değişikliklerin, ısınan bir dünyanın kesin kanıtları olarak gösterilmektedir. Küresel ısınmanın görece daha şiddetli yaşandığı bazı bölgeler, ekolojik anlamda hassas alanlara dönüşmüşlerdir. Bu çerçevede gerçekleştirilen araştırmalar, Doğu Akdeniz Havzası'ndaki ülkelerin hava sıcaklıklarında önemli artışların gerçekleştiğini belirlemiştir. Meteoroloji istasyonlarının yetersizliği nedeniyle Türkiye'nin özelinde meydana gelen lokal sıcaklık değişimleri tam olarak araştırılmamıştır. Ayrıca hava sıcaklıklarıyla doğrudan ilişki içerisinde olan yüzey sıcaklıkları gözlemleri de yetersizdir. Yüzey sıcaklıkları gözlemlerinin yetersiz olması, sıcaklık kontrolünde gerçekleşen vejetasyon fenolojisinin kentsel ve kırsal ortamdaki değişimlerine yönelik yapılan çalışmaları zayıf kılmaktadır. Türkiye'nin genelinde ve özelinde, farklı zaman periyotlarında meydana gelen yüzey sıcaklığı değişimlerini tespit etmek için 1 km çözünürlüklü MODIS (MOD11A2 ve MYD11A2) gündüz-gece uydu verileri kullanılmıştır. Yüzey sıcaklıklarındaki zamansal- mekansal eğilimleri ortaya koyabilmek için piksel tabanlı Mann-Kendall trend analizi tercih edilmiştir. Kentsel ısı adaları kaynaklı kentsel-kırsal sıcaklık farklarını ortaya koyabilmek için 3 ve 5 km buffer modelleri uygulanmıştır. Vejetasyon fenolojisinde meydana gelen kentsel ve kırsal farklar, Dışbükey İkinci Dereceden (CxQ) Regresyon analiziyle modellenmiştir. Türkiye'nin genelinde ve kentsel-kırsal alanlarda önemli sıcaklık değişimleri belirlenmiştir. Gece sıcaklıklarındaki artışlar, gündüze göre oldukça fazladır. Bu durum kentleşme ve deniz suyu sıcaklıkları artışlarıyla açıklanabilir. Özellikle büyük şehirlerin içerisinde bulunduğu birçok ilde, kentsel alanların kırsala kıyasla daha sıcak olduğu belirlenmiştir. Kentlerdeki daha yüksek sıcaklıklar nedeniyle birçok alanda, kümülatif büyüme derece günleri önemli artışlar göstermiştir. Kentsel alanlarda meydana gelen termal ısı birikimi, hem ormanlık hem de tarımsal alanlardaki vejetasyon fenolojisini değiştirmiştir. Kentlerdeki tarımsal alanlar, daha yüksek termal birikim nedeniyle daha erken fenolojik zirveye ulaşmaktadır. Çalışmada; geleneksel tahmin modellerine karşı uydu tabanlı, farklı çözünürlüklerdeki veri setlerini entegre edebilen ve heterojen alanlardaki yüzey mozaiğini tahmin edebilen model yaklaşımı önerilmiştir. Bu yaklaşımda sergilenen keşif analizinin, kentsel-kırsal yüzey fenolojisi metriklerinin mekânsal olarak kapsamlı haritalarını üretmek için MODIS yüzey sıcaklığı verileriyle birleştirilmiş MODIS-NDVI zaman serilerinin kullanımını otomatikleştirecek bir gelecek çalışma için uygun alt yapıda olduğu sonucuna varılmıştır.

Parallel to the development of measurement techniques and satellite technologies, the changes observed in the atmosphere, oceans, cryosphere and biosphere, especially since the second half of the 20th century, are shown as conclusive evidence of a warming world. Some regions, where global warming is experienced relatively more severely, have turned into ecologically sensitive areas. Studies carried out in this context have determined that significant increases have occurred in the air temperatures of the countries in the Eastern Mediterranean Basin. Due to the inadequacy of meteorology stations, local temperature changes in Turkey have not been fully investigated. In addition, observations of surface temperatures, which are directly related to air temperatures, are also insufficient. Insufficient surface temperature observations make the studies on the changes of vegetation phenology realized under temperature control weak in urban and rural environments. 1 km resolution MODIS (MOD11A2 and MYD11A2) day-night satellite data were used to detect surface temperature changes in different time periods in Turkey in general and in particular. Pixel-based Mann-Kendall trend analysis was preferred to reveal the temporal-spatial trends in surface temperatures. In order to reveal the urban-rural temperature differences originating from urban heat islands, 3 and 5 km buffer models were applied. Urban and rural differences in vegetation phenology were modeled by Convex Second Order (CxQ) Regression analysis. Significant temperature changes have been determined throughout Turkey and in urban-rural areas. Increases in nighttime temperatures are considerably higher than during the day. This can be explained by urbanization and increases in sea water temperatures. It has been determined that urban areas are warmer than rural areas, especially in many provinces where large cities are located. Due to higher temperatures in cities, cumulative growing degree-days have increased significantly in many areas. Thermal heat accumulation in urban areas has changed the vegetation phenology in both forest and agricultural areas. Agricultural areas in cities reach their phenological peak earlier due to higher thermal accumulation. In the study; Against traditional prediction models, a satellite-based model approach that can integrate datasets of different resolutions and predict surface mosaic in heterogeneous areas is proposed. It was concluded that the exploratory analysis demonstrated in this approach is well-established for a future study that will automate the use of MODIS-NDVI time series combined with MODIS surface temperature data to produce spatially comprehensive maps of urban-rural surface phenology metrics.