Basitleştirilmiş Dalga Tahmin Yöntemlerinin Uygulanmasında Yön

Dalga tahmin yöntemlerinin uygulamasında fırtına belirleme yöntemini sınırlayan iki kriter mevcuttur. Bunlardan biri rüzgarın doğrultusunun değişmesidir. Rüzgar doğrultusunun belirli bir değerden (15o

, 30^o, 45^o, 90^o gibi) daha az yön değiştirmesi durumunda fırtınanın devam ettiği, verilen kriterden daha fazla yön değiştirmesi durumunda ise o fırtınanın sona erdiği ve yeni bir fırtınanın başladığı kabulüne

dayanmaktadır. Diğer bir yaklaşım ise, rüzgar hızındaki değişimdir. Rüzgar hızındaki değişimin belirli bir değerden (2.5 m/s gibi) daha az olması durumunda fırtınanın devam ettiği kabul edilmektedir (Şahin vd., 2007). Veri kayıtlarının irdelenmesi sonucunda, rüzgar hızındaki değişimin rüzgar yönündeki değişimden çok daha düşük olmasından dolayı, fırtına belirleme yönteminde rüzgar yön değişim açısı etkisinin irdelenmesine karar verilmiştir. Her istasyon için farklı kritik yön değişim açıları baz alınarak gerçekleştirilen dalga tahminlerinin dalga şamandıra verileri ile kıyaslanması sonucunda en uygun rüzgar yön değişim açıları tespit edilmiştir. Daha sonra, belirlenen bu yön değişim açılarına göre dalga tahmin yöntemlerinin tekrar uygulanmasıyla, en doğru basitleştirilmiş dalga tahmin modellemesi gerçekleştirilmiştir.

Çalışmada, fırtına sürelerinin belirlenebilmesi için kritik rüzgar yönü değişim açısı değeri olarak 15o

, 30^o, 45^o, 60^o, 75^o, 90^o, 105^o ve 120^o olmak üzere sekiz farklı değer belirlenmiştir. Her bir yön için iki farklı rüzgar veri kaynağı ve iki farklı istasyon seçilerek geliştirilen fırtına belirleme programı yardımıyla fırtına süreleri tespit edilmiştir. Dalga karakteristiklerinin tahminleri için ise, son zamanlarda en çok kullanılan basitleştirilmiş dalga tahmin yöntemi olmasından dolayı, yalnızca JONSWAP yöntemi kullanılmıştır. Tahminler, Hopa şamandıra istasyonu için 1995 (tüm aylar) yılını ve Sinop şamandıra istasyonu için 1994 (Kasım ve Aralık ayları), 1995 (Kasım ve Aralık ayları) ve 1996 (Ocak - Haziran ayları) yıllarını kapsayacak şekilde gerçekleştirilmiştir. Tahminler yapıldıktan sonra, uygun kıyaslamanın yapılabilmesi için, her bir yön değişim açısı için gerçekleştirilen dalga tahminleri ile şamandıra dalga ölçümlerinin eşzamanlı kayıtları geliştirilen çakıştırma kodu yardımıyla elde edilmiştir. En iyi kritik rüzgar yönü değişim açısı değerinin belirlenmesi için, her bir rüzgar yön değişim açısı ve Jonswap dalga tahmin yöntemi kullanılarak dalga yükseklikleri belirlenmiş ve tahminler ile dalga ölçümleri arasındaki korelasyonlar ve RMS hataları tespit edilmiştir. Sonuçta, her bir rüzgar yön değişim açısı için elde edilen korelasyon ve hatalar karşılaştırılmıştır. Şekil 2.15 ve 2.16’da farklı rüzgar yönü değişimleri için iki istasyonda iki farklı rüzgar veri kaynağı kullanılarak gerçekleştirilen tahmini belirgin dalga yüksekliğine ilişkin RMS hata değerlerinin ve belirlilik katsayılarının değişimleri görülmektedir.

Şekil 2.15. Farklı fırtına yönü değişimleri için farklı istasyonlarda tahmin edilen belirgin dalga yüksekliklerinin RMS hatalarının karşılaştırılması

Şekil 2.16. Farklı fırtına yönü değişimleri için farklı istasyonlarda tahmin edilen belirgin

dalga yüksekliklerinin belirlilik katsayılarının (R2

) karşılaştırılması

Şekil 2.15 ve 2.16’dan görülebileceği gibi, DMİ verileri kullanılarak Sinop şamandıra istasyonu için gerçekleştirilen dalga tahminlerinde en az hata, fırtınanın 90o

yön 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 0 15 30 45 60 75 90 105 120 R M S H at ası (m )

Rüzgar yön değişim açısı (derece)

Sinop DMİ Sinop ECMWF Hopa DMİ Hopa ECMWF

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0 15 30 45 60 75 90 105 120 B el irl ili k ka ts ay ıs ı (R 2)

Rüzgar yön değişim açısı (derece)

değiştirdiğinde, fırtınanın sona erdiği ve yeni deniz şartlarının oluştuğu kabulü yapıldığında oluşmaktadır. ECMWF verileri kullanılarak aynı istasyon için gerçekleştirilen dalga tahminlerinde ise en az hata, fırtınanın 45o

yön değiştirdiğinde, fırtınanın sona erdiği ve yeni deniz şartlarının oluştuğu kabulü yapıldığında olmaktadır. Ayrıca, Sinop istasyonunda her iki veri kaynağı için belirlenen kritik rüzgar yön değişim açıları baz alınarak gerçekleştirilen tahminlerin ölçümlerle ilişkisinin diğer yön değişim açılarına göre daha iyi olduğu da Şekil 2.16’dan görülmektedir.

Hopa şamandıra istasyonunda ise, DMİ verileri kullanılarak gerçekleştirilen dalga tahminlerinde en az hatanın, fırtınanın 90o yön değiştirdiğinde; ECMWF verileri kullanılarak gerçekleştirilen dalga tahminlerinde ise en az hatanın, fırtınanın 75o

yön değiştirdiğinde, fırtınanın sona erdiği ve yeni deniz şartlarının oluştuğu kabulü yapıldığında oluştuğu görülmektedir. Ancak, ECMWF verileri kullanılarak gerçekleştirilen dalga tahminlerinde en az hata fırtınanın 75o

yön değiştirdiğinde oluştuğu gözlenirken en iyi belirlilik katsayısı fırtınanın 15^o yön değiştirdiğinde fırtınanın sona erdiği ve yeni deniz şartlarının oluştuğu kabulü yapıldığında oluştuğu anlaşılmıştır. Kritik rüzgar yönü değişim açıları için elde edilen sonuçların ölçümler ile ilişkisini gösteren saçılma grafikleri de Şekil 2.17 ve 2.18’de sunulmuştur.

Bütün bu değerlendirmelerin ışığında, DMİ verileri kullanılarak Hopa ve Sinop şamandıra istasyonları için gerçekleştirilecek dalga tahminlerinde kritik rüzgar yön değişim açısı 90o

olarak kabul edilerek dört basitleştirilmiş dalga tahmin yöntemi bu veri kaynağına uygulanarak 4 dalga modeli (DMİ - Jonswap, DMİ - SPM, DMİ - CEM ve DMİ - Wilson modelleri) tekrardan oluşturulmuştur. Aynı şekilde, ECMWF verileri kullanılarak Hopa ve Sinop şamandıra istasyonları için gerçekleştirilecek dalga tahminlerinde ise kritik rüzgar yön değişim açılarının 15o

ve 45^o olması durumunda en iyi dalga tahmininin yapılacağı anlaşılmış ve bu sınır değerlere göre dört basitleştirilmiş dalga tahmin yöntemi bu veri kaynağına uygulanarak 4 dalga modeli tekrardan oluşturulmuştur.

DMİ verileri kullanılarak gerçekleştirilen dalga tahminlerinde hem Orta Karadeniz hem de Doğu Karadeniz’de kritik rüzgar yön değişim açısının 90o

kabulü yapılması durumunda en iyi dalga tahmininin elde edildiği görülmüştür. Şahin vd. (2007)’de Batı Karadeniz için aynı kritik rüzgar yön değişim açısının en iyi dalga tahminini verdiğini belirlemiştir. Buradan yola çıkarak, DMİ verileri kullanılarak Karadeniz’in güney kıyıları boyunca herhangi bir noktada gerçekleştirilecek basitleştirilmiş dalga tahmin modellerinin uygulamasında kritik rüzgar yön değişim açısının 90o

olarak kabul edilebileceği anlaşılmaktadır.

(a)

(b)

Şekil 2.17. Fırtına süresinin belirlenmesi için kullanılan farklı kritik rüzgar yönü değişim açıları için (a) Hopa şamandıra noktasına en yakın DMİ istasyonunun (b) Hopa şamandıra noktasına en yakın ECMWF karelaj noktasının rüzgar verileri kullanılarak hesaplanan dalga yükseklikleri ile ölçülen dalga yüksekliklerinin en kötü ve en iyi şartlardaki saçılım diyagramları