Türkiye ve Dünyada meteorolojik verilerin homojenlik analizi ile

Homojen iklim serisi, değişimlerin sadece hava ve iklim değişimlerinden kaynaklandığı seriler olarak tanımlanır (Conrad ve Pollak, 1950). Bunun anlamı şudur, ölçümler aynı metotla, aynı ölçüm cihazıyla, aynı zamanda ve aynı yerde elde edilmelidir. Ne yazık ki bu birçok eski istasyonda ender görülen bir durumdur ve ölçüm cihazları, değerleri ölçen personel, istasyonun yeri ve çevresi değişmiştir (Peterson ve diğ., 1998). Yağış ölçümlerinde ise ölçüm cihazlarının teknolojik olarak gelişmesi yapay ve sistematik bir artış meydena getirebilir (Hanssen- Bauer ve Forland, 1994). Bundan dolayı uzun dönem iklim değişimlerinin ve eğilimlerinin dikkatli bir şekilde yorumlanması gerekir (Houghton ve diğ., 1992). İklim analizlerinin doğru sonuçlar vermesi için verilerin homojen olup olmadığı araştırılmalıdır ve homojen olmayan seriler ya çıkarılmalıdır ya da homojenleştirilmelidir.

Homojenliği test etmek için birçok metod geliştirilmiştir. Bazı araştırmacılar değişmiş verilere (Karl ve Williams, 1987; Rhoades ve Sallinger,1993) bağlı olarak bazıları da istasyonun geçmiş bilgileri ve ölçümleri yetersiz olarak kayıt edildiğinde ve eksik verilerin çok olduğu durumlarda bu testleri kullamıştır (Buishand, 1982; Alexandersson, 1986). Bazı testler tek değişkenli bazı testler ise test edilen verilerin kalitesini ölçmek için referans zaman serileri kullanır. Kapsamlı bir inceleme Patterson (1998) tarafından yapılmıştır.

Maronna ve Yohai (1978) çift değişkenli testi zaman serilerinin ortalamasındaki sistematik değişikliği ortaya çıkarmak için ikincil bir değişmeyen seriyi (referans serisi) kullanarak geliştirmiştir. Bu test sadece zaman serisindeki değişimleri değil, değişmenin zamanını ve önemini de ortaya çıkarır. Potter (1981) Amerika’nin Kuzeyindeki yıllık yağış serilerine çift değişkenli testi uygulamış ve mükemmele yakın sonuçlar bulmuştur. Bücher ve Dessens (1991) Fransız Prenelerindeki yüksek istasyonların sıcaklık verilerine çift değişkenli homojenlik testini başarıyla uygulamıştır. Vivès ve diğ. (2000) çift değişkenli testi Avustralya’ daki 10’ar yıllık yağış serilerindeki beklenmedik değişiklikleri bulmak için kullanmıştır.

Szalai (1997) ve Szalai ve diğ. (1999) Avrupa ülkelerinde uygulanan metotların bir özetini yapmıştır. Bazı çalışmalar ise homojenliğin bozulduğu zamanı araştırarak veriyi homojenleştirme yoluna gitmiştir; örnek olarak Karl ve diğ. (1986), Parker (1994) Nordli ve diğ. (1997), Jones (1990) ve Portman (1993), Gonzales-Rouco (2001).

Serra (2001), Barcelona İspanya’daki Farba istasyonunda kaydedilen maksimum ve minimum günlük sıcaklık verilerinin bir analizini yapmıştır. Çalışmasında aylık serilerin homojenliğini test etmek için Kolmogorov–Zurbenko testini ve zaman serilerinin rastgele dağıldığını kabul ederek günlük, aylık, mevsimsel ve yıllık verilere Von Neumann oran testini uygulamıştır.

Rodrigez (1998), Barcelona yağış serilerini analiz etmiştir. Eksik verileri tahmin ederken 2 metot kullanmıştır. Birincisi korelâsyonları yüksek komşu istasyonların değerlerinin enterpolasyonuna dayanan bir metot ve diğeri ise korelâsyonu yüksek komşu istasyon bulunmadığı zaman da aylık ortalamaları eksik verilerin yerine koymuştur (Rodrigez ve diğ., 1996). Homojenliği analiz etmek için aylık verilere standart homojenlik testi ve Von Neumann oran testini uygulamıştır.

Alexandrov ve diğ. (2006) 20. Yüzyılda Bulgaristan’daki iklim değişikliği adlı çalışmasında 36 adet istasyonun sıcaklık ve 56 adet istasyonun yağış değerlerinin aylık ortalamalarını kullanmıştır. Verinin homojenliğini test etmek için Cussinus- Mestre metodunu kullanmıştır. Bu metot iki kırılma noktası arasındaki serileri homojen kabul eder ve bu homojen kısımları referans serileri olarak kullanır. Küçük zaman ölçeklerinde korelasyon çok düşük olduğundan sıcaklık verilerine homojenlik testini ancak 20 istasyonda uygulayabilmiştir.

Wulfmeyer ve diğ. (2005) Honhaim Üniversitesindeki iklim istasyonunun 1878 yılından beri ölçülen sıcaklık ve yağış verilerini analiz etmiştir. Çalışmasında Aleksandersson (1986)’un bağıl standart homojenlik testini kullanmıştır. Kullandıkları zaman serileri çok uzun olmasına rağmen çok az sayıda eksik veri vardır ve analizleri sonucunda verilerin yüksek kaliteli olduğu sonucuna varmışlardır.

Tuemanvirta (2000) 1961-1990 yılları arasında Finlandiya’da kaydedilmiş yıllık sıcaklılk verileri ve 1890-1990 yılları arası Norveç’ te kaydedilmiş Kuzey Atlantik İklim verilerinden ortalama yıllık sıcaklık ve yağış verilerine homojenlik analizi yapmıştır. Homojenliği test etmek için bağıl standart homojenlik testini kullanmıştır. Sonuç olarak Finlandiya sıcaklık verilerindeki değişimleri küçük ve rastgele özellikli bulmuşlardır. Özellikle 30 yıldan uzun serilerin birçoğunda homojensizlik tesbit etmişler ve homojenleştirmişlerdir. Ayrıca uyguladıkları testin tek başına yeterli olmayabileceğini ayrıca istasyon bilgilerinin ve kayıtlarının da bilinmesinin faydalı olacağını vurgulamışlardır.

Wijngaard (2003) 20.yüzyıl Avrupa günlük sıcaklık ve yağış serilerine homojenlik testi uygulamıştır. Bu çalışmada diğerlerinden farklı olarak 4 adet mutlak homojenlik testi uygulayıp bu 4 testin sonuçlarına gore homojenliğe karar vermişlerdir. Örneğin 4 testin hepsini ya da 3 tanesinden geçen serileri homojen kabul etmişlerdir. Mutlak homojenlik testlerini uygulamalarının nedeni olarak kullandıkları istasyonların aralarındaki mesafelerin çok fazla oluşu ve aralarındaki korelasyon katsayılarının çok düşük oluşunu göstermişlerdir.

Feng ve diğ. (2004) 1951-2000 yılları arasında ölçülmüş Çin günlük meteorolojik verilerinin kalite kontrolünü yapmışlardır. Kullandıkları veriler günlük maksimum, minimum ve ortalama sıcaklık, bağıl nem, rüzgâr hızı, buharlaşma ve güneş ışığı

duruş saatleridir. Homojenliği test etmek için Wijngaard (2003) tarafından önerilen testleri uygulamışlardır. Ayrıca bağıl testler olan t-test ve standart homojenlik testlerini de uygulamışlardır.

Beaulieu ve diğ. (2008) geniş kapsamlı bir literatür taramasından sonra çift değişkenli test ve 7 adet diğer bağıl homojenlik analizi metotlarını karşılaştırmıştır. Çift değişkenli test mutlak hata durumu ve tek değişim gösteren serilerde ikinci en iyi performansı göstermiştir. İki değişim gösteren serilerde ise mutlak hata durumu ve büyüklüğüne gore en iyi performansı göstermiştir. Üç değişim gösteren serilerde ise çif değişkenli testin tercih edilmesi gerektiğini çünkü daha iyi performans gösteren Bayesian testinin homojen zaman serilerinde var olmayan değişimleri de tespit ettiğini belirtmiştir.

Kirono ve Jones (2007) Avustralya’daki 28 istasyonda ölçülmüş A sınıfı pan buharlaşması zaman serilerindeki süreksizliklerin belirlenmesi ve ayarlanması için çift değişkenli testi kullanmıştır. Sonuç olarak çift değişkenli test tarafından belirlenen homojensizliklerin istasyon kayıt bilgileri ile %92 uyum gösterdiğini bulmuştur.