Uzaktan algılama teknikleri kullanılarak İstanbul’da kentsel ısı adası

Kentsel ısı adasının tanımlanmasında uydu görüntülerinin ısıl (thermal) kanalları yoğun olarak kullanılmaktadır (Chen ve diğ., 2005; Weng ve diğ., 2008; Yüksel ve Yılmaz; 2008, Tan ve diğ.; 2010). Bu çalışmada, İstanbul Metropoliten Alanı’nda 2007 yılına ait LANDSAT 7 ETM uydu verileri ve meteorolojik istasyonlardan elde edilen sıcaklık verileri kullanılarak kentteki ısı adası etkisinin irdelenmesine çalışılmıştır. Bu sayede hangi AKAÖ’nün hangi ısıyı yaydığı tespit edilerek, AKAÖ’ye yönelik geliştirilecek politikalarda hangi AKAÖ’nün ısı adası etkisini azalttığı veya arttırdığı da belirlenebilmektir.

Bu görüntülerin ısıl banttaki çözünürlüğü 120m, diğer bantlardaki çözünürlüğü ise 30m’dir. Landsat 7 ETM uydusundan elde edilmiş görüntülerin ısıl banttaki çözünürlüğü 60m’dir.

Hangi AKAÖ’nün hangi sıcaklıklara referans olduğunun belirlenmesinde MGM (2005-2012) ve AKOM (2006-2011) meteorolojik istasyonlarından alınan sıcaklık verileri kullanılmıştır. Bu çalışmanın uydu görüntülerinin elde edilmesi ve sınıflandırılması kısmı, TÜBİTAK 110K350 projesi kapsamında gerçekleştirilmiştir. AKAÖ’ye yönelik değerlendirmeler ise tez kapsamında üretilmiştir.

Isıl Kanal Sınıflandırılması için, 2007 yılına ait uydu görüntülerinin ısıl bantta yer alan sayısal gri değerleri (DN) kullanılarak parlaklık değerleri aşağıdaki formüller (4.7 ve 4.8) kullanılarak hesaplanmıştır (Chen ve diğ., 2006).

Parlaklık=LMIN+((LMAX-LMIN)/(QCALMAX-QCALMIN))*(QCAL-QCALMIN)

(1)

Parlaklık, (Watts / m2.ster.μm),

LMIN, QCALdaki minimum spektral parlaklık

LMAX, QCALdaki maksimum spektral parlaklık……… (4.7)

QCALMAX=255 ((Landsat 5 TM ve LANDSAT 7 ETM görüntülerinin 6. Banttaki bitiş değeri) QCALMIN=1 (Landsat 5 TM ve LANDSAT 7 ETM görüntülerinin 6. Banttaki başlangıç değeri) QCAL=Gri Değer (DN)……….. (4.8)

Hesaplanan ısıl banttaki görüntülerin parlaklık değerleri ile meteorolojik ölçüm istasyonlarından elde edilen sıcaklık verileri eşleştirilmiştir.

Sınıflandırma sonucu elde edilen uydu görüntüsünde kırmızı, turuncu ve sarı renkler sırasıyla AKAÖ’nün sıcaktan soğuğa doğru yaydığı sıcaklıkları ifade etmektedir (Şekil 4.13).

Şekil 4.13 : Uydu görüntüleri ile MGM (2005-2012) ve AKOM (2006-2011)

Uydu görüntüleri her ne kadar AKAÖ hakkında detaylı bilgi verse de, uydu görüntülerinin çekildiği tarih, o dönemdeki yağış miktarı, kuraklık gibi faktörlere bağlı olarak yüzey sıcaklığı ile ilgili farklı yansımalar görülebilmektedir. Buna benzer bir değerlendirme Yüksel ve Yılmaz (2008)’ın çalışmasında da belirtilmiştir. Bu analizde, hangi AKAÖ’nün hangi sıcaklıklara karşılık geldiğini belirlemek için, yine uydu görüntülerinden ve TÜBİTAK 110K350 kapsamında hazırlanan AKAÖ verilerinden (2007) faydalanılmıştır. Kullanılan veriler; yapılaşmış alanlar, doğal bitki örtüsü (orman ve makilik alanlar), yapılaşmamış alanlar (tarım, mera, çayır, bahçe, kentsel yeşil alanlar parklar ve açık alanlar), sulak alanlar (su yüzeyleri ve sulak alanlar) ve kayalık ve kumluk alanlar olarak guruplandırılmıştır. Uydu görüntülerinin temmuz ayına ait olmasından dolayı uydu görüntülerinde yeşil örtünün diğer mevsimlere göre daha az olduğu göz önüne alınmalıdır. Meteoroloji istasyonları sıcaklık verileri, uydu görüntüsü ve AKAÖ verileri beraber değerlendirildiğinde, uydu görüntülerinde “en sıcak” olarak gösterilen alanların yapılaşmış alanlar ile çakıştığı görülmektedir. Yapılaşmış alanlar üzerinde ve sıcak gözüken alanlarda bulunan meteoroloji istasyonlarının sıcaklık değerlerinin diğer meteoroloji istasyonları arasında en yüksek değerlere sahip olduğu görülmektedir (Şekil 4.14). Yapılaşmış alanları sıcaktan soğuğa doğru yapılaşmamış alanlar, doğal bitki örtüsü, son olarak su yüzeyleri ve sulak alanlar takip etmektedir. İstanbul’da AKAÖ’nün yaydığı sıcaklıklar ve AKAÖ değişimine yönelik değerlendirmeler Çizelge 4.5’de görülmektedir.

Çizelge 4.5 : Anadolu yakası için AKAÖ değişimi ve yaz ayında yaydığı sıcaklıklar

(sınıflandırılmış halihazır ve uydu görüntüleri çakıştırılarak oluşturulmuştur).

AKAÖ sınıflandırması _{Sınıflandırması} ^{Isıl Kanal} Hava Sıcaklığı (C0

)

Yapılaşmış alanlar 180+ 20-21

Yarı doğal alanlar 166-180 19-20

Doğal bitki örtüsü 151-165 17-18

Su yüzeyleri ve sulak alanlar 140-150 17 altı

Yapılaşmış alanlardaki sıcaklığın diğer alanlardan fazla olması, bu alandaki ısı adası etkisinin yüksek olduğunu göstermektedir. Sıcaklığın en düşük olduğu alanlar ise sırasıyla sulak alanlar ve doğal bitki örtüsünün bulunduğu alanlardır. Su yüzeyleri ve sulak alanlar ile yapılaşmış alanlar arasında ortalama 3-4 C0’lik fark bulunmaktadır (Çizelge 4.5). EPA (2013)’nın gece ve gündüz yüzey ve atmosfer sıcaklıklarının

AKAÖ’ye göre değişimine yönelik değerlendirmeleri de benzer sonuçları göstermektedir. Bahçeköy, Kumköy ve Şile gibi yapısal niteliklerinin analiz edildikleri alan içinde (istasyon merkez alınarak 8km yarıçaplı daire), yatayda toplam yapılaşmış alan oranları %20’nin altında olan yerleşmelerde, doğal bitki örtüsünün varlığına bağlı olarak, ölçülen minimum hava sıcaklığının ortalama 18 C0 olduğu söylenebilir. Bununla beraber hem kırsal, hem kentsel nitelikli olduğu kabul edilen ve yatayda yapılaşmış alan oranı %37 civarında olan Kireçburnu çalışma alanında ölçülen sıcaklıkların 19,5 C0 civarında olduğu görülmektedir. Kentsel nitelikli olduğu kabul edilen ve yatayda yapılaşmış alan oranları %45’in üzerinde olan Göztepe, Kartal ve Florya’da ise ölçülen sıcaklıkların 20-21 C0 civarında olduğu görülmektedir.

Yapılaşmamış alanlar ise üzerindeki örtü değişimine bağlı olarak (toprak alanlar, tarımsal üretim yapılan alanlar gibi) bazı yerlerde yapılaşmış alan sıcaklıklarına yakın sıcaklıklara kadar çıkmaktadır. Doğal bitki örtüsü ile yapılaşmış alan arasındaki sıcaklık farklılığının yaklaşık 2-3 C0

olduğu görülmektedir (Çizelge 4.5). Buna göre doğal bitki örtüsünden yapılaşmış alana dönüşen bir alandaki sıcaklığın, yapılaşma yoğunluğu ve tipolojisine göre değişebileceği ve yaklaşık 3C0

kadar artış gösterebileceği söylenebilir. Bu değerlendirmeler ışığında, İstanbul için hazırlanan 2060-2069 iklim senaryolarına göre ortalama sıcaklık artışı ile birlikte yapılaşan alanlarda günümüzden yaklaşık 5 C0

fazla sıcaklık olması beklenebilir. Tarım ve mera alanları ile yapılaşmış alanlarda ölçülen hava sıcaklıkları arasında ise ortalama 1-2C⁰’lik fark görülmektedir.

İklim değişikliği yönünden korunması önemli olan sulak alanlar ve doğal bitki örtüsü başta olmak üzere tüm doğal AKAÖ, iklim değişikliği sonucunda oluşabilecek sıcaklık artışı ve taşkın gibi etkileri azaltabilecek özelliklere sahip olduğundan bu alanların korunması iklim değişikliğine uyum açısından önem taşımaktadır.

Bu çalışmaya göre kentleşme sonucunda arazi örtüsünün değişmesi, yüzeyin radyatif sıcaklığını değiştireceğinden, ölçülen hava sıcaklıklarını da arttıracaktır. İklim değişikliğinin yol açması beklenen sıcaklık artışının üstüne arazi örtüsünün değişmesine bağlı sıcaklık artışı eklendiğinde, hissedilen sıcaklıklar daha yüksek