CBS124U-COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİNİN KULLANIM ALANLARI I
Ünite 2: İklim ve Coğrafi Bilgi Sistemleri
İklim ve Coğrafi Bilgi Sistemlerinin Genel Özellikleri
İklim oldukça geniş bir bölge içerisinde ve uzun yıllar boyunca değişmeden kalan ortalama hava koşullarına denir.
İklim ve Özellikleri
Doğrudan ve dolaylı etkileri ile iklim, tüm canlıların yaşam koşullarını belirleyen ve doğal çevreyi biçimlendiren en önemli unsurlardan birisini oluşturur.
İklim insanoğlunun yeme içme şekillerinden, giyim tarzına olduğu gibi nüfus, bitki yetiştirme biçimleri, hayvancılık, fauna ve flora üzerinde de önemli bir role sahiptir. Kurak bölge şekilleri, buzul ve akarsu topografyası, akarsu şekilleri, göllerin oluşumu ve dağılışı, bitki örtüsünün tür, biçim ve yoğunluk açısından dağılışı, toprak oluşumu, tipleri ve dağılışı da iklime bağlıdır.
İklim denince aklımıza direk olarak atmosfer gelir. Çünkü iklim biliminin varlığı ve gelişmesi, yerküre atmosferinin ve hava olaylarının fiziksel özelliklerinin gözlenmesi, ölçülmesi, tanımlanması ve açıklanması ile yakından ilgilidir. İklim atmosferin yanında hidrosfer (su küre), kryosfer (kar-buz örtüsü), litosfer (taş küre) ve biyosfer (canlılar) arasındaki karşılıklı ilişkilerle belirlenen karmaşık yapıya sahip bir sistemi oluşturur.
İklim öğeleri çeşitli oranlarda birleşerek bir yerin iklimini oluşturan atmosfer özelliklerini oluşturmaktadır. Atmosferin fiziksel özellikleri hava sıcaklığı, yağış, basınç, rüzgar, nem ya da bulutlar gibi iklim öğeleri ile açıklanır. Bu iklim öğeleri birtakım etmenlerin etkisiyle belirir ve biçimlenir. Bu iklim etmenleri (faktörleri);
• Enlem etkisi, • Kara ve denizlerin etkisi, • Yükseklik, • Yer şekilleri, • Bitki örtüsü • Okyanus akıntıları vb. gibi olaylardır.
İklim öğelerini ölçen ve kayıt altında tutan meteorolojik gözlem istasyonları dünya genelinde belirli yerlerde kurulmaktadır. Çevresindeki alanlar içinde bu gözlemlerden yararlanarak genellemelere gidilmektedir. Ölçümlerin yapılmadığı alanların verilerinin türetilmesi ve haritalarının yapılabilmesi için Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) etkili ve yaygın bir yöntem olarak kullanılır.
Coğrafi Bilgi Sistemleri
CBS’nin temel en güçlü yönlerinden biri, farklı türdeki mekânsal verileri entegre etme yeteneğine sahip olmasıdır. Görselleştirmede, veri ile bilginin dağıtımında artan bir CBS kullanımı olduğu da görülmektedir. CBS meteorolojik ölçümlerin alansal bakımdan dağıtımında ve iklim model çıktılarının oluşturulmasında sıklıkla kullanılan bir araç olarak karşımıza çıkmaktadır. CBS programlarının Jeo-istatistik araçları ile yapılan bazı
model çalışmaları ile sıcaklık, yükseklik, eğim ve bakı verileri kullanılarak yapılmakta ve haritalar üretilmektedir.
Birçok disiplin kendi araştırma ve inceleme alanına göre CBS’den geniş ölçekte yararlanmaktadır. CBS insanoğlunun tüm faaliyet alanlarında kendine yer bulmakta ve yaygın olarak kullanılmaktadır. Okulların, yerleşmelerin ve hastanelerin yer seçiminde; nüfus, hayvan ve bitki yoğunluğunun haritalanmasında; trafiği izlemede; madencilik faaliyetlerinde; toprak bileşiminin belirlenmesinde vb. uygulamalarda sıklıkla başvurulan bir araç olarak kullanılmaktadır.
CBS’nin yaygın bir şekilde kullandığı diğer bir önemli alanı iklimbilim çalışmaları oluşturmaktadır. CBS, sıcaklık, yağış, basınç ve nem gibi meteoroloji istasyonlarında ölçülen veri kaynaklarının analizi, görselleştirilmesi, mekânsallaştırılması için kullanıcılarına uygun bir çalışma ortamı sunmaktadır. Çünkü belirli alanlarda ölçülen bir enlem ve bir boylamdan oluşan meteorolojik parametrelerin mekan üzerinde dağılımlarını tespit etmek CBS ile mümkün olmaktadır.
İklim Verilerinin Analizinde Coğrafi Bilgi Sistemleri Aracının Kullanımı
Ölçümlerin tutulmadığı alanların verilerinin, ölçüm yapılan alanlardan yararlanarak türetilip haritalarının yapılabilmesi için coğrafi bilgi sistemleri etkili ve yaygın bir yöntem olarak kullanılmaktadır.
Meteorolojik-iklimsel veriler, doğaları gereği mekânsal değişkendir. Bu nedenle meteorolojik-iklimsel verilerde CBS’nin kullanımı birçok uygulama alanı açısından mekânsal meteorolojik-iklimsel veri kümelerinin yönetimi için geniş ve yararlı bir çözümü temsil eder.
İklim bilimi alanında yapılan analizler çok çeşitlidir. Haritalama çalışmaları, matematiksel modelleme, istatistiksel analizler, deneysel çalışmalar, sinoptik değerlendirmeler, arazi çalışmaları vb. iklim bilimi alanında yapılan analizlerden bir kaçıdır. Günümüzde CBS, iklim bilimi konularında çeşitli işlevlere hizmet eden çok önemli ve yaygın bir araç haline gelmiştir. CBS, farklı coğrafi referanslı değişkenleri ve parametreleri, herhangi bir yerde tutarlı bir şekilde türetilmiş meteorolojik ve iklimsel değişken tahminlerini vermenin de mümkün olacağı şekilde birleştirmek için olanaklar sağlar. Meteorolojik parametrelerin mekânsallaştırılması CBS aracı ile mümkün olmaktadır.
Mekânsallaştırmanın Önemi ve İklim Verilerinin Mekânsallaştırmasında Kullanılan Yöntemler
Mekânsallaştırma terimi “Tipik bir kartezyen koordinat sistemindeki bir veri kümesinin komşu verilerinin bağımlılığını tanımlayan bir dizi yöntem” anlamına gelmektedir.
Mekânsallaştırma Yöntemlerinin Kullanım Nedenleri
Dünya üzerindeki çoğu bilgi, belli yerlerde ölçülür ve kaydedilir. Ölçümü yapılmayan alanların bilgileri ise
mekânsallaştırma yöntemleri ile tahmin edilir. Mekânsallaştırma, mekânsal olarak sürekli alanların türetilmesinde önemli bir rol oynar.
İklim Bilimde Mekânsallaştırmanın Önemi
Belirli bir alandaki mekânsal faaliyetleri sınırlandıran en baskın faktörlerden birini iklim oluşturur. Birçok disiplin, inceleme alanlarındaki süreçleri anlamak ve anlamlandırmak için sıcaklık, yağış, basınç, nem ve rüzgar gibi iklim öğelerini temel olarak kullanır. Birçok biyotik ve abiyotik süreç çevrenin iklim özellikleri tarafından belirlendiğinden, tarım, iklim bilimi, biyoloji ve ekoloji gibi bilim dalları, diğer bilgilerinin yanı sıra iklim verilerini bilimsel ve teknik amaçlarla kullanır. İklimsel koşulların bilinmesi, yerel düzeyde daha doğru kararlar alınmasını sağlar.
İklim verilerinin zamansal durumu meteoroloji istasyon- larında büyük ölçüde bir düzen içinde kayıt altına alınır. Ancak iklim verilerinin mekânsal mevcudiyeti bir sorunludur. Bu problemi çözmek için, hava istasyonları bulunmayan alanlarda iklim değerlerini tahmin etmek için çeşitli mekânsal istatistiksel yöntemler geliştirilmiştir.
CBS’de Enterpolasyon Yöntemleri
Enterpolasyon ara değer tahmini olarak adlandırılır. Dünya üzerinde vuku bulan her bir olay mekân üzerinde her yerde ölçülemez ve her yerde aynı değerde bulunamaz. Bu nedenle bu tür verilerden yararlanan araştırmacılar, çalışmalarında enterpolasyon yöntemlerini kullanarak verilerini tüm yüzeye yayabilir. Bu yöntemlerle, bilinen noktaların değerleri kullanarak, bilinmeyen noktaların değerleri tahmin edilir, modellenir.
Günümüzde CBS yazılımında oluşturulan enterpolasyon yöntemleri iklim bilim alanında da uygulanmaktadır. İklim parametrelerinin enterpolasyon teknikleri ile mekânsal dağılımlarının yapılması, ekoloji, tarım, erozyon, hidroloji, ulaştırma gibi birçok alana katkı sağlar.
CBS ortamında jeoistatistiksel enterpolasyon yöntemleri ile mekânsallaştırmanın çeşitli yolları vardır. IDW (Inverse Distance Weighted) ve Kriging enterpolasyon yöntemleri bunlardan yalnızca ikisidir. IDW yöntemi ile ölçülen verilerden sürekli yüzey üretilir. Kriging enterpolasyon, mekânsal tahmin için sıklıkla kullanılan jeoistatistiksel temelli bir yöntemdir.
Sıcaklık ve Yağış Verilerinin Mekânsallaştırılması
Sıcaklık ve yağış, iklimin en önemli parametrelerini oluşturur.
Sıcaklık; yükselti, bakı, enlem, denizlere uzaklık, güneşlenme ve bitki örtüsü gibi etmenlere bağlı olarak değişen iklim öğesidir. Sıcaklık verisinin mekânsal hale dönüştürülmesi oldukça kolaydır. Çünkü mekan üzerinde ve zaman açısından sürekliliği olan bir unsurdur. Aynı zamanda sıcaklığın değişimi coğrafi etmenlere ve enleme bağlı olarak yavaş değişim gösterir ve ani kesilmeler ya da sıçramalar yapmaz.
Yağış; Yağışın mekânsal enterpolasyonu sıcaklıktan çok daha karmaşık ve zordur. Çünkü yağış, sıcaklıktan farklı olarak, mekânsal ve zamansal ölçekte sürekli değildir.
Yenilenebilir Enerji Kaynakları (Güneş ve Rüzgar Enerjisi) Açısından Yer Seçimi ve CBS
Günümüzde enerjinin temel kaynağını kömür, petrol ve doğalgaz oluşturmaktadır. Bu enerji kaynaklarının bir gün tükeneceği ve çevreye verdiği zarardan dolayı yenilenebilir enerji kaynakları gündeme gelmiştir.
Yenilenebilir enerji; “doğanın kendi evrimi içinde, bir sonraki kısa süreçte aynen mevcut olabilen enerji kaynağı” olarak tanımlanır. Güneş enerjisi, rüzgar enerjisi, hidroelektrik enerji, jeotermal enerji ve biyokütle enerjisi yenilenebilir enerji kaynaklarıdır. Güneş panelleri ve rüzgâr türbinleri gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının günümüzde hızla gelişim gösterdiği görülür.
Güneş Enerjisi
Yenilenebilir enerji kaynakları içerisinde en büyük enerji kaynağını güneş teşkil etmektedir. Bu nedenle güneş enerjisi hem en yaygın uygulama alanına sahip yenilenebilir enerji kaynaklarından hem de dünyanın en hızlı büyüyen yenilenebilir enerji kaynaklardan birisini oluşturmaktadır. Güneşte yer alan füzyon süreci ile açığa çıkan ışıma enerjisi, güneş enerjisi üretimini meydana getirmektedir.
Güneş enerjisinden en iyi şekilde yararlanmanın en önemli şartını, güneş enerjisi panellerinin kuruluş yerleri yani yer seçiminin belirlenmesi oluşturmaktadır.
Güneş enerjisi panellerinin yerlerinin belirlenmesinde; bölgenin güneş enerjisi potansiyeli, topoğrafik yapısı, yerel iklim durumu, jeolojik yapısı, arazi kullanım durumu, şebeke bağlantısı, enerji tüketim bölgelerine yakınlığı, ulaşım ağlarına olan yakınlığı, korunan alanlara olan uzaklığı, arazinin mülkiyet durumu olmak üzere temel kriterler dikkate alınması gerekmektedir. Kısacası güneş enerjisi panellerinin kurulumunda özel nitelikleri olan alanlara ihtiyaç duyulmaktadır. Bu niteliklere sahip ölçütlerden bazıları;
• Güneş enerjisi potansiyeli • Bakı, • Eğim, • Hidrografik özellikler, • Arazi kullanımı ve arazi örtüsü alanları, • Deprem fay hattı, • Yerleşim ve ulaşım ağı, • Koruma alanları, • Maden alanları, • Elektrik hattına ve trafo merkezlerine yakınlıktır.
Güneş enerjisi panellerinin yer seçiminde farklı değişkenlerin etkili olması ve güneş panellerinin kurulum masrafının yüksek olması sebebiyle yer seçimi çalış- malarında konumsal verilerin elde edilmesi ve yorumlanması CBS ile mümkün olmaktadır.
Rüzgar Enerjisi
Güneş enerjisinin dolaylı etki şekli rüzgar enerjisidir. Rüzgar enerjisi alçak ve yüksek basınç merkezlerinin karşılıklı ilişkisinden kaynaklanmaktadır. Yüksek basınç alanlarından, alçak basınç alanlarına doğru olan hava hareketi değişen potansiyelde kinetik enerjiye sahiptir. Rüzgârın bu kinetik enerjisinden, rüzgâr türbinleri ile elektrik enerjisi sağlanır.
Rüzgar, Güneş gibi dünyanın çoğu yerinde bol miktarda bulunan, maliyeti gün geçtikçe azalan, temiz, çevreye etkilerinin düşük yenilenebilen enerji kaynaklarındandır. Rüzgar enerjisinden en iyi şekilde yararlanmak adına rüzgarın hızı, frekansı ve yön bilgilerinin bilinmesi gerekir. Bu nedenle rüzgar tribünlerinin yatırımı için ilk yapılması gereken şey, rüzgar potansiyeli yüksek yerlerin tespit edilmesidir.
CBS, rüzgar enerjisi alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. Coğrafi bilgi ile birleştirilebilen yeni nesil rüzgar enerjisi atlasları, rüzgar tribünleri uygulamaları için en uygun yer seçimine karar vermede hem maddi hem de zaman yönünden önemli faydalar oluşturabilmektedir. Rüzgar enerjisinin gelişim potansiyeli rüzgarın hızı, yönü ve frekansından, topografya şartlarından, arazi kullanım şekillerinden, enerji nakil hatlarına yakınlıktan ve tarım alanlarından, yerleşmelerden, ormanlık alanlardan uzak olması gibi daha birçok değişkenden etkilenmektedir. Tüm bu değişkenler CBS’nin sahip olduğu konumsal sorgulama ve analiz yeteneği ile ortaya koyulabilmektedir.
En uygun yer seçimi, belirli bir alanın herhangi bir arazi kullanımı açısından uygunluğunu belirlemede birçok faktör dizisini ve çeşitli hedeflerin dengelenmesini gerektirir. Herhangi bir arazi kullanımı açısından en uygun yer seçimi kararlarının verilmesinde Çok Kriterli Karar Verme (ÇKKV) metotları geliştirilmiştir. Örneğin, Analitik Hiyerarşi Süreci bu ÇKKV metotları arasında yer almaktadır.