Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 1 Bölüm 6: RADAR VERİ KALİTESİ ve UYGULAMALARI Dr. Kurtuluş ÖZTÜRK.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 1 Bölüm 6: RADAR VERİ KALİTESİ ve UYGULAMALARI Dr. Kurtuluş ÖZTÜRK."— Sunum transkripti:

1 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan Bölüm 6: RADAR VERİ KALİTESİ ve UYGULAMALARI Dr. Kurtuluş ÖZTÜRK

2 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Radar Veri Kalitesi Radar verisi, radar sistemi (yazılım veya donanım), çevresel faktörler, topografya, atmosferik şartlar vb nedenlerden ötürü hatalı olabilir. Bu hatalar radar verisinin olması gereken gerçek değerlerden sapmasına yol açar. Genelde bu hataları elimine etmek oldukça zordur, ancak azaltmak mümkündür.

3 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Hata Kaynakları Clutter Kırınım ve Anormal Yayılma (Refraction and Anomalous Propogation) Parlak Bant (Bright Band) Reflektivitenin Düşey Profili Işın Engellenmesi (Beam Blockage) Atenüasyon (Attenuation) İkincil Eko (Second Trip Echo) Meteorolojik olmayan hedefler

4 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Radarı yeryüzüne yönlendirirseniz, çok kuvvetli geri yansımalar alırsınız. Bu yüzden radar kullanıcıları radarlarını yeryüzüne kurmaz, kule kullanırlar. Fakat bu clutter problemini çözmeyecektir. Radar ışınlarının bir kısmı yeryüzündeki dağ, bina, ağaç vb. cisimlere çarparak hatalı eko üretebilir. Öte yandan radarınızı yüzeyden çok yukarı yönlendirirseniz bu kez de radardan uzak menzillerde meydana gelen yağışları kaçırabilirsiniz. Clutter Problemi

5 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013

6 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan Yan Kulakçıklar (Side Lobes)

7 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Radarlar clutter’ları ayırt edebilmek için şu değişmez gerçeği kullanırlar : “Yer hareket etmez!” Yer Ekosu (Ground Clutter)

8 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Bu yüzden yer ekolarının Doppler hızı sıfırdır. Radar işlemcileri radar ekranlarından clutter verilerini ayıklamak için bu bilgiyi kullanırlar. Bu teknik mükemmel değildir ancak hareket etmeyen radar eko paternlerinin tespiti için oldukça faydalıdır.

9 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan Deniz Clutter Belirli rüzgar ve atmosferik koşullar altında, kuvvetli deniz dalgaları mikrodalga enerjiyi radara geri yansıtabilirler. Deniz ekoları orta ya da yüksek reflektiviteye sahip olabilir ve uzak menzillerde dahi görülebilirler. Özellikler yere yakın bölgelerdeki hız analizlerinde problem yaratabilirler.

10 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Genel olarak atmosferik kırınım ve kıyı bölgelerdeki klimatik koşullar nedeniyle oluşurlar. Deniz ekoları bazen o bölgelerden geçen gemiler nedeniyle daha karmaşık bir hale gelebilir.

11 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan Deniz Clutter

12 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Deniz Clutter

13 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Pek çok değişik clutter tipini filtrelemek için pek çok metot ve algoritma kullanılmaktadır. Bunlardan bazıları: –Clutter Haritası (Clutter Map) –Doppler Processing –FFT (Fast Fourier Transform) Clutter Filtreleme

14 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Sıcaklık dağılımının standart düşüş oranına (lapse rate) göre olmaması standart olmayan kırılmaya sebep olur (dn/dh  -1/4 (R)). Bu yüzden radar ışını standart yolundan sapar. Bu durum Anormal yayılma olarak tabir edilir. Aşağı doğru kırılma(Super Refraction) (en yaygın Anormal Yayılma) Yukarı doğru kırılma (Subrefraction) Anormal Yayılma (Anomalous Propogation)

15 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013

16 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Standart Kırılma

17 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 r : radar ve ilgili nokta arasındaki mesafe R´ : 4/3 R : yeryüzü yarıçapı Ф : radar ışınının elevasyon açısı H 0 : radar kule yüksekliği

18 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Standart Kırılım

19 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Sub-refraction Işın normalden az kırılır. Bu yüzden ışın yüksekliği normal olması gerekenden yüksektir. Bu durumda radar ışını gelişmekte olan fırtınaların üzerinde kalabilir. Sıcaklık lapse rate’in kuru adyabatiktir (Kuru adyabatik oranı 1.0°C/100 metre) Atmosferin kararsız olduğu durumlarda gerçekleşir. Nem yükseklik ile artar Bu durumda Clutter oldukça azdır

20 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013

21 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Super-refraction ve Ducting Işın normalden fazla kırılır. Bu yüzden ışın yüksekliği normal olması gerekenden azdır. Yerde soğuk havanın var olduğu, sıcaklığın yükseklikle doğru orantılı olarak arttığı (enverziyon) ve atmosferin kararlı olduğu durumlarda gerçekleşir. Bu durumda n yükseklikle azalır. Nem yükseklik ile azalır Bu durumda Clutter oldukça fazla olur. Ducting super-refraction’ın ekstrem durumudur. Kırılmanın çok güçlü olduğu durumlarda ducting meydana gelir.

22 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013

23 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 İlk 100 metre yükseklikte enverziyon var

24 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Kırınım ve Anormal Yayılma

25 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Parlak Bant Su, buza göre 9-10 kat daha fazla yansıma verir. Bu yüzden geniş-ıslak kar tanecikleri, kara göre daha yüksek reflektiviteye sahip olurlar. Bu yüzden, yüksek reflektivite değerine sahip erimekte olan kar (melting snow), radar tarafından gerçek değerinden daha yoğun bir yağış olarak algınacaktır. Yağışın erime seviyesinde (melting level) normalden fazla yansıma vermesi durumuna Parlak Bant Etkisi (Bright band effect) denir.

26 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Parlak Bant

27 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Reflektivite Yükseklik

28 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Radar ışını parlak bant seviyesine çarptığı durumlarda gerçek değerden 2 kat (normalden fazla- over estimation ) hatalı tahmine sebep olabilir. Radardan uzak bölgelerde, soğuk mevsimlerde gerçekleşen iyi gelişmiş stratiform tipi yağışlar için ise 10 kat (normalden az- under estimation) hatalı tahmine sebep olabilir. Reflektivite Düşey Profili (VPR)

29 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Örneğin, radar ışını 0.5° elevasyon açısıyla radardan 60, 120, 160, 200 ve 230. km’lerde sırasıyla 1, 2, 3, 4, 5 km yüksekliklere ulaşır. Eğer erime seviyesi yerden 2 km yükseklikte ise: 1.Radardan 120 km uzaklıktaki bölgelerde parlak bant etkisi gözlemlenebilir. Bu da yağışın normalden daha fazla bir değer olarak (overestimation) tespitine yol açabilir km’den uzak bölgelerde ise radarın buz parçacıklarını örneklemesi dolayısıyla yağış değerleri normalden az (underestimation) olarak tespit edilebilir.

30 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Işın Engellenmesi Radar ışını bir dağa çarptığında: 1) Işının bir kısmı engellenir (kısmi blokaj) 2) Işın tamamen engellenir (total blokaj)

31 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan Beam Blockage

32 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Radar Kapsama Analizi

33 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013

34 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013

35 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Atenüasyon, saçılma ve soğurma (scattering and absorption) nedeniyle radar ışınının enerjisindeki zayıflamadır. Radar ışını akış yönünde ilerlemesi, radar ışınının daha çok toz, hidrometeor vs içinden geçmesine sebep olur. Atenüasyon nedeniyle radara yakın olan fırtınalar uzak olanlardan daha iyi tespit edilir. Radar ışını ne kadar fazla sayıda hidrometeor içinden geçiyorsa o kadar fazla atenüasyon olur. Atenüasyon

36 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Küçük dalgaboylu radar ışını yüksek dalga boylu radar ışınına göre daha fazla atenüasyona maruz kalır.

37 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 İkincil Eko (Second Trip Echo) Vericiden gönderilen darbe (pulse), bir sonraki darbe gönderildiğinde, alıcı tarafından henüz tespit edilmediyse bu İkincil Eko denir.

38 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Bu ekolar, normalden daha zayıf görünür. bazen anormal hız değerleri verirler.

39 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Bu ekoları tespit etmenin en iyi yolu şekillerine bakmaktır. Gerçek fırtına hücreleri genellikle dairesel, eliptik ya da düzensiz biçimdedir. Kama şeklinde sıkışmış gibi görünen ekoların ikincil eko olma olasılığı yüksektir. Başka bir ipucu, ikincil ekonun yüksekliğidir. Örneğin, radardan 50 km uzaklıktaki bir fırtına ekosu 2° elevasyon açısı üzerinde kayboluyorsa yerden yaklaşık 2 km’den yukarı bölgelerde bu fırtına hücresine ait eko yok demektir. 2 km yükseklik ise bir fırtına için çok düşük bir seviye olduğundan bu ekonun ikincil eko olma olasılığı yüksektir.

40 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Bir diğer ipucu ise reflektivite değeridir. Fırıtınadan alınan güç menzilin karesiyle ters orantılıdır (1/r 2 ). Eğer 200 km mesafedeki gerçek bir fırtına 50 km mesafede görünüyorsa reflektivitesi normal değerinden 16 kat az olacaktır. ((50/200) 2 ). Değişken Faz Modu (Random Phase Mode): Bu özellik sayesinde, darbeler sürekli değişken fazda gönderildiğinden ikincil ekolar tespit edilebilir.

41 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 İkincil Eko

42 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Açık Hava Ekosu (Clear Air Echo) Açık hava ekosu kuş, böcek, toz vb. hedeflerden gelen ve meteorolojik olmayan ekolardır. Bu ekoların meteorolojik hedeflerden gelen ekolardan ayıklanması gerekmektedir aksi takdirde yanlış tahminlere sebep olabilirler. Bazı bilim adamları açık hava ekolarının elimine edilmesini doğru bulmamaktadırlar, çünkü yağışsız bir durumda atmosferden bilgi alabilmek için (rüzgar yönü vs.) bu ekoların faydalı olduğunu düşünmektedirler.

43 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Açık Hava Ekosu

44 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Radar Veri Kalitesinin Artırılması Z-R Düzeltmesi Yağış Ölçer Ayarlaması

45 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Yağış Ölçer Ayarlaması, radar yağış ölçümlerinin iyileştirilmesi için radar yağış verileri ve yağış ölçer verileri ile yapılan istatistiksel çalışmalardır. Yağış Ölçer Ayarlaması (Gage Adjustment)

46 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013

47 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013

48 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan

49 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan

50 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013

51 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013

52 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013

53 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 StationRain (mm) Gauge Pixel Pixel 1Pixel 2Pixel 3Pixel 4Pixel 5Pixel 6Pixel 7Pixel 8MEANSTDEV CORLU MEYDAN CORLU TEKIRDAG KUMKOY-KILYOS ATATURK AIRPORT SARIYER BANDIRMA OLIMPIYAT AKSARAY TERKOS AKOM CENTER CANTA KAMILOBA HADIMKOY GÖZTEPE IST.UN.DENIZ BIL ERDEK FLORYA

54 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013

55 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013

56 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Damla Büyüklük Dağılımı (Drop Size Distribution)  =41 R cm -1 N 0 =8 x 10 4 Damla büyüklük dağılımı, her tip yağış veya bulut kütlesine ait radar reflektivitesinin belirlenmesinde önemli bir rol oynar.

57 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 N(D): Damla Büyüklük Dağılımı D: damla çapı W t (D): Nihai Hız (Terminal Velocity) Yağış Oranı (Rainfall rate (R)) damla çapının üçüncü dereceden kuvveti ile doğru orantılıdır.

58 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Nihai Hız ve damla çapı arasındaki D 8.00, 7.35, 5.80, 5.30, mm W t 9.2, 9.2, 9.17, 9.13, m/s (Pruppacher and Beard, 1970)

59 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Aynı hacim içerisindeki 729 adet 1 mm çaplı damla ile 1 adet 3 mm çaplı damlanın radar reflektiviteleri neredeyse birbirine eşittir!

60 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Disdrometre Disdrometre damla büyüklük dağılımı ve hidrometeor düşüş hızını ölçen bir cihazdır. Yağış tipi ayırımını yapabilir (yağmur, kar, dolu vs.) Meteoroloji, trafik kontrol, havaalanları ve hidroloji vb. alanlarda kullanılır.

61 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Z-R Düzeltmesi Radarlardan doğru yağış tahmini yapabilmek için doğru Z-R bağıntısı kullanılmalıdır. Z-R Bağıntısı Z ile R arasında ampirik bir bağıntı vardır. A ve B katsayıları yağışın tipine ve karakterine hatta mevsimlere göre değişiklik gösterir. Z = AR B

62 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 En yaygın olarak kullanılan Z-R bağıntısı: Marshall-Palmer Relationship Bu bağıntı ülkenizin topografyasına göre uygun bir bağıntı mıdır? Bu bağıntı konvektif hadiseler için uygun bir bağıntı mıdır? Bu bağıntı soğuk mevsimler için uygun bir bağıntı mıdır? Z = 200R 1.6

63 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Z-R bağıntısında kullanılan A ve B katsayıları Farklı radar bölgeleri Farklı mevsimler Farklı yağış karakterleri (konvektif/stratiform) için modifiye edilmelidir.

64 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 A ve B katsayıları radar ve disdrometre (veya yağış ölçer) verileri kullanılarak istatistiksel metotlar yardımıyla belirlenebilir. Z = A R B In Z = In A + B In R y= α+ βx

65 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Case study – Zonguldak Radarı 19 Şubat Kasım 2006 Z = R (genel bağıntı, tüm veri, 45 ay) Z = R (soğuk mevsimler için) Z = R ( sıcak ve ılık mevsimler için )

66 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Z-R dağılımı Regresyon doğrusu

67 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Ay Toplam Yagışlı Saat Toplam Yağışlı Gün Ab r (korelasyon sabiti) RMSE Ocak Subat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Eylül Ekim Kasım Aralık Ortalama Maksimum Minimum

68 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Korelasyon SabitiRMSE

69 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Yağış Oranı (20 dBZ) (mm/h) Yağış Oranı (30 dBZ) (mm/h) Yağış Oranı (40 dBZ) (mm/h) Yağış Oranı (50 dBZ) (mm/h) Marshall – Palmer A=200 b= Genel A= b= Sıcak-Ilık Mevsim A= b= Soğuk Mevsim A= b=


"Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 1 Bölüm 6: RADAR VERİ KALİTESİ ve UYGULAMALARI Dr. Kurtuluş ÖZTÜRK." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları