Sevim Burçin CAN1, Ozan Devrim YAY2 BİYOJENİK UÇUCU ORGANİK BİLEŞİKLERİN EMİSYONLARININ MEVSİMLERE GÖRE DEĞİŞİMİNİN UYDU VERİLERİ DESTEĞİYLE BELİRLENMESİ Sevim Burçin CAN1, Ozan Devrim YAY2 1 Anadolu Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, 26555, Muttalıp Mevkii, Eskişehir, sbcan@anadolu.edu.tr 2 Yard. Doç. Dr., Anadolu Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, 26555, Muttalıp Mevkii, Eskişehir, odyay@anadolu.edu.tr

GİRİŞ Neden BVOC (Biyojenik Uçucu Organik Bileşikler) Emisyon Envanteri Hazırlanmalı? Atmosferde; BVOC Hidroksil Radikaller (OH) Ozon ve Azot Oksitler (NOx) Diğer Hidroksiller

BVOC Emisyon Envanteri: BVOC’lerin Emisyon miktarlarının mevsimlere göre değişimi Bitkilerin yaprak yoğunluklarının mevsimlere göre değişimi BVOC: -isopren (Işık ve Sıcaklığa Bağlı) -monoterpenler (Sadece Sıcaklığa Bağlı) (Işık ve Sıcaklığa Bağlı)

USGS Land Use / Land Cover System Biyojenik VOC emisyon envanterinin en önemli girdisi bitki örtüsü türüdür. Her bitkinin emisyon miktarları ve emisyon faktörlerinin farklı olması bitki türü özelliklerine bağlıdır. Bitki Örtüsü Veri Seti USGS tarafından hazırlanan ve güncel tutulan USGS Land Use / Land Cover System İncelenen bölgeye ait veri setinde 2 tanesi kentsel yerleşim bölgesi ve su kütlesi olmak üzere 12 çeşit bitki örtüsü Coğrafi Bilgi Sistemleri ile belirlenmiştir.

Antep Adana Hatay

F = D ε γ Biyojenik VOC Emisyon Modeli F yaprak emisyonunu, D yaprak yoğunluğunu, ε emisyon faktörünü, γ gerçek koşullar (PAR ve yaprak sıcaklığı) için düzeltme faktörü (Guenther vd., 1995): Emisyonlar sıcaklık ve güneş radyasyonuna göre değişmesi sebebiyle, Emisyon faktörü (ε) çoğunlukla PAR değerinin 1000 µmol m-2 s-1 ve yaprak sıcaklığının 303.15 K olduğu koşullara göre verilmektedir.

ε (Emisyon Faktörü): Emisyon faktörleri nedir ε (Emisyon Faktörü): Emisyon faktörleri nedir? Bitki gurupları sınıflandırılmasına göre belirlenir. Verilerin alındığı kaynak: (Karl ve ark, 2009) Sıcaklık: IPCC’den alınan verilerle; Maksimum(14:00’da) ve minimum(06:00’da) sıcaklıklar coğrafi bilgi sisteminde interpole edilerek tüm çalışma alanı için 24 saatlik sıcaklık verilerini içeren raster veri üretilmiştir,

PAR (Photosynthetically Active Radiation: Fotosentetik Olarak Aktif Radyasyon) ve Düzeltme Faktörü: PAR, görünür bölge radyasyonunun yaklaşık olarak yarısıdır. (EEA, EMEP/CORİNAİR Emission Inventory Guidebook,2004). Sıcaklık ve ışığın etkili olduğu emisyonlarda (İsopren ve bazı monoterpenler) düzeltme faktörü γ (Guenther vd., 1995): Coğrafi Bilgi Sistemleri’nde hesaplanan CL, PAR değerini CT ise sıcaklık değerini içeren bir değişkendir. Yalnızca sıcaklığın etkili olduğu emisyonlarda (monoterpenler) ise γ değeri şu şekilde verilmiştir: β: Ölçümlere dayalı ampirik sabit (1/K) T: Hava Sıcaklığı (K)

D (Foliar Density) Yaprak Yoğunluğu: Farklı türlerin karışımından oluşan bir bitki örtüsü aylık değişimler sergileyebilir. Yaprak yoğunluğu farklı bitki örtüsü türleri/grupları için belirlenmektedir. Varsayımlar ile elde edilen değerle Yaprak Yoğunluğu *Uydu Görüntüleri (NDVI) ile elde edilen değerler

Normalize Edilmiş Fark Bitki Örtüsü İndeksi (NDVI) NDVI= (NIR – RED) / (NIR + RED) Landsat-8 uydusuna ait parçalı uydu görüntüleri Coğrafi Bilgi Sistemleri Progamında mozaik işlemi ile birleştirilerek görüntülenmiştir, mozaikleme işlemi sonrasında yine Coğrafi Bilgi Sistemleri Programı ile matematiksel işlemler yapılarak belirlenen günlere ait NDVI değerleri elde edilmiştir.

Bitkilerin fotosentez işlemi sırasında; Kırmızı ışık Bitkiler Yakın Kızıl Ötesi Elektromanyetik Dalga Bant-4: Kırmızı ışığın (RED: 0,61 μm – 0,69 μm dalga boyunda) yansımasını ölçen bir uydu görüntüsü, canlı bitki örtüsünün yoğun olduğu alanlarda düşük sayısal değerlere sahip olacaktır. Bant-5: Canlı bitki örtüsünün yoğun olduğu alanlar, yakın kızılötesi (0,7 μm ve daha yüksek dalga boyu) elektromanyetik enerjinin yansımasını ölçen bir uydu görüntüsünde yüksek sayısal değerlere sahip olacaktır

Şekil.2 4 Temmuz 2013 gününe ait bant-4 görüntüsü Şekil.4 4 Temmuz 2013 gününe ait NDVI değerleri

Şekil.5 24 Ekim 2013 gününe ait bant-4 görüntüsü Şekil.7 24 Ekim 2013 gününe ait NDVI değerleri

Şekil.8 13 Şubat 2014 gününe ait bant-4 görüntüsü Şekil.10 13 Şubat 2014 gününe ait NDVI değerleri

Şekil.11 2 Nisan 2014 gününe ait bant-4 görüntüsü Şekil.13 2 Nisan 2014 gününe ait NDVI değerleri

Uydu görüntüleri ile elde edilen verilerden yaprak yoğunluğunun hesaplanması: NDVI GVI (Guenther, 1995) GVI=100*(1+NDVI) Dm = Dp [ exp {ln(2) ( (G-G2) / (Gmax-G2) )} – 1 ] (G < G2 ) Dm = 0 (G > G2) Dm : Bir ay içerisindeki ortalama yaprak yoğunluğu (mean density) Dp : Maksimum yaprak yoğunluğu değeri (peak density) G : Belirli bir aya ait görüntüdeki her piksel değerine denk gelen GVI değeri Gmax :Bölgenin görüntüsünde her piksel değerine denk gelen elde edilmiş maksimum GVI değerleri. G2 : Sabit değer (Ağaç türlerinin olduğu alanlar için 110, geriye kalan diğer ekosistem türleri için ise 102 değerini alır.)

4 ay içinden seçilen her bir güne ait yaprak yoğunlukları Coğrafi Bilgi Sistemleri yardımıyla hesaplanmıştır. Şekil .14 4 Temmuz 2013 gününe ait bitki türlerinin yaprak yoğunluklarının dağılımı Şekil .15 24 Ekim 2013 gününe ait bitki türlerinin yaprak yoğunluklarının dağılımı

Şekil .16 13 Şubat 2014 gününe ait bitki türlerinin yaprak yoğunluklarının dağılımı Şekil .17 2 Nisan 2014 gününe ait bitki türlerinin yaprak yoğunluklarının dağılımı

BULGULAR Mevsimsel Değişimin Belirlenmesi Söz konusu dört ay için gün içinde emisyon miktarlarının maksimum olduğu saat 14:00’deki emisyon miktarları: Yaz aylarında (Temmuz); maksimum -maksimum ışık ve sıcaklık isopren ve -maksimum yaprak yoğunluğu (maksimum NDVI) monoterpen emisyonları Kış aylarında (Şubat); -minimum ışık ve sıcaklık minimum -minimum yaprak yoğunluğu (minimum NDVI) isopren ve monoterpen emisyonu

Şekil.18 4 Temmuz 2013 gününe ait saat 14:00'daki isopren emisyonu Şekil.19 4 Temmuz 2013 gününe ait saat 14:00'daki monoterpen emisyonu

Şekil.20 13 Şubat 2014 gününe ait saat 14:00'daki isopren emisyonu Şekil.21 13 Şubat 2014 gününe ait saat 14:00'daki monoterpen emisyonu

Gün İçinde Saatlik Değişimin Belirlenmesi Belirlenen Saatler: 08:00 11:00 14:00 17:00 Gün içinde maksimum sıcaklık ve ışık ile saat 14:00’da maksimum emisyon ve minimum sıcaklık ve ışık ile saat 08:00’da minimum emisyon hesaplanmaktadır.

Şekil.23 4 Temmuz 2013 gününe ait saat 08:00’daki monoterpen emisyonu Şekil.22 4 Temmuz 2013 gününe ait saat 08:00’daki isopren emisyonu

Şekil.24 4 Temmuz 2013 gününe ait saat 11:00’daki isopren emisyonu Şekil.25 4 Temmuz 2013 gününe ait saat 11:00’daki monoterpen emisyonu

Şekil.26 4 Temmuz 2013 gününe ait saat 14:00’daki isopren emisyonu Şekil.27 4 Temmuz 2013 gününe ait saat 14:00’daki monoterpen emisyonu

Şekil.28 4 Temmuz 2013 gününe ait saat 17:00’daki isopren emisyonu Şekil.29 4 Temmuz 2013 gününe ait saat 17:00’daki monoterpen emisyonu

SONUÇ Temel sonuç olarak ışık ve sıcaklığın yüksek olduğu zamanlarda yüksek değerlerde bulunan NDVI değerlerinden hesaplanan yaprak yoğunlukları da yüksek değerlere ulaşır. Buna bağlı olarak isopren ve monoterpen emisyonları yazın maksimum ve kışın minimum düzeydedir. Aynı şekilde gün içinde sıcaklık ve ışığın yüksek olduğu saatlerde de isopren ve monoterpen emisyonları artmaktadır.

TEŞEKKÜRLER