Termal Uydu Görüntülerinden Üretilen Yer Yüzeyi Sıcaklığı ile Hava Sıcaklığı İlişkisinin Değerlendirilmesi

Abstract

Yer Yüzeyi Sıcaklığı (YYS) yerelden küresele yeryüzündeki arazi örtüsü ve kullanımı değişimlerinin incelenmesinde anahtar parametrelerden biridir. Uzaktan algılama yöntemleri ile termal uydu görüntülerinden üretilen YYS değerlerinin, meteoroloji istasyonlarında ölçülen hava sıcaklığı verileri ile ilişkilendirilmesi ve doğruluğunun belirlenmesi gerekmektedir. Bu çalışmada farklı yöntemlerle Landsat uydusunun termal verilerinden elde edilen YYS değerlerinin, hava sıcaklığını ne kadar temsil ettiği incelenmiştir. İnceleme alanı olarak Çanakkale İli tercih edilmiştir. Çalışmada, Çanakkale ilinin 1984 ile 2019 yılları arasındaki (2002, 2006, 2012, 2017 yılları haricinde) her Temmuz ayında temin edilen 66 adet Landsat uydu görüntüsünün termal verileri kullanılarak çok zamanlı YYS değişimi incelenmiştir. YYS değerleri, atmosferik su buharı içeriği ve hava sıcaklığı gibi girdi parametrelerine ihtiyaç duymadan çalışan yöntemlerden Artis & Carnahan Denklemi ve tek kanal yöntemlerinden Radyatif Transfer Denklemi, Tek kanal Denklemi, Tek Pencere Denklemi ile hesaplanmıştır. Denklemlerin YYS değerlerinin hesaplanması için Landsat uydularının termal verileri, Landsat uydu görüntüleri ile eş zamanlı hava sıcaklık değerleri, Normalize Edilmiş Bitki Örtüsü Fark İndisi (NDVI) ve atmosferik etkenler (yükselen ışınım, alçalan ışınım ve atmosferik geçirgenlik) kullanılmıştır. Hesaplanan YYS değerleri 12 farklı meteoroloji istasyonundan temin edilen eş zamanlı saatlik yersel veriler ile kıyaslanmıştır. Çalışmada gerçekleştirilen uygulama üç adımda sıralanabilir; 1) YYS değerlerinin Artis & Carnahan, Tek Kanal, Tek Pencere, Radyatif Işıma Denklemleri ile hesaplanması, 2) Oluşturulan YYS değerlerinin doğruluğunu belirlemek için meteoroloji istasyonlarından alınan Landsat uydu görüntüleri ile eş zamanlı hava sıcaklık verileri ile karşılaştırılması ve en başarılı yöntemin regresyon - korelasyon analizi ve kök ortalama karesel hata (RMSE) ile belirlenmesi, ve 3) Arazi örtüsü ve kullanımı ve yapısı ile YYS ilişkisinin incelenmesi. Regresyon - korelasyon değerlerine göre tüm yöntemler birbirine çok yakın çıkmış ve başarı sıralaması Tek Kanal, Tek Pencere, Radyatif Transfer ve Artis & Carnahan şeklindedir. RMSE değerleri yöntemlerin başarı sıralamasının tespitinde daha belirleyicidir. RMSEmin ve RMSEort değerlerine göre yöntemlerin başarı sıralaması ise Artis & Carnahan, Tek Pencere, Tek Kanal, Radyatif Transfer Denklemi şeklindedir. YYS değerleri ormanlık alanlar, park alanları ve yeşil alanlarda en düşük değerlere ulaşırken, en yüksek değerlere betonarme ve asfalt yapıların yoğun olduğu kentsel alanlarda ve boş arazilerde ulaşılmıştır. NDVI, YYS ile negatif bir korelasyona sahiptir. Elde edilen bulgular termal görüntülerden üretilen YYS verisinin arazi örtüsünün ve arazi kullanımının yorumlanmasında önemli bir kaynak olduğunu göstermektedir.