Piri Reis Denizcilik Sayfaları

METU3 Hakkında

Rüzgar dalgalarının tahmini üzerine araştırmaların geçmişi, ODTÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Kıyı ve Liman Mühendisliği laboratuvarında 1970’li yıllara kadar gider. 1980’lerin ortalarında Prof.Dr. Erdal Özhan’ın Yüksek Lisans Öğrencisi Saleh Abdalla’nın tez çalışması olarak birinci kuşak dalga modeli METU’yu geliştirmesiyle (1986), rüzgar dalgalarının fiziksel süreçlere dayanan modellenmesi çalışmalarına geçilmiştir. Rüzgar dalgalarının matematiksel modellenmesi konusundaki çalışmalarına doktora programı sırasında da devam eden Dr. Saleh Abdalla, Prof. Özhan’ın danışmanlığında yürüttüğü doktora tez araştırmasında METU3 olarak adlandırılan ücüncü kuşak fiziksel dalga modelini geliştirmiştir (1991). METU3 dalga tahmin modelinin, Nato’nun SfS ( Science for Stability ) programınca 1993-2001 yılları arasında desteklenen “Türkiye Kıyıları Rüzgar ve Dalga İkliminin Belirlenmesi” adlı kapsamlı projede (kısa adı NATO TU-Waves Projesi), Türkiye’yi çevreleyen denizlere uyarlanması gerçekleştirilmiştir. Bu proje, ODTÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü, Kıyı ve Liman Mühendisliği Laboratuvarı öncülüğünde ve Prof. E. Özhan yönetiminde, Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü, Seyir Hidrografi ve Oşinografi Dairesi Başkanlığı ve Ulaştırma Bakanlığına bağlı Demiryolları-Liman-Hava Meydanları İnşaatı Genel Müdürlüğü’nün işbirliği ve katkılarıyla yürütülmüştür.

Bu projenin ikinci hedefi olarak; dalga parametrelerinin, rüzgar alanı bilgileri kullanılarak METU3 dalga tahmin modeli tarafından hesaplanması ve bu programın verifikasyonunun yapılması ve bunun Türkiye’yi çevreleyen kıyılarda uygulanır hale getirilmesi gerçekleştirilmiştir.

METU3 dalga tahmin modeli 1998 yılı içerisinde Meteoroloji Genel Müdürlüğü Araştırma Şubesi bilgisayarlarına yüklenerek çalışır hale getirilmiştir. Araştırma Şubesi Deniz Meteorolojisi Biriminin çalışmalarıyla METU3 dalga tahmin modeli Aralık 1999’dan itibaren Hava Tahminleri Dairesi Başkanlığın’da günlük deniz tahminlerinde kullanılmaya başlanmıştır. Aynı model 2004 yılının Ocak ayı içerisinde Sayısal Hava Tahminleri Şubesi tarafından otomatik hale getirilmiş ve internet ortamında kullanıcıların hizmetine sunulmuştur. Kullanıcılar, 72 saate kadar 3'er saatlik aralıklarla Gürcistan'dan Cebelitarık'a kadar tüm deniz bölgeleri için rüzgar hızı (knot) ve yönü, dalga yüksekliği (m) ve yönü, dalga periyodu (s) tahmin bilgilerine ulaşabilirler.

Model Hakkında

Okyanuslar ve denizlere olan ekonomik ve bilimsel ilginin artmasıyla, rüzgar-dalga değerlendirmeleri de önemli bir konu oldu. METU3 modeli herhangi bir modifikasyona gereksinme duymaksızın sığ sularda da derin denizde olduğu kadar iyi bir sonuçla kullanılabildiği için WAM (ECMWF tarafından kullanılan dalga modeli) modelinden daha fazla avantajlara sahiptir. Üçüncü nesil model METU3 rüzgarların oluşturduğu dalgaların tahmini için kullanılan model olarak tanımlanır.

Model radyatif transfer denklemlerinin sayısal çözümlerinden yararlanarak sonuç üretir. Rüzgar dalgalarının gelişiminin kontrol altında yapılmasını sağlayan fiziksel işlemler, model içerisindeki mevcut teoriler, gözlemler ve hesaplama metodları kullanılarak yeniden üretilir.

Rüzgar dalga alanlarının genellikle, hiç bitmeyecek sayıda çok, basit harmonik dalga bileşeninin farklı frekanslarda ve farklı yönlerdeki gelişimiyle meydana geldiği varsayılır. Her bir dalga bileşeninin gelişimi esnasında tüm işlemlerin arasında bir enerji dengesi oluşur. Bu enerji dengesi de radyatif transfer denklemiyle açıklanabilir.

Bu denklem, dalga enerjisinin korunumunu temsil eder ve genel biçimi basitçe şöyledir.

Burada;
E: Enerji yoğunluğunu,
: Diverjans operatörünü,
t: Zaman değişkenini,
: Hız vektörünün yayılımını,
S: ise harici enerji girişi ya da çıkışıyla oluşan kaynak fonksiyonlarının etkisini temsil eder.

Kaynak fonksiyonu , bütün harici dalga enerji kaynaklarından ortaya çıkan net enerji oranını temsil eder

S = Sin + Snl + Sbr + Sfd

Burada;
Sin: Rüzgardan gelen enerji girdi oranını (energy input from wind forcing),
Snl: Karşılıklı dalga etkileşimi nedeniyle lineer olmayan enerji transferini (nonlinear energy transfer due to wave-wave interactions),
Sbr: Dalga kırılmasıyla ortaya çıkan enerji azalması oranını (rate of energy dissipation due to wave breaking (white caps)),

Sfd sonlu derinlik etkisi yani dalga ve deniz dibi yüksekliği etkileşimi nedeniyle ortaya çıkan sürtünmeden dolayı olan enerji kaybı oranını (rate of energy dissipation due to finite depth effects) temsil eder.

Radyatif transfer denklemi ODTÜ, Kıyı Liman Mühendisliği’ne bağlı Deniz Mühendisliği Araştırma Merkezinde çözülmüş ve daha sonra METU3, rüzgar dalga tahmin modeli olarak oluşturulmuştur. Bu modelde girdi olarak ECMWF (Avrupa Orta Vadeli Hava Tahminleri Merkezi) rüzgar alanı bilgileri kullanılmıştır.

Modelin çıktıları 10 metredeki rüzgar hızı (knot) ve yönü, önemli dalga yüksekliği (m) ve dalga yönü, ortalama dalga periyodu (s) dur.

Yüksek çözünürlük ve detaylar için, Türkiye’yi çevreleyen denizlerde modelin üç ayrı versiyonu hazırlanmıştır. Model çözünürlüğü;

• Karadeniz için, doğu-batı ve kuzey-güney doğrultusunda 0.027777°x0.027777° (~ 3km x 3km)
• Marmara için, doğu-batı ve kuzey-güney doğrultusunda 0.016667°x0.016667° (~ 1.3km x 1.3km)
• Akdeniz ve Ege’de, her iki yönde de 0.0833333°x0.0833333° (~ 9km x 9km)’dir.

CEM DALGÜN
Hava Tahminleri Dairesi Başkanlığı
Sinoptik ve Deniz Meteorolojisi Şube Müdürlüğü
Tel: (312) 302 25 54