Uydu Görüntülerinde Yanlış Yorumlanabilen Çeşitli Doğa Olayları

Bağışlarınız İçin Hesap Numaramız DOHAD - İs Bankası Gayrettepe Şubesi - 529030

Uydu görüntülerinde görülebilen ve şimdiye kadar tartışılan doğa olaylarına ilaveten meteorolojik yönden önemli çok çeşitli doğa olayları bulunmaktadır. Aşağıda bunlardan birkaçı sunulacaktır.

1. Toz ve Kum

Tozlar kuvvetli rüzgarlar tarafından yukarıya taşındığında uydu görüntülerinde ayırt edilebilirler. Toz, nisbeten düşük yansıtıcılığı olan okyanuslar gibi (Şekil 12) yüzeyler üzerine advekte olduğunda visible görüntülerde çok kolay görülür. Toz veya, savrulan kum çöller gibi daha parlak bölgelerde, yüzeyinkine çok yakın reflektivite sergilemelerinden dolayı kolaylıkla ayırt edilemezler. Volkanik küller gibi daha yüksek bölgelere ulaşan tozlar, infrared görüntülerde görülebilirler. Volkan kaynağı yakınında daha sıcak olarak belirir ve şayet toz bulutu yeterli yoğunlukta kalırsa, daha aşağı kısımlarda, aşağıdaki toz bulutundan gelen radyasyonu bloke eder ve bulutunkine benzer daha soğuk bir işaret oluşturur. Havada toz ve kumun varlığı , tozu atmosferin iç kısımlarına taşıyacak kuvvetli yüzey rüzgarlarının indikatörüdür

2. Güneş Parıltısı (Sun Glint)

Düzgün yüzeyden yansıtılan gün ışığının neden olduğu güneş parıltısı visible görüntüde parlak bir noktacık olarak görülür (Şekil 12). Bu işaret çoğunlukla okyanuslar üzerinde görülür ve parlak noktacıkların yoğunluğu yüzeyin karekterini gösterir. Yüzey rüzgarları sakin olduğunda okyanus düz ve pürüzsüzdür, çok kuvvetli yansıma meydana gelir ve parlak noktacıklar çok iyi biçimde belirlenebilir.

Yüzeyde daha kuvvetli rüzgarlar bulunduğu zaman deniz yüzeyi kaba ve dalgalı, yansıma daha dağınık olur ve parlak noktacıklar daha az belirlenebilir.

Şekil-12'deki visible ve infrared görüntü kıyaslandığında infrared görüntüde güneş parıltısı bölgesinde bulutların varlığına dikkat edildiğinde parlak güneşin infrared görüntüde mevcut olan çoğu bulutu gizlediği açıkça görülebilir

uydu
Şekil-12: Visible Meteosat 4 görüntüsü (üstte) Afrika sahillerindeki belirgin uçak tozlarını göstermektedir.
Güneybatı Afrika sahillerindeki güneş parıltısına dikkat ediniz.
İnfrared görüntüde (altta) toz ve güneş parıltısının ayır edilemediğine dikkat ediniz.

3. Duman ve Yangın

Duman, belirli bir yere yerleşimi ve belirli bir kaynaktan gelmesi (Şekil 13) haricinde görüntüdeki görünüş açısından toz ve kuma benzemektedir. Dumanın en dikkate değer özelliği, infrared görüntülerde sıcak olarak ortaya çıkması ve geceleri yeryüzeyinin soğuk backround sağladığı zamanlarda farklı bir işarete sahip olmasıdır. Örneğin ev veya çalılık bölge yangınları gibi çoğu küçük yangınlar, günümüz meteoroloji uydularının yetersiz çözünürlüğü nedeniyle görülmemektedir. Bununla birlikte orman yangınları gibi daha geniş alana yayılan olaylar, çoğunlukla kolay belirlenir. İlginç olarak 3.7 mm bantı yangınlara veya sıcak objelere 11 mm bantından çok daha hassastır. 3.7 mm görüntüleri çelik fabrikaları veya petrol rafinerilerini lokalize etmekte ve Amazon havzasındaki orman yangınlarını hesaplamada kullanılmaktadır.

uydu
Şekil-13: GOES görüntüsü 1988’de çıkan Yellowstone yangını dumanlarını göstermektedir.

4. Kar ve Buz

Kar ve buz bulutun ayırt edilmesini zorlaştırmaktadır. Visible görüntüde kar ve buz bulutun reflektivitesine çok yakın olan bir reflektiviteye sahip olabilirken, infrared görüntülerde yüzey, alçak bulutunkine yakın olmaktadır. Bulut ve kar arasındaki birinci farklılık hemen hemen çok belirgindir; kar hareket etmez. Bu, bulutları kar alanları üzerinden geçerken belirlemekte, ardışık görüntüler kullanarak karanın buluttan ayırt edilmesi için temel oluşturan basit bir gerçektir. Bulutların her zaman hareket etmemesi ve bulutların gelişimi ya da dağılmasının, bazen gerçek bulut hareketini geçersiz kılabilmesi nedeniyle bu tekniğin kullanımı bazen zor olmaktadır.

Kar ve buz, coğrafik özelliklere uymaları nedeniyle bazen ayırt edilebilirler. Vadiler, nehirler ve göller, çoğunlukla kendini çevreleyen kara yüzeylerinin karla kaplı olmalarına rağmen karsızdır ve bu durum onların bulut ve kardan ayırt edilmelerini kolaylaştırmaktadır. Bu durum Şekil 3’de Ohio Vadisi üzerinde belirgin şekilde görülmektedir. Aynı zamanda Michigan Gölü’nün bir kısmını kapsayan buza dikkat ediniz. Aynı zamanda gündüzleri kullanılan 3.7 mm dataları, karla örtülü yüzeylerden alçak bulutun başarılı bir şekilde ayırt edilmesini göstermektedir. AVHRR’den elde edilen Şekil 14’deki üç ayrı resim aynı durumu göstermektedir. Visible ve 11 mm görüntülerinde Nebraska ve Kansastaki bulutlar, doğuya doğru kardan neredeyse ayırt edilemez durumdadırlar. Bununla birlikte 3.7 mm görüntüsünde, güneş ışığının bulutlar tarafından yansıtılması, fakat kar tarafından yansıtılmaması nedeniyle oluşan yansıtma farklılığı nedeniyle bulut ve kar örtülü yüzeyler arasında dramatik bir zıtlık bulunmaktadır.

Şekil-14: Bulutun kardan ayırt edilmesi için kullanılan üç ayrı NOAA AVHRR kanalı: (üstte) Kanal-1 visible, (ortada) 3-3.7 mm kanalı, (altta) 4-11 mm kanalı (Kidder ve Wu, 1984).

Şekil 15. US’in doğu sahillerinden alınmış GOES VIS görüntüsü (üstte). Aynı saate ait IR görüntüsü (altta) golf stream varlığında keskin okyanus sıcaklığı gradyenini göstermektedir.

5. Deniz Yüzeyi Sıcaklığı

Deniz yüzeyi sıcaklığı ve daha önemli olan sıcaklık gradyenleri (eğrileri) infrared görüntülerden analiz edilebilir. Yüzey sıcaklıklarının ölçümü yalnız bulutsuz alanlarda yapılabilmektedir. Şekil 15 infrared görüntüdeki deniz yüzeyindeki sıcaklık eğrilerine bir örnek teşkil etmektedir. Şekil 15’deki gibi görüntüler balıkların yerleşimini belirlemek gibi işler için oldukça yararlıdır.

6. Kara ve Su Özellikleri

Uydu görüntülerinin uygun bir şekilde yorumlanması analiz edilen yüzeyin, yüzey karakteristikleri bilgisine sahip olmayı gerektirmektedir. Su, karalar, kar, buz ve değişik tipteki topraklar ve vejetasyonu tanımlamak için kullanılan birçok bireysel işaret bulunmaktadır.

Bu yüzeylerin karakteristikleri, yüzeyden uyduya ulaşan radyasyon miktarına katkıda bulunmaktadır. Bunlara ilaveten yükseklik, enlem ve iklim hakkında sahip olunan bilgiler, görüntüdeki belirgin özellikleri açıklamakta kullanılabilir. Kara ve su arasındaki sınır hem bulutların tanımlanmasında uygun koordinat hesaplamalarının (navigasyon) yapılmasında, hem de görüntülerin gridlere bölünmesinde çok önemlidir. Su üzerinde bulunan bulut tipleri, komşu kara kütleleri üzerinde bulunanlardan çoğunlukla farklıdır. Kara alanları, yükseklik açısından, sularda mümkün olmayan belirgin değişiklikler sergilerler. Aynı zamanda, kara ve suyun belirgin karakteristikleri, günlük döngüde radyans özelliği açısından değişik arka plan (backround) meydana getirirler. Kara ve suyun karakteristikleri her bir spektral kanalda farklıdır, aynı zamanda su ve kara yüzeylerinin kompozisyonuyla değişiklik göstermektedir. El ile yapılan koordinat hesaplamaları ve görüntünün ızgaralara bölünmesi (gridding) bilinen bir coğrafik lokasyonun bulunmasını gerektirmektedir. Burada en çok kullanılan noktalar, sahil şeritleri, göller ve nehirler gibi kara/su sınırlarıdır. Bu özellikler özellikle visible ve infrared görüntülerde göze çarpmaktadır. Izgaralamanın niteliği jeopolitik sınırların sahil şeritleri üzerinde yer aldığı durumlarda oldukça belirgin olarak göze çarpmasıdır.

Visible görüntüde su yüzeyleri normalde karalardan daha koyu gözükürler. Kara yüzeylerinin 0,10 ve kum yüzeylerinin 0,35 kadar yüksek bir albedoya sahip olmasına rağmen, yüksek güneş açısıyla deniz yüzeyi 0,05-0,10 arasında bir albedoya sahiptir. Ormanlar tipik olarak 0,03’den 0,10’a kadar değişen sınırda bir albedoya sahiptir. Bu zıtlık, daha az güneş radyasyonunun uyduya geri döndüğü dalgalı okyanus üzerinde bu kadar büyük değildir.

Şekil-16: Temmuz ayı boyunca , kuzeybatı US’den 18.00 UTC’de
alınan ve bulutsuz radyansı gösteren visible arka plan görüntüsü.

Visible görüntünün analizi için faydalı bir araç “radiance background” görüntüsüdür. Şekil 16 her biri 18.00 UTC’de bir ay boyunca alınan visible görüntülerin işlenmesiyle oluşturulan visible “radiance background” görüntüsünü göstermektedir. Bu durum hiçbir bulut bulunmadığında görüntülenebilen görüntüyü temsil etmektedir. Bu tip bir görüntü, bulutların parlaklığı artırmasından dolayı, bulut varlığını belirlemekte kullanılabilir.

İnfrared görüntüde kara/su işareti arasındaki farklılık kendi sıcaklıklarının bir fonksiyonudur. Soğuk kara yüzeyi yakınındaki soğuk su yüzeyinin ayırt edilemeyebilmesine rağmen, sıcak kara yüzeyine yakın olan soğuk su yüzeyi çok belirgin zıtlık oluşturur. Bunlara ilaveten, su sıcaklığı, karalardan çok daha yavaş bir şekilde değişir, bu yüzden günün herhngi bir zamanında bu zıtlık çok iyi olabilir ve daha sonra bu zıtlık azalır.

Örneğin Michigan Gölü ile sahil hattı arasındaki zıtlık sabah saatlerinde, her ikisinin de hemen hemen aynı sıcaklığa sahip olmalarından dolayı zayıf olabilir, fakat öğleden sonra karalar ısındığında bu zıtlık iyice belirginleşir.

7. Kum, Toprak, Vejetasyon

Visible kanalında kumlu yüzeyler toprak veya vejetasyon alanlarından daha yüksek yansıtıcılığa sahiptir. New Mexico’daki White Sands gibi bazı kumlu bölgeler kar ve bulutunkine yakın bir yansıtıcılığa sahiptir. İnfrared kanalında kumlu yüzeyler, geceleri toprak ve vejetasyon yüzeylerinden daha soğuk, gündüzleri ise daha sıcak gözükürler.

Tarım alanları yılın farklı mevsimlerinde farklı yansıtıcılık ve emittans sergilerler. Tarlalar henüz sürüldükleri zaman, normalde toprak kuruyana kadar birkaç gün boyunca daha koyu görülürler. Tarlalar normalde ürünler yetişipte çıplak yeryüzünü kapladığı zaman daha koyudurlar.

En faydalı araç, Normalize Vejetasyon İndeks Farklılığı (NDVI)’dır. Bu enstrüman NOAA uyduları üzerindeki AVHRR’den veya Landsat uydusu gibi karalara hassas uydulardan elde edilen yakın infrared verileri ve visible kanallar kullanılmasıyla oluşturulmuştur. Temel olarak klorofil (ki bu fotosentezden sorumlu olan yeşil renkli maddedir) yakın infrared kanalda, visible kanalda olduğundan çok daha fazla radyasyon yansıtır. Bu işaret, yeşil bitkiler için tek ve yegane özelliktir. Şayet L1 AVHRR Kanal-1 (Visible kanal)’de, L2’de Kanal-2’de radyans farzedilirse NDVI (L2-L1)/ (L2+L1) olur. Eşitliğin (L1+ L2) ile normalize edilmesi, farklı güneş açısı ve bakış açısı etkilerini ortadan kaldırır. NDVI, yeşil bitkilerin pikseli tamamen kapladıkları zaman yüksek , hiçbir yeşil bitki olmadığı zaman ise düşüktür.

sismikhaber.org , Doğa Hareketleri Araştırma Derneği sitesidir. www.dohad.org
Gönüllü olmak ister misiniz?