Calibration and evaluation of WRF-hydro modeling system for extreme runoff simulations: Use of high-resolution sea surface temperature (SST) data
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: BERİNA MİNA KILIÇARSLAN
Danışman: Ismail Yücel
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu çalışma, dört farklı deniz yüzeyi sıcaklığı (DYS) veri setinin uzaysal-zamansal doğruluğunun, Türkiye'nin Doğu Karadeniz (EBS) ve Akdeniz (MED) bölgelerinde gerçekleşen sel olayları sırasında Weather Research and Forecast (WRF)-Hydro sisteminin ürettiği hidrolojik tepki üzerindeki etkisi araştırılmaktadır. Günlük zamansal çözünürlüğe sahip ve aynı zamanda yüksek mekansal çözünürlüklü üç farklı DYS ürünü (GHRSST, Medspiration ve NCEP-DYS) ve bir düşük çözünürlüklü ve zamansal olarak sabit DYS ürünü (sırasıyla EBS ve MED bölgeleri için ERA5- ve GFS- DYS) test edilmiştir. WRF modelinin başlangıç ve sınır koşulu girdileri, WRF aracılığıyla yüzeye yakın atmosferik değişkenlerin türetilmesinde kullanılır. Her iki bölgede de saatlik veya günlük akış verileri kullanılarak WRF-Hydro sistemi için olay bazlı kalibrasyon gerçekleştirilmiştir. Aşamalı kalibrasyon yaklaşımına ek olarak, otomatik kalibrasyon algoritması olarak değerlendirilen Dinamik Olarak Boyutlandırılmış Arama (DDS) Algoritması, hidrograf simülasyonlarındaki olabilecek iyileştirmeyi araştırmak amacıyla kullanılmıştır. Takiben farklı DYS verileri ile simüle edilmiş yağış verilerinin akım üzerindeki etkisini değerlendirilmiştir. DYS temsiline bağlı olarak gözlemlere göre taşkın olaylarının meydana gelmesinde bazı mekansal ve zamansal farklılıklar göze çarpmaktadır. Daha yüksek çapraz korelasyona sahip (GHRSST ve Medspiration) DYS ürünleri, her iki bölge için taşkın hidrograflarında önemli bir gelişme sağlamıştır. GHRSST veri seti EBS bölgesi üzerinde simüle edilmiş akımlarda düşük çözünürlüklü DYS 'ye (ERA5) göre, NSE'de (~%70) ve KGE'de (0.06'dan 0.3'a) önemli gelişmeler gözlemlenmiştir. RMSE'de %20'ye varan azalma ve korelasyonda 0,3'ten 0,8'e bir artış sağlamıştır. Yüksek mekansal-zamansal korelasyona sahip GHRSST ve Medspiration DYS verilerinin kullanımı, MED bölgesinde düşük çözünürlüklü DYS simülasyonunda (GFS) görülen aşırı tahmini azaltarak, 300 m3/s olarak gözlemlenen tepe akım noktasıyla tam olarak eşleşen akım değeri üretmiştir. WRF modeli içerisinde tanımlanmış yüksek çözünürlüklü DYS temsili yağış simülasyonlarını geliştirmiş GHRSST ve Medspiration simülasyonlarının hidrograflarının, gözlem yağışı ile simüle edilmiş hidrograflara kıyasla daha iyi performans gösterdiğini kanıtlamıştır. Ek olarak yüksek çözünürlüklü DYS simülasyonları sonucunda elde edilen hidrograflar için KGE değerlerinde 0.1'den 0.3'a bir artış gözlemlenmiştir.Manuel kalibrasyonun daha az yineleme sayısı ile daha iyi performans göstermesine rağmen, parametrelerin hidrolojik davranış üzerindeki etkisini dikkate alan süreç bazlı otomatik kalibrasyon yaklaşımı ile kalibre edilmiş model çıktıları özellikle EBS bölgesinde umut verici bir performans sergilediği gözlemlenmiştir.