Embed Size (px)
Citation preview
AKOM Afet Yönetim Bilgi Sistemi
(AKOMAYS) Meteoroloji Modülü
Selçuk Tütüncü
İstanbul Büyükşehir Belediyesi
Afet Koordinasyon Merkezi Müdürlüğü
İstanbul
Salim Özmen
İstanbul Büyükşehir Belediyesi
Afet Koordinasyon Merkezi Müdürlüğü
İstanbul
Osman Çaylak
İstanbul Büyükşehir Belediyesi
Afet Koordinasyon Merkezi Müdürlüğü
İstanbul
Cihad Er
İstanbul Büyükşehir Belediyesi
Afet Koordinasyon Merkezi Müdürlüğü
İstanbul
M.Harun Ekmekçioğlu
İstanbul Büyükşehir Belediyesi
Afet Koordinasyon Merkezi Müdürlüğü
İstanbul
ÖZET
Dünyanın ortalama sıcaklığı her geçen yıl artmaya devam ederken iklimler değişim
göstermekte ve meteorolojik afetlerin sayısı, sıklığı ve verdiği zararlar da artmaktadır. Bu
süreçte dünyada meteorolojik afetleri önceden tahmin etme ve afetlerle mücadele ile ilgili
çalışmalar hız kazanmıştır. Gelişen teknolojik imkanlar ve geçmişte yapılmış olan çalışmalarla
edinilmiş tecrübeler günümüzde yaşanan meteorolojik kaynaklı afetlerle mücadele gücümüzü
arttırmaktadır. Gerek uydu, radar gibi uzaktan algılama elemanları, gerekse coğrafi veriler ve
hassas meteorolojik ölçümler sayesinde yağış, akış ve buna bağlı birçok neden-sonuç ilişkisi
ayrıntılı bir şekilde incelenebilmektedir.
Dünyanın en büyük metropollerinden biri olan İstanbul’da da şiddetli yağışlar ve buna bağlı
taşkın, su baskını vb. hadiselerin sayısında her geçen yıl artış gözlenmektedir. Küresel ısınma,
iklim değişikliği, hızlı şehirleşme ve birçok etmene bağlı olarak İstanbul’da görülen yağış
karakterinde ve şiddetinde değişiklikler gözlemlenmektedir. Bu çalışmada AKOM tarafından
kurulmuş olan AKOM Afet Yönetim Bilgi Sistemi’nin (AKOMAYS) Meteoroloji Modülü
anlatılmıştır. Başta meteorolojik radar verisi olmak üzere, meteoroloji istasyon verileri, araç
takip sistemi ve müdahale ekipleri, kameralar, su baskını yaşanan riskli noktalar vb. bilgileri
tek bir platform altında buluşturan ve gelişmiş analizler yapabilen bu yazılım sayesinde
İstanbul Büyükşehir Belediyesi’nin meteorolojik kaynaklı afetlerle olan mücadele
kapasitesinin ve yeteneğinin daha etkin ve verimli yönetilmesi sağlanmaktadır.
Anahtar Kelimeler — meteorolojik radar; AKOMAYS; AKOMAYS meteoroloji modülü; afet
yönetim bilgi sistemi.
1. GİRİŞ
Meteorolojik afetler, özellikle son yıllarda giderek artan bir şiddette ve sıklıkta meydana
gelmektedir. Afetler Epidemiyolojisi Araştırma Merkezi ve Birleşmiş Milletler Afet Riskinin
Azaltılması Ofisi (UNISDR) tarafından yayımlanan bir rapora göre, son yirmi yılda kaydedilmiş
büyük ölçekli afetlerin % 90’ı meteorolojik olaylar sonucunda meydana gelmiştir. 1998–2017
periyodu içerisinde Dünya genelinde doğa kaynaklı afetlerden etkilenen insan sayısı bakımından
en fazla etkili olan afet % 45’lik bir oranla sel afeti olmuştur. Yaklaşık 2 milyar kişi bu afet
türünden etkilenmiştir. Bunu % 33’lük bir oranla kuraklık afeti izlemektedir. Kuraklıktan
etkilenen insan sayısı ise yaklaşık 1,5 milyardır. Dağılım içerisinde diğer afetlerin toplumları
etkileme oranları ise fırtına (%16), deprem (%3), ekstrem sıcaklık (%2) olmuştur[1]. Dünya’da
olduğu gibi Türkiye’de de küresel ısınma ve iklim değişikliği nedeniyle sel, taşkın, fırtına,
kuraklık, yıldırım, şimşek, hortum vb. meteorolojik olaylarda artış görülmektedir[2].
Artan nüfus ve hızla gelişen şehirlerin yönetimi her geçen gün daha da zorlaşmaktadır. Gündelik
şehir hayatının yanı sıra olası bir afet durumunda şehirlerin ve insanların yönetimi çok daha zor
olacaktır. Ancak gelişen teknolojik imkanlar doğrultusunda dünyada birçok kurum ve kuruluşlar
farklı format, tür ve yapıdaki birçok veriyi bir araya toplayıp karar vericilere destek amaçlı
yazılımlar geliştirmeye başlamışlardır. Örneğin, IBM firması 2013 yılında operasyonel kullanıma
uygun daha planlı ve güvenli yönetim sağlanması amacıyla akıllı şehirler yazılımı geliştirmiştir[3].
Benzer şekilde İSBAK, Türkiye’de ve dünyada çeşitli akıllı şehir çözümleri sunmaktadır[4].
Dünyanın sayılı metropolleri arasında yer alan İstanbul, konumu itibariyle Avrupa, Asya, Orta
Doğu ve Afrika arasında yer alan, Asya ve Avrupa kıtalarını birbirine bağlayan önemli bir geçiş
noktasındadır. İstanbul, dünyada 8 milyondan fazla nüfusu olan 25 metropolden biridir. Üç
tarafının denizlerle çevrili olması, kara ile deniz suyu sıcaklığı farkının yükselmesi ve farklı
iklimlerin etkili olması nedeniyle meteorolojik afetlerin sık yaşandığı şehirlerin başında
gelmektedir. İstanbul’da yaşanabilecek herhangi bir afet durumunda olayın yönetiminin etkin ve
hızlı sağlanabilmesi amacıyla AKOM tarafından 2017 yılında çalışmalarına başlanan web tabanlı
ve mobil platformları da destekleyen AKOM Afet Yönetim Bilgi Sistemi (AKOMAYS) yazılımı
devreye alınmıştır. AKOMAYS yazılımı, İBB Afet ve Acil Durum Müdahale Planı kapsamında
görevlendirilen ve İstanbul geneline hizmet verebilmek için geniş bir alana yayılan kapasitenin
(personel, araç, malzeme, ekipman kapasitesi) yönetilmesini sağlamaktadır. Sistem; Plan Modülü,
Meteoroloji Modülü, Dere Taşkın Modülü, Deprem Modülü ve Afet Veritabanı (AKOMAS)
modüllerinden oluşmaktadır. Bu çalışmada AKOMAYS Meteoroloji Modülü’nün amacı, kapsamı
ve metodolojisi anlatılmıştır.
2. AKOMAYS METEOROLOJİ MODÜLÜ
AKOMAYS Meteoroloji Modülü; harita altlıkları, ilçe ve mahalle sınırları, İBB ve Meteoroloji
Genel Müdürlüğü (MGM) meteoroloji istasyonları (120 adet), meteorolojik radar verisi, İBB Yol
Bakım, İtfaiye ve Zabıta sorumluluk alanları, İBB araç takip sistemi, kış güzergahları, tuz ikmal
noktaları, İBB trafik kamera görüntüleri, İBB trafik yoğunluk haritası, daha önce taşkın ve
olumsuzluk yaşanan riskli noktalar, dereler, havzalar ve yol durum bilgileri gibi İBB bünyesindeki
birçok veriyi tek bir platform altında toplayan, karar vericilere destek amaçlı yapılmış bir
meteoroloji bilgi sistemidir. Aşağıdaki şekilde meteoroloji modülü ekran arayüzü gösterilmiştir.
Şekil 1: AKOMAYS Meteoroloji Modülü Görüntüleme Arayüzü.
Yazılım web ve servis tabanlı geliştirilmiştir. Sistem iki temel bileşenden oluşmaktadır. İlk bileşen
servis tabanlı bir yazılım olup arka plan dinleyici yazılımı olarak görev yapmaktadır. Sistem, ilk
olarak radar verisini çözümler, radar resmindeki her bir pikseli coğrafi olarak koordinatlandırır.
Böylelikle analiz edilebilecek, koordinatlandırılmış gridler elde edilir. Koordinatlandırılmış gridler
sayesinde, radar izini takip ederek, riskli bir nokta ya da ilçeyle kesiştiği noktalar analiz
edilmektedir. Sistem koordinatlandırılmış radar gridlerini sadece anlık değil zamana bağlı olarak
taşkın risklerinin analizinde de kullanmaktadır. Sistemin diğer bir bileşeni ise web tabanlı 2D/3D
görüntüleme yazılımlarıdır. Bu bileşende açık kaynak kodlu OpenLayers, Cesium, Geoserver
ürünlerin üzerinde geliştirmeler yapılmıştır. Veri tabanı olarak postgres/postgis kullanılmıştır. Bu
kapsamda yazılımın ilk bileşeni performansın arttırılması amacıyla C++ kullanılarak kodlanmıştır.
Web tabanlı kısımlarda ise MVC, Javascript, HTML5 teknolojileri kullanılmıştır.
Söz konusu sistem; anlık meteorolojik radar verileri, 40 adet MGM Otomatik Meteoroloji Gözlem
İstasyon (AWOS) verileri, 10 adet AKOM AWOS istasyon verileri, 10 adet dereler üzerinde
kurulmuş olan Taşkın Erken Uyarı Sistemi (TEUS) istasyon verileri olmak üzere toplam 60 adet
yağış istasyon verisini birlikte analiz ederek ilçe bazlı yağış miktarlarını otomatik olarak
hesaplamakta ve anlık yağış durum bilgisi ile daha önceden taşkın yaşanmış olan kritik noktalar
için belirlenen karar vericilere ve saha ekiplerine uyarı mesajı göndermektedir. Aşağıdaki şekilde
meteorolojik istasyonlarının konumları gösterilmektedir.
Şekil 2: Meteoroloji Modülü İstasyon (AWOS, BEUS, TEUS) Konumları.
Ayrıca İstanbul’daki tüm dere aksları, dere havzaları, alt havzaları, atık su havzaları üzerine
kurulan kameralar sisteme eklenmiştir. Daha önce taşkın yaşanmış 5 dere üzerinde AKOM
tarafından kurulmuş olan TEUS istasyon verileri de sistem içerisinde yapılan analizlere dahil
edilmiştir. TEUS ile taşkın risk haritaları, yağış tahmin modeli, meteorolojik uydu ve radar
görüntüleri ve 10 adet akım gözlem istasyonundan gelen veriler kullanılarak İBB birimlerinin
erken uyarı yöntemiyle ikaz edilerek can ve mal kayıplarının en aza indirilmesi
hedeflenmektedir[5]. Dolayısıyla şiddetli yağış durumlarında dereler üzerinde yaşanması
muhtemel taşkın olaylarına etkin şekilde müdahale sağlanması planlanmaktadır.
Hava koşulları trafiği etkileyen önemli etkenlerden biridir. Şiddetli hava koşulları esnasında yol
yüzeyi durumu hakkında bilgi alınarak trafikteki sürücülerin uyarılması, trafik akışının sağlanması
ve yol güvenliği açısından önemlidir[6]. Kış şartlarıyla mücadele kapsamında İBB sorumluluk
alanındaki yaklaşık 4000 km’lik ana güzergahlar üzerindeki kritik 60 noktada kurulmuş olan
Buzlanma Erken Uyarı Sistemi (BEUS) istasyonları AKOMAYS Meteoroloji Modülüne dahil
edilmiştir. Bu sayede trafik yoğunluk haritasına benzer şekilde yol yüzeyi durum haritası
oluşturularak yolun ıslak ya da kuru, buzlu ya da kırağı durumları, yoldaki tuz veya kimyasal
oranları gibi birçok parametre anlık olarak takip edilmekte ve olası kar ya da yollardaki buzlanma
durumunda tuzlama ve küreme ekiplerinin müdahalesi sağlanmaktadır. Aşağıdaki şekilde yol
yüzey durum bilgisi gösterilmektedir.
Şekil 3: Yol Yüzey Durum Bilgisi Haritası.
Yukarıda bahsedilen ve sisteme entegre edilen tüm veriler sayesinde İstanbul’da meydana
gelebilecek bütün meteorolojik karakterli afetlerin koordine edilmesi, raporlanması ve ilgili
birimlerin bilgilendirilmesinde farklı metotlar kullanılmıştır. Öncelikle sistemin en önemli girdisi
olan grid bazlı meteorolojik radar verisi ile yer istasyonlarında ölçülen yağış verilerinin
arasındaki ilişki analiz edilmiştir. Radar yansıma (reflektivite) ve yer istasyonlarında yapılmış eş
zamanlı veri kümelerinin ayrı ayrı ihtimal yoğunluk fonksiyonlarının belirlenmesinden sonra bu
iki dağılım fonksiyonlarının birbiri ile çakıştırılması ile radar verilerinin tam anlamı ile
kullanılması sağlanmıştır[7]. Analiz edilen veri, ilçe sınırlarıyla kesiştirilme suretiyle taşkın
seviyesine gelen yerler için alarm üretmekte ve ilgililere SMS ile uyarıda bulunmaktadır.
Aşağıdaki haritada modüle entegre edilen radar verisine göre yağışın kuvvetli olduğu bölgeler için
ilgili kullanıcılara gönderilen uyarı mesajı gösterilmektedir.
Şekil 4 : Taşkın Riski Olan Alanlar ve Yağış Uyarı Mesajı.
Belirli zaman içinde belirli miktarda su bırakan yağışlar şiddetli yağış olarak tanımlanır ve
aşağıdaki formülle (1) ifade edilir.
R= √(5t-(t/24)²) (1)
Şiddetli yağış eşik miktarları için MGM tarafından hesaplanan yağış-şiddet-süre tekerrür analiz
verileri esas alınmıştır. Bu verilere göre standart zamanlarda hesaplanan şiddetli yağış eşik
miktarları aşağıda gösterilmektedir.
Tablo 1: Standart zamanlardaki hesaplanan şiddetli yağış eşik miktarları
Süre(dk) Yağış Miktarı (mm) Süre(dk) Yağış Miktarı (mm)
5 5 240 33.2
10 7.1 300 36.7
15 8.6 360 39.7
30 12.2 480 44.7
60 17.1 720 52
120 24 1080 58.1
180 29 1440 60
AKOMAYS Meteoroloji modülünün meteorolojik analiz (sıcaklık, yağış, rüzgar vb.) kısmında
Kriging metodundan faydalanılmıştır. Kriging enterpolasyon metodu, bilinen en yakın noktalardan
alınan verileri kullanarak, diğer noktalardaki verilerin optimum değerlerini kestiren bir
enterpolasyon metodudur. Kriging metodu düşük yoğunluklu ve düzensiz dağılmış istasyon
ağlarından elde edilen veriler için oldukça uygundur[8]. Aşağıdaki Şekil 5’te Kriging metodu
kullanılarak İstanbul’un anlık sıcaklık dağılım haritası gösterilmiştir.
Şekil 5: İstanbul için Kriging metodu kullanılarak yapılan sıcaklık analizi.
AKOMAYS Meteoroloji modülünde AKOM ve MGM istasyonlarının anlık verileri kullanılarak
İstanbul için sıcaklık, rüzgar, nem, basınç ve yağış analizleri yapılmakta, her bir meteorolojik
parametre için belirlenen kritik eşik değerleri aşıldığı taktirde sistem kullanıcıya bir uyarı mesajı
göndermektedir.
3. SONUÇLAR
İstanbul başta olmak üzere Türkiye’de son yıllarda artan meteorolojik karakterli afetler (sel,
taşkın, hortum vb.) ile daha etkin mücadele sağlanabilmesi için tüm verilerin bir arada olduğu
akıllı sistemler kullanmanın önemi ortaya çıkmıştır. AKOMAYS meteoroloji modülü gerçek
zamanlı verilerle çalışan operasyonel bir modüldür. Operatörden bağımsız olarak, özellikle ani
gelişen yağışlar esnasında sistemin ürettiği otomatik mesajlar olayların anlık takibi ve operasyonel
süreçlerin yönetiminde üst düzey katkı sağlamaktadır. Oluşturulan veritabanı sayesinde geçmişe
yönelik olayların simülasyonları gerçekleştirilerek senaryolar üretilebilmekte ve buna bağlı olarak
en uygun afet ve acil durum müdahale planı oluşturulabilmektedir. Yapılan anlık analizlerle
(rüzgar, sıcaklık, yağış vb.) hızlı bir şekilde mevcut durum harita üzerinde görüntülenebilmekte ve
yöneticilere sunulabilmektedir.
İleri aşamalarda erken uyarı, hava tahmin modelleri vb. gibi karar destek sistemlerinin modüle
entegre edilmesi ile olası bir afet öncesinde ve anında ilgili birimlerin aksiyon alması ve
müdahalesi daha etkin hale getirilebilir. Ayrıca halihazırda deneyimli tahminciler ve operatörlerin
kontrolü altında kullanılan bu modülün önümüzdeki yıllarda makine öğrenimi yöntemi
kullanılarak otomatik olarak çalışması, sistem tarafından yapılan uyarıların ilgili birim ya da
personele otomatik olarak iletilmesi sağlanabilir. Böylelikle muhtemel bir afet ve acil durum
anında çalışmaların kişilerden bağımsız yürütülmesi sağlanmış olacaktır.
KAYNAKLAR
[1] UNISDR, CRED. The Human Cost of Weather Related Disasters 1990-2015, 2015.
[2] Meteoroloji Genel Müdürlüğü. Meterolojik Karakterli Doğal Afetler 2018
Değerlendirmesi, 2018.
[3] IBM. Intelligent Operations Center for Smarter Cities, 2013.
[4] Yesner R., Özdemir F., “Understanding Smart City Transformation with Best Practices”,
2017.
[5] Köse A., Ellialtı B., Çaylak O., Tütüncü S., Özmen S., “Taşkın Erken Uyarı Sistemi
(TEUS) Esasları”, İstanbul, 2013.
[6] Kadıoğlu M., Köse A., Tunç M., “Karayollarında Buzlanmayı 3 Saat Öncesine Kadar
Haber Verebilen Buzlanma Erken Uyarı Sistemleri (BEUS)”, İTÜ Atmosfer Bilimleri
Sempozyumu, İstanbul, 2015.
[7] Köse A., Güçlü Y.S., Arslan M., Çaylak O., Tütüncü S., Baybaş F., Şen Z., “Radar
Yansımaları (Reflektivite) ve Yer Ölçümlerinin Ortak İhtimal Dağılım Modeli”, 9th
European Conference on Radar in Meteorology and Hydrology (ERAD), Antalya, 2016.
[8] Karayusufoğlu S., Eriş E., Coşkun H.G., “Coğrafi Bilgi Sistemleri Ortamında
Karşılaştırmalı Jeoistastistik Yöntemler Kullanarak Eşyağış Haritalarının Oluşturulması”,
2010.
