Nicel araştırma makalesi incelemesi

İstanbul İklimi Üzerindeki Uzun Dönemli Şehir Isı Adası Etkisinin Değerlendirilmesi

Hızlı kentleşme, nüfus artışı ve düzensiz arazi kullanımı, küresel ölçekte megakentlerin yerel iklim yapılarını değiştiren temel faktörler arasında yer almaktadır. İstanbul gibi sanayileşme ve yoğun göçle büyüyen megakentlerde, bitki örtüsünün azalması ve betonlaşmanın artması mikroklimatik dengeleri doğrudan etkilemektedir.

Makalenin anahtar kelimeleri

Yazar: Metin Baykara
Yayın: International Journal of Environment and Geoinformatics
Tarih: 2023-04-16
DOI: 10.30897/ijegeo.1230381

Makalenin Kapsamı ve Akademik İçeriği

Gelişmekte olan ülkelerdeki megakentlerde yaşanan hızlı nüfus artışı ve kontrolsüz kentsel genişleme, yerel iklim sistemleri üzerinde belirgin dönüştürücü baskılar oluşturmaktadır. Kırsal alanların kentsel yapılaşmaya açılması, bitki örtüsünün azalması ve betonlaşma, kentsel alanların çevre kırsala kıyasla daha fazla ısınmasına yol açan kentsel ısı adası (UHI) olgusunu ortaya çıkarmaktadır. İstanbul gibi son altmış yılda yoğun nüfus artışı ve göçe sahne olan bir megakentte, kentsel alanların genişlemesi mikroklimatik dengeleri derinden etkilemektedir. Literatürde UHI etkisinin belirlenmesinde özellikle gece sıcaklıklarındaki artışın kritik bir gösterge olduğu kabul edilmekle birlikte, uzun dönemli veri serilerinin arazi örtüsü değişimleriyle bütüncül değerlendirilmesi gerekmektedir.

Bu araştırma, İstanbul'da 1951-2020 yılları arasında gerçekleşen iklimsel değişimleri ve kentsel ısı adası yoğunluğunun zamansal dinamiklerini incelemeyi amaçlamaktadır. Çalışmada Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü'nün beş meteoroloji istasyonuna (kentsel: Kadıköy, Florya; kırsal: Kilyos, Kireçburnu, Şile) ait 70 yıllık ortalama, minimum ve maksimum sıcaklık verileri analiz edilmiştir. Eksik veriler zamansal interpolasyonla tamamlanmış ve sıcaklık zaman serilerindeki doğrusal eğilimler istatistiksel olarak test edilmiştir. Ayrıca kentsel mekânsal yayılımı görselleştirmek amacıyla 1990, 2000, 2012 ve 2018 yıllarına ait CORINE Arazi Örtüsü (CLC) veri setleri kullanılmış, STL yöntemiyle gece sıcaklıklarındaki temel eğilimler mevsimsel bileşenlerden ayrıştırılmıştır.

İstasyon verilerinin analiz sonuçları, 1951-2020 döneminde tüm kentsel ve kırsal istasyonlarda anlamlı bir ısınma eğilimi olduğunu göstermektedir. Kadıköy istasyonu yıllık 0,0294 °C ortalama sıcaklık ve yıllık 0,0468 °C minimum sıcaklık artışı ile en yüksek değerleri kaydetmiştir. Kentsel ve kırsal istasyonlar arasındaki gece sıcaklığı farkları belirgin şekilde artmış, Kadıköy ile Şile arasındaki minimum sıcaklık farkı yıllık 0,0364 °C artış göstermiştir. 1997 yılından itibaren Kadıköy kentsel istasyonunun gece sıcaklık farkları gündüz farklarını aşmıştır. CORINE verileri ise 1990-2018 yılları arasında kentsel alanların %70,35 büyüdüğünü, en keskin kentsel genişlemenin %39 artış ile 1990-2000 döneminde yaşandığını doğrulamaktadır.

Elde edilen bulgular, İstanbul'daki kentleşme hızı ve kentsel yüzey yoğunlaşmasının gece soğumasını engelleyerek kentsel ısı adası şiddetini sistematik biçimde artırdığını göstermektedir. Bu sonuçlar Karaca ve diğerleri (1995a, 1995b) ile Unal ve diğerleri (2020) tarafından yürütülen önceki çalışmaların bulgularıyla paralellik göstermekte, ancak 70 yıllık veri dönemi sayesinde ısınma eğiliminin kesintisiz devam ettiğini ortaya koymaktadır. Araştırma, kentsel planlama ve iklim değişikliği literatürüne somut gözlemsel kanıtlar sunarken, mega altyapı projelerinin orman örtüsü üzerindeki baskısına dikkat çekmektedir. Çalışma, iklim dayanıklılığı ve kentsel coğrafya araştırmaları için temel bir referans niteliğindedir.

Araştırmanın amacı

Bu çalışmanın amacı, hızlı ve düzensiz kentleşme ile nüfus artışının İstanbul iklimi üzerindeki etkilerini, kentsel ısı adası yoğunluğu ve uzun dönemli sıcaklık veri serileri üzerinden incelemektir(Baykara, 2023).

İnceleme ve modelleme yöntemi

Bu araştırma, uzun dönemli (1951-2020) günlük minimum, maksimum ve ortalama sıcaklık verileri ile CORINE arazi örtüsü verilerini entegre ederek kentsel ısı adası (UHI) etkilerini zaman-mekan boyutunda analiz eden nicel-ampirik bir yaklaşım benimsemektedir(Baykara, 2023).

Kuramsal ve kavramsal çerçeve

Çalışma, kentsel iklimbilim ve kentsel ısı adası (UHI) teorik çerçevesine dayanmaktadır. Oke (1982) ve Landsberg (1981) tarafından temelleri atılan bu yaklaşım, kentsel yüzey yapısının, betonlaşmanın, bitki örtüsü kaybının ve antropojenik ısı salınımlarının yüzey radyasyon dengesini değiştirerek kentsel mikroklimayı etkilediğini ileri sürer. Gece sıcaklıklarının (minimum sıcaklık) kentsel ısı adası etkisinin tespiti için en hassas gösterge kabul edildiği bu teorik yapıda, kentsel ve kırsal alanlar arasındaki sıcaklık gradyanları zamansal analizlerle incelenmektedir.

Makalenin ele aldığı literatür

Çalışma, İstanbul ve gelişmekte olan megakentlerde UHI olgusunu inceleyen Karaca ve diğerleri (1995a, 1995b), Ezber ve diğerleri (2007) ile Unal ve diğerleri (2020) tarafından yürütülen iklimsel literatürü ele almaktadır. Binaların kanyon etkisi, antropojenik ısı ve yeşil alanların azalması üzerine odaklanan küresel literatür ile bölgesel meteorolojik veri analizleri ilişkilendirilerek, 70 yıllık kesintisiz gözlem dönemiyle önceki çalışmaların zaman aralığı genişletilmekte ve iklim değişikliği etkileri tartışılmaktadır.

Araştırma Tasarımı

Evren veya inceleme alanı: İstanbul genelinde faaliyet gösteren ve uzun dönemli gözlem kaydı bulunan meteoroloji istasyonlarının ölçümleri ile Avrupa Çevre Ajansı CORINE arazi izleme verileridir.
Örneklem veya araştırma materyali: Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü tarafından işletilen 5 istasyon (Kadıköy, Florya, Kireçburnu, Kilyos, Şile) ve 1990, 2000, 2012, 2018 yıllarına ait CORINE arazi örtüsü veri setleridir.
Veri toplama süreci: İstasyonlardan alınan 1951-2020 yılları arası aylık ortalama, minimum ve maksimum sıcaklık ölçümleri ile Copernicus Arazi İzleme Servisi'nden elde edilen dijital arazi örtüsü haritalarıdır.
Veri analiz yöntemi: Sıcaklık zaman serilerindeki eksik verilerin enterpolasyonla tamamlanması, doğrusal eğilim analizleri, Loess yöntemi ile Mevsimsel ve Trend Ayrıştırması (STL) uygulaması ve CORINE sınıfları üzerinden kentsel yayılım alan hesaplamaları yapılmıştır.

Kentsel Isı Adası (UHI) YoğunluğuMinimum Sıcaklık (Gece Sıcaklığı)Maksimum Sıcaklık (Gündüz Sıcaklığı)Ortalama Sıcaklık TrendleriKentsel Alan Yayılımı (CORINE Arazi Örtüsü)

Araştırmanın Bulguları

İstanbul genelinde tüm istasyonlarda sıcaklık artış eğilimi tespit edilmiş, kentsel alanlardaki artışın kırsal alanlara kıyasla çok daha belirgin olduğu görülmüştür(Baykara, 2023).

En yüksek ortalama ve minimum sıcaklık artışı, yoğun ve düzensiz yapılaşmanın hakim olduğu Kadıköy kentsel istasyonunda sırasıyla yıllık 0.0294 derece ve 0.0468 derece olarak ölçülmüştür(Baykara, 2023).

Maksimum sıcaklıklardaki artış eğilimi kırsal istasyonlarda daha yüksek çıkarken, minimum gece sıcaklıklarındaki artış kentsel istasyonlarda baskındır(Baykara, 2023).

Kadıköy ve Şile arasındaki gece sıcaklığı farkı (kentsel ısı adası yoğunluğu), kentsel yayılım ve nüfus artışına paralel olarak özellikle 1997 yılından itibaren belirgin bir şekilde artmıştır(Baykara, 2023).

CORINE verilerine göre İstanbul'da kentsel yapay yüzeylerin oranı 1990-2018 yılları arasında %70.35 oranında artış göstermiş, bu genişleme kuzey ormanları aleyhine gerçekleşmiştir(Baykara, 2023).

Bulguların Tartışılması ve Araştırmanın Sonucu

Bulguların Yazarlar Tarafından Yorumlanışı

Çalışmada elde edilen uzun dönemli meteorolojik analizler, İstanbul genelinde hem kentsel hem de kırsal istasyonlarda belirgin bir sıcaklık artış eğilimi olduğunu ortaya koymaktadır. Özellikle kentsel istasyonlarda gece sıcaklıklarının (minimum sıcaklık) kırsal alanlara kıyasla çok daha radikal biçimde yükselmesi, kentsel ısı adası etkisinin en temel kanıtı olarak sunulmaktadır.

Yazar, bu sıcaklık artış dinamiklerini İstanbul'un son 70 yılda geçirdiği nüfus patlaması, yoğun göç dalgaları ve yeşil alanların betonlaşmasıyla açıklayan nedensel bir çerçeve çizmektedir. Kat sınırlaması olmayan yüksek yapılaşmanın ve yüzey pürüzlülüğünün, kentin geceleri soğumasını engellediği ve ısının beton yüzeyler tarafından hapsedildiği vurgulanmaktadır.

Elde edilen bu sonuçlar, literatürdeki önceki yerel iklim çalışmalarıyla tutarlılık göstermekte olup Karaca vd. (1995) ve Ünal vd. (2020) tarafından ortaya konan kentsel ısı adası yoğunluğu artış iddialarını daha geniş bir zaman serisiyle (1951-2020) güçlendirmekte ve güncellemektedir.

Kentsel yayılımın kuzeye doğru kaymasıyla birlikte Şile gibi geleneksel olarak kırsal kabul edilen istasyonlarda bile 2005 sonrasında gözlenen sıcaklık sıçramaları, megakentin mekansal genişlemesinin makro iklimsel dengeleri ne derece derinden sarstığını kanıtlar niteliktedir.

Bulguların Önceki Araştırmalarla Karşılaştırılması

Yazar, İstanbul'da kentsel ısı adası etkisinin gece minimum sıcaklıklarındaki artış eğilimi üzerinden açıkça saptanabileceğini belirten Karaca vd. (1995a) bulgularını desteklemekte ve bu eğilimin günümüze kadar hızlanarak sürdüğünü göstermektedir(Baykara, 2023).

Sonuç Bölümünün Sunduğu Çıkarımlar

Yazar, İstanbul'daki hızlı ve düzensiz kentleşmenin kentsel ısı adası etkisini tehlikeli düzeyde artırdığını belirterek, beklenen büyük deprem riski ve iklim değişikliği etkileri göz önüne alınarak, şehrin münferit planlar yerine bütüncül ve sürdürülebilir bir kentsel dönüşüm yaklaşımıyla yeniden yapılandırılması gerektiğini savunmaktadır(Baykara, 2023).

Literatür Taraması İçin Sunduğu Çerçeve

Bu çalışma, Turkiye'nin en buyuk metropolu olan Istanbul'da son 70 yilda yasanan kontrolsuz mekansal genislemenin yerel iklim üzerindeki etkilerini ampirik kanıtlarla sunarak literatürde onemli bir boslugu doldurmaktadir. Özellikle kentsel ve kirsal meteoroloji istasyonlari arasindaki minimum sicaklik farklarini analiz ederek, kentsel isi adasi (UHI) yoğunlugunun zamansal gelişimini ortaya koymaktadir. Çalışma, meteorolojik veri analizini CORINE Arazi Ortusu (CLC) haritalariyla destekleyerek, mekansal yapilasma yonu ile isinma egilimleri arasindaki doğrudan cografi ilişkiyi açıklar. Bu yonuyle kentsel planlama ve iklim değişikligi direncliligi konularinda gelecekteki ampirik çalışmalara veri temeli sağlar.

Yazar, çalışmasinda Karaca vd. (1995a, 1995b) ve Unal vd. (2020) gibi Istanbul'un kentsel isi adasi etkisini inceleyen oncu yerel çalışmalarin üzerine insa edilmiştir. Önceki çalışmalarin sınırli zaman araliklarini veya daha eski veri setlerini, 1951-2020 yillari arasindaki genis 70 yillik veri periyoduyla guncelleyerek literatüru genisletmistir. Ayrıca, literatürdeki diğer çalışmalarda siklikla ihmal edilen arazi ortusu analizini (CLC datasets), meteorolojik egilimlerle doğrudan ilişkilendirmistir. Sile gibi kirsal alanlarda 2005 sonrasinda gozlenen ani sicaklik artislarini, kentin kuzeye doğru genislemesiyle açıklayarak literatürdeki mekansal dinamikleri doğrulamistir.

Bu çalışma, kentsel iklim bilim alaninda yapilacak sistematik literatür taramalari için metodolojik ve ampirik bir sentez sunmaktadır. Gozlemsel sicaklik verilerini Loess yöntemiyle mevsimsel arindirmaya (STL) tabi tutarak, iklimsel egilimleri kentsel gurultuden arindirilmis bir bicimde sunmasi yöntemsel bir katkıdir. Cografi bilgi sistemleri (CBS) tabanlı arazi ortusu verileriyle istasyon bazli sicaklik egilimlerini birlestirmesi, gelecekteki meta-analizler ve derleme çalışmalari için entegre bir çerçeve kurmaktadir. Ayrıca, Istanbul'un deprem riski ve butuncul kentsel planlama politikalari ile yerel iklimsel direnclilik arasindaki bağlantiyi kurarak disiplinler arasi bir perspektif kazandirmaktadır.

Kaynakça

Karaca, M., Anteplioğlu, U., & Karsan, H. (1995a). Detection of urban heat island in Istanbul, Turkey. Il Nuovo Cimento C, 18(1), 49–55.

Tez ve Makale Araştırmalarında Kullanım

Makalenin doğrulanmış yöntemi, bulguları ve kuramsal çerçevesi; tez ve makale çalışmalarında kullanılacağı bölümle birlikte aşağıdaki üç araştırma taslağına dönüştürülmüştür.

Tez veya makalede kullanım · literatüre-review

Hizli ve plansiz kentlesme, yesil alanlarin azalmasina ve kentsel isi adasi yoğunlugunun artmasina neden olmaktadir.

Istanbul'daki kentsel yayılımin son 70 yilda minimum gece sicakliklarinda yarattigi belirgin artis egilimini ampirik kanıt olarak sunmak için kullanılir(Baykara, 2023).

Istanbul'da Kuzey Ormanlarinin Kaybi ile Yerel Sicaklik Egilimleri Arasindaki Mekansal Korelasyon

Araştırma sorusu: Kuzey Marmara Otoyolu ve Istanbul Havalimani insasindan kaynaklanan ormanlik alan kayiplari, kuzey istasyonlarinin minimum sicaklik egilimlerini nasıl etkilemistir?
Yöntem taslağı: 2010-2025 yillari arasindaki Landsat uydu goruntuleri kullanılarak NDVI ve yuzey sicakligi (LST) değişimleri hesaplanacak, Sile ve Kilyos istasyonlarinin gunluk sicaklik verileriyle mekansal regresyon analizine tabi tutulacaktir. Örneklem buyuklugu yerine Landsat piksel analizinde veri doygunlugu hedeflenecektir.

Makaleyle bağlantısı: Çalışmada yazarın, ucuncu kopru, yeni havalimani ve otoyol projelerinin kuzeydeki ormanlik alanlari azaltarak Sile gibi kirsal istasyonlarda 2005 sonrasinda sicaklik artisina neden oldugu yonundeki cikarimindan türetilmistir(Baykara, 2023).

Tez veya makalede kullanım · introduction

Kentsel isi adasi etkisini incelemek için meteoroloji istasyonlarindan elde edilen uzun donemli sicaklik verileri kritik bir oneme sahiptir.

Çalışmanın 1951-2020 yillari arasinda bes farklı meteorolojik istasyondan elde ettigi verileri kullanan yöntemsel yaklaşimi, araştırma tasarimini temellendirmek için referans gösterilir(Baykara, 2023).

Kentsel Doku ve Bina Yüksekliklerinin Gece Soguma Hizi Üzerindeki Etkisi: Kadikoy ve Florya Ornegi

Araştırma sorusu: Kadikoy ve Florya kentsel dokularindaki yapilasma yoğunlugu ve ortalama bina yükseklikleri, kentsel isi adasi gece yoğunlugunu nasıl farklılastirmaktadir?
Yöntem taslağı: Kadikoy ve Bakirkoy ilcelerinden secilecek ucer adet yüksek yoğunluklu kentsel kanyon ve düşük yoğunluklu konut alaninda mikro-meteorolojik sicaklik ölçum sensorleri kurulacaktir. 12 ay boyunca saatlik veriler toplanacak ve kentsel morfoloji analiziyle ilişkilendirilecektir. Katılımci bina sayisi guc analiziyle belirlenecektir.

Makaleyle bağlantısı: Makalede Kadikoy istasyonunda minimum sicakligin Florya'ya gore daha yüksek cikmasinin, Kadikoy'deki bina yükseklik sınırlamalarinin olmamasi ve kentsel dokunun daha yoğun olmasiyla açıklanmasindan türetilmistir(Baykara, 2023).

Tez veya makalede kullanım · Tartışma

Mekansal genisleme ve ormanlik alanlarin kaybi, doğrudan yerel iklimsel isinma egilimleriyle ilişkilidir.

Istanbul'da 1990-2000 yillari arasindaki hizli kentsel yapay yuzey artisinin ve kuzeye doğru kentsel genislemenin yerel iklim üzerindeki etkilerini tartisirken ampirik veri sağlamak amaciyla kullanılir(Baykara, 2023).

Surdurulebilir Kentsel Dönüşumun Kentsel Isı Adasi Etkisini Hafifletme Potansiyeli

Araştırma sorusu: Istanbul'da deprem odakli kentsel dönüşum süreçinde uygulanacak yesil altyapi ve cati bahcesi senaryolari, kentsel isi adasi yoğunlugunu ne ölçude azaltabilir?
Yöntem taslağı: Secilen bir pilot kentsel dönüşum alaninda (örnekleyin Kadikoy'de bir mahalle) ENVI-met yazilimi kullanılarak mikroklimatik modelleme yapilacaktir. Mevcut durum, geleneksel dönüşum senaryosu ve yesil altyapi entegre edilmiş surdurulebilir senaryo modellenerek simule edilecektir. Simulasyon kalibrasyonu için alandan toplanan ampirik sicaklik verileriyle model doğrulamasi yapilacaktir.

Makaleyle bağlantısı: Yazarin sonuç bolumunde, Istanbul'un deprem riski altinda oldugu gercegini de gozeterek, munferit planlar yerine butuncul bir kentsel dönüşumun yerel iklimsel etkileri azaltacak sekilde tasarlanmasi önerisinden hareketle kurgulanmistir(Baykara, 2023).