Evaluation of outdoor design temperatures and degree days for Turkey

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2002Thesis (Ph.D.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2002Geçtiğimiz yıllardan beri iklim değişikliğine ilgi, çeşitli nedenlerle oluşmuş sera etkisi gazlarından kaynaklanan belirgin ısınma tehlikesiyle birlikte artmıştır. Bu ilgiyle dünyanın birçok yerinde iklim bilimciler yerel, bölgesel ve küresel sıcaklık kayıtlarını analiz etmektedir. Çalışmalar, özellikle açık ve durgun gecelerde, şehir alanlarının çevrelerine kıyasla daha sıcak olduklarını ve çevrelerindeki kırsal alanlara kıyasla geciken soğumadan kaynaklandığını göstermiştir. Literatürde ısı adası etkisinin; asfaltlanmış yüzeyler, yeşil alanların ve yüzey neminin eksikliği, kirli atmosfer, binaların kanyon etkisi sonuçlarından kaynaklandığı belirtilmektedir. Bu tür sıcaklık farkları genellikle pozitiftir. Şehirleşme ve sanayileşme, iklim verilerinde ve sırasıyla yerel ve bölgesel iklimde değişimlere neden olmuştur. Bu çalışmada, Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü' nün 218 gözlem istasyonuna ait veriler kullanılmıştır. Bu istasyonlar genellikle küçük kasabalarda yerleşmişlerse de, bazı istasyonlar ısı adasından etkilenebilecekleri büyük şehir alanlarının içinde veya yakınındadır. Mesela Göztepe ve Kartal meteoroloji istasyonları yerleşim alanlarının içinde bulunduğundan, yüksek nüfus konsantrasyonuna da bağlı olarak ısı adasından etkilenmektedir. Hızla büyüyen şehirlere ve değişen çevreye, artan sera etkisiyle önem kazanan küresel ısınmaya paralel, ülkemizdeki dış hesap sıcaklıklarının değişiminin araştırıldığı bu çalışmada; yeni dış hesap sıcaklıklarıyla birlikte, derece gün sayılarının yeniden belirlenmesi de amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında ısı adası ve. yüksekliğin iklim verileri üzerindeki etkisi de incelenmiş, 1966 yılında Amerikan yöntemiyle hesaplanmış sıcaklıklar, benzer yeni Amerikan yöntemiyle 1978-1998 tarihleri için yeniden hesaplanarak farklılıklar gösterilmiştir. Dış hesap sıcaklığı hesaplama yöntemlerinin örneklerle verildiği çalışmada; yaygın olarak kullanılan Amerikan ve Alman yöntemleri, her iki yöntem kullanılarak hesaplanan dış hesap sıcaklıklarından da yararlanarak kıyaslanmıştır. Ülke şartlarına göre önerilen yeni dış hesap sıcaklığı hesap yöntemi ve sonuçlan da, diğer yöntemler ve sonuçlarıyla kıyaslanmıştır. Halen kullanılan dış hesap sıcaklıklarımız; gereğinden büyük kapasiteli ısıtma tesisatlarının projelendirilmesine, yüksek ilk yatırım ve verimsiz yanma ile yüksek işletme giderlerine neden olmaktadır. Önerilen yeni dış hesap sıcaklıklarının kullanımının ülke ekonomisine büyük katkılar sağlayacağı şüphesizdir. Olduğundan daha düşük dış hesap sıcaklıklarının projelendirmede kullanılmasındaki dezavantajlar ve yeni hesaplanan sıcaklıkların uygulamaya geçirilmesiyle sağlanacak kazançlar, yine bu çalışma kapsamında vurgulanmıştır. Sonuçta bu çalışmayla, 1978-1998 tarihleri için hesaplanmış yeni dış hesap sıcaklıklarının yıllar önce hesaplanmış ve önerilmiş hesap sıcaklıklarına kıyasla arttığı gösterilmiştir. Hesaplanan ısıtma derece gün sayılarına (DG19/15) göre, Türkiye için yeni beş derece gün bölgesi de çizilmiştir. Within the past few years, interest in climate change has increased due to the threat of significant warming from the anthropo-generated emissions of various greenhouse gases. In response to this interest, climate scientists from throughout the world have been analyzing local, regional and global temperature records. Both types of studies have underlined the fact that urban areas are warmer than their surroundings, especially during clear, calm nights and this is normally a result of the delayed cooling of the city compared to its surrounding rural sites. Urban heat island is defined as a result of paved surfaces, lack of vegetation and surface moisture, polluted atmosphere, canyon effects of buildings. These temperature differences are usually positive. Urbanization and industrialization induce changes in the values of weather elements and consequently in local and regional climate. Datas which were used in this study were obtained from the Meteorological Office of Turkey for 218 observatories. These stations are located mostly in small towns, but some stations are within or near to large urban areas, which may be influenced by the urban heat island. For instance, Göztepe and Kartal meteorological stations fall within the suburban area and therefore they are influenced by the heat island effect due to the high population concentration. Parallel to the growth of cities, changing environment and increasing importance of global warming with the greenhouse effect, the change in outdoor design temperatures are evaluated in this study. The recalculation of degree days are also aimed with the calculation of new outdoor design temperatures. In the scope of this.study, the effect of heat island and height of the location on the climatic datas like temperatures and degree days are also investigated. The calculated outdoor design temperatures in 1966 are compared with the temperatures which are calculated by the similar new American method for the dates between 1978-1998. Several methods for calculating outdoor design temperatures are also given and the most widely used American method is compared with the German method by means of evaluating temperatures which are calculated by these two methods. A new outdoor design temperature calculation method is recommended and its results are compared with the other methods, too. It conclude by stating the fact that the economy of the country will be positively influenced from the increase in outdoor design temperatures. Because the sizes of the heating plants will be decreased which will cause a decrease in the initial cost and fuel consumption due to the operation of the plant more frequently at the design capacity. The disadvantages of using low outdoor design temperatures and the possible gains are also summarized by using new outdoor design temperatures. Finally it is shown that the new outdoor design temperatures, calculated for the dates between 1978-1998, are increased in comparison to the calculated and suggested design temperatures in 1968. The new five degree day zones are also drawn according to the calculated heating degree days, DD19/15 for Turkey. DoktoraPh.D