41
NEXRAD Dolu Belirleme Algoritması (Hail Detection Algorithm, HDA)
ABD’inde halihazırda kullanımda olan WSR-88D radar Ģebekesi NEXRAD projesi
kapsamında pek çok dolu belirleme algoritması geliĢtirilmiĢ ve test edilmiĢtir. Kessinger ve
arkadaĢları 1995 yılında NEXRAD algoritmasıyla diğer farklı dolu belirleme algoritmalarını
karĢılaĢtırmıĢlardır. ġekil 14’te farklı dolu belirleme algoritması Ģematik olarak gösterilmiĢtir.
ġekil 14. NEXRAD Kapsamında Farklı Dolu Algoritmaları
(Eski NEXRAD HDA karakteristik özellikleri olan bir algoritmaydı. Fırtına durumundaki
reflektiviteyi ve bu reflektivitenin bulut içerisindeki dağılımını ve ağırlıklı ortalamasını
dikkate almaktaydı. Yeni NEXRAD HDA’da donma seviyesi ile 45 dBZ reflektivite değerinin
görüldüğü maksimum yükseklik arasındaki tabakanın kalınlığı hesaplanmaktadır. Bununla
birlikte mümkün olabilecek tabaka kalınlığı değerleri de olasılık yöntemiyle tahmin
edilebilmektedir. Algoritmada dolu gerçekleşme ihtimali Şiddetli Dolu İndeksi (Severe Hail
Index, SHI) kullanılmak suretiyle hesaplanmaktadır. SHI, sıcaklığın bir fonksiyonu olarak
elde edilen dolu kinetik enerjisinin düşey integrasyonunun ve reflektivite değerlerinin bir
fonksiyonudur. SHI hesaplamasına ileriki konularda değinilmiştir)
ġekil 14’te en solda gösterilen NEXRAD HDA ilk, orijinal versiyondur, Petrocchi ve
arkadaĢları tarafından geliĢtirilmiĢtir. Algoritma yedi farklı dolu indikatörünün kombinasyonu
Ģeklindedir. En önemli indikatörler, fırtına içerisindeki çekirdekte radar reflektivite
değerlerinin 50 dBZ ve daha yüksek olması, söz konusu bu reflektivite değerlerinin görüldüğü
yüksekliğin 5 ile 12 km yükseklikleri arasında olması ve en yüksek radar ekosunun
yüksekliğinin (echotop) 8 kilometreden daha yüksek olmasıdır. Bununla birlikte ġekil 14’te
görüleceği üzere orta seviyedeki fırtına içerisindeki eko çıkıntısı (overhang) 4 km civarında
42
olmalıdır. Bunlara benzer diğer toplam yedi adet dolu indikatörü kullanılarak dolu indeksi
hesaplanır. Dolu indeksi sonucunda dolunun olup olmayacağı indeks sınır değerlerinden
anlaĢılmaktadır. Günümüzde NEXRAD HDA’nın geliĢtirilmesine devam edilmektedir. 1998
yılında Witt ve arkadaĢları algoritmaya dolu olasılık modülünü eklemiĢlerdir. NEXRAD
HDA günümüzde kullanıĢlı oldukça doğru sonuçlar veren kaliteli bir algoritmadır. ġekil
14’teki orta kısımda görülen yeni dolu belirleme algoritması Waldvogel ve arkadaĢlarının
1979’da yaptıkları çalıĢmaları temel almıĢtır. Waldvogel ve arkadaĢları çalıĢmalarında dolu
belirleme iĢlemleri için 45 dBZ reflektivite değerinin gerçekleĢtiği maksimum yüksekliği
(H
Z45
) kullanmıĢlardır. Ayrıca H
Z45
ile donma seviyesi (H
T0
) arasındaki iliĢkiden
yararlanmıĢlardır. ġekil 15’te (H
Z45
- H
T0
) fark parametresinin dolu ve yağmur hücresi
durumundaki değerlerinin olasılık frekans dağılım grafiği görülmektedir.
ġekil 15. (H
Z45
- H
T0
) Fark Parametresinin Dolu ve Yağmur Hücresi Durumu
ġekil 15’ten anlaĢılacağı gibi 45 dBZ reflektivite değerlerinin donma seviyesinin
üzerinde 1.4 km veya daha fazla uzanması durumunda dolu ihtimali kuvvetlenmektedir.
Bununla birlikte fırtına hücresindeki reflektivite değerleri ve bu değerlerin 45 dBZ’in
üzerinde olması dolu ihtimalini kuvvetlendirmektedir. Özetle Waldvogel çalıĢmasında fırtına
çekirdeğindeki kuvvetli reflektivite (45 dBZ ve üzeri) değerlerinin donma seviyesi üzerindeki
pozisyonunu hesaplamıĢtır. Bu değer aynı zamanda donma seviyesi üzerindeki kuvvetli
yukarı doğru olan hava hareketlerinin de bir göstergesidir. donma seviyesi sayısal hava
tahmin ürünlerinden birisidir. Bu algoritma radar ve sayısal hava tahmin ürünlerinin bir
43
kombinasyonu olarak değerlendirilebilir. Günümüzde halihazırda kullanılmakta olan
NEXRAD HDA’ında 45 dBZ değerinin görüldüğü maksimum yükseklik değerinin donma
seviyesi üzerindeki yüksekliği ġekil 16’da görülen dolu olasılık grafiğinde kullanılmaktadır.
Örneğin H
Z45
- H
T0
değerinin 1.6 km olması % 10 ihtimalle dolunun yağacağını 6 km olması
da % 100 ihtimalle dolunun olacağını göstermektedir.
ġekil 16. H
Z45
- H
T0
Değeri ve Dolu Olasılığı ĠliĢkisi
NEXRAD ġiddetli Dolu Belirleme Algoritması
NEXRAD dolu belirleme algoritması Witt ve arkadaĢları tarafından 1998 yılında
geliĢtirilmiĢtir. Algoritmanın önemli bir parçası dolu yağıĢı olasılığı üzerine kurulmuĢtur.
Dolu yağıĢı olasılığı, dolu tanelerinin kinetik enerji akısı (Ė) ile Waldvogel ve arkadaĢlarının
1978 yılında yaptıkları çalıĢmadan sonra ortaya koydukları reflektivite (Z) değerlerinden
hesaplanmaktadır. Waldvogel ve arkadaĢları, 1978 yılında, dolu çapı için altı farklı bölgede
dört adet Ģiddetli dolu yağıĢı üzerinde çalıĢmıĢlar ve toplam 175 farklı dolu tanesi çapının
olduğunu tespit etmiĢlerdir. ġekil 17’de Ė ve Z’ye bağlı olarak ölçülmüĢ dolu çapı
değerlerinin karĢılaĢtırmalı grafiği yer almaktadır. Grafik sonucunda, dolu tanelerinin kinetik
enerji akısı (Ė, birimi J/m
2
s), ve reflektivite Z (birimi mm
6
/m
3
) arasındaki iliĢki aĢağıdaki
formüldeki gibidir: