2021

KUTUP-1001

 

Projenin Adı Antarktika Geçici Türk Araştırma Bölgesinin Atmosferik ve Astronomik Kalite Bakımından İncelenmesi ve İleride Yapılacak Astronomik ve Atmosferik Araştırmalar için Ön Çalışma ve Testler
Proje ID: 121F297
Proje Yürütücüsü Dr. Onur ŞATIR
Proje Danışmanları Prof.Dr. Cahit YEŞİLYAPRAK (ATASAM) ve Prof.Dr. Bülent Gültekin AKINOĞLU (ODTÜ)
Projenin Yürütüleceği Kurum Atatürk Üniversitesi Astrofizik Araştırma ve Uygulama Merkezi (ATASAM)

 

 

Ulusal Antarktik Bilim çalışmaları kapsamında; olağanüstü koşullara sahip olan bu özel bölgede gelecekte kurulabilecek kalıcı Türk Araştırma Bölgesinde, astronomi ve uzay bilimleri konusunda hem astronomik hem de atmosferik bazı araştırmalar yapılabilmesi için farklı özellikte alıcı, kamera ve ölçüm sistemleri ile farklı türden veri alımına ihtiyaç duyulmaktadır. ATASAM (Atatürk Üniversitesi Araştırma ve Uygulama Merkezi), ileride bu amaçla küçük çaplı bir tarama teleskobu ile profesyonel astronomik ve atmosferik gözlemlerin yapılması konusunda plan ve hazırlıklar yapmaktadır.

Bu kapsamda, bu proje ile astronomi, uzay bilimleri, atmosfer fiziği, kozmik parçacıklar, meteorlar ve uydu takibi gibi konularda değerli bilgilerin elde edilmesine önayak olacak; dahası hem ulusal hem de uluslararası alanda yapılabilecek iş birlikleri sayesinde özel ekipmanların ve geliştirilmesine fırsat ve destek verilebilecektir.

Bu proje, tüm bu araştırma konularına fırsat verecek bir ön fizibilite çalışması olarak planlanmakta olup, ileride kalıcı bir üs kurulduğunda, atmosferik, astronomik, elektronik cihazlar açısından hem test fırsatı oluşturulacak hem de geçici Türk üssünün ve çevresinin birçok alana özgü karakterizasyonu ortaya çıkarılmış olacaktır.

 

 

2018

2218-2018

 

Projenin Adı METEOROLOJİK UYDU VERİLERİNİN ASTRONOMİK GÖZLEMLER AÇISINDAN DEĞERLENDİRİLMESİNE YÖNELİK YÖNTEM – KRİTER ÇALIŞMASI VE DOĞU ANADOLU GÖZLEMEVİ (DAG) YERLEŞKESİ İÇİN İLK KEZ UYGULANMASI
Proje ID: 2218-2018/2
Proje Yürütücüsü Dr. Kazım Kaba
Proje Danışmanları Prof.Dr. Cahit Yeşilyaprak (ATASAM)
Projenin Yürütüleceği Kurum Atatürk Üniversitesi Astrofizik Araştırma ve Uygulama Merkezi (ATASAM)

 

Türkiye’nin en büyük çaplı (4 m) görsel (VIS: Visible) ve ilk kırmızı ötesi (IR: Infrared) bölgede gözlem yapacak teleskobu, Doğu Anadolu Gözlemevi (DAG) yerleşkesinde (Erzurum – Konaklı – Karakaya Tepesi, 3170 m rakım) kurulmaktadır ve ilk ışığını 2022 yılında alması planlanmaktadır. Astronomide özellikle büyük çaplı (~4 m ve üstü çapta) teleskoplarla yapılan gözlemlerde; gözlemsel planlamalar (proje, aygıt, zaman seçimi ve hazırlanması gibi) ve değerli gözlem zamanının en verimli şekilde kullanılması için atmosferik şartların kapsamlı şekilde bilinmesi gerekli ve fazlasıyla önemlidir. Yerleşkeden alınan yer tabanlı temel meteorolojik verilerle atmosferik özelliklerin belirlenmesi ve ayrıntılı gözlemsel planlamalar ile hazırlıkların yapılması önemli fakat yeterli değildir. Bu nedenle, farklı veri kaynaklarının birlikte kullanılması kaçınılmazdır ve bu çalışma kapsamında başta uzaktan algılama yöntemiyle elde edilen veriler olmak üzere, çeşitli veri setleri astronomik amaçlar için kullanılmıştır.

Türkiye ve DAG yerleşkesi için yapılan çalışmalarda, farklı uydu verileri (yer – sabit yörünge ve  kutupsal yörünge), sayısal model verileri, radiosonde (RS) verileri ve yer ölçümlerine kadar çok çeşitli yöntemlerle elde edilen veri setleri kullanılmıştır. Bu veriler ulusal ve uluslararası ilgili kurumlardan (NASA, EUMETSAT, ECMWF, MGM ve ATASAM) temin edilmiştir. Bu çalışmada, DAG yerleşkesi ve çevresinin atmosferik özelliklerini ortaya koymak için uzaktan algılamada önemli bir yer tutan ve geniş veri arşivine sahip olan MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) alıcısının atmosferik profil verileri kullanılmıştır. Yer sabit yörüngeli MSG (METEOSAT Second Generation) uydularında bulunan SEVIRI (Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager) alıcısının kanal verileri yağışabilir/yoğuşabilir su buharı (PWV) ve ozon (O3) tahminleri ille astronomik gözlem kalitesini olumsuz etkileyen atmosferik gazların (O3, CO2 ve H2O) araştırılmasına yönelik çalışmalar için kullanılmıştır. CM SAF (Satellite Application Facility on Climate Monitoring) biriminin ürettiği bulutluluk ürünü olan CFC (Cloud Fractional Coverage) veri seti DAG yerleşkesi için yapılan analizde kullanılmıştır. NWC SAF (Satellite Application Facility on support to NoWCasting and very short range forecasting) biriminin bulut maskesi (CMa) ve bulut tipi (CT) ürünleri hem bulutluluk analizleri hem de astronomik gözlem türünü belirlemeye yönelik çalışmalarda kullanılmıştır. DAG yerleşkesinin hem PWV analizi hem de PWV tahminleri için RS PWV verileri ve diğer RS verileri (Sıcaklık, Bağıl Nem, İşba sıcaklığı) kullanılmıştır. ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) ERA5 (Fifth generation ECMWF reanalysis) arşivinden PWV ve O3 verileri hem tahminler hem de analizler için kullanılmıştır. Çalışmada DAG yerleşkesinde ölçülen veriler de yardımcı veri setleri olarak kullanılmıştır. Bu veriler içerisinde astronomik görüş (seeing), rüzgâr, bağıl nem, basınç ve sıcaklık bulunmaktadır. Ayrıca DAG yerleşkesinde bulunan ASC (All Sky Camera) görüntülerinden de faydalanılmıştır. Tüm bu veri setleri hem DAG yerleşkesi hem de Türkiye için yapılan çalışmalarda kullanılmasının yanı sıra bu veriler birbirleriyle kıyaslanarak avantaj ve dezavantajları da ortaya koyulmuştur.

Yeryüzü tabanlı astronomik gözlemler için en belirleyici etken yeryüzü atmosferidir. Atmosferin anlık ve ileriye dönük bilinmesi, gözlem projelerinin ve aygıtlarının hem planlanması ve hazırlanması için hem de daha kaliteli gözlemsel veriler elde edilmesi ve değerli gözlem zamanının daha etkin şekilde kullanılması için çok önemlidir. Atmosfer, meteorolojik olarak bulutluluk, sıcaklık, yağış, basınç, atmosferik çalkantı (türbülans), nem ve rüzgâr gibi parametrelerle değerlendirilmektedir. Ayrıca, ozon (O3), karbondioksit (CO2) ve su buharı (H2O) gibi moleküller ile atmosferik aerosoller (atmosferik geçirgenliği özellikle de kırmızı ötesi bölgede azaltarak), astronomik gözlem kalitesini (AGK) etkilemektedir. Bu çalışmada, DAG yerleşkesi atmosferinin karakteristik özelliklerine, gözlemsel planlamasına ve değerli gözlem zamanının en verimli şekilde kullanılmasına yönelik ayrıntılı incelemeler ve analizler yapılarak yeni yöntem ve ürünler geliştirilmiştir.

Geçmişe dönük çeşitli veri kaynaklarından (uydu, model, balon, yer ölçüm) elde edilen veri setleri ile DAG yerleşkesi için zamansal analizler yapılmıştır. Aynı zamanda uydu verilerinin alansal analizlere imkân sunması nedeniyle, bu veriler DAG yerleşkesinin etrafı ile kıyaslanması fırsatı da sunmuştur. Bu analizler ve karşılaştırmalar, DAG yerleşkesinin hem mevcut durumunu hem de atmosferik parametreler (bulut, sıcaklı, nem vb.) bakımından değişim eğilimini ortaya koymuştur. Bu doğrultuda;

–       MODIS, CM SAF ve NWC SAF verileriyle DAG yerleşkesinin bulutluluk değerleri zamansal olarak ayrıntılı analiz edilerek, Türkiye’nin uzun dönem ortalama bulutluluk haritaları hesaplanmıştır,

–       MODIS, RS ve ERA5 verilerinden DAG yerleşkesinin PWV değerleri zamansal olarak ayrıntılı analiz edilerek, Türkiye’nin uzun dönem ortalama PWV haritaları hesaplanmıştır,

–       MODIS ve ERA5 verilerinden O3 değerlerinin zamansal analizi yapılarak, Türkiye için uzun yıllık ortalama O3 haritaları hesaplanmıştır,

–       MODIS atmosferik profil veri setinden atmosferik kararsızlığın bir ölçüsü olan KI (K İndeks), LI (Lifted İndeks) ve TTI (Total – Totals İndeks) değerleri DAG yerleşkesi için incelenerek, DAG yerleşkesinin atmosferik kararlılığı hakkında bilgi sunulmuştur,

–       MODIS atmosferik profil veri setinden sıcaklık ve çiğ noktası sıcaklık değerlerinin DAG yerleşkesi için zamansal analiz yapılarak, Türkiye için sıcaklık haritaları hesaplanmıştır,

–       RS ölçümlerinden sıcaklık, çiğ noktası sıcaklığı ve bağıl nem değerlerinin zamansal değişimi verilmiştir.

–       MSG SEVIRI termal kanallarından hem gece hem de gündüz (00:00 ve 12:00 UTC) için çoklu regresyon (MLR) ve yapay sinir ağları (ANN) ile hem RS hem de ECMWF ERA5 referans PWV verileri kullanılarak, DAG yerleşkesi için PWV tahminlerinin yapılmasına yönelik modeller geliştirilmiştir.

–       PWV tahmin çalışmasına benzer şekilde SEVIRI kanallarından O3 değerleri için de tahminler yapılmıştır.

–       Astronomik amaçlar için MSG SEVIRI kanallarından bilgi çıkarım amacıyla araştırmalar yapılmıştır. Bu amaç için atmosferik gazların (O3, CO2 ve H2O) ölçümüne yönelik hem MSG SEVIRI kanalları hem de bu kanallardan hesaplanan RGB görüntüleri kullanılmıştır.

–       Yer ölçümü ve/veya uzaktan algılama yöntemi ile elde edilen bulut verileri astronomik amaçlar için doğrudan kullanımı yetersiz kalmaktadır. Bu verilere bakarak astronomik gözlem için havanın açık/kapalı olduğuna karar vermek çok doğru olmamaktadır. Bu nedenle NWC SAF bulut maskesi ve bulut tipi verilerinden astronomik gözlemin yapılıp/yapılamayacağı ve gözlem türü bilgisini veren ACI (Atmosferik Açıklık İndeksi) ürünü geliştirilmiştir.

–       ACI değerleri kullanılarak Türkiye’nin uzun dönem mevsimlik ve ortalama astronomik gözlem türü haritaları hesaplanarak DAG yerleşkesi için ACI değerleri analiz edilmiştir.

–       DAG yerleşkesinde gerçekleştirilecek gözlemlerin uygun zamanlarda yapılarak daha kaliteli gözlem ürünleri elde edilmesi amaçlanmaktadır. Bu amaç doğrultusunda, DAG yerleşkesinde ölçülen astronomik görüş ve meteorolojik parametreler (rüzgâr, sıcaklık ve bağıl nem) analiz edilmiştir. Yerleşkede yapılan astronomik görüş ölçümleri (CSM ve DIMM) hem birbiriyle karşılaştırılarak doğruluk testi yapılmış hem de astronomik gözlem kalitesini ifade edecek şekilde sınıflandırılmıştır. Bu kategorik astronomik görüş değerlerine karşılık meteorolojik değerler inceleyerek, DAG yerleşkesi için bu üç parametreden AGK analiz edilmiştir.

 

2020

2218-2020

 

Projenin Adı Doğu Anadolu Gözlemevi (DAG) için Atmosferik Aerosolün Analizi ve Astronomik Gözlemlere Etkisinin Araştırılması
Proje ID: 118C467
Proje Yürütücüsü Dr. Kazım Kaba
Proje Danışmanları Prof.Dr. Cahit Yeşilyaprak
Projenin Yürütüleceği Kurum Atatürk Üniversitesi Astrofizik Araştırma ve Uygulama Merkezi (ATASAM)

 

Atatürk Üniversitesi Astrofizik Araştırma ve Uygulama Merkezi (ATASAM) bünyesinde, T.C. Strateji ve Bütçe Başkanlığı ile Atatürk Üniversitesi desteğiyle yürütülen “Doğu Anadolu Gözlemevi” (DAG) Projesi (Türkiye’nin 2023 Vizyon Projesi) kapsamında; Türkiye’nin en büyük ve ilk kırmızı öte teleskobuna sahip uluslararası gözlemevi, Erzurum – Konaklı’da (Karakaya Tepesi, 3170 metre rakım) kurulmaktadır. DAG’ın kaliteli ve etkin gözlemler yapması önemlidir. Astronomik gözlemlere en büyük engellerden biri yeryüzü atmosferidir (bulut, nem, rüzgar, aerosol, vb). Bu atmosferik etkilerin çoğuyla ilgili ATASAM bünyesinde çeşitli çalışmalar zaten bir süredir başarıyla yürütülmektedir. Bu çalışmada, özellikle DAG’daki kırmızı öte gözlemler açısından önemli ve etkili parametrelerden (toz, yoğuşabilir su buharı, aerosol gibi) biri olan atmosferik aerosol (AA) konusu ve astronomik gözlemlere etkileri araştırılacaktır. Aerosol, genelde 10 mikrondan daha küçük çaplı katı parçacıkların veya sıvı damlacıklarının gaz ortamında dağılmasıyla oluşan (duman, sis, sprey gibi) atmosferik bir niceliktir. MODIS alıcısı global ölçekte uzun yıllardır veri sağlamakta olup, bu veriler arasından “Aerosol Optik Derinliği” (AOD) atmosferin geçirgenliği hakkında bilgi sağlarken; Aerosol Tipi (AT) verisi bölge, büyüklük ve soğurma şiddetine göre beş farklı aerosol türü hakkında kategorik bilgi sunmaktadır. Bu kapsamda; DAG yerleşkesi için astronomik amaçlar doğrultusunda hem MODIS AOD ürünü zamansal olarak analiz edilecek hem de AOD ve AT haritaları büyük temel bilim ArGe altyapısı DAG’a yönelik ve astronomik amaçlı ilk kez üretilecektir.

Bu çalışmada, MODIS AOD ve bölgenin PM10 (Çapı 10 mikrondan küçük kaba parçacıklar) ölçümleri kullanılarak, AOD ve PM10 arasındaki ilişkinin matematiksel ifadesi tespit edilecektir. Bununla birlikte, astronomik amaç doğrultusunda PM10, AOD ve AT bilgileri DAG için ilk defa araştırılacaktır. Bu analizler sayesinde DAG yerleşkesinin atmosferik kalitesi aerosol yönünden de ortaya çıkarılacağı gibi ileriye dönük özellikle de kırmızı öte bölgedeki astronomik gözlemler açısından da önemli kriterleri ilk kez ortaya çıkaracaktır. Ayrıca, bu çalışmanın sonuçları sadece astronomik gözlemler açısından değil, aynı zamanda enerji, iklim, ziraat, halk sağlığı gibi birçok konuya da hizmet verebilecek bilgileri ortaya çıkaracak disiplinler arası bir çalışmadır.

Aday, bu çalışma ile hem uydu meteorolojisi ile atmosferik bir çalışma hem de astronomik gözlemler açısından atmosferik aerosolün ilk kez yorumlanması konusunda disiplinler arası bir çalışma ile zaten sahip olduğu deneyime ve bilgi birikimine yeni bilgiler ve deneyim katacaktır. Bu çalışma ile kazanılan deneyim, adayın gelecekteki akademik ve bilimsel kariyerinde yeni bir pencere daha açarak, atmosferik etkilerin çok önemli ve etkin olduğu astronomi alanında fazlasıyla ihtiyaç duyulan ileriye dönük atmosferik tahminler için önemli bir adım atılmış olacaktır. Ayrıca, aday uydu meteorolojisi, uzaktan algılama, atmosfer kimyası ve astronomik açıdan atmosferik değerlendirme gibi farklı disiplinlere yönelik konularda çalışma yapabilecek potansiyele de sahip olacaktır.

Atmosferik olayların ve bunların etkilerinin takibi birçok alanda olduğu kadar astronomi içinde fazlasıyla önemlidir. Özellikle bu çalışma kapsamında, DAG için yapılması planlanan çalışmalar gerek anlık gerekse uzun dönemli analizleri kapsamaktadır. Son yıllarda atmosferik veri kaynaklarının (yersel ölçümler, uydu, radar, gibi) artması ve çeşitlendirilmesi sayesinde, bu tür konularda ileriye dönük yapılacak çalışmaların kısa ve uzun dönemli tahminlerin doğruluk payını artıracak bilgilerin artırılması açısından da önemlidir. Bu çalışma ile elde edilecek yöntemsel ve bilgisel sonuçlarla, farklı yeni projeler veya çalışmalara da başlanabilecektir. DAG için yapılacak bu çalışma, ulusal ve uluslararası farklı gözlemevleri için de örnek teşkil edecek önemli bir disiplinler arası çalışma olacaktır. Elde edilecek sonuçlar, ulusal ve uluslararası toplantılar, kongreler ve dergilerde poster, bildiri ve/veya yayın yapılabilecek potansiyele de fazlasıyla sahiptir.

2021

3501

 

Projenin Adı Doğu Anadolu Gözlemevi Türbülans Profil Sistemi’nin (DAG-TPS) Geliştirilmesi ve DAG Yerleşkesinin Atmosferik Türbülans Profilinin Belirlenmesi
Proje ID: 121F297
Proje Yürütücüsü Dr. Onur ŞATIR (ATAUNİ – ATASAM)
Proje Araştırmacıları

Uzm. Astronom Cihan Tuğrul TEZCAN (ATAUNİ – ATASAM)

Uzm. Astronom Recep BALBAY (ATAUNİ – ATASAM)

Proje Danışmanları

Prof.Dr. Cahit YEŞİLYAPRAK (ATAUNİ – ATASAM)

Dr.Öğr. Üyesi Sinan ALİŞ (İstanbul Üni. – )

Projenin Yürütüleceği Kurum Atatürk Üniversitesi Astrofizik Araştırma ve Uygulama Merkezi (ATASAM)

 

Günümüz astronomisinde, atmosferik koşulların takibi ve analizi, gözlemevi yerleşke seçimi, gözlemsel optik aygıtların performans testleri gibi konularda temel kriterlerden biri olan astronomik görüş (seeing, AG) gözlemleri, tüm büyük gözlemevleri ve özellikle de büyük teleskoplar için olmazsa olmazdır. Büyük teleskoplarda yaygın olarak kullanılmaya başlanan Adaptif Optik (AO) sistemleri, astronomik görüş bilgisine ek olarak, birkaç diğer atmosferik parametreye de ihtiyaç duymaktadır.

Ülkemizin 2023 Vizyon Projeleri’nden olan Doğu Anadolu Gözlemevi (DAG) projesi kapsamında Erzurum’da (3170 m rakımda) kurulmakta olan Türkiye’nin en büyük teleskobu (4 metre ayna çaplı), hem görsel (VIS: Visible) bölgede hem de Türkiye’de ilk olarak yakın kırmızı öte (NIR: Near Infra-Red) bölgede gözlem yapacaktır. DAG 4m Teleskobu için Türkiye’de tasarlanan ve üretilen AO sistemi “TROIA” (TuRkish adaptive Optics system for Infrared Astronomy) da Türkiye için bir ilk olacaktır. Dünya’daki tüm büyük teleskoplarda olduğu gibi, DAG 4m Teleskobu ve TROIA için de gözlemler sırasında anlık ve uzun dönemli türbülans profilinin bilinmesi kaçınılmazdır.

Bu proje kapsamında DAG yerleşkesinde kurulacak DAG-TPS’nin, bünyesinde barındıracağı meteorolojik, atmosferik ve astronomik sistemler ile DAG 4m Teleskobu ve AO sisteminin astronomik gözlemler için atmosfere dair ihtiyaç duyduğu tüm parametreleri üreterek, hatta bu parametreler için ileriye dönük tahminde bulunarak, DAG 4m Teleskobunun en verimli şekilde işletilmesini sağlayacağını öngörüyoruz. Ayrıca, bu çalışma sonunda ortaya konacak DAG-TPS ile astronomik yerleşke seçimi ve karakterizasyonu çalışmalarına yeni bir yöntem ve sistem kazandırmış olacağız.

Çalışmanın ilk adımı olarak, halihazırda DAG yerleşkesinde kurulu olan MASS-DIMM sistemi, G-DIMM sistemi ile tek bir kundakta eşgüdümlü çalışacak hale getirilecektir. Sonrasında bu sistem, öncelikle uzaktan erişimle kullanılabilecek, nihai olarak da tamamen robotik olarak çalışacak şekilde geliştirilecektir. Bu sistem DAG-TPS’nin türbülans ölçüm kısmını oluşturacaktır. DAG-TPS’nin meteorolojik kısmını oluşturacak aygıtlar birbirinden bağımsız olarak halihazırda çalışmaktadır. Bir sonraki adımda, elde edilen türbülans parametresi ölçümleri, eşzamanlı olarak alınmış olan meteorolojik ölçümler ile bir potada eritilerek, tüm bu atmosferik parametreler arasında ampirik bir ilişki kurulmaya çalışılacaktır. Bu ilişki, ileriye dönük türbülans parametresi tahminine imkân sağlayacaktır. Meteoroloji Genel Müdürlüğü (MGM)’nden alınacak hava tahminlerini girdi olarak kullanıp, bulunan ilişki aracılığı ile saatlik ve günlük türbülans parametreleri tahmini yapmak, bu projenin nihai amaçlarından en önemlisidir.

Alınan tüm veriler ve elde edilen sonuçlar, DAG-MAM portalı aracılığı ile açık bir şekilde paylaşılacak, böylece DAG Yerleşkesi’nin tüm atmosferik bilgileri her alandan araştırmacının çalışmalarında kullanılabilir olacaktır.