CSCRS İTÜ – Center for Satellite Communications and Remote Sensing Fen Bilimleri Enstitüsü, Geomatik Mühendisliği Programı, İTÜ
İstanbul Avrupa Yakası’nda arazi kullanım değişikliğinden kaynaklanan karbon emisyonlarının belirlenmesi
Ferah Pırlanta Köksal; Prof. Dr. Nebiye Musaoğlu, 2018
Özet: Arazi örtüsü ve arazi kullanım değişiklikleri ve bu değişikliklerin araştırılması insan ile yeryüzü arasındaki ilişkiyi anlamak için önem taşır. Arazi örtüsü, bölgenin fiziksel ve yaşamsal faaliyetlerini yansıtır. Arazi kullanımı ise bölgedeki insan davranışlarını ve de etkilerini ifade eder. Hem insanların etkisi hem de küresel ısınma etkisiyle, yaşamsal faaliyetleri ve çeşitliliği doğrudan etkileyen arazi örtüsü ve arazi kullanımı, dünya genelinde hızla değişim göstermektedir. Arazi örtüsü ve arazi kullanım değişikliği hakkında dünya genelinde, gün geçtikçe yeni çalışmalar yapılmaktadır. Arazi örtüsü ve arazi kullanım değişikliğinden kaynaklanan karbon emisyonları da, bu değişimlerin detaylı bir şekilde izlenmesi ihtiyacını oluşturmuştur. Bu değişimler, hem yersel yöntemler hem de uzaktan algılama veri ve yöntemleri kullanılarak izlenebilmektedir. Uzaktan algılama veri ve yöntemleri ile arazi örtüsü ve arazi kullanım değişimlerini incelemek, yersel yöntemlere göre daha az maliyet ve zaman gerektirdiği için avantajlıdır. Arazi örtüsü ve arazi kullanım değişikliklerini izlemek için belirli doğruluk ve güvenilirlik sağlamak amacıyla ortaya çıkan bazı standartlar vardır. Bu tez çalışmasında, Çevresel Bilgilerin Koordinasyonu (CORINE), Arazi Kullanımı, Arazi Kullanım Değişikliği ve Ormancılık (AKAKDO/LULUCF), Arazi Örtüsü Sınıflandırma Sistemi (LCCS) ve Gelişmekte Olan Ülkelerdeki Ormansızlaşmadan ve Orman Bozulmasından Kaynaklanan Emisyonların Azaltılması; Ormanların Koruyucu Rolü, Ormanların Sürdürülebilir Yönetimi ve Orman Karbon Stoklarının Arttırılması (REDD+) mekanizması gibi standartlar araştırılmıştır. İstanbul Avrupa Yakası’nda son yıllarda gerçekleşen inşaat projeleri, arazi örtüsünü ve arazi kullanımını etkilemiş, gözle görülebilecek oranda değişmesine sebep olmuştur. İstanbul’da geniş bir alan kaplayan Üçüncü Havaalanı ve Yavuz Sultan Selim Köprüsü projeleri bu değişimin yaşanması konusunda en büyük etkilere sahiptir. Tamamlanmış bu projelerin yanı sıra, henüz aktif olmayan Kanal İstanbul projesi de İstanbul’u büyük ölçüde etkileyecektir ve yine büyük ölçüde arazi kullanım değişimine sebep olacaktır. İstanbul Avrupa Yakası’ndaki arazi örtüsü ve arazi kullanımı değişiklikleri göz önünde bulundurularak, bölgeyi etkileyen ve etkileyecek büyük inşaat projelerinin yer aldığı bir çalışma alanı belirlenmiştir. Çalışma alanı Sarıyer, Arnavutköy ve Eyüp ilçelerinin bir kısmını içererek, 2007 yılı için 68207 ve 2017 yılı için 68364 hektarlık alan olarak kaplamaktadır. Çalışma alanı 41° 08′ 51″ – 41° 24′ 03″ Kuzey Enlemleri ile 28 ° 33′ 49″ – 29° 08′ 14″ Doğu Boylamları arasında yer almaktadır. Amaç, uzaktan algılama veri ve yöntemleri kullanarak İstanbul Avrupa Yakası’nın bir bölümünde yer alan çalışma alanında, 2007 ve 2017 yıllarına ait arazi örtüsünü ve arazi kullanımını incelemek ve elde edilen verilerle karbon stoklarını ve karbon emisyonlarını belirlemektir. LANDSAT uydu verileri, belirli zaman aralıklarında erişilebilir olması ve tutarlı olması dolayısıyla arazi örtüsü ve arazi kullanım değişikliklerini araştırmak için elverişlidir. Bu tez çalışmasında, 12 Haziran 2007 tarihli LANDSAT 5 Thematic Mapper (TM) ve 25 Temmuz 2017 tarihli LANDSAT 8 Operational Land Imager (OLI) olmak üzere iki uydu görüntüsü kullanılmıştır. Uydu görüntülerinde atmosferik düzeltme işlemi uygulanarak, görüntülerde atmosferik etkilerden kaynaklanan hataların giderilmesi amaçlanmıştır. Arazi örtüsünün ve arazi kullanımının belirlenmesi için 2007 ve 2017 yıllarına ait LANDSAT uydu görüntüleri kullanılarak kontrolsüz sınıflandırma yöntemi uygulanmıştır. Kontrolsüz sınıflandırma yöntemi uygulanırken, İstanbul’un 2003 ve 2012 yıllarına ait meşcere haritaları, Google Earth ve uzmanlarla yapılan bireysel görüşmeler dikkate alınmıştır ve incelenmiştir. Arazi kullanım sınıfları, CORINE projesinin bir parçası olan ve arazi örtüsü ve arazi kullanımı hakkında bilgiler içeren CORINE Land Cover (CLC) veri tabanı sınıflandırma sistemi incelendikten sonra kararlaştırılmıştır. Karbon stok değerlendirmesi yapılacağı göz önünde bulundurularak, su yüzeyleri, iğne yapraklı orman, geniş yapraklı orman, yeşil alanlar, tarım alanları, yapay yüzeyler, kumul alanlar, hafriyat alanları olmak üzere 8 arazi kullanım sınıfı belirlenmiştir. Sınıflandırma sonrasında, 8 sınıfa 30’ar eşit dağılımlı olarak rastgele seçilmiş 240 piksel ile doğruluk değerlendirmesi ve ardından değişim analizi yapılmıştır. 2007 ve 2017 yıllarına ait sınıflandırılmış uydu görüntülerinde yapılan doğruluk değerlendirmesi sonucunda genel doğruluk sonucu %90.83 ve Kappa değeri 0.90 olarak tespit edilmiştir. Değişen sınıfların mekânsal dağılımını, değişen arazi kullanımı durumunu ve alan değişimini belirlemek için sınıflandırma sonrası karşılaştırma yöntemi kullanılarak değişim analizi yapılmıştır. Arazi kullanım değişikliklerinden kaynaklanan karbon emisyonları, Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli (IPCC) tarafından açıklanan yöntem kullanılarak araştırılmıştır. Bu yöntem, Kyoto Protokolü kapsamında gerekli olduğu üzere sera gazı emisyonlarını Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi Sekretaryası (UNFCCC Secretariat) için oluşturulan Ulusal Sera Gazları Envanter Raporlarının (National Greenhouse Gas Inventory Report) hazırlanması için kullanılmaktadır. Karbon emisyonlarının belirlenmesi, Arazi Kullanımı, Arazi Kullanım Değişikliği ve Ormancılık (AKAKDO/LULUCF) yaklaşımı dikkate alınarak, arazi kullanım değişikliği olan bölgeler için ayrı ve arazi kullanım değişikliği olmayan bölgeler için ayrı olarak yapılmaktadır. Arazi kullanım türlerine göre, karbon stok değerleri değişim göstermektedir. Karbon havuzları canlı bitkisel kütle, ölü organik madde ve toprak olarak üç ana başlık altında toplanmaktadır. Canlı bitkisel kütle; toprak üstü ve toprak altı bitkisel kütle olarak ve ölü organik madde; ölü odun ve ölü örtü olarak iki alt karbon havuzundan oluşmaktadır. Arazi örtüsü ve arazi kullanım değişikliklerinden kaynaklanan karbon emisyonlarının hesaplanması için arazi kullanım sınıflarındaki karbon havuzlarının birim alandaki karbon stokları farklı kaynaklardan alınmıştır. Karbon emisyonlarının belirlenmesi için uzaktan algılama veri ve yöntemleri ile elde edilen arazi kullanım değişikliği alan bilgisi de girdi olarak kullanılmıştır. 2007 yılından 2017 yılına kadar en fazla alan azalması geniş yapraklı orman sınıfında gerçekleşmiştir. Bunu takiben yeşil alanlar, tarım alanları, iğne yapraklı orman, su yüzeyleri ve kumul alanlar sınıflarına ait alan değerleri de azalmıştır. On yıllık süre içinde alan değeri en çok artan arazi kullanım sınıfı yol ve yerleşim alanlarını kapsayan yapay yüzeylerdir. Ayrıca, hafriyat alanları da çalışma alanında gerçekleşen inşaat projeleri sebebiyle artış göstermiştir. 2007 ve 2017 yılları arasındaki en büyük arazi kullanım değişikliği yeşil alanlardan yapay yüzeylere dönüşen 3929 ha alan ile gerçekleşmiştir. Bununla birlikte, yeşil alanlardan hafriyat alanlarına 1970 ha alan, geniş yapraklı ormanlardan hafriyat alanlarına 2087 ha ve yapay yüzeylere 1961 ha alan dönüşmüştür. On yıllık süre içinde bölgedeki arazi kullanım değişimi incelenerek karbon stok değişimi tahmin edilip, istatiksel olarak analiz edilmiştir ve karbon emisyonları belirlenmiştir. Arazi kullanım değişikliklerine bağlı olan farklılıklar, toprak üstü bitkisel kütle, toprak altı bitkisel kütle, ölü örtü, ölü odun, toprak organik karbon havuzlarında ayrı ayrı hesaplanmıştır. Çalışma alanında, 2007 ve 2017 yılları arasında orman alanlarının azalması ve orman alanların karbon stoku olarak önemli bir kaynak olması dolayısıyla, atmosferde karbon emisyonu oluştuğu tespit edilmiştir. Bunun yanı sıra, yeşil alanların ve tarım alanlarının da azalması karbon emisyonu oluşmasını etkilemiştir. Arazi kullanım değişikliklerinden kaynaklanan karbon emisyonları incelendiğinde en fazla emisyon, orman alanlarının diğer arazi kullanım sınıflarına dönüşmesi ile oluşmuştur. Diğer arazi kullanımlarından hafriyat alanlarına dönüşmesi sonucunda 287 bin t C ile en fazla emisyon oluşmuştur. Bunun ardından, diğer arazi kullanımlarından yapay yüzeylere dönüşen 225 bin t C emisyon değeri belirlenmiştir. 2007 ve 2017 yılları arasında oluşan toplam karbon emisyonu 485 bin t C olarak tespit edilmiştir.
Tez No: 507615
