ANALYSIS OF ARALIK TOWN IN IĞDIR PROVINCE FLOODS USING THE INTEGRATED MULTI-SATELLITE RETRIEVALS FOR GPM (IMERG) DATA

Abstract

The floods occurring in Aralık town of Iğdır province have negative effects on international roads, agricultural lands, and human life. The investigation, analysis, and prediction of floods are important to reduce the impact of disasters expected to increase with climate change. Since point rainfall observations used in flood analysis are valid for a restricted area depending on time, location, and elevation, they are insufficient for analysis and estimation of floods. With the availability and use of satellite data since 2000s, rainfall products that are not affected by topography are being produced. Between 1997 and 2014, Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) provided various precipitation products with 0.25°x 0.25° spatial and 3-hour temporal resolutions. Global Precipitation Measurement (GPM) satellite continues the mission of TRMM by providing various precipitation products with increased spatial and temporal resolutions (0.1°x0.1° and 0.5 hour) since February 2014. In this study, floods that occurred in Aralık district of Iğdır province between 2014-2021 were investigated using the Integrated Multi-satellitE Retrievals for GPM (IMERG) Early Precipitation data. Constant Threshold (CT), Iğdır Flood Index (IFI), and Cumulative Distribution Function (CDF) methods are used in the analysis. A constant threshold value of 12.2 mm was obtained with the CT method, and it was observed that the floods that occurred could not be detected with the CT method. Only out 1 of the 3 recorded floods could be detected with IFI greater than 1. It was seen that the CDF gave better results than IFI. It is thought that false flood warnings can be reduced by including the soil moisture parameter, which is effective in flood formation, in addition to precipitation. Thus, soil structure and microclimate characteristics of Aralık town of Iğdır province should be included in flood investigations of the region.

Keywords

• GPM
• IMERG
• Flood
• Iğdır
• Aralık
• Remote Sensing

IĞDIR İLİ ARALIK İLÇESİ SELLERİNİN GPM İÇİN UYDULARDAN BÜTÜNLEŞTİRİLMİŞ VERİLER (IMERG) KULLANILARAK ANALİZİ

Abstract

Iğdır ili Aralık ilçesinde meydana gelen sellerin uluslararası yollar, tarım arazileri ve insan yaşamı üzerinde olumsuz etkileri bulunmaktadır. Sellerin incelenmesi, analizi ve tahmini iklim değişimi ile beraber artması beklenen afetlerin etkisini azaltmak için önem arz etmektedir. Seller analiz edilirken kullanılan noktasal yer yağış gözlemleri zamana, konuma ve yüksekliğe bağlı olarak kısıtlı bir alan için geçerli olduğundan taşkınların analizi ve tahmini için yetersiz kalmaktadır. 2000'li yıllardan itibaren uydu verilerinin kullanımı ile topografyadan nispeten daha az etkilenen yağış verileri üretilmeye başlanmıştır. Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) 1997-2014 yılları 0,25°x0,25° konumsal çözünürlükte ve 3 saatlik zamansal çözünürlükte çeşitli yağış ürünleri sağlamıştır. Global Precipitation Measurement (GPM) uydusu, Şubat 2014'ten beri artan konumsal ve zamansal çözünürlüklerle (0,1°x0,1° ve 0,5 saat) çeşitli yağış ürünleri sağlayarak TRMM uydusunun misyonunu sürdürmektedir. Bu çalışmada, Integrated Multi-satellitE Retrievals for GPM (IMERG) ilk ürünlerine ait yağış verileri ile 2014-2021 yılları arasında, Iğdır ili Aralık ilçesinde meydana gelen seller incelenmiştir. Analizlerde Sabit Eşik Değer (SED), Iğdır Sel İndeksi (ISİ) ve Kümülatif Dağılım Fonksiyonu (KDF) yöntemleri kullanılmıştır. SED yöntemi ile sabit eşik değer 12,2 mm olarak elde edilmiş ve meydana gelen sellerin SED yöntemi ile tespit edilemediği görülmüştür. ISİ'nin 1’den büyük olan değerleri dikkate alındığında kaydı bulunan üç selden sadece bir sel tespit edilmiştir. KDF yönteminin ISİ’den daha iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. Yağışa ek olarak sel oluşumunda etkili olan toprak nemi parametresinin de dahil edilmesiyle yanlış sel uyarılarının azaltılabileceği düşünülmektedir. Bu nedenle gelecek çalışmalarda Iğdır ili Aralık ilçesindeki taşkınlar analiz edilirken bölgenin mikroklima özellikleri ve toprak yapısı da göz önünde bulundurulmalıdır.

Keywords

• GPM
• IMERG
• Sel
• Iğdır
• Aralık
• Uzaktan Algılama

References

1. Alamri, Y. A. (2011). Rains and floods in Saudi Arabia. Crying of the sky or of the people? Saudi Medical Journal, 32(3), 311-313.
2. Alfieri, L., Velasco, D., ve Thielen, J. (2011). Flash flood detection through a multi-stage probabilistic warning system for heavy precipitation events. Advances in Geosciences, 29, 69-75.
3. Alfieri, L., ve Thielen, J. (2015). European precipitation index for extreme rain-storm and flash flood early warning. Meteorological Applications, 22(1), 3-13.
4. Amiad, M. (2020). Evaluating and merging model and satellite-based precipitation products ove varying climate and topography. Ankara, Türkiye: Ortadoğu Taknik Üniversitesi.
5. Asante, K. O., Macuacua, R. D., Artan, G. A., Lietzow, R. W., ve Verdin, J. P. (2007). Developing a flood monitoring system from remotely sensed data for the Limpopo basin. Geoscience and Remote Sensing, 45(6), 1709-1714.
6. Borga, M., Stoffel, M., Marchi, L., Marra, F., ve Jakob, M. (2014). Hydrogeomorphic response to extreme rainfall in headwater systems: Flash floods and debris flows. Journal of Hydrology, 518, 194-205.
7. Cotton, W. R., Bryan, G., ve van der Heever, S. C. (2011). Cumulonimbus clouds and severe convective storms. A. P. Roger içinde, International Geophysiscs (s. 315-454). Academic Press.
8. Derin, Y., ve Yılmaz, K. K. (2014). Evaluation of multiple satellite-based precipitation products over complex topography. Journal of Hydrometeorology, 15(4), 1498-1516.

9. Dino, I. G., ve Akgül, C. M. (2019). Impact of climate change on the existing residential building stock in Turkey: An analysis on energy use, greeenhouse gas emissions and occupant comfort. Renewable energy, 141, 828-846.
10. Dölek, İ. (2013). Muş'ta yaşanan sel ve taşkınlara neden olan doğal faktörlerin analizi. Marmamara Coğrafya Dergisi, 28, 408-422.
11. Dönmez, S., ve Tekeli, A. E. (2017). Comparison of TRMM-based flood indices for Gaziantep, Turkey. Natural Hazards, 88, 821-834.
12. Hamada, A., Murayama, Y., ve Takayabu, Y. N. (2014). Regional characteristics of extreme rainfall extracted from TRMM PR measurements. Journal of Climate, 27(21), 8151-8169.
13. IPCC. (2023, Ocak). https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2019/11/SRCCL-Full-Report-Compiled-191128.pdf adresinden alındı
14. Jonkman, S., ve Vrijling, J. K. (2008). Loss of life due to floods. Journal of Flood Risk Management, 1(1), 43-56. Karaoğlu, M. (2011). Zirai meteorolojik açıdan Iğdır iklim etüdü. Journal of the Institute of Science and Technology, 1(1), 97-104.
15. Liu, Z. (2023). Evaluation of rainfall thresholds triggering debris flows in western China with gauged and satellite-based precipitation measurement. Journal of Hydrology, 620, 129500.
16. Maggioni, V., Massari, C., ve Kidd, C. (2021). Errors and uncertanties associated with quasiglobal satellite precipitation products. S. Michaelides içinde, Precipitation Science (s. 377-390). ScienceDirect.
17. Mazzoglio, P. (2022). Insights on a global extreme raindall detection system. S. Michaelidas içinde, Precipitation Science (s. 135-155). Sience Direct.
18. MGM. (2023a, Ekim). https://www.mgm.gov.tr/iklim/iklim-siniflandirmalari.aspx?m=IGDIR adresinden alındı
19. MGM. (2023b, Haziran). https://mgm.gov.tr/veridegerlendirme/maksimum-yagislar.aspx adresinden alındı
20. NASA. (2023a, Aralık). https://gpm.nasa.gov/missions adresinden alındı
21. NASA. (2023b, Aralık). https://gpm.nasa.gov/resources/faq/what-are-differences-between-imerg-early-late-and-final-runs-and-which-should-be-used adresinden alındı
22. Pombo, S., ve Olivera, R. P. (2015). Evaluation of extreme precipitation estimates from TRMM in Angola. Journal of Hydrology, 523, 663-679.
23. SYGM (2023, Aralık). https://www.tarimorman.gov.tr/SYGM/Belgeler/Ta%C5%9Fk%C4%B1n%20Y%C3%B6netim%20Kitab%C4%B1/Taskin%20Yonetimi_16x24cm.pdf
24. Tabari, H. (2020). Climate change impact on flood and extreme precipitation increases with water availability. Scientific reports, 10(1), 13768.
25. Tekeli, A. E. (2015). Uydu Tabanlı Yağış Verileri ile Gaziantep Taşkınlarının İncelenmesi. II. Meteorolojik Uzaktan Algılama Sempozyumu, (s. 400-405).
26. Tekeli, A. E., ve Dönmez, S. (2016). Gaziantep sellerinin tespiti için uydu tabanlı yağış taşkın indeksinin elde edilmesi. VI. Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Sempozyumu, (s. 400-405).
27. Tekeli, A. E., ve Fouli, H. (2016). Evaluation of TRMM satellite-based precipitation indexes for flood forecasting over Riyadh City, Saudi Arabia. Journal of Hydrology, 541, 471-479.
28. Tekeli, A. E. (2017). Exploring Jeddah floods by tropical rainfall measuring mission analysis. Water, 9(8), 612.
29. Tekeli, A. E., ve Fouli, H. (2017). Reducing false flood warnings of TRMM rain rates thresholds over Riyadh City, Saudi Arabia by utilizing AMSR-E soil moisture information. Water Resources Management, 31, 1243-1256.
30. Türkeş, M. (2020). Climate and drought in Turkey. Water Resources of Turkey, 85-125.
31. UNDRR. (2023, Haziran). https://www.undrr.org/publication/human-cost-disasters-overview-last-20-years-2000-2019 adresinden alındı
32. Yaltı, S., ve Aksu, H. (2019). Drought Analysis of Iğdır Turkey. Turkish Journal of Agriculture-Food Science and Technolgy, 7(12), 2227-2232.
33. Yılmaz, M. T., Amiad, M., ve Yücel, İ. (2017). TRMM ve GPM uzaktan algılama ve ECMWF numerik model kaynaklı yağış verilerinin doğrulanması. III. Meteorolojik Uzaktan Algılama Sempozyumu, (s. 354-355)