SWOT Uydu Verilerinin Dar Nehir Kesitlerinde Kullanım Potansiyeli

Abstract

Akarsulardaki akıma ait güvenilir bilgi, hidrolojik su döngüsünün anlaşılması, su kaynaklarının yönetilmesi, taşkın ya da kuraklık tehlikelerinin değerlendirilmesi, sulama, hidroelektrik enerji üretimi, taşımacılık vb. süreçler için hayati önem taşımaktadır. Bu bilgi, akarsular üzerinde kurulan akım gözlem istasyonları ile elde edilmektedir. Akım gözlem istasyonlarının sayısı özellikle topografik olarak ulaşılması zor yerlerde azalmaktadır. Akım gözlem istasyonlarının kurulması ve işletilmesi için belli bir maliyet gereklidir. Bu nedenle bazı akarsu havzalarında akım gözlem ağındaki istasyon sayısı yeterli değildir, hatta bazı akarsu ya da kollarında hiç akım gözlemi yapılmamaktadır. Bu nedenle, uzaktan algılama gibi alternatif ya da tamamlayıcı ölçme tekniklerine önemle ihtiyaç duyulmaktadır. Akımı ölçmek için kullanılan uzaktan algılama gözlemlerinden nehir genişliği, akım derinliği ve su yüzeyi eğimi elde edilebilir. 2022 yılının Aralık ayında uzaya fırlatılan bir uydu olan SWOT (Surface Water Ocean Topography - Yüzey Suyu ve Okyanus Topografyası), adından da anlaşılacağı üzere bu amaçla oşinografi ve hidroloji ile ilgili uygulamalarda kullanılmaktadır. Bu çalışmada da SWOT uydusu ürünlerinin performansının su yüksekliği bazında Türkiye’nin batısındaki Gediz Havzası için yerinde gözlemler kullanılarak değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Bu uydu ile ilgili Türkiye’de henüz bir çalışma yapılmamış olmasının yanında uluslararası literatürde de çok geniş olmayan akarsular için kullanımının sınırlı kalmasından dolayı SWOT uydusunun performansı ile ilgili belirsizlikler bulunmaktadır. Bu çalışma, SWOT’un Türkiye koşullarında uygulanabilirliğini ortaya koyma ve geniş olmayan akarsulardaki performansını belirleyebilme motivasyonu ile yapılmıştır. Uygulama alanı olarak seçilen Gediz ana kolu üzerinde 18 km’lik bir geçkide yerinde ölçümler yapılmış ve uydu verileri incelenmiştir. Sonuçlar, SWOT’un 7–20 m genişlikteki dar nehir kesitlerinde bile saha ölçümleriyle yüksek düzeyde uyum sağladığını göstermiş; bu yönüyle çalışma SWOT’un Türkiye’de, üstelik geniş olmayan akarsularda uygulanabilirliğini ve akım ölçümü olmayan akarsu uygulamalarında kullanılabilirliğini ortaya konmuştur.

Keywords

• SWOT
• Gediz Havzası
• dar nehir
• ortofoto
• su yüzeyi yüksekliği

The Potential of Using Swot Satellite Data in Narrow River Sections

Abstract

Reliable information on streamflow is of vital importance for understanding the hydrological water cycle, managing water resources, assessing flood or drought hazards, irrigation, hydroelectric power generation, transportation, and similar processes. This information is obtained through streamflow gauging stations installed at river sections. The number of streamflow gauging stations decreases especially in topographically hard-to-access areas. The installation and operation of streamflow gauging stations are costly. For this reason, in some river basins the number of stations in the streamflow observation network is insufficient, and in some rivers or tributaries, no streamflow observations are carried out at all. Therefore, there is a strong need for alternative or complementary measurement techniques such as remote sensing. River width, flow depth, and water surface slope can be obtained from the remote sensing observations used to measure streamflow. A satellite launched in December 2022, SWOT (Surface Water and Ocean Topography), as its name suggests, is used in oceanographic and hydrological applications for this purpose. In this study, it is aimed to evaluate the performance of SWOT satellite products on a water surface elevation basis for the Gediz Basin in western Turkey using in-situ observations. In addition to the fact that there are uncertainties regarding the performance of the SWOT satellite and no study on this satellite has yet been conducted in Turkey, its use remains limited in the international literature for rivers that are not very wide. Taking this as a research gap, this study was carried out with the motivation of assessing the applicability of SWOT under hydrological conditions in western part of Turkey and determining its performance in narrow rivers. In-situ measurements were conducted along a transect of 18 km on the main river channel of Gediz River, and satellite data were analyzed. Results showed that SWOT provided a high level of agreement with field measurements even in narrow river sections with widths of 7–20 m. In this respect, the study demonstrates not only the applicability of SWOT in Turkey but also its usability in narrow rivers and its potential for the evaluation in rivers without streamflow measurements.

Keywords

• SWOT
• Gediz Basin
• narrow river
• orthophoto
• water surface elevation

References

1. Biancamaria, S., Lettenmaier, D., Pavelsky, T. The SWOT Mission and Its Capabilities for Land Hydrology, Surveys in Geophysics, 37 (2), 307-337, 2016.
2. Torres, R., P. Snoeij, D. Geudtner, D. Bibby, M. Davidson, E. Attema, P. Potin, B. Rommen, N. Floury, M. Brown, I. Navas Traver, P. Deghaye, B. Duesmann, B. Rosich, N. Miranda, C. Bruno, M. L'Abbate, R. Croci, A. Pietropaolo, M. Huchler, Rostan, F. GMES Sentinel-1 mission, Remote Sensing of Environment, 120, 9–24, 2012.
3. Drusch, M., Del Bello, U., Carlier, S., Colin, O., Fernandez, V., Gascon, F., Hoersch, B., Isola, C., Laberinti, P., Martimort, P., Meygret, A., Spoto, F., Sy, O., Marchese, F., Bargellini, P. Sentinel-2: ESA's Optical High-Resolution Mission for GMES Operational Services, Remote Sensing of Environment, 120, 25-36, 2012.
4. Wulder, M.A., Loveland, T.R., Roy, D.P., Crawford, C.J., Masek, J.G., Woodcock, C.E., Allen, R.G., Anderson, M.C., Belward, A.S., Cohen, W.B. and Dwyer, J. Current status of Landsat program, science, and applications, Remote Sensing of Environment, 225, 127–147, 2019.
5. Tapley, B.D., Watkins, M.M., Flechtner, F. et al. Contributions of GRACE to understanding climate change, Nature Climate Change, 9, 358–369, 2019.
6. Öztürk, D., Sesli, F.A. Kızılırmak Nehrinin Sinüsellik ve Örgülülük Karakteristiklerindeki Zamansal Değişimlerin Belirlenmesi, 15. Türkiye Harita Bilimsel ve Teknik Kurultayı, Ankara, 25 - 28 Mart, 2015.
7. Bor, A., Hazar, O., Elçi, Ş. Morphological Analysis of Büyük Menderes River over the Years Using Satellite Imagery, Proceedings of the 40th IAHR World Congress, ISSN-L 2521-7119, Viyana, 21-25 Ağustos, 2023.
8. Turoğlu, H., Duran, A. Shoreline change in the Filyos River Delta on the Black Sea and indications for near future, Turkish Geographical Review, 78, 61-74, 2021.

9. Karaman, M., Özelkan, E., Taşdelen, S. Influence of Basin Hydrogeology in the Detectability of Narrow Rivers by Sentinel2-A Satellite Images: A Case Study in Karamenderes (Çanakkale), Journal of Natural Hazards and Environment, 4(2), 140-155, 2018.
10. Narin, O.G., Lindenbergh, R., Abdikan, S. Temporal Analysis of Reservoirs, Lakes, and Rivers in the Euphrates–Tigris Basin from Multi-Sensor Data Between 2018 and 2022, Remote Sensing, 17, 2913, 2025.
11. Bonnema, M. G., Sikder, S., Hossain, F., Durand, M., Gleason, C. J., Bjerklie, D. M. Benchmarking wide swath altimetry-based river discharge estimation algorithms for the Ganges river system, Water Resources. Research, 52, 2439–2461, 2016.
12. Desrochers, N.M., Peters, D.L., Siles, G., Cauvier Charest, E., Trudel, M., Leconte, R. A Remote Sensing View of the 2020 Extreme Lake-Expansion Flood Event into the Peace– –Athabasca Delta Floodplain—Implications for the Future SWOT Mission, Remote Sensing, 15 (5), 1278, 2023.
13. Du, B., Jin, T., Liu, D., Wang, Y., Wu, X. Accurate Discharge Estimation Based on River Widths of SWOT and Constrained At-Many-Stations Hydraulic Geometry, Remote Sensing, 15, 1672, 2023.
14. Durand, M., Dai, C., Moortgat, J., Yadav, B., de Moraes Frasson, R. P., Li, Z., et al. Using river hypsometry to improve remote sensing of river discharge, Remote Sensing of Environment, 315, 114455, 2024.
15. Normandin, C., Frappart, F., Baghdadi, N., Bourrel, L., Peña Luque, S., Ygorra, B., Kitambo, B., Papa, F., Riazanoff, S., Wigneron, J-P. First results of the surface water ocean topography (SWOT) observations to rivers elevation profiles in the Cuvette Centrale of the Congo Basin, Frontiers in Remote Sensing, 5, 1466695, 2024.
16. Sait Mutlu Karahan & Orhan Gündüz (2025) Hydrological insights from SWOT: Comparative analysis of water surface elevation and area time series from hydrocron API, Remote Sensing Applications: Society and Environment, Volume 40, November 2025, 101790
17. SYGM (Su Yönetimi Genel Müdürlüğü) Gediz Nehir Havzası Yönetim Planı Stratejik ÇED Raporu, 157s, 2018.
18. NASA & CNES, SWOT Science Data Products User Handbook, https://ctoh-docs.sedoo.fr/Handbooks_BD_CTOH/product_handbooks/D-109532_SWOT_UserHandbook_20240502.pdf, Yayın Tarihi 2 Mayıs 2024, Erişim Tarihi Ağustos, 2025.
19. Colliander, A., Cosh, M. H., Bourgeau-Chavez, L., Kelly, V. R., Kraatz, S., Siqueira, P., Walker, V. A., Chen, X., Roy, A., Lakhankar, T., McDonald, K. C., Steiner, N., Kurum, M., Kim, S.-b., Berg, A., Xu, X., Misra, S., Ogut, M., Vittucci, C., Kimball, J. S., Entekhabi, D., & Yueh, S. H. SMAP validation experiment 2019–2022 (SMAPVEX19–22): Field campaign to improve soil moisture and vegetation optical depth retrievals in temperate forests. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 18, 10749–10771, 2025. https://doi.org/10.1109/JSTARS.2025.3553085
20. Cook, C. L., Bourgeau-Chavez, L., Vander Bilt, D., Miller, M. E., Kraatz, S., Cosh, M. H., Kelly, V. R., Colliander, A. Comparison of in situ plant area index and remotely sensed leaf area index of northeastern American deciduous, mixed, and coniferous forests for SMAPVEX19–22. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 18, 18251–18263, 2025. https://doi.org/10.1109/JSTARS.2025.3588091
21. Alsdorf, D. E., E.Rodríguez, Lettenmaier, D. P. Measuring surface water from space, Review of Geophysics, 45, RG2002, 2007, https://doi.org/10.1029/2006RG000197.
22. NASA. Surface Water and Ocean Topography (SWOT) Project: Science Requirements Document (Revision B, Document ID D-61923). Jet Propulsion Laboratory, 2018, https://swot.jpl.nasa.gov/system/documents/files/2176_2176_D-61923_SRD_Rev_B_20181113.pdf
23. NASA, SWOT River Products, https://swot.jpl.nasa.gov/resources/136/swot-river-products/, Yayın Tarihi 15 Şubat 2019, Güncelleme Tarihi 20 Şubat 2020, Erişim Tarihi Temmuz 2025.
24. Zhao, Y., Fu, J., Pang, Z., Jiang, W., Zhang, P., Qi, Z. Validation of Inland Water Surface Elevation from SWOT Satellite Products: A Case Study in the Middle and Lower Reaches of the Yangtze River, Remote Sensing, 17, 1330, 2025.
25. Gehring, J., Duvvuri, B.; Beighley, E. Deriving River Discharge Using Remotely Sensed Water Surface Characteristics and Satellite Altimetry in the Mississippi River Basin, Remote Sensing, 14, 3541, 2022.
26. Nair, A. S., Soman, M. K., Girish, P., Karmakar, S., Indu, J. Evaluating SWOT water level information using a large-scale hydrology simulator: A case study over India, Advances in Space Research, 70 (5), 1362–1374, 2022.