Development of a regional-scale prediction method for ground level particulate matter concentrations based on aod from different satellites in Turkey

Aerodinamik çapları 10 µm'den küçük olan solunabilir partikül maddeler (PM10), insan sağlığı ve atmosfer üzerindeki olumsuz etkilerle yakından ilişkilidir. Uydu bazlı aerosol optik derinliği (AOD) ürünlerine dayalı istatistiksel regresyon modelleri büyük alanlarda yer seviyesinde ölçülen günlük PM10 konsantrasyonlarının belirlenmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışma, Türkiye genelinde Terra ve Aqua uydularından elde edilen yeni geliştirilmiş Koleksiyon 6.1 (C6.1) Orta Çözünürlüklü Görüntüleme Spektroradiometresi (MODIS) DTB AOD ürünleri ile günlük PM10 konsantrasyonlarını tahmin etmek için Türkiye'de yapılan ilk çalışmadır. Çalışmada, zamansal ve mekânsal parametrelerin ortak kullanımı ile uyduların geçiş zamanlarındaki PM10 konsantrasyonlarının farklılığı dikkate alınarak Türkiye'de diğer modellere göre tahmin gücü daha yüksek olduğu bilinen zaman-mekân değişkenli iki farklı rastgele orman modeli (STRF) geliştirilmiştir. Bu model, 2008-2019 yılları arasında PM10 tahmininin doğruluğunu iyileştirmek için MODIS AOD, meteorolojik ve arazi bazlı verileri girdi olarak kullanmaktadır. Güneş radyasyonu ve toz yüzey konsantrasyonu sırasıyla Terra ve Aqua uydularının geçiş zamanı için en etkili tahmin parametreleri olarak belirlenmiştir. STRF modeli ile, Terra ve Aqua AOD için 0,71 (0,67) çapraz geçerlilik korelasyon katsayısı (R) ve kök ortalama kare hatası ile ulusal ölçekte orta düzeyde bir tahmin performansı elde edilmiştir. Modelin özellikle hem bölgesel (0.80'e varan korelasyon katsayısı) hem de tekil istasyon bazında (0.90'a varan korelasyon katsayısı) PM10 konsantrasyonlarını daha iyi tahmin ettiği belirlenmiştir. Ayrıca bu çalışmada geliştirilen STRF modeli, Türkiye genelinde hava kirliliği çalışmaları için önemli olan yüksek kaliteli bir PM10 veri seti oluşturmanın ilk adımıdır.