İstanbul • Kandilli Yakını • 2000–2040

Baraj Doluluk Projeksiyonu

Bu sayfa, baraj doluluk oranlarını iklim değişkenleriyle modelleyen çalışmanın yöntemini, modellerini, değerlendirmelerini ve 2040’a uzanan projeksiyonlarını sunar.

Model yaklaşımı: veri‑odaklı (iklim + gecikmeler) Değerlendirme: 5y / 10y backtest Belirsizlik: ±RMSE bandı

Özet

  • Gözlenen doluluk: 2000–2024
  • İklim projeksiyonu: 2027–2040
  • Değişkenler: yağış, ET0, sıcaklık, nem, basınç, VPD
  • Modeller: Ridge, GBR, HGB, RF, ETR
Toplam ay480+
Projeksiyon2040
Model sayısı5

Kapsam ve Veri

Bu çalışma, İstanbul barajlarının doluluk oranını iklim değişkenleriyle ilişkilendirerek 2040’a kadar projekte eder. Sunum için tasarlanmış hızlı, anlaşılır ve güven veren bir görünüm hedeflenmiştir.

Kullanılan Değişkenler

  • Yağış (rain_mm), ET0 (et0_mm_month)
  • Sıcaklık (t_mean_c), Nem (rh_mean_pct)
  • Basınç (pressure_kpa), VPD (vpd_kpa_mean)
  • Mevsimsellik (sin/cos), gecikmeler ve hareketli ortalamalar
Aylık frekans 2000–2024 gözlenen doluluk 2000–2026 iklim sürücü paneli 2027–2040 iklim projeksiyonu

Modelleme Mantığı

  • Yıllık genişleyen eğitim penceresi
  • 2027 = 2000–2026 iklim sürücüleri ile eğitim
  • 2028+ = 2000–(önceki yıl) ile eğitim
  • Gelecek bandı: ±max(RMSE)

Bu akış scripts/project_to_2040_rolling.py içinde tanımlıdır.

Veri dosyaları ana proje ortamında tutulur; bu sayfada veri yolu paylaşılmaz.

ET0 Nasıl Hesaplanıyor?

ET0 (referans evapotranspirasyon), iklim değişkenlerinden hesaplanır. Bu projede ET0 aylık verisi panelde hazır gelir; eksik aylarda klimatolojik ortalama ile tamamlanır. VPD, sıcaklık ve nemden türetilir.

FAO‑56 Penman‑Monteith (ET0)

ET0 = [0.408·Δ·(Rn − G) + γ·(900/(T+273))·u2·(es − ea)] / [Δ + γ·(1 + 0.34·u2)]
  • ET0: referans evapotranspirasyon (mm/gün)
  • Rn: net radyasyon, G: toprak ısı akısı
  • T: sıcaklık (°C), u2: 2 m rüzgar hızı
  • es−ea: buhar basıncı açığı (VPD)
  • Δ: doygun buhar basıncı eğimi, γ: psikrometrik sabit

Yıllık Özet (Hesaplanan)

Ortalama (1975–2004) 945.9 mm/yıl
Min / Maks 882.6 – 1071.1 mm/yıl
Trend +25.1 mm / 10 yıl
Baz (1995–2004) 970.6 mm/yıl
2031–2035 Tahmin 1030.2 mm/yıl
Fark (2031–2035) +59.6 mm/yıl

Kaynaklar: ET0 özet JSON · Yöntem notu

ET0 Paket (Gerçek Radyasyon) — Baraj

Bu bölüm, mevcut ET0 paketindeki grafiklerin baraj odaklı kopyalarıyla hazırlanmıştır.

ET0 formül açıklaması
Baraj ET0 — FAO‑56 Penman‑Monteith Formülü
ET0 aylık açıklamalı örnek
Baraj ET0 — Aylık (2004 açıklamalı)
ET0 yıllık trend
Baraj ET0 — Yıllık Trend (Robust)
ET0 quant forecast
Baraj ET0 — Quant Forecast
ET0 10 yıllık özet
Baraj ET0 — 10 Yıllık Özet
ET0 aylık 5y ortalama
Baraj ET0 — Aylık 5y Ortalama

Yöntem Notu: baraj_et0_method_note_tr.md

Özet: baraj_et0_real_radiation_summary.json

Değişkenler Nereden Geliyor?

Doğrudan Gözlenen / Projeksiyon

  • rain_mm: Panel + iklim projeksiyonu
  • et0_mm_month: Panel + iklim projeksiyonu
  • t_mean_c: Panel + iklim projeksiyonu
  • rh_mean_pct: Panel + iklim projeksiyonu

2027–2040 için iklim projeksiyonu kullanılır; 2000–2026 iklim sürücüleri gözlemden gelir. Doluluk gözlemi 2000–2024 aralığındadır.

Türetilen / Doldurulan

  • pressure_kpa: Panelde var; gelecekte aylık klimatoloji ile tamamlanır
  • vpd_kpa_mean: T ve RH’den hesaplanır (VPD = es − ea)
  • balance: rain_mm − et0_mm_month
  • delta/lag/MA: değişim, gecikme, 3–6 ay ortalamalar

Türetim adımları project_to_2040_rolling.py içinde otomatik çalışır.

Model Kartları (5y / 10y)

Ridge 5y/10y
Ridge
GBR 5y/10y
GBR
HGB 5y/10y
HGB
RF 5y/10y
RF
ETR 5y/10y
ETR

Doğruluk Metrikleri (Basit Anlatım)

RMSE Kareli hata ortalaması kökü. Büyük hataları daha fazla cezalandırır. Birimi “doluluk yüzdesi puanı”dır. Düşükse daha iyidir.
MAE Ortalama mutlak hata. “Ortalama kaç puan yanıldık?” sorusunun cevabı. Birimi yüzde puandır.
MAPE Ortalama yüzde hata. %10 → tahminler gerçeğin ortalama %10’u kadar sapıyor demektir.
Pearson Gerçek seri ile tahmin serisinin doğrusal uyumunu ölçer. -1 ile +1 arasındadır. Sitede % olarak yazılıdır: %90 → r=0.90 demektir. 1’e yakınsa trend uyumu güçlüdür, 0’a yakınsa zayıftır.

Her model için bu değerler, 5y/10y kartlarının sağ alt köşesindeki bilgi kutusunda yazılıdır.

Modellerin Nerede Kullanıldığı

Ridge

  • Ne işe yarar? İklim değişkenleri ile doluluk arasındaki “doğrusal” ilişkiyi yakalar.
  • Ne zaman iyi? Trendleri hızlı görmek, basit ve stabil bir referans oluşturmak.
  • Sınırları? Karmaşık ve ani sıçramaları yakalamada zayıf kalabilir.
  • Kod: scripts/project_to_2040_rolling.py

GBR

  • Ne işe yarar? Doğrusal olmayan ilişkileri “katman katman” öğrenir.
  • Ne zaman iyi? Mevsimsel dalgalanma ve ani değişimlerin olduğu dönemlerde.
  • Sınırları? Veri gürültüsüne duyarlı olabilir, düzenli izleme gerekir.
  • Kod: scripts/project_to_2040_rolling.py

HGB

  • Ne işe yarar? Büyük veride hızlı ve güçlü bir boosting yaklaşımı sağlar.
  • Ne zaman iyi? Orta/uzun vadede stabil eğilimleri çıkarırken.
  • Sınırları? Parametre seçimi iyi yapılmazsa aşırı uyum (overfit) olabilir.
  • Kod: scripts/project_to_2040_rolling.py

RF

  • Ne işe yarar? Birçok karar ağacının ortalamasıyla “sağlam” tahmin üretir.
  • Ne zaman iyi? Gürültülü veri ve uç değerlerin olduğu yıllarda.
  • Sınırları? Çok uzun vadede yumuşatma yapabilir.
  • Kod: scripts/project_to_2040_rolling.py

ETR

  • Ne işe yarar? Çok sayıda “rastgeleleştirilmiş” ağaçla güçlü genelleme üretir.
  • Ne zaman iyi? Hem kısa hem uzun vadede dengeli performans istenince.
  • Sınırları? Yorumlanabilirliği Ridge kadar net değildir.
  • Kod: scripts/project_to_2040_rolling.py

Modeller (Sekmeli Görünüm)

Siyah: Gözlenen (Geçmiş). Turuncu: Simülasyon (Gelecek). Kesik çizgi: son gözlenen ay. Turuncu gölgeli alan: ±RMSE bandı.

Ridge

Doğrusal, stabil temel model. Ölçekleme ile birlikte hızlı ve yorumlanabilir.

  • 5y/10y kart: Ridge performansı
  • 2000–2040 projeksiyonu + belirsizlik bandı
  • 2024+ yakınlaştırma

scripts/project_to_2040_rolling.py

Ridge 2000-2040
Ridge 5y/10y Ridge 2024-2040

GBR

Boosting tabanlı model; doğrusal olmayan ilişkileri yakalar.

scripts/project_to_2040_rolling.py

GBR 2000-2040
GBR 5y/10y GBR 2024-2040

HGB

Histogram tabanlı gradient boosting; hızlı ve verimli.

scripts/project_to_2040_rolling.py

HGB 2000-2040
HGB 5y/10y HGB 2024-2040

RF

Random Forest; kararlı ansambllar ile genel performansı yüksek.

scripts/project_to_2040_rolling.py

RF 2000-2040
RF 5y/10y RF 2024-2040

ETR

Extra Trees; rastgeleleştirilmiş ağaçlar ile güçlü genelleme.

scripts/project_to_2040_rolling.py

ETR 2000-2040
ETR 5y/10y ETR 2024-2040

V3 Modeller (Yeni Mimari)

V3 mimarisi: logit hedef + anomali + fizik katmanı + purged walk‑forward CV + konformal belirsizlik bandı. Eski çıktılara dokunulmadı; bunlar ek katmandır.

LGB_DART

  • CV Pearson: 0.829
  • CV RMSE: 41.05 puan
  • CV MAPE: 88.7%
LGB DART v3 projection

XGBoost

  • CV Pearson: 0.854
  • CV RMSE: 40.72 puan
  • CV MAPE: 87.7%
XGBoost v3 projection

Extra Trees (ETR)

  • CV Pearson: 0.802
  • CV RMSE: 40.55 puan
  • CV MAPE: 87.0%
ETR v3 projection

Stacking

Stacking v3 projection

Ensemble Median

Ensemble median v3 projection

CV Karşılaştırma

V3 CV comparison

Not: V3 sonuçları purged walk‑forward CV üzerinden hesaplandı.

Etkileşimli Simülasyon

Bu bölümde yağış/ET0 değişimi ve kullanım‑buharlaşma kayıp oranlarını ayarlayarak projeksiyonun nasıl değiştiğini canlı görebilirsiniz. Grafikte bir tarihin üstüne gelince o ayın olası doluluğu görünür.

Temel projeksiyon Ayarlanmış projeksiyon

Veri hazır

Kullanım
Buharlaşma
Seçilen Tarih —
Temel Doluluk —
Ayarlanmış Doluluk —
Tarih aralığı: —
Hızlı Senaryo Butonları

İklim Senaryosu

0%
0%

Kayıp Bileşenleri

—
0%
2040 tahmini kullanım: —
Trend aralığı: —
Mevsimsellik: —
—

Not: Buharlaşma etkisi doğrudan ET0 değişimine bağlandı. ET0 artarsa buharlaşma artar.

Not: Senaryo etkileri, regresyon katsayılarının işaretini koruyacak şekilde sunum için ölçeklendirildi.

Gerçek Hesap (2023)

  • Buharlaşma payı: — (—)
  • Kullanım payı: — (—)
  • Toplam baraj alanı: — km²

Akademik Yöntem Notu

Simülasyon, baz projeksiyonun aylık doluluk değişimini (ΔS) hacim tabanlı su dengesiyle günceller. Yağış havza alanı üzerinden akış katsayısı ile içeri alınır; göl yüzeyine düşen yağış doğrudan eklenir. ET0, açık su katsayısı (Kc) ile buharlaşmaya çevrilir; kullanım yıllık talep ve mevsimsellik profiline göre aylık hacme dönüştürülür.

Senaryo etkisi, baz projeksiyondaki aylık değişime eklenen hacim farkı olarak uygulanır.

ΔS_mcm = R_m·P_m·A_catch·0.001 + P_m·A_lake·0.001 − Kc·ET0_m·A_lake·0.001 − U_m
Fill′ = clip( Fill + (ΔS_scen − ΔS_base)/C )
Toplam havza alanı: — km²
Toplam aktif kapasite: — hm³
Açık su alanı: — km²
Kc (açık su): —
Akış katsayısı (aylık): —
Ortalama yağış (mm/ay): —
Ortalama ET0 (mm/ay): —

Model Kodları (Özet)

project_to_2040_rolling.py

  • 2000–2040 sürücü panelini iklim projeksiyonu ile birleştirir.
  • Özellikler: yağış/ET0, sıcaklık, nem, basınç, VPD, gecikmeler ve hareketli ortalamalar.
  • Yıllık yeniden eğitim: 2027=2000–2026, 2028+=2000–(önceki yıl).
  • Çıktılar: 2040 projeksiyon grafikleri ve ±RMSE belirsizlik bandı.

scripts/project_to_2040_rolling.py

build_model_cards_5y_10y.py

  • 5y ve 10y holdout pencerelerinde model doğrulaması yapar.
  • RMSE, MAE, MAPE, Pearson metriklerini hesaplar.
  • Her model için tek görselde 5y/10y kart üretir.

scripts/build_model_cards_5y_10y.py

Raporlar

Kodlar ve Çıktılar

Üretim scriptleri:

  • scripts/build_model_cards_5y_10y.py
  • scripts/project_to_2040_rolling.py

Çıktılar ana proje ortamında üretilir ve burada sadece görsel/PDF olarak paylaşılır.

Kaynakça

  1. FAO‑56: Crop Evapotranspiration (PDF)
  2. FAO Penman‑Monteith yöntemi (not)
  3. HEC USACE Penman‑Monteith yöntemi
  4. WMO Guide (WMO‑No.8)
  5. İBB Açık Veri API (CKAN)
  6. İBB Yetki Alanı (havza alanı)
  7. İSKİ Baraj Doluluk
  8. İSKİ Su Kaynakları
  9. Open‑Meteo Historical Weather API
  10. NOAA NAO indeks serisi
  11. AA 2023 İstanbul su kullanımı haberi
  12. Forecasting: Principles and Practice (FPP3)
  13. Tüm kaynaklar (tam liste)

Not: Tüm dış bağlantılar otomatik liste olarak references.html içinde bulunur.