Comparison of climate classification methods and spatial distribution analysis in the Research Forest of Çankırı Faculty of Forestry

Abstract

Background and aims This study aims to determine and analyze the climate types and their spatial distribution within the Çankırı Faculty of Forestry Research Forest using various climate classification methods. Identifying climate variability in research forests is essential for the sustainable management of forest ecosystem processes such as water balance, soil moisture, and ecological resilience. Methods The study employed six different classification methods: Thornthwaite, Erinç, Aydeniz, Köppen, Trewartha, and De Martonne. Climate types were determined based on long-term meteorological data and mapped using Geographic Information Systems (GIS) and geostatistical modeling techniques, particularly the ordinary kriging interpolation method. Results Results indicated that semi-arid and less humid climate types, characterized by a noticeable water deficit, are predominant in the northwestern and southwestern sections of the research forest. In contrast, semi-humid climate types with sustained water surplus prevail in the central and eastern parts. Thornthwaite and Erinç methods were particularly effective in identifying zones with high water balance sensitivity, while the Trewartha classification highlighted areas with high-altitude snow cover and water retention potential. The Aydeniz and De Martonne methods effectively represented microclimatic transition zones across the forest landscape. Conclusions The identified climatic variations significantly influence the forest ecosystem's water retention capacity, soil moisture status, and growth periods. Accordingly, it is recommended to enhance silvicultural interventions in semi-arid areas to mitigate water deficit risks and to strengthen forest management practices aimed at preserving soil moisture and increasing water retention capacity in semi-humid zones.

Keywords

• Thornthwaite
• Erinç
• Aydeniz
• Köppen
• Trewartha
• De Martonne

Çankırı Orman Fakültesi Araştırma Ormanında iklim sınıflandırma yöntemlerinin karşılaştırılması ve mekânsal dağılım analizi

Abstract

Giriş ve Hedefler Bu çalışma, Çankırı Orman Fakültesi Araştırma Ormanı’nda farklı iklim sınıflandırma yöntemleri kullanılarak iklim tiplerinin belirlenmesini ve bu tiplerin mekânsal dağılımlarının analiz edilmesini amaçlamaktadır. Araştırma ormanlarında iklimsel farklılıkların tespiti; su dengesi, toprak nemi ve ekosistem dayanıklılığı gibi orman ekosistem süreçlerinin sürdürülebilir şekilde yönetilmesi açısından büyük önem taşımaktadır. Yöntemler Çalışmada Thornthwaite, Erinç, Aydeniz, Köppen, Trewartha ve De Martonne sınıflandırma yöntemleri uygulanarak, araştırma ormanına ait iklim tipleri belirlenmiştir. Elde edilen sınıflandırma sonuçları, Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) ve jeoistatistiksel modelleme teknikleri (özellikle ordinary kriging) kullanılarak mekânsal olarak haritalanmıştır. Bulgular Elde edilen sonuçlara göre, araştırma ormanının kuzeybatı ve güneybatı kesimlerinde su açığının belirgin olduğu yarı kurak–az nemli iklim tipleri; merkez ve doğu kesimlerinde ise su fazlasının sürdüğü yarı nemli iklim tipleri hâkimdir. Thornthwaite ve Erinç yöntemleri, su dengesi açısından duyarlı bölgelerin tespiti konusunda öne çıkarken; Trewartha sınıflaması, yüksek rakımlı bölgelerde kar örtüsü ve su tutma kapasitesine yönelik potansiyeli belirlemede etkili olmuştur. Aydeniz ve De Martonne yöntemleri ise mikroklimatik geçiş zonlarını başarılı biçimde yansıtmıştır. Sonuçlar Araştırma ormanında belirlenen iklimsel farklılıkların, orman ekosistemlerinin su tutma kapasitesi, toprak nem durumu ve büyüme periyotları üzerinde doğrudan etkili olduğu görülmüştür. Bu bağlamda, yarı kurak alanlarda su açığı riskine karşı silvikültürel müdahalelerin artırılması; yarı nemli alanlarda ise toprak neminin korunması ve su tutma kapasitesinin yükseltilmesine yönelik ormancılık uygulamalarının güçlendirilmesi önerilmektedir.

Keywords

• Thornthwaite
• Erinç
• Aydeniz
• Köppen
• Trewartha
• De Martonne

References

1. Abay, G., Ursavaş, S., 2009. Çankırı ili araştırma ormanı karayosunu (Musci) flora ve ekolojisi. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 11(16), 61–70.
2. Akkaya, D., Çakır, F., 2022. Çankırı Eldivan yöresinde Anadolu Karaçamı (Pinus nigra subsp. pallasiana (Lamb.) Holmboe) doğal gençliklerine Çam Ökseotu (Viscum album subsp. austriacum (Wiesb.) Vollm.) bulaşma derecesinin belirlenmesi ve silvikültürel yaklaşımlar. Anadolu Orman Araştırmaları Dergisi, 8(2), 73-79.
3. Alcamo, L., Broich, K., Disse, M., 2023. Nature-based solutions for drought resilient forests. EGU General Assembly Conference, Vienna, Austria, pp. EGU-14949.
4. Aydeniz, A., 1985. Toprak amenajmanı-I. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları, Ankara.
5. Blanco-Rodríguez, M.Á., Ameztegui, A., Gelabert, P., Rodrigues, M., Coll, L., 2023. Short-term recovery of post-fire vegetation is primarily limited by drought in Mediterranean forest ecosystems. Fire Ecology, 19(1), 68.
6. Bonan, G.B., 2008. Forests and climate change: forcings, feedbacks, and the climate benefits of forests. Science, 320(5882), 1444-1449.
7. Chudy, R.P., Cubbage, F.W., Mei, B., Siry, J.P., 2023. The Journal of Forest Business Research to support sustainable forest investments for economic, social, and environmental benefits. Bioresources, 18(3), 4373.
8. Çakır, M., 2021. Orman karıncalarının (Formica rufa grup) mikroeklembacaklı komünite yapısına etkisi. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 23(3), 941-949.

9. Çakır, M., Çakır, F., Yalçıntekin, H.İ., 2020. Çankırı Karatekin Üniversitesi, Orman Fakültesi Araştırma ve Uygulama Ormanı’nda humus formlarının belirlenmesi ve değerlendirilmesi. Anadolu Orman Araştırmaları Dergisi, 6(2), 82-90.
10. Çakır, M., Sargıncı, M., Akburak, S., 2023. Karaçam (Pinus nigra Arnold.) meşcerelerinde ibre döküm miktarı ve bu yolla toprak ekosistemine geri dönen karbon ve azotun tespiti. Düzce Üniversitesi Orman Fakültesi Ormancılık Dergisi, 19(2), 269-282.
11. Çakır, M., Tunç, T., 2019. Ayrışma sürecinde orman karıncalarının (Formica rufa grup) rolü: İlk yıl sonuçları. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 21(2), 477-485.
12. Çerçi, E., Göl, C., 2021. Tuzlu ve jipsli sahalarda oyuntu içinde doğal yetişen ağaç ve çalı türleri: Ballıca Deresi Havzası. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 23(2), 624-635.
13. Çölkuşu, T., Buğday, E., 2022. Planning optimal forest road network using unmanned aerial vehicle (Eldivan Sample). 1st International Karatekin Science and Technology Conference, Çankırı Karatekin University, Çankırı, pp. 199-204.
14. Day, K., Trethewey, C., Leech, S., 2002. Research programs at the University of British Columbia Research Forests. International Symposium for Advancing Field Science and LTER (Long Term Ecological Research) Networks, Sapporo, Japan, pp. 73-77.
15. Demir, K., Göl, C., 2022. Anadolu karaçam ormanlarında bakının ölü örtü ve üst toprak özelliklerine etkileri. Anadolu Orman Araştırmaları Dergisi, 8(2), 89-97.
16. Dölarslan, M., Gül, E., Erșahin, S. (2018). Endemic vascular plants of marble and serpentine parent materials in semiarid grassland. Turkish Journal of Agriculture-Food Science and Technology, 6(6), 693-698.
17. Dursun, İ., Yazıcı, N., 2022. Köppen-Trewartha ve Thornthwaite yöntemlerine göre Isparta Yöresi iklim tipinin belirlenmesi. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 8(2), 264-279.
18. Ercanlı, İ., Şenyurt, M., Günlü, A., Çakır, M., Bolat, F., Bulut, S., 2023. ÇAKÜ Araştırma Ormanı karaçam meşcereleri için tek ve çift girişli toprak üstü ağaç biyokütle denklemlerinin geliştirilmesi. Anadolu Orman Araştırmaları Dergisi, 9(2), 126-134.
19. Erinç, S., 1969. Türkiye’de iklim ve iklim bölgeleri. İstanbul Üniversitesi Yayınları, İstanbul. Gilliam, F.S., 2016. Forest ecosystems of temperate climatic regions: from ancient use to climate change. New Phytologist, 212(4), 871-887.
20. Göl, C., 2022. Influences of slope aspects on soil properties of Anatolian black pine forests in the semiarid region of Turkey. Anadolu Orman Araştırmaları Dergisi, 8(1), 17-24.
21. Göl, C., Buğday, E., Ediş, S., Ercanlı, İ., 2015. Ormanlık havzalarda üretim yollarında sıkışmanın üst toprak hidro-fiziksel özelliklerine etkileri. Üretim İşlerinde Hassas Ormancılık Sempozyumu, Çankırı, 208-225.
22. Göl, C., Dengiz, O., 2007. Land use and land cover variation and soil properties of Cankırı-Eldivan Karataşbağı river basin. University of Ondokuz Mayıs, J. Agric. Sci. Turk., 22, 86-97.
23. Göl, C., Öner, N., 2003. Çankırı-Eldivan-Korubaşı mevkii doğal ve yapay orman kuruluşlarının bazı toprak ve silvikültürel özellikleri yönünden incelenmesi. Gazi Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 3(1), 1-18.
24. Göl, C., Sezgin, M., Dölarslan, M.B., 2008. Changes of Soil Properties and Flora in Natural Forest and Afforestation Areas (Çankırı-Eldivan Region). International Meeting on Soil Fertility Land Management and Agroclimatology. Turkey, pp. 53-64.
25. Göl, C., Ünver, İ., Özhan, S., 2004. Çankırı-Eldivan yöresinde arazi kullanma türleri ile yüzey toprağı nemi arasındaki ilişkiler. Turkish Journal of Forestry, 5(2), 17-29.
26. Göl, C., Yılmaz, H., Ediş, S., 2010. Çankırı Karatekin Üniversitesi Orman Fakültesi Araştırma ve Uygulama Ormanı topraklarının bazı özellikleri ve sınıflandırması. III. Ulusal Karadeniz Ormancılık Kongresi, Trabzon, pp.941-952.
27. Görgülü, E., Göl, C., 2021. Coğrafi bilgi sistemleri ile havza morfometrik analizi: Sarayköy Göleti Havzası (Çankırı) örneği. Anadolu Orman Araştırmaları Dergisi, 7(2), 107-118.
28. Günlü, A., Gögerçin, R., 2017. ÇAKÜ Orman Fakültesi Araştırma Ormanında Göktürk-2 uydu görüntüsü kullanılarak bazı meşcere parametrelerinin tahmin edilmesi. Anadolu Orman Araştırmaları Dergisi, 3(1), 1-13.
29. Haines, R., 2005. The contribution of Australian and international forestry research. Research in Agriculturel and Applied Economics, Canberra, Australia, pp. 74-79.
30. Houghton, J. T., 2007. Global warming: The complete briefing. Cambridge University Press, Cambridge.
31. IPCC, 2021. Climate change 2021: The physical science basis. contribution of working group I to the sixth assessment report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. Cambridge.
32. Işık, E., Göl, C., 2021. Yarı kurak bölgelerde doğal ve plantasyon karaçam ormanlarının bazı toprak özellikleri ile organik karbon ve toplam azot depolama kapasitelerinin değerlendirilmesi. Turkish Journal of Forestry, 22(3), 202-210.
33. Keleş, N. N, Tepebaş, B., Keleş, S., 2024. Orman ağaçlarında depolanan karbon ve üretilen oksijen miktarının zamansal değişiminin analizi. Anadolu Orman Araştırmaları Dergisi, 10(2), 16-21.
34. Konca-Kędzierska, K., Pianko-Kluczyńska, K., 2018. The influence of relative humidity on fires in forests of Central Poland. Forest Research Papers, 79(3), 269–279.
35. Landsberg, J.J., Gower, S.T., 1997. Applications of physiological ecology to forest management. Elsevier. California.
36. Luo, X., Li, S., Yang, W., Liu, L., Shi, Y., Lai, Y., Yu, P., Yang, Z.Y., Luo, K., Zhou, T., Yang, X., Wang, X., Chen, S., Tang, X., 2023. Spatio-temporal changes in global root zone soil moisture from 1981 to 2017. Journal of Hydrology. 626, 130297.
37. Malagnoux, M., Sène, E.H., Atzmon, N., 2007. Forests, trees and water in arid lands: A delicate balance. Unasylva, 58(229), 24-9.
38. Materia, S., Ardilouze, C., Prodhomme, C., Donat, M.G., Benassi, M., Doblas-Reyes, F.J., Peano, D., Caron, L.P., Ruggieri, P., Gualdi, S., 2022. Summer temperature response to extreme soil water conditions in the Mediterranean transitional climate regime. Climate Dynamics, 58(7), 1943-1963.
39. Muluneh, M.G., 2021. Impact of climate change on biodiversity and food security: a global perspective—a review article. Agriculture & Food Security, 10(36), 1-25.
40. Oskay, F., Şimşek, Z., 2017a. Çankırı (Eldivan) karaçam orman topraklarında saptanan bazı mikrofungusların in vitro koşullarda antagonistik etkileşimlerinin belirlenmesi. Anadolu Orman Araştırmaları Dergisi, 3(2), 130-138.
41. Oskay, F., Şimşek, Z., 2017b. Çankırı (Eldivan) karaçam orman topraklarında saptanan mikrofunguslar. Anadolu Orman Araştırmaları Dergisi, 3(1), 23-38.
42. Owari, T., Im, S., Guan, B.T., 2020. Special feature Long-term monitoring and research in Asian university forests: towards further understanding of environmental changes and ecosystem responses. Journal of Forest Research. 25(3), 134-135.
43. Öner, N, 2002. Çankırı ilinin kuraklık bakımından kritiği ile ağaçlandırmalarda kullanılabilecek türler ve ağaçlandırma teknikleri. Kırsal Çevre Yıllığı, 67-87.
44. Öner, N., Çakır, M., 2006. Yaprak alanının Anadolu Karaçamı (Pinus nigra subsp. nigra var. caramanica) ve Sarıçam (Pinus sylvestris L.) fidanlarında bitki çap, boy, hacim ve ağırlık artımı üzerine etkileri. Kastamonu University Journal of Forestry Faculty, 6(2), 167-178.
45. Öner, N., İmal, B., 2009. Bülbülpınarı (Eldivan-Çankırı) yöresi meşcere kuruluşları üzerine araştırmalar, Turkish Journal of Forestry, 7(2), 67-79.
46. Öner, N., Sıvacıoğlu, A., 2010. Yarıkurak bölge ağaçlandırmaları ve çölleşme (Çankırı ve Tosya Örneği). Çölleşme ile Mücadele Sempozyumu, Çorum, pp. 94-104.
47. Peel, M.C., Finlayson, B.L., McMahon, T.A., 2007. Updated world map of the Köppen-Geiger climate classification. Hydrology and Earth System Sciences, 11(5), 1633-1644.
48. Pyrgou, A., Santamouris, M., Livada, I., Cartalis, C., 2019. Retrospective analysis of summer temperature anomalies with the use of precipitation and evapotranspiration rates. Climate, 7(9), 104.
49. Saab, N.N., Şimşek, Z., Kondur, Y., 2023. Ooencyrtus pityocampae (Mercet) (Hymenoptera: Encyrtidae)’nın Graphosoma lineatum (L.) (Heteroptera: Pentatomidae) yumurtalarındaki etkinliği ve parazitlenme süresinin etkisi. Anadolu Orman Araştırmaları Dergisi, 9(1), 70-80.
50. Schreiber, E., 1904. Die Verteilung des Niederschlags in den Alpen. Gotha: Justus Perthes.
51. Tewari, D.N., 1994. Forestry Research for Sustainable Development. The Indian Forester, 120(1), 3-11.
52. Thornthwaite, C.W., 1948. An approach toward a rational classification of climate. Geographical review, 38(1), 55-94.
53. Tuttu, G., Aytaş, İ., Bilgili, B.C., 2024. Bitkisel tasarımda Leontice leontopetalum L. (Kırbaş) türünün kullanım potansiyeli analizi. Anadolu Orman Araştırmaları Dergisi, 10(1), 119-126.
54. Tuttu, G., Ursavaş, S., 2022. Çankırı Karatekin Üniversitesi, Orman Fakültesi Araştırma ve Uygulama Ormanının (Çankırı/Eldivan) florası. Anadolu Orman Araştırmaları Dergisi, 8(1), 51-65.
55. Türkeş, M., 1998. Klimatoloji ve Meteoroloji. Kriter Yayınları.
56. Ursavaş, S., Edis, S., 2024. Environmental and Topographical Factors Influencing Moss Distribution in Semi-Arid Regions: A Study of Çankırı-Eldivan Mountain. Anatolian Bryology, 10(2), 179-190.
57. Ursavaş, S., Öztürk, E., 2016. Mosses identified on deadwoods in the Research and Application Forest of the Çankırı Karatekin University, Faculty of Forestry. Anatolian Bryology, 2(1-2), 21–46.
58. Ursavaş, S., Tuttu, G., 2020. Çankırı Karatekin Üniversitesi, orman fakültesi araştırma ve uygulama ormanının karayosunu florasına katkılar. Anatolian Bryology, 6(1), 27-40.
59. Vose, J.M., Swank, W.T., Adams, M.B., Amatya, D.M., Campbell, J., Johnson, S.L., Swanson, F.J., Kolka, R., Lugo, A.E., Musselman, R., Rhoades, C.C., 2014. The Role of Experimental Forests and Ranges in the Development of Ecosystem Science and Biogeochemical Cycling Research. In: Hayes, D., Stout, S., Crawford, R., Hoover, A. (eds) USDA Forest Service Experimental Forests and Ranges. Springer, New York, NY.
60. Wenwei, J., Shuquan, Y., Guomo, Z., Zhilin, J., Wenming, S., 2002. A study on water-holding function of different forest vegetation in Anji region. Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis, 24(5), 635-639.
61. Yılmaz, S., Şimşek, Z., İmal, B., Öner, N., Kondur, Y., 2007. Çankırı (İldivan-Küçükhacibey)'da gerçekleştirilen ağaçlandırma çalışmaları. Türkiye'de Yarıkurak Bölgelerde Yapılan Ağaçlandırma ve Erozyon Kontrolü Uygulamalarının Değerlendirilmesi Çalıştayı, Bildiriler Kitabi. Nevşehir, Ministry of Environment and Forestry, General Directorate of Afforestation and Erosion Control, 88-93.
62. Zhang, T., Yang, J., Winrich, A., Will, R.E., Zou, C.B., 2024. Trade-off of ecosystem productivity and water use related to afforestation in southcentral USA under climate change. Science of The Total Environment, 915, 170255.