A Comparative Analysis of Heat Waves in Türkiye Based on Different Methodologies (1975–2022)

Abstract

Climate change is one of the most significant environmental issues of our time. Consequently, heat waves are becoming increasingly common. This study based on an evaluation of 159 meteorological stations across Türkiye to determine the number, duration, and intensity of heat waves between 1975 and 2022 using both the 90th percentile and 3℃ methods. Analyses were performed using the Mann Kendall test and linear trend analysis. The results were mapped using GIS techniques. The findings indicate that although the statistical significance of the number of heat waves across the region was mostly at the 0.001 and 0.01significance levels for both methods, the continuity index was higly significant only in the 90th-percentile method. Significance remained low for the intensity index across both methods compared with other indices. In linear trend analyses, the number of heat waves increased at all stations. Most stations showed a positive trend in persistence and intensity over a 48-year period.

Keywords

• Climate change
• Heatwaves
• Extreme events
• Trend analysis
• Türkiye

Türkiye’deki Sıcak Hava Dalgalarının Farklı Metodolojilere Göre Karşılaştırmalı Analizi (1975–2022)

Abstract

İklim değişikliği günümüzün en önemli çevresel sorunlarındandır. Bununla birlikte sıcak hava dalgaları da giderek yaygınlaşmaktadır. Bu çalışmada, Türkiye genelinde toplam 159 meteoroloji istasyonunun değerlendirilmesiyle 1975-2022 yılları arasında sıcak hava dalgalarının sayısı, sürekliliği ve şiddeti hem 90 persentil hem de 3℃ metodu ile çözümlenmiştir. Analizler, Mann Kendall istatistiki analizi ve doğrusal eğilim analizi metodu ile yapılmıştır. Elde edilen sonuçların çıktıları CBS teknikleri kullanılarak haritalandırılmıştır. Bulgulara göre sıcak hava dalgalarının sayısında bölge genelinde her 2 metotta da istatistiki anlamlılık çoğunlukla 0.001 ve 0.01 seviyesindeyken süreklilik indisinde sadece 90 persentil metodunda genel olarak anlamlılığın yüksek olduğu bulunmuştur. Şiddet indisinde ise istatistiki anlamlılık her 2 metotta da diğer indislere göre düşük kalmıştır. Doğrusal eğilim analizlerinde ise incelenen dönemde sıcak hava dalgası sayısı tüm istasyonlarda artış göstermiştir. Süreklilik ve şiddet indisinde ise 48 yıllık periyotta istasyonların çoğunda pozitif bir eğilim olduğu ortaya çıkarılmıştır.

Keywords

• İklim değişikliği
• Sıcak hava dalgaları
• Ekstrem hadiseler
• Trend analizi
• Türkiye

References

1. Abbasnia, M. (2019). Climatic characteristics of heat waves under climate change: A case study of mid-latitudes, Iran. Environment, Development and Sustainability, 21(2), 637-656. https://doi.org/10.1007/s10668-017-0052-4
2. Acar Deniz, Z. & Gönençgil, B. (2015). Trends of summer daily maximum temperature extremes in Turkey. Physical Geography, 36(4), 268–281. https://doi.org/10.1080/02723646.2015.1045285
3. Akyol, İ. (1945). Atmosfer sarsımları ve Türkiye'de hava tipleri. Türk Coğrafya Dergisi, (7-8), 1-36.
4. Atzori, R., Fyall, A. & Miller, G. (2018). Tourist responses to climate change: Potential impacts and adaptation in Florida's coastal destinations. Tourism Management, 69, 12-22.
5. Baltaci, H., Ozturk, Y. & Akkoyunlu, B. O. (2024). Long-term variations and synoptic features of heat waves in Turkiye. International Journal of Global Warming, 33(1), 51-68.
6. Bonett, D. G. & Wright, T. A. (2000). Sample size requirements for estimating Pearson, Kendall and Spearman correlations. Psychometrika, 65(1), 23-28.
7. Bonino, G., McAdam, R., Athanasiadis, R., Cavicchia, L., Rodrigues, R. R., Scoccimarro, E., … Masina, S. (2025). Mediterranean summer marine heatwaves triggered by weaker winds under subtropical ridges. Nature Geoscience, 18, 948–953. https://doi.org/10.1038/s41561-025-01762-9
8. Cao, L. J. & Yan, Z. W. (2012). Progress in research on homogenization of climate data. Advances in Climate Change Research, 3(2), 59–67. https://doi.org/10.3724/SP.J.1248.2012.00059

9. Chang, D., Bu, N., Zhang, N. & Xiao, H. (2024). Climate change and tourism demand: Risks for extreme heat? Heliyon, 10(17).
10. Çiçek, İ. (2000). Türkiye'de termik dönemlerin yayılışı ve süreleri. Dil ve Tarih-Coğrafya Fakültesi Dergisi, 40(1–2), 189–212.
11. Cowan, T., Undorf, S., Hegerl, G. C., Harrington, L. J. & Otto, F. E. (2020). Present-day greenhouse gases could cause more frequent and longer Dust Bowl heatwaves. Nature Climate Change, 10(6), 505–510. https://doi.org/10.1038/s41558-020-0771-7
12. DeCoster, J., & Claypool, H. M. (2004). Data analysis in SPSS. Retrieved March 2, 2026, from http://www.stat-help.com/notes.html
13. Demircan, M., Arabacı, H., Akçakaya, A., Şensoy, S., Bölük, E., Kömüşçü, A. Ü. & Coşkun, M. (2017). A review of the Turkey February heat wave of 2016. 8. Atmospheric Sciences Symposium (ATMOS2017) Bildiriler Kitabı (ss. 1–4).
14. Demircan, M. (2019). Sıcaklık verilerindeki kırılma tarihleriyle iklim indekslerinin ilişkisi (Yayımlanmamış yüksek lisans/doktora tezi). Ankara Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü, Coğrafya Anabilim Dalı, Fiziki Coğrafya Anabilim Dalı, Ankara.
15. Demirtaş, M. (2017). High impact heat waves over the Euro-Mediterranean region and Turkey in concert with atmospheric blocking and large dynamical and physical anomalies. Anadolu University Journal of Science and Technology A – Applied Sciences and Engineering, 18(1), 97–114.
16. Donmez, B., Donmez, K., Sonuç, C, Y., & Unal, Y. (2024). Future change of humid heat extremes and population exposure in Turkey. International Journal of Climatology, 44(11), 3912-3929. https://doi.org/10.1002/joc.8559
17. Dore, M. H. (2005). Climate change and changes in global precipitation patterns: What do we know? Environment International, 31(8), 1167-1181.
18. Durmuş, B., Bulut, İ. & Gönençgil, B. (2021). Antalya bölümünde sıcaklık ve yağış indislerinin değişim analizleri. Türk Coğrafya Dergisi, 78, 91-108. https://doi.org/10.17211/tcd.1009270
19. Ebi, K. L., Vanos, J., Baldwin, J. W., Bell, J. E., Hondula, D. M., Errett, N. A., . . . Berry, P. (2021). Extreme weather and climate change: Population health and health system implications. Annual Review of Public Health, 42(1), 293-315.
20. Erinç, S. (1996). Klimatoloji ve metodları (4. baskı). İstanbul: Alfa Basım Yayım Dağıtım.
21. Erlat, E. & Avşar, E. (2020). Türkiye’de Mayıs 2020 gözlenen sıcak hava dalgasının klimatolojik ve sinoptik değerlendirmesi. Ege Coğrafya Dergisi, 29(2), 201–215.
22. Erlat, E., & Türkeş, M. (2013). Observed changes and trends in numbers of summer and tropical days, and the 2010 hot summer in Turkey, International Journal of Climatology, 33(8), 1898-1908.
23. Erlat, E., Türkeş, M. & Aydin-Kandemir, F. (2021). Observed changes and trends in heatwave characteristics in Turkey since 1950. Theoretical and Applied Climatology, 145(1), 137-157.
24. Goodman, T. P. (1956). Technique for approximate measurement of correlation coefficients. Journal of Applied Physics, 27, 773–775.
25. González-Reyes, A., Jacques-Coper, M., Bravo, C., Rojas, M. & Garreaud, R. (2023). Evolution of heatwaves in Chile since 1980. Weather and Climate Extremes, 41, 100588. doi:https://doi.org/10.1016/j.wace.2023.100588
26. Gönençgil, B. ve Acar-Deniz, Z. (2016). İklim değişikliği. İçinde B. Gönençgil ve Z. Acar-Deniz (Ed.), Atmosfer kökenli afetler ve ekstrem hava olayları (ss. 58–84). İstanbul: Anka Matbaa.
27. Gürkan, H., Demircan, M., Eskicioğlu, O., Yazıcı, B., Sümer, U. M., Kömüşçü, A. Ü., … Aksoy, M. (2018). 1971–2017 dönemi Türkiye iklim değerlendirmesi. Türkiye Ulusal Jeodezi ve Jeofizik Birliği Bilimsel Kongresi Bildirileri. İzmir, Türkiye.
28. IPCC. (2019). Summary for policymakers. İçinde P. R. Shukla, J. Skea, E. C. Buendia, V. Masson-Delmotte, H. O. Pörtner, D. C. Roberts & J. Malley (Ed.), Climate change and land: An IPCC special report on climate change, desertification, land degradation, sustainable land management, food security, and greenhouse gas fluxes in terrestrial ecosystems (ss. 3–36). Geneva: Intergovernmental Panel on Climate Change. https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/sites/4/2020/02/SPM_Updated-Jan20.pdf
29. IPCC. (2023). Sections. İçinde Climate change 2023: Synthesis report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (Core Writing Team, H. Lee ve J. Romero (Ed.)), 35–115. https://doi.org/10.59327/IPCC/AR6-9789291691647
30. Junninen, H., Niska, H., Tuppurainen, K., Ruuskanen, J. & Kolehmainen, M. (2004). Methods for imputation of missing values in air quality data sets. Atmospheric Environment, 38(18), 2895-2907.
31. Kendall, M. G. (1975). Rank correlation methods. London, UK: Griffin.
32. Kessel, D. G. (2000). Global warming—facts, assessment, countermeasures. Journal of Petroleum Science and Engineering, 26(1-4), 157-168.
33. Kuşçu, Ç. ve Şengezer, B. (2011). Landsat TM verilerinden ısı adasının belirlenmesi: İstanbul’da yüzey sıcaklığı ile kentleşme faktörleri arasındaki ilişki. 34. Uluslararası Uzaktan Algılama Sempozyumu Bildiriler Kitabı (ss. 10–15). Sydney, Avustralya.
34. Kuglitsch, F. G., Toreti, A., Xoplaki, E., Della‐Marta, P. M., Zerefos, C. S., Türkeş, M. & Luterbacher, J. (2010). Heat wave changes in the eastern Mediterranean since 1960. Geophysical Research Letters, 37(4).
35. Li, A., Toll, M. & Bentley, R. (2024). The risk of energy hardship increases with extreme heat and cold in Australia. Communications Earth & Environment, 5(1).
36. Liaqat, W., Barutçular, C., Farooq, M., Ahmad, H., Jan, M., Ahmad, Z., . . . Li, M. (2022). Climate change in relation to agriculture: A review. Spanish Journal of Agricultural Research, 20(2).
37. Lindsey, R. & Dahlman, L. (2024, January 18). Climate change: Global temperature. NOAA Climate.gov. https://www.climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-global-temperature
38. Malhi, G. S., Kaur, M. & Kaushik, P. (2021). Impact of climate change on agriculture and its mitigation strategies: A review. Sustainability, 13, 1318. https://doi.org/10.3390/su13031318
39. Mann, H. B. (1945). Nonparametric tests against trend. Econometrica, 3(13), 245-259.
40. Martinez-Villalobos, C., Fu, D., Loikith, P. C. & Neelin, J. D. (2025). Accelerating increase in the duration of heatwaves under global warming. Nature Geoscience, 18(8), 716-723. https://doi.org/10.1038/s41561-025-01737-w
41. Marx, W., Haunschild, R. & Bornmann, L. (2021). Heat waves: a hot topic in climate change research. Theoretical and Applied Climatology, 146(1), 781-800.
42. Massetti, E. & Mendelsohn, R. (2015). How do heat waves, cold waves, droughts, hail and tornadoes affect US agriculture? CMCC Research Paper (RP0271), 1-24.
43. Meteoroloji Genel Müdürlüğü. (2025). Türkiye uzun yıllar sıcaklık ve yağış verileri [Veri seti]. Ankara: Meteoroloji Genel Müdürlüğü.
44. Miralles, D. G., Teuling, A. J., Van Heerwaarden, C. C. & Vilà-Guerau de Arellano, J. (2014). Mega-heatwave temperatures due to combined soil desiccation and atmospheric heat accumulation. Nature Geoscience, 7(5), 345-349. https://doi.org/10.1038/ngeo2141
45. Nhamo, G., Chapungu, L. & Mutanda, G. W. (2025). Trends and impacts of climate-induced extreme weather events in South Africa (1920–2023). Environmental Development, 31.
46. Opoku, E. O. & Boachie, M. K. (2020). The environmental impact of industrialization and foreign direct investment. Energy Policy, 137.
47. Özgün, B., Gözet, E. & Yılmaz, B. A. (2025). İklim değişikliğinin sıcak hava dalgaları üzerine etkisi (Türkiye’de 1980–2024 yılları arasında meydana gelen sıcak hava dalgası olayları). Atmosfer ve İklim Dergisi, 2(1), 13–27.
48. Perkins, S. E. & Alexander, L. V. (2013). On the measurement of heat waves. Journal of Climate, 26(13), 4500-4517. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-12-00383.1
49. Perkins-Kirkpatrick, S. E. & Lewis, S. C. (2020). Increasing trends in regional heatwaves. Nature Communications, 11(1), 3357. https://doi.org/10.1038/s41467-020-16970-7
50. Piticar, A., Croitoru, A. E., Ciupertea, F. A. & Harpa, G. V. (2018). Recent changes in heat waves and cold waves detected based on excess heat factor and excess cold factor in Romania. International Journal of Climatology, 38(4), 1777-1793. https://doi.org/10.1002/joc.5295
51. Poumadere, M., Mays, C., Le Mer, S. & Blong, R. (2005). The 2003 heat wave in France: Dangerous climate change here and now. Risk Analysis: An International Journal, 25(6), 1483-1494. https://doi.org/10.1111/j.1539-6924.2005.00694.x
52. Raza, A., Razzaq, A., Mehmood, S. S., Zou, X., Zhang, X., Lv, Y. & Xu, J. (2019). Impact of climate change on crops adaptation and strategies to tackle its outcome: A review. Plants, 8(2), 34.
53. Sağdıç, M. (2016). Türkiye’nin iklimi. M. Hayır Kanat (Ed.), Türkiye coğrafyası ve jeopolitiği. Ankara: Nobel Akademik Yayıncılık Eğitim Danışmanlık Tic. Ltd. Şti.
54. Şen, Ö. L. (2013). Türkiye'de iklim değişikliğinin bütünsel resmi. Türkiye'de İklim Değişikliği Kongresi (TİKDEK 2013), 3-5.
55. Serkendiz, H. & Tatlı, H. (2025). Heatwave dynamics in Türkiye: a long-term spatiotemporal analysis of frequency, duration, and intensity (1970–2022). Environmental Monitoring and Assessment, 197(7), 1-18.
56. Shi, T., Liu, L., Wen, X. & Qi, P. (2024). Research progress on the synergies between heat waves and canopy urban heat island and their driving factors. Frontiers in Environmental Science, 12. https://doi.org/10.3389/fenvs.2024.1363837
57. Stefanon, M., D’Andrea, F. & Drobinski, P. (2012). Heatwave classification over Europe and the Mediterranean region. Environmental Research Letters, 7(1).
58. Taşoğlu, E., Öztürk, M. Z. & Yazıcı, Ö. (2024). High Resolution Köppen‐Geiger Climate Zones of Türkiye. International Journal of Climatology, 44(14), 5248-5265.
59. Toros, H. (2011). Spatio-temporal variation of daily extreme temperatures over Turkey. International Journal of Climatology, 32(7), 1047-1055. doi: https://doi.org/10.1002/joc.2325
60. Unal, Y. S., Tan, E. & Menteş, S. S. (2013). Summer heat waves over western Turkey between 1965 and 2006. Theoretical and Applied Climatology (112), 339-350. https://doi.org/10.1007/s00704-012-0704-0
61. Xia, Y., Li, Y., Guan, D., Tinoco, D. M., Xia, J., Yan, Z., . . . Huo, H. (2018). Assessment of the economic impacts of heat waves: A case study of Nanjing, China. Journal of Cleaner Production, 171, 811-819.
62. Yılmaz, N. (2019). Trend analysis of sea level changes using IBM SPSS software. Australian Journal of Maritime & Ocean Affairs, 11(4), 201-217. https://doi.org/10.1080/18366503.2019.1686105
63. Yin, C., Yang, Y., Chen, X., Yue, X., Liu, Y. & Xin, Y. (2022). Changes in global heat waves and its socioeconomic exposure in a warmer future. Climate Risk Management, 38.