Current and Future Holdridge Ecological Zones for Turkey Using High Resolution ERA-Interim and HadGEM2-CC Model Data

Abstract

Holdridge ecological zones (HEB) are used for climate classifications and contain biome identification. In this study, using high-resolution ERA-Interim and HadGEM2-CC model data, current, 2041-2060 and 2061-2080 periods HEB zones of Turkey have been created. According to the obtained results, while premontane and lower montane belts are expanded in Turkey, subalpine, alpine and alvar belts are narrowing during the 2041-2080 period. Arid regions that not been in Turkey now appears during the 2041-2060 period. While semi-arid and sub-humid areas are increasing, humid, per-humid, super humid and semi-saturated areas are decreasing in this period. Desert shrubs, thorn woodlands, thorn steppes, steppes, dry forests, moist forests, wet forests, rain forests, tundra and cold desert biomes has been determined in current Turkey conditions. While very arid forest biome appears in 2041-2060 period, glacial areas disappear in 2061-2080 period. A method that makes determination of HEB classes practical has been developed.

Keywords

• Holdridge ecological zones
• Biomes of Turkey
• Climate change
• HadGEM2-CC model data
• ERA-Interim data

Yüksek Çözünürlüklü ERA-Interim ve HadGEM2-CC Model Verilerine Göre Türkiye’nin Güncel ve Gelecekteki Holdridge Ekolojik Bölgeleri

Abstract

Holdridge ekolojik bölgeleri (HEB), iklim sınıflandırma amacıyla kullanılmakta, ayrıca biyom tanımlaması sunmaktadır. Bu çalışmada yüksek çözünürlüklü ERA-Interim ve gelecek durumu yansıtan HadGEM2-CC modeli verileri kullanılarak, Türkiye’nin güncel, 2041-2060 ve 2061-2080 dönemleri içi HEB ve bu dönemlere ait tümleşik HEB sınırları oluşturulmuştur. Elde edilen sonuçlara göre 2041-2080 döneminde Türkiye’de alçak irtifa ve dağönü kuşakları genişlerken dağlık, yarı alpin ve alpin sahaların daralmakta karlı sahalar ise neredeyse ortadan kalkmaktadır. Türkiye’de 2041-2060 döneminde kurak sahalar ortaya çıkmakta, yarı kurak ve yarı nemli sahalar artmakta, nemli, çok nemli, aşırı nemli ve yarı doygun sahalar ise daralmaktadır. Günümüzde Türkiye’de çöl çalılıkları, dikenli çalılıklar, dikenli stepler, stepler, kurak ormanlar, nemli ormanlar, ıslak ormanlar, yağmur ormanları, tundralar ve soğuk çöl biyomları ile buzul alanları bulunmaktadır. 2041-2060 döneminde çok kurak orman biyomu ortaya çıkarken, 2061-2080 döneminde buzul alanları ortadan kalkmaktadır. Çalışmada ayrıca HEB sınıflarının belirlenmesi pratik hale getiren bir yöntem geliştirilmiştir.

Keywords

• Holdridge Ekolojik Bölgeleri
• Türkiye biyomları
• İklim değişikliği
• HadGEM2-CC verileri
• ERA-Interim verileri

References

1. Arslan, E. S., Örücü, K. Ö. (2019). Present and future potential distribution of the Pinus Nigra Arnold. and Pinus Sylvestris L. using Maxent model. International Journal of Ecosystems and Ecology Science (IJEES), 9(4), 787–798. doi:10.31407/ijees9425.
2. Atalay, İ. (2008). Ekosistem Ekolojisi. İzmir: META Basım Matbaacılık Hizmetleri.
3. Baydar, A., Kanber, R. (2012). Effects of climatic changes on cotton production. Toprak Su Dergisi, 1(1), 47–54. doi:10.21657/tsd.55464.
4. Bozkurt, D., Sen, O. L. (2013). Climate change impacts in the Euphrates-Tigris Basin based on different model and scenario simulations. Journal of Hydrology, 480, 149–161. doi:10.1016/j.jhydrol.2012.12.021.
5. Çiner, A. (2003). Türkiye’nin Güncel Buzulları ve Geç Kuvaterner Buzul Çökelleri. Türkiye Jeoloji Bülteni, 46(1), 55–78.
6. Çoban, H. O., Örücü, Ö. K., Arslan, E. S. (2020). Maxent modeling for predicting the current and future potential geographical distribution of Quercus Libani Olivier. Sustainability (Switzerland), 12(7), 1–17. doi:10.3390/su12072671.
7. Dee, D. P., Uppala, S. M., Simmons, A. J., Berrisford, P., Poli, P., Kobayashi, S., … Vitart, F. (2011). The ERA-Interim reanalysis: Configuration and performance of the data assimilation system. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 137(656), 553–597. doi:10.1002/qj.828.
8. Demir, İ., Kılıç, G., Çoşkun, M. (2008). Precis bölgesel iklim modeli ile Türkiye için iklim öngörüleri: HaDAMP3 SRES A2 senaryosu. IV. Atmosfer Bilimleri Sempozyumu, Bildiriler Kitabı, Bildiriler, 365–373.

9. Deveci, H., Konukcu, F., Altürk, B. (2019). İklim değişikliğinin Trakya Bölgesi’nde buğday yetiştirilen toprağın nem profiline etkisinin belirlenmesi. Journal of Tekirdag Agricultural Faculty, 16(2), 201–218. doi:10.33462/jotaf.543103.
10. Erinç, S. (1965). Yağış müessiriyeti üzerine bir deneme ve yeni bir indis. İstanbul: İstanbul Üniversitesi, Edebiyat Fakültesi, Coğrafya Enstitüsü Yayınları.
11. Erinç, S. (1949). The climates of Turkey according to Thornthwaite’s classifications. Annals of the Association of American Geographers, 39(1), 26–46. doi:10.1080/00045604909351994.
12. Fick, S. E., Hijmans, R. J. (2017). WorldClim 2: new 1-km spatial resolution climate surfaces for global land areas. International Journal of Climatology, n/a-n/a. doi:10.1002/joc.5086.
13. Gönençgil, B., Sarıgül, O. (2018). Peltier’e göre Türkiye’nin morfojenetik bölgelerinin belirlenmesi. TÜCAUM 30. Yıl Uluslararası Coğrafya Sempozyumu içinde (ss. 121–137). Ankara.
14. Gorguner, M., Kavvas, M. L., Ishida, K. (2019). Assessing the impacts of future climate change on the hydroclimatology of the Gediz Basin in Turkey by using dynamically downscaled CMIP5 projections. Science of the Total Environment, 648, 481–499. doi:10.1016/j.scitotenv.2018.08.167.
15. Güngör, T. (2019). Belirli iklim sınıflandırmalarının Türkiye için karşılaştırmalı analizi. Ankara Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi.
16. Gürkan, H., Arabacı, H., Demircan, M., Eskioğlu, O., Şensoy, S., Yazici, B. (2016). GFDL-ESM2M modeli temelinde RCP4.5 ve RCP8.5 senaryolarına göre Türkiye için sıcaklık ve yağış projeksiyonları. Coğrafi Bilimler Dergisi, 14(2), 77–88. doi:10.1501/Cogbil_0000000174.
17. Hepbilgin, B., Koç, T. (2017). HadGEM2-ES/RegCM4.3.4 küresel/bölgesel model verilerine göre Kaz Dağı ve yakın çevresinin yağışlarında olası değişiklikler (2000-2099). Türk Coğrafya Dergisi, (69), 39–46. doi:10.17211/tcd.309311.
18. Hijmans, R. J., Cameron, S. E., Parra, J. L., Jones, P. G., Jarvis, A. (2005). Very high resolution interpolated climate surfaces for global land areas. International Journal of Climatology, 25(15), 1965-1978. doi:10.1002/joc.1276.
19. Holdridge, L. R. (1947). Determination of world plant formations from simple climatic data. Science, 105(2727), 367–368. doi:10.1126/science.105.2727.367.
20. Holdridge, L. R., Joseph, A. T. (1967). Life Zone Ecology with Photographic Supplement Prepared. Tropical Science Center. Costa Rica.
21. Kapur, B., Koç, M., Özekici, B. (2012). Artan CO2 ve küresel iklim değişikliğinin Çukurova Bölgesinde buğday verimliliği üzerine etkileri. Ç.Ü Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 28(4), 152–162.
22. Karaoğlu, M. (2018). Iğdır-Aralık’ta rüzgar erozyonu çalışmaları. Journal of Agriculture, 1(2), 25–38.
23. Karger, D. N., Conrad, O., Böhner, J., Kawohl, T., Kreft, H., Soria-Auza, R. W., … Kessler, M. (2017). Climatologies at high resolution for the earth’s land surface areas. Scientific Data, 4(1), 1–20. doi:10.1038/sdata.2017.122.
24. Kattsov, V., Federation, R., Reason, C., Africa, S., Uk, A. A., Uk, T. A., … Uk, A. S. (2013). Evaluation of climate models. Climate Change 2013 the Physical Science Basis: Working Group I Contribution to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, 9781107057, 741–866. doi:10.1017/CBO9781107415324.020.
25. Köppen, W., Geiger, R. (1954). Klima der erde (climate of the earth) wall map 1:16 Mill. Gotha: Klett-Perthes.
26. Kottek, M., Grieser, J., Beck, C., Rudolf, B., Rubel, F. (2006). World map of Köppen-Geiger climate classification updated. Meteorologische Zeitschrift, 15, 259–263. doi:10.1127/0941-2948/2006/0130.
27. Leemans, R. (1990). Possible changes in natural vegetation due to a global warming. Global data sets collected and compiled by the Biosphere Project, Working Paper (C. Working Pa). Laxenburg, Austria: IIASA. doi:10.1017/cbo9780511525537.030.
28. Lugo, A. E., Brown, S. B., Dodson, R., Smith, T. S., Shugart, H. H. (1999). The Holdridge life zones of the conterminous United States in relation to ecosystem mapping. Journal of Biogeography. doi:10.1046/j.1365-2699.1999.00329.x.
29. Mert, A., Özkan, K., Şentürk, Ö., Negiz, M. G. (2016). Changing the potential distribution of Turkey oak (Quercus cerris L.) under climate change in Turkey. Polish Journal of Environmental Studies, 25(4), 1633–1638. doi:10.15244/pjoes/62230.
30. OGM. (2012). Orman Atlası. Ankara: Orman ve Su İşleri Bakanlığı, Orman Genel Müdürlüğü.
31. Önol, B., Semazzi, F. H. M. (2009). Regionalization of climate change simulations over the Eastern Mediterranean. Journal of Climate, 22(8), 1944–1961. doi:10.1175/2008jcli1807.1.
32. Ozturk, T., Altinsoy, H., Türkeş, M., Kurnaz, M. L. (2012). Simulation of temperature and precipitation climatology for the Central Asia CORDEX domain using RegCM 4.0. Climate Research, 52(1), 63–76. doi:10.3354/cr01082.
33. Peel, M. C., Finlayson, B. L., Mcmahon, T. A. (2007). Updated world map of The Koppen-Geiger climate classification. Hydrol. Earth Syst. Sci. Discuss., 4, 439–473.
34. Raja, N., Aydin, O., Türkoğlu, N., Çiçek, İ. (2019). A reconstruction of Turkey’s potential natural vegetation using climate indicators. Journal of Forestry Research, 30(6), 2199–2211. doi:10.1007/s11676-018-0855-7.
35. Rohli, V. R., Vrga, A. J., Rohli, R. V. (2018). Climatology. Burlington: Jones&Barlett Learning.
36. Sarıkaya, M. A. (2011). Türkiye’nin Güncel Buzulları. İ. D. Ekinci (Ed.), Fiziki Coğrafya Araştırmaları: Sistematik ve Bölgesel (Prof.Dr. Mehmet Yıldız Hoşgören’e armağan kitabı) içinde . İstanbul.
37. Sarıkaya, Mehmet Akif, Çiner, A., Zreda, M. (2011). Quaternary glaciations of Turkey. Developments in Quaternary Science, 15(December), 393–403. doi:10.1016/B978-0-444-53447-7.00030-1.
38. Sarıkaya, O., Karaceylan, I. B., Sen, I. (2018). Maximum entropy modeling (maxent) of current and future distributions of Ips mannsfeldi (Wachtl, 1879) (curculionidae: Scolytinae) in turkey. Applied Ecology and Environmental Research, 16(3), 2527–2535. doi:10.15666/aeer/1603_25272535.
39. Şensoy, S., Ulupınar, Y. (2015). İklim sınıflandırmaları. http://212.174.109.9/FILES/iklim/iklim_siniflandirmalari.pdf, 29.06.2016. Ankara.
40. Sezer, İ. L. (1988). İklim ve vejatasyon sınıflandırması konusunda yeni bir indis denemesi. Ege Coğrafya Dergisi, 4, 161–201.
41. Tatli, H., Dalfes, H. N. N. (2016). Defining Holdridge’s life zones over Turkey. International Journal of Climatology, 36(11), 3864–3872. doi:10.1002/joc.4600.
42. Tatlı, H. (2017). Classification of the Köppen and Holdridge life zones with respect to the climate scenarios- Rcp4.5 over Turkey. 8th Atmospheric Sciences Symposium - 01-04 November 2017, 651–657.
43. Taylor, L. R., Myers, A. A., Giller, P. S. (1989). Analytical Biogeography. The Journal of Animal Ecology (C. 58). doi:10.2307/5151.
44. Tekin, M. K., Tatlı, H., Koç, T. (2018). Türkiye’deki yaşam-bölgelerinin Holdridge yaşam-zon yöntemi ile belirlenmesi. TÜCAUM 30. Yıl Uluslararası Coğrafya Sempozyumu içinde (ss. 713–722).
45. Thornthwaite, C. W. (1948). An approach toward a rational classification of climate. Geographical Review, 38(1), 55. doi:10.2307/210739
46. Trewartha, G. T. (1968). An Introduction to Climate. New York: McGraw-Hill.
47. Türkeş, M. (2013). Biyocoğrafya; Bir Paleocoğrafya ve Ekoloji Yaklaşımı. İstanbul: Kriter Yayınevi.
48. Turp, M. T., Tuğba Öztürk, Türkeş, M., Kurnaz, M. L. (2014). Investigation of projected changes for near future air temperature and precipitation climatology of Turkey and surrounding Regions by using the regional climate model RegCM4.3.5. Ege Coğrafya Dergisi, 23(1), 1–24.
49. Ustaoglu, B., Karaca, M. (2014). The effects of climate change on spatiotemporal changes of Hazelnut (Corylus Avellana) cultivation areas in the Black Sea Region, Turkey. Applied Ecology and Environmental Research (AEER), 12(2), 309–324.
50. Walas, Ł., Sobierajska, K., Ok, T., Dönmez, A. A., Kanoğlu, S. S., Dagher-Kharrat, M. B., … Boratyński, A. (2019). Past, present, and future geographic range of an oro-Mediterranean Tertiary relict: The juniperus drupacea case study. Regional Environmental Change, 19(5), 1507–1520. doi:10.1007/s10113-019-01489-5.
51. Yılmaz, E., Çiçek, İ. (2016). Türkiye Thornthwaite iklim sınıflandırması. Journal of Human Sciences, 13(3), 3973–3993. doi:10.14687/jhs.v13i3.3994.
52. Yılmaz, E., Çiçek, İ. (2018). Türkiye’nin detaylandırılmış Köppen-Geiger iklim bölgeleri. İnsan Bilimleri Dergisi, 15(1), 225–242.