Application of Trend Analysis on Drought Indices in the West Black Sea Region

Abstract

This study has been carried out to trend analysis on drought indices in the West Black Sea Region. Drought is very important subject for climate researchers in recent years. In this study, it was investigated whether there is a trend in drought indices by using trend analysis methods. Firstly, the standardized precipitation index and De Martonne index were obtained for the trend analysis. After then, the Mann-Kendall test was applied to the drought indexes. The data network used in this study consists of 6 stations spanning from 1960 to 2015. The used data was selected to reflect general hydro-climatic conditions of the Western Black Sea Region. According to the trend analysis, there is an increasing trend that is not statistically significant at the 5% significance level in all stations in the extremely severe drought class for the 1-month standard precipitation index. On the other hand, the negative z values were determined in annual and winter De-Martonne indexes. The application of a trend detection in observed precipitations were resulted in the identification of decreasing trends in November, December and January precipitations for the mostly of stations.

Keywords

• West Black Sea,De-Martonne Index,Standardized Precipitation Index,Trend Analysis

Batı Karadeniz Bölgesinde Kuraklık İndisleri Üzerine Trend Analizi Uygulanması

Abstract

Bu çalışmada Batı Karadeniz Bölgesinde elde edilen kuraklık indisleri üzerine trend analizi uygulanmıştır. Kuraklık, iklim araştırmacıları için son yıllarda çok önem verilen bir konu haline gelmiştir. Bu çalışma içinde, trend analizi yöntemleri kullanılarak, kuraklık indislerinde trend olup olmadığı araştırılmıştır. Trend analizi için ilk önce standart yağış indisi ve De martonne indisi elde edilmiştir. Daha sonra Mann-Kendall testi bu kuraklık indisleri üzerine uygulanmıştır. Çalışmada kullanılan veriler 1960 ve 2015 yılları arasında verilere sahip 6 istasyona aittir. Kullanılan veriler Batı Karadeniz Bölgesinin genel hidrolojik özelliklerini yansıtacak şekilde seçilmiştir. Trend analizine göre, 1 aylık standart yağış indisi için Aşırı Şiddetli Kuraklık sınıfında tüm istasyonlarda istatistiksel olarak %5 anlamlılık seviyesinde önemli olmayan artan eğilim vardır. Diğer yandan De-Martonne indeksine göre kış aylarında ve yıllık olarak negatif z değerleri belirlenmiştir. Gözlenmiş yağışlarda trend belirlemek için yapılan araştırmada, Kasım, Aralık ve Ocak aylarında istasyonların çoğunda azalma eğilimleri belirlenmiştir.

Keywords

• Batı Karadeniz Bölgesi,De-Martonne İndisi,Standart Yağış İndisi,Trend Analizi

References

1. Ali Z., Hussain I., Faisal M., Nazir H.M., Abd-el Moemen M., Hussain T., Shamsuddin S., (2017), A Novel Multi-Scalar Drought Index for Monitoring Drought: The Standardized Precipitation Temperature Index, Water Resources Management, 31, 4957–4969.
2. Anisfeld S.C., (2010). Water Resources, Island Press, Washington DC, The United States of America, 352ss.
3. Çaldağ B., Şaylan L., Toros H., Sırdaş S., Bakanoğulları F., (2004), Drought analysis in northwest Turkey, Role of Multipurpose Agriculture in Sustaining Global Environment, 20 - 24, October, Udine, Italy, ss.169-179.
4. de Martonne E., (1926), Une nouvelle fanction climatologique: l’indice d’aridité. La Météorologie, 2, 449–458.
5. Demir V., (2018), Karadeniz Bölgesi yağışlarının trend analizi, Yüksek Lisans Tezi, Karatay Üniversitesi, Konya.
6. Doğan S., Berktay A., Singh V.P., (2012), Comparison of multi-monthly rainfall based drought severity indices, with application to semi-arid Konya closed basin, Turkey, Journal of Hydrology, 470- 471, 255-268.
7. Gocic M., Trajkovic S., (2013), Analysis of changes in meteorological variables using Mann-Kendall and Sen’s slope estimator statistical tests in Serbia, Global and Planetary Change, 100, 172–182.
8. Gümüş V., Başak A., Oruç N., (2016), Standartlaştırılmış yağış indeksi (SYİ) yöntemi ile Şanlıurfa istasyonunun kuraklık analizi, Harran Üniversitesi Mühendislik Dergisi, 01(2016), 36-44.

9. Gumus V., Algın H.M., (2017), Meteorological and hydrological drought analysis of the Seyhan−Ceyhan River Basins, Turkey, Meteorological Applications, 24(1), 62-73.
10. İrvem A., Özbuldu M., Çıplak C., (2018), Seyhan Göksu-Himmetli alt-havzasının akım verileri ile kuraklık analizi. Journal of Agricultural Faculty of Mustafa Kemal University, 23(2), 148-157.
11. Hangshing L., Dabral, P.P., (2018), Multivariate Frequency Analysis of Meteorological Drought Using Copula, Water Resources Management, 32(5), 1741-1758.
12. Kahya E., Kalayci S., (2004), Trend analysis of streamflow in Turkey, Journal of Hydrology, 289(1-4), 128-144.
13. Keskin M.E., Terzi Ö., Taylan E.D., Yılmaz A.G., (2007), Isparta bölgesi meteorolojik kuraklık analizi, I. Türkiye İklim Değişikliği Kongresi (TİKDEK), 11-13 Nisan İstanbul, ss.350-359.
14. McKee T.B., Doesken N.J., Kleist J., (1993), The relationship of drought frequency and duration to time steps, Preprints, 8th Conference on Applied Climatology, January 17–22, Anaheim, California, ss.179–184.
15. Mondal A., Kundu S., Mukhopadhyay A., (2012), Rainfall trend analysis by Mann Kendall test: A case study of NorthEastern part of Cuttack District, Orissa, International Journal of Geology, 2, 70-78.
16. Nistor M.M., (2016), Spatial distribution of climate indices in the Emilia‐Romagna region, Meteorological Applications, 23, 304-313.
17. Pamuk G., Özgürel M., Topçuoğlu K. (2004), Standart yağış indeksi (SPI) ile Ege bölgesinde kuraklık analizi. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 41(1), 99-106.
18. Partal T., Kahya E., (2006), Trend analysis in Turkish precipitation data, Hydrological Processes, 20, 2011-2026.
19. Pellicone G, Caloiero T., Guagliardi I., (2018), The De Martonne aridity index in Calabria (Southern Italy), Journal of Maps, 15(2), 788-796.
20. Petel N.R., Chopra P., Dadhwal V.K., (2007), Analyzing spatial patterns of meteorological drought using standardized precipitation index, Meteorological Applications, 14, 329-336.
21. Saplıoğlu K., Çoban E., (2013), Karadeniz bölgesi yağış serilerinin trend analizi, VII. Ulusal Hidroloji Kongresi 26 -27 Eylül, Süleyman Demirel Üniversitesi, Isparta, ss.500-512.
22. Selçuk D., (2017), Kızılırmak havzasında hidrometeorolojik parametrelerle kuraklık analizi ve tahmini, Yüksek Lisans Tezi, OMÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Samsun.
23. Şaylan L., Durak M., Şen O., (1997), Kuraklık ve etkileri, Meteorolojik Karakterli Doğal Afetler Sempozyumu, Bildiriler Kitabı, 7-9 Ekim, Ankara, ss.433-444.
24. Tian J., Liu J., Wang J., Li C., Nie H., Yu, F., (2017), Trend analysis of temperature and precipitation extremes in major grain producing area of China. International Journal of Climatology, 37(2), 672-687.
25. Topçuoğlu K., Mengü G.P., Anaç S., (2008), Ege Bölgesi meteorolojik kuraklık analizi, 5. Dünya Su Forumu Türkiye Bölgesel Su Toplantıları-Konya Kapalı Havzası Yeraltısuyu ve Kuraklık Konferansı, 11-12 Eylül, Konya, Türkiye, ss.175-184.
26. Westra S., Alexander LV., Zwiers, F.W. (2013), Global increasing trends in annual maximum daily precipitation. Journal of Climate, 26, 3904-3918.
27. Zhang Q., Xu C.Y., Zhang Z., (2009), Observed changes of drought/wetness episodes in the Pearl River basin, China, using the standardized precipitation index and aridity index, Theoretical and Applied Climatology, 98, 89–99.