Türkiye Referans Evapotranspirasyon Değerlerinin İklim Sınıflandırması Dikkate Alınarak Kümeleme Analizi

Abstract

İklim değişikliği ve su kıtlığı problemlerinin araştırmalarında bölgesel su tüketim ve temin ihtiyaçlarını incelemek, su kaynaklarını değerlendirmek, su planlaması ve yönetimi için meteorolojik bir parametre olan Referans Bitki Su İhtiyacı (ETo) değerlerinin hesaplanması amacıyla tarihsel süreçte birçok ampirik formül geliştirilmiştir. Bu formüller arasından en sağlıklı tahminlerin çok sayıda meteorolojik veriye dayalı olarak kullanılan FAO-56 Penman-Monteith (FAO-56 PM) formülü ile gerçekleştirildiği kabul edilmektedir. Daha az sayıda veri kullanarak ETo değerlerini veren ampirik bağıntıların her bölge için kalibre edilmesi gerekmektedir. Sunulan bu çalışmada, Türkiye’ de bulunan meteorolojik istasyonlar arasından FAO-56 Penman-Monteith bağıntısı için yeterli meteorolojik verilere sahip olanlar seçilerek FAO-56 PM bağıntısı ile ETo değerleri hesaplanmış ve Türkiye için ETo haritası oluşturulmuştur. ETo değerleri kümeleme analizi ile gruplandırılarak istasyonlar gruplara ayrılmıştır. ETo haritası ve elde edilen grupla Türkiye için KoppenTrewartha iklim sınıflandırma haritası ile karşılaştırılmıştır. İklim verileri için Meteoroloji Genel Müdürlüğü’nden (MGM) elde edilen 1960-2020 yılları arasındaki istasyon verileri kullanılmıştır. Elde edilen bulgular, mevcut iklim sınıflandırması ile oluşturulan ETo gruplandırmasının büyük ölçüde benzerliklere sahip olduğunu, dolayısıyla ampirik ETo denklemlerinin kalibrasyonunun yapılan kümeleme çalışması sonuçları doğrultusunda sürdürülmesinin uygun olduğunu göstermektedir.

Keywords

• İklim Değişikliği
• Su Kıtlığı
• Referans Bitki Su İhtiyacı
• FAO-56 Penman-Monteith
• KoppenTrewartha
• İklim Sınıflandırmaları

Clustering Analysis of Türkiye Reference Evapotranspiration Values Considering Climate Classification

Abstract

Many empirical formulas have been developed throughout history to examine regional water consumption and supply needs in research on climate change and water scarcity problems, to evaluate water resources, and to calculate Reference Plant Water Need (ETo) values, which is a meteorological parameter for water planning and management. Among these formulas, it is accepted that the most reliable predictions are made with the FAO-56 Penman-Monteith (FAO-56 PM) formula, which is used based on a large number of meteorological data. Empirical equations that give ETo values using fewer data need to be calibrated for each region. In this study, among the meteorological stations in Turkey, those with sufficient meteorological data for the FAO-56 Penman-Monteith relation were selected, ETo values were calculated with the FAO-56 PM relation, and an ETo map for Turkey was created. ETo values were grouped by cluster analysis and stations were divided into groups. The ETo map and the resulting group were compared with the KoppenTrewartha climate classification map for Türkiye. For climate data, station data between 1960 and 2020 obtained from the General Directorate of Meteorology (MGM) was used. The findings show that the ETo grouping created with the current climate classification has great similarities, and therefore it is appropriate to continue the calibration of the empirical ETo equations in line with the results of the clustering study.

Keywords

• Climate Change
• Water Scarcity
• Reference Plant Water Requirement
• FAO-56 Penman-Monteith
• KoppenTrewartha
• Climate Classifications

References

1. [1] Yürekli, K., Ünlükara, A., Cömert, M.M., 2017. Holt yaklaşımı ile referans bitki su tüketiminin mevsimsel değişiminin saptanması. Gaziosmanpaşa Bilimsel Araştırma Dergisi, Cilt 6, (Özel Sayı (BSM 2017)), s. 75-81.
2. [2] Kaya, S.E., 2012. Iğdır Ovası koşullarında panevaporasyonu kullanılarak referans evapotranspirasyon eşitliklerinin değerlendirilmesi. Bingöl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Türk Doğa ve Fen Dergisi, s. 7-14.
3. [3] Şarlak, N., Bağçacı, S., 2020. Ampirik potansiyel evapotranspirasyon tahmin yöntemlerinin değerlendirilmesi: Uygulama Konya Kapalı Havzası. Teknik Dergi, Cilt 31, Sayı 1, s. 9755-9772. DOI: 10.18400/tekderg.408019.
4. [4] Peker, F., Bayhan, H., Akkoyunlu, A., 2021. Global gerçek evapotranspirasyon (ETa) haritalarından arazi kullanım sınıflarına ait ETa kayıplarının tahmini. European Journal of Engineering and Applied Sciences, Cilt 4, Sayı 1, s. 18-26. DOI: 10.55581/ejeas.936950.
5. [5] Ünlükara, A., Yürekli, K., Aküzüm, T., Örs, İ., Safi, S., 2011. Konya ve Karaman illerinde bitki su tüketimi (ETo) değişiminin analizi. Tarım Bilimleri Araştırma Dergisi, Cilt 4, Sayı 1, s. 1-5.
6. [6] Zhang, Y.D., Zheng, S.Z., Lu, C., Jia, H.W., Huang, W.Y., 2018. Spatial distribution of reference crop evapotranspiration in Hangjiahu Area. The 4th International Conference on Water Resource and Environment, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Cilt 191, 012078.
7. [7] Arabi, C., Candoğan, B.N., 2022. Marmara Bölgesinde referans bitki su tüketiminin alansal ve zamansal değişimi. Uluslararası Tarım ve Yaban Hayatı Bilimleri Dergisi, Cilt 8, Sayı 2, s. 268-281. DOI: 10.24180/ijaws.1080376.
8. [8] Zhao, L., Xia, H., Xu, C., Wang, Z., Sobkawiak, L., Uzun, C., 2013. Evapotranspiration estimation methods in hydrological models. Journal of Geographical Sciences, Cilt 23, Sayı 2, s. 359-369. DOI: 10.1007/s11442-013-1015-9.

9. [9] Alexandris, S.G., Stricevic, R.J., Petkovic, S., 2008. Comparative analysis of reference evapotranspiration from the surface of rainfed grass in Central Serbia, calculated by six empirical methods against the Penman-Monteith formula. European Water, Sayı 21/22, s. 17-28.
10. [10] Yıldırım, E.A., 2023. Tekirdağ koşullarındaki iklim değişikliğinin referans bitki su tüketimi değerlerine etkisinin araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyosistem Mühendisliği Anabilim Dalı, Tekirdağ.
11. [11] Karaca, C., Büyüktaş, D., Baştuğ, R., Aydınşakir, K., Tekelioğlu, B., 2017. Antalya koşullarında karşılaştırma bitki su tüketiminin alansal ve zamansal dağılımının belirlenmesi. Derim, Cilt 34, Sayı 2, s. 158-171. DOI: 10.16882/derim.2017.292134.
12. [12] Jensen, M.E., Wright, J.L., 1978. The role of evapotranspiration models in irrigation scheduling. Transactions of the ASAE, Cilt 21, Sayı 1, s. 82-87. DOI: 10.13031/2013.35254.
13. [13] Akpolat, A., 2011. Mikrometeorolojik ve lizimetre yöntemleriyle belirlenen buğday bitki su tüketimlerinin karşılaştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Tarımsal Yapılar ve Sulama Anabilim Dalı, Adana.
14. [14] Beyazgül, M., Kayam, Y., Engelsman, F., 2000. Estimation methods for crop water requirements in the Gediz Basin of Western Turkey. Journal of Hydrology, Cilt 229, Sayı 1-2, s. 19-26. DOI: 10.1016/S0022-1694(99)00196-1.
15. [15] Şahin, Ü., Angın, İ., Anapalı, Ö., 2004. Evaluation of reference evapotranspiration calculation methods applied to the climatic conditions of Turkey. Journal of Hydrology and Hydromechanics, Cilt 52, Sayı 2, s. 125-133.
16. [16] Lu, J., Sun, G., McNulty, S.G., Amatya, D.M., 2005. A comparison of six potential evapotranspiration methods for regional use in the Southeastern United States. JAWRA, Cilt 41, Sayı 3, s. 621-633. DOI: 10.1111/j.1752-1688.2005.tb03759.x.
17. [17] Tukimat, N.N.A., Harun, S., Shahid, S., 2012. Comparison of different methods in estimating potential evapotranspiration at Muda Irrigation Scheme of Malaysia. Journal of Agriculture and Rural Development in the Tropics and Subtropics, Cilt 113, Sayı 1, s. 77-85.
18. [18] Fisher, D.K., Pringle III, H.C., 2013. Evaluation of alternative methods for estimating reference evapotranspiration. Agricultural Sciences, Cilt 4, Sayı 8, s. 51-60. DOI: 10.4236/as.2013.48A008.
19. [19] Uçar, Y., Kazaz, S., İnal, F.G., Baydar, H., 2017. Empirical models likely to be used to estimate the evapotranspiration of oil rose (Rosa damascena Mill.). Süleyman Demirel Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, Cilt 12, Sayı 1, s. 1-10.
20. [20] Efthimiou, N., Alexandris, S.G., Karavitis, C.A., Mamassis, N., 2013. Comparative analysis of reference evapotranspiration estimation between various methods and the FAO56 Penman-Monteith procedure. European Water, Sayı 42, s. 19-34.
21. [21] Zhang, K., Kimball, J.S., Nemani, R.R., Running, S.W., 2010. A continuous satellite-derived global record of land surface evapotranspiration from 1983 to 2006. Water Resources Research, Cilt 46, W09522. DOI: 10.1029/2009WR008800.
22. [22] Aksu, H., Arıkan, A., 2017. Satellite-based estimation of actual evapotranspiration in the Büyük Menderes Basin, Turkey. Hydrology Research, Cilt 48, Sayı 2, s. 559-570. DOI: 10.2166/nh.2016.226.
23. [23] Peng, J., Loew, A., Chen, X., Ma, Y., Su, Z., 2016. Comparison of satellite-based evapotranspiration estimates over the Tibetan Plateau. Hydrology and Earth System Sciences, Cilt 20, Sayı 8, s. 3167-3182. DOI: 10.5194/hess-20-3167-2016.
24. [24] Partal, T., 2016. Comparison of wavelet-based hybrid models for daily evapotranspiration estimation using meteorological data. KSCE Journal of Civil Engineering, Cilt 20, Sayı 5, s. 2050-2058. DOI: 10.1007/s12205-015-0556-0.
25. [25] Citakoglu, H., Cobaner, M., Haktanir, T., Kisi, O., 2014. Estimation of monthly mean reference evapotranspiration in Turkey. Water Resources Management, Cilt 28, Sayı 1, s. 99-113. DOI: 10.1007/s11269-013-0474-1.
26. [26] Memnun, D.S., 2013. Kalaycı, Ş. (Ed.), 2006. SPSS uygulamalı çok değişkenli istatistik teknikleri. Ankara: Asil Yayın Dağıtım. İlköğretim Online, Cilt 12, Sayı 1, s. 1-6.
27. [27] Yaz, F.H., 2014. Çok değişkenli istatistiksel yöntemlerden kümeleme analizi; SPSS ile bir uygulama. Ankara. DOI: 10.13140/RG.2.2.30469.24800.
28. [28] Wikipedia Katılımcıları, 2023. İklim. Vikipedi, Özgür Ansiklopedi. (Erişim tarihi: 28.03.2024) https://tr.wikipedia.org/w/index.php?title=%C4%B0klim&oldid=30384250.