Predicting Spatial and Temporal Changes in Soil Loss by Wind Erosion in Turkey

Abstract

In areas where drought has caused serious land degradation due to global warming and climate change, the inability to effectively implement the Sustainable Soil Management (SSM) and the Sustainable Land Management (SLM) is very likely to result in increased impact and intensity of wind erosion. In this context, the production of model-based estimation maps for wind erosion hazard at different spatial and temporal scales are more important. With this study, by assessing the wind erosion dynamics at a national scale on the basis of arid and semi-arid basins, a more concrete planning database for decision makers was prepared, readily available as an applicative map layer as well for the researchers working at a much smaller scales. For estimating wind erosion at the national scale, comprehensive, dynamic and updatable data sets were collected and a predictive system was constructed by using the Revised Wind Erosion Equation (RWEQ). The principal parameters and related sub-components of the RWEQ model were analyzed mathematically; and the amount of sediment transported by the wind erosion processes and interim results for the areas affected by the wind erosion were successfully predicted and produced at the national scale in Turkey, respectively. Thus, by means of using the model results designed to produce 30mx30m spatial resolution to estimate the monthly and annual soil losses, the potential areas where the SSM and SLM applications would be strategically prioritized were determined within a certain statistical change interval.

Keywords

• wind erosion,RWEQ model,Temporal and Spatial Analysis

Türkiye’de Rüzgâr Erozyonuna Bağlı Toprak Kayıplarının Konumsal ve Zamansal Değişiminin Tahmin Edilmesi

Abstract

Küresel ısınma ve iklim değişikliğine bağlı olarak kuraklığın ciddi bir arazi tahribatına neden olduğu bölgelerde, Sürdürülebilir Toprak Yönetimi (STY) ve Sürdürülebilir Arazi Yönetiminin (SAY) etkin bir şekilde uygulanamaması durumunda, rüzgâr erozyonunun etki alanını ve şiddetini giderek artırması beklenmektedir. Bu kapsamda farklı konumsal ve zamansal ölçeklerde model tabanlı rüzgâr erozyonu tehlikesi tahmin haritalarının üretilmesi büyük önem taşımaktadır. Bu çalışma ile rüzgâr erozyonu dinamikleri, kurak ve yarı kurak havzalar temelinde ulusal ölçekte değerlendirilerek karar vericiler için daha somut bir planlama veri tabanı olarak kullanıma hazır hale getirilmiş ve çok daha küçük alan ölçeğinde çalışma yapan araştırmacılar için de önemli bir uygulama altlığı olarak kullanıma sunulmuştur. Ulusal ölçekte rüzgâr erozyonunun tahmin edilebilmesi için kapsamlı, dinamik ve güncellenebilir veri kümeleri toplanmış ve Yenilenmiş Rüzgâr Erozyonu Eşitliği (Revised Wind Erosion Equation [RWEQ]) kullanılarak bir tahmin sistemi inşa edilmiştir. RWEQ modeline ait ana parametreler ve bunlara bağlı alt bileşenler matematiksel olarak analiz edilmiş ve Türkiye ölçeğinde rüzgâr erozyonu sonucu taşınan sediment miktarı ve rüzgâr erozyonunun etkilediği alanlara ait ara sonuçlar başarıyla üretilmiştir. Böylece aylık ve yıllık toprak kayıplarını tahmin etmek için 30mx30m mekânsal çözünürlükle üretilen model sonuçları yardımıyla STY ve SAY uygulamalarının stratejik olarak önceliklendirileceği alanlar belirli istatistiksel değişim aralığı içerisinde belirlenmiştir.

Keywords

• Rüzgâr Erozyonu,RWEQ Modeli,Zamansal ve Mekânsal Analiz

References

1. Acar R ve Dursun S, 2010. Vegetative Methods to Prevent Wind Erosion in Central Anatolia Region Int. J. of Sustainable Water & Environmental Systems, Volume 1, No. 1 25-28.
2. Anonim., 2018. Roughness Length Classıfıcatıon of Corıne Land Cover Classes, http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.608.2707&rep=rep1&type=pdf (Erişim Tarihi: 04.09.2018).
3. Basaran M, Uzun O, Erpul G, 2017a. Evaluation of Field Performance of BEST Aeolian Sediment Catcher in Sandy-loam Soil of Arid Zone of Turkey", Soil And Water Research, vol.12, pp.96-105.
4. Borrelli P, Lugato E, Montanarella L, Panagos P, 2016. A New Assessment of Soil Loss Due To Wind Erosion in European Agricultural Soils Using a Quantitative Spatially Distributed Modelling Approach 28: 335-344.
5. Boztoprak T, 2015. Kamulaştırmanın Parsel Sayısı ve Ortalama Parsel Büyüklüğüne Etkisi. S.Ü. Müh. Bilim ve Tekn. Derg., c.3, s.2, 2015 Selcuk Univ. J. Eng. Sci. Tech., v.3, n.2.
6. Fryrear DW, Bilbro JD, Saleh A, Schomberg H, Stout JE, Zobeck TM, 2000. RWEQ: improved wind erosion technology. Journal of Soil and Water Conservation 55: 183–189.
7. Fryrear DW, Saleh A, Bilbro JD, Schomberg HM, Stout JE, Zobeck TM, 1998. Revised Wind Erosion Equation (RWEQ). Technical Bulletin 1, Southern Plains Area Cropping Systems Research Laboratory, Wind Erosion and Water Conservation Research Unit, USDA-ARS.
8. Fryrear DW, Sutherland PL, Davis G, Hardee G, and Dollar M, 1999. Wind Erosion Estimates with RWEQ and WEQ. Pages 760-765.

9. Gillies RR, Carlson T, Cui J, Kustas W, Humes K, 1997. A verification of the ‘triangle’ method for obtaining surface soil water content and energy fluxes from remote measurements of the normalized difference vegetation index (NDVI) and surface radiant temperature. Int. J. Remote Sens. 18 (15), 3145–3166.
10. İnce K, 2017. Ulusal Ölçekte Rüzgâr Erozyonu Modellemesinde Rüzgâr Hızı ve Rüzgâr Yönü Parametrelerinin Elde Edilmesi. Yayınlanmamış Uzmanlık Tezi. Çölleşme ve Erozyonla Mücadele Genel Müdürlüğü, Ankara. İnce K, Çelik S, Erpul G, 2019. Determination and Mapping of Wind Erosion Soil Susceptibility Variables at the National Scale in Turkey, Ege Univ. Ziraat Fak. Derg., 56 (1):109-120, DOI:10.20289/zfdergi.455581
11. İnce K, Şahin S, Erpul G, 2018. Yenilenmiş Rüzgâr Erozyonu Eşitliği İklim Faktörünün Ulusal Ölçekte Belirlenmesi. Toprak Su Dergisi 7/2 (Eylül 2018):12-20.
12. Okur O, 2010. Karapınar (Konya) Tarihsel Çölleşme Alanı Topraklarının Uzun Süreçte Badem-Akasya Altındaki Kalite Değişimleri. Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Adana.
13. Youssef F, Visser S, Karssenberg D, Bruggeman A, Erpul G, 2012. Calibration of RWEQ in a patchy landscape; a first step towards a regional scale wind erosion model. Aeolian Research 3: 467–476.
14. Zobeck T.M, Van Pelt R.S, 2014. Wind Erosion. USDA Agricultural Research Service. Lincoln, Nebraska. Publications from USDAARS/UNL Faculty. Paper 1409, 209-227.