Drought Analysis Of Erzurum Station By Using Standardized Precipitation Evapotranspiration Index And Aggregated Drought Index

Year 2021, Volume: 24 Issue: 2, 565 - 574, 01.06.2021

Emre Topçu , Fatih Karaçor

https://doi.org/10.2339/politeknik.682168

Cited By: 7

Abstract

In this study, it is aimed to conduct the drought analysis at Erzurum station located in the Northeastern Anatolia Region of Turkey. Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI) and Aggregated Drought Index (ADI) were used as drought analysis methods. Analysis was carried out between 1975-2008 hydrological years. As a data, monthly total precipitation, monthly average temperature, monthly average relative humidity, monthly total evaporation and monthly total sunshine duration were used. As a result of the analysis, it was revealed that both wetness and drought were observed in the station and its surroundings. Drought was examined in 1, 3, 6, 12 and 24-month periods. Drought frequency values were found for each period. SPEI and ADI values were plotted. The Mann-Kendall and Sen’s slope method are preferred as trend analysis methods. While there is no evidence of statistically increased drought in SPEI values, an increase of 99% significance in drought was determined in ADI values.

Keywords

Drought, hydrology, Erzurum, precipitation, evapotranspiration

Erzurum İstasyonunun Standartlaştırılmış Yağış Evapotranspirasyon İndeksi Ve Bütünleşik Kuraklık İndeksi Kullanılarak Kuraklık Analizi

Abstract

Bu çalışmada Türkiye’nin Kuzeydoğu Anadolu Bölgesi’nde yer alan Erzurum istasyonunda kuraklık analizi yapılması amaçlanmıştır. Kuraklık analizi yöntemi olarak Standartlaştırılmış Yağış Evapotranspirasyon İndeksi (SYEİ) ve Bütünleşik Kuraklık İndeksi (BKİ) kullanılmıştır. 1975-2008 hidrolojik yılları arasında analiz gerçekleştirilmiştir. Veri olarak aylık toplam yağış, aylık ortalama sıcaklık, aylık ortalama nispi nem, aylık toplam buharlaşma ve aylık toplam güneşlenme süresi kullanılmıştır. Analizler neticesinde istasyon ve çevresinde hem sulaklığın hem de kuraklığın görüldüğü ortaya çıkmıştır. 1, 3, 6, 12 ve 24-Aylık periyotlarda kuraklık incelenmiştir. Her periyot için kuraklık frekansı değerleri bulunmuştur. SYEİ ve BKİ değerleri grafik haline getirilmiştir. Mann-Kendall ve Sen’in eğim metodu, trend analizi yöntemleri olarak tercih edilmiştir. SYEİ değerlerinde istatistiksel anlamda kuraklığın arttığına dair kanıt bulunamazken, BKİ değerlerinde %99 önemlilik seviyesinde kuraklıkta artış tespit edilmiştir.  

Keywords

Kuraklık, Hidroloji, Erzurum, Yağış, Evapotranspirasyon

References

• Castillo-Castillo M., Ibanez-Castillo A. L., Valdes B.J. Arteaga-Ramirez R., Vazquez- Pena A.M. “Meteorological Drought Forecasting Using Discrete Kalman Filter In The Fuerte River Watershed, Mexico”, Agrociencia 52: 911-932, (2018)
• Topçu E., “L-Momentler ve Standart Yağış İndeksi (SYİ) Yardımıyla Seyhan Havzası Kuraklık Analizi”, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilimdalı, Yüksek Lisans Tezi, Adana, 167s, (2013)
• Topçu E., Seçkin N., “Drought Analysis of the Seyhan Basin by Using Standardized Precipitation Index (SPI) and L-Moments”, Journal of Agricultural Sciences, 22:196- 215, (2016)
• Pachauri R.K., Meyer, L. “Climate Change 2014 Synthesis Report-Summary for Policymakers”, Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC): Geneva, Switzerland, (2014)
• Mckee T. B., Doesken N. J., and Kleist J., “The Relationship of Droght Frequency and Duration to Time Scales”, Reprints, 8th Conference on Applied Climatalogy, Anaheim, CA, USA, 179–184 p.,(1993)
• Tsakiris G., Vangelis H., “Establishing a Drought Index Incorporating Evapotranpiration”, European Water Publications, 9/10:3-11,(2005)
• Keyantash A.J., Dracup A.J., “An aggregate drought index: Assessing drought severity based on fluctuations in the hydrologic cycle and surface water storage”, Water Resources Research, Vol 40, W09304, (2004)
• Gibbs J.W., Maher V.J., 1967. “Rainfall Deciles as Drought Indicators”, Bureau of Meteorology. Australia, 48, 33s, (1967)
• Palmer W.C., “Meteorological droughts”. U.S. Department of Commerce, Weather Bureau Research Paper 45, 58 pp, (1965)
• Vicente-Serrano S.M., Beguería, S., López-Moreno J.I. “A multiscalar drought index sensitive to global warming: The standardized precipitation evapotranspiration index”, J. Clim. 23, 1696–1718, (2010)
• Bae Seungjong, Lee H-S, Yoo S-H, Kim, T., “Analysis of Drought Intensity and Trends Using the Modified SPEI in South Korea from 1981 to 2010”, Water, 10, 327; (2018)
• Hargreaves G.H., Samani Z.A., “Reference crop evapotranspiration from temperature”, Transaction of ASA, 1(2):96-99, (1985)
• Doorenbos J., Pruitt W.O., “Guidelines for predicting crop water requirements”, Irrigation and Drainage Paper 24, 2nd edition, FAO, Rome, p. 179, (1977)
• Allen R.G., Pruitt W.O., Wright J.L., Howell T.A., Ventura F., Snyder R., Itenfisu D., Steduto P., Berengena J., Beselga J., Smith M., Pereira L.S., Raes D., Perrier A., Alves I., Walter I., Elliott R., “A recommendation on standardized surface resistance for hourly calculation of reference ETo by the FAO56 Penman–Monteith method”, Agric. Water Manage. 81, 1–22, (2006)
• Thornthwaite C.W., “An approach toward a Rational Classification of climate”. Geographical Review, 38 (1), 55e94, (1948)
• T.C. Tarım ve Orman Bakanlığı Meteoroloji Genel Müdürlüğü, Meteorolojik Veri Bilgi Sunum ve Satış Sistemi, https://mevbis.mgm.gov.tr/mevbis/ui/index.html#/Workspace Erişim Tarihi 28.01.2020
• http://cografyaharita.com/haritalarim/4l_erzurum_ili_haritasi.png Erişim Tarihi 28.01.2020
• Allen R.G, Pereira L.S, Smith M., “Crop evapotranspiration”. FAO Irrigation and Drainage paper 56, Roma, FAORome, (1998)
• Mavromatis T., “Drought index evaluation for assessing future wheat production in Greece”. Int. J. Climatol., 27, 911–924, (2007)
• Seçkin N., “L Momentlere Dayalı Gösterge-Sel Metodu İle Bölgesel Taşkın Frekans Analizi”. Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilimdalı, Doktora Tezi, Adana, (2009)
• Seçkin N., Haktanir T., Yurtal R., “Flood frequency analysis of Turkey using L- moments method”, Hydrological Processes, 25: 3499-3505, (2011)
• Yang M., Yan D., Yu Y., Yang Z., “SPEI-Based Spatiotemporal Analysis of Drought in Haihe River Basin from 1961 to 2010”. Hindawi Publishing Corporation Advances in Meteorology Volume, Article ID 7658015, 10 pages, (2016)
• Topçu E., “Doğu Akdeniz, Seyhan, Ceyhan ve Asi Havzalarında Farklı Yöntemler Kullanılarak Kuraklık Analizi”, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilimdalı, Doktora Tezi, Adana, 313 s, (2018)
• Alkan Ö., “Temel Bileşenler Analizi ve Bir Uygulama Örneği”, Atatürk Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, İşletme Anabilimdalı, Yüksek Lisans Tezi, Erzurum, 125s, (2008)
• MATLAB and Statistics Toolbox Release 2012b, The MathWorks, Inc., Natick, Massachusetts, United States.
• Sen P. K., “Estimates of the regression coefficient based on Kendall’s tau”, Journal of the American Statistical Association, 63: 1379–1389, (1968)
• Salmi T., Maata A., Antilla P., Ruoho-Airola T., Amnell, T., “Detecting trends of annual values of atmospheric pollutants by the Mann–Kendall test and Sen’s slope estimates – the Excel template application Makesens”, Finnish Meteorological Institute, Helsinki, Finland, 35 pp, (2002)