Probabilistic Meteorological Drought Analysis: An Application in the Lake District

Abstract

The Lake District located in the Mediterranean region, and high-value agricultural products are grown. This study aims to monitor meteorological drought by applying frequency analysis to the Standardized Precipitation Index (SPI) series obtained for 3, 6, and 12-month periods of three meteorological observation stations in the Lake District. In this context, the SPI values of each station for the 3, 6, and 12-month periods were calculated by using the monthly total precipitation amounts for the 1980-2021 hydrological years obtained from Isparta, Egirdir, and Seydisehir meteorological observation stations located in the lakes region. The SPI series obtained were divided into two parts to represent the hydrological years 1980-2011 and 2012-2021 and then frequency analysis was performed on the SPI series of the 1980-2011 period. The recurrence interval in years of SPI values for the period 2012-2021 which represents the last ten years not included in the frequency analysis, was calculated using the most suitable probability distribution models representing the 1980-2011 period. Based on return years of the SPI values in the last 10 years, a drought event with 5-year return periods or more has occurred at least once in each period at Isparta, Egirdir, and Seydisehir stations and it has been determined that the stations are at risk of meteorological drought. It is likely that Seydisehir station will be exposed to more severe droughts in the near future compared to Isparta and Egirdir stations.

Keywords

• Göller Yöresi
• Meteorolojik Kuraklık
• SYİ
• Frekans Analizi

Olasılıklı Meteorolojik Kuraklık Analizi: Göller Yöresinde Bir Uygulama

Abstract

Akdeniz bölgesinin Göller Yöresinde katma değeri yüksek tarım ürünleri yetiştirilmektedir. Bu çalışmada; Göller Yöresinde bulunan üç meteoroloji gözlem istasyonunun 3, 6 ve 12 aylık periyotları için elde edilen Standartlaştırılmış Yağış İndeks (SYİ) serilerine frekans analizi uygulanarak meteorolojik kuraklığın izlenmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, Göller Yöresinde bulunan Isparta, Eğirdir ve Seydişehir meteoroloji gözlem istasyonlarında 1980-2021 hidrolojik yılları arasında elde edilen aylık toplam yağış miktarları kullanılarak her bir istasyonun 3, 6 ve 12 aylık periyotlar için SYİ değerleri hesaplanmıştır. SYİ serileri 1980-2011 ve 2012-2021 hidrolojik yıllarını temsil edecek şekilde ikiye bölünerek 1980-2011 dönemine frekans analizi uygulanmıştır. Frekans analizine dahil edilmeyen son on yılı temsil eden 2012-2021 dönemi için hesaplanan SYİ değerlerinin gerçekleşen yinelenme yılları; 1980-2011 dönemini temsil eden en uygun olasılık dağılım modelleri kullanılarak hesaplanmıştır. Son 10 yılın SYİ değerlerinin yinelenme yılları esas alındığında Isparta, Eğirdir ve Seydişehir istasyonlarında her periyot ve dönemde en az bir kez 5 yıl ve üzerinde yinelenmeye sahip kurak dönemlerin gerçekleştiği ve istasyonların meteorolojik kuraklık riski altında olduğu saptanmıştır. Seydişehir istasyonunun, Isparta ve Eğirdir istasyonlarına göre gelecek yıllarda daha şiddetli kuraklıklara maruz kalacağı öngörülmüştür.

Keywords

• Göller Yöresi
• Meteorolojik Kuraklık
• SYİ
• Frekans Analizi

References

1. [1] Şahin, C., Sipahioğlu, Ş. 2003. Doğal afetler ve Türkiye. Gündüz Eğitim ve Yayıncılık, Ankara, 472s.
2. [2] Kadıoğlu, M. 2012. Türkiye’de iklim değişikliği risk Yönetimi. Türkiye’nin iklim değişikliği II. Ulusal Bildiriminin Hazırlanması Projesi Yayını, 172s.
3. [3] Gümüs, V., Algin, H.M. 2017. Meteorological and Hydrological Drought Analysis of the Seyhan−Ceyhan River Basins, Turkey. Meteorological Applications, 24(1), 62-73.
4. [4] Gümüs, V., Simsek, O., Avsaroglu, Y., Agun, B. 2021. Spatio‐temporal Trend Analysis of Drought in the GAP Region, Turkey. Natural Hazards, 109(2), 1759-1776.
5. [5] Türkeş, M., Akgündüz, A.S., Demirörs, Z. 2009. Palmer Kuraklık İndisi’ne Göre İç Anadolu Bölgesi’nin Konya Bölümündeki Kurak Dönemler ve Kuraklık Şiddeti. Coğrafi Bilimler Dergisi, 7(2), 129-144.
6. [6] Şimşek, O. 2010. Türkiyede tarım yılı kuraklık değerlendirilmesi ve bitki gelişim modeli ile buğdayda kuraklık-verim analizi. Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 138s, Ankara.
7. [7] Gümüş, V., Başak, A., Oruc, N. 2016. Standartlaştırılmış Yağış İndeksi (SYİ) Yöntemi ile Şanlıurfa İstasyonunun Kuraklık Analizi. Harran Üniversitesi Mühendislik Dergisi, 1(1), 36-44.
8. [8] Aktaş, S., Kalyoncuoğlu, Ü.Y., Anadolu Kılıç, N.C. 2018. Eğirdir Göl Havzasının Hidrolojİk ve Meterolojİk İncelemesİ (1975-2015). Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 6(2), 229-238.

9. [9] Keskiner, A.D., Çetin, M. 2022. Kuraklık Gidiş ve Büyüklüğünün Zaman ve Mekan Boyutunda Belirlenmesi: Güneydoğu Anadolu Projesi (GAP) Alanında Bir Uygulama. Journal of Polytechnic, 1-13.
10. [10] Taylan, E.D., Bahşi, A.M. 2021. Gaziantep İli Meteorolojik Kuraklık Analizi ve KAS İlişkisi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 25(2), 371-382.
11. [11] McKee, T.B., Doesken, N.J., Kleist, J. 1993. The Relationship of Drought Frequency and Duration to Time Scales. 8th Conference on Applied Climatology, 17-22 January, Anaheim, 179-184.
12. [12] Sırdaş, S. 2002. Meteorolojik kuraklık modellemesi ve Türkiye uygulaması. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 237s, İstanbul.
13. [13] Pamuk, G., Özgürel, M., Topçuoğlu, K. 2004. Standart Yağış İndisi (SPI) ile Ege bölgesinde Kuraklık Analizi. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 41(1), 99-106.
14. [14] Türkeş, M., Tatlı, H. 2008. Aşırı Kurak ve Nemli Koşulların Belirlenmesi İçin Yeni Bir Standartlaştırılmış Yağış İndisi (Yeni-SPI): Türkiye’ye Uygulanması. IV. Atmosfer Bilimleri Sempozyumu, 25-28 Mart, İstanbul, 528-538.
15. [15] Fidan, H. 2011. Doğu Akdeniz Bölgesinde standardize yağış indeksi (SYİ) ile kuraklık analizi ve markov zinciri yöntemini kullanarak kurak olma olasılıklarının belirlenmesi. Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 88s, Adana.
16. [16] Sarıcan, Y. 2015. Avrupa Birliği ve Türkiye’de kuraklık yönetimi uygulamalarının değerlendirilmesi. Uzmanlık Tezi, Orman ve Su işleri Bakanlığı, Su Yönetimi Genel Müdürlüğü, 136s, Ankara.
17. [17] Arslan, O., Bilgİl, A., Veske, O. 2016. Standart Yağış İndisi Yöntemi İle Kızılırmak Havzasi'nin Meteorolojik Kuraklık Analizi. Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 5(2), 188-194.
18. [18] Keskiner, A., Çetin, M., Uçan, M., Şimşek, M. 2016. Meteorological Drought Analysis with Different Return Periods by Using Standardized Precipitation Index in Geographic Information Systems Environment: a case study in the Seyhan River Basin. Çukurova Journal of Agriculture and Food Sciences, 31(2), 79-90.
19. [19] Paulo, A., Martins, D., Pereira, L.S. 2016. Influence of Precipitation Changes on the SPI and Related Drought Severity. An Analysis Using Long-Term Data Series. Water Resources Management, 30(15), 5737-5757.
20. [20] Smakhtin, V. U., Hughes D. A. 2004. Review, Automated Estimation and Analyses of Drought Indices in South Asia. International Water Management Institue Working Paper, 83, 1-25.
21. [21] Oğuztürk, G., Yıldız, O. 2014. Kırıkkale İli’nde Farklı Zaman Periyotları İçin Kuraklık Analizi. International Journal of Engineering Research and Development, 6(2),1-7.
22. [22] Keskiner, A. D., Çetin, M., Uçan, M., Şimşek, M. 2016. Coğrafi Bilgi Sistemleri Ortamında Standardize Yağış İndeksi Yöntemiyle Olasılıklı Meteorolojik Kuraklık Analizi: Seyhan Havzası Örneği. Çukurova Tarım Gıda Bilim Dergisi, 31(2), 79–90.
23. [23] Akalın, M. 2014. İklim Değişikliğinin Tarım Üzerindeki Etkileri: Bu Etkileri Gidermeye Yönelik Uyum Ve Azaltım Stratejileri. Hitit Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 7(2), 351-378.
24. [24] FAO. 2019. Water use in livestock production systems and supply chains-Guidelines for assessment (Version 1). Livestock Environmental Assessment and Performance (LEAP) Partnership. Rome.
25. [25] Coşkun, S. 2020. Göller Yöresi’nde Sıcaklık. Yağış ve Akım Değerlerinde Meydana Gelen Eğilimler (Akdeniz Bölgesi-Türkiye), International Social Sciences Studies Journal, 6, 3142-3155.
26. [26] Vermes, L. 1998. How to work out a drought mitigation strategy. An ICID Guide, DVWK Guidelines for water management, 309, ICU, KWVGWmbh, Bonn, 29p.
27. [27] BestFit, 2003. Users’s Guide @rısk Risk Analysis and Simulation Add-In for Microsoft®Excel. http://www.palisade.com/risk/, (Erişim tarihi: 28.11.2022).
28. [28] Tülücü, K. 2002. KT-310 Uygulamalı Hidroloji. Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları: 138 Ders Kitabı:A-143, Adana, 315s.
29. [29] Chow, V.T., Maidment D.R. and Ways L.W. 1988. ”Applied Hydrology”, McGraw-Hill, Inc., Civil Engineering Series, New York, 572p.
30. [30] Şener, E., Şener, Ş. 2019. Meteorolojik Kuraklığın Coğrafi Bilgi Sistemleri Tabanlı Zamansal ve Konumsal Analizi: Çorak Gölü Havzası (Burdur-Türkiye) Örneği, Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 7(3),596-607.
31. [31] Aktaş, S., Kalyoncuoğlu, U.Y., Anadolu, N.C. 2018. Eğirdir Göl Havzasının De Martonne Yöntemi İle Kuraklık Analizi, Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 6(2), 229-238.
32. [32] Sarış, F., Gedik, F. 2021. Konya Kapalı Havzası’nda Meteorolojik Kuraklık Analizi, Coğrafya Dergisi, 42, 295-308.
33. [33] Tulan, H., Yalçıner Ercoşkun, Ö. 2021. Göller Yöresinde Sürdürülebilirlik ve Dirençlilik, Journal of Management Theory and Practices Research, 2(2), 89-116.
34. [34] Yetmen, H. 2013. Türkiye’nin kuraklık analizi. Ankara Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, Doktora Tezi, 194s, Ankara.