Evaluation of The Homogeneity and Trends of Precipitation, Temperature and Wind Speed Parameters in The Black Sea Region

Year 2023, Volume: 6 Issue: 1, 129 - 145, 25.06.2023

Aslı Ülke Keskin Gürkan Kır Utku Zeybekoğlu

https://doi.org/10.51764/smutgd.1260628

Abstract

In recent years, there has been a noticeable increase in the number of disasters caused by the effects of global climate change. In this context, various studies are carried out in our country and in the world in order to reduce the effects of climate change. In the study, homogeneities and trends of precipitation, temperature and wind speed series of 31 stations in the Black Sea region were investigated. In addition, evaluations were made considering possible tendencies to disrupt homogeneity. In homogeneity analysis, Standard Normal Homogeneity Test (SNHT), Buishand Range Test (BRT), Pettitt Test (PT) and Von Neumann Ratio Test (VN), known as Absolute homogeneity tests, were used. Possible trends of stations were investigated using Spearman's Rho (SR) and Mann Kendall (MK) tests. According to the results of the homogeneity analysis, while the precipitation series of 30 stations were homogeneous, three stations were determined as homogeneous in the wind speed results. When the temperature series of the stations were examined, it was determined that the homogeneity was impaired in all stations. According to the results of the trend analysis, the significant increase trends determined especially in the temperature series show that the region started to warm up over time as an effect of global climate change.

Keywords

Trend Analysis, Homogeneity Analysis, Black Sea Region, Precipitation, Temperature, Wind Speed.

Karadeniz Bölgesi Yağış, Sıcaklık ve Rüzgar Hızı Parametrelerinin Homojenliklerinin ve Eğilimlerinin Değerlendirilmesi

Abstract

Son yıllarda küresel iklim değişikliği etkilerinden kaynaklanan afet sayılarında hissedilebilir bir artış görülmektedir. Bu kapsamda iklim değişikliği etkilerini azaltmak amacıyla ülkemizde ve dünyada çeşitli çalışmalar yapılmaktadır. Çalışmada, Karadeniz bölgesindeki 31 istasyona ait yağış, sıcaklık ve rüzgar hızı serilerinin homojenlikleri ve eğilimleri araştırılmıştır. Ayrıca olası eğilimlerin homojenliği bozduğu düşünülerek değerlendirmelerde bulunulmuştur Homojenlik analizinde Mutlak homojenlik testleri olarak bilinen Standart Normal Homojenlik Testi (SNHT), Buishand Aralık Testi (BRT), Pettitt Testi (PT) ve Von Neumann Oran Testi (VN) kullanılmıştır. İstasyonların olası eğilimleri ise Spearman’ın Rho (SR) ve Mann Kendall (MK) testleri kullanılarak araştırılmıştır. Homojenlik analizi sonuçlarına göre 30 istasyonun yağış serileri homojenken, rüzgar hızı sonuçlarında üç istasyon homojen olarak belirlenmiştir. İstasyonlara ait sıcaklık serileri incelendiğinde tüm istasyonlarda homojenliğin bozulduğu belirlenmiştir. Eğilim analizi sonuçlarına göre özellikle sıcaklık serilerinde belirlenen anlamlı artış eğilimleri küresel iklim değişikliğinin bir etkisi olarak bölgenin zamanla ısınmaya başladığını göstermektedir.

Keywords

Eğilim Analizi, Homojenlik Analizi, Karadeniz, Yağış, Sıcaklık, Rüzgar Hızı.

References

• Abtew W, Obeysekera J, Shih. Spatial analysis for monthly rainfall in south florida. Water Resources Bulletin 1993; 29(2): 179-188.
• Adarsh S., Reddy MJ. Trend analysis of rainfall in four meteorological subdivisions of southern India using nonparametric methods and discrete wavelet transforms. International Journal of Climatology 2014; 35(6): 1107-1124.
• Alexandersson H. A homogeneity test applied to precipitation data. Journal of Climatology 1986; 6(6): 661-675.
• Alexandersson H., Moberg A. Homogenization of Swedish temperature data. Part I: Homogeneity test for linear trends. International Journal of Climatology 1997; 17(1): 25-34.
• Aydın M., Öz A. Van Gölü Havzasında hidrometeorolojik verilerin eğilim analizi. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 2021; 36(2): 441-456.
• Aytulun U. İklim değişikliğinin Susurluk ve Van Gölü havzalarının meteorolojik verilerine etkisinin trend analiz yöntemleri ile araştırılması. Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi Yüksek Lisans Tezi. Sakarya. Türkiye. 2019.
• Bonaccorso B., Cancelliere A., Rossi G. Detecting trends of extreme rainfall series in sicily. Advances in Geosciences 200; 2:7-11.
• Brunetti M., Colacino M., Maugeri M., Nanni T. Trends in the daily intensity of precipitation in ıtaly from 1951 to 1996. International Journal of Climatology 2001; 21:299-316.
• Buishand TA. Some methods for testing of rainfall records. Journal of Hydraulics 1982; 58: 11–27.
• Büyükyıldız M. Sakarya havzası yağışlarının trend analizi ve stokastik modellemesi. Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi. Konya. Türkiye. 2004.
• Çakmak Ö. Büyük Menderes Havzası örneğinde yağış verilerinde aylık ve yıllık eğilim analizleri. Yüksek Lisans Tezi. Dokuz Eylül Üniversitesi Yüksek Lisans Tezi. İzmir. Türkiye. 2019.
• Çeribaşı G. Batı Karadeniz Havzasının Yağış Verilerinin Yenilikçi Şen Yöntemi İle Analizi. Academic Platform-Journal of Engineering and Science 2018; 6(3): 168–173
• Çeribaşı G. Şen Yöntemi ve Trend Yöntemleri Kullanılarak Doğu Karadeniz Havzasının Yağış Verilerinin Analiz Edilmesi. Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 2019; 9(1): 254–264.
• Çiflik D. Ege Bölgesi DSİ istasyonlarında ölçülen yıllık toplam yağışların trend analizi. Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi. İzmir. Türkiye. 2012.
• Çoban E. İklim değişikliğinin Türkiye genelindeki yağış eğilimlerine etkisinin araştırılması. Süleyman Demirel Üniversitesi Yüksek Lisans Tezi. Isparta. Türkiye. 2013.
• Dalkılıç HY. Yağışların Trend Analizi. Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 2019; 12(3): 1537-1549.
• Demircan M., Arabacı H., Coşkun M., Türkoğlu N., Çiçek İ. İklim değişikliği ve halk takvimi: Maksimum sıcaklık desenleri ve değişimi. IV. Türkiye İklim Değişikliği Kongresi. 2017. İstanbul Medipol Üniversitesi. İstanbul.
• Em A. Hidrolojik değişken yağışa göre GAP Bölgesindeki kuraklığın trend analizi bakımından incelenmesi. Dicle Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi. Diyarbakır. Türkiye. 2005.
• Ercan B., Yüce Mİ. Trend analysis of hydro-meteorological variables of Kızılırmak basin. Nevşehir Bilim ve Teknoloji Dergisi 2017; 6: 333-340.
• Gümüş V. Fırat Havzası Akımlarının Trend Analizi İle Değerlendirilmesi. Harran Üniversitesi Yüksek Lisans Tezi. Şanlıurfa. Türkiye. 2006.
• Gündüz F., Zeybekoğlu U. Survey of precipitation trends in the Hirfanli Dam Basin. III. International Siirt Scientific Research Congress.18-19 November 2022. Siirt.Türkiye.
• Gündüz F., Zeybekoğlu U. Survey of temperature trends in the Hirfanli Dam Basin. International Siirt Scientific Research Congress. 18-19 November 2022. Siirt. Türkiye
• Hadi SJ., Tombul M. Long-term spatiotemporal trend analysis of precipitation and temperature over Turkey. Meteorological Applications 2018; 25(3): 445-455.
• Helsel DR., Hirsch RM. Statistical Methods in Water Resources. Amsterdam: Elsevier Science Publishers; 1992. İçağa Y. Analysis of Trends in Water Quality Using Nonparametric Methods. Dokuz Eylül University MSc Thesis. İzmir, Turkey. 1994.
• İçağa Y., Harmancıoğlu N. Yeşilırmak Havzasında Su Kalitesi Eğilimlerinin Belirlenmesi. Türkiye İnşaat Mühendisliği XIII. Teknik Kongresi. 20-22 Aralık 1995. Sayfa no: 482-497. Ankara. Türkiye.
• Jaruskova D. Change-point detection in meteorological measurement. Monthly Weather Review 1996; 124(7): 1535-1543.
• Jones PD., Wigley TML., Wright PB. Global temperature variations between 1861 and 1984. Nature 1986; 322:430-434.
• Kahya E., Kalaycı S. Trend Analysis of Streamflow in Turkey. Journal of Hydrology 2004; 289: 128-144. Kankal M., Akçay F. Trabzon ili yağışlarının eğilim analizi. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 2019; 9(2): 318-331.
• Kendall MG. Rank Correlation Methods. London: Charless Griffin; 1975.
• Kite G., Looking for Evidence of Climatic Change in Hydrometeorological Time Series. Western Snow Conference. 1991. Washington. Alaska.
• Liuzzo L., Freni G. Analysis of extreme rainfall trends in Sicily fort he evaluation of depth-duration-frequency curves in climate change scenarios. Journal Hydrological Engineering 2015; 20(12):1-12.
• Longobardi A., Villani P. Trend analysis of annual and seasonal rainfall time series in the Mediterranean area. International Journal of Climatology 2010; 30(10): 1538-1546.
• Mann HB. Non-parametric Tests against Trend. The Econometric Society 1945; 13(3): 245-259.
• MGM. 2020 Yılı Meteorolojik Afetler Değerlendirmesi Ankara, 2021.
• Owen DB. Handbook of statistical tables. Reading: Addison Wesley; 1962.
• Özkoca T. Orta Karadeniz kıyı illerinin hidrometeorolojik verilerinin trend analizi. Ondokuz Mayıs Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi. Samsun. Türkiye. 2015.
• Öztürk K. Küresel iklim değişikliği ve Türkiye’ye olası etkileri. G.Ü. Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi 2002; 22(1): 47-65.
• Panda A., Sahu N. Trend analysis of seasonal rainfall and temperature pattern in Kalahandi, Bolangir and Koraput districts of Odisha, India. Atmospheric Science Letters 2019; 20(10): e932.
• Partal T. Türkiye yağış verilerinin trend analizi. İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi. İstanbul. Türkiye. 2003.
• Partal T. Türkiye yağış verilerinin trend analizi. İstanbul Teknik Üniversitesi Yüksek Lisans Tezi. İstanbul. Türkiye. 2003.
• Partal T., Kahya E. Trend analysis in Turkish precipitation data. Hydrological Proceses 2006; 20(9): 2011–2026.
• Partal T., Yavuz E. Orta Karadeniz ve Doğu Karadeniz Bölgesinde kuraklık indisleri üzerine trend analizi uygulanması. DUJE 2020; 11(2): 851-861.
• Peterson TC., Easterling DR., Karl TR., Groisman P., Nicholls N., Plummer N., Torok, S., Auer, I., Boehm, R., Gullett D., Vincent L., Heino R., Tuomenvirta H., Mestre O., Szentimrey T., Salinger, J., Forland EJ., Hanssen‐Bauer I.,
• Alexandersson H., Jones, P., Parker D. Homogeneity Adjustments of in Situ Atmospheric Climate Data: A Review. International Journal of Climatol. 1998; 18(13): 1493–1517.
• Pettitt A. A non-parametric approach to the change-point detection. Applied Statistics 1979; 28: 126-135.
• Sayemuzzaman M., Jha MK. Seasonal and annual precipitation time series trend analysis in North Carolina, United State. Atmospheric Research 2014; 137: 183-194.
• Schonwiese CD., Rapp J. Climate trend atlas of Europe Based on observations 1891–1990. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers; 1997.
• Sezen C. Küresel Atmosferik İndislerin Türkiye’deki Sıcaklık ve Yağış Verilerine Olan Etkisi. Ondokuz Mayıs Üniversitesi Yüksek Lisans Tezi. Samsun. Türkiye. 2018.
• Sneyers R. On the statistical analysis of series of observations (No. 143). Geneva: World Meteorological Organization (WMO); 1991.
• Swain S., Verma M., Verma MK. Statistical trend analysis of monthly rainfall for Raipur District, Chhattisgarh. International Journal Advanced Engineering Research Studies 2015; 4(2): 87–89.
• Şenocak S., Emek MF. Trend analizi yöntemleri kullanılarak Doğu Anadolu Bölgesi aylık yağış miktarlarının değerlendirilmesi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi 2019; (17): 807-822.
• Terzi Ö., İlker A. Kızılırmak Havzası’nda sıcaklık değerlerinin trend analizi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 2020; 24(3): 626-634.
• Tokgöz S., Partal T. Karadeniz bölgesinde yıllık yağış ve sıcaklık verilerinin yenilikçi şen ve mann-kendall yöntemleri ile trend analizi. Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 2020; 1107–1118.
• Türkeş M. Küresel iklim değişikliği: Başlıca Nedenleri, gözlenen ve öngörülen değişiklikler ve etkileri. Uluslararası Katılımlı 1. Meteoroloji Sempozyumu. 2010. Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü. Ankara.
• Türkeş M. Vulnerability of Turkey to desertification with respect to precipitation and aridity conditions. Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences 1999; 23(5): 363-380.
• Türkeş M., Sumer UM., Demir İI. Re‐evaluation of trends and changes in mean, maximum and minimum temperatures of Turkey for the period 1929– 1999. International Journal of Climatology 2002; 22(8): 947-977.
• Ülke Keskin A., Beden N., Demir, V. Analysıs of annual, seasonal and monthly trends of clımatıc data: a case study of Samsun. Nature Sciences 2018; 13(3): 51-70.
• Von Neumann J. Distribution of the ratio of the mean square successive difference to the variance. Annals of Mathematical Statistics 1941; 13: 367– 395.
• Wijngaard J., Klein TA., Können G. Homogeneity of 20th century European daily temperature and precipitation series. International Journal of Climatology 2003; 23(6): 679-692.
• Yılmaz CB., Demir V., Sevimli MF. Doğu Karadeniz Bölgesi Meteorolojik Parametrelerinin Trend Analizi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi 2021; (24): 489-496.
• Yüce Ş., Ercan B., Eşit M., Ünsal M., Yüce Mİ. Seyhan havzası yağış verilerinin eğilim analizi. İklim Değişikliği ve Çevre 2018; 3(2): 47–54.
• Zeybekoğlu U., Aktürk G. Homogeneity and Trend Analysis of Temperature Series in Hirfanli Dam Basin. Türk Doğa ve Fen Dergisi 2022; 11(1): 49–58.
• Zeybekoğlu U., Karahan H. Investigation of rainfall intensity series of standard duration with trend analysis methods. Pamukkale Unıversıty Journal Of Engıneerıng Scıences 2018; 24(6): 974-1004.