Batı Akdeniz’deki ekstrem kuraklık şartlarının SPEI yöntemiyle belirlenmesi

Abstract

ÖZ Doğal ve beşeri ekosistemler açısından karmaşık etkilere sahip olan kuraklıklar, genel olarak uzun süreli yağış eksikliği şeklinde tanımlanan ve oldukça tehlikeli sonuçları olan bir afet türüdür. İklim değişikliği ile birlikte artan sıcaklık ve yağış değişkenlikleri, kuraklık olaylarının sıklığı, şiddeti ve süresini değiştirmektedir. Artan sıcaklıklar ile birlikte bir sıcak nokta haline gelen Akdeniz Havzası, bu fenomen karşısında oldukça kırılgan hale gelmiştir. Bu çalışmada, ülkemizin Batı Akdeniz kesimi için temin edilen 1980-2019 yılları arasındaki günlük sıcaklık ve yağış verileri kullanılarak, Standartlaştırılmış Yağış Evapotranspirasyon İndisi (SPEI) yardımıyla ekstrem kurak dönemler 3-6-12 aylık ölçeklerde araştırılmıştır. Hesaplamalarda yağış faktörünün yanında, sıcaklık ve buharlaşma faktörlerini de birleştiren SPEI yönteminin, ekstrem kurak dönemleri belirlemede başarılı olduğu gözlemlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre; SPEI-3 ve SPEI-6 aylık zaman serilerinde 1981, 1985, 1989, 1990, 2000, 2007 ve 2008 yılları; SPEI-12 aylık zaman serilerinde ise 1990-1991, 2000-2001, 2004-2005, 2007-2008 ve 2016 yılları ortak ekstrem kurak yıllar olarak tespit edilmiştir. 3 ve 6 aylık ekstrem kuraklıkların genel olarak yaz ve sonbahar aylarında gerçekleştiği belirlenmiştir. Ekstrem kurak ayların en fazla tespit edildiği istasyon olan Burdur’da, 2015 ve 2018 yılları arası şiddetli şekilde kurak geçmiştir. Genel olarak, kıyı kesimlerde nemli olma eğilimi, iç kesimlerde ise kuraklaşma eğilimleri tespit edilmiştir. Özellikle iç kesimlerde tarımsal sürdürülebilirlik ve su yönetimi üzerine yapılacak çalışmalar, şiddetli kuraklık şartlarına karşı adaptasyon ve zararları azaltmak açısından oldukça önemlidir.

Keywords

• SPEI
• Batı Akdeniz
• Ekstrem Kuraklıklar
• İklim Değişikliği.

Determination of Extreme Drought Conditions in the Western Mediterranean by SPEI Method

Abstract

ABSTRACT Droughts, which have multifaceted impacts on both natural and human ecosystems, are a category of disasters that are generally characterized by prolonged absence of precipitation and pose perilous consequences. The increasing temperature and precipitation variability resulting from climate change has changing alterations in the frequency, intensity, and duration of drought events. The Mediterranean Basin, which is experiencing increasing temperatures, has become more vulnerable to this phenomenon. In this study, extremely drought periods were examined as 3-6-12 month scales by Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI), using daily temperature and precipitation data obtained for the Western Mediterranean part of Turkey between 1980-2019. It was observed that the SPEI method, which is successful in determining extremely drought periods by integrates temperature and evaporation variables in addition to the precipitation in the calculations. Based on the results obtained; the years 1981, 1985, 1989, 1990, 2000, 2007 and 2008 in the SPEI-3 and SPEI-6 monthly time series and 1990-1991, 2000-2001, 2004-2005, 2007-2008 and 2016 in the SPEI-12 monthly time series were determined as common extremely drought years. In terms of common months in the determined years, summer and fall seasons were extremely dry. For the Burdur station, where the most extreme drought months were determined, the years between 2015 and 2018 were severely drought. Generally, there is wetness trend in coastal areas and aridification trend in inland areas. In particular, research on agricultural sustainability and water management in inland areas, is crucial for the adaptation and mitigation of severe drought conditions.

Keywords

• SPEI
• Western Mediterranean
• Extreme Droughts
• Climate Change

References

1. Akbaş, A. (2014). Türkiye üzerindeki önemli kurak yıllar. Coğrafi Bilimler Dergisi, 12(2). https://doi.org/10.1501/Cogbil_0000000155.
2. Aksoy, H., & Cavus, Y. (2019). Kuraklık. Su Havzaları. TMMOB. https://www.researchgate.net/publication/351712052_KURAKLIK
3. Aksoy, T., Sari, S., & Çabuk, A. (2019). Sulak Alanların Yönetimi Kapsamında Su İndeksinin Uzaktan Algılama İle Tespiti, Göller Yöresi. GSI Journals Serie B: Advancements in Business and Economics, 2(1). https://dergipark.org.tr/tr/pub/abe/issue/44024/528568
4. Atalay, İ., & Mortan, K. (2007). Türkiye bölgesel coğrafyası. İnkılap Kitabevi.
5. Bacanli, Ü. G., & Akşan, G. N. (2019). Drought analysis in Mediterranean Region. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 25(6). https://dergipark.org.tr/en/pub/pajes/issue/50276/649994.
6. Bakanoğullari, F. (2020). SPEI ve SPI İndisleri Kullanılarak İstanbul-Damlıca Deresi Havzasında Kuraklık Şiddetlerinin Analizi. Toprak Su Dergisi, 9(1). https://doi.org/10.21657/topraksu.566693.
7. Çamalan, G., Akgündüz, S., Ayvacı, H., Çetin, S., Arabaci, H., & Coşkun, M. (2017). SPEI indisine göre Türkiye geneli kuraklık değişimi ve eğilim projeksiyonları. IV. Türkiye İklim Değişikliği Kongresi, Ankara.
8. Çamalan, G., Akgündüz, S., Çetin, S., & Doğan, H. (2021). Türkiye Kuraklık Projeksiyonları. Meteoroloji Genel Müdürlüğü, https://www.mgm.gov.tr/FILES/genel/raporlar/kuraklilprojeksiyon.pdf

9. Çamalan, G., Ayvacı, H., Akgündüz, S., Çetin, S., Arabaci, H., & Coşkun, M. (2018). Ege Bölgesi kuraklık projeksiyonları. Türkiye Ulusal Jeodezi Jeofizik Birliği Bilimsel Kongresi, Ankara.
10. Durmuş, B., Bulut, İ., & Gönençgi̇l, B. (2021). Antalya Bölümünde sıcaklık ve yağış indislerinin değişim analizleri. Türk Coğrafya Dergisi, 78, 91-108. https://doi.org/10.17211/tcd.1009270.
11. Erinç, S. (1965). Yağış müessiriyeti üzerine bir deneme ve yeni bir indis. İstanbul: İstanbul Üniversitesi Coğrafya Enstitüsü Yayınları No:41.
12. Erinç, S. (1996). Klimatoloji ve Metodları. Alfa Yayınları.
13. Giorgi, F. (2006). Climate change hot-spots. Geopyhsical Research Letters, 33, https://doi.org/10.1029/2006GL025734.
14. Güner Bacanlı, Ü., & Akşan, G. N. (2019). Drought Analysis in Mediteranean Region. Pamukkale University Journal of Engineering Sciences, 25(6), 665-671. https://doi.org/10.5505/pajes.2019.64507.
15. Hayes, M., Svoboda, M., Wilhite, D., & Vanyarkho, O. (1999). Monitoring the 1996 Drought Using the Standardized Precipitation Index. Bulletin of The American Meteorological Society 80, 429-438. https://doi.org/10.1175/1520-0477(1999)080<0429:MTDUTS>2.0.CO;2.
16. Hilmi, N., Ali, E., Carnicer Cols, J., Cramer, W., Georgopoulou, E., Le Cozannet, G., & Tirado, C. (2022). IPCC AR6 WGII CrossChapter Paper 4: Mediterranean Region. EGU22-10590. https://doi.org/10.5194/egusphere-egu22-10590.
17. Kendall, M. G. (1975). Rank correlation methods. Griffin.
18. Li, L., She, D., Zheng, H., Lin, P., & Yang, Z.-L. (2020). Elucidating Diverse Drought Characteristics from Two Meteorological Drought Indices (SPI and SPEI) in China. Journal of Hydrometeorology, 21(7), 1513-1530. https://doi.org/10.1175/JHM-D-19-0290.
19. Liu, C., Yang, C., Yang, Q., & Wang, J. (2021). Spatiotemporal drought analysis by the standardized precipitation index (SPI) and standardized precipitation evapotranspiration index (SPEI) in Sichuan Province, China. Scientific Reports, 11(1). https://doi.org/10.1038/s41598-020-80527-3.
20. Lotfirad, M., Esmaeili-Gisavandani, H., & Adib, A. (2021). Drought monitoring and prediction using SPI, SPEI, and random forest model in various climates of Iran. Journal of Water and Climate Change, 13(2), 383-406. https://doi.org/10.2166/wcc.2021.287.
21. Mann, H. B. (1945). Nonparametric Tests Against Trend. Econometrica, 13(3), 245-259.https://doi.org/10.2307/1907187.
22. Martonne, E. de. (1926). Une nouvelle fonction climatologique: L’indice d’aridité. Gauthier-Villars. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb416126391.
23. Mckee, T., Doesken, N., & Kleist, J. (1993). The Relationship Of Drought Frequency And Duration To Time Scales. https://www.semanticscholar.org/paper/The-Relatıonshıp-Of-Drought-Frequency-And-Duratıon-Mckee-Doesken/c3f7136d6cb726b295eb34565a8270177c57f40f.
24. MedECC. (2020). Risks Associated To Climate And Environmental Changes In The Mediterranean Region. Risks Associated to Climate and Environmental Changes in the Mediterranean Region: A Preliminary Assessment by the MedECC Network SciencePolicy Interface. https://www.medecc.org/wp-content/uploads/2018/12/MedECC-Booklet_EN_WEB.pdf.
25. Mehr, A. D., Sorman, A. U., Kahya, E., & Afshar, M. H. (2019). Climate change impacts on meteorological drought using SPI and SPEI: Case study of Ankara, Turkey. https://open.metu.edu.tr/handle/11511/67361.
26. Özüpekçe, S. (2019). Temporal Change of Burdur Province Lakes Due to the Effect of Anthropogenic Pressure in the Last 43 Years (1975-2018). International Review of Basic and Applied Sciences, 7(11), 85-92.
27. Özüpekçe, S. (2021). Batı Akdeniz havzaları ve yakın çevresinde kuraklık eğilimi ve su kaynakları ile ilişkisi. lnternational Journal of Geography and Geography Education, 43, Article 43. https://doi.org/10.32003/igge.790949.
28. Palmer, W. C. (1965). Meteorological Drought. US Department of Commerce Weather Bureau, Washington DC, 45. https://www.eea.europa.eu/data-and-maps/indicators/water-retention-3/palmer-1965.
29. Pei, Z., Fang, S., Wang, L., & Yang, W. (2020). Comparative Analysis of Drought Indicated by the SPI and SPEI at Various Timescales in Inner Mongolia, China. Water, 12(7), Article 7. https://doi.org/10.3390/w12071925.
30. Sarı, S. (2009). Batı Akdeniz Bölümü’nden İç Anadolu’ya geçiş iklimleri [Doktora Tezi - Selçuk Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/tezDetay.jsp?id=Hf89AFSdj-AOj39p3wzsbw&no=gwKbMhJceYVnkHSqVGNsqg.
31. Sariş, F., & Gedi̇k, F. (2021). Konya Kapalı Havzası’nda Meteorolojik Kuraklık Analizi. Coğrafya Dergisi, 42.
32. Sen, P. K. (1968). Estimates of the Regression Coefficient Based on Kendall’s Tau. Journal of the American Statistical Association, 63(324), 1379-1389. https://doi.org/10.2307/2285891.
33. Şahin, C., & Sipahioğlu, Ş. (2003). Doğal afetler ve Türkiye. Gündüz Eğitim ve Yayıncılık.
34. Tan, C., Yang, J., & Li, M. (2015). Temporal-Spatial Variation of Drought Indicated by SPI and SPEI in Ningxia Hui Autonomous Region, China. Atmosphere, 6(10). https://doi.org/10.3390/atmos6101399.
35. Thornthwaite, C. W. (1948). An Approach toward a Rational Classification of Climate. Geographical Review, 38(1), 55. https://doi.org/10.2307/210739.
36. Tirivarombo, S., Osupile, D., & Eliasson, P. (2018). Drought monitoring and analysis: Standardised Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI) and Standardised Precipitation Index (SPI). Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C, 106, 1-10. https://doi.org/10.1016/j.pce.2018.07.001.
37. Türkeş, M. (1990). Türkiye’de kurak bölgeler ve önemli kurak yıllar [Doktora Tezi]. İstanbul Üniversitesi, Deniz bilimleri ve Coğrafya Enstitüsü.
38. Vicente-Serrano, S. M., Beguería, S., & López-Moreno, J. I. (2010). A Multiscalar Drought Index Sensitive to Global Warming: The Standardized Precipitation Evapotranspiration Index. Journal of Climate, 23(7), 1696-1718. https://doi.org/10.1175/2009JCLI2909.1.
39. Vicente-Serrano, S. M., Beguería, S., Lorenzo-Lacruz, J., Camarero, J. J., López-Moreno, J. I., Azorin-Molina, C., Revuelto, J., Morán-Tejeda, E., & Sanchez-Lorenzo, A. (2012). Performance of Drought Indices for Ecological, Agricultural, and Hydrological Applications. Earth Interactions, 16(10), 1-27. https://doi.org/10.1175/2012EI000434.1.
40. Wilhite, D. (2000). Drought as a Natural Hazard: Concepts and Definitions. Published in Drought: A Global Assessment, Vol. I, edited by Donald A. Wilhite, chap. 1, pp. 3–18 (London: Routledge, 2000).
41. Wilhite, D. & Glantz, M. (1985). Understanding: The Drought Phenomenon: The Role of Definitions. Water International, 10, 111-120. https://doi.org/10.1080/02508068508686328.
42. Zhao, H., Gao, G., An, W., Zou, X., Li, H., & Hou, M. (2017). Timescale differences between SC-PDSI and SPEI for drought monitoring in China. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C, 102, 48-58. https://doi.org/10.1016/j.pce.2015.10.022.