Observed long-term trends in river flows of Porsuk Creek Basin

Abstract

In this study, interannual change in riverflows of Porsuk Creek Basin was revealed by using long-term minimum, maximum and mean riverflow data of stations located within the basin. Statistical methods were applied to hydroclimatological data which are grouped as (1) data completion , (2) data control, (3) trend analysis and (4) correlation analyses. By adopting this multiple-method use, it is aimed to increase reiability of results and also reveal several varability components (inhomogeneity, persistence, periodicity, trend) in the time series. Significant decreasing trends were detected in riverflow data (both in mean, minimum and maximum series) for the 42 years period between 1970 and 2011. These significant decreasing trends were observed at 56.7% of mean riverflows, 48.3% of minimum riverflow and 65% of maximum riverflows at 0.05 significance level. According to results of test graphs of Mann-Kendall Rank Correlation, the starting point for detected negative trend in the time series is concentrated at 1980s.

Keywords: Hydroclimatology, data completion, trend analysis, Porsuk Creek Basin.

Keywords

•  Hydroclimatology, data completion, trend analysis, Porsuk Creek Basin. 

Porsuk Çayı Havzasında akarsu akımlarında gözlenen uzun dönemli eğilimler

Abstract

Bu çalışmada, Porsuk Çayı Havzası’nda yer alan akım gözlem istasyonlarının uzun dönem aylık minimum, maksimum ve ortalama akım verileri kullanılarak havzadaki akımların yıllar arası değişimi ortaya kondu. Hidroklimatolojik verilerin analizi için (1) eksik verilerin tamamlanması, (2) veri kontrolü (3) trend ve (4) korelasyon analizleri olmak üzere 4 grupta ele alınan istatistik metodlar uygulandı. Bu çoklu yöntem kullanımıyla hem yöntemlerin karşılaştırılarak sonuçların güvenilirliğinin artırılması hem de zaman serilerindeki çeşitli değişkenlik bileşenlerinin (inhomojenlik, ısrar, periyodiklik, trend) ortaya konulması amaçlandı. 1970-2011 dönemini kapsayan 42 yıllık aylık verilere uygulanan analizler sonucunda, Porsuk Çayı Havzası’nda gerek ortalama gerekse maksimum ve minimum akımlarda ciddi azalma eğilimleri tespit edildi. 5 istasyona ait toplam 60 aya uygulanan analizler sonucunda ortalama akımlarının %56.7’si, minimum akımların %48.3’ü ve maksimum akımların %65’inde, 0.05 anlamlılık düzeyinde azalma eğilimleri belirlendi. Mann Kendall sıra korelasyon test grafik sonuçlarına göre; zaman serilerinde belirlenen negatif trendin başlangıç yılı, 1980’li yıllarda yoğunlaşmaktadır.

Anahtar Kelimeler: Hidroklimatoloji, veri tamamlama, trend analizi, Porsuk Çayı Havzası.

Keywords

• -

References

1. Bayazıt,  M.  (1996).  İnşaat  Mühendisliğinde  Olasılık  Yöntemleri.  İTÜ  İnşaat  Fakültesi  Matbaası.  İstanbul,  s.245.  
2. Bayazıt,  M.  Cığızoğlu,  H.  K.ve  Önöz,  B.  (2002).  “Türkiye  Akarsularında  Trend  Analizi”,  Türkiye  Mühendislik  Haberleri, Sayı 420‐421‐422/4‐5‐6. 
3. Büyükerşen,  Y.  ve  Efelerli,  S.  (2008).  “Havza  Su  Yönetimi  Porsuk Havzası ve Eskişehir”, TMMOB 2. Su Politikaları  Kongresi, İMO Kongre Merkezi, 20‐22 Mart, Ankara. 
4. Büyükyıldız, M. (2004). Sakarya Havzası Yağışlarının Trend  Analizi  ve  Stokastik  Modellemesi.  DoktoraTezi.  Selçuk  Üniversitesi,  Mühendisliği Anabilim Dalı, Konya, s.137‐138.   Enstitüsü,  İnşaat 
5. Cığızoğlu, H.K., Bayazıt, M., Önöz, B., Yıldız, M. ve Malkoç,  Y. (2004).“Türkiye Nehirleri Taşkın, Ortalama ve Düşük  Akımlardaki Trendler”, IV Ulusal Hidroloji Kongresi, 21‐ 25 Haziran, İstanbul. 
6. Cillov,  H.  (1976).  İstatistik  Tekniği  ve  Uygulaması.  İstanbul  Üniversitesi  İktisat  Fakültesi  Yayını,  No  365,  İstanbul,  s.303‐305.  
7. Dixon,  H.,  Lawler,  D.M.  and  Shamseldin,  A.  Y.  (2006).  “Streamflow  trends  in  western  Britain”,  Geophysical  Research Letters, 33, 10.1029/2006Gl027325.  
8. Douglas,  E.M.,  Vogel,  R.M.  &  Kroll,  C.N.  (2000).“Trends  in  foods  and  low  fows  in  the  United  States:  impact  of  spatial correlation”, Journal of Hydrology, 240, 90‐105. 

9. DSİ,  (1965).  Feasibility  Report  for  Lower  Sakarya  Project.  DSİ Matbaası, Ankara, 1965.  
10. Essenwager,  O.M.  (2001).  General  Climatology  (World  Survey of Climatology). Vol. 1C, Huntsville‐ABD. 
11. Fleig,  A.K.,  Tallaksen,  L.M.,  Hisdal,  H.  &  Demuth,  S.  (2006).“A  global  evaluation  of  streamflow  drought  characteristics”, Hydrology and Earth System Sciences,  10, 535–552.  
12. Fujihara, Y., Tanaka, L., Watanabe, T., Nagano, T. and Kpjiri,  T. (2008). “Assessing the impacts of climate change on  the  water  resources  of  the  Seyhan  River  Basin  in  Turkey:  Use  of  dynamically  downscaled  data  for  hydrologic  simulations”,  Journal  of  Hydrology,  353,  33–48.  
13. Hannaford, J. and Marsh, T.J. (2008). “High‐flow and flood  trends in a network of undisturbed catchments in the  UK”,  International  Journal  of  Climatology,  28(10):  1325‐1338.  
14. Hannaford, J. and Buys G. (2012). “Trends in seasonal river  flow  regimes  in  the  UK”,  Journal  of  Hydrology,  475,  158–174.  
15. Hodgkins  G.A.,  Dudley,  R.W.  &  Huntington,  T.G.  (2005).  “Summer  low  flows  in  New  England  during  the  20th  century”,  Journal  of  the  American  Water  Resources  Association, 41(2), 403‐412. 
16. Işık,  S.,  Şaşal,  M.  ve  Doğan,  E.  (2006).  “Sakarya  Nehrinde  Barajların  Mansap  Etkisinin  Araştırılması”,  Gazi  Üniversitesi  Mühendislik  Mimarlık  Fakültesi  Dergisi,  Cilt: 2, No: 3, 401‐408.  
17. Iyigün, C., Türkeş, M., Batmaz, İ., Yozgatlıgil, C., Gazi, V.P.,  Koç,  E.K.  and  Öztürk,  M.Z.  (2013).  “Clustering  current  climate  regions  of  Turkey  by  using  a  multivariate  statistical  Climatology, 114: 95–106.  Theoretical  and  Applied 
18. Jin  F  (2011).  Climate  changes  in  future  atmospheric  moisture fields over the Middle‐East based on regional  climate  modeling.  PhD  Thesis.  Dept.  Geophysics  and  Planetary Sciences, Tel Aviv University, Israel.  
19. Jin, F., Kitoh, A. and Alpert, P. (2010). “Watercycle changes  over  the  Mediterranean:  a  comparison  study  of  a  super‐high‐resolution global model with CMIP3”, Phil.  Trans.  DOİ:10.1098/rsta.2010.0204.  A.,  368,  5137‐5149, 
20. Lorenzo‐Lacruz,  J.,  Vicente‐Serrano  S.M.,  López‐Moreno,  J.I.,  Morán‐Tejeda,  E.  &  Zabalza,  J.  (2012).“Recent  trends in Iberian streamflows (1945–2005)”, Journal of  Hydrology: 414–415, 463–475.  
21. Kahya,  E.  and  Kalaycı,  S.  (2002).  “Trend  Analysis  of  Streamflow in Turkey”, Journal of Hydrology, 289, 128‐ 144.  
22. Kahya,  E.  and  Kalaycı,  S.  (2004).  “Non‐parametrictests  Trend  Analysis  of  Streamflow  in  Turkey”,  Journal  of  Hydrology, 209, 128‐144. 
23. Kalaycı,  S.  (2003).  Türkiye’deki  Nehir  Debisi  Değerlerinin  Değişkenlik  Analizi.  Selçuk  Üniversitesi,  Fen  Bilimleri  Enstitüsü, Doktora Tezi, Konya.  
24. Kalaycı,  S.  and  Kahya,  E.  (2006).  “Assessment  of  streamflow  variability  modes  in  Turkey:  1964‐ 1994”,Journal of Hydrology, 324, 163‐177.  
25. Kingston  D.G.,  Daniel  G.,  Hannah  D.M.,  Lawler  D.M.  &  McGregor  G.R.  (2011).  “Regional  classification,  variability,  and  trends  of  northern  North  Atlantic  riverflow”, Hydrological Processes, 25, 1021‐1033.  
26. Kitoh,  A.,  Yatagai,  A.  and  Alpert,  P.  (2008).  “First  super‐ high‐resolution  model  projection  that  the  ancient  “Fertile  Crescent”  will  disappear  in  this  century”,  Hydrolological Research Letters, Vol. 2, p.1–4.  
27. Mendeş,  M.  (2012).  Uygulamalı  Bilimler  İçin  İstatistik  ve  Araştırma  Yöntemleri.  Kriter  Yayınevi,  2.  Baskı,  İstanbul, s.177; 267.  
28. Mudelsee,  M.,  Börngen,  M.,  Tetzlaff,  G.  &  Grünewald,  U.  (2003).  “No  upward  trend  in  the  occurrence  of  extreme  floods  in  central  Europe”,  Nature,  425,  166– 169. 
29. Özdemir,  A.  and  Leloğlu  U.M.  (2015).  Climate  change  impact assessment on river basin: Sarisu‐Eylikler river,  Turkey  in  “Sustainable  Watershed  Management  (SuWaMa)  2014  Conference  Proceedings”,  Eds:  I.  Ethem  Gönenç,  John  P.  Wolflin  and  Rosemarie  C.  Russo, p.102.  
30. Özel, N., Kalaycı, S., Sevimli, F.M. ve Büyükyıldız, M. (2004).  “Sakarya  Nehri  Havzası  Aylık  Akım  Verilerinin  Parametrik  Olmayan  Yöntemlerle  Trend  Analizi”,  Selçuk  Üniversitesi  Mühendislik  Mimarlık  Fakültesi  Dergisi, Sayı 19.  
31. Özfidaner, M. (2007). Türkiye Yağış Verilerinin Trend Analizi  ve  Nehir  Akımları  Üzerine  Etkisi.  Yüksek  Lisans  Tezi.  Çukurova  Üniversitesi,  Fen  Bilimleri  Enstitüsü,  ,Tarımsal Yapılar ve Sulama Anabilim Dalı, Adana.  
32. Robson, A.J., Jones, T.K., Reed, D.W. & Bayliss, A.C. (1998).  “A study of national trend and variation in UK Floods”,  International Journal of Climatology, 18, 165‐182. 
33. Saltabaş,  L.,  Işık,  S.,  Şaşal,  M.  ve  Doğan,  E.  (2003).  “Aşağı  Sakarya  Nehrinde  Akım  Değişimlerinin  İncelenmesi”,  Sakarya  Üniversitesi  Fen  Bilimleri  Enstitüsü  Dergisi,  Cilt:7, Sayı:2.  
34. Sariş, F., Hannah, D.M. and Eastwood, W.J. (2010) “Spatial  variability  of  precipitation  regimes  over  Turkey”,  Hydrological Sciences Journal, 55, 234‐249. 
35. Sarış,  F.  (2012a).  “Kuzeydoğu  Türkiye’de  (Doğu  Karadeniz  ve  Çoruh  havzaları)  sıcaklık,  yağış  ve  akım  serilerinin  rejim ve trend analizi” I. Ulusal Coğrafya Sempozyumu  Bildiriler  Üniversitesi‐Erzurum.   Mayıs  2012.  Atatürk 
36. Sarış,  F.  (2012b).  "Türkiye’nin  kuzeydoğusunda  yağış  ve  akım  ekstremlerinin  değişimi  ve  dağılış  özelliklerinin  jeomorfolojik  süreçlerle  değerlendirilmesi"  3.  Ulusal  Jeomorfoloji  Üniversitesi, Coğrafya Bölümü, Hatay.  Mustafa  Kemal 
37. Sen,  P.K.  (1968).  “Estimates  of  the  Regression  Coefficient  Based  on  Kendall’s  Tao”,  Journal  of  the  American  Statistical Association, Vol. 63, No. 324, p.1379‐1389.  
38. Sneyers,  R.  (1990).  On  Statistical  Analysis  of  Series  of  Observations.  Meteorological Organization, Geneva.  Technical  Note,  World 
39. Stahl,  K.,  Hisdal.,  H,  Hannaford.,  J.,  Tallaksen,  L.M.,  Van  Lanen, H.A.J., Sauquet, E., Demuth, S., Fendekova, M.  and  Jordar,  J.  (2010).  “Streamflow  trends  in  Europe:  evidence from a dataset of near‐natural catchments”,  Hydrology and Earth System Sciences, 14, 2367‐2382. 
40. Svensson, C., Kundzewicz, Z.W., Maurer, T. (2005). “Trend  detection  in  river  flow  series:  2.  Flood  and  low‐flow  index  series”,  Hydrological  Sciences  Journal,  50(5),  811‐824.  
41. Şen,  Z.  (2002).  Hidrolojide  Veri  İşlem,  Yorumlama  ve  Tasarım (Seminer Notları). Su Vakfı Yayınları, s.86‐87.  
42. Türkeş, M. (1996). “Spatial and temporal analysis of annual  rainfall  variations  in  Turkey”,  International  Journal  of  Climatology, 16, 1057‐1076.  
43. Türkeş,  M.,  Sümer,  U.M.  and  Demir,  İ.  (2002).  “Re‐ evaluation  of  trends  and  changes  in  mean,  maximum  and  minimum  temperatures  of  Turkey  for  the  period  1929‐1999”,  International  Journal  of  Climatology,  22,  947‐977.  
44. Türkeş,  M.,  Koç,  T.  ve  Sarış,  F.  (2007).  “Yağış  Toplamı  ve  Yoğunluğu  Dizilerindeki  Değişikliklerin  ve  Eğilimlerin  Zamansal  ve  Alansal  Çözümlenmesi”,  Coğrafi  Bilimler  Dergisi, 5(1), s.60. 
45. Türkeş,  M.  (2008).  Klimatolojik  ve  Hidrolojik  Verilerin  Türdeşlik Analizi. Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi,  Fen‐Edebiyat  Fakültesi  Coğrafya  Bölümü,  Coğ  525  Yüksek  Çanakkale.   Notları  (yayımlanmamış), 
46. Türkeş,  M.,  Koç,  T.  ve  Sarış,  F.  (2009).  “Spatiotemporal  variability  of  precipitation  total  series  over  Turkey”,  International  Journal  Climatology,  Vol.  29,  Issue  8,  p.1056‐1074. 
47. Türkeş,  M.  (2012).  Klimatolojik  ve  Hidrolojik  Verilerin  İklimsel  Değişkenlik  Analizi.  Çanakkale  Onsekiz  Mart  Üniversitesi,  Fen‐Edebiyat  Fakültesi  Coğrafya  Bölümü,  Coğ 5014 Yüksek Lisans Ders Notları (yayımlanmamış),  Çanakkale. 
48. WMO.  (1966).  Climatic  Change,  World  Meteorological  Organization (WMO), Technical Note, No. 79, Geneva,  p.79. 
49. Yu,  Y.S.,  Zou,  S.  and  Whittemore,  D.  (1993).  “Non‐ Parametric  Trend  Analysis  of  Water  Quality  Data  of  Rivers in Kansas”, Journal of Hydrology, Vol.150, Issue  1, p.61‐80.  
50. Zaidman,  M.D.,  Rees,  H.G.  &  Young,  A.R.  (2001).“Spatio‐ temporal  development  of  streamflow  droughts  in  northwest  Europe”,  Hydrology  and  Earth  System  Sciences, 5(4), 733‐751.