Spatio-temporal Variability of Drought in the Lake Van Basin

Abstract

The effects of climate change have started to show themselves increasingly and more severely in Turkey as well as all over the world. Therefore, studies on the examination of drought events are of great importance today. In this context, the aim of this study is to analyze the drought events that occurred in the Van Lake Basin between 1980-2024. Using the data of 8 meteorological stations in the basin (Van Region, Gevaş, Özalp, Erciş, Muradiye, Başkale, Tatvan, Ahlat), 3, 6 and 12-month standardized precipitation-evapotranspiration index (SPEI) values for each station were calculated. According to these analyzes, while humid conditions were dominant in the entire basin between 1985-1995, a significant increase in drought events was experienced in the period after 2000, especially since 2012. The increases in long-term droughts observed in the Van Region, Erciş, Başkale and Muradiye stations indicate a climatic drought trend in this area. The eastern and southeastern parts of the basin (Özalp, Muradiye, Başkale) are the regions with the highest risk of drought. Although the western part (Tatvan, Ahlat) seems to be relatively more resistant, there has been an increase in drought tendencies at these stations in recent years. In addition, the trends of temperature and precipitation data belonging to the stations were calculated with the Mann-Kendall trend analysis method and the directions of possible trends were calculated with the Sen's Slope method. These analyses showed us that there is an increasing trend in average temperature values at the 0.05 significance level at all stations in the basin. A significant decrease in precipitation values was detected only at the Ahlat station. Although insignificant decreases were observed in precipitation values at other stations, we can say that these changes are generally due to seasonal and annual differences. These values, especially the significant increases in temperatures, are important in terms of understanding the droughts experienced in the basin.

Keywords

• Drought
• SPEI
• Mann-Kendall
• Lake Van Basin
• Climate Change

Van Gölü Havzasında Kuraklığın Mekansal ve Zamansal Değişimi

Abstract

İklim değişikliğinin etkilerinin tüm dünyada olduğu gibi Türkiye’de de artarak ve her geçen gün daha şiddetli bir şekilde kendini göstermeye başladığı günümüzde, kuraklık olaylarının incelenmesine yönelik çalışmalar büyük önem taşımaktadır. Bu bağlamdan hareketle bu çalışmada Van Gölü Havzası’nda 1980-2024 yılları arasında meydana gelen kuraklık olayları analiz edilmiştir. Havzada bulunan 8 meteoroloji istasyonuna (Van Bölge, Gevaş, Özalp, Erciş, Muradiye, Başkale, Tatvan, Ahlat) ait veriler kullanılarak her istasyona ait 12 aylık standardize yağış-evapotranspirasyon indisi (SPEI) değerleri hesaplanmıştır. Bu analizlere göre 1985-1995 arası dönem de tüm havzada nemli koşullar egemen iken 2000 sonrası dönemde özellikle 2012 yılından itibaren kuraklık olaylarında belirgin bir artış yaşanmıştır. Van Bölge, Erciş, Başkale ve Muradiye istasyonlarında uzun süreli kuraklıklarda görülen artışlar bu alanda iklimsel kuraklık eğilimini göstermektedir. Havzanın doğu ve güneydoğusu (Özalp, Muradiye, Başkale) en fazla kuraklık riski taşıyan bölgelerdir. Batı bölgesi (Tatvan, Ahlat) nispeten daha dirençli görünmekle birlikte son yıllarda bu istasyonlarda da kuraklık eğilimlerinde artış görünmektedir. Bunun yanısıra Mann-Kendall trend analizi yöntemiyle istasyonlara ait sıcaklık ve yağış verilerinin trendleri ve Sen’in Eğimi yöntemiyle de olası eğilimlerin yönleri hesaplanmıştır. Bu analizler bize havzada bulunan tüm istasyonlarda ortalama sıcaklık değerlerinde 0.05 anlamlılık düzeyinde artma eğilimi olduğunu göstermiştir. Yağış değerlerinde ise sadece Ahlat istasyonunda anlamlı azalış tespit edilmiştir. Diğer istasyonlar da yağış değerlerinde anlamlı olmayan azalışlar görülmekle birlikte bu değişimlerin genelde mevsimlik ve yıllık farklılıklardan kaynaklandığını söyleyebiliriz. Bu değerler özellikle de sıcaklıklarda yaşanan önemli artışlar havzada yaşanan kuraklıkları anlamamız açısından önem taşımaktadır.

Keywords

• Kuraklık
• SPEI
• Mann-Kendall
• Van Gölü Havzası
• İklim Değişikliği

References

1. Akbaş, A. (2014). Türkiye Üzerindeki Önemli Kurak Yıllar. Coğrafi Bilimler Dergisi, 12(2), 101-118.
2. Aktürk, G., Zeybekoğlu, U., & Yildiz, O. (2022). Drought Investigation Using SPI and SPEI Methods: A Case Study in Kırıkkale. Uluslararası Muhendislik Arastirma ve Gelistirme Dergisi, 14(2), 762-776. https://doi.org/10.29137/umagd.1100886
3. Aydın, F. A., & Doğu, A. F. (2018). Göllerde Seviye Değişimleri ve Nedenleri Van Gölü Örneği. Van YYü Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi.
4. Aydın, M. (2023). Van ilinin kuraklığının SPI ve SPEI yöntemlerine göre değerlendirilmesi. DÜMF Mühendislik Dergisi. https://doi.org/10.24012/dumf.1381660
5. Beguería, S., Vicente-Serrano, S. M., Reig, F., & Latorre, B. (2014). Standardized precipitation evapotranspiration index (SPEI) revisited: Parameter fitting, evapotranspiration models, tools, datasets and drought monitoring. International Journal of Climatology, 34(10), 3001-3023. https://doi.org/10.1002/joc.3887
6. Bilik, M. B. (2023). Kuraklık Nedeniyle Bozulan Sosyal İlişkiler ve Göç: Van Edremit Dilkaya Köyü Örneği. Afet ve Risk Dergisi, 6(3), 1097-1114. https://doi.org/10.35341/afet.1278058
7. Byun, H.-R., & Wilhite, D. A. (1999). Objective Quantification of Drought Severity and Duration. Journal of Climate, 12(9), 2747-2756. https://doi.org/10.1175/1520-0442(1999)012%253C2747:OQODSA%253E2.0.CO;2
8. Çelik, M. A., Kopar, İ., & Bayram, H. (2018). Doğu Anadolu Bölgesinin Mevsimlik Kuraklık Analizi. Atatürk Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 22(3), 1741-1761.

9. Deni̇z Öztürk, Y., & Ünlü, R. (2022). Türkiye’de Yapılan Kuraklık Analiz Çalışmaları Üzerine Bir Derleme. Afet ve Risk Dergisi, 5(2), 669-680. https://doi.org/10.35341/afet.1124880
10. Erlat, E., & Güler, H. (2023). Türkiye’de Standardize Yağış Evapotranspirasyon İndisine (Speı) Göre Kuraklıkların Zamansal Değişimi (1951-2022). Ege Coğrafya Dergisi. https://doi.org/10.51800/ecd.1332424
11. Garba, H., & Udokpoh, U. U. (2023). Analysis of Trend in Meteorological and Hydrological Time-series using Mann-Kendall and Sen’s Slope Estimator Statistical Test in Akwa Ibom State, Nigeria. International Journal of Environment and Climate Change, 13(10), 1017-1035. https://doi.org/10.9734/ijecc/2023/v13i102748
12. George H. Hargreaves & Zohrab A. Samani. (1985). Reference Crop Evapotranspiration from Temperature. Applied Engineering in Agriculture, 1(2), 96-99. https://doi.org/10.13031/2013.26773
13. Gumus, V. (2023). Evaluating the effect of the SPI and SPEI methods on drought monitoring over Turkey. Journal of Hydrology, 626, 130386. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2023.130386
14. Hargreaves, G. H. (1994). Defining and Using Reference Evapotranspiration. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 120(6), 1132-1139. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9437(1994)120:6(1132)
15. Hargreaves, G. H., & Allen, R. G. (2003). History and Evaluation of Hargreaves Evapotranspiration Equation. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 129(1), 53-63. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9437(2003)129:1(53)
16. Hirsch, R. M., Alexander, R. B., & Smith, R. A. (1991). Selection of methods for the detection and estimation of trends in water quality. Water Resources Research, 27(5), 803-813. https://doi.org/10.1029/91WR00259
17. Ilgar, R. (2013). Çanakkale’de kuraklik durumu ve eği̇li̇mleri̇ni̇n standartlaştirilmiş yağiş i̇ndi̇si̇ i̇le beli̇rlenmesi̇. Marmara Coğrafya Dergisi, (22), 183-204.
18. İrcan, M. R., & Duman, N. (2022). Van Gölü Havzası’ndaki maksimum ve minimum sıcaklıkların trend analizi. Türk Coğrafya Dergisi, (80), 39-52. https://doi.org/10.17211/tcd.1079628
19. Kale, M. M., & Duman, N. (2024). Bendimahi Çayı (Van Gölü Kapalı Havzası) Hidrolojik Kuraklık Analizi. Fırat Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 34(2), 499-516. https://doi.org/10.18069/firatsbed.1458082
20. Kendall, M. G. (1975). Rank correlation methods. Oxford.
21. Kuglitsch, F. G., Toreti, A., Xoplaki, E., Della‐Marta, P. M., Zerefos, C. S., Türkeş, M., & Luterbacher, J. (2010). Heat wave changes in the eastern Mediterranean since 1960. Geophysical Research Letters, 37(4), 2009GL041841. https://doi.org/10.1029/2009GL041841
22. Mann, H. B. (1945). Nonparametric Tests Against Trend. Econometrica, 13(3), 245. https://doi.org/10.2307/1907187 Mishra, A. K., & Singh, V. P. (2010). A review of drought concepts. Journal of Hydrology, 391(1-2), 202-216. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2010.07.012
23. Öz, F. Y., Özelkan, E., & Tatlı, H. (2024). Comparative analysis of SPI, SPEI, and RDI indices for assessing spatio-temporal variation of drought in Türkiye. Earth Science Informatics, 17(5), 4473-4505. https://doi.org/10.1007/s12145-024-01401-8
24. Palmer, W. C. (1965). Meteorological Drought. U.S. Department of Commerce.
25. Partal, T., & Kahya, E. (2006). Trend analysis in Turkish precipitation data. Hydrological Processes, 20(9), 2011-2026. https://doi.org/10.1002/hyp.5993
26. Salmi, T. (2002). 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.
27. Sayın, H. (2026). Kuraklığın Arazi Kullanımı/Arazi Örtüsü Değişikliklerine Etkilerinin Van Gölü Havzası Örneğinde İncelenmesi, [Doktora Tezi Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü].
28. 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/10.1080/01621459.1968.10480934
29. Serkendiz, H., Tatli, H., Kılıç, A., Çetin, M., & Sungur, A. (2024). Analysis of drought intensity, frequency and trends using the spei in Turkey. Theoretical and Applied Climatology, 155(4), 2997-3012. https://doi.org/10.1007/s00704-023-04772-y
30. Tekin, M., & Deniz, O. (2024). İnsan Müdahalesi, İklim Değişikliği ve Toplumsal Sorunlar Sarmalında Yaşanan Çevre Felaketlerine Politik ve Ekolojik Bir Yaklaşım: Marmara Gölü (Manisa) Örneği. Coğrafya Dergisi / Journal of Geography, 0(49), 191-210. https://doi.org/10.26650/JGEOG2024-1534874
31. 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
32. Trenberth, K. E., Dai, A., Van Der Schrier, G., Jones, P. D., Barichivich, J., Briffa, K. R., & Sheffield, J. (2014). Global warming and changes in drought. Nature Climate Change, 4(1), 17-22. https://doi.org/10.1038/nclimate2067
33. Türkeş, M. (2012). Türkiye’de gözlenen ve öngörülen iklim değişikliği, kuraklık ve çölleşme. Ankara Üniversitesi Çevrebilimleri Dergisi, 4(2), 1-32. https://doi.org/10.1501/Csaum_0000000063
34. Türkeş, M., Akgündüz, A. S., & Demi̇Rörs, Z. (2009). Palmer Kuraklık İndisi’ne Göre İç Anadolu Bölgesi’nin Konya Bölümü’ndeki Kurak Dönemler ve Kuraklık Şiddeti. Co, 129-144. https://doi.org/10.1501/Cogbil_0000000102
35. Türkeş, M., & Tatlı, H. (2009). Use of the standardized precipitation index (SPI) and a modified SPI for shaping the drought probabilities over Turkey. International Journal of Climatology, 29(15), 2270-2282. https://doi.org/10.1002/joc.1862
36. Van Loon, A. F. (2015). Hydrological drought explained. WIREs Water, 2(4), 359-392. https://doi.org/10.1002/wat2.1085
37. 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
38. Vicente-Serrano, S. M., & López-Moreno, J. I. (2005). Hydrological response to different time scales of climatological drought: An evaluation of the Standardized Precipitation Index in a mountainous Mediterranean basin. Hydrology and Earth System Sciences, 9(5), 523-533. https://doi.org/10.5194/hess-9-523-2005
39. WHO. (2025). Drought Overview. WHO. https://www.who.int/health-topics/drought#tab=tab_1 Wilhite, D. A., & Glantz, M. H. (1985). Understanding the Drought Phenomenon: The Role of Definitions. WATER INTERNATIONAL.
40. Wilhite, D. A., & Pulwarty, R. S. (2017). Drought as Hazard: Understanding the Natural and Social Context. Içinde D. A. Wilhite & R. S. Pulwarty, Drought and Water Crises (2. bs, ss. 3-20). CRC Press. https://doi.org/10.1201/b22009-2
41. Yetmen, H. (2013). Van Gölü Havzası’nın Kuraklık Analizi. 21. yüzyılda eğitim ve toplum, 3(5), 184-198.
42. Yıldız, M. Z., & Deniz, O. (2005). Kapalı Havza Göllerinde Seviye Değişimlerinin Kıyı Yerleşmelerine Etkisi Van Gölü Örneği. Fırat Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi.
43. Yihdego, Y., Vaheddoost, B., & Al-Weshah, R. A. (2019). Drought indices and indicators revisited. Arabian Journal of Geosciences, 12(3), 69. https://doi.org/10.1007/s12517-019-4237-z