WHAT AWAITS MEGACITY ISTANBUL IN THE CONTEXT OF THE WATER ISSUE?

Öz

It is an undeniable fact that climate change will most significantly affect water resources. Many climate models indicate that there will be substantial decreases in precipitation in certain regions. On the other hand, megacities like Istanbul, which have historically faced persistent water problems, will confront a serious water crisis. In this study, a detailed analysis of the time series consisting of the annual total precipitation amounts in the Istanbul region has been conducted. For this purpose, the annual total precipitation data from 11 meteorological observation stations in Istanbul were subjected to the Standard Normal Homogeneity Test, Buishand Test, Pettitt Test, and Von Neumann Ratio Test to perform a homogeneity analysis. Additionally, missing data were completed. As a result of the homogeneity analysis, it was revealed that 7 out of the 11 meteorological stations had homogeneous data sets. Trend analyses were then conducted on the stations identified as homogeneous using the Mann-Kendall test. Based on the Mann-Kendall trend test, only the data from the Kireçburnu Meteorological Station were found to be statistically significant at the α=0.05 significance level. Accordingly, only the annual total precipitation data from the Kireçburnu station show an increasing trend at the α=0.05 significance level. On the other hand, at the α=0.05 significance level, although not statistically significant, a decreasing trend was observed in the Göztepe, Florya, and Kartal stations. In the Bahçeköy, Kandilli, and Samandıra meteorological stations, an increasing trend was observed, but it was not statistically significant. In addition to all these analyses, a separate analysis was carried out to determine whether there has been variability in total precipitation over time. It was found that the variability in precipitation after 1980 has increased compared to the period before 1980. This indicates that, alongside extreme rainfall, the risk of drought has also increased significantly. Based on current observations, Istanbul has experienced seven major meteorological droughts in the past 35 years. The current analyses suggest an expected increase in the frequency and severity of such events. The results obtained in this study contain crucial information that decision-makers should consider when addressing Istanbul’s water problem.

Anahtar Kelimeler

• Climate
• Precipitation
• Istanbul’s Water Problem
• Variability Analysis
• Drought.

SU SORUNU BAĞLAMINDA MEGAKENT İSTANBUL’U NE BEKLİYOR?

Öz

İklim değişikliğinin en çok su kaynaklarını etkileyeceği yadsınmaz bir gerçektir. Pek çok iklim modeli belli bölgelerde yağış miktarında önemli azalmalar olacağını ortaya koymaktadır. Diğer taraftan İstanbul gibi tarihsel olarak sürekli su sorunu yaşamış olan mega kentler ciddi bir su sorunuyla karşı karşıya kalacaktır. Bu çalışmada, İstanbul bölgesine düşen yıllık toplam yağış miktarlarından oluşan zaman serisinin ayrıntılı analizi gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla İstanbul’da bulunan 11 meteoroloji gözlem istasyonunun yıllık toplam yağış verilerine standart normal homojenlik testi, Buishand testi, Pettit testi ve Von Neumann oran testi uygulanarak homojenlik analizi yapılmış ayrıca eksik verilerin tamamlanması yoluna gidilmiştir. Yağış verilerine uygulanan homojenlik analizi sonucunda 11 meteoroloji istasyonundan 7 tanesinin homojen veri setine sahip olduğu ortaya konmuştur. Homojen olduğu belirlenen istasyonlara Mann-Kendall testi uygulanarak trend analizleri gerçekleştirilmiştir. Mann-Kendall trend testi sonuçlarına göre sadece Kireçburnu Meteoroloji istasyonu verilerinin α=0.05 anlamlılık düzeyine göre istatistiksel olarak anlamlı olduğu görülmüştür. Buna göre sadece Kireçburnu meteoroloji istasyonunun yıllık toplam yağış verileri artan yönde bir trende sahiptir. Diğer taraftan α= 0.05 anlamlılık düzeyine göre Göztepe, Florya, ve Kartal istasyonlarında istatistiksel olarak anlamlı olmamakla birlikte azalan yönde bir trendin varlığı gözlemlenmiştir. Bahçeköy, Kandilli ve Samandıra meteoroloji istasyonlarında ise artan yönde ancak istatistiksel olarak anlamlı olmayan bir trende rastlanmıştır. Tüm bu analizlere ek olarak, toplam yağış verilerinde zaman içinde bir değişkenlik yaşanıp yaşanmadığı ayrıca analiz edilmiştir. Buna göre 1980 sonrası yağışların değişkenliği, 1980 öncesine göre artmıştır. Bu durum aşırı yağışlarla birlikte, kuraklık riskinin de önemli ölçüde arttığı anlamına gelmektedir. Mevcut gözlemler dikkate alındığında İstanbul’da son 35 yılda 7 önemli meteorolojik kuraklık yaşanmıştır. Mevcut analizler bu tür olayların sıklığında ve şiddetinde artış beklenmesi yönündedir. Çalışmada elde edilen sonuçlar, İstanbul’un su sorununun çözümünde karar vericilerin dikkate alması gereken önemli bilgiler içermektedir.

Anahtar Kelimeler

• İklim
• Yağış
• İstanbul Su Sorunu
• Değişkenlik Analizi
• Kuraklık.

Kaynakça

1. Alexandersson, H. (1986). A homogeneity test applied to precipitation data. J Climatol, 6(6), 661-675.
2. Baltacı, H., Kındap, T., Ünal, A. ve Karaca, M. (2017). The influence of atmospheric circulation types on regional patterns of precipitation in Marmara (NW Turkey). Theor Appl Climatol, 127, 563–572.
3. Baltacı, H., Lemos da Silva, M.C. ve Gomes H.B. (2021). Climatological conditions of the Black Sea-effect snowfall events in Istanbul, Turkey. Int J Climatol, 41, 2017–2028.
4. Buishand, T.A. (1982). Some methods for testing the homogeneity of rainfall records. Journal of Hydrology 58, 11–27.
5. Çeribaşi, G. (2019). Analyzing rainfall datas’ of eastern Black Sea basin by using Sen method and trend methods. Journal of Computer Science and Technology, 9, 254-64.
6. İBB, (2021). İstanbul İklim Değişikliği Eylem Planı. Çevre Koruma ve Kontrol Dairesi Başkanlığı.
7. Koçak, K. (2019). Data Analysis (Lecture Notes). İ.T.Ü., Meteoroloji Mühendisliği Bölümü.
8. Pettitt, A.N. (1979). A non-parametric approach to the change-point detection. Applied Statistics, 28, 126–135.

9. Ruiz-Alvarez, O., Singh, V. P., Enciso-Medina, J., Ontiveros-Capurata, R. E. ve Corrales-Suastegui, A. (2020). Spatio-temporal trends of monthly and annual precipitation in Aguascalientes Mexico. Atmosphere, 11(5), 437.
10. Türkeş, M. ve Tatlı, H. (2011). Use of the spectral clustering to determine coherent precipitation regions in Turkey for the period 1929–2007. Int J Climatol, 31, 2055–2067.
11. Wijngaard, J., Klein Tank, A. ve Können, G. (2003). Homogeneity of 20th century European daily temperature and precipitation series. Int J Climatol, 23(6), 679-692.
12. Wilks, D.S. (2013). Statistical Methods in the Atmospheric Sciences. Academic Press.
13. Yavuz, V., Lupo, A.R., Fox, N.I. ve Deniz, A. (2022). Meso-Scale Comparison of Non-Sea-Effect and Sea-Effect Snowfalls, and Development of Prediction Algorithm for Megacity Istanbul Airports in Turkey. Atmosphere, 13, 657.
14. Yavuz, V., Deniz, A., Özdemir, E.T., Kolay, O. ve Karan H. (2021). Classification and analysis of sea-effect snowbands for Danube Sea area in Black Sea. Int J Climatol. 41, 3139–3152.
15. Von Neumann, J. (1941). Distribution of the ratio of the mean square successive difference to the variance. Annals of Mathematical Statistics, 13, 367–395.
16. Zhang, X., Harvey, K. D., Hogg, W. D. ve Yuzyk, T. R. (2001). Trends in Canadian streamflow. Water Resources Research, 37(4), 987-998.