GRACE/GRACE-FO Misyonu Toplam Su Kütlesi Değişimi ile Kuraklık Arasındaki İlişkinin İncelenmesi: Seyhan Havzası, Adana İli Örneği

Öz

Kuraklık, ciddi su kıtlıklarına ve ekonomik kayıplara neden olabilecek en kötü doğal afetlerden biridir. GRACE ve GRACE-FO uydu misyonları kuraklığın değerlendirilmesinde kullanılabilecek önemli veri kaynakları sağlamaktadır. Bu çalışmada Adana ilindeki kuraklığın değerlendirilmesi amacıyla Seyhan Havzası için Nisan 2002-Eylül 2024 zaman aralığında GRACE ve GRACE-FO uydu misyonlarından alınan Toplam Su Kütlesi (Total Water Storage, TWS) verileri kullanılmıştır. Çalışma alanındaki kuraklık sürecini incelemek için ise 1964-2024 yılları arası aylık toplam yağış verileri kullanılarak Standartlaştırılmış Yağış İndisi (Standardized Precipitation Index, SPI) 1, 3, 6 ve 12 aylık dönemler için hesaplanmıştır. Çalışmanın ilk bölümünde TWS ve SPI verileri ayrı ayrı analiz edilmiştir. Her iki veri setinde zaman içerisinde azalan yönde eğilimler olduğu görülmüştür. Çalışmanın ikinci bölümünde ise ülkemizde ciddi kuraklık olaylarının yaşandığı 2007-2008, 2013-2014, 2020-2021 ve 2023-2024 yılları arası olmak üzere toplam 4 dönem için TWS ve SPI değişimleri karşılaştırılmıştır. En yüksek korelasyon 2020-2021 döneminde TWS-SPI6 arasında 0.92, en düşük korelasyon ise 2023-2024 döneminde TWS-SPI6 arasında 0.23 olarak elde edilmiştir. Diğer yandan TWS verilerindeki negatif yöndeki trend ile kuraklık indisi arasında tutarlı ilişkiler bulunmuştur.

Anahtar Kelimeler

• Kuraklık
• GRACE/GRACE-FO
• Toplam Su Kütlesi
• Standartlaştırılmış Yağış İndisi

Investigation of the Relationship between Total Water Storage Changes from the GRACE/GRACE-FO Mission and Drought: A Case Study of the Seyhan Basin, Adana Province

Öz

Drought is one of the most severe natural disasters that can lead to significant water shortages and economic losses. The GRACE and GRACE-FO satellite missions provide valuable data sources that can be used to assess drought. In this study, Total Water Storage (TWS) data from the GRACE and GRACE-FO satellite missions for the Seyhan Basin, covering the period from April 2002 and September 2024, were used to assess drought in Adana province. To examine the drought dynamics in the study area, the Standardized Precipitation Index (SPI) was calculated for 1, 3, 6, and 12-month timescales using monthly total precipitation data from 1964 to 2024. In the first part of the study, both TWS and SPI data were analyzed separately. Both datasets exhibited decreasing trends over time. In the second part of the study, TWS and SPI variations were compared for four distinct periods- 2007-2008, 2013-2014, 2020-2021, and 2023-2024- all characterized by severe drought in Türkiye. The highest correlation was 0.92 between TWS and SPI6 in the 2020-2021 period, while the lowest correlation was 0.23 between TWS and SPI6 during the 2023-2024 period. Additionally, consistent relationship was found between the negative trend in TWS and the drought indices.

Anahtar Kelimeler

• Drought
• GRACE/GRACE-FO
• Total Water Storage
• Standardized Precipitation Index

Kaynakça

1. Aktürk, G., Zeybekoğlu, U., & Yıldız, O. (2022). Drought investigation using SPI and SPEI methods: a case study in Kırıkkale. Uluslararası Mühendislik Arastirma ve Gelistirme Dergisi, 14(2), 762–776. https://doi.org/10.29137/umagd.1100886
2. Al-Abadi, A. M., Hassan, A. A., Al-Moosawi, N. M., Handhal, A. M., Alzahrani, H., Jabbar, F. K., & Anderson, N. L. (2024). Drought susceptibility mapping in Iraq using GRACE/GRACE-FO, GLDAS, and machine learning algorithms. Physics and Chemistry of the Earth, 134, Article 103583. https://doi.org/10.1016/j.pce.2024.103583
3. Bacanlı, Ü. G., & 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
4. Baykal, T., Taylan, D., & Terzi, Ö. (2023). Isparta ili için gelecekteki olası meteorolojik kuraklık değerlendirmesi. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 9(1), 90–100. https://doi.org/10.21324/dacd.1165500
5. Bektaşoğlu, M. (2024). Türkiye’de GRACE ve GRACE-FO uyduları ile yeraltı suyu değişimlerinin izlenmesi [Yüksek Lisans tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
6. Cui, A., Li, J., Zhou, Q., Zhu, H., Liu, H., Yang, C., Wu, G., & Li, Q. (2024). Propagation dynamics from meteorological drought to GRACE-based hydrological drought and its influencing factors. Remote Sensing, 16(6), Article 976. https://doi.org/10.3390/rs16060976
7. Çelik, M. Ö., & Yakar, M. (2024). Mersin’in farklı kuraklık indeksleri aracılığıyla kuraklık tehdidinin araştırılması. Afyon Kocatepe University Journal of Sciences and Engineering, 24(1), 71-84. https://doi.org/10.35414/akufemubid.1331753
8. Dikici, M. (2019). Asi Havzası’nda (Türkiye) kuraklık analizi. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 5(1), 22–40. https://doi.org/10.21324/dacd.426784

9. Dikici, M. (2020). Drought analysis with different indices for the Asi Basin (Turkey). Scientific Reports, 10(1), Article 20739. https://doi.org/10.1038/s41598-020-77827-z
10. Duan, A., Zhong, Y., Xu, G., Yang, K., Tian, B., Wu, Y., Bai, H., & Hu, E. (2024). Quantifying the 2022 extreme drought in the Yangtze River Basin using GRACE-FO. Journal of Hydrology, 630, Article 130680. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2024.130680
11. Gu, L., Chen, J., Yin, J., Sullivan, S. C., Wang, H. M., Guo, S., Zhang, L., & Kim, J. S. (2020). Projected increases in magnitude and socioeconomic exposure of global droughts in 1.5 and 2 °C warmer climates. Hydrology and Earth System Sciences, 24(1), 451–472. https://doi.org/10.5194/hess-24-451-2020
12. Gumus, V., & Algin, H. M. (2017). Meteorological and hydrological drought analysis of the Seyhan−Ceyhan River Basins, Turkey. Meteorological Applications, 24(1), 62–73. https://doi.org/10.1002/met.1605
13. Han, Z., Huang, S., Peng, J., Li, J., Leng, G., Huang, Q., Zhao, J., Yang, F., He, P., Meng, X., & Li, Z. (2023). GRACE-based dynamic assessment of hydrological drought trigger thresholds induced by meteorological drought and possible driving mechanisms. Remote Sensing of Environment, 298, Article 113831. https://doi.org/10.1016/j.rse.2023.113831
14. Houborg, R., Rodell, M., Li, B., Reichle, R., & Zaitchik, B. F. (2012). Drought indicators based on model-assimilated Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) terrestrial water storage observations. Water Resources Research, 48(7), Article W07525. https://doi.org/10.1029/2011WR011291
15. Intergovernmental Panel on Climate Change. (2022). Climate Change 2021: Impacts, adaptation and vulnerability. contribution of working group II to the sixth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. In H. O. Pörtner, D. C. Roberts, M. Tignor, E. S. Poloczanska, K. Mintenbeck, A. Alegria, M. Craig, S. Langsdorf, S. Löschke, V. Möller, A. Okem & B. Rama (Eds.) (pp. 3056). Cambridge University Press.
16. Karasu, İ. G. (2019). Intercomparison of GRACE-based groundwater level change and in-situ measurements over central Anatolia Basins [Yüksek Lisans tezi, Orta Doğu Teknik Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
17. Lenk, O. (2013). Satellite based estimates of terrestrial water storage variations in Turkey. Journal of Geodynamics, 67, 106–110. https://doi.org/10.1016/j.jog.2012.04.010
18. Liu, Y., Min, R., Du, H., & Guo, W. (2024). Assessing the performance of GNSS-R observations in drought monitoring: a case study in Jiangxi and Hunan, China. Geocarto International, 39(1), Article 2333351. https://doi.org/10.1080/10106049.2024.2333351
19. Long, D., Scanlon, B. R., Longuevergne, L., Sun, A. Y., Fernando, D. N., & Save, H. (2013). GRACE satellite monitoring of large depletion in water storage in response to the 2011 drought in Texas. Geophysical Research Letters, 40(13), 3395–3401. https://doi.org/10.1002/grl.50655
20. McKee, T. B., Doesken, N. J., & Kleist, J. (1993, January 17–22). The relationship of drought frequency and duration to time scale [Conference presentation]. 8th Conference on Applied Climatology, Anaheim, California.
21. Okay Ahi, G., & Cekim, H. O. (2021). Long-term temporal prediction of terrestrial water storage changes over global basins using GRACE and limited GRACE-FO data. Acta Geodaetica et Geophysica, 56(2), 321–344. https://doi.org/10.1007/s40328-021-00338-4
22. Okay Ahi, G. (2021). Evaluation of filtering effects on terrestrial water storage estimation from new GRACE releases. Geocarto International, 36(4), 449–464. https://doi.org/10.1080/10106049.2019.1611950
23. Okay Ahi, G., & Jin, S. (2019). Hydrologic mass changes and their ımplications in Mediterranean-climate Turkey from GRACE measurements. Remote Sensing, 11(2), Article 120. https://doi.org/10.3390/rs11020120
24. Öztürk, E.Z. (2022). Evaluation of water storage changes in Southeastern Anatolia, Turkey, using GRACE and GLDAS. Meteorology Hydrology and Water Management, 10(1), 47–59. https://doi.org/10.26491/mhwm/149849
25. Palmer, W. C. (1965). Meteorological drought. Office of Climatology, US Weather Bureau.
26. Ramillien, G., Famiglietti, J. S., & Wahr, J. (2008). Detection of continental hydrology and glaciology signals from GRACE: a review. Surveys in Geophysics, 29(4-5), 361–374. https://doi.org/10.1007/s10712-008-9048-9
27. Tarım ve Orman Bakanlığı. (2022). Türkiye tarımsal kuraklıkla mücadele stratejisi ve eylem planı (2023-2027). Tarım ve Orman Bakanlığı. https://www.tarimorman.gov.tr/TRGM/Belgeler/0TARIMSAL%20%C3%87EVRE%20VE%20DO%C4%9EAL%20 KAYNAKLARI%20KORUMA%20DA%C4%B0RE%20BA%C5%9EKANLI%C4%9EI/Yay%C4%B1nlar%C4%B1m%C4%B1z/Tar%C4%B1msal%20Kurakl%C4%B1kla%20Mu%CC%88cadele.pdf
28. T.C. Resmî Gazete. (2022). Tarımsal Kuraklık Yönetiminin Görevleri, Çalışma Usul ve Esaslarına Dair Yönetmelik (Resmî Gazete Tarih: 23 Temmuz 2022, Sayı: 31901). https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2022/07/20220723-10.htm
29. Topçu, E., & Seçkin, N. (2016). Drought analysis of the Seyhan Basin by using standardized precipitation index (SPI) and l-moments. Tarım Bilimleri Dergisi, 22(2), 196–215. https://doi.org/10.1501/Tarimbil_0000001381
30. Tramblay, Y., Koutroulis, A., Samaniego, L., Vicente-Serrano, S. M., Volaire, F., Boone, A., Page, M. Le, Llasat, M. C., Albergel, C., Burak, S., Cailleret, M., Kalin, K. C., Davi, H., Dupuy, J.-L., Greve, P., Grillakis, M., Hanich, L., Jarlan, L., Martin-StPaul, N., …& Polcher, J. (2020). Challenges for drought assessment in the Mediterranean region under future climate scenarios. Earth-Science Reviews, 210, Article 103348. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2020.103348
31. Vishwakarma, B. D. (2020). Monitoring droughts from GRACE. Frontiers in Environmental Science, 8, Article 584690. https://doi.org/10.3389/fenvs.2020.584690
32. Wiese, D. N., Yuan, D. N., Boening, C., Landerer, F. W., & Watkins, M. M. (2023). JPL GRACE and GRACE-FO Mascon Ocean, Ice, and Hydrology Equivalent Water Height CRI Filtered RL06.3Mv04. Ver. RL06.3Mv04 [Data set]. PO.DAAC. https://doi.org/10.5067/TEMSC-3MJ634
33. Wilhite, D. A. & Glantz, M. H. (1985). Understanding: the drought phenomenon: the role of definitions. Water International, 10(3), 111–120. https://doi.org/10.1080/02508068508686328
34. Zeybekoglu, U. (2025). Comparative drought analysis in Amasya and Merzifon with ZSI, PNI and NDI under transitional climatic conditions. Dynamics of Atmospheres and Oceans, 110, Article 101556. https://doi.org/10.1016/j.dynatmoce.2025.101556
35. Zhang, Y., He, B., Guo, L., & Liu, D. (2019). Differences in response of terrestrial water storage components to precipitation over 168 global river basins. Journal of Hydrometeorology, 20(9), 1981–1999. https://doi.org/10.1175/JHM-D-18-0253.1