Climate Change Impact on Water Resources and Adaptation Strategies: The Case of Kirazdere Basin

Öz

In the study, the impact of climate change and its possible future effects in the Kirazdere basin, one of the sub-basins of Yuvacık Dam, which is one of the important water resources of Kocaeli province, were tried to be determined. According to the results of Mann Kendall trend analysis, it was observed that the temperature was in an increasing trend after the 2000s, there was no significant trend in precipitation, and the flow data was in decreasing trend. It was determined that there was drought examined by the SPI analysis using the R Studio. The decrease in the water level of the dam lake was also observed with the drone images taken from the field during the field study. According to the results of the drought analysis obtained by the SPI method depending on the climate projections; It is predicted that there will be short and long-term droughts in the future in the basin, and it will become more severe after 2050. For this reason, in order to minimize water shortages, technologies for using water correctly should be made widespread within the scope of access to "Climate Action" and "Clean Water", which are included in the Sustainable Development Goals.

Anahtar Kelimeler

• Climate Change
• Adaptation
• Water Resources
• Sustainability
• Drought

Proje Numarası

1919B012004745

İKLİM DEĞİŞİKLİĞİNİN SU KAYNAKLARINA ETKİSİ VE UYUM ÖNERİLERİ: KİRAZDERE HAVZASI ÖRNEĞİ

Öz

Çalışmada Kocaeli ilinin önemli su kaynaklarından birisi olan Yuvacık Barajı’nın alt havzalarından Kirazdere havzası ve çevresinde iklim değişikliğinin günümüzdeki etkisi ve gelecekteki olası etkileri belirlenmeye çalışılmıştır. Mann Kendall trend analizi sonuçlarına göre; 1975-2020 yılları arasında sıcaklığın artış trendinde olduğu, bu artışın belirgin olarak 2000’li yıllardan sonra oluştuğu, yağışta anlamlı bir trend olmadığı, akımın ise azalış trendinde olduğu gözlemlenmiştir. R Studio programı kullanılarak Standartlaştırılmış Yağış İndeksi (SYİ) analizi ile incelenen periyotta kuraklıkların olduğu saptanmıştır. Baraj gölünde kuraklığın da etkisiyle meydana gelen su seviyesindeki azalmalar, arazi çalışmalarında alınan drone görüntüleri ile de gözlemlenmiştir. HadGEM2-ES ve MPI-ESM-MR iklim modellerinden RCP 4.5 ve RCP 8.5 iklim senaryoları ile elde edilen sonuçlara göre 2020-2098 periyodunda sıcaklıklarda artış trendi gözlemlenmiştir. Yağışlarda ise MPI-ESM-MR RCP8.5’e senaryosuna göre azalma yönünde bir trend olduğu gözlemlenmiş, ancak diğer model ve senaryolardan elde edilen sonuçlarda anlamlı bir trend gözlemlenmemiştir. İklim projeksiyonlarına bağlı olarak SYİ metoduyla elde edilen kuraklık analizi sonuçlarına göre; havzada gelecekte de kısa ve uzun dönemli kuraklıklar yaşanacağı, 2050 yılından sonra daha da şiddetleneceği öngörülmektedir. Bu sebeple su sıkıntısını en aza indirgemek için Sürdürülebilir Kalkınma Amaçları içerisinde yer alan “İklim Eylemi” ve “Temiz Su” ya erişim kapsamında suyu doğru kullanma teknolojilerinin yaygın hale getirilmesi gerekmektedir.

Anahtar Kelimeler

• İklim Değişikliği
• Uyum
• Su Kaynakları
• Sürdürülebilirlik
• Kuraklık

Destekleyen Kurum

Tübitak

Proje Numarası

1919B012004745

Teşekkür

Makalenin değerlendirilmesinde katkı sağlayan saygıdeğer editörümüze ve hocalarımıza teşekkür ederiz.

Kaynakça

1. Akbaş, A. (2014). Türkiye üzerindeki önemli kurak yıllar, Coğrafi Bilimler Dergisi, 12 (2), 101-118. DOI: 10.1501/Cogbil_0000000155
2. Arıtürk, S.K. ve Ustaoğlu, B. (2020). Salda Gölü Havzası'nda İklim Koşullarındaki Değişikliğin Etkilerinin Belirlenmesi. ANKAD E-ISSN:2587-0491, 4(3) 233-249. https://doi.org/10.15659/ankad.v4i3.132
3. Aydın, O., Ünaldı, Ü.E., Duman, N., Çiçek, İ., Türkoğlu, N. (2017). Türkiye’de su kıtlığının mekânsal ölçekte değerlendirilmesi. Türk Coğrafya Dergisi 68 (2017) 11-18.
4. Bakanoğulları, F. (2019). Kırsal Havzalarda Kuraklığın İki Yöntem (SPEI ve SPI) Kullanılarak Belirlenmesi: Kumdere Havzası Örneği, Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi, 7(1): 146–156. https://doi.org/10.30910/turkjans.680037
5. Bakanoğulları, F. (2020). SPEI ve SPI İndisleri Kullanılarak İstanbul-Damlıca Deresi Havzasında Kuraklık Şiddetlerinin Analizi . Toprak Su Dergisi, 9 (1) , 1-10 . DOI: 10.21657/topraksu.566693
6. Bayazıt M. (1996). İnşaat Mühendisliğinde Olasılık Yöntemleri, İTÜ İnşaat Fakültesi Matbaası, İstanbul, 245.
7. Bayazıt M., Önöz B. (2004). Trend Analizi. IV Ulusal Hidroloji Kongresi Hidrolojide Yeni Yöntemler Seminer Kitabı, İstanbul, 79-84.
8. Cüceloğlu, G. (2019). İklim Değişikliğinin İstanbul’un Yüzeysel Su Kaynaklarına Etkisi ve Kuraklık Dirençli Bütünleşik Su Yönetimi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Doktora Tezi, 501122710

9. Çaldağ, B., Şaylan, L., Toros, H. ve Bakanoğulları, F. (2004). Drought Analysis in northwest Turkey. Agroenvironment, 169-179, 20-24 October, Udine, Italy.
10. Çiçek, İ., Ataol, M. (2009). Türkiye’nin su potansiyelinin belirlenmesinde yeni bir yaklaşım. Coğrafi Bilimler Dergisi CBD 7 (1), 51-64.
11. Dabanlı, I., Mishra, A.K. ve Sen, Z. (2017). Long-term spatio-temporal drought variability in Turkey. J. Hydrol. 552, 779–792.
12. Dabanlı, İ.(2018). Drought hazard, vulnerability, and risk assessment in Turkey. Arabian Journal of Geosciences, 11: 538. https://doi.org/10.1007/s12517-018-3867-x
13. Dai, A. (2011). Drought under global warming: A review. Wiley Interdiscip. Rev. Climate. Change., 2, 45–65.
14. Dehghani, F., Khalili, D., Zand-Parsa, S. and Kamgar-Haghighi, A. A (2022). Influence of climatic variability on detected drought spatio/temporal variability and characteristics by SPI and RDI. Iran J Sci Technol Trans Civ Eng. https://doi.org/10.1007/s40996-022-00879-w
15. Demircan, M., Gürkan H., Arabacı H. ve Coşkun M. (2017). Türkiye İçin İklim Değişikliği Projeksiyonları. TMMOB Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası, 16. Türkiye Harita Bilimsel ve Teknik Kurultayı, 3-6 Mayıs 2017, Ankara.
16. Docheshmeh Gorgij, A., Alizamir, M., Kisi, O. and Elshafie, A. (2022). Drought modelling by standard precipitation index (SPI) in a semi-arid climate using deep learning method: long short-term memory. Neural Comput & Applic, 34, 2425–2442. https://doi.org/10.1007/s00521-021-06505-6
17. Dubrovský, M., Hayes, M., Duce, P. et al. Multi-GCM projections of future drought and climate variability indicators for the Mediterranean region. Reg Environ Change 14, 1907–1919 (2014). https://doi.org/10.1007/s10113-013-0562-z
18. Duvan, A., Aktürk, G. ve Yıldız, O. (2021). Meteorolojik Kuraklığın Zamansal ve Alansal Özelliklerine İklim Değişikliğinin Etkisi, Sakarya Havzası Örneği . Mühendislik Bilimleri ve Araştırmaları Dergisi, 3 (2) , 207-217 . DOI: 10.46387/bjesr.961816
19. Giddins, L., Soto, M., Rutherford, B. M. (2005). Standardized precipitation index zones for Mexico. Atmosfera, 18(1): 33-56.
20. Gümüş, V., Başak, A. ve Oruç, N. (2016). Standartlaştırılmış Yağış İndeksi (SYİ) Yöntemi ile Şanlıurfa İstasyonunun Kuraklık Analizi . Harran Üniversitesi Mühendislik Dergisi, 1 (1) , 36-44 .
21. Gürkan H., Arabaci, H., Demircan, M., Eskioğlu, O., Şensoy, S., Yazici, B. (2016). GFDL-ESM2M modeli temelinde RCP4.5 ve RCP8.5 senaryolarına göre Türkiye için sıcaklık ve yağış projeksiyonları. Coğrafi Bilimler Dergisi CBD, 14 (2), 77- 88.
22. Gürkan, H., Demir, Ö., Atay, H., Eskioğlu, O., Yazıcı, B., Demircan, M., Kocatürk, A., Akçakaya, A. (2017). MPI-ESM-MR Modelinin RCP4.5 ve RCP8.5 Senaryolarına Göre Sıcaklık ve Yağış Projeksiyonları, VII. Uluslararası Katılımlı Atmosfer Bilimleri Sempozyumu, 28-30 Nisan 2017, İstanbul Teknik Üniversitesi / İstanbul Aydın Üniversitesi, İstanbul
23. Gürler, Ç. (2017). Beyşehir ve Konya-Çumra-Karapınar Alt Havzalarında Standartlaştırılmış İndis Yaklaşımı İle Hidrolojik Kuraklık Değerlendirilmesi, Orman ve Su İşleri Bakanlığı Su Yönetimi Genel Müdürlüğü, Uzmanlık Tezi.
24. Gomez-Gomez, J.-d.-D., Pulido-Velazquez, D., Collados-Lara, A.-J., Fernandez-Chacon, F. (2022). The impact of climate change scenarios on droughts and their propagation in an arid Mediterranean basin. A useful approach for planning adaptation strategies. Sci. Total Environ. 820, 153128
25. Hanel, M., Rakovec, O., Markonis, Y., Máca, P., Samaniego, L. , Kyselý, J., Kumar R. (2018). Revisiting the recent European droughts from a long-term perspective Sci. Report., 8, p. 9499, 10.1038/s41598-018-27464-4
26. Heinrich, G. and Gobiet, A. (2012), The future of dry and wet spells in Europe: a comprehensive study based on the ENSEMBLES regional climate models. Int. J. Climatol., 32: 1951-1970. https://doi.org/10.1002/joc.2421
27. Hertig E.,Tramblay, Y. (2017). Regional downscaling of Mediterranean droughts under past and future climatic conditions. Global and Planetary Change 151: 36–48
28. Hoşgören, M. Y. (2004). Hidrografya’nın Ana Çizgileri I, Çantay Kitapevi, İstanbul.
29. IPCC, (2019). Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli, İklim Değişikliği ve Arazi Özel Raporu.
30. IPCC, (2021). https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg3/ Son Erişim Tarihi: 01 Ağustos 2022
31. İSAŞ (2021). İzmit Su A.Ş. Yuvacık Barajı Su Seviyesi, https://www.izmitsu.com.tr/sayfa.asp?ID=53&PID=8 Son Erişim Tarihi 14 Nisan 2022.
32. Karabulut M. (2020). Standart Yağış İndeksi Kullanılarak Sivas İl’ inde Kuraklık Analizi, Uluslararası Sosyal Araştırmalar Dergisi, Cilt: 13 Sayı: 71 Haziran 2020
33. Karadaş, S. ve Imamoglu, A. (2019). Standart yağış indeksi (SPI) yöntemi ile Gaziantep istasyonu’nun kuraklık analizi. B. Gonencgil, T. A. Ertek, I. Akova ve E. Elbasi (Ed.), 1st Istanbul International Geography Congress Proceedings Book (s. 1119-1126) Istanbul University Press. https://doi.org/10.26650/PB/PS12.2019.002.104
34. Kelebek, M.B.; Batibeniz, F.; Önol, B. (2021). Exposure Assessment of Climate Extremes over the Europe–Mediterranean Region. Atmosphere 2021, 12, 633. https://doi.org/10.3390/atmos12050633
35. Liu, C., Yang, C., Yang, Q. and Wang, J. Spatiotemporal drought analysis by the standardized precipitation index (SPI) and standardized precipitation evapotranspiration index (SPEI) in Sichuan Province, China. Sci Rep., 11, 1280. https://doi.org/10.1038/s41598-020-80527-3
36. McKee T.B., Doesken N.J. and Kleist, J. (1993). The Relationship of Drought Frequency and Duration to Time Scales. Preprints, 8 th. Conference on Applied Climatology, 17-22 January, Anaheim, CA, 179-184.
37. McKee , T.B, Doesken, N.J, Kleist, J. (1999). Historical Dry and Wet Periods in Colorado (Part A: Technical Report). Climatology Report No 99-1 A.Colorado Climate Center Atmoshperic Science Department Colorado State University.
38. 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. Hydrological Sciences Journal, 65(2), 254–268. https://doi.org/10.1080/02626667.2019.1691218
39. MGM (2015). Meteoroloji Genel Müdürlüğü, Yeni Senaryolar ile Türkiye İklim Projeksiyonları ve İklim Değişikliği TR-2015CC. https://mgm.gov.tr/FILES/iklim/iklim-degisikligi-projeksiyon2015.pdf Son Erişim Tarihi: 09 Haziran 2022
40. MGM (2022a). Meteoroloji Genel Müdürlüğü, Türkiye İçin İklim Projeksiyonları, https://www.mgm.gov.tr/iklim/iklim-degisikligi.aspx?s=projeksiyonlar Son Erişim Tarihi: 02 Ağustos 2022
41. MGM (2022b). Meteoroloji Genel Müdürlüğü, Kuraklık Analizi, https://bit.ly/3BAkfhm Son Erişim Tarihi: 01 Ağustos 2022
42. Mutlu, Y., E. (2014). Kirazdere Havzası (Kocaeli) ve Çevresinin Jeomorfolojisi, Sakarya Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi.
43. NOAA (2022). Amerika Ulusal Okyanus ve Atmosfer Dairesi, Kuraklık İndisleri ve Verisi, https://bit.ly/3bm7ps9 , https://bit.ly/3OOMBar Son Erişim Tarihi: 01 Ağustos 2022
44. Ölgen, M.K. (2010). Türkiye’de yıllık ve mevsimsel yağış değişkenliğinin alansal dağılımı. Ege Coğrafya Dergisi, 19/1, 85-95.
45. Önol, B. and Ünal, Y.S. (2012) Assessment of Climate Change Simulations over Climate Zones of Turkey. In: Regional Environ Change. Springer-Verlag, Berlin. http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10113-012-0335-0#page-1 http://dx.doi.org/10.1007/s10113-012-0335-0
46. Önol, B., Bozkurt, D., Turuncoglu, U.U. et al. (2014). Evaluation of the twenty-first century RCM simulations driven by multiple GCMs over the Eastern Mediterranean–Black Sea region. Clim Dyn 42, 1949–1965 https://doi.org/10.1007/s00382-013-1966-7
47. Özdemir, A. (2021). İklim Değişikliğinin Havza Ölçeğinde Akım ve Sediman Miktarına Etkilerinin Değerlendirilmesi: Yuvacık Baraj Gölü Havzası, Jeoloji Mühendisliği Dergisi, 45, 129-154.
48. Özgün, G., Vaheddoost, B. ve Aras, E. (2020). Standart Yağış Indeksi(SPI) Metodu Kullanılarak Kuraklık Analizi ve Bursa Doğancı Barajı ile İlişkilendirilmesi. Academic Perspective Procedia, 3 (2), 876-885. DOI: 10.33793/acperpro.03.02.23
49. Palmer W.C. (1965). Palmer Meteorological Drought Office of Climatology, US Weather Bureau
50. Pamuk, G., Özgürel, M. ve Topçuoğlu, K. (2004). Standart yağış indeksi (SYİ) ile Ege Bölgesinde kuraklık analizi. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 41(1), 99106.
51. Polat, P. ve Sunkar, M. (2017). Rize’nin İklim Özellikleri ve Rize Çevresinde Uzun Dönem Sıcaklık ve Yağış Verilerinin Trend Analizi, F.Ü. Sosyal Bilimler Dergisi, Cilt:27, Sayı:1, Sayfa:1-23, Elazığ.
52. Sneyers, R. (1990). On the Statistical Analysis of Series Observations, WMO, Technical Note, 143.
53. Şen, Ö. L. (2013). Türkiye'de iklim değişikliğinin bütünsel resmi. Öztopal, A., Yerli, B., Şen,. Z. (Ed.), Türkiye'de İklim Değişikliği Kongresi Bildiriler Kitabı içinde, İstanbul: Su Vakfı Yayınları
54. T.C.Tarım ve Orman Bakanlığı, 1. Su Şurası (2021). İklim Değişikliğinin Su Kaynaklarına Etkisi Ve Uyum Çalışma Grubu https://cdniys.tarimorman.gov.tr/api/File/GetFile/467/Sayfa/1497/1861/DosyaGaleri/iklim_degisikliginin_su_kaynaklarina_etkisi_ve_uyum_calisma_grubu_raporu.pdf Son Erişim Tarihi: 19 Temmuz 2022
55. Tokgöz, S. ve Partal, T. (2020). Karadeniz Bölgesinde Yıllık Yağış ve Sıcaklık Verilerinin Yenilikçi Şen ve Mann-Kendall Yöntemleri ile Trend Analizi, Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 10(2), 1107-1118, DOI: 10.21597/jist.633368
56. Turgu, E., Eskioğlu, O., Öz, Ö. ve Uğurlu, A. (2015). Farklı Zaman Ölçeklerindeki Standart Yağış İndekslerinin Havza Bazında Değerlendirilmesi. VII. Uluslararası Katılımlı Atmosfer Bilimleri Sempozyumu.
57. Turoğlu, H. (2014). İklim değişikliği bağlamında İstanbul’da su yönetimi problemleri. TÜCAUM, 8, 97-107.
58. Turoğlu, H. (2019). İstanbul’un su yönetimi riskleri. B. Gonencgil, T. A. Ertek, I. Akova ve E. Elbasi (Ed.), 1st Istanbul International Geography Congress Proceedings Book (s. 535-547) içinde. İstanbul, Türkiye: Istanbul University Press. https://doi.org/10.26650/PB/PS12.2019.002.052
59. Türkeş, M. (1995). Türkiye’de Yıllık Ortalama Hava Sıcaklıklarındaki Değişim ve Eğilimlerin İklim Değişikliği Açısından Analizi, Çevre ve Mühendis Dergisi, 9, 9-15.
60. Türkeş, M. ve Acar Deniz Z. (2011). Climatology of hot days of the 2010 summer in Turkey and analysis of its atmospheric causes. In: Proceedings of the National Geographical Congress with International Participitation (CD-R), ISBN 978-975-6686-04-1, 7-10 September 2011, Türk Coğrafya Kurumu – İstanbul University.
61. Türkeş, M. (2012). Türkiye’de gözlenen ve öngörülen iklim değişikliği, kuraklık ve çölleşme, Ankara Üniversitesi Çevrebilimleri Dergisi, 4 (2) , 1-32 . DOI: 10.1501/Csaum_0000000063
62. Türkeş, M., Turp, M.T., An, N., Öztürk, T., Kurnaz, M.L. (2020). Impacts of Climate Change on Precipitation Climatology and Variability in Turkey. In: Harmancioglu, N., Altinbilek, D. (eds) Water Resources of Turkey. World Water Resources, vol 2. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-11729-0_14
63. Ustaoğlu, B. (2011). Türkiye’de A2 Emisyon Senaryosuna Göre Ortalama Yağış Tutarlarının Olası Değişimi, (2010-2099). Fiziki Coğrafya Araştırmaları Sistematik ve Bölgesel. Prof. Dr. M.Y. Hoşgören’e Armağan Kitabı, Türk Coğrafya Kurumu Yayınları Sayı:6, Sayfa: 473-484 İstanbul
64. Ustaoğlu, B. (2012). Matlab’da iklim veri analizi ve uygulamaları (climate data analysis and applications in Matlab). İstanbul: Anka Matbaa.
65. Ustaoğlu, B. (2019). Sakarya'nın İklim Özellikleri (Kitap bölümü). SAÜ yayın no: 190, Basım sayısı:1, ISBN:978-605-2238-05-9
66. Ustaoğlu, B., İkiel, C., Atalay Dutucu, A. ve Kılıç, D. (2021). Erosion Susceptibility Analysis in Datça and Bozburun Peninsulas, Turkey. Iran J Sci Technol Trans Sci. https://doi.org/10.1007/s40995-020-01053-5
67. Ustaoğlu, B. (2021). Türkiye’de İklim Değişikliği ve Etkileri: Su kaynakları, Tarım ve Gıda Güvenliği. ARGE Dergisi, Sayı:31.
68. Vicente-Serrano S.M., Beguería, S., López-Moreno J.I. (2009). A multiscalar drought index sensitive to global warming: the standardized precipitation evapotranspiration index J. Clim., 23 (2009), pp. 1696-1718, 10.1175/2009JCLI2909.1
69. Wilhite, D. , Pulwarty, R.S. (Eds.) (2017). Drought and Water Crises: Integrating Science, Management, and Policy, CRC Press.
70. Zhai, J., Su B., Krysanova, V. Vetter, T. Gao, C., Jiang T. (2010). Spatial variation and trends in PDSI and SPI indices and their relation to streamflow in 10 large regions of China. J. Clim., 23 (2010), pp. 649-663, 10.1175/2009JCLI2968.1 33, 130.