Çukurova Yöresi Koşullarında Bazı Buharlaşma Modellerinin Performanslarının Değerlendirilmesi

Öz

Buharlaşma, su döngüsünün anahtar bileşenidir. Buharlaşma miktarının belirlenmesinin; su kaynaklarının yönetimi, su varlığının belirlenmesi, sulama programlaması ve çevresel modelleme çalışmalarında çok önemli bir yeri vardır. A sınıfı buharlaşma kapları açık su yüzeyi buharlaşmasını ölçmek, tarla-bahçe bitkilerinin sulama programlaması ve su yönetimi için; bitki su tüketimlerini tahmin etmek amacıyla tüm dünyada yaygın olarak kullanılmaktadır. Pratik, teorik veya finansal nedenlerden dolayı kap buharlaşmasını ölçmek her zaman mümkün olmayabilir. Açık su yüzeyi buharlaşmasını meteorolojik verilerden kestirmek için pek çok model geliştirilmiştir. Bu çalışmada, bunlardan sıcaklığa, radyasyona, kütle transferine ve kombinasyona dayalı olan toplam 10 buharlaşma modeli (Penman-1948, Kohler–Nordenson–Fox (KNF)-1955, Papadakis-1961, Hamon-1961, Antal-1973, Linacre-1977, Hanson&Rauzi-1977, Kharrufa-1985, Abtew-1996, Modified-Turc-1996) Çukurova yöresi bitki büyüme mevsimi boyunca, 30 yıllık iklim verisi kullanılarak A sınıfı buharlaşma kaplarında günlük olarak ölçülen buharlaşma değerlerini kestirmek için kullanılmıştır. Modellerin doğruluğunun ve güvenirliliğinin belirlenmesinde ortalama karekök hatası (RMSE), ortalama sapma hatası (MBE) ve bağıl hata (RE) istatistiksel yaklaşımlarından yararlanılmıştır. Araştırmadan elde edilen sonuçlara göre; Çukurova yöresi koşullarında A sınıfı buharlaşma kaplarından oluşan buharlaşmayı kestirmede en başarılı model, en düşük mevsimsel ortalama RMSE, RE ve MBE değerleriyle KNF (RMSE = 1.5 mm gün-1, RE = 0.4, MBE = -0.1 mm gün-1) olurken; en yüksek RMSE, RE ve MBE değerleriyle Hamon (RMSE = 6.9 mm gün-1, RE = 1.3 MBE = 6 mm gün-1) en başarısız model olmuştur. Araştırmada, Hanson & Rauzi modelide KNF modeline oldukça yakın sonuçlar vermiştir (mevsimsel ortalama değerler: RMSE = 1.6 mm gün-1, RE = 0.4 MBE = 0.7 mm gün-1). Ayrıca, Hanson & Rauzi modelinin KNF modeline göre daha az meteorolojik veri kullanması, Hanson & Rauzi modelinin Çukurova yöresi koşullarında KNF’ye alternatif olabileceğini göstermiştir.

Anahtar Kelimeler

• Buharlaşma
• Buharlaşma Modelleri
• Çukurova Yöresi
• Performans
• A sınıfı buharlaşma kabı

Assessment of the Performance of Some Evaporation Models Under Çukurova Region Conditions

Öz

Evaporation is the main factor of the water cycle. The quantification of evaporation is crucial for water resource management, determination of water availability, irrigation scheduling, and environmental modeling studies. Class A pans are commonly used worldwide to measure evaporation from open water surface and to estimate evapotranspiration for irrigation scheduling and water management for field and horticultural crops. Continuous measurement of daily pan evaporation may not be possible due to practical, theoretical, or financial reasons. Many models have been developed to estimate evaporation from open water surface using meteorological data. In this study, a total of 10 evaporation models based on temperature, radiation, mass transfer, and combination (Penman-1948, Kohler–Nordenson–Fox (KNF)-1955, Papadakis-1961, Hamon-1961, Antal-1973, Linacre-1977, Hanson & Rauzi-1977, Kharrufa-1985, Abtew-1996, Modified-Turc-1996) were used to estimate daily measured evaporation values in Class A pan using 30-year climate data for the summer growing season in the Çukurova region. Root mean square error (RMSE), mean bias error (MBE), and relative error (RE) statistic approaches were used to determine the accuracy and reliability of the models. According to results obtained from the research, the KNF model was the best model with the seasonal mean lowest RMSE, RE, and MBE values (RMSE = 1.5 mm day-1, RE = 0.4, MBE = -0.1 mm day-1), whereas Hamon was the worst model with the seasonal mean highest RMSE, RE, and MBE values (RMSE = 6.9 mm day-1, RE = 1.3, MBE = 6 mm day-1) to estimate evaporation from Class A Pan. In the study, the Hanson & Rauzi model gave very similar results to the KNF model (seasonal mean values: RMSE = 1.6 mm day-1, RE = 0.4, MBE = 0.7 mm day-1). In addition, the fact that the Hanson & Rauzi model uses less meteorological data than the KNF model has shown that the Hanson & Rauzi model can be an alternative to the KNF model under the conditions of the Çukurova region.

Anahtar Kelimeler

• Evaporation
• Evaporation models
• Class A pan
• Çukurova region
• Performance

Kaynakça

1. Abtew, W. (1996). Evapotranspiration measurements and modeling for three wetland systems in South Florida. Journal of the American Water Resources Association 32 (3): 465-473.
2. Abtew, W. (2001). Evaporation estimation for Lake Okeechobee in south Florida. Journal of Irrigation and Drainage Engineering 127(3):140-147.
3. Anonim (2019). Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), http://www.fao.org/3/x0490e/x0490e00.htm, (Erişim tarihi: 15.05.2019).
4. Anonim (2020). Meteoroloji Genel Müdürlüğü MGM), https://mevbis.mgm.gov.tr/mevbis/ui/index.html#/Workspace, (Erişim tarihi: 12.02.2020).
5. Aydın, Y. (2019). Yarı kurak iklim koşullarında A Sınıfı Kap’tan olan buharlaşmanın Penman ve Kohler-Nordenson-Fox (KNF) modelleri ile tahmini. Türkiye Tarımsal Araştırmalar Dergisi 6 (3): 319-327.
6. Basnyat, M.B. (1987). Estimation of daily Class A pan evaporation from meteorological data (Dissertation of Doctor of Philosophy) Department of Agronomy, Iowa State University.
7. Ertek, A., Şensoy, S., Gedik, I., Küçükyumuk, C. (2007). Irrigation scheduling for green pepper grown in field conditions by using Class A pan evaporation values. American-Eurasian Journal of Agricultural & Environmental Sciences 1818 (6769): 2-1.
8. Finch, J.W., Hall, R.L. (2001) Estimation of open water evaporation. R&D Project W6- 043, Environment Agency. pp. 145.

9. Friedrich, K., Grossman, R.L., Huntington, J.L. et al. (2018). Reservoir evaporation in the Western United States: Current science, challenges, and future needs Bulletin of the American Meteorological Society 99 (1): 167-187.
10. Göçmen, E., Erdem, T. (2019). Tekirdağ Koşullarında Farklı Lateral Tertip Biçimi ve Sulama Suyu Uygulamalarının Genç Ceviz Ağaçlarının Su Kullanımı ve Vejetatif Gelişme Parametrelerine Etkileri. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi 16 (2): 181-191
11. Hamon, W.R. (1961). Estimating potential evapotranspiration. Journal of Hydraulics Division 871: 107-120.
12. Irmak, S., Haman, D. (2003). Evaluation of five methods for estimating Class A Pan evaporation in a humid climate. Horttechnology 13 (3): 500-508.
13. Jensen, M.E, Burman, R.D, Allen, R.G. (1990). Evapotranspiration and irrigation water requirements: a manual. ASCE manuals and reports on engineering practice, no. 70, Newyork.
14. Kanber, R. (2006). Sulama. Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi Genel Yayın No: 174, Adana.
15. Kharrufa, N.S. (1985). Simplified equation for evapotranspiration in arid regions. Beiträge zur Hydrologie Sonderheft 5 (1): 39-47.
16. Kohler, M.A., Nordenson, T.J., Fox, W.E. (1955) Evaporation from pans and lakes. U.S. Department of Commerce, Weather Bureau, Research Paper no. 38.
17. Linacre, E.T. (1977). A simple formula for estimating evaporation rates in various climates, using temperature data alone. Journal of Agricultural Meteorology 18: 409-424.
18. Loague, K., Green, R.E. (1991). Statistical and graphical methods for evaluating solute transport models: overview and application. Journal of Contaminant Hydrology 7 (1-2): 51-73.
19. Rodrigues, C., Moreira, M., Guimarães, R.C., Potes, M. (2020). Reservoir evaporation in a Mediterranean climate: comparing direct methods in Alqueva Reservoir, Portugal. Hydrology and Earth System Sciences 24 (12): 5973-5984.
20. Rosenberry, D.O., Winter, T.C., Buso, D.C., Likens, G.E. (2007). Comparison of 15 evaporation methods applied to a small mountain lake in the northeastern USA. Journal of Hydrology 340 (3-4): 149-166.
21. Sezer, Ç.Ö., Öztekin, T. (2016). A Sınıfı buharlaşma kabından olan günlük buharlaşmanın Penman ve Linacre modelleri ile tahmini. Gaziosmanpaşa Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 33 (3) :137-147.
22. Sezer, Ç.Ö., Öztekin, T., Kutlu Sezer, E. (2017). A Sınıfı buharlaşma kabından olan günlük buharlaşmanın Kohler-Nordenson-Fox (KNF) ve Christiansen Modelleri ile tahmini. Gaziosmanpaşa Bilimsel Araştırma Dergisi 6: 184-196.
23. Willmot, C.J. (1982). Some comments on the evaluation of model performance. Bulletin of the American Meteorological Society 63: 1309-1313.
24. Winter, T.C., Rosenberry, D.O., Sturrock, A.M. (1995). Evaluation of 11 equations for determining evaporation for a small lake in the North Central United States. Water Resources Research 31:983-993.
25. Xu, C.Y., Singh, V.P. (2000). Evaluation and generalization of radiation-based methods for calculating evaporation. Hydrological Processes 14: 339-349.
26. Xu, C.Y., Singh, V.P. (2001). Evaluation and generalization of temperature-based methods for calculating evaporation. Hydrological Processes 15: 305–319.
27. Yenigün, S.D., Erdem, T. (2019). Tekirdağ Koşullarında Patlıcan Bitkisinin Su Kullanım Özelliklerinin Belirlenmesi. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi 16 (2): 221-231.