Investigation of the Effect of Temperature Increase Due to Global Warming on Potential Evapotranspiration (PET) for Kars Province during the 1960-2016 Period

Abstract

Climate change is being felt all over the world. The intensity of the parameters that make up the hydrological cycle changes unpredictably. Potential Evapotranspiration (PET) is one of the most difficult parameters of the hydrological cycle to predict. Today, its balance is deteriorating with temperature increases. In this study, the effect of climate change on PET values has been investigated by using monthly average temperature values between 1960-1961 and 2015-2016 hydrological years in the province of Kars, located in the Northeast of Turkey. Thortnthwaite method was preferred as PET calculation method. Data of total 8 observational points within the borders of Kars Province were used. By using the Mann-Kendall trend analysis and Sen's slope method, the trend in PET values was determined. Mapping technique has been used in order to display the spatial and temporal variation of PET values in Kars Province. According to the results, the annual average PET values increased statistically significantly at all observational points. While the highest annual average PET value in the region is at Kağızman station, the lowest annual average PET value is at Arpaçay station. The highest increase in annual PET values was detected at Akyaka station with 5.47 mm/decade, while the lowest increase was in Sarıkamış station with 4.50 mm/decade.

Keywords

• Hydrology
• Climate change
• Kars
• Potential evapotranspiration
• Thornthwaite

KÜRESEL ISINMAYA BAĞLI SICAKLIK ARTIŞININ EVAPOTRANSPIRASYON (PET) ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN 1960-2016 PERİYODU BOYUNCA KARS İLİ İÇİN İNCELENMESİ

Abstract

İklim değişikliği tüm yerkürede hissedilmektedir. Hidrolojik çevrimi oluşturan parametrelerin şiddeti öngörülemez şekilde değişmektedir. Potansiyel Evapotranspirasyon (PET), hidrolojik çevrimin tahmin edilmesi en zor parametrelerinden birisidir. Günümüzde sıcaklık artışları ile birlikte dengesi bozulmaktadır. Bu çalışmada Türkiye’nin kuzeydoğusunda bulunan Kars İli’nde 1960 ve 2016 hidrolojik yılları arasındaki aylık ortalama sıcaklık değerleri kullanılarak iklim değişikliğinin PET değerleri üzerindeki etkisi incelenmeye çalışılmıştır. PET hesaplama yöntemi olarak Thornthwaite metodu tercih edilmiştir. Kars İli sınırları içerisinde yer alan toplam 8 gözlemsel noktanın verileri kullanılmıştır. Mann-Kendall trend analizi ve Sen’in eğim metodu yöntemleri kullanılarak PET değerlerindeki trend tespit edilmiştir. Kars İli’nde PET değerlerinin alansal ve zamansal değişimini sergileyebilmek için haritalandırma tekniği kullanılmıştır. Sonuçlara göre yıllık ortalama PET değerleri istatistiksel olarak önemli derecede tüm gözlemsel noktalarda artmıştır. Bölgede yıllık ortalama en yüksek PET değeri Kağızman istasyonunda iken yıllık ortalama en düşük PET değeri Arpaçay istasyonundadır. Yıllık PET değerlerinde en yüksek artış 5.47 mm/onyıl ile Akyaka istasyonunda tespit edilirken en az artış 4.50 mm/onyıl ile Sarıkamış istasyonundadır.

Keywords

• Hidroloji
• İklim değişikliği
• Kars
• Potansiyel evapotranspirasyon
• Thornthwaite

References

1. Al-Sudani, Z. I. H., 2019, “Temperature – potential evapotranspiration relationship in Iraq using thornthwaite method”, Journal of University of Babylon for Engineering Sciences, Cilt 27, Sayı 1.
2. Arslan, O., 2017, “Niğde ili’ndeki potansiyel evapotranspirasyon tahminlerinin trend analizi”, Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt 6, Sayı 2, ss. 602-608.
3. Bacanlı, G. Ü., Tanrıkulu, A., 2017, “Ege bölgesinde buharlaşma verilerinin trend analizi”, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt 17, Sayı 035403, ss. 980-987.
4. Bağçacı, Ç. S., Şarlak, N., 2019, “Karaman ili potansiyel evapotranspirasyon tahmini”, Toprak Su Dergisi, Özel Sayı: (1-8), 2019.
5. Blaney, H. F., Criddle, W. D., 1950, “Determining water requirements in irrigated areas from climatological and irrigation data”, Soil Conservation Service Technical Paper 96, Soil Conservation Service. US Department of Agriculture, Washington.
6. Büyükyıldız, M., Berktay, A., 2004, “Parametrik olmayan testler kullanılarak Sakarya Havzası yağışlarının trend analizi”, S.Ü. Müh.-Mim. Fak. Derg., Cilt 19, Sayı 2.
7. Çevre ve Şehircilik İl Müdürlüğü, 2020, Kars İli 2019 Yılı Çevre Durum Raporu, Kars.
8. Dinpashoh, Y. Jahanbakhsh-Asl, S. Rasouli, A. A. Foroughi, M., Singh, P. V., 2019, “Impact of climate change on potential evapotranspiration (case study: west and NW of Iran)”, Theoretical and Applied Climatology, Cilt 136, ss. 185–201.

9. Duhan, D. Singh D., Arya S., 2021, “Effect of projected climate change on potential evapotranspiration in the semiarid region of central India”, Journal of Water and Climate Change, In press, doi: 10.2166/wcc.2020.168.
10. Environmental Systems Research Institute (ESRI), 2012, A computer software to visualize, explores, query and analyze data spatially, ArcView GIS version 10.1. USA.
11. Fooladmand, R. H., 2011, “Evaluation of Blaney-Criddle equation for estimating evapotranspiration in south of Iran”, African Journal of Agricultural Research, Cilt 6, Sayı 13, ss. 3103-3109.
12. Güvel, Ş. P., Yurtal, R., 2020, “Seyhan Baraj rezervuarında katı madde birikimi etkisinin incelenmesi”, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt 35, Sayı 2, ss. 1015 – 1026.
13. Hargreaves, G. L., Samani, Z. A., 1985, “Reference crop evapotranspiration from temperature”, Applied Engineering in Agriculture, Cilt 1, Sayı 2, ss. 96–99.
14. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), 2014, Climate change 2014: impacts, adaptation, and vulnerability. Cambridge.
15. Kummu, M., Guillaume, J. H. A., Moel, H. De., Eisner, S., Flörke, M., Porkka, M., Siebert, S., Veldkamp, T. I. E., Ward, P. J., 2016. “The world’s road to water scarcity: shortage and stress in the 20th century and pathways towards sustainability”, Scientific Reports, Cilt 6, 38495.
16. Liu, Q. Yan, C. Ju, H., Garré S., 2018, “Impact of climate change on potential evapotranspiration under a historical and future climate scenario in the Huang-Huai-Hai Plain, China”, Theor Appl Climatol, Cilt 132, ss. 387–401.
17. Penman, H., L., 1948, “Natural evaporation from open water, bare soil and grass”, Proceedings of the Royal Society of London Series A – Mathematical and Physical Sciences, Cilt 193, Sayı 1032, ss. 120–145.
18. Priestley, C. H. B., Taylor, R. J., 1972, “On the assessment of surface heat flux and evaporation using large-scale parameters.”, Monthly Weather Review, Cilt 100, ss. 81–82.
19. Salmi, T. Maata, A. Antilla, P. Ruoho-Airola, T., Amnell, 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, Helsinki, Finland, 35 pp.
20. Sen, P. K., 1968, “Estimates of the regression coefficient based on Kendall’s tau”, Journal of the American Statistical Association, Cilt 63, ss. 1379–1389.
21. Thornthwaite, C. W., 1948, “An approach toward a rational classification of climate”, Geographical Review, Cilt 38, ss. 55–94.
22. Topçu, E., 2018, Doğu Akdeniz, Seyhan, Ceyhan ve Asi Havzalarında Farklı Yöntemler Kullanılarak Kuraklık Analizi., Doktora Tezi, Çukurova Üniversitesi, Adana, Türkiye.
23. Topçu, E., 2019, “Doğu Anadolu Bölgesi’nde Thornthwaite tipi aylık su bilançosu analizi”, Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, Cilt 8, Sayı 2, ss. 688-705.
24. USGS (United States Geological Survey), https://www.usgs.gov/special-topic/water-science-school/science/evapotranspiration-and-water-cycle?qt-science_center_objects=0#qt-science_center_objects, ziyaret tarihi: 06.06.2021.