İklim Değişikliğinin Deniz Suyu Sıcaklıkları Üzerindeki Olası Etkilerinin Değerlendirilmesi: Orta Karadeniz Örneği

Sinan Nacar; Betül Mete; Betül Sezanur Tokgöz; Adem Bayram

doi:10.29137/umagd.1402913

EN TR

Assessment of the Possible Effects of Climate Change on Sea Water Temperatures: A Case Study for the Central Black Sea

Abstract

Climate change is defined as one of the most serious environmental threats facing global ecosystems. Changes in seawater temperatures are at the top of these threats. Increases or decreases in seawater temperatures have the potential to significantly disrupt the ecological balance in the seas. The aim of this study is to investigate the possible effects of climate change on the sea water temperatures of the İnebolu and Sinop meteorological observation stations located on the Central Black Sea coast. Within the scope of the study, the SSP2-4.5 (optimistic) and SSP5-8.5 (pessimistic) scenario outputs of four general circulation models (GCMs) selected from the CMIP6 archive were downscaled to regional scale by artificial neural networks statistical downscaling method and future period (2023-2052) sea water temperature values were obtained for both stations. At the İnebolu station, the monthly average sea water temperatures may vary between –0.24 and 1.66 °C according to the optimistic scenario and between –0.30 and 1.71 °C according to the pessimistic scenario in the future period. Annual average sea water temperatures are predicted to increase by 0.67 and 0.56 °C according to these scenarios, respectively. At the Sinop station, monthly average sea water temperatures are predicted to change between 0.18 and 1.95 °C according to the optimistic scenario outputs and between 0.34 and 1.85 °C according to the pessimistic scenario. For the annual average sea water temperature values, the optimistic and pessimistic scenarios

Keywords

Ensemble model , Seawater temperature , Climate change , Central Black Sea , Artificial neural networks

İklim Değişikliğinin Deniz Suyu Sıcaklıkları Üzerindeki Olası Etkilerinin Değerlendirilmesi: Orta Karadeniz Örneği

Öz

İklim değişikliği küresel ekosistemlerin karşı karşıya olduğu en ciddi çevresel tehditlerden biri olarak tanımlanmaktadır. Bu tehditlerin başında da deniz suyu sıcaklıklarında meydana gelen değişimler yer almaktadır. Deniz suyu sıcaklıklarında meydana gelebilecek artış veya azalmalar denizlerdeki ekolojik dengeyi önemli derecede bozma potansiyeline sahiptir. Bu çalışmanın amacı iklim değişikliğinin Orta Karadeniz kıyılarında yer alan İnebolu ve Sinop istasyonlarından ölçülen deniz suyu sıcaklıkları üzerindeki olası etkilerini araştırılmaktır. Çalışma kapsamında CMIP6 arşivinden seçilen dört genel dolaşım modeline (GDM) ait SSP2-4.5 (iyimser) ve SSP5-8.5 (kötümser) senaryo çıktıları yapay sinir ağları istatistiksel ölçek indirgeme yöntemi ile bölgesel ölçeğe indirgenmiş ve her bir istasyon için gelecek dönem (2023-2052) deniz suyu sıcaklık değerleri elde edilmiştir. İnebolu istasyonunda gelecek dönem aylık ortalama deniz suyu sıcaklıklarının iyimser senaryoya göre –0.24 ile 1.66 °C ve kötümser senaryoya göre –0.30 ile 1.71 °C arasında değişebileceği belirlenmiştir. Yıllık ortalama deniz suyu sıcaklıklarının ise bu senaryolara göre sırasıyla 0.67 ve 0.56 °C artacağı öngörülmüştür. Sinop istasyonunda aylık ortalama deniz suyu sıcaklıklarında iyimser senaryo çıktılarına göre 0.18 ile 1.95 °C, kötümser senaryoya göre ise 0.34 ile 1.85 °C arasında değişimlerin meydana gelebileceği tahmin edilmiştir. Yıllık ortalama deniz suyu sıcaklık değerlerinde ise iyimser ve kötümser senaryolar için sırasıyla 0.93 ve 0.98 °C artış meydana geleceği öngörülmüştür.

Anahtar Kelimeler

Birleştirilmiş model , Deniz suyu sıcaklığı , İklim değişikliği , Orta Karadeniz , Yapay sinir ağları

References

Abbass, K., Qasim, M.Z., Song, H., Murshed, H.M., Mahmood, H., & Younis, I. (2022). A review of the global climate change impacts, adaptation, and sustainable mitigation measures. Environmental Science and Pollution Research, 29(28), 42539-42559. doi: 10.1007/s11356-022-19718-6
Akgürbüz, Z.B. (2017). Gökçekaya Barajı enerji üretim miktarının yapay sinir ağları ile değerlendirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi, Sakarya.
Ateweberhan, M., & McClanahan, T.R. (2010). Relationship between historical sea-surface temperature variability and climate change-induced coral mortality in the western Indian Ocean. Marine Pollution Bulletin, 60(7), 964-970. doi: 10.1016/j.marpolbul.2010.03.033
Baghanam, A.H., Eslahi, M., Sheikhbabaei, A., & Seifi, A.J. (2020). Assessing the impact of climate change over the northwest of Iran: An overview of statistical downscaling methods. Theoretical and Applied Climatology, 141(3-4), 1135-1150. doi: 10.1007/s00704-020-03271-8
Ballı, C. (2014). Bias correction of precipitation simulated by regional climate model with different configurations over Turkey, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul.
Ballı, C. (2019). İklim değişikliğinin kar erimelerine ve akımlarına etkisinin belirlenmesi projesi, Tarım ve Orman Bakanlığı Su Yönetimi Genel Müdürlüğü, Ankara.
Batıbeniz, F. (2014). Yüksek çözünürlükteki bölgesel iklim modeli simülasyonu ile ekstrem iklim indekslerinin belirlenmesi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul.
Bingölbali, B. (2018). Karadeniz’in güney batı kıyıları için iç içe geçmiş karelaj sistemli dalga tahmin modelinin geliştirilmesi ve dalga iklim analizi, Yüksek Lisans Tezi, Bursa Üniversitesi, Bursa.
Bozoglu, M., Baser, U., Eroglu, N.A., & Topuz, B.K. (2019). Impacts of climate change on Turkish agriculture. Journal of International Environmental Application and Science, 14(3), 97-103.
Burman, T.E., Catlos, B.A., & Meyerson, M.D. (2022). The sea in the middle: The Mediterranean World, 650–1650. University of California Press.

Cannon, A.J., Sobie, S.R. & Murdock, T.Q. (2015). Bias correction of GCM precipitation by quantile mapping: How well do methods preserve changes in quantiles and extremes?, Journal of Climate, 28(17), 6938-6959. doi:10.1175/JCLI-D-14-00754.1
Clarke, B., Otto, F., Stuart-Smith, R., & Harrington, L. (2022). Extreme weather impacts of climate change: An attribution perspective. Environmental Research: Climate, 1(1), 012001. doi:10.1088/2752-5295/ac6e7d
Çokaçar, T. (2021). Karadeniz deniz yüzey sıcaklık artışları: Uydu gözlemleriyle güncel trendler üzerine bir değerlendirme. (24-32). Salihoğlu, B., & Öztürk, B. (Ed.) İklim Değişikliği ve Türkiye Denizleri Üzerine Etkileri, Türk Deniz Araştırmaları Vakfı, İstanbul.
Han, I.S., & Lee, J.S. (2020). Change the annual amplitude of sea surface temperature due to climate change in a recent decade around the Korean Peninsula. Journal of the Korean Society of Marine Environment and Safety, 26(3), 233-241. doi: 10.7837/kosomes.2020.26.3.233
IPCC, (2021). Summary for policymakers. Climate change 2021: The physical science basis. Contribution of working group I to the sixth assessment report of the intergovernmental panel on climate change (eds. MassonDelmotte, V.P., Zhai, A., Pirani, S.L., Connors, C., Pean, S., Berger, N., Caud, Y., Chen, L., Goldfarb, M.I., Gomis, M., Huang, K., Leitzell, E., Lonnoy, J.B.R., Matthews, T.K., Maycock, T., Waterfield, O., Yelekçi, R., & Yu, B.) Cambridge University Press. In Press.
IPCC, (2013). Climate change 2013: The physical science basis. contribution of working group I to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. Cambridge University Press, Cambridge, İngiltere ve New York, NY, USA, s. 1535.
Kalıpcı, E., Başer, V., Türkmen, M., Genç, N. & Cüce, H. (2021). Türkiye kıyılarında deniz suyu sıcaklık değişiminin CBS ile analizi ve ekolojik etkilerinin değerlendirilmesi. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 7(2), 278-288. doi:10.21324/dacd.829938
Karvonen, A., Rintamaki, P., Jokela, J., & Valtonen, E.T. (2010). Increasing water temperature and disease risks in aquatic systems: Climate change increases the risk of some, but not all, diseases. International Journal for Parasitology, 40(13), 1483-1488. doi: 10.1016/j.ijpara.2010.04.015
Kırdemir, U., & Okkan., U. (2019). Farklı yanlılık düzeltme yöntemlerinin istatistiksel ölçeğe indirgenmiş yağış projeksiyonlarına uygulanması, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 21(2), 868-881. doi:10.25092/baunfbed.654535
Kumar, R., Manzoor, S., Vishwakarma, D.K., Al-Ansari, N., Kushwaha, N.L., Elbeltagi, A., Sushanth, K., Prasad, V., & Kuriqi, A. (2022). Assessment of climate change impact on snowmelt runoff in Himalayan region. Sustainability, 14(3), 1150. doi:10.3390/su14031150
Mehr, A.D., Sorman, A.U., Kahya, E., & Hesami Afshar, M.H. (2020). Climate change impacts on meteorological drought using SPI and SPEI: Case study of Ankara, Turkey. Hydrological Sciences Journal, 65(2), 254-268. doi:10.1080/02626667.2019.1691218
Nacar, S., Kankal, M., & Okkan, U. (2022). Evaluation of the suitability of NCEP/NCAR, ERA-Interim and, ERA5 reanalysis data sets for statistical downscaling in the Eastern Black Sea Basin, Turkey. Meteorology and Atmospheric Physics, 134(2), 39. doi:10.1007/s00703-022-00878-6
Nacar, S., Mete, B., & Bayram, A. (2020). Estimation of daily dissolved oxygen concentration for river water quality using conventional regression analysis, multivariate adaptive regression splines, and TreeNet techniques. Environmental Monitoring and Assessment, 192(12), 752. doi:10.1007/s10661-020-08649-9
Nacar, S., Kankal, M., & Okkan, U. (2021). EraInterim re-analiz verileri kullanılarak istatistiksel ölçek indirgeme yöntemi ile Doğu Karadeniz Havzası aylık ortalama sıcaklık değerlerinin tahmin edilmesi. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 7(1), 136-148. doi:10.21324/dacd.700144
Navarro-Racines, C., Tarapues, J., Thornton, P., Jarvis, A., & Ramirez-Villegas, J. (2020). High-resolution and bias-corrected CMIP5 projections for climate change impact assessments. Scientific Data, 7(1), 7. doi:10.1038/s41597-019-0343-8
Okkan, U., & Kirdemir, U., 2016. Downscaling of monthly precipitation using CMIP5 climate models operated under RCPs. Meteorological Applications, 23(3), 514-528. doi:10.1002/met.1575
Okkan, D., & Karakan, D. (2015). İklim değişikliğinin Balıkesir ili içme suyu potansiyeline etkilerinin modellenmesi: İçme suyu talebinin 2015-2030 projeksiyonu. T.C. Balıkesir Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi.
Okkan, U. (2013). İklim değişikliğinin akarsu akışları üzerindeki etkilerinin değerlendirilmesi, Doktora Tezi, Ege Üniversitesi, İzmir.
Özdemir, S. (2022). Batı Akdeniz’de iklim değişimine göre asli orman ağacı türlerinin dağılım modellemesi. Doktora Tezi, Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi, Isparta.
Ozsoy, E., & Unluata, U. (1997). Oceanography of the Black Sea: A review of some recent results. Earth-Science Reviews, 42(4), 231-272. doi:10.1016/S0012-8252(97)81859-4
Romshoo, S.A., Murtaza, K.O., Shah, W., Ramzan, T., Ameen, U., & Bhat, M.H. (2022). Anthropogenic climate change drives melting of glaciers in the Himalaya. Environmental Science and Pollution Research, 29(35), 52732-52751. doi:10.1007/s11356-022-19524-0
Sachindra, D.A., Ahmed, K., Rashid, M.M., Shahid, S., & Perera, B.J.C. (2018). Statistical downscaling of precipitation using machine learning techniques. Atmospheric Research, 212, 240-258. doi:10.1016/j.atmosres.2018.05.022
San, M., Nacar, S., Kankal, M., & Bayram, A. (2023a). Daily precipitation performances of regression-based statistical downscaling models in a basin with mountain and semi-arid climates. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 37(4), 1431-1455. doi:10.1007/s00477-022-02345-5
San, M., Nacar, S., Kankal, M., & Bayram, A. (2023b). Spatiotemporal analysis of transition probabilities of wet and dry days under SSPs scenarios in the semi-arid Susurluk Basin, Türkiye. Science of the Total Environment, 912, 168641. doi: 10.1016/j.scitotenv.2023.168641
Sayari, N., Bannayan, M., Alizadeh, A., & Farid, A. (2013). Using drought indices to assess climate change impacts on drought conditions in the northeast of Iran (case study: Kashafrood basin). Meteorological Applications, 20(1), 115-127. doi:10.1002/met.1347
Tabari, H. (2020). Climate change impact on flood and extreme precipitation increases with water availability. Scientific Reports, 10(1), 13768. doi:10.1038/s41598-020-70816-2
Turkes, M., Turp, M.T., An, N., Ozturk, T., & Kurnaz, M.L. (2020). Impacts of climate change on precipitation climatology and variability in Turkey. Water Resources of Turkey, 2, 467-491. doi:10.1007/978-3-030-11729-0_14
Wilby, R.L., & Dawson, C.W. (2013). The statistical downscaling model: Insights from one decade of application. International Journal of Climatology, 33(7), 1707-1719. doi:10.1002/joc.3544
Wilby, R.L., & Harris, I. (2006). A framework for assessing uncertainties in climate change impacts: Low‐flow scenarios for the River Thames, UK. Water Resources Research, 42(2), W02419. doi:10.1029/2005WR004065
Yıldız, İ. (2010). Güney Karadeniz’de mesozooplankton kompozisyonu ve dağılımı, Doktora Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Water Resources Engineering

Journal Section

Research Article

Authors

Sinan Nacar ^*
0000-0003-2497-5032
Türkiye

Betül Mete
0000-0002-3689-6430
Türkiye

Betül Sezanur Tokgöz
0009-0008-4998-4537
Türkiye

Adem Bayram
0000-0003-4359-9183
Türkiye

Publication Date

January 31, 2024

Submission Date

December 11, 2023

Acceptance Date

December 27, 2023

Published in Issue

Year 2024 Volume: 16 Number: 1

DOI

https://doi.org/10.29137/umagd.1402913

IZ

https://izlik.org/JA54DG48CH

APA

Nacar, S., Mete, B., Tokgöz, B. S., & Bayram, A. (2024). İklim Değişikliğinin Deniz Suyu Sıcaklıkları Üzerindeki Olası Etkilerinin Değerlendirilmesi: Orta Karadeniz Örneği. International Journal of Engineering Research and Development, 16(1), 279-289. https://doi.org/10.29137/umagd.1402913

Cited By

Potential effects of possible climate change on sea surface temperatures: the case of the southern Black Sea coast

Environmental Research Letters

https://doi.org/10.1088/1748-9326/add94e

Kırıkkale University, Faculty of Engineering and Natural Science, 71450 Yahşihan / Kırıkkale, Türkiye.

ijerad@kku.edu.tr