FBE- Meteoroloji Mühendisliği Lisansüstü Programı

Bu topluluk için Kalıcı Uri

http://hdl.handle.net/11527/7107

Gözat

Konu "Agricultural water supply" ile FBE- Meteoroloji Mühendisliği Lisansüstü Programı'a göz atma
  • Öge
    Trakya'da su ayak izinin tarımsal ekosistemde belirlenmesi ve modellenmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020) Yeşilköy, Serhan ; Şaylan, Levent ; 636926 ; Meteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
    Günümüzün en önemli çevresel problemi olan iklim değişikliği ile mücadelede mevcut durumun belirlenmesi üzerine birçok farklı alanda çalışmalar sürdürülmektedir. Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli'nin (IPCC) oluşturulmasıyla ve iklim değişikliği ile mücadele kapsamında 7'şer yıllık dönemlerde değerlendirme raporları yayınlanmaktadır. 2013 yılında yayınlanan sonuncu 5. Değerlendirme Raporunda (AR5) belirtildiği üzere ilerleyen dönemlerde deniz seviyesinin yükselmesi, hava sıcaklıklarının artması, yağış miktarının düzensizleşmesi, kuraklığın şiddetlenmesi ve ekstrem hava olaylarında artış beklenmektedir. Ülkemizin de bulunduğu Akdeniz Havzasında ise iklim değişikliği etkilerinin önemli miktarda gıda, hayvancılık, turizm, sigortacılık vb. birçok farklı sektör üzerinde baskı oluşturacağı belirtilmektedir. Son yıllarda tarım sektörünün iklim değişikliğine uyum araştırmaları ile ilgili önemli çalışmalar yapılmıştır. Su ayak izi (SAİ) kavramı, 2002 yılında ortaya konulan bir göstergedir. Günümüze kadar farklı sektörlerde farklı yaklaşımlarla SAİ belirlenmesi ile ilgili oldukça fazla çalışma bulunmaktadır. Bu tez çalışmasında da Türkiye'deki tarım sektörünün önemli alanlardan Trakya'da yaygın olarak yetiştiriciliği yapılan ayçiçeği ve kışlık buğday bitkilerinin SAİ miktarları 2014-2018 yılları arasındaki arazi ölçümlerinden yararlanılarak hesaplanmıştır. Bitkiler için SAİ miktarı hesaplanırken uluslararası kabul görmüş AquaCrop, DSSAT ve WOFOST bitki gelişimi simülasyonu modelleri ve arazi ölçümlerinin kullanıldığı toprak su dengesi yöntemi kullanılmıştır. Kullanılan bu üç model, 2014-2018 yılları arasında ayçiçeği ve kışlık buğday bitkilerinin gelişim gösterdiği yıllardaki meteorolojik, bitki ve toprak verileri kullanılarak bitki verimlerine göre kalibre edilmiştir. Kalibrasyon işlemi tamamlandıktan sonra bitki SAİ miktarlarının hesaplanması için modellerin kabullerine göre hesaplanan gerçek evapotranspirasyon (ET) değerleri ve efektif yağış (Peff) miktarı arasındaki bağıntılar ve verim değerleri kullanılarak kuru koşullarda yetiştirilen ayçiçeği ve kışlık buğday bitkilerinin SAİ değerleri hesaplanmıştır. Ayrıca meteorolojik ve toprak su içeriği verileri toprak su dengesi yöntemi kullanılarak gerçek ET hesaplanmış olup SAİ değerleri arazi ölçümleri ile hesaplanmıştır ve modeller ile karşılaştırılmıştır. Modellerin kalibrasyon işlemlerinin tamamlanmasıyla birlikte bu modellerin meteorolojik faktörlerdeki değişimlerin bitki verim ve SAİ miktarları üzerindeki değişimlerinin belirlenmesi için hassasiyet analizi yapılmıştır. Trakya'da iklim değişikliğinin etkilerinin tarımsal ekosistemde belirlenebilmesi için öncelikle 2099 yılına kadar HadGEM2-ES modeli tarafından üretilmiş ve HIRHAM5 bölgesel iklim modeli ile istatistiksel olarak altölçeklendirilmiş 0.11° (~12.5 km) yatay çözünürlüğüne sahip EURO-CORDEX verileri iyimser (RCP 4.5) ve kötümser (RCP 8.5) senaryolar için edilmiştir. Modeller tarafından 1971-2099 yılları arası için günlük olarak üretilen bu verilerin bölgenin durumunu temsil edebilmesi için yanlılık (bias) düzeltmesi uygulanması gerekmektedir. Bunun için 1971-2000 yılları arasındaki model ve ölçüm verileri karşılaştırılıp elde edilen farklılıkların ilerideki verilere uygulanması esasına dayanmaktadır. Model verilerinin düzeltilmesi için birçok farklı yöntem bulunmaktadır. Maksimum, minimum ve ortalama sıcaklık verilerinin düzeltilmesi mevsimsel ortalama yanlılık düzeltmesi; yağış, bağıl nem, rüzgar şiddeti, global radyasyon değişkenleri için kantil haritalama yöntemi kullanılmıştır. Trakya'da uzun dönem ölçüm yapan 9 farklı istasyon tarafından ölçülen günlük veriler Meteoroloji Genel Müdürlüğü'nden temin edilerek CORDEX verilerinin düzeltilmesinde kullanılmıştır. Düzeltilmiş veriler ile bölgenin sıcaklık, yağış vb. meteorolojik değişkenlerin ileriye yönelik durumları ayçiçeği ve kışlık buğday bitkilerinin gelişme dönemleri için belirlenmiştir. Ayçiçeği bitkisinin gelişim gösterdiği aylarda bölge genelindeki ortalama sıcaklık değişimi RCP 4.5 ve 8.5 senaryolarında sırasıyla 4.1°C ve 6.9°C miktarında artmıştır. Yağış miktarındaki değişim ise RCP 4.5 ve 8.5 senaryolarında sırasıyla %19.9 ve %53.1 oranında azalacağı hesaplanmıştır. Kışlık buğday bitkisinin gelişim gösterdiği aylardaki bölgedeki ortalama sıcaklık değişimi RCP 4.5 ve 8.5 senaryolarında sırasıyla 3.3°C ve 6.2°C miktarında artmıştır. Yağış miktarındaki değişimi ise RCP 4.5 senaryosunda %15.1 artış; RCP 8.5 senaryosunda %16.7 azaldığı hesaplanmıştır. Model kalibrasyonunun yapıldığı Edirne, Kırklareli ve Tekirdağ illerindeki RCP 4.5 ve 8.5 senaryoların için elde edilen zaman serileri AquaCrop, DSSAT ve WOFOST modellerinde ayçiçeği ve kışlık buğday bitkileri için simülasyonlar yapılmıştır. Ayrıca, bu simülasyonlar yapılırken her yıldaki RCP 4.5 ve 8.5 senaryoları için belirlenmiş CO2 konsantrasyon miktarları modellere girilmiştir. Ayçiçeği bitkisi için RCP 4.5 senaryosuna göre çalıştırılan modellerin sonuçlarına göre 2099 yılına kadar verim ve SAİ miktarındaki değişim AquaCrop modelinde %14.3 ve %26.6; DSSAT'ta %15.6 ve %30.8 azaldığı; WOFOST'ta ise %25.9 azaldığı ve %7.6 oranında arttığı tahmin edilmiştir. RCP 8.5 senaryosundaki verim miktarı ise AquaCrop, DSSAT ve WOFOST modellerinde sırasıyla %10.1, %18.6 ve %35.6 oranında azaldığı; SAİ miktarı ise %61.2, %62.1 ve %38.5 oranında azaldığı belirlenmiştir. Buğday bitkisinin RCP 4.5 ve 8.5 senaryoları verim miktarındaki değişim AquaCrop'ta %18.3 ve %27.7 arttığı; DSSAT'ta %17.3 ve %20.6 azaldığı; WOFOST'ta %9.4 arttığı ve %2.0 azaldığı hesaplanmıştır. SAİ değişimi ise AquaCrop'ta %63.4 ve %75.7 azaldığı; DSSAT'ta %26.8 arttığı ve %25.9 azaldığı; WOFOST'ta %24.5 ve %50.1 azaldığı hesaplanmıştır. Bu simülasyonların yanında Trakya'daki kuraklık durumunun belirlenebilmesi için yaygın olarak kullanılan SPEI, PDSI ve sc-PDSI indeksleri ile 2020 yılından 2099 yılına kadar ayçiçeği ve buğday bitkilerinin gelişim gösterdiği dönemlerdeki değerleri hesaplanmıştır. SPEI indekslerinin ileriye yönelik durumu ayçiçeği bitkisinin gelişim gösterdiği aylarda RCP 4.5 senaryosuna göre 3, 6, 9 ve 12 aylık hesaplamalarındaki kuraklık durumu normal civarı olarak belirlenmiştir. Bu durum RCP 8.5 senaryosunda da normal civarı olarak hesaplanmıştır. SPEI indeksinin buğday bitkisinin gelişim gösterdiği aylarda RCP 4.5 ve 8.5 senaryoları için 3, 6, 9 ve 12 aylık hesaplamalarındaki kuraklık durumu normal civarı olarak değerlendirilmektedir. Sc-PDSI indeksinin ileriye yönelik durumu ayçiçeği bitkisinin gelişim gösterdiği aylarda RCP 4.5 ve 8.5 senaryoları için normal civarı ve biraz kurak olarak hesaplanmıştır. Buğday bitkisinin gelişim gösterdiği aylarda RCP 4.5 ve 8.5 senaryoları için dönemsel ortalamalarında normal civarı olarak belirlenmiştir.