İklim Değişikliğinde Düşük Akımların İstatistik Analizi

Abstract

Su kaynakları hızlı nüfüs artışı ile kirlenmenin yanında küresel ısınmanın da etkisi altındadır. İklim değişikliği sosyal ve ekonomik hayata etkileri nedeniyle üzerinde çok çalışılan konulardan birisi olmuştur. İklim, hidrolojik çevrimi kontrol eden başlıca etkendir. Küresel iklim değişikliğinin hidrolojik değişkenler üzerindeki en önemli etkisi bu değişkenlerde stasyonerlik özelliğinin bozulmasıdır. Ölçülmüş düşük akım kayıtları nonstasyoner ise bu durumda nonstasyonerlik istatistiki karakteristiklerinin modellenmesi, tahmin edilmesi ve su yapısının ömür periyodu boyunca öngörülmesi gerekir. Düşük akımlar için yapılan klasik frekans analizi yaklaşımında, stasyonerlik ve gözlemlerin bağımsızlığı kabulü ile gözlenmiş serilere en uygun olasılık dağılımı bulunur. Bu varsayımların gerçekleşmediği durumlarda, frekans analizinin kullanışlılığı sorgulanmalıdır. Bu sebeple düşük akım serilerinde nonstasyonerliği hesaba katmak amacıyla yeni teknikler geliştirilmeli ve stasyonerlik ve bağımsızlık kabulü sadece ilk yaklaşım olarak kullanılmalıdır. Değişen iklim parametrelerinden dolayı su miktarlarının zamanla gidişinin nasıl olacağını ve nonstasyoner durumda düşük akım serilerinin istatistiksel karakteristiklerinin zamanla değişimini dikkate almak, yapılacak yatırımlarda projenin ömrü ve ekonomisi açısından belirleyici olmaktadır. Bu çalışmada nonstasyoner düşük akımların frekans analizi için geliştirilen yöntemler sunulmuştur. Trendin zaman serisinden ayrılması, nonstasyoner düşük akım serilerinde parametrelerin ve kuantillerin zaman içinde değişimlerinin tahmini 2 parametreli lognormal (LN2), Weibull (W2), power dağılımları için verilmiştir. Ayrıca nonstasyoner düşük akım serilerinde dönüş periyodu kavramı ve belli bir dönem boyunca riskin belirlenmesi tartışılmıştır.

Water resources are under the threat of pollution which is caused by population growth as well as global warming. Climate change has received growing attention due to its effects on social and economic environments. Climate is a major factor which controls the hydrological cycle. The most important affect of climate change on hydrological variables is deterioration of stationarity property of these variables. If measured low flow-rates are non-stationary, modelling the statistical characteristics of non-stationarity, estimating them and predicting them for the life cycle of the water structure must be done. In the classical frequency analysis approach for low flow-rates, the most suitable probabilty distribution is calculated for observed series with the assumption that stationarity and obsesrvations are independent. Applicability of frequency analysis must be queried when these assumptions are not valid. Thus, new techniques must be developed to be able to take non-stationarity into account for low flow-rate series and assumption of independency should be used just as preliminary approach. Taking into account the change in amount of water with time and the change in statistical characteristics of low flow-rate series at non-stationarity in time is decisive in life time and economics of projected project. In this study, developed methods for non-stationary low flow-rates frequency analysis have been presented. Separation of trend from the time series, estimation of parameters and quantiles in non-stationary low flow-rate series with time are given for two parameters lognormal (LN2), Weibull (W2) and power distributions. Return period concept for non-stationary low flow-rate series and determination of risk for a certain period of time are discussed as well.