İklim değişikliğinin akarsu akışları üzerindeki etkilerinin değerlendirilmesi
Assessments of climate change effects on river flows
Yazar: UMUT OKKAN
Danışman: DOÇ. DR. OKAN FISTIKOĞLU
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Bölümü / Hidrolik Hidroloji ve Su Kaynakları Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
İklim değişikliğinin nedenlerini ve sonuçlarını değerlendirmek amacıyla, Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli (IPCC) kapsamında hazırlanan dördüncü değerlendirme raporuna göre (AR4), yeryüzünde pek çok bölgenin yağış ve özellikle sıcaklık değerlerinde istatistiksel açıdan anlamlı değişimler öngörülmektedir. Bu değişimlerden en çok etkilenebilecek hidrolojik süreçlerin başında akarsu akışlarının geleceği düşünülmektedir.Çalışmada, iklim değişikliğinden etkilenebilecek su kaynaklarından biri olan Tahtalı baraj havzası örneği ele alınmıştır. Çalışma kapsamında, AR4'te belirtilen farklı iklim senaryoları ve bu senaryolar altında çalıştırılan on dört iklim modeli kullanılarak her bir iklim modelinin havzadaki yağış ve sıcaklık değişimleri belirlenmiştir. Bu değişimler, çalışma kapsamında geliştirilen istatistiksel ölçek indirgeme modeli ile istasyon ölçeğine indirgenerek yerel iklim değişimleri elde edilmiştir. Çalışma kapsamında ele alınan on dört iklim modeline ek olarak yağış ve sıcaklıklar için günümüz iklimine ait istatistiklerin yıl içindeki değişimini daha iyi temsil edebilen iklim modellerinin karışımından oluşan bir kombine iklim modeli de önerilmiştir.Ardından on dört iklim modeline ve Kombine modele ait yağış ve sıcaklık değişimleri, farklı parametrik yağış-akış modelleri ile akışlara dönüştürülerek havzanın gelecek dönemlerde yaşanması beklenen yağış ve sıcaklık değişimlerine karşı duyarlılığı farklı istatistiksel yaklaşımlar da kullanılarak sınanmıştır.Bunların yanı sıra, gelecek dönem yağış ve sıcaklık değişimlerinden etkilenen Tahtalı barajı akışları, farklı hazne teorileri ile değerlendirilerek haznenin iklim değişikliği altındaki performansı sınanmıştır. Bu sınamalarda, minimum akımlar yönteminden, klasik hazne işletme çalışmasının yapılabildiği aylık su bütçesinden ve Gould olasılık matrisi yönteminden yararlanılmıştır. Minimum akımlar yöntemi ile kritik dönem uzunluklarının gelecekteki değişimi sınanmış, aylık su bütçesi ve olasılık matrisi yöntemleriyle ise haznenin arz-performans ilişkileri araştırılmıştır.Kombine iklim modeli sonuçları dikkate alındığında yağışların iyimser tahminle %3, kötümser tahminle %13 azalabileceği, sıcaklıkların iyimser tahminle 1.5 0C, kötümser tahminle 2.1 0C artabileceği ve akımların iyimser tahminle %9, kötümser tahminle %22 azalabileceği öngörülmektedir. Bu koşullar altında, gelecek dönemde barajdan çekilebilecek içmesuyu miktarlarının iyimser tahminle %11, kötümser tahminle %35 azalabileceği ve buna bağlı olarak bölgede önemli arz açıkları oluşabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
Significant variations are foreseen in precipitation and especially temperature values in many regions of the world, with reference to the Fourth Assessment Report (AR4) prepared on the purpose of evaluating the reasons and consequences of the climate change effects in detail within the scope of Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). It has been considered that, river flows are the primary hydrological processes to be affected from these variations.In the study presented, Tahtali catchment, the foremost fresh water resource of coastal Aegean region which may be affected by the climate change has been examined. Precipitation and temperature variations have been determined according to climate models by using various climate scenarios and selected fourteen models operated under these scenarios specified in the AR4 report. These variations were downscaled to station scale by statistical downscaling model that was developed within the study and thus, variations on local climate were obtained. In addition to used fourteen climate models, a combined climate model, which represents the monthly variations of present day statistics for precipitation and temperature, has been also proposed.The vulnerability of basin to precipitation and temperature variations those of which might be possible in the future periods has also been examined by performing several statistical approaches via transforming the downscaled precipitation and temperature variations of fourteen climate models and combined climate model into runoff by several parametric rainfall-runoff models.In addition to these, Tahtali flows affected by future precipitation and temperature variations were evaluated by several reservoir theories and the performance of the reservoir under the climate change was tested. In implementing these tests, minimum flows method, monthly water budget that gives the ability to perform classical reservoir operation and Gould probability matrix were utilized. Among these methods, the future variations of critical period durations were examined by using the minimum flows method and with the behavior analysis and probability matrix method, the yield-performance relations of the reservoir has been evaluated.When combined climate model results were taken into consideration, decreases of 3% and 13% are foreseen for the optimistic and pessimistic scenarios of precipitation. The increases of 1.5 0C and 2.1 0C are also foreseen for the optimistic and pessimistic scenarios of temperature. The decreases of 9% and 22% are foreseen for the optimistic and pessimistic scenarios of runoff. Under these conditions, it has been also predicted that urban water supply from the reservoir would decrease %11 according to optimistic scenario and %35 according to pessimistic scenario.