Kuraklık şiddeti ve süresinin Kopula fonksiyonları ile analizi: Uygulama Seyhan Havzası
Analysis of drought severity and duration with Copula functions: A case study of Seyhan Basin
Yazar: SONER ÇAĞATAY BAĞÇACI
Danışman: DOÇ. DR. MERAL BÜYÜKYILDIZ ; DOÇ. DR. NERMİN ŞARLAK
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
İklim değişikliğinin dünyanın birçok bölgesinde ekstrem doğa olaylarını tetiklediği gerçeği, birçok bilim insanı tarafından ciddi bir vaka olarak kabul edilmektedir. Bu çalışmada, ekstrem doğa olaylarının meydana getirdiği afetlerden biri olan kuraklık olayının, Türkiye'nin güneyinde yer alan ve gelişmiş tarımsal faaliyetlerin yapıldığı Seyhan Havzası'ndaki bazı istasyonlara olan etkileri araştırılmıştır. Bu kapsamda 1968-2016 yıllarına ait dönemde meydana gelen kuraklığın, süre ve şiddet parametreleri Standartlaştırılmış Yağış İndisi (SPI), Palmer Kuraklık Şiddeti İndisi (PDSI) ve Kendinden Kalibreli Palmer Kuraklık Şiddeti İndisi (scPDSI) metotlarıyla tespit edilmiştir. Aralarında istatistiksel açıdan anlamlı ilişki bulunan kuraklığın, süre ve şiddet parametrelerine en uygun dağılımlar, ortalama karesel hata yöntemiyle belirlenerek marjinal dağılımlar ortaya çıkarılmıştır. Daha sonra, günümüzde, dünya genelinde kuraklık çalışmalarında kullanımı giderek yaygınlaşan ve marjinal dağılımların özelliklerini bünyesinde barındıran kopula fonksiyonları yardımıyla kuraklığın süre ve şiddet parametrelerinin ortak olasılık dağılımları maksimum olabilirlik yöntemiyle elde edilmiştir. En uygun kopula fonksiyonu ise Normal, t, Gumbel, Clayton, Frank ve Joe kopulaları arasından, kuyruk bağımlılığı özellikleri ve Akaike Bilgi Kriteri, Bayesian Bilgi Kriteri değerleri dikkate alınarak seçilmiştir. Çalışmanın son kısmında ise havzada yer alan bazı istasyonlarda gözlemlenen kuraklık olaylarının süre ve şiddet parametrelerinin ortak dönüş periyotları, söz konusu parametrelerin marjinal dağılımları, marjinal dağılımlardan elde edilen kopula fonksiyonları ve kuraklıklar arası beklenen ortalama zaman değerleri kullanılarak hesaplanmıştır. SPI ve scPDSI metotlarına göre havzadaki en yüksek meteorolojik istasyonu, Pınarbaşı havzanın diğer bölümlerine göre nispeten daha fazla risk altında bulunmaktadır. Benzer şekilde havzanın üst kısmında yer alan Sarız istasyonu PDSI metoduna göre alt havzada yer alan diğer istasyonlara göre nispeten daha fazla risk altında bulunmaktadır.

Abstract:
The fact that climate change triggers the extreme nature events around the world is accepted by many scientists as a serious event. The impacts of drought, one of the disaster generated by extreme nature events, on some stations in Seyhan Basin where located southern Turkey and having advanced agricultural activities, was investigated in this study. In this context, duration and severity parameters of drought belonging 1968-2016 years were determined by Standardized Precipitation Index (SPI), Palmer Drought Severity Index (PDSI) and self-calibrated Palmer Drought Severity Index (scPDSI) methods. The most appropriate distributions for drought duration and severity parameters having meaningful relationship on statistical aspects were decided by root mean square error method. Subsequently, the joint probability distribution of drought duration and severity parameters was found by maximum likelihood method with the aid of copula functions whose usage is being widespread in addition to involving the properties of marginal distributions on their structure.  The most convenient copula function was chosen among Normal, t, Gumbel, Clayton, Frank and Joe copulas by using tail dependency features and Akaike Information Criterion, Bayesian Information Criterion. In the final part of the study, the joint return periods of duration and severity parameters of drought events were calculated by utilizing their marginal distributions, the copula functions obtained from these marginal distributions and the expected value of inter-arrival time of drought events. It can be deduced that Pinarbasi, the highest altitude meteorological station in the basin, is faced with relatively more drought risk than the other parts of the basin according to SPI and scPDSI values on monthly time steps. Likewise, Sariz station located in the upper part of the basin is more at drought risk than the lower parts of the basin considering the PDSI results.