İklim değişikliği altında düşük akımların durağan olmayan frekans analizi
Nonstationary frequency analysis of low flows under climate change
Yazar: MUHAMMET YILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. FATİH TOSUNOĞLU
Erzurum Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Çalışma kapsamında akım gözlem istasyonlarından elde edilen düşük nehir akımlarının trendleri araştırılmış ve düşük akımlardaki değişimlere neden olabilecek iklim değişkenleri belirlenmeye çalışılmıştır. Belirlenen iklim değişkenleri açıklayıcı değişken olarak kullanılarak düşük akımlar için tarihsel ve gelecek dönemlerde durağan olmayan frekans analizi çalışmaları yapılmıştır. Bu amaca ulaşmada temel olarak 6 aşama bulunmaktadır. Birincisi, çalışma kapsamında kullanılacak akım gözlem istasyonlarının belirlenmesi ve bu istasyonlardaki eksik gözlemlerin tahmin edilmesidir. İkincisi, eksik verisi tamamlanmış verilerin 7 günlük düşük akım verilerinin elde edilmesi ve elde edilen verilerin homojenlik kontrollerinin yapılmasıdır. Çalışmanın üçüncü aşaması homojen 7 günlük düşük akım verilerinin trendlerinin araştırılmasıdır. Dördüncü aşama ise, düşük akımlardaki değişimlere sebep olan iklim faktörlerinin ayrıntılı olarak araştırılmasıdır. Düşük akım değişiklikleri üzerinde iklim değişkenlerinden sıcaklık, yağış ve büyük ölçekli iklim faktörlerinin (Kuzey Atlantik Salınımı, Güneyli Salınımı, Pasifik Decadal Salınımı ve Batı Akdeniz Salınımı'nın) olası etkilerinin değerlendirilmesi hedeflenmiştir. Beşinci aşamada, her bir istasyonun düşük akımları ile yüksek korelasyona sahip iklim değişkenleri açıklayıcı değişken olarak kullanılarak durağan olmayan olasılık dağılım modelleri geliştirilmiştir. Bu amaç için Konum Ölçek ve Şekil için Genelleştirilmiş Aditif Modelleri (GAMLSS) yaklaşımı kullanılmıştır. Son aşamada ise matematiksel ifadeleri elde edilen durağan olmayan modeller kullanılarak tarihsel ve iklim senaryoları altında gelecek dönemler için (2030-2060) ve (2070-2100) 20 ve 50 yıl tekerrür periyotlarında meydana gelebilecek düşük akım tahminleri değerlendirilmiştir.

Abstract:
Within the scope of the study, the trends of low river flows obtained from flow observation stations were investigated and climatic variables that could cause changes in low flows were tried to be determined. By using the determined climate variables as explanatory variables, non-stationary frequency analysis studies were carried out for low flows in historical and future periods. There are basically 6 stages in achieving this goal. The first one is the determination of the flow observation stations to be used within the scope of the study and predicting the missing observations at these stations. The second is to obtain 7-day low flow data of missing data and to check the homogeneity of the obtained data. The third stage of the study is to investigate the trends of homogeneous 7-day low flow data. The fourth stage is the detailed investigation of climatic factors that cause changes in low flows. It is aimed to evaluate the possible effects of climate variables such as temperature, precipitation and large-scale climate factors (North Atlantic Oscillation, Southern Oscillation, Pacific Decadal Oscillation and Western Mediterranean Oscillation) on low flow changes. In the fifth stage, non-stationary probability distribution models were developed by using the climate variables that have a high correlation with the low flows of each station as the explanatory variable. For this purpose, the Generalized Additive Models for Location Scale and Shape (GAMLSS) approach has been used. In the last stage, low flow predictions that may occur in 20 and 50 year return periods for future periods (2030-2060) and (2070-2100) under historical and climate scenarios were evaluated by using non-stationary models whose mathematical expressions were obtained.