Fırat havzasındaki meteorolojik ve hidrolojik kuraklıkların analizi
Analysis of meteorological and hydrological droughts in Euphrates river valley
Yazar: OKAN MERT KATİPOĞLU
Danışman: PROF. DR. REŞAT ACAR
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Amaç: Bu çalışmada, çeşitli meteorolojik ve hidrolojik kuraklıkların Kriging, Radyal Tabanlı Fonksiyon (RTF) ve Ters Mesafe Ağırlıklandırma (TMA) enterpolasyon yöntemleri ile zamansal ve mekânsal değişim haritalarının elde edilmesi ve kuraklık risk durumunun belirlenmesi amaçlanmıştır.
Yöntem: Bu çalışmada, meteorolojik ve hidrolojik kuraklıkların analizi için Fırat Havzası ve çevresinde bulunan 16 adet Meteoroloji Gözlem İstasyonu (MGİ) ve 18 adet Akım gözlem istasyonu (AGİ) kullanılmıştır. Çalışmanın ilk bölümünde, eksik yağış verileri regresyon analizi, eksik sıcaklık verileri ise yapay sinir ağı yöntemi ile tamamlanmıştır. İkinci bölümünde, verilerin tutarsızlıkları ve kırılmaları tespit etmek için dört mutlak homojenlik testi kullanılmıştır. Üçüncü bölümünde, çeşitli zaman periyotlarında 5 farklı meteorolojik kuraklık indeksi ve 2 farklı hidrolojik kuraklık indeksi karşılaştırılmış ve ekstrem kuraklıklar belirlenmiştir. Dördüncü bölümünde, meteorolojik ve hidrolojik kuraklık indekslerinin içsel bağımlılıkları incelenerek Mann-Kendall (MK) ve Modifiye edilmiş Mann-Kendall (MMK) testleri ile trend analizi yapılmış, Arcmap yazılımı mekânsal Analiz Aracı ile Fırat Havzası'nın hidrolojik modeli kurularak havza sınırları belirlenmiş ve kuraklık trendleri haritalandırılmıştır. Beşinci bölümünde, en şiddetli kuraklıkların görüldüğü yıllar için her bir kuraklık indeksi ile belirlenen kuraklık şiddet sınıflarının zamansal ve mekânsal dağılımları Kriging, RTF ve TMA yöntemleri ile belirlenmiş ve Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) ortamında havzaya ait meteorolojik ve hidrolojik kuraklık risk haritaları oluşturulmuştur.
Bulgular: Analizler sonucunda, Fırat Havzasına ait kuraklık haritalarında azalan kuraklık trendlerinin hâkim olması, şiddetli ve olağanüstü kuraklıkların havzada dağılımının geniş yer kaplaması kuraklık açısından havzanın riskli olduğunu göstermektedir.
Sonuç: Havzada meteorolojik kuraklıkların tahmininde Kriging metodu, hidrolojik kuraklıkların tahmininde ise RTF en etkili yöntemler olduğu tespit edilmiştir. Havzanın kuraklık risk düzeyi yüksek tespit edildiği için çalışma alanında kuraklık yönetim planının yapılması, olumsuz kuraklık etkilerinin azaltılması, erken uyarı ve önlemlerinin alınması önerilmektedir.

Abstract:
Purpose: In this study, it was aimed to obtain temporal and spatial change maps and determine the risk status of various meteorological and hydrological droughts by using Kriging, Radial Bases Function (RBF) and Inverse Distance Weighting (IDW) interpolation methods.
Method: In the present study, 16 Meteorological Observation Stations and 18 Streamflow Observation Stations in and around Euphrates Basin were used for the analysis of meteorological and hydrological droughts. In the first part of the study, missing precipitation data were completed by regression analysis and missing temperature data were completed by way of artificial neural network method. In the second part, four absolute homogeneity tests were used to detect inconsistencies and breaks of the data. In the third part, 5 different meteorological drought indices and 2 different hydrologic drought indices were compared for different time periods and extreme droughts were identified. In the fourth part, autocorrelation of meteorological and hydrologic drought indices were examined, Mann-Kendall (MK) and Modified Mann-Kendall (MMK) tests were used to apply trend analyses, and by using Arcmap software's spatial analysis tool, hydrologic models of Euphrates Basin were generated to determine the boundaries of the basin and drought trends were mapped. In the fifth part, temporal and spatial distributions of the severity classes of droughts determined with each drought index for the years during which the most severe droughts were experienced were identified with Kriging, RBF and IDW methods, and meteorological and hydrological drought risks for the basin were mapped in Geographic Information Systems (GIS) environment.
Findings: As a result of the analyses, the decreasing drought trends in the drought maps of the Euphrates basin and the wide distribution of severe and extraordinary droughts in the basin show that the basin is risky in terms of drought.
Results: It has been determined that the Kriging is the most effective method in predicting meteorological droughts, and IDW is the most effective method in predicting hydrological droughts in the basin. Since the drought risk level of the basin is determined to be high, it is recommended to make a drought management plan, to reduce negative effects of drought, and to take early warnings and precautions in the study area.