İklim değişikliğinin Kırıkhan sulama sahasında bitkisel üretime etkisi
The effect of climate change on plant production in Kirikhan irrigation site
Yazar: MUSTAFA ÖZBULDU
Danışman: PROF. DR. AHMET İRVEM
Hatay Mustafa Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyosistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Bu çalışmada küresel iklim modelleri (KİM) kullanılarak iklim değişikliğinin Hatay ilinde farklı senaryolara göre sıcaklık ve yağışa olası etkileri tahmin edilmiş ve bu tahminler kullanılarak Hatay ilinin Kırıkhan ilçesinde iklim değişikliğinin bitkisel üretime olası etkileri değerlendirilmiştir. Çalışmanın birinci bölümünde Hatay ilinde bulunan gözlem istasyonlarına ait veri setleri çok katmanlı yapay sinir ağı modeli oluşturularak uzun yıllık veri setleri haline getirilmiştir. Bu veri setleri kullanılarak yedi farklı KİM arasından çalışma alanına en uygun olanı çok kriterli karar verme yöntemi ile değerlendirilmiş ve EC-EARTH3 modelinin daha iyi sonuç verdiği belirlenmiştir. Bu modelden elde edilen verilerin tahmin doğruluklarının iyileştirilmesi için üç farklı istatistiksel ölçek küçültme yöntemi değerlendirilmiş ve rastgele orman yöntemi daha başarılı olarak belirlenmiştir. Ölçek küçültülmüş KİM'den elde edilen tahminler Hatay ili için iklim değişikliğinin olası etkileri yakın (2020-2060) ve uzak gelecek (2060-2100) dönemler için değerlendirilmiştir. Değerlendirme sonucunda SSP2-4.5 (iyimser) senaryosunda sırasıyla 2.1°C ve 2.9°C, SSP5-8.5 (kötümser) senaryosunda ise sırasıyla 2.4°C ve 5.2°C sıcaklık artışı tahmin edilmiştir. Ayrıca gelecekte her iki senaryo içinde Hatay'ın yıllık yağış miktarında azalma görüleceği tahmin edilmiştir. Özellikle Hatay ilinin batı ve güney bölgelerinde yıllık yağışta iyimser senaryoya göre %10, kötümser senaryoya göre ise yaklaşık %20 oranında azalma öngörülmüştür. 
Çalışmanın ikinci bölümünde iklim değişikliğinin Kırıkhan'da yetiştirilen pamuk ve 1. ürün mısır verimine olası etkilerini tahmin etmek için dört farklı arazide çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Arazilerden elde edilen 2021-2022 yılı gözlemleri ve analiz sonuçları kullanılarak AquaCrop bitki verim tahmin modeli kalibre edilerek doğrulanmış ve verim tahmin performansı değerlendirilmiştir. Model pamuk bitkisi kütlü verimini %4.99 ve biyokütle verimini ise %5.42'lik sapma, 1. ürün mısır bitkisi dane verimini %3.04 ve biyokütle verimini ise %2.96'lık sapma ile tahmin etmiştir. Doğrulanan AquaCrop modeli ile gerçekleştirilen tahminlere göre, ortalama kütlü pamuk veriminde yakın gelecekte SSP2-4.5 ve SSP5-8.5 senaryoları için sırasıyla %4 ve %8, uzak gelecekte ise %9 ve %19 oranında verim kaybı öngörülmüştür. 1. ürün mısır dane veriminde yakın gelecekte SSP2-4.5 ve SSP5-8.5 senaryoları için sırasıyla %10 ve %16, uzak gelecekte ise %14 ve %30 azalma olabileceği tahmin edilmiştir.
Sonuç olarak; stratejik ve önemli tarım ürünleri olan 1. ürün mısır ve pamuk bitkilerinde yaklaşık 1.55 ve 0.54 ton da-1 olan ortalama mevcut üretimin kötümser senaryoya göre bu yüzyılın sonunda yaklaşık olarak 0.36 ve 0.09 ton da-1 azalabileceği belirlenmiştir. Bu değerler Kırıkhan ilçesindeki mısır ve pamuk ekili alana göre değerlendirildiğinde ise sırasıyla yaklaşık 21960 ton ve 12870 ton yıllık ürün kaybı olabileceği hesaplanmıştır. Hesaplanan bu ürün kayıpları dikkate alınarak; iklim değişikliğine karşı gerekli önlemlerin alınması ve ilgili eylem planlarının hazırlanması önerilmektedir.

Abstract:
In this study, the possible effects of climate change on temperature and precipitation in Hatay province according to different scenarios were estimated using global climate model (GCM). In addition, the possible effects of climate change on crop production in Kırıkhan district of Hatay were evaluated using the predictions obtained. In the first part of the study, data sets of observation stations in Hatay were converted into long-term data sets by creating a multilayer artificial neural network model. Using these data sets, the most appropriate model for the study area among seven different GCMs was evaluated by multi-criteria decision making method. It was determined that the EC-EARTH3 model gave better results. Three different statistical downscaling methods were evaluated to improve the prediction accuracy of the data obtained from this model and the random forest method was determined to be more successful. The forecasts obtained from downscaled GCM were evaluated for Hatay province for the near (2020-2060) and distant future (2060-2100) periods. As a result of the assessment, a temperature increase of 2.1°C and 2.9°C for SSP2-4.5, 2.4°C and 5.2°C for SSP5-8.5 were forecasted, respectively. In addition, it is forecasted that there will be a decrease in the annual precipitation amount of Hatay in both scenarios in the future. Especially in the western and southern regions of Hatay, this decrease is forecasted to be 10% for SSP2-4.5 and 20% for SSP5-8.5.
In the second part of the study, studies were carried out in four different fields to forecast the possible effects of climate change on cotton and 1st season maize yields cultivated in Kırıkhan. The AquaCrop crop yield predicting model was calibrated and validated using the observations and analyses results obtained from the fields in 2021-2022. The model predicted cotton yield with a deviation of 4.99% and biomass yield with a deviation of 5.42%, 1st crop maize yield with a deviation of 3.04% and biomass yield with a deviation of 2.96%. According to the validated AquaCrop model projections, the average cotton yields for SSP2-4.5 and SSP5-8.5 are forecasted to decrease by 4% and 8% in the near future and by 9% and 19% in the distant future, respectively. Maize yields are forecasted to decrease by 10% and 16% in the near future and by 14% and 30% in the distant future for SSP2-4.5 and SSP5-8.5 scenarios, respectively.
In conclusion, it has been determined that the average current production of 1.55 and 0.54 tonnes da-1 in 1st season maize and cotton plants, which are strategic and important agricultural products, may decrease by approximately 0.36 and 0.09 tonnes da-1 at the end of this century according to SSP5-8.5 scenario. When these values are evaluated according to the maize and cotton cultivated area in Kırıkhan district, it is calculated that there may be approximately 21960 tonnes and 12870 tonnes of annual crop loss, respectively. Considering these calculated crop losses, it is recommended to take necessary precautions against climate change and to prepare relevant action plans.