İklim değişiminin Akdeniz orman yapısı üzerindeki etkisinin uydu görüntüsü (Landsat TM/ETM/OLI) kullanılarak değerlendirilmesi
Evaluation of the effect of climate change on Mediterranean forest structure by using satellite image (Landsat TM/ETM/OLI)
Yazar: MALIHEH AREKHI
Danışman: PROF. DR. AHMET YEŞİL
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Orman Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Orman Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering
Dizin: Ekoton = Ecotone ; Meşcereler = Stands ; İklim değişikliği = Climate change

Özet:
Ormanların ağaç sınır ekotonu, küresel ısınmasına tepki veren en hassas dağ ekosistem bileşenlerinden biri olarak kabul edilmektedir. Ormanların ağaç sınırının değişiminin orman ağaç sınırının yapısı ve kompozisyonu üzerinde kaçınılmaz etkileri vardır. Bu çalışmada, geçmişte olan ormanların ağaç sınırının değişimlerini, orman meşcere haritaları, Landsat uydu görüntüleri ve CBS teknikleri kullanılarak dört dönem arası gerçekleşen (1970-1992-2002-2013) değişimleri Cehennemdere'de (Marsin-Antalya) saptamayı amaçlamıştır. 43 yıllık bir dönem için NDVI, AYS (arazi yüzey sıcaklığı) verileri, hava sıcaklığı verilerine ve orman meşcere haritalarına dayalı yeni bir yöntem geliştirilmiştir. Öncelikle, orman meşcere haritaları her dönem için jeoreferanslandırılmış ve sayısallaştırılmıştır. İkincisi, her periyot için orman ağaç sınırının yüksekliği simüle edilmiştir. Üçüncü aşamada, her bir dönem için yükseklik profili istatistikleri hesaplanmış ve periyotlar arasındaki istatistiksel fark analizi elde edilmiştir. Trend analizi ve parametrik olmayan Spearman'in korelasyon analizi kullanılarak orman ağaç sınırı boyunca NDVI ve AYS kaymalarını tahmin etmek için yirmi test grafik (10 × 10 piksel) seçildi. Ek olarak, ağaç türlerini belirlemek için ağaç türlerindeki yapısal ve zamansal kaymalar, orman meşcere haritalarında dört zaman periyodu için seçilen test alanlarda hesaplanmıştır. Tüm iklim değişkenlerinde istatistiksel olarak anlamlı bir artış eğilimi gözlenmiştir, en yüksek eğilim aylık ortalama temmuz sıcaklığındadır (tau = 0,62, ρ <0,00). Ortaya çıkan orman meşcere haritaları, 1970'den 2013'e kadar hem en yüksek rakımlarda (22 m - 45 m) hem de en düşük rakımlarda (20 m - 105 m) ağaçlık hattının coğrafi genişlemesini göstermiştir. Ayrıca, en alttaki ağaç sınırının yüksekliğinin genişleme oranı 20m ila 106m arasında elde edilmiştir. Trend analizi, NDVI'da bir artış eğilimi olduğunu göstermiştir ve seçilen grafiklerdeki LST değerleri ayrıca, AYS'deki artışlar, 1984 ile 2017 arasında NDVI'daki artışlarla yüksek oranda korelasyon göstermiştir (r = 0,75, ρ <0,05). Cedrus libani ve Juniperus communis spp. 1970-2013 yılları arasında açık arazilerde, özellikle kayalarda ve toprakla kaplı alanlarda genişleyen ve sürekli büyüyen iki öncü ağaç türüdür. Sonuçta, ormanların ağaç sınırının kaymaları CBS teknikleri ve meşcere haritaları ile belirlenebilir. Bu araştırmada özellikle meşcere haritalarının önemini ve orman ağaç sınırının değişimini inceleyen araştırmalarda kullanılabilirliği vurgulanmıştır. Bu çalışmanın sonucu, ağaç türlerinin kaymalarını inceleyen araştırmalarda, orman örtüsünün dinamikleri ve alpin- ağaç sınırı ekoton izleme çalışmalarının izlenmesi bağlamında önemli katkılar sağlamaktadır.

Abstract:
Treeline ecotone is recognized as one of the most sensitive component of mountain ecosystems which is responded to climate warming. Treeline changes have inevitable impacts on the forest treeline structure and composition. This study aimed to determine occurred past forest treeline changes by forest stand maps, Landsat satellite images, and GIS techniques for the four-time period (1970-1992-2002-2013) in the Cehennemdere, Turkey. The new approach was developed using avalable dataset for a 43-year period. NDVI, LST (land surface temperature) data, air temperature data, and forest stand maps were used. Firstly, for each study perıod forest stand maps were jeorefferenced. Secondly, forest treeline altitude for each period was calculated. Thirdly, altitude profile statistics were computed for each treeline using statistical difference technique analysis. Trend analysis and non-parametric Spearman's correlation analysis as a statistical method for estimating the NDVI and LST changes across the forest treeline twenty sample plots (10 × 10 pixels) were used.
In addition, the spatial and temporal treeline border changes were computed within the selected plots for four time periods to determine the pioneer tree species using the forest stand maps. It was observed statistically significant increasing trend in all climate variables, with the highest slope in the monthly average mean July temperature (tau = 0.62, ρ <0.00). Results showed treeline has expanded from 1970 to 2013 in both the highest altitudes (22m-45m) and lowest altitudes (20m-105m). Additionally, the rate of expansion of lowest treeline altitude was between 20m to 106m.  The trend analysis indicated an increasing trend in the NDVI and LST values within the selected plots. According to results, correlation between the LST and NDVI were high from 1984 to 2017 (r = 0.75, ρ <0.05). Two pioneer tree species; Cedrus libani and Juniperus communis spp. expanded consistently on open lands, primarily on rocks and soil-covered areas, from 1970 to 2013. Overall, forest treeline altitudinal shifts can be determined using GIS techniques and historical forest stand maps. Importance of available forest stand maps and their potential at investigating forest treeline shifts have been emphasized in the present research. Results would have significant contributions in the context of examining tree species shifts, monitoring forest cover dynamics, alpine treeline ecotone monitoring studies.