Farklı kuraklık analiz yöntemlerinin Yeşilırmak havzasında irdelenmesi
Drought analysis in the Yesilirmak river basin using various methods
Yazar: ALYAR BOUSTANI HEZARANI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ASLI ÜLKE
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Hidrolik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Genelikle yeterli yağışın düşmemesi olarak tanımlanan kuraklık, sadece basit bir
yağış eksikliği demek değildir. Uzun yıllar boyunca nemliliğin ortalamadan daha az
olması durumunda ortaya çıkan bu durum bir bölgede yağış ve evapotranspirasyon
arasındaki dengenin bozulmasından kaynaklanır. Kuraklıkların sebebi her zaman aynı
değildir. Bununla birlikte kuraklığın başlangıç ve bitiş zamanını tahmin etmek oldukca
güçtür. Doğal afetlerin içinde yer alan kuraklık sinsice ortaya çıkar, etkilerini yavaş
yavaş gösterir ve uzun bir zaman boyunca devam eder.
Bu tez çalışmasında 1970-2014 yılları arasında Yeşilırmak Havzasındaki kuraklık
durumunun belirlemesi amaçlanmıştır. Bunun için farklı kuraklık indislerinin
kullanıldığı ondokuz meteoroloji gözlem istasyonu seçilmiştir. Çalışmanın ilk
bölümünde konu ile ilgili yapılmış çalışmalar verilmiş, ikinci bölümde havza tanıtılmış,
üçüncü bölümde çalışmada kullanılan kuraklık indislerinin tanımı ve çalışmada
kullanılan haritaların elde ediliş şekli ile Yapay Sinir Ağları (YSA) modelinin tanıtımı
yapılmıştır. Çalışmanın dördüncü bölümü olan uygulama kısmında ilk olarak tüm
istasyonların uzun süreli yağış değişimleri incelenmiş, ardından tüm kuraklık indisleri 1,
3, 6, 12, 24, 36 ve 48 aylık zaman dilimlerinde hesaplanmıştır. İçlerinden havzaya en
uygun zaman dilimi ile indis değerine karar verilmiş buna göre havzada kuraklık
haritaları oluşturulmuştur. Yine havza içinde baraj etkisi olmayan Gömeleönü, Çırdak
Köyü Köprüsü ve Şeyhoğlu Köprüsü Akım Gözlem İstasyonlarında (AGİ), akım
kuraklık indisi (AKİ) uygulanmıştır. Böylece hem meteorolojik hem de hidrolojik
kuraklık irdelenmiştir. Ayrıca bu bölümde seçilmiş olan en iyi indis değeri ile YSA
modeli kurulmuş ve kuraklık tahmininde bulunulmuştur. Yağış kuraklık indisinden
Levenberg Marquardt algoritması ile AKİ tahmin edilmeye de çalışılmıştır. Çalışmanın
beşinci bölümünde ise çalışmadan elde edilen sonuçlar verilmiştir.
Çalışmada kullanılan indisler; Normal Yağış Yüzdesi, Yağış Kuyrukları İndisi,
Yağış Anomali İndisi, Z-Skoru İndisi, Çin Z İndisi, Modifiye Edilmiş Çin Z İndisi,
Standart Yağış İndisi (SYİ), Erinç İndisi (Eİ) ve AKİ olmak üzere toplam dokuz adettir.
Bu indislerden sadece Eİ yağış ve sıcaklık verisine ihtiyaç duyarken, AKİ akım verisine
ihtiyaç duymaktadır. Diğer indisler ise sadece yağış verisi kullanmaktadır.
Çalışmada dikkate alınan Yeşilırmak Havzası, öncelikle tüm havza olarak
incelenmiş, daha sonra kıyı ve iç kesimlerdeki kuraklık hasasiyetinin değişimini
belirlemek için Kıyı Karadeniz Bölgesi ve Yeşilırmak Havzası İç Bölgesi olmak üzere
iki farklı kısıma ayrılarak inceleme yapılmıştır.
Çalışmada incelenen tüm meteorolojik kuraklık indisleri içinde SYİ'nin 12 aylık
değerlerinin daha iyi sonuçlar verdiği gözlenmiş ve haritalardan da görüldüğü üzere
havza ve kıyı istasyonlarında ortak bir şekilde 1974, 2001 ve 2014 yıllarında şiddetli
kuraklıkların yaşandığı tespit edilmiştir ancak iç kısımlardaki kuraklıklar daha şiddetli
ve daha keskindir. Uygulanan AKİ sonuçlarına göre de her üç istasyonda en iyi
sonuçların 9 ve 12 aylık zaman aralıklarında olduğu, her üç istasyonda da ortak bir
şekilde 1973, 1974, 2001, 2003 ve 2007 yıllarında şiddetli kuraklıklar görülmüştür.
Buna göre SYİ ve AKİ sonuçları birbiri ile uyumludur. YSA'ları ile SYİ tahminleri
başarılı sonuçlar verirken, AKİ tahminleri çok başarılı sonuçlar vermemiştir.

Abstract:
Generally, lack of enough rainfall results in drought which can be considered not
only as a shortage of rain, but also it has culminated to humidity decrease to the lowest
level for many years. Balance derangement between precipitation and
evapotranspiration in one area is the main result of this phenomenon. Reasons of
drought are not similar all the time. Besides, it seems difficult to estimate beginning and
ending time of a drought. Since drought is the most dangerous natural disaster, it occurs
insidiously, its effects are revealed gradually, and it lasts for a long time.
This study aims at the analysis of drought in Yeşilırmak basin between the years
1970-2014. Nineteen meteorology observation stations have been selected by using
various drought indices. The first part of the study includes related works. In the second
section, basin is introduced. The third part introduces Artificial Neural Networks (ANN)
model by clarifying the definition of drought indices and the way of obtaining the maps
which are used in the study. In the fourth part, which is named as the application part,
long-term precipitation changes of all the stations have been examined at the first step,
then all drought indices are calculated at 1,3,12,24,36, and 48 months time intervals.
The index value with the most suitable time interval has been selected in order to form
drought maps in the basin. Besides, the Streamflow Drought Index (SDI) has been
applied in Gömeleönü, Çırdak Köyü Köprüsü and Şeyhoğlu Köprüsü current
monitoring station. Therefore, both meteorological and hydrological drought have been
examined. In addition, ANN model has been established by using the best index value
and the drought has been estimated in this section. Levenberg Marquardt Algorithm for
precipitation drought index also has tried to predict SDI. The fifth part of the study
includes results that are obtained from the study.
Nine indices have been used in this study that are sorted as follows: Percent of
Normal Precipitation Index, Deciles Index, Rainfall Anomaly Index, Z-Score Index, China Z-Score, Modificated China Z-Score Index, Standarized Precipitation Index
(SPI), Erinc Index (EI) and SDI. While EI requires precipitation and temprature data,
SDI needs current flow data and other indices require only rainfall data.
The Yeşilırmak River Basin, which has been taken into consideration in the study,
firstly is investigated as an entire basin. Then, for determining the changes in the
drought susceptibility in the coastal and inland areas, two different parts that are named
as the Coastal Black Sea Region and Yeşilırmak River Basin Inner Region have been
investigated.
It is observed that the 12-month values of SPI gives better results in all the
meteorological drought indices studied in the study and as seen from the maps severe
droughts are experienced in 1974, 2001 and 2014 in the basin and coastal stations but
the droughts in the inner part are more severe and more sharper. According to the
results of SDI, severe droughts have been observed in 1973, 1974, 2001, 2003 and 2007
in all three stations, with the best results in all three stations being at 9 and 12 months
intervals. According to this fact, the results of SPI and SDI are compatible with each
other. While the ANNs and the SPI predictions give successful results, the estimates of
the AKI do not yield very successful results.