İklim krizi yönünden tarımsal etki değerlendirme analizi: Sarıgöl Afşar Barajı örneği
Agricultural impact assessment analysis in terms of climate crisis: The case of Sarıgöl Afşar Dam
Yazar: UMUT SUZAN
Danışman: PROF. DR. MEHMET ALİ UL ; PROF. DR. UMUT OKKAN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarımsal Yapılar ve Sulama Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: İklim krizi = Climate crisis

Özet:
Türkiye'de iklim krizinin etkileri son zamanlarda daha görünür hale gelmiş olup bu etkilerin gelecekte de artması beklenmektedir. Bu tez kapsamında, Sarıgöl Afşar Barajı örneği üzerinden tarımsal etki değerlendirme analizi yapılmıştır. Çalışma, bölgenin iklim değişikliği etkilerine karşı hassasiyetini anlamak ve hidro-meteorolojik verilerle ilgili geleceğe yönelik tahminlerde bulunmak amacıyla gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, bölge için uygun sonuçlar elde edilmesi beklenen 12 farklı potansiyel evapotranspirasyon (EPOT) denklemi ve dinamik su bütçesi yöntemi kullanılarak çeşitli performans kriterleri ile test edilmiştir.  Ayrıca bölgeye ait sıcaklık, yağış ve akursu akış verileri üzerinde Mann-Kendall sıra korelasyon testi kullanılarak trend analizi yapılmıştır. Geleceğe yönelik yağış ve sıcaklık (ortalama, maksimum ve minimum) tahminleri için yapay sinir ağları yöntemi kullanılmıştır. Bu yöntemde, Levenberg-Marquardt algoritmasıyla birlikte hibrit parçacık sürü optimizasyon tekniği entegre edilerek istatistiksel ölçek indirgeme modelleri kurulmuştur. Tahmin modelleri oluşturulurken NCEP/NCAR yeniden analiz değişkenleri tahminleyici olarak kullanılmıştır. Söz konusu değişkenlerden, ölçek indirgeme modellerinin hangilerine yer verileceğine performans kriterleri ve tüm olası regresyon yöntemleri kullanılarak karar verilmiştir. Ölçek indirgeme modelleri kurulduktan sonra, genel sirkülasyon modellerinin 1986-2005 su yıllarını kapsayan historical (tarihsel) dönemi ve 2021-2050 su yıllarını kapsayan (gelecek) dönem, RCP4.5 ve RCP8.5 senaryo sonuçlarıyla çalıştırılarak elde edilmiştir. Yararlanılan CMIP5 modellerinden aylık olarak en uygunu seçmek için kombine iklim modeli yöntemi kullanılmıştır. Kombine iklim modelinde elde edilen yağış ve sıcaklık verileri kullanılarak havzada yetiştirilen sofralık ve kuru üzümün bitki su tüketimi ve sulama suyu ihtiyacı hesaplanmıştır. Bölgeye yönelik olarak, gelecek dönem için yağışlarda RCP4.5 ve RCP8.5 senaryolarında yıllık %9.33 ile %14.70 arasında azalışlar tespit edilmiştir. Havzadaki ortalama sıcaklık (Tort), maksimum sıcaklık (Tmax) ve minimum sıcaklık (Tmin) verilerinde ise aynı dönem için yıllık olarak sırasıyla RCP4.5 senaryosunda 0.867 °C, 1.002 °C ve 0.988 °C; RCP8.5 senaryosunda ise 1.219 °C, 1.510 °C ve 1.515 °C artışlar gözlemlenmiştir. Akarsu akışları gelecek dönem için incelendiğinde RCP4.5 ve RCP8.5 senaryolarında %15 ile %28 düzeylerinde azalma saptanmıştır. Gelecek dönem iklim verilerine dayalı olarak hesaplanan bitki su tüketimi (RCP4.5 senaryosunda %3.97 ve RCP8.5 senaryosunda %6.42) ve net sulama suyu ihtiyacı (RCP4.5 senaryosunda %18.9 ve RCP8.5 senaryosunda %24.7) artmıştır. Bu durum, bölgede zaten yetersiz olan su varlığının gelecek dönemde sofralık ve kuru üzüm için sürdürülebilir olmayacağı sonucuna varılmasına neden olmuştur. Bunun üzerine, kuraklığa dayanıklı, ekonomik getirisi yüksek, bitki su tüketimi düşük ve bölgenin koşullarına daha uygun olan alternatif tarımsal ürünler araştırılmıştır. İlk alternatif ürün olarak çok yıllık özelliğe sahip zeytin, ikinci alternatif ürün olarak ise buğday (kışlık) ve ayçiçeği (2. ürün) önerilmiştir. Bununla birlikte gelecekteki öngörülen mevcut su potansyile göre 11830 hektarlık alanın %40'ında üzüm ve %60'ında zeytin yetiştiriciliği de yapılabileceği tespit edilmiştir. Bu senaryo bölgede sürdürülebilir üretim yapılabilmesi amacıyla diğer bir seçenek olarak sunulmuştur.

Abstract:
The impacts of the climate crisis in Türkiye have recently become more visible and are expected to increase in the future. Within the scope of this thesis, an agricultural impact assessment analysis was conducted on the case of Sarıgöl Afşar Dam. The study was carried out to understand the vulnerability of the region to climate change impacts and to make future predictions about hydro-meteorological data. For this purpose, 12 different potential evapotranspiration (EPOT) equations and dynamic water budget methods, which are expected to obtain appropriate results for the region, were tested with various performance criteria.  In addition, trend analysis was performed using Mann-Kendall rank correlation test on temperature, precipitation, and stream flow data of the region. The artificial neural network method was used for future precipitation and temperature (average, maximum and minimum) forecasts. In this method, statistical downscaling models were established by integrating the Levenberg-Marquardt algorithm with the hybrid particle swarm optimization technique. NCEP/NCAR reanalysis variables were used as estimators in the estimation models. From these variables, the decision on which of the downscaling models to include was made using performance criteria and all possible regression methods. After the downscaling models were established, the historical period of the general circulation models covering the water years 1986-2005 and the future period covering the water years 2021-2050 were obtained by running RCP4.5 and RCP8.5 scenario results. The multiple climate model method was used to select the most appropriate of the CMIP5 models on a monthly basis. Evapotranspiration and irrigation water requirement of table grapes and raisins grown in the basin were calculated using precipitation and temperature data obtained from the multiple climate models. For the region, annual decreases in precipitation for the future period were determined between 9.33% and 14.70% in RCP4.5 and RCP8.5 scenarios. Mean temperature (Tort), maximum temperature (Tmax) and minimum temperature (Tmin) data in the basin show annual increases of 0.867 °C, 1.002 °C and 0.988 °C in RCP4.5 scenario and 1.219 °C, 1.510 °C and 1.515 °C in RCP8.5 scenario, respectively. When river flows are analyzed for the future period, a decrease between 15% and 28% was found in RCP4.5 and RCP8.5 scenarios. Evapotranspiration (3.97% in the RCP4.5 scenario and 6.42% in the RCP8.5 scenario) and net irrigation water requirement (18.9% in the RCP4.5 scenario and 24.7% in the RCP8.5 scenario) increased, calculated based on future climate data. This situation has led to the conclusion that the already insufficient water availability in the region will not be sustainable for table and raisin grapes in the future. Therefore, alternative agricultural products that are resistant to drought, have high economic returns, low plant water consumption and are more suitable for the conditions of the region were investigated. Olive, which has perennial characteristics, was suggested as the first alternative crop, while wheat (winter) and sunflower (2nd crop) were suggested as the second alternative crops. However, it has been determined that 40% of the 11830 hectare area can be used for grape cultivation and 60% for olive cultivation according to the current water potential projected in the future. This scenario is presented as another option for sustainable production in the region.