İklim değişikliğinin deniz suyu sıcaklıkları üzerindeki olası etkilerinin incelenmesi: Karadeniz örneği
Investigation of possible effects of climate change on seawater temperatures: a case study for Black Sea
Yazar: BETÜL SEZANUR TOKGÖZ
Danışman: DOÇ. DR. ADEM BAYRAM ; DR. ÖĞR. ÜYESİ SİNAN NACAR
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Deniz suyu sıcaklığı = Sea water temperature ; Karadeniz = Black Sea ; Yapay sinir ağları = Artificial neural networks ; İklim değişikliği = Climate change

Özet:
Bu çalışmanın amacı iklim değişikliğinin deniz suyu sıcaklıkları üzerindeki olası etkilerini incelemektir. Bu amaçla Türkiye'nin Karadeniz kıyılarında yer alan meteoroloji gözlem istasyonlarından beşine ait 1963-2014 dönemi gözlem verileri kullanılmıştır. CMIP6 arşivinden seçilen dört genel dolaşım modeline (GDM) ait iyimser (SSP2-4.5) ve kötümser (SSP5-8.5) senaryo çıktılarının bölgesel ölçeğe indirgenmesi ile istasyonların her biri için gelecek dönem (2023-2052 ve 2053-2082) deniz suyu sıcaklık değerleri elde edilmiştir. Kaba çözünürlüğe sahip GDM çıktılarının bölgesel ölçeğe indirgenmesinde klasik regresyon analizi (KRA) ve yapay sinir ağları (YSA) olmak üzere iki yöntem kullanılmıştır. Kök ortalama karesel hata, ortalama mutlak hata, saçılım indeksi ve Nash-Sutcliffe verimlilik katsayısı olmak üzere dört farklı performans istatistiği kullanılarak KRA ve YSA yöntemlerinin ölçek indirgeme başarıları karşılaştırılmıştır. Performans istatistiklerine göre YSA tabanlı modellerin ölçek indirgeme başarılarının KRA'ya kıyasla daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Bu sebeple gelecek dönem deniz suyu sıcaklıklarının tahmin edilmesinde YSA tabanlı modeller kullanılmıştır. SSP2-4.5 ve SSP5-8.5 senaryoları için gelecek dönem yıllık ortalama deniz suyu sıcaklıkları tahmin değerlerinin geçmiş dönem gözlem verilerine kıyasla değişimi irdelenmiştir. SSP2-4.5 senaryosu altında 2023-2052 dönemi yıllık ortalama deniz suyu sıcaklıklarının 0.67 ile 1.11 °C, SSP5-8.5 senaryosu altında ise 0.56 ile 1.03 °C arasında artabileceği öngörülmektedir. 2053-2082 döneminde ise SSP2-4.5 senaryosu altında 1.23 ile 1.71 °C, SSP5-8.5 senaryosu altında ise 2.06 ile 2.80 °C arasında artışlar beklenmektedir.

Abstract:
The aim of this study is to investigate the possible effects of climate change on the seawater temperatures (SWT) in the case of the Black Sea. The monitoring data from five meteorological stations operated along the coast of Turkey was for the period 1963-2014. The SWT values for the future period (2023-2052 and 2053-2082) were obtained for each station by downscaling the optimistic (SSP2-4.5) and pessimistic (SSP5-8.5) scenario outputs, belonging to four general circulation models (GCMs) chosen from the CMIP6 archive, to regional scale. The coarse-resolution GCM outputs were downscaled to a regional scale using two statistical downscaling techniques: conventional regression analysis (CRA) and artificial neural networks (ANNs). Four performance statistics, namely root mean square error, mean absolute error, scatter index, and Nash-Sutcliffe efficiency coefficient, were used to compare the downscaling efforts of the CRA and ANNs techniques. The downscaling capability of the ANN-based models was higher than that of the CRA-based models based on the performance statistics. For this reason, the ANN-based models were preferred to forecast the future SWT values. Considering the average annual SWT values, the variation of the values estimated under the SSP2-4.5 and SSP5-8.5 scenarios with the monitoring data was studied. It is predicted that the average annual values may rise by 0.67 to 1.11 °C under the SSP2-4.5 scenario and 0.56 to 1.03 °C under the SSP5-8.5 scenario for the period 2023-2052. It is also expected that these values may rise by 1.23 to 1.71 °C under the SSP2-4.5 scenario 2.06 to 2.80 °C under the SSP5-8.5 scenario for the period 2053-2082.