Dicle Havzası'ndaki kuraklığın iki değişkenli kopula teorisi ile analizi
Drought analysis in the Tigris Basin with bivariate copula theory
Yazar: YAVUZ AVŞAROĞLU
Danışman: DOÇ. DR. VEYSEL GÜMÜŞ
Harran Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Kuraklık temel olarak birbirleriyle ilişkili süre, şiddet, yoğunluk, frekans, pik değeri ve etki alanı gibi bileşenlerden oluşur: Geleneksel kuraklık analizlerinde kuraklığa etki eden bileşenler tek değişkenli olarak değerlendirilir. Ancak gerçekçi bir kuraklık değerlendirmesi için bu parametrelerin birlikte incelenmesi gerekir. Kuraklık parametrelerinin ortaklaşa bir şekilde çok değişkenli değerlendirmesi "kopula fonksiyonları" yardımıyla yapılabilir. Bu tez çalışmasında, Dicle Havzası'nın Türkiye kısmında yer alan 16 akım gözlem istasyonu için Akım Kuraklık İndeksi (SDI) ile hidrolojik kuraklık, 8 meteorolojik gözlem istasyonuna ait meteorolojik kuraklıklar ise Standartlaştırılmış Yağış Evapotranspirasyon İndeksi (SPEI) kullanılarak 3 aylık zaman ölçeği kullanılarak hesaplanmış ve değerlendirilmiştir. Run teorisi kullanılarak kuraklık süresi ve şiddeti değerleri için elde edilmiş ve bu parametrelerin en uygun marjinal dağılımı 13 dağılım fonksiyonu arasından belirlenmiştir. Sekiz farklı kopula (Ali-Mikhail-Haq, Clayton, Frank, Galambos, Gaussian, Gumbel-Hougaard, Joe ve Plackett) test edilerek havzadaki hidrolojik ve meteorolojik kuraklığın süresi ve şiddetini beraber değerlendiren en iyi kopula fonksiyonu seçilmiştir. Hem hidrolojik hem de meteorolojik kuraklarda havzada en iyi performansı gösteren Galambos kopulası yardımıyla tek değişkenli, iki değişkenli dönüş periyotları hesaplanmış, koşullu olasılık ve dönüş periyot eğrileri elde edilmiştir. Çalışmada elde edilen kuraklık analizi sonuçlarına göre bölgedeki kuraklığın hemen hemen tüm istasyonlarda 1998 yılından itibaren sıklığını belirgin bir şekilde sıklığını arttırdığı görülmüştür. Kuraklık süresi ve şiddetinin ortak değerlendirildiği iki değişkenli TDS dönüş periyodu değerlerine göre; hidrolojik kuraklık için Dicle Havzası'nın orta ve batı kısmında bulunan D26A008, D26A012, D26A032, E26A010 ve E26A024 istasyonlarının, meteorolojik kuraklık için havzanın merkezinde yer alan 17210 (Siirt) ve doğusunda bulunan 17920 (Yüksekova) istasyonlarının, havzadaki diğer istasyonlara kıyasla daha fazla riskli altında olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Drought basically comprises components such as duration, severity, intensity, frequency, peak value, and impact area that are related to each other. The components affecting drought are considered univariate in traditional drought analyses. However, for a meaningful drought evaluation, these factors need to be examined jointly. The utilization of "copula functions" can aid in conducting a joint multivariate assessment of drought parameters. In this thesis study, hydrological drought with Streamflow Drought Index (SDI) for 16 streamflow gauge stations and meteorological droughts belonging to 8 meteorological observation stations are calculated and evaluated using the Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI) using a 3-month time scale stations in the Tigris Basin of Turkey. Drought duration and severity values are evaluated by Run theory and the best-fit marginal distribution of these parameters is determined among 13 distribution functions. Eight different copulas (Ali-Mikhail-Haq, Clayton, Frank, Galambos, Gaussian, Gumbel-Hougaard, Joe and Plackett) are tested and the best-fit copula function, which evaluates jointly the hydrological and meteorological drought duration and severity in the basin is selected. Univariate and bivariate return periods are calculated with the help of Galambos copula, which showed the best performance in both hydrological and meteorological droughts in the basin, and conditional probability and return period curves are obtained. According to the results of the drought analysis obtained in the study, it is observed that the drought in the region has increased its frequency significantly since 1998 in almost all stations. Bivariate TDS return period values in which drought duration and severity are evaluated jointly; it is determined that stations D26A008, D26A012, D26A032, E26A010, and E26A024 located in the central and western parts of the Tigris Basin for hydrological drought, station 17210 (Siirt) in the center of the basin and station 17920 (Yüksekova) in the east for meteorological drought are at more risk compared to other stations in the basin.