Değişen iklim koşulları altında yağış şiddeti-süre-frekans eğrilerinin tahmin edilmesi
Estimating intensity-duration-frequency curves under changing climate conditions
Yazar: BURAK GÜL
Danışman: DOÇ. DR. NECATİ KAYAALP
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Hidrolik ve Su Kaynakları Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Gelişen dünya koşulları beraberinde teknolojik ilerlemeleri getirmektedir. Bu ilerlemeler çoğu alanda birçok fayda getirmekle birlikte doğaya olan zararda birçok alanda paralel olarak artmaktadır. Git gide artan nüfus artışı beraberinde kontrol altına alınamamış bir tüketim anlayışını da getirip doğaya daha da zarar vermektedir. Tüm bu durumlarla birlikte sera gazı ve diğer zararlı gaz artışlarıyla da dünyadaki iklim durumları ciddi şekilde etkilenerek küresel çapta iklim değişikliyle karşı karşıya kalınması durumu oluşmuştur. Oluşan iklim değişikliği ile aşırı sıcaklık artışları, şiddetli ve sürekli yağmur yağışları, şiddetli yağışlardan kaynaklı taşkın durumları, taşkınlarla beraber can ve mal kayıpları, dünyada olan su kütlelerinde buharlaşmalardan kaynaklı ciddi su kayıpları görülmektedir. Oluşan bu iklim değişikliği küresel anlamda çok önem arz etmiş olup, bu alanda iklim değişikliğinin getireceği tahribatı önleyebilmek ve çeşitli önlemler almak için birçok çalışma yapılmaya başlanmıştır. İklim değişikliğinden kaynaklı zararlı etkileri önleyebilmek için gerekli olan su yapıları, taşkınları önleyici yapılar, drenaj sistemleri gibi çeşitli yapılarda şiddet-süre-frekans eğrileri (ŞSF) büyük önem arz etmektedir. Bu eğrilerde 5, 10, 15, 30 dk ve 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 12, 18, 24 saatlik yağışlar ve 2, 10, 25, 50, 100, 500 yıllık tekerrür periyotlarına ait yağış verileri bulunmaktadır. Bu eğriler yardımıyla taşkın önleyici yapılar, çeşitli su yapıları, drenaj sistemlerinin projelendirmesi ve iyileştirmeleri daha uygun ve güvenli bir şekilde yapılabilir. Şiddet-süre-frekans eğrileri genellikle tarihsel daha önceden gözlemlenmiş, kaydedilmiş veriler yardımıyla oluşmaktadır. Bu eğrilerin oluşması için gerekli veriler temin edilip, veriler arasında sürelere ait maksimum yağış verileri bulunup, en uygun olasılık dağılım metodu seçilip bu metot   yardımı ile yağışlar tekerrür periyotlarına göre düzenlenip eğri oluşturulur. İklim değişikliğini göz önünde bulundurursak mevcut ŞSF eğrilerinin güncellenmesi gerekir çünkü değişen iklim koşulları ile yağış durumları da çok ciddi farklılıklar gösterebilir. Bu farklılıkları tarihsel veriler üzerinden oluşmuş ŞSF' ler ile yorumlamak pek doğru olmaz. Bu duruma çözüm olarak çeşitli iklim modelleri oluşturulmuş ve iklim senaryoları üretilmiştir. Bu modeller yardımıyla ŞSF eğrileri güncellenip daha güvenilir eğriler elde edilebilir.
Bu çalışmada Muğla, Ordu, Diyarbakır için küresel ikim model verileri ile geleceğe yönelik yağış tahminleri yapılmaya çalışılmış, seçilen şehirlerin sırası ile Akdeniz, Karadeniz ve sert karasal iklime sahip olmasından dolayı sonuçları Türkiye çapında yorumlamaya müsait bir duruma getirmeyi, iklim değişikliğinden kaynaklı sorunlara daha da hazırlıklı bir duruma getirme ve olası kötü sonuçlara karşı hazırlıklı olma   amaçlanmıştır. Çalışmada RCP4.5 ve RCP8.5 senaryolarına sahip HADGEM2-ES, GFDL-ESM2M ve MPI-MSE-MR adındaki üç küresel model kullanıldı. Meteoroloji Genel Müdürlüğünden temin edilen şehirlere ait tarihsel veriler ve model verileri ile işleme başlandı. Eşdeğer kuantil eşleştirme metodu yardımı ile hem tarihsel veriler hem de küresel model verileri 5, 10, 15, 30 dk ve 1, 2, 6, 12, 24 saatlik verilere ayrıştırıldı. Ayrıştırılan verilerin maksimum verileri seçilerek bu veriler Gumbel olasılık dağılım metodu aracılığı ile 2, 10, 25, 50, 100 yıllık tekerrür periyotlarına ait yağış değerleri bulunup ŞSF eğrileri oluşturuldu. Tarihsel veriler ile gelecek yağış verileri kıyaslandı.

Abstract:
Developing world conditions bring along technological advances. While these advances bring many benefits in many areas, the harm to nature is increasing in parallel in many areas. The ever-increasing population growth brings with it an uncontrollable consumption approach and harms the nature even more. Along with all these situations, the climate conditions in the world have been seriously affected by the increase in greenhouse gases and other harmful gases, and the situation has arisen to face climate change on a global scale. With the resulting climate change, extreme temperature increases, heavy and continuous rains, flood situations caused by heavy rains, loss of life and property with floods, serious water losses due to evaporation in the world's water bodies are seen. This climate change has been of great importance in the global sense, and many studies have begun to be carried out in order to prevent the destruction of climate change and to take various measures in this area. Intensity time recurrence curves (IDF) are of great importance in various structures such as water structures, flood prevention structures, drainage systems, which are necessary to prevent the harmful effects of climate change. In these curves, precipitation data of 5, 10, 15, 30 minutes and 1, 2, 6, 12, 24 hours and 2, 10, 25, 50, 100 annual recurrence periods are available. With the help of these curves, flood prevention structures, various water structures, drainage systems can be designed and improved more conveniently and safely. Intensity duration recurrence curves are generally formed with the help of historically observed and recorded data. The necessary data for the formation of these curves are obtained, the maximum precipitation data for the periods are found among the data, the most appropriate probability distribution method is selected, and the precipitation is arranged according to the recurrence periods with the help of this method, and a curve is created. Considering the climate change, the current IDF curves need to be updated because the changing climatic conditions and precipitation conditions can also show very serious differences. It would not be right to interpret these differences with IDFs formed on historical data. As a solution to this situation, various climate models have been created and climate scenarios have been produced. With the help of these models, IDF curves can be updated and more reliable curves can be obtained.
In this study, it has been tried to make future precipitation forecasts for Muğla, Ordu and Diyarbakır with the global climate model data, to make the results suitable for interpretation throughout Turkey due to the Mediterranean, Black Sea and harsh continental climates of the selected cities, and to be more prepared for the problems arising from climate change. It is aimed to bring a situation to a situation and to be prepared for possible bad consequences. Three global models named HADGEM2-ES, GFDL-ESM2M and MPI-MSE-MR with RCP 4.5 and RCP 8.5 scenarios were used in the study. The process started with the historical data and model data of the cities obtained from the General Directorate of Meteorology.With the help of the Equidistance Quantile Matching Method, both historical data and global model data were parsed into 5, 10, 15, 30 min and 1, 2, 6, 12, 24 hour data. By choosing the maximum data of the separated data, the precipitation values of 2, 10, 25, 50, 100 year recurrence periods were found by means of Gumbel probability distribution method and IDF curves were created. Historical data and future precipitation data were compared.