Dağlık Fırat havzasında ensemble tahmin sistemine dayalı hidrolojik modelleme
Hydrological modeling based on ensemble prediction system in the mountainous Euphrates basin
Yazar: MUSTAFA CANSARAN ERTAŞ
Danışman: DOÇ. DR. AYNUR ŞENSOY ŞORMAN
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Artan Dünya nüfusu, küresel ısınma, taşkın ve kuraklık gibi konular, su kaynakları yönetimi ve hidroloji bilimine olan ilgiyi artırmaktadır. Bu nedenle, büyük barajları barındıran dağlık Fırat Havzası'nda bahar ve erken yaz döneminde gerçekleşen akımların modellenmesi ve tahmin edilmesi enerji ve su kaynakları yönetimi bakımından önemlidir.
Bu çalışmada Türkiye'nin önemli akarsularından, Fırat Nehri'nin membasında yer alan ve 10,275 km2 alana sahip olan Yukarı Fırat (Karasu) Havzası uygulama alanı olarak seçilmiştir. Çalışmanın amacı olasılık odaklı tahmin sistemi kullanılarak ileriye dönük, orta vadeli akım tahmini yapmaktır. Akım tahminlerini yapmak üzere literatürde yaygın bir kullanıma sahip olan HBV kavramsal hidrolojik modeli seçilmiştir. Olasılık odaklı sayısal hava tahmin verisi olarak, ECMWF tarafından üretilen ve 51 farklı hava tahminini içeren Ensemble Tahmin Sistemi (EPS) kullanılmıştır. 2008-2012 yıllarının, erime dönemi olan Mart-Haziran ayları çalışma periyodu olarak seçilmiştir. Öncelikle arşivlenmiş EPS tahmin verisinin yer gözlemleri ile tutarlılığının belirlenmesi için performans değerlendirme analizleri ve bu tahminlerdeki sistematik hataları gidermek için hata düzeltme çalışmaları yapılmıştır. Yinelenen performans analizleri, tahmin verileri ve yer gözlemleri tutarlılıklarında artış olduğunu göstermiştir. Daha sonra, ham ve düzeltilmiş EPS verileri HBV modelinde kullanılarak, 1-9 gün ileriye dönük akım tahminleri gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak, olasılıklı akım tahminlerinin ve benzeşimi yapılan akım verilerinin karşılaştırması sunulmuş ve tartışılmıştır.
Türkiye'de EPS'e dayalı olasılıklı akım tahmini çalışması için bir ilk olma niteliği taşıyan bu tez çalışmasının, operasyonel hidroloji uygulamalarında ve su kaynakları yönetiminde öncülük etmesi beklenmektedir.

Anahtar Kelimeler: Ensemble Tahmin Sistemi; Fırat Havzası; HBV; Hata düzeltme

Abstract:
Subjects such as increasing world population, global warming, flood and drought, increase the interest in water resource management and hydrology science. Therefore, in the mountainous Euphrates Basin, hosting large reservoir dams, runoff modeling and forecasting during spring and early summer is important in terms of energy and water resources management.
In this study, the Upper Euphrates (Karasu) Basin (10,275 km2) located at the headwater of Euphrates River, one of Turkey's most important river, is selected as an application area. The aim of the study is to make forward-oriented, medium-range flow forecasts using probability based forecast system. Conceptual hydrological model HBV, which has a common usage in the literature, is chosen to predict streamflows. Ensemble Prediction System (EPS) including 51 different weather forecasts produced by ECMWF is used as probability based weather forecast data. Melting period during March-June of 2008-2012 is chosen as the study period. First of all, performance evaluation analysis is done to determine the consistency of archived EPS forecast data with ground observations and bias correction is performed to resolve the systematic errors in Ensemble Prediction System. Renewed performance analysis showed an increasing consistency between forecast data and ground observations. Then, using raw and corrected EPS data in HBV, runoff forecasts are done for 1-9 days lead time. As a result, ensemble and simulated runoff comparisons are presented and discussed. This thesis sets a pioneer application for the probabilistic runoff forecats based on EPS in Turkey and is supposed to lead operational hydrological applications and water resources management.

Keywords: Ensemble Prediction System; Euphrates Basin; HBV; Bias Correction