Türkiye'deki hidrolojik parametreler ve okyanus salınımları arasındaki ilişkilerin spektral analizler ile belirlenmesi
Determination of the relationships between the hydrological parameters in Turkey and ocean oscillations with the spectral analysis
Yazar: ÜMÜT SAKİNE DEMİR
Danışman: PROF. DR. ABDULLAH CEM KOÇ
Pamukkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Yağış ve akımın gelecekteki davranışını tahmin etmek, tarım veya su kaynakları yönetiminin planlanması ve su yapılarının tasarlanması için son derece önemlidir. Yağış ve akımın okyanuslarla arasındaki ilişkilerin belirlenmesi, daha doğru tahminler sağlayabilir. Bu çalışmada, telebağlantı modelleri adı verilen okyanus salınımı indisleri ile Türkiye'deki yağış ve akımlar arasındaki ilişkiler araştırılmıştır. Bu amaçla Kuzey Atlantik salınımı (NAO), Hint Okyanusu dipolü (IOD), Güneyli Salınımı (SO), Antarktika Salınımı (AAO) ve Arktik Salınımı (AO) indisleri kullanılmıştır.
Tez kapsamında, okyanus salınımı indislerinin Türkiye'deki yağış ve akım üzerindeki etkileri, hem aylık toplam yağış (mm) hem de aylık toplam akım (hm3) ile bu indisler arasında çapraz spektral analiz yapılarak araştırılmıştır. Yağış ve akımlar ile indisler arasında yapılan çapraz spektral analizler sonucunda aralarındaki frekans, periyot, çapraz güç spektral yoğunluğu (ÇGSY) ve faz farkları elde edilmiştir. Buna göre indisler ile yağışların ve indisler ile akımların ilişkilerinin güçlü olduğu periyotlardaki istasyonlar belirlenip ilgili periyotta aralarındaki faz farkları ve ÇGSY değerleri yağışlar için alansal interpolasyon yapılarak akımlar için ise noktasal olarak Türkiye haritası üzerinde gösterilmiştir.
Çapraz spektral analiz sonucu belirlenen periyotlar ve faz farkları arasındaki ilişkiler istatistik analiz ile doğrulanmıştır. Bu amaçla, NAO ve IOD indisi için meteoroloji ve akım gözlem istasyonlarından örnekler belirlenerek bu istasyonlar ile NAO ve IOD indisleri arasında doğrusal model kurulmuş ve performans kriteri olarak determinasyon katsayısı (R2) ve Akaike bilgi kriteri (AIC) kullanılarak seçilen periyotlardaki faz farkı değerlerinin doğrulukları istatistiksel olarak değerlendirilmiştir.
NAO, IOD, SO, AAO, AO indisleri ile yağış ve akım değerleri arasındaki çapraz spektral analizden sonra, genellikle periyot arttıkça maksimum faz farkı değerleri artarken, her periyot için maksimum faz farkı değerinin periyodun neredeyse yarısı olduğu görülmüştür. Benzer şekilde genellikle, periyot arttıkça maksimum çapraz güç spektral yoğunluk (ÇGSY) değerleri de artmıştır.

Abstract:
Predicting the future behavior of precipitation and flow is of the utmost importance for planning agriculture or water resource management and in designing water structures. Determining the relationships between precipitation and flow and the oceans may enable more accurate predictions. In this study, the relationship between oceanic indices called teleconnection pattern and the flow and precipitation in Turkey were investigated. For this purpose, North Atlantic Oscillation (NAO), Indian Ocean Dipole (IOD), Southern Oscillation (SO), Antarctic Oscillation (AAO) and Arctic Oscillation (AO) indices were used.
In this study, the effects of the NAO, IOD, SO, AAO and AO indices on precipitation and flow in Turkey were investigated by means of cross spectral analysis for both monthly total precipitation (mm) and monthly total flow (hm3). As a result of cross spectral analysis between precipitation and flow and indices, frequency, period, Cross Power Spectral Density (CPSD) and phase differences were obtained. Accordingly, stations were determined which have strong relationship with ocean indices for both precipitation and flow for related periods. Spatial interpolation was performed on phase difference and CPSD values for precipitation corresponding to period and then were shown in Turkey map. They were shown as a dot for flows on the map of Turkey.
The relationships between the periods and phase differences determined as a result of cross spectral analysis were verified by statistical analysis. For this purpose, sample stations were determined from meteorology and flow gauging stations for both NAO and IOD, phase difference values were also calculated for the selected periods and their accuracy was evaluated statistically, using the determination coefficient (R2) and Akaike Information Criterion (AIC) as performance criteria for the linear model for NAO and IOD indices.
After cross spectral analysis between the NAO, IOD, SO, AAO, AO indices and precipitation and flow values, generally, the maximum phase shift values increased as the periods increased, while the maximum phase shift value for each period was almost half of the period value. Similarly, generally, the maximum CPSD values increased as the periods increased.