Karadeniz Bölgesi İklim Koşullarına Uygun Jensen Haise Yöntemi Referans Evapotranspirasyon Tahmin Eşitliklerinin Geliştirilmesi
Development of Jensen Haise Method Reference Evapotranspiration Estimation Equations Suitable for Black Sea Region Climatic Conditions
Yazar: Usta, Selçuk
Dergi: Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi No. 38, 2022
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Kalibrasyon,Kuraklık İndeksi,Referans Evapotranspirasyon,Tahmin Modeli ; Calibration,Aridity Index,Reference Evapotranspiration,Estimation Model

Bu çalışmada Jensen Haise yöntemi orijinal eşitliğinin (JH_orijinal) Karadeniz Bölgesi koşullarındaki aylık ortalama referans evapotranspirasyon (ETo) tahminlerinde kullanılabilirlik düzeyinin belirlenmesi ve yöre iklim koşulları ile uyumlu olacak şekilde kalibrasyonunun yapılması amaçlanmıştır. Öncelikle De Martonne kuraklık indeksi yöntemine göre bölgenin iklim sınıflandırması yapılmıştır. Daha sonra Microsoft Excel programı çözücü eklentisi kullanılarak, her bir iklim sınıfı için modifiye Jensen Haise (JH_modifiye) eşitlikleri geliştirilmiştir. ETo hesaplamalarında bölge şehirlerine ait aylık ortalama sıcaklık, oransal nem, rüzgâr hızı ve güneşlenme süresi verileri kullanılmıştır (1927 – 2020). JH_orijinal ve JH_modifiye eşitlikleri ile tahmin edilen ETo değerleri FAO 56 Penman Monteith (PM) eşitliği kullanılarak belirlenen değerler ile karşılaştırılmıştır. Bölgenin doğusu çok nemli iklim sınıfında yer alırken, kıyı şeridi boyunca batıya doğru iklim nemli ve yarı nemliye dönüşmüştür. Kıyı kesimine oranla daha az yağış alan iç kesimlerde yarı kurak – nemli iklimin egemen olduğu görülmüştür. Çok nemli, nemli, yarı nemli ve yarı kurak – nemli iklim koşulları için FAO 56 PM ile elde edilen yıllık ortalama ETo değerleri sırasıyla 1.779 mm gün-1, 2.349 mm gün-1, 2.280 mm gün-1 ve 2.631 mm gün-1 olarak belirlemiştir. Aynı iklim sınıfları için JH_orijinal ile tahmin edilen değerler 2.146 mm gün-1, 2.697 mm gün-1, 2.566 mm gün-1 ve 2.562 mm gün-1 olarak elde edilmiştir. JH_modifiye ile tahmin edilen değerler ise sırasıyla 1.775 mm gün-1, 2.319 mm gün-1, 2.238 mm gün-1 ve 2.629 mm gün-1 olarak belirlenmiştir. Şehir bazında JH_orijinal ile tahmin edilen ETo değerleri için MAPE %19.357 – 45.561 aralığında değişmiştir. ETo değerlerinin doğruluğu “kabul edilebilir” (MAPE= %20 – 50) düzeyde olsa da JH_orijinal tüm iklim sınıfı koşullarında kötü performans göstermiştir. Bu eşitlik için iklim sınıfı bazında 0.428 – 0.596 mm gün-1 aralığında değişen MAE kalibrasyondan sonra %62.14 – 92.76 oranında azalarak, JH_modifiye için 0.031 – 0.205 mm gün-1 aralığına gerilemiştir. JH_modifiye en iyi ve en kötü performanslarını sırasıyla çok nemli (MAPE= %2.298) ve yarı nemli (MAPE= %13.631) koşullarda göstermiştir. Nemli ve yarı kurak – nemli koşullardaki performansı ise birbirine yakın olmuştur (MAPE= %8.937 – 9.012). Bu eşitlik kullanılarak tahmin edilen ETo değerlerinin doğruluk düzeyi yarı nemli koşullarda “iyi” (MAPE= %10 – 20), diğer iklim sınıfı koşullarında ise “çok iyi” (MAPE= ≤ %10) olarak belirlenmiştir. FAO 56 PM için yeterli veri olmaması durumunda JH_modifiye eşitliğinin iyi bir alternatif olduğu ve nemli koşullardaki ETo tahminlerinde kullanılabileceği sonucuna ulaşılmıştır.

In this study, it is aimed to determine the usability level of the original equation (JH_original) of the Jensen Haise method in the monthly average reference evapotranspiration (ETo) estimations in the Black Sea Region conditions and to calibrate it in accordance with the local climatic conditions. First of all, the climate classification of the region was made according to the De Martonne aridity index method. Then modified Jensen Haise (JH_modified) equations were developed for each climate class, using the Microsoft Excel program solver add-on. ETo calculations were made using monthly average temperature, relative humidity, wind speed and sunshine duration data (1927 – 2020) of the cities in the region. The ETo values estimated by the JH_original and JH_modified equations were compared with the values determined using the FAO 56 Penman Monteith (PM) equation. While the eastern part of the region is in the very humid climate class, the climate has changed to humid and semi humid towards the west along the coastline. It has been observed that the semi arid – humid climate is dominant in the interior parts, which receive less precipitation compared to the coastal part in region. The annual average ETo values obtained with FAO 56 PM for very humid, humid, semi humid and semi arid – humid conditions were determined as 1.779 mm day-1, 2.349 mm day-1, 2.280 mm day-1 and 2.631 mm day-1, respectively. For the same climate classes, the values estimated with JH_original were obtained as 2.146 mm day-1, 2.697 mm day-1, 2.566 mm day-1 and 2.562 mm day-1. The values estimated using JH_modified were determined as 1.775 mm day-1, 2.319 mm day-1, 2.238 mm day-1 and 2.629 mm day-1, respectively. The MAPE for the ETo values estimated using JH_original varied between %19.357 – 45.561 on the basis of city. Although the accuracy of ETo values is “acceptable” (MAPE= 20 – 50%), JH_original performed poorly in all climate class conditions. For this equation, the MAE, which changed between 0.428 – 0.596 mm day-1 on the basis of climate class, decreased by 62.14 – 92.76% after calibration and regressed to 0.031 – 0.205 mm day-1 range for JH_modified. JH_modified showed the best and worst performances in very humid (MAPE= 2.298%) and semi humid (MAPE= 13.631%) conditions, respectively. Its performance in humid and semi arid – humid conditions was close to each other (MAPE= 8.937 – 9.012). The accuracy of the ETo values estimated using this equation was determined as “good” (MAPE= 10 – 20%) in semi humid conditions and “very good” (MAPE= ≤ 10%) in other climate class conditions. It was concluded that the JH_modified equation is a good alternative and can be used to estimate ETo in humid conditions İn the absence of sufficient data for FAO 56 PM.