21. Yüzyılın Başında II. Kırıkkale Sempozyumu 13-14 Mart 2008 Kırıkkale STANDART YAĞIŞ İNDİSİ (SYİ) METODU İLE KIRIKKALE İLİNDE KURAKLIK ANALİZİ Yrd. Doç. Dr. Osman YILDIZ Kırıkkale Üniversitesi Kızılırmak Araştırma Merkezi 71451 Kampüs-Kırıkkale E-posta: osmanyildiz@kku.edu.tr ÖZET Kuraklık, genel olarak yağışların kaydedilen normal seviyelerinin altına düşmesi sonucu su kıtlığı sebebiyle yaşamsal faaliyetleri olumsuz yönde etkileyen doğal bir afet olarak tanımlanır. Bu çalışmada, yarı kurak iklim özelliklerine sahip Kırıkkale İli nde meydana gelen meteorolojik kuraklıkların zamansal özellikleri sürdürülebilir su kaynakları yönetimi açısından incelenmiştir. Bu amaçla, Kırıkkale meteoroloji istasyonundan elde edilen 1953-2007 yıllarına ait aylık yağış verilerinden hesaplanan Standart Yağış İndisi (SYİ) değerleri kullanılmıştır. Farklı zaman periyotları için hesaplanan SYİ zaman serileri kullanılarak Kırıkkale de yaşanan kuraklıkların özellikleri analiz edilmiştir. Yağıştaki azalmalar gözönüne alınarak su kaynakları üzerindeki etkileri incelenmiştir. Anahtar Kelimeler: Kuraklık, SYİ, Su kaynakları, Kırıkkale.
1. Giriş Kuraklık, genel olarak, yağışların kaydedilen normal seviyelerinin altına düşmesi sonucu su kıtlığı sebebiyle yaşamsal faaliyetleri olumsuz yönde etkileyen doğal bir afet olarak tanımlanır. Etki alanına bağlı olarak literatürde çeşitli kuraklık tanımları yapılmıştır. Bunlar arasında meteorolojik, tarımsal, hidrolojik ve sosyoekonomik kuraklık tanımları en yaygın olanlardır [1, 2]. Yarı kurak bir iklim kuşağında yer alan ülkemizde atmosferik koşullar, fiziki coğrafya faktörleri ve iklim koşullarına bağlı olarak kuraklık olayları sıkça görülmektedir [3, 4]. Türkiye de kuraklık üzerine yapılan bilimsel çalışmalar 1940 lı yıllarda başlamıştır. Bu çalışmaların bir kısmı tüm ülkeyi kapsarken diğer bir kısmı ise belli bir coğrafi bölgeyi yada alanı kapsamaktadır [5-16]. Yarı kurak iklim özelliklerine sahip İç Anadolu Bölgesi ülkemizde kuraklıktan en fazla etkilenen bölgelerin başında gelmektedir. Bu çalışmada, Kırıkkale İli nde yağış eksikliğine bağlı olarak meydana gelen meteorolojik kuraklıklar su kaynakları yönetimi açısından araştırılacaktır. Bu amaçla, 1953-2007 yıllarına ait aylık yağış verilerinden hesaplanan Standart Yağış İndisi (SYİ) değerleri kullanılacaktır. Farklı zaman periyotları için hesaplanan SYİ zaman serileri yardımıyla Kırıkkale de yaşanan kuraklıkların özellikleri (kuraklık süresi, şiddeti ve sıklığı) incelenecektir. İlde yaşanan kuraklıkların su kaynakları üzerindeki etkileri araştırılarak sürdürülebilir su kaynakları yönetimi açısından değerlendirmeler yapılacaktır. 2. Kırıkkale İklimi Yarı kurak iklim özelliklerine sahip Kırıkkale de yazlar sıcak ve kurak, kışlar ise soğuk geçer. Yıllık ortalama sıcaklık 12,5 o C olarak belirlenmiştir. En yüksek hava sıcaklığı Temmuz ayında 24,3 o C iken en düşük hava sıcaklığı Ocak ayında 0,2 o C dir. İlde metrekareye yıllık ortalama 366 mm yağış düşmektedir. Bu miktar ülke ortalamasının (640 mm) yaklaşık olarak %57 sine karşılık gelmektedir. İlde gözlenen yağışın mevsimlere göre dağılımı (Tablo 1) incelendiğinde yaz ve sonbahar aylarının nispeten düşük oranda yağış aldığı ve kuraklık riskinin bu aylarda daha fazla olduğu anlaşılmaktadır. 1
Tablo 1. Kırıkkale nin mevsimlere göre yağış dağılımı Mevsim Yağış Yüksekliği (mm) Yağış Oranı (%) Kış 109,6 29 İlkbahar 138,7 36 Yaz 59,6 16 Sonbahar 72,7 19 Kırıkkale meteoroloji istasyonundan elde edilen 1953-2007 yıllarına ait (55 yıllık) gözlenen aylık yağışların dağılımı Şekil 1 de görülmektedir. Burada nispeten düşük miktardaki yağışların sıklığından dolayı dağılımın çarpıklığı İlin yarı kurak iklim özelliğinin bir yansıması olarak hemen göze çarpmaktadır. 250 200 Gözlem Sayısı 150 100 50 0 16 32 48 64 80 96 112 128 144 160 Aylık Yağış (mm) Şekil 1. Kırıkkale nin aylık yağış histogramı 3. Standart Yağış İndisi (SYİ) Metodu Son yıllarda kuraklığın takibi amacıyla yaygın olarak kullanılan SYİ metodu [17] tarafından geliştirilmiştir. Bu yöntemde ihtiyaç duyulan tek meteorolojik değişken yağış olduğundan uygulaması oldukça kolaydır. Diğer bir önemli avantajı ise faklı zaman ölçekleri için kuraklığı ölçmede gösterdiği esnekliktir. Standart yağış serisini hesaplamada yalnızca yağış serisinin aritmetik ortalaması ve standart sapmasına ihtiyaç duyulur. Herhangi bir X 1, 2
X 2,., X n yağış zaman serisi için standart yağış serisi, x i, aşağıdaki eşiklik kullanılarak hesaplanır. x i = X i X S x ort Burada X ort serinin ortalamasını ve S x ise serinin standart sapmasını gösterir. Burada elde edilen negatif değerler yağış eksikliğini yada kurak dönemleri gösterirken, pozitif değerler yağış fazlalığını yada sulak dönemleri gösterir. Adı geçen araştırmacılar tarafından farklı SYİ aralıkları için dört ayrı kuraklık sınıflandırması yapılmıştır (Tablo 2). Tablo 2. SYİ metoduna göre kuraklık sınıfları SYİ Değeri Kuraklık Sınıfı (0) (-0,99) Hafif Şiddetli (-1,0) (-1,49) Orta Şiddetli (-1,5) (-1,99) Şiddetli -2,0 Çok Şiddetli Çeşitli SYİ aralıkları için belirlenen kuraklık şiddetinin tespiti kuraklık analizi ve kuraklık takibi çalışmalarında büyük öneme sahiptir. 4. Uygulama ve Sonuçlar Kırıkkale nin 55 yıllık aylık yağış verileri kullanılarak hesaplanan 1 aylık ve 12 aylık SYİ zaman serileri sırasıyla Şekil 2 ve Şekil 3 de görülmektedir. Şekil 2. Kırıkkale nin 1 aylık SYİ zaman serisi 3
Şekil 3. Kırıkkale nin 12 aylık SYİ zaman serisi 1 aylık SYİ serisi incelendiğinde Kırıkkale de son 55 yıllık (660 ay) dönemin 298 ayında çeşitli şiddette (26 ay çok şiddetli, 42 ay şiddetli, 35 ay orta şiddetli ve 195 ay hafif şiddetli) kuraklık yaşandığı görülmüştür. Bu dönem içerisinde yaşanan kuraklık olaylarının ortalama süresi yaklaşık olarak 2 ay olup maksimum kuraklık süresi 14 ay (Mart 1956 ile Nisan 1957 arası) olarak bulunmuştur. Yine bu dönem içerisinde kuraklıkların ortalama şiddeti -0,9 (hafif şiddetli) olup maksimum kuraklık şiddeti -3,09 (çok şiddetli) olarak hesaplanmıştır (Aralık 2006 da). Bulunan bu maksimum değerin 2007 yılında yaşanan kuraklığın bir ön habercisi olarak algılanabilir. 12 aylık SYİ serisi incelendiğinde son 55 yılın 30 yılında (son 10 yılın yarısında) Kırıkkale nin çeşitli şiddette kuraklıklara maruz kaldığı görülmektedir. Ülkemizde genelinde yaşanan önemli kurak dönemlerin (1950, 1960, 1970, 1990 ve 2000 dönemleri) Kırıkkale de etkili olduğu görülmektedir. Son 55 yılda Kırıkkale de yaşanan kuraklıkların şiddetlerine göre dağılımı 1 çok şiddetli, 2 şiddetli, 4 orta şiddetli ve 23 hafif şiddetli biçimindedir. Yaşanan kuraklıkların ortalama süresi 2,14 yıl olup maksimum kuralık süresi 5 yıldır (1953-1957 arası). Ortalama kuraklık şiddeti -0,71 (hafif şiddetli) olup maksimum kuraklık şiddeti -2,37 (çok şiddetli) olarak hesaplanmıştır (1956 yılında). 4
Şekil 2 ve 3 dikkatle incelendiğinde genelde kurak dönemlerin birbirini ve benzer şekilde sulak dönemlerin de birbirini takip ettiği görülmektedir. Yani kurak bir dönemin başlamasıyla kurak yılların birbirini takip etmesi ihtimali daha fazladır. 2007 yılı kuraklığına bir göz atacak olursak Kırıkkale nin -1.55 şiddetinde bir kuraklığa maruz kaldığı görülmektedir. Bu yıl içerisinde Ocak-Mayıs ve Temmuz-Eylül dönemlerinde yağışlardaki önemli azalmalardan dolayı kuraklık baş göstermiştir. Bu yıl içerisinde kaydedilen toplam 256,2 mm lik yağış uzun yıllar ortalamasının ancak %70 ine tekabül etmektedir. Daha önce de belirtildiği gibi kurak dönemlerin kurak dönemleri takip etme ihtimali daha fazla olduğuna göre önümüzdeki dönemin kurak geçmesi ihtimalinin fazla olduğunu söylenebilir. Kırıkkale İli nde yağış eksikliğine bağlı olarak ortaya çıkan kuraklıkların akış üzerindeki etkisini incelemek amacıyla Kızılırmak nehrinin gözlenen akım değerleri incelenmiştir. Yahşihan akım ölçüm istasyonundan elde edilen 1953-1996 yıllarına ait akış verilerinin standartlaştırılmış zaman serisi Şekil 4 de görülmektedir. Genel olarak bakıldığında yağıştaki azalmaların etkisinin akışlar üzerinde biraz gecikmeli de olsa ciddi biçimde hissedildiği görülmektedir. İncelenen süre zarfında nispeten şiddetli ve uzun süren kuraklıkların (1953-1957, 1964-1967, 1972-1973 ve 1992-1995 kuraklıkları) akışlarda önemli oranlarda azalmaya sebep oldukları görülmektedir. Şekil 4. Kızılırmak nehrinin Yahşihan akım istasyonunda gözlenen akımların standart serisi. 5
Bu çalışmada, Kırıkkale İli nde yaşanan kuraklıkların analizi yapılarak akış üzerindeki etkileri üzerinde durulmuştur. Kuraklık canlı hayatı üzerinde çok çeşitli olumsuz etkilere sebep olabilmektedir. Yağışlarda meydana gelen azalmalar su kaynakları üzerinde önemli bir baskı oluşturarak yaşamsal faaliyetlerin devamı için gerekli olan su arzını, tarımsal ürünleri, enerji üretimini ve endüstriyel faaliyetleri doğrudan veya dolaylı şekilde etkilemektedir. Yarı kurak iklim kuşağında yer alan ülkemiz çok sık şekilde kuraklık etkilerine maruz kalmaktadır. Kuraklığın etkilerinden korunmak için kuraklık takibi çalışmalarının sürekli olarak ve kurumsal bazda yapılması zorunludur. Son yıllarda özellikle büyük şehirlerde ortaya çıkan su arzındaki sıkıntılar göz önüne alınarak ülkemiz su kaynaklarının yönetiminde sürdürülebilirlik esas alınarak suyun doğru yerde ve zamanda kullanılması sağlanmalıdır. 6
Kaynaklar [1] Dracup, J.A., Lee, K.S. and Paulson Jr., E.G., On the Definition of Droughts Water Resources Research, 16(2), 297-302, 1980. [2] Wilhite, D.A., and H.Glantz, M.H., Understanding the Drought Phenomenon: The Role of Definitions IWRA, Water International 10(33), 110 120, 1985. [3] Türkeş, M., Spatial and Temporal Analysis of Annual Rainfall Variations in Turkey International Journal of Climatology, 16, 1057-1076, 1996. [4] Komuscu, A.Ü., An Analysis of Recent Drought Conditions in Turkey in Relation to Circulation Patterns Drought Network News, 13(2-3), 5-6, 2001. [5] Tümertekin, E., Türkiye de Kurak Mevsimler, T.C.D Sayı 15-16: 193-197, İstanbul, 1956. [6] Tümertekin, E. ve Cöntürk, H., İstatistik Metotları ile Türkiye de Kuraklığın İncelenmesi İstanbul Üniversitesi, Coğr. Ens. Derg. Cilt. 4, Sayı 7: 107-123, İstanbul, 1956. [7] Erinç, S., Tatbiki Klimatoloji ve Türkiye İklimi, İTÜ Hidrojeoloji Enstitüsü, İstanbul, 1957. [8] Aydeniz, A., Aydeniz Metodu ile Türkiye nin Kuraklık Değerlendirilmesi, DMİ Zirai Meteoroloji ve İklim Rasatları Dairesi Başkanlığı, Ankara, 1988. [9] Türkeş, M., Türkiye de Kurak Bölgeler ve Önemli Kurak Yıllar, Doktora Tezi, İstanbul Üniversitesi, Deniz Bilimleri ve Coğrafya Enstitüsü, İstanbul, 1990. [10] Sırdaş, S., Meteorolojik Kuraklık Modellemesi ve Türkiye Uygulaması, Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2002. [11] Sırdaş, S. and Şen, Z., Spatio-temporal Drought Analysis in the Trakya Region, Turkey Hydrological Sciences, 48(5), 809-820, 2003 [12] Yeğnidemir, M. K., İç Anadolu Bölgesinin Standartlaştırılmış Yağış İndisi (SYİ) Metodu ile Kuraklık Analizi, Yüksek Lisans Tezi, Kırıkkale Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kırıkkale, 2005. [13] Kılınç, M.Y., Yıldız, O. ve Yeğnidemir, M.K. İç Anadolu Bölgesinde Kuraklık Analizi DSİ II. Ulusal Su Mühendisliği Sempozyumu, 67-73, Gümüldür, İzmir, 21-24 Eylül 2005. 7
[14] Yıldız, O. Investigating Frequency and Spatial Characteristics of Droughts in the Central Anatolian Region International Congress River Basin Management, Vol. 2, pp. 235-243, 22-24 March 2007, Antalya, Turkey. [15] Yıldız, O. Yukarı Kızılırmak Havzası'nda SYİ Metodu ile Hidrolojik Kuraklık Değerlendirmesi 5. Ulusal Hidroloji Kongresi, 143-151, 5-7 Eylül, 2007, ODTÜ, Ankara. [16] Yıldız, O., Kılınç, M.Y., Yeğnidemir, M.K. ve Akgüngör, A.P., 2007. Hirfanlı Baraj Havzası'nda Kuraklık Frekans ve Alansal Özelliklerinin İncelenmesi III. Ulusal Su Mühendisliği Sempozyumu, 221-228, 10-14 Eylül 2007, Gümüldür, İzmir. [17] McKee, T. B., Doesken, N. J. and Kleist, J., The Relationship of Droght Frequency and Duration to Time Scales Reprints, 8th Conference on Applied Climatalogy, Anaheim, CA, USA, pp.179-184, 1993. 8