Güneydoğu Anadolu Projesi (GAP) İllerinin Aylık ve Yıllık Toplam Yağış Analizi Evren ÖZGÜR, Bahtiyar EFE, İbrahim AKBAYIR İstanbul Teknik Üniversitesi, Uçak ve Uzay Bilimleri Fakültesi, Meteoroloji Mühendisliği Bölümü, 34469, Maslak, İstanbul ozgurev@itu.edu.tr; efeba@itu.edu.tr; akbayiri@itu.edu.tr Özet Yağış, iklim bileşenleri arasında insanları doğrudan ve en çok ilgilendiren en önemli parametrelerden biridir. Yağışta meydana gelen değişimler ekonomi, turizm ve tarım gibi birçok faaliyeti yakından etkilemektedir. Fırat ve Dicle havzaları, Doğu Anadolu ve Güneydoğu Anadolu bölgeleri için en önemli su kaynaklarının başında gelmektedir. Bu iki havza, toplamda Türkiye'nin ortalama su potansiyelinin 1/4'ünden fazlasını oluşturmakta olup bölgedeki tarım faaliyetleri için temel sulama kaynaklarının başında gelmektedir. Bu nedenle bu bölgedeki yağışlarda meydana gelen değişimi ortaya koymak, kuraklığın tespit edilmesi ve tarımsal faaliyetlerin sürdürülebilirliği açısından büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada Güneydoğu Anadolu Projesi Bölgesinde yer alan 9 ilin aylık toplam yağış verileri kullanılmıştır. 1965-2013 yılları arasını kapsayan bu verilere, 0.05 ve 0.10 anlamlılık seviyelerinde Mann-Kendall trend testi uygulanmıştır. Özellikle Mardin'de Mart ve Nisan aylarındaki toplam yağış miktarlarında 0.05 anlamlılık seviyesinde azalan bir trend gözlenmiştir. Mardin istasyonunun yıllık toplam yağış miktarlarında da yine 0.05 anlamlılık seviyesinde azalan bir trende rastlanmıştır. Kilis istasyonunda ise Mart ayı toplam yağış miktarında 0.05, yıllık toplam yağış miktarlarında ise 0.10 anlamlılık seviyesinde azalan bir trend gözlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Trend analizi, Mann-Kendall, Güneydoğu Anadolu Projesi, yağış Monthly and Annual Trend Analysis of Precipitation over Southeastern Anatolia Project (GAP) Provinces Abstract Precipitation is one of the most important climate parameter that effects people directly. Changes in precipitation influence on many activities such as economy, tourism and agriculture closely. Euphrates and Tigris Basins are main water resources for East Anatolia and Southeastern Anatolia regions. This two basins are composed of over than 1/4 of total average water potential in Turkey. They are also important for irrigation and agriculture in Southeastern Anatolia region. Thus, it is important to present the change of precipitation in that region in order to detect drought and sustain agricultural activities. In this study, monthly total precipitation data from 9 provinces which are located around Southeastern Anatolia Project are used. Data periods were consist of between 1965 and 2013. Mann-Kendall trend test has been applied to that data for 0.05 and 0.10 significance levels. Especially in Mardin station, decreasing trend was observed for 0.05 significance level in total precipitation values in March and April. Annual precipitation values of Mardin station also indicated decreasing trend in 0.05 significance level. In addition, decreasing trend was observed in Kilis station for March and for annual precipitation with 0.05 and 0.10 significance levels, respectively. Key Words: Trend analysis, Mann-Kendall, Southeastern Anatolia Project, precipitation 1
1. GİRİŞ Su, yeryüzünde yaşayan tüm canlılar için en önemli doğal kaynakların başında gelmektedir. Yeryüzünde bulunan su kaynakları sınırlı olmasına rağmen, suyun kullanım alanları oldukça geniştir. Günümüzde nüfus artışı nedeniyle suya olan talep her geçen gün artmaktadır. Su ihtiyacını karşılayabilmek için öncelikle suyun geçmişteki davranışını inceleyip gelecekteki davranışının nasıl olacağını tahmin etmek gerekmektedir. Zaman içerisinde su miktarındaki değişimin bilinmesi suyun daha etkili kullanılması ve planlanmasına yardımcı olacaktır. Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli (IPCC) tarafından 2007 yılında oluşturulan rapor, son birkaç on yıllık dönem içerisinde yıllık toplam yağış miktarında Kuzey Yarımküre subtropiklerinde azalış, Kuzey Yarımküre orta enlemleri ve Güney Yarımküre'nin hemen hemen tamamında artış olduğunu göstermiştir (Solomon ve ark., 2007). Bunun yanı sıra, yağış miktarındaki bu değişimlerin önemli yersel değişiklikler göstereceği de beklenmektedir. Yağış verisinin detaylı bir biçimde ele alınması sonucunda yağışın bazı özellikleri hakkında önemli bilgiler elde etmek mümkündür (Özgür ve Koçak, 2012). Yağış ile ilgili olarak ülkemizde yapılan ilk araştırmalara örnek olarak Toros (1995) tarafından yapılan çalışma verilebilir. 1931-1990 arasını kapsayan 18 istasyona ait yağış verilerine trend analizinin uygulandığı çalışma sonucunda mevsimsel ve yıllık bazda azalan ya da artan yönde bir trende rastlanmamıştır. Yağış ile ilgili güncel yapılan araştırmalara örnek olarak ise Arap yarımadasına yapılmış çalışma verilebilir. 27 istasyon için 1979-2009 arasını kapsayan veriler 15 yıllık iki periyoda ayrılmış; ilk periyot için yağış miktarlarında artış görülürken, ikinci periyot için yağış miktarlarında azalma tespit edilmiştir. Yağış miktarlarındaki azalma ortalama olarak on yıl için nemli sezonda 35.1 mm ve kuru sezonda 5.5 mm olarak hesaplanmıştır (Almazroui ve ark., 2012). Fırat ve Dicle havzaları, Doğu Anadolu ve Güneydoğu Anadolu bölgeleri için en önemli su kaynaklarının başında gelmektedir. Fırat ve Dicle havzaları toplamda Türkiye nin ortalama su potansiyelinin %28,5 ini oluşturmaktadır. Aynı zamanda bu iki havza, ortalama yıllık akışları en yüksek olan iki havza olarak da dikkat çekmektedir (Cebe, E.N., 2007). Bu çalışmada GAP ve çevresinde yer alan 9 ilin meteoroloji istasyonundan alınan aylık toplam yağış verileri kullanılarak, aylık ve yıllık trend analizleri gerçekleştirilmiştir. Analizleri gerçekleştirmek için parametrik olmayan Mann-Kendall trend testi kullanılmıştır. 2. MATERYAL VE METOD 2.1. Çalışma Alanı ve Veri Bu çalışmada Meteoroloji Genel Müdürlüğü (MGM) nden alınan 9 adet istasyona ait aylık toplam yağış miktarları verileri kullanılmıştır. Veri periyodu istasyonların 7 tanesi için 1965-2013 yılları arasını kapsamaktadır. ların yükseklikleri 550 m ile 1350 m arasında değişmektedir. Çalışma alanında yer alan istasyonlar hakkında kısa bilgiler Tablo 1 de verildiği gibidir. Tablo 1. Çalışmada kullanlan istasyonların veri periyotları. Kodu Adı Yükseklik(m.) Veri Periyodu 17265 Adıyaman 672 1965-2013 17282 Batman 610 1965-2013 17280 Diyarbakır 674 1965-2008 17261 Gaziantep 854 1965-2013 17262 Kilis 640 1965-2013 17275 Mardin 1040 1965-2013 17270 Şanlıurfa 550 1965-2013 17210 Siirt 895 1965-2013 17287 Şırnak 1350 1978-2013 Araştırma alanı 36,07-39,11 Kuzey enlemleri ile 35,94-44,29 Doğu boylamları arasındadır. Çalışmada kullanılan alan Şekil 1'de verildiği gibidir. Şekil 1. Çalışma Alanı (http://www.gap.gov.tr/gap#this) 2
Çalışmada yer alan istasyonların yıllık toplam yağış miktarları incelendiğinde ortalama yıllık toplam yağış miktarı 590,46 mm dir. Yıllık toplam yağış miktarı en fazla olan istasyon 754,9 mm ile Şırnak istasyonudur. Şanlıurfa istasyonu ise 454,6 mm ile en az yıllık toplam yağış ortalamasına sahip istasyon olarak göze çarpmaktadır. 2.2. Yöntem Rank üzerine kurulmuş olan Mann-Kendall trend testi (Mann, 1945; Kendall, 1975) meteorolojide yağış, akış, sıcaklık gibi birçok parametre için trendin anlamlılığını test etmek amacıyla literatürde sıklıkla kullanılmaktadır. Mann-Kendall testi parametrik olmayan bir testtir. Yani değişkenin dağılımından bağımsız olarak kullanılabilir. Meteorolojide birçok değişken normal dağılımdan farklı dağılımlara sahiptir ve bu test hemen hemen tüm meteorolojik değişkenler için kullanılabilir olması nedeniyle oldukça avantajlıdır (Yue ve ark., 2002; Önöz ve Bayazıt, 2003). Mann-Kendall testi için ilk olarak S istatistiğinin hesaplanması gerekmektedir. Bunun için rastgele değişkenin gözlenmiş y i, y j (i>j) çifti için y i >y j veya y i <y j koşulunu sağlayan durumlar araştırılır. İlk koşulu sağlayan durumların sayısının P, ikinci koşulu sağlayan durumların M olduğunu kabul edersek S istatistiği aşağıda tanımlandığı gibidir: S = P M (1) n > 10 için S istatistiğinin örnekleme dağılımı bilinmektedir. Z değişkeninin dağılımı standart normal dağılımdır. (S-1) / σ s, eğer S > 0 Z = 0, eğer S = 0 (2) (2) denkleminde hesaplanan Z'in mutlak değeri, seçilen α anlamlılık düzeyine karşılık gelen normal dağılımın Z α/2 değerinden küçük olması durumunda sıfır hipotezi kabul edilir. Yani incelenen zaman serisinde trend olmadığı sonucuna varılır. Büyük olması durumunda ise trend olduğu, S'in pozitif ya da negatif olması durumuna göre de trendin artan ya da azalan yönde olduğu söylenebilir (Yu ve ark., 1993). 3. BULGULAR Çalışmada kullanılan 9 adet istayona ait aylık ve yıllık Mann-Kendall trend testlerine ait sonuçlar Tablo 2 ve 3 de gösterildiği gibidir. Hesaplanmış Z değerlerine bakıldığında Mart ayı için üç tane istasyonda azalan trende rastlanmaktadır. En fazla azalma Kilis istasyonunda görülmektedir. Bunun yanında Nisan ve Kasım aylarında da birer istasyonda yağış miktarlarında istatistiksel olarak anlamlı azalışlar görülmektedir. Tablo 2. Mann-Kendall testi Z sonuçları (aylık) Ocak Şubat Mart Nisan Adıyaman 0,026 1,129-1,233-1,198 Batman -1,353 0,388-0,560-1,276 Diyarbakır -1,204 0,131-0,880-1,244 Gaziantep -0,086 1,310-1,526 0,431 Kilis -0,698 1,172-2,345* -1,060 Mardin -1,465-1,146-2,138* -2,181* Şanlıurfa -0,319 0,233-1,750** 0,000 Siirt -1,207 0,388 0,284-1,284 Şırnak 0,341-0,095-0,572-0,409 (S+1) / σ s, eğer S < 0 σ s = (3) Örnekte birbirine eşit gözlemler varsa varyans (σ s ) (4) bağıntısı ile hesaplanır. (4) (4) denkleminde t i, değeri eşit olan gözlem sayısını göstermektedir. Örneğin 5 gözlem aynı değeri taşıyorsa t i =5 olarak alınmaktadır. Kendall katsayısı τ ise aşağıdaki formülde verildiği gibidir: Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Adıyaman 0,733 0,302-0,029 1,505 Batman -0,457 0,888 1,621-1,020 Diyarbakır 0,728 0,830-0,860 0,168 Gaziantep -0,017-0,181 1,010 0,315 Kilis -0,026-1,016 0,774 1,313 Mardin 0,457 0,580 1,703** 0,730 Şanlıurfa 0,664 1,587 1,765** 1,166 Siirt -0,448 0,415 2,061* 1,680** Şırnak -0,313-0,668 2,013* 1,242 τ (4) 3
YAĞIŞ MİKTARI (mm) YAĞIŞ MİKTARI (mm) Eylül Ekim Kasım Aralık Adıyaman 0,390 0,595-0,207-1,009 Batman -0,404-0,647-1,560-0,060 Diyarbakır 0,535-0,334 0,212-0,668 Gaziantep 1,432 0,440 0,328-0,888 Kilis 0,838-0,034-0,121-1,336 Mardin -0,417-1,086-1,086-1,172 Şanlıurfa 1,113 0,328 0,121-1,517 Siirt -0,070-0,509-0,914-0,388 Şırnak 1,988* -0,804-1,839** 0,232 ** 0,10 anlamlılık seviyesi; * 0,05 anlamlılık seviyesi Yıllık toplam yağış verilerinde ise Kilis ve Mardin istasyonlarında anlamlı azalışlar gözlenmiştir. Diğer istasyonlarda ise istatistiksel olarak anlamlı olmamakla birlikte azalışlar görülmektedir. Tablo 2 de görülen, Temmuz ve Ağustos aylarındaki artan yönde gerçekleşen trend, veri periyodu boyunca çok sayıda 0 verisi olmasından kaynaklanmaktadır. Gerçekte bu aylarda artan yönde bir trend görülmemektedir. Tablo 3. Mann-Kendall testi Z sonuçları (yıllık) Yıllık Adıyaman -0,345 Batman -0,957 Diyarbakır -1,234 Gaziantep -0,276 Kilis -1,914** Mardin -2,560* Şanlıurfa -1,181 Siirt -0,931 Şırnak -0,449 ** 0,10 anlamlılık seviyesi; * 0,05 anlamlılık seviyesi Şekil 2, Kilis istasyonu Mart ayına ait toplam yağış miktarlarını göstermektedir. 200 160 120 80 40 KİLİS-MART y = -0,839x + 1736 0 1965 1973 1981 1989 1997 2005 2013 YILLAR Şekilden de görüleceği gibi, özellikle son 10 yıllık dönemde yağış miktarlarında yüksek miktarda azalış olduğu göze çarpmaktadır. Aylık toplam yağış miktarlarındaki azalma yıl başına yaklaşık 0.9 mm dir. Ortalama 7-9 yılda bir tekrar eden ekstrem yüksek yağış miktarları, son on yıllık dönemde gözlenmemiştir. Şekil 3, Mardin istasyonuna ait yıllık toplam yağış miktarlarını göstermektedir. Yıllık toplam yağış miktarlarındaki azalma yıl başına yaklaşık 6.3 mm dir. 1200 900 600 300 Şekil 3. Mardin istasyonu yıllık yağış toplamları 4. TARTIŞMA VE SONUÇ Çalışmada GAP ve çevresinde yer alan 9 ilin aylık toplam yağış miktarları kullanılarak aylık ve yıllık yağış analizi yapılmıştır. Özellikle Kış ve İlkbahar mevsimlerinde istasyonların çoğunluğunda aylık ve yıllık toplam yağış miktarlarında azalma gözlenmiştir. Yağış miktarlarında azalmanın en dikkat çekici olarak ortaya çıktığı yerler Mardin, Kilis ve Şırnak istasyonlarıdır. Türkiye nin toplam su potansiyelinin %28,5 ini oluşturan Fırat ve Dicle havzalarında meydana gelen yağışlardaki değişimi ortaya koymak, ilerleyen yıllarda bölgedeki su planlaması açısından son derece büyük önem taşımaktadır. Bununla birlikte; Türkiye de yağış ile ilgili yapılacak çalışmalarda diğer meteorolojik faktörlerin ya da diğer etkenlerin etkilerinin de göz önüne alınması, mevcut su kaynaklarının korunmasında ve etkin kullanılmasında büyük önem taşıyacaktır. 5. TEŞEKKÜR MARDİN-YILLIK y = -6,297x + 13195 0 1965 1973 1981 1989 1997 2005 2013 YILLAR Yazarlar çalışmada kullanılan veriler için Meteoroloji Genel Müdürlüğü nün ilgili birimine teşekkür ederler. Şekil 2. Kilis istasyonu Mart ayı yağış miktarları 4
6. KAYNAKLAR Almazroui, M., Islam, M.N., Jones, P.D., Athar, H. ve Rahman, M.A. 2012. Recent Climate Change in the Arabian Peninsula: Seasonal Rainfall and Temperature Climatology of Saudi Arabia for 1979-2009. Atmospheric Research, 111, 29-45. Cebe, E. N. 2007. Türkiye Akarsularında Mevsimsel Trend Analizi, Yüksek Lisans Tezi, İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü. Kendall, M. G. 1975. Rank Correlation Methods, London: Griffin. Mann, H. B. 1945. Non-Parametric Tests Against Trend. Econometrica, 13, 245-259. Önöz, B. ve Bayazıt, M. 2003. The Power of Statistical Tests for Trend Detection. Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences, 27, 247-251. Özgür, E. ve Koçak, K. 2012. Kaz Dağları ve Çevresinde Yağış Bileşenlerinin ve Ekstrem Yağışların İncelenmesi. Kazdağları 3. Ulusal Sempozyumu, Edremit, Balıkesir, Türkiye, 24-26 Mayıs. Solomon, S., Qin, D., Manning, M., Chen, Z., Marquis, M., Averty, K. B., Tignor, M. ve Miller, H. L. (2007). Contribution of Working Group I to the Fourth Assesment Report the Intergovernmental Panel on Climate Change, United Kingdom: Cambridge University Press. Toros, H. 1993. Klimatolojik Serilerden Türkiye İkliminde Trend Analizi, Yüksek Lisans Tezi, İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü. Url-1 http://www.gap.gov.tr/gap#this Yue, S., Pilon, P. ve Cavadias, G. (2002).Power of the Mann-Kendall and Spermann's Rho Tests for Detecting Monotonic Trends in Hydrologic Series. Journal of Hydrology, 259, 254-271. Yu, S., Zou, S. ve Whittemore, D. (1993).Non- Parametric Trend Analysis of Water Quality Data of Rivers in Kansas. Journal of Hydrology, 150, 61-80. 5