İklim değişikliğinin hidro-meteorolojik parametrelere etkisi

Atmosferdeki sera gazlarının artışı, ormanların yok olması, endüstriyel faaliyetler ve diğer insan faaliyetleri gibi faktörlerden kaynaklanan ve günümüzün en önemli sorunlarından biri olan iklim değişikliği, dünya genelinde hava koşullarında uzun vadeli değişikliklere yol açmaktadır. Meteorolojik parametrelerdeki bu değişiklikler su kaynaklarının miktarı, kalitesi, dağılımı ve dünya üzerindeki yaşamın devamı için kritik bir öneme sahip olan hidrolojik döngü üzerinde önemli etkilere yol açabilmektedir. Sürdürülebilir su kaynakları yönetimi ve iklim değişikliği ile mücadele stratejileri oluşturmak için hidrolojik döngüyü anlamak ve izlemek önemlidir. Hidrolojik döngü olgusunu anlamak, simüle etmek ve gelecekteki değişikliklere yanıt vermek için hidrolojik modeller kullanılmaktadır. Bu çalışma kapsamında, Bursa, Balıkesir ve Kütahya illerinin bir kısmını kaplayan, Susurluk Havzasının alt havzalarından olan Emet, Orhaneli ve Mustafakemalpaşa havzalarının birleşiminden oluşan çalışma alanında SWAT (Soil and Water Assessment Tool) hidrolojik modeli ile analiz yapılarak havzadaki iklim değişikliği etkileri değerlendirilmiştir. SWAT modeli sonuçları üzerinde önemli bir etkiye sahip olan parametrelerin belirlenmesi (duyarlılık analizi), gözlem akım verileri ile hidrolojik model simülasyon sonuçlarının uyumluluğunun kalibrasyonu ve doğrulanması işlemlerinde SWAT-CUP (SWAT Kalibrasyon ve Belirsizlik Programı) programı SUFI-2 (Sıralı Belirsizlik Uydurma-2) algoritması kullanılmıştır. Model performans kriteri olarak Determinasyon Katsayısı (R²), Kök Ortalama Kare Hatasının Gözlem Verilerinin Standart Sapmasına Oranı (RSR), Nash-Sutcliffe Verimliliği (NSE), p-faktörü ve r-faktörü kullanılmıştır. Çalışma havzasında bulunan bir adet akım gözlem istasyonuyla yapılan ön kalibrasyon işlemi sonucu model performans ölçüt ve dereceleri Döllük akım gözlem istasyonu için R²=0.76, RSR=0.66, NSE=0.56 ve performans ölçütü bakımından "iyi". "tatmin edici" ve "tatmin edici" olarak elde edilmiştir. Döllük akım gözlem istasyonu için kalibrasyon işlemi sonucu model performans ölçüt ve dereceleri R²=0.75, RSR=0.51, NSE=0.74 ve "tatmin edici", "iyi" ve "iyi" olarak elde edilmişken, doğrulama işlemi sonucu model performans ölçüt ve dereceleri R²=0.83, RSR=0.54, NSE=0.70 ve "iyi", "iyi" ve "tatmin edici" olarak elde edilmiştir. Ayrıca p-faktörü ve r-faktörü sonuçları kalibrasyon işleminde sırasıyla 0.81 ve 0.98 olarak elde edilmişken, doğrulama işleminde sırasıyla 0.51 ve 1.32 olarak elde edilmiştir. Bu sonuçlar değerlendirildiğinde Emet, Orhaneli ve Mustafakemalpaşa havzalarının birleşmesiyle oluşan çalışma havzası için başarılı olarak nitelendirilebilecek bir SWAT hidrolojik modeli kurulmuştur. Elde edilen bu hidrolojik model iklim değişikliğinin çalışma alanı üzerinde etkilerini tahlil etmek amacıyla kullanılmıştır. Bu çalışmada CORDEX programının Avrupa kolunun iklim simülasyon modellerinin bias düzeltmesi yapılmış iklim verilerinin kullanılması planlanmış ve hangi küresel ve bölgesel iklim modelinin kullanılacağına modellerin geçmiş ham verileriyle aynı periyotta ölçülmüş gözlem verilerinin kıyaslanmasıyla karar verilmiştir. İklim modeli olarak CMIP5 kapsamındaki MPI-ESM-LR küresel iklim modelinin RCA4 bölgesel iklim modeli kullanılarak ölçeği küçültülmüş ve bias (hata) düzeltmesi yapılmış, RCP4.5 ve RCP8.5 senaryoları 2021-2100 periyodu verileri CORDEX programının Avrupa kolu (EURO-CORDEX) projesinden temin edilerek kullanılmıştır. Bu iklim verileri kullanılarak 2026-2100 periyodu RCP4.5 ve RCP8.5 senaryoları verileri aylık zaman diliminde aynı periyotta, mevsimsel ve yıllık zaman diliminde ise 2026-2050, 2051-2075 ve 2076-2100 periyotlarında analiz edilmiştir. MPI-ESM-LR/RCA4 iklim modeli 2026-2100 gelecek projeksiyonunda havzadaki istasyonlar meteorolojik açıdan incelendiğinde RCP4.5 senaryosuna göre Dursunbey, Keles, Tavşanlı ve Mustafakemalpaşa istasyonları yıllık toplam yağış miktarında sırasıyla 393 mm, 467 mm, 163 mm ve 118 mm artış gözlemlenirken; RCP8.5 senaryosuna göre Dursunbey, Keles, Tavşanlı ve Mustafakemalpaşa istasyonları yıllık toplam yağış miktarında sırasıyla 297 mm, 383 mm, 96 mm ve 75 mm artış gözlemlenmiştir. Tüm istasyonlar için yağış miktarlarında RCP4.5 senaryosuna göre beklenen artış RCP8.5 senaryosuna göre beklenen artıştan fazla olmuştur. Diğer istasyonlara kıyasla en fazla yağış miktarı artışının yaşanacağı istasyon Keles istasyonu olacaktır. RCP4.5 senaryosuna göre Dursunbey, Keles, Tavşanlı ve Mustafakemalpaşa istasyonları ortalama yıllık maksimum sıcaklık değerlerinde sırasıyla 2.90 °C artış, 0.88 °C artış, 0.69 °C azalış ve 2.82 °C artış beklenirken, RCP8.5 senaryosuna göre Dursunbey, Keles, Tavşanlı ve Mustafakemalpaşa istasyonları ortalama yıllık maksimum sıcaklık değerlerinde sırasıyla 3.84 °C, 4.76 °C, 2.23 °C ve 2.03 °C artış beklenmektedir. RCP4.5 senaryosuna göre Dursunbey, Keles, Tavşanlı ve Mustafakemalpaşa istasyonları ortalama yıllık minimum sıcaklık değerlerinde sırasıyla 0.22 °C artış, 1.76 °C azalış, 2.92 °C artış ve 0.63 °C azalış beklenirken, RCP8.5 senaryosuna göre Dursunbey, Keles, Tavşanlı ve Mustafakemalpaşa istasyonları ortalama yıllık minimum sıcaklık değerlerinde sırasıyla 3.54 °C, 2.35 °C, 6.51°C ve 3.08 °C artış beklenmektedir. MPI-ESM-LR/RCA4 iklim modeli 2026-2100 gelecek projeksiyonunda havzadaki Döllük akım gözlem istasyonu hidrolojik açıdan incelendiğinde Döllük istasyonu aylık akımlarının her iki iklim senaryosuna göre de arttığı gözlemlenmiştir. Döllük istasyonu aralık-mart ayları arası sulak dönemde RCP4.5 ve RCP8.5 senaryolarına göre akımların sırasıyla %144.7 (77 m³/s) ve %108.9 (56 m³/s ) oranlarında ciddi şekilde arttığı görülmüştür. RCP4.5 gelecek iklim senaryosuna göre ortalama aylık akımlarda beklenen artış RCP8.5 gelecek iklim senaryosuna göre beklenen artıştan fazladır.