Tarım ve atik sektörleri için ulusal N2O emisyon envanteri: Emisyon hesaplamasi ve belirsizlik analizi

Dünya'nın atmosferinde bulunan bazı gazlar güneşten gelen ve yeryüzünden yansıyan kızıl ötesi ışınları tekrar dünya yüzeyine yansıtması nedeniyle dünya sıcaklığının artmasına neden olmaktadır ve bu ısınmaya neden olan etkiye sera etkisi, gazlara ise sera gazları denilmektedir. Dünya'nın ısısının artması ise iklim değişikliğine neden olmaktadır. İklim değişikliği 18. yüzyılda endüstri devrimi ile birlikte belirgin olmaya başlamıştır. Endüstri devriminden günümüze gelindiğinde Dünya'nın ortalama sıcaklığında her geçen sene bir miktar artış gözlemlenmektedir. Küresel ısınmayı ve iklim değişikliğini önlemek ve/veya en aza indirgemek için uluslararası kuruluşlar çaba sarf etmektedir. Bu konuda devletlerin katılımı ile çeşitli anlaşmalar imzalanmıştır. İlk iklim değişikliği anlaşması Birleşmiş Milletler İklim değişikliği Çerçeve Sözleşmesi Rio de Jenerio kentinde 1992 yılında ülkelerin katılımıyla gerçekleşmiştir. Bu anlaşmanın temel amacı iklim değişikliğine karşı küresel bir tepki oluşturmaktır. 2004 yılında Türkiye de anlaşmayı imzalamıştır. Daha sona yine Birleşmiş Milletler tarafından Kyoto protokolü imzalanmıştır. Anlaşmalar arasındaki fark Kyoto protokünde hukuki işlem ve süreçlerin önü açılmıştır. Bu amaçlar ile ilgili en son imzalanan anlaşma Paris İklim Değişikliği anlaşması olup 195 ülke tarafından imzalanmıştır. Anlaşmanın önemli bir hedefi küresel sıcaklık artışının yüzyılın sonuna kadar 2 derecenin altında tutulması sağlamaktır. Atmosferde birçok sera gazı çeşidi bulunmaktadır ve ısı tutma kapasiteleri birbirinden farklıdır. Bütün sera gaları, kendilerinin CO2'ye oranla ısı tutma kabiliyetlerini nitelendiren bir küresel ısınma potansiyeline sahiptir. Örneğin nitrosoksit 298 eşdeğer karbondioksit iken metan 24 eşdeğer karbondioksit olarak hesaplanmıştır. Başlıca sera gazları karbondioksit (CO2), metan (CH4), nitros oksit (N2O), ozon (O3), su buharı (H2O), kloroflorokarbon (CFCs), perflorokarbon (PFCs), sülfür hekzaflorür (SF6). İklim değişikliğine etkisi olan sera gazlarını ülkeler miktar olarak salınımı hesaplamaktadırlar. Bunun için kendilerine ait emisyon envanterleri oluşturmaktadırlar. Sera gazları hesaplanırken Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli (IPCC) hesaplama yöntemi kullanılmaktadır. Ayrıca bazı emisyon hesaplama yazılımları mevcuttur. Ülkeler bu program ve/veya yöntemleri geliştirerek kendi hesaplama yöntemlerini de oluşturduğu görülmektedir. IPCC nin hesaplama yönteminde Kademe 1, Kademe 2 ve Kademe 3 olarak ayrılmaktadır. Kademe 1'de giriş verileri ülkeye özgü bazı parameter ve emisyon faktörleri ile IPCC nin belirlediği varsayılan değer kullanılmaktadır. Kademe 2'de ise veriler ve emisyon faktörü de hesaplanan ülke verilerine özgü değerler kullanılır. Kademe 3'de ise daha karmaşık yapılar ve modeler kullanılır. Hesaplama yapıldıktan sonra belirsizlik analizi yapılarak elde edilen sonucun ne kadar tutarlı olduğu ölçülür. Bu kapsamda emisyon belirsizliğinde genellikle Monte Carlo metodolojisi kullanılarak hesap yapılır. Monte Carlo yöntemi girdilerin olasılık dağılımlarını kullanarak rassal değişim yöntemi ile iterasyon yaparak sonuç verisi için olasılık dağılım fonksiyonu oluşturmasıdır. Bu çalışmada sera gazlarından N2O emisyonu hesaplanmıştır ve belirsizlik analizi yapılmıştır. Türkiye'de tarımsal topraklar ve atık sektöründen oluşan N2O emisyonları hesaplanmıştır. IPCC nin hesaplama yöntemi kullanılmıştır. Hesaplama yapılırken IPCC, Türkiye İstatistik Kurumu, T.C. Gıda Tarım ve Hayvancılık Bakanlığı gibi kurumların yayınladığı veriler, daha önce yapılan çalışmalar ve bazı makalelerden veriler temin edilmiştir. N2O emisyonu, yönetilen topraklar başlığı altında tarımdan ve gübre yönetiminden ve anızların yakılmasından kaynaklanan emisyonlar olmak üzere üçe ayrılır. Atık sektörü ise atıksu arıtma tesisleri, kompostlar ve atıkların açıkta yakılması olarak ayrıca hesaplanmıştır. Bu sözü edilen emisyon kaynakları doğrudan emisyon kaynaklarıdır. Dolaylı emisyon kaynakları ise bu proseslerde üretilen emisyonun atmosferde depolanma, toprakta yüzeysel akış ve yıkanma yoluyla emisyon kaynağını oluşturabilmektedir. Bu çalışmada 2011 ve 2015 yılları arası hem dolaylı hem de doğrudan emisyon kaynakları hesaplanmıştır. Hesaplanan değerler, Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütü (FAO) ve Türkiye İstatistik Kurumu (TURKSTAT) ile kıyaslanmıştır. Elde edilen sonuçlarda 2011 yılında tarımsal kaynaklı emisyonların sonucu FAO, TURKSTAT ve yapılan çalışmada sırasıyla 54.44, 64.55, 66.79 Gg N2O/yıl bulunmuştur. Gübre yönetimi kaynaklı emisyon hesaplamasında ise sırasıyla 0.47, 8.68, 9.11 Gg N2O/yıl bulunmuştur. Aradaki farkın yüksek olması seçilen gübre yönetimi sistemlerinden kaynaklı olduğu tahmin edilmektedir. Anız yakılması (tarım artıkları) sonuçları kıyaslandığında ise sırasıyla 0.25, 0.28, 0.29 Gg N2O/yıl olmuştur. Bu parametrede üç sonuç kendi içinde tutarlı olduğu görülmektedir. Atık sektöründe ise karşılaştırma TURKSTAT ile yapılmıştır. TURKSTAT ve yapılan çalışmada bulunan 2011 yılı atıksu arıtma tesisi, kompost ve atıkların yakılması sonucu oluşan emisyon miktarları; sırasıyla atıksu arıtma tesisi için 6.25, 5.34 Gg N2O/yıl, kompost kaynaklı emisyon miktarı 0.04 ve 0.04 Gg N2O/yıl atıkların yakılması ile oluşan emisyon miktarı ise sırasıyla 0.01 ve 0.01 Gg N2O/yıl hesaplanmıştır. Toplam atık sektörü kaynaklı emisyon miktarı TURKSTAT hesaplanan değer 6.30 ve bu çalışmada hesaplanan değer 5.39 Gg N2O/yıl olmuştur. 2015 yılı toplam elde edilen değerler incelendiğinde yönetilen topraklar (tarımsal topraklar + gübre yönetimi + anız yakılması) hesaplandığında FAO 67.15, TURKSTAT 87.59 ve yapılan çalışmada 88.05 Gg N2O/yıl bulunmuştur. Atık sektörü kaynaklı (atıksu arıtma tesisi + kompost + atıkların yakılması) emisyonların 2015 yılı için TURKSTAT 6.84, bu çalışmada elde edilen değer ise 7.04 Gg N2O/yıl olarak hesaplanmıştır. Aradaki fark atıksu emisyonlarının sonuçları farklılığından kaynaklanmaktadır. Genel olarak sonuçlar karşılaştırıldığında çalışma sonucu elde edilen değerler TURKSTAT verileri ile fark %3'ün altında olmaktadır. Öte yandan, FAO verilerine göre, farklılıkların daha da büyümesi ve yaklaşık %30-35 oranı arasında farklı sonuç verdiği görülmüştür. Verilerde FAO ve TURKSTAT karşılaştırıldığında sonuçlar arasında fark bulunmuştur. Bu farklılığın nedeni yukarıda sözü edilen gübre yönetimi hesaplanmasında ortaya çıkan farklı giriş verileri nedeniyle olduğu düşünülmektedir. Hesaplamalarda Türkiye'de oluşan tarımsal kaynaklı ve atık sektörü kaynaklı doğrudan ve dolaylı emisyonların toplam değerleri hesaplanmıştır. Ayrıca hesaplanan değerler Türkiye'nin şehirleri için ayrı ayrı emisyon kırılımları için hesaplanarak harita üzerinde emisyon miktarları gösterilmiştir. Toplam doğrudan ve dolaylı emisyon miktarları 2011 yılı için 116,21 Gg N2O/yıl aynı zamanda 34629,07 CO2 eşdeğeri/yıl'dır. 2012 yılı 125,05 Gg N2O/yıl ve 37263,92 CO2 eşdeğeri/yıl, 2013 yılı değerleri 128,56 Gg N2O/yıl ve 38311,22 CO2 eşdeğeri/yıl'dır. 2014 yılı için hesaplanan değerler 128,81 Gg N2O/yıl ve 38385,46 CO2 eşdeğeri/yıl'dır. 2015 yılı için hesaplanan emisyon miktarları ise 130,27 Gg N2O/yıl ve 38819,16 CO2 eşdeğeri/yıl'dır. 2011 yılı şehirler için hesaplanan emisyon miktarlarına bakıldığında toplam doğrudan en çok emisyon miktarına sahip olan iller Konya, Ankara and Şanlıurfa dır. Hesaplanan değerleri ise sırasıyla 5141, 3843 ve 2476 ton/yıl dır. 2011 yılı için hesaplanan dolaylı emisyon kaynaklı miktarlara bakıldığında, Konya, Ankara ve Erzurum en çok dolaylı N2O emisyonuna sahip olan illerdir. Sırasıyla 1531, 968 ve 791 ton/yıl dır. 2015 yılı şehirler için hesaplanan emisyon miktarlarına bakıldığında toplam doğrudan en çok emisyon miktarına sahip olan iller Konya, Ankara and Şanlıurfa dır. Hesaplanan değerleri ise sırasıyla 6420, 4271 ve 3239 ton/yıl dır. 2011 yılı ile kıyaslandığında %25, %11 ve %16 emisyon artışı görülmektedir. 2015 yılı için hesaplanan dolaylı emisyon kaynaklı miktarlara bakıldığında, Konya, Ankara ve Erzurum en çok dolaylı N2O emisyonuna sahip olan illerdir. Sırasıyla 1614, 914 ve 755 ton/yıl dır. 2011 yılı ile kıyaslandığında 5%, -5% and -4% emisyon miktarında değişim görülmektedir. Önceki araştırma çalışmalarında kullanılan @RISK programı ile Monte Carlo yöntemi kullanılarak belirsizlik analizi yapılmıştır. Yapılan belirsizlik analizi sonuçlarına bakıldığında toplam emisyon değerinin ortalaması ve %95 güven aralığı sonuçları bulunmuştur. Ortalama değer 98,04 Gg N2O/yıl, %95 güven aralığı değerleri ise 31,40 ve 230,39 Gg N2O/yıl dır. Gübre yönetimi kaynaklı emisyon belirsizliğinde ise 14,38 Gg N2O/yıl %95 güven aralığı değerleri ise 3,62 ve 35,78 Gg N2O/yıl dır. Atık sektörü kaynaklı emisyon değeri 7,29 Gg N2O/yıl %95 güven aralığı değerleri ise 2,01 ve 15,75 Gg N2O/yıl olarak hesaplanmıştır. Toplam N2O emisyonlarında %95 güven aralığı değerleri -68% ve 135%'tir. Hesaplanan belirsizlik değerleri İngiltere ve Finlandiya için yayınlanan makaleler ile kıyaslandığında % 95 güven aralığında N2O emisyon tahmininde belirsizlik değeri (%-68, %135) İngiltere için (%-59, %124), Finlandiya için (%-52, %70) olarak hesaplanmıştır. Finlandiya'nın belirsizliğinin düşük olmasının nedeni kendi emisyon faktörünü kullanarak Kademe 2 ile hesaplama yapılmasının sonucudur. İngiltere ve bu çalışmada Kademe 1 kullanılarak belirlenmiş emisyon faktörü kullanılmıştır. Hesaplamanın ardından yapılan hassasiyet analizi Spearman rank korelasyon katsayısının sonucu emisyon faktörlerinin, elde edilen sonucu en fazla etkileyen parametre olduğu ortaya çıkmıştır. EF1 "azot girdilerinden N2O emisyonları için emisyon faktörü" ve EF1fr "çeltik alanlarının azot girdilerinden N2O emisyonları için emisyon faktörü" olup Spearman rank korelasyon katsayıları sırasıyla 0,72 ve 0,54'tür. Diğer etkili parametre "1000 kg hayvan başına günlük azot atılımı" dır.