Yukarı fırat havzası'nda kar bileşenlerinin ölçülmesi, doğrulanması ve modellenmesi

Küresel su dengesinin önemli bir bileşeni olan yağış, kış mevsimi boyunca dağlık alanlarda kar şeklinde gerçekleşmektedir. Dünya'nın büyük bir kısmını kaplayan kalıcı ve mevsimsel kar örtüsü; atmosferik hareketler, jeofiziksel değişimler, küresel ısınma ve insan etkileri nedeniyle yıldan yıla aşırı değişiklikler gösterebilmektedir. Avrupa'nın 4. en yüksek ülkesi olan Türkiye'nin dağlık doğu kesiminde ise yılın yarısından fazla bir sürede kar yerde kalmaktadır. Söz konusu kar baskın bölge, ülkemizin en büyük barajlarına sahip Fırat-Dicle Havzalarını beslemekte ve "Ortadoğu'nun su kulesi" olma özelliğini taşımaktadır. Bu nedenle, kar örtüsünün zamansal ve mekânsal değişkenliğinin yakından izlenmesi ve modellenmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmanın odak noktası, Yukarı Fırat Havzası'nı içine alan bölgede arazi üzerinde kar bileşenlerinin ölçülmesi, uzaktan algılama ile kar örtüsünün takibi ve zemin-kar-atmosfer ara yüzündeki etkileşimi içerecek şekilde kar kütlesinin modellenmesidir. Çalışma periyodu olarak, Türkiye'de su ile ilgilenen kurumların girişimleriyle kar gözlem ağının giderek geliştiği 2015-2018 güncel kar sezonları seçilmiştir. Kar sezonu boyunca farklı yükseklik seviyelerinde ve değişik ölçüm yöntemleri (otomatik ve münferit) kullanılarak kar bileşen ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda, Türkiye'nin dağlık doğu bölgesinde seçilen uygun alanlarda kar çukur analizleri yapılmıştır. Söz konusu bölgede yükseklikleri 1250 m-2400 m arasında değişen, uzun yıllar boyunca kaydedilmiş 33 adet Kar Gözlem İstasyonu (KGİ) verileri derlenmiş ve ortalama 36 yıllık 4002 gözlem çifti (KD-ρ_kar- KSE) elde edilmiştir. Ortalama olarak 53 cm derinliğe ve 281 kg/m3 yoğunluğa sahip kar kütlesinin 16 cm su potansiyeline sahip olduğu belirlenmiştir. Ayrıca, Türkiye'de 2015 kar sezonu öncesi kurulmuş olan 11 adet Snow Pack Analyzer (SPA) kar gözlem istasyonunun ekipmanları tanıtılmış, verileri analiz edilmiş ve uydu görüntüleri ile değerlendirilmiştir. Genel olarak, SPA istasyonları 2015-2018 sezonlarında bölgeye göre değişen kar bileşenleri ölçmüş ve Kar Su Eşdeğeri (KSE) açısından uydu görüntüleri ile RMSE olarak 30-480 mm arasında performans sergilemişlerdir. Son olarak, modelleme çalışmalarında ise 5 km x 5 km mekânsal çözünürlüğe sahip tam dağılımlı SNOW-17 kar modeli uygulanmıştır. Noktasal model kalibrasyon ve doğrulama sonuçları, yer gözlem kar verileri ile karşılaştırıldığında Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) açısından sırasıyla ortalama 0.81 ve 0.66 başarı göstermiştir. Ayrıca, elde edilen tam dağılımlı model bulguları Karla Kaplı Alan (KKA) ve Kar Su Eşdeğeri (KSE) bilgisi veren çoklu uydu görüntüleri (IMS, MODIS, SEVIRI ve SSMI/S) ile havza bazlı olarak kıyaslanmıştır. Buna göre, 2015-2018 periyodu için KKA olarak 0.81-0.95 NSE ve KSE olarak 22-65 mm RMSE arasında başarılar elde edilmiştir. Yıldan yıla değişen meteorolojik şartlara göre farklı kar örtüsüne sahip olan bölgede model sonuçlarının her dört uydu görüntüsü ile hem zamansal hem de miktarsal olarak oldukça uyumlu olduğu tespit edilmiştir. Birçok öncü uygulamayı (kar çukur analizleri, çoklu uydu görüntüleri ile kar takibi ve tam dağılımlı kar modellemesi) içeren bu tez çalışmasının, Türkiye'de operasyonel kar hidrolojisi uygulamalarında ve su kaynakları yönetiminde öncülük etmesi beklenmektedir.