İklim değişikliğinin baraj havzası hidrolojisi üzerindeki olası etkilerinin modellenmesi: AR5-RCP senaryoları ve Demirköprü Barajı örneği

Abstract

İklim değişikliği nedeniyle ülkemizde yaşanan kurak dönemlerde, suyun asıl kullanıcısı konumunda olan tarım sektörü sorunlar yaşamış ve barajlarımızda depolanan su miktarı beklenen talepleri karşılayamaz hale gelmiştir. Bu nedenle, iklim değişikliği senaryoları altında yüzeysel su kaynaklarımızda yaşanabilecek hidro-meteorolojik değişimlerin öngörülmesi, havzalarımızdaki su ihtiyacının sürdürülebilirliği bakımından oldukça önemli hale gelmiştir. Aksi takdirde, gelecekte uygulanacak su kaynakları stratejilerinin kapsamı da yeterli ölçüde belirlenemeyecektir. Hazırlanan çalışmada, temsili konsantrasyon rotaları (RCP) senaryolarını esas alarak, iklim değişikliğinin Demirköprü Baraj Havzası hidrolojisi üzerindeki etkilerinin modellenmesi amaçlanmaktadır. Çalışmada, öncelikle uygulama havzasındaki meteoroloji istasyonlarına ait aylık toplam yağış ve aylık ortalama sıcaklık değişkenlerine istatistiksel ölçek indirgeme yaklaşımı uygulanmıştır. Bu yöntem uygulanırken, re-analiz verileri ve 12 adet küresel iklim modeline ait çıktılar kullanılmış ve Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli'nin (IPCC) AR5 raporunda belirtilen iklim senaryoları (RCP4.5, RCP6.0 ve RCP8.5) altında yağış ve sıcaklık öngörüleri 2015-2050 dönemi için elde edilmiştir. Ayrıca, havzada yer alan sulama birlikleri için bitki su tüketimleri Blaney-Criddle yöntemiyle hesaplanarak ürün deseninde ve sulama kanallarına ait debilerde gelecekte oluşabilecek değişimler her bir RCP senaryosu için tahminlenmiştir. Bu işlemlerin yanı sıra, hidrolojik döngü esas alınarak akarsulara ait yağış-akış ilişkileri kavramsal-parametrik bir hidrolojik model olan dinamik su bütçesi modeli yardımıyla elde edilmiş, kalibre edilmiş bu hidrolojik model yardımıyla meteorolojik değişkenlerdeki senaryo tabanlı değişimlerin havzadaki akarsu akımlarını nasıl etkileyebileceği irdelenmiştir. Son olarak, gelecekte öngörülen su talepleri ve hidro-meteorolojik değişimler değerlendirilerek Demirköprü baraj haznesi için işletme çalışması yapılmış ve ilgili haznenin performansı her bir senaryo için irdelenmiştir. Bu performans sorgulamalarında, baraj haznesinin gelecekteki su ihtiyacını ne ölçüde karşılayabileceği ortaya konmuştur.

During dry periods in our country due to the climate changes, the agricultural sector, which is the main user of water, has experienced problems and the amounts of water stored in dam reservoirs have become unable to supply water needs demanded. Therefore, the foreseen of hydro-meteorological changes in surface water resources under climate change scenarios has become necessary for the sustainability of water requirements in our basins. Otherwise, the scope of water resources strategies that will be applied in the future cannot be adequately determined as well. In the prepared study, the modeling of the impacts of climate change on Demirkopru watershed hydrology is aimed considering representative concentration pathways (RCP) scenarios. In the study, a statistical downscaling approach was primarily applied to the monthly total precipitation and the monthly mean temperature variables observed at the meteorological stations in the application basin. Reanalysis data and outputs of 12 global climate models were used during applying this method and the precipitation and temperature forecasts for the period between 2015 and 2050 were obtained under the climate scenarios (RCP4.5, RCP6.0 and RCP8.5) stated in AR5 report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Besides, crop water consumptions for irrigation associations located at the basin were computed by Blaney-Criddle method so that the changes in crop pattern and irrigation channel discharges that may occur in the future were forecasted for each RCP scenario. In addition to these processes, based on the hydrological cycle, rainfall-runoff relationships pertaining to rivers have been identified through a conceptual-parametric hydrological model, dynamic water budget model, and using this calibrated hydrological model, it is investigated how the scenario based changes in meteorological variables will affect the river flows in the basin. Finally, assessing water demands in future and hydro-meteorological changes, the reservoir operation studies for Demirkopru Dam reservoir were carried out and the performances of related dam reservoir were examined for each scenario. In these performance investigations, to what extent the related reservoir can answer to future water needs have been investigated.