İstanbul ilinde yağış ve sıcaklık verilerinin yenilikçi eğilim (trend) yöntemleriyle analizi

Abstract

Dünyamızdaki hızlı nüfus artışı, bilinçsiz tüketim, betonlaşma, kaynakların sürdürülebilirliği göz önünde bulundurulmadan kullanımı ve çevre kirliği gibi pek çok faktöre bağlı olarak küresel ısınma artmakta ve iklim değişikliğine sebep olmaktadır. Bu değişiklik özellikle yağış ve sıcaklık verileri üzerinde önemli değişiklikleri beraberinde getirmekte ve bu konuda gerçekleştirilen trend analizi çalışmaları literatürde önemli bir yer tutmaktadır. Günümüzde yağış ve sıcaklıklarda artış ve azalma şeklinde kendini gösteren eğilimlerin tarım, turizm, sanayi, eğitim, ekonomi ve günlük yaşantımızda etkili pek çok alandaki kaçınılmaz ve hissedilir sonuçları ortadadır. Akdeniz Havzası'nda yer alan Türkiye için iklim değişikliği ve bu değişikliğine bağlı yapılan ve yapılacak araştırmalar sektörler ve toplum açısından çok önemli ve öncelikli konular arasındadır. Bu sebeple Türkiye'nin en önemli şehri olan İstanbul ili için, uzun kayıt süresi boyunca ölçülen yağış ve sıcaklık verilerindeki eğilimler (trend) bu tez çalışması kapsamında araştırılmıştır. Bu kapsamda 1959-2020 yıllarını kapsayan veri setlerine klasik Mann-Kendall (MK), Yenilikçi Trend Analizi (YTA) ve Yenilikçi Poligon Trend Analizi (YPTA) yöntemleri uygulanmıştır. Araştırmada yapılan analizler sonrası veri kalitesi açısından eksik verilerin en az olduğu, Sarıyer (Kumköy), Sarıyer, Kadıköy (Rıhtım), Şile ve Florya, toplamda beş meteoroloji istasyonu seçilmiştir. Tez kapsamında ilk olarak zaman serileri grafikleri üzerinden ön değerlendirmede bulunulmuştur. Verilerin homojenlik sınaması için Run testi kullanılmıştır. Klasik Mann Kendall yaklaşımı pek çok varsayıma dayandığından ve sadece bütüncül artan ve azalan eğilimleri (trendleri) ortaya koyabildiği için, herhangi bir varsayıma dayanmayan ve bütüncül olmayan artan ve azalan eğilimlerinde (trendlerin) de belirlenmesinde kullanılan yenilikçi yaklaşımlar, Yenilikçi Trend Analizi (YTA) ve Yenilikçi Poligon Trend Analizi (YPTA), ile de uygulamalar gerçekleştirilmiştir. MK yönteminde tümden değerlendirilen veriler, YTA yaklaşımında mevsimsel olarak da incelenmiştir. Ayrıca YTA ve YPTA metedolojileri ile her bir aya ilişkin eğilimler ayrıntılı şekilde ortaya konulmuştur. MK'a göre sıcaklık verilerinde beş istasyon için de önemli trend artışı söz konusudur. Yağış verileri için herhangi önemli bir trend artışı söz konusu değildir. Yenilikçi yaklaşımlar ile gerçekleştirilen analizlere gelince, YTA yöntemine göre,1990-2020 yıllarında aylık maksimum sıcaklıklarda 1959-1989'a göre önemli artış eğilimleri ortaya çıkmaktadır. Bu artışlar içerisinde özellikle yaz mevsiminde ortaya çıkan artış eğilimleri, diğer mevsimlerdeki eğilimlere nazaran, kolaylıkla ayırt edilebilmektedir. Tüm yıl içerisinde en belirgin eğilim (trend) artışının ortaya çıktığı aylar Ağustos ve Temmuz'dur. YPTA grafikleri ile YTA grafik sonuçları birbirini desteklemektedir. YPTA grafiklerine göre maksimum sıcaklık verilerinde en büyük trend uzunlukları beş istasyon içinde ortak şekilde Ekim-Kasım ayları geçişinde görülmüştür. Minimum, ortalama sıcaklık ve yağış verilerinin eğilim grafikleri incelendiğinde trendlerin istasyon konumuna ve aya bağlı olarak benzerlikleri yanı sıra önemli farklarında olduğu görülmüştür. Genelde sıcaklık verileri için benzerliklerin fazla olduğu ifade edilebilir. Buna karşın yağış verileri eğilimleri aynı ilçe sınırları içerisinde yer alan Sarıyer (Kumköy) ve Sarıyer istasyonları için karşılaştırıldığında önemli farkların olduğu görülmüştür. Bu durum yağış eğilimlerinin belirlenmesinde ve alansal değerlendirmeler için daha sık istasyon yapısına ihtiyaç duyulabileceğini işaret etmektedir. İstanbul'da seçilen meteoroloji istasyonlarına ait veriler için, trend eğilimleri bu çalışma kapsamında ayrıntılı şekilde belirlenerek yorumlanmıştır. Klasik MK yöntemi ile de aynı veriler için trend analizleri gerçekleştirilmiş ve sonuçlar yorumlanmıştır. İklim değişikliği ile meteoroloji, hidroloji ve hidro-meteoroloji verilerinde kendini gösteren eğilimlerin yönlerinin ve büyüklüklerin belirlenmesinde yenilikçi yöntemlerin kullanımının, sıklıkla tercih edilen klasik MK yöntemine göre çok daha uygun olduğu bu çalışma kapsamında gerçekleştirilen analizler ve ortaya konular sonuçlar ile görülebilmektedir.

Global warming is increasing due to many factors such as rapid population growth, unconscious consumption, concretization, use of resources without considering sustainability, and environmental pollution that causes climate change. This change brings along important changes, especially in precipitation and temperature data, and trend analysis studies on this subject have an important place in the literature. Inevitable and tangible consequences of increase and decrease in precipitation and temperatures affect agriculture, tourism, industry, education, economy, and other areas of our daily life. For Turkey, which is located in the Mediterranean Basin, climate change and the research made or to be made related to this change are among the very important and priority issues in terms of sectors and society. For this reason, trends in precipitation and temperature data were measured and investigated during the long recording period for İstanbul, the most important city in Turkey, as the scope of this thesis study. In this context, classical Mann-Kendall (MK), Innovative Trend Analysis (ITA), and Innovative Polygon Trend Analysis (IPTA) methods were applied to the data sets covering the years 1959-2020. After the analyzes made in the research, a total of five meteorological stations were selected in Sarıyer (Kumköy), Sarıyer, Kadıköy (Rıhtım), Şile, and Florya, where the missing data is the least in terms of data quality. Within the scope of the thesis, firstly, a preliminary evaluation was made on time series graphics. The run test was used to test the homogeneity of the data. Since the classical Mann Kendall approach is based on many assumptions and can only reveal holistic increasing and decreasing trends, innovative approaches that are not based on any assumptions and are used to determine non-holistic increasing and decreasing trends, Innovative Trend Analysis (ITA) and Innovative Polygon Trend Analysis (IPTA) applications have also been made. The data, which were evaluated completely in the MK method, were also examined seasonally in the ITA approach. In addition, the ITA and IPTA methodologies and the trends for each month are presented in detail. According to MK, there is a significant trend increase for all five stations in the temperature data. On the other hand, there is no significant trend increase for precipitation data. As for the analyzes carried out with innovative approaches, according to the ITA method, significant increase trends emerge in the monthly maximum temperatures in the years 1990-2020 compared to 1959-1989. Among these increases, the increasing trends, especially in summer, can be easily distinguished compared to the trends in other seasons. August and July are the months in which the most significant trend increase occurs throughout the year. Results of the IPTA and ITA results support each other. According to the IPTA graphs, the biggest trend lines in the maximum temperature data are seen in the transition October-November, jointly among the five stations. It is observed that after examining minimum temperature, average temperature, and precipitation data they have similarities depending on station location and month but also they have several significant differences. Similarities are higher mostly for the temperature data. On the other hand, the precipitation data even for the stations in the same district such as Sarıyer (Kumköy) and Sarıyer stations have significant differences. As a result of these findings, it can be pointed out that a more intense station structure is needed to determine precipitation trends and spatial assessments. For the data of the selected meteorological stations in Istanbul, the trends were determined and interpreted in detail within the scope of this study. Trend analyzes were performed for the same data with the classical MK method and the results were interpreted. Analysis and results studied in this study demonstrated that innovative methods are more appropriate than mostly used classical MK methods for determining the magnitude and direction of trend analysis for climate change and meteorology, hydrology, and hydro-meteorology data.