Geri Dön

İklim değişikliğinin buharlaşma ve kuraklık üzerine etkileri: Eğirdir Gölü örneği

Effects of climate change on evaporation and drought: A case study of Lake Eğirdir

PDF İndir

  1. Tez No: 1002397
  2. Yazar: MELİKE BİLGİN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. LEVENT ŞAYLAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Meteoroloji, Meteorology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İklim Bilimi ve Meteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Yapılan son çalışmalarda, küresel ısınma sürecinin hız kazanmasıyla birlikte buharlaşma kaynaklı su kayıplarının artacağına işaret eden mevcut bulgular, buharlaşmanın bölgesel su kaynakları üzerindeki etkilerinin çevresel, toplumsal ve ekonomik boyutlarını da ön plana çıkarmaktadır. İklim değişikliğine karşı hassas olan doğal veya yapay su depolama alanları (göller, barajlar vb.), özellikle buharlaşma değişimlerine hızlı ve doğrudan tepki vermekte, bu nedenle iklimsel değişimlerin etkilerini erken yansıtan doğal göstergeler olarak görülmektedir. Dolayısıyla açık su yüzeylerinden gerçekleşen buharlaşmanın belirlenmesi, su kaynaklarının sürdürülebilirliği açısından oldukça önemlidir. Buharlaşmanın ölçülmesine ve hesaplanmasına yönelik geliştirilen farklı yöntemler ve yaklaşımlar bulunmaktadır. Kullanılacak bu yöntem veya yaklaşımların seçiminde araştırmanın amacı, iklimsel özellikler ve kullanılabilir veri gibi etkenler buharlaşmanın hesaplanmasında oldukça belirleyicidir. Su yüzeyinden meydana gelen buharlaşma, yalnızca meteorolojik koşulların değil; aynı zamanda gölün büyüklüğü, su derinliği, suyun kalitesi ve suyun berraklığı gibi faktörlerin de etkisi altındadır. Geçmişten günümüze göl ve rezervuarlardan buharlaşmayı tahmin edebilmek amacıyla su dengesi, enerji dengesi, su ve enerji dengesinin kombinasyonu, kütle transferi ve ampirik denklemler gibi birçok yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntemler bölgesel koşullara göre farklı doğruluklar sunmakta ve pek çok araştırmacı tarafından karşılaştırmalı olarak değerlendirilmektedir. Enerji dengesi yöntemi, açık su yüzeylerinden buharlaşmanın belirlenmesinde kullanılan en uygun, en doğru ve en ekonomik yöntemlerden biri olarak kabul edilmekle birlikte, su üzerinde özel mikrometeorolojik ölçümler gerektirmeleri nedeniyle uygulamada bazı kısıtlar içermektedir. Bu durum, daha az veri gereksinimi olan ampirik ve yarı-ampirik eşitliklerin yaygın biçimde kullanılmasına yol açmıştır. İklim değişikliği ile birlikte buharlaşma süreçlerinde gözlenen artış, kuraklık olgusunu da doğrudan etkilemektedir. Kuraklık, yalnızca yağış azlığı ile sınırlı bir süreç olmayıp; artan sıcaklıklar ve yükselen atmosferik su talebi nedeniyle su kayıplarının hızlanmasıyla daha karmaşık bir yapı kazanmıştır. Hidrolojik sistemler üzerinde buharlaşma-kuraklık etkileşiminin birlikte değerlendirilmesi, iklim değişikliğinin su kaynakları üzerindeki bütüncül etkilerinin ortaya konması açısından büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, iklim değişikliğinin açık su yüzeylerinden gerçekleşen buharlaşma üzerindeki etkileri, Türkiye'nin önemli tatlı su kaynaklarından biri olan Eğirdir Gölü örneğinde incelenmiştir. Çalışma kapsamında, ERA5-Land yeniden analiz verileri kullanılarak 1990-2024 döneminde göl yüzeyinden gerçekleşen buharlaşma miktarları farklı fiziksel ve ampirik eşitliklerle hesaplanmış; buharlaşmanın zamansal değişimi, meteorolojik değişkenlerle ilişkisi ve kuraklık koşulları ile etkileşimi değerlendirilmiştir. Buharlaşma hesaplamalarında enerji dengesi, kombinasyon, radyasyon ve sıcaklık temelli olmak üzere toplam dokuz farklı eşitlik (Penman, DeBruin, DeBruin-Keijman, Priestly-Taylor, Brutsaert-Stricker, Makkink, Hargreaves, Linacre, Jensen-Haise) kullanılmıştır. Buharlaşma ile meteorolojik değişkenler (hava sıcaklığı, net radyasyon, rüzgâr hızı, buhar basıncı farkı vb.) arasındaki ilişkiler, günlükten yıllığa uzanan farklı zaman ölçeklerinde korelasyon analizleri ve korelasyon matrisleri aracılığıyla incelenmiştir. Ayrıca, farklı buharlaşma eşitlikleri arasındaki tutarlılık ve benzerlikler çok ölçekli korelasyon analizleri ile değerlendirilmiş, yöntemler arası farkların zamansal ölçekte nasıl değiştiği ortaya konmuştur. Bölgedeki kuraklık koşullarının belirlenmesi amacıyla Standartlaştırılmış Yağış İndeksi (SPI) ve Standartlaştırılmış Yağış-Evapotranspirasyon İndeksi (SPEI) çoklu zaman ölçeklerinde hesaplanmış; buharlaşma değerleri ile kuraklık indeksleri arasındaki ilişkiler korelasyon katsayıları ve matrisleri kullanılarak analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, Eğirdir Gölü'nde buharlaşmanın özellikle sıcaklık, radyasyon ve atmosferik su talebi ile güçlü bir ilişki içerisinde olduğunu göstermektedir. Kuraklık analizleri, özellikle 2006 sonrası dönemde kurak ayların sıklığında ve mevsimsel dağılımında belirgin bir artış olduğunu ortaya koymuştur. SPEI indeksinin, potansiyel evapotranspirasyon (PET) bileşenini içeren yapısı sayesinde, bölgedeki kuraklık eğilimlerini SPI'ye kıyasla daha duyarlı biçimde yansıttığı görülmüştür. Buharlaşma ile kuraklık indeksleri arasındaki ilişkiler, her iki değişkenin de ortak atmosferik koşullara eşzamanlı olarak tepki verdiğini göstermektedir. Sonuç olarak, Eğirdir Gölü'nde iklim değişikliğine bağlı olarak artan buharlaşma kayıplarının, gölün su bütçesi ve sürdürülebilir su yönetimi açısından önemli riskler barındırdığı ortaya konmuştur. Bu çalışma, göl sistemlerinde buharlaşma süreçlerinin iklim değişikliği bağlamında değerlendirilmesine yönelik bilimsel bir temel sunmaktadır.

Özet (Çeviri)

Recent studies indicate that the acceleration of global warming is expected to intensify evaporation-related water losses, bringing the environmental, social, and economic impacts of evaporation on regional water resources to the forefront. Inland water bodies such as lakes and reservoirs, which function as natural or artificial water storage systems, are particularly sensitive to climate change. These systems respond rapidly and directly to variations in evaporation, and for this reason, they are often regarded as early indicators of climatic change. Consequently, accurately quantifying evaporation from open water surfaces has become increasingly important for ensuring the sustainability of water resources under changing climatic conditions. Evaporation from water surfaces is a complex process governed not only by meteorological variables but also by the physical and hydrological characteristics of the water body itself. Factors such as lake surface area, water depth, water quality, and transparency influence the exchange of energy and moisture between the water surface and the atmosphere. Over time, numerous approaches have been developed to estimate evaporation from lakes and reservoirs, including water balance methods, energy balance methods, combined water-energy balance approaches, mass transfer techniques, and empirical or semi-empirical equations. Each method exhibits different levels of accuracy depending on regional climatic conditions, data availability, and the spatial and temporal scale of analysis. Among these approaches, energy balance-based methods are generally considered to be the most physically sound and reliable for estimating evaporation from open water surfaces, as they explicitly account for the energy exchanges governing phase change. However, their practical application is often constrained by the need for specialized micrometeorological measurements over water surfaces, which are rarely available for long-term or large-scale studies. As a result, empirical and semi-empirical methods requiring fewer input variables have been widely used, particularly in regions where observational data are limited. This methodological diversity highlights the importance of evaluating multiple evaporation methods in order to better understand uncertainties and method-dependent differences in evaporation estimates. Increasing evaporation under climate change conditions also has a direct influence on drought processes. Drought is no longer defined solely by precipitation deficits; rather, it has evolved into a more complex phenomenon driven by rising air temperatures and increasing atmospheric water demand. Enhanced evaporative losses intensify hydrological stress even during periods when precipitation does not show a pronounced decline. Therefore, assessing evaporation and drought processes together is essential for capturing the integrated impacts of climate change on hydrological systems. The combined analysis of evaporation and drought enables a more comprehensive understanding of water scarcity dynamics and supports more effective water resource management strategies. Within this context, this study investigates the effects of climate change on evaporation from open water surfaces using Lake Eğirdir, one of Türkiye's most important freshwater resources, as a case study. Lake Eğirdir plays a critical role in regional water supply, irrigation, and ecosystem services, and its large surface area and relatively shallow depth make it particularly sensitive to atmospheric forcing. The study period spans from 1990 to 2024, allowing for an assessment of long-term variability and recent changes associated with intensified climate change signals. High-resolution ERA5-Land reanalysis data were used as the primary meteorological input for evaporation calculations. ERA5-Land provides spatially and temporally consistent datasets that are particularly suitable for long-term hydroclimatic analyses in regions where in situ measurements are sparse or discontinuous. Evaporation from the lake surface was estimated using a total of nine different methods representing energy balance-based, combination, radiation-based, and temperature-based approaches. These methods include Penman, DeBruin, DeBruin-Keijman, Priestley-Taylor, Brutsaert-Stricker, Makkink, Hargreaves, Linacre, and Jensen-Haise. The application of multiple methods enabled a comprehensive comparison of evaporation magnitudes, temporal variability, and methodological performance. The temporal evolution of evaporation was examined at multiple time scales, ranging from daily to annual. Relationships between evaporation estimates and key meteorological variables-such as air temperature, net radiation, wind speed, and vapor pressure deficit-were analyzed using correlation analyses and correlation matrices. This approach allowed for the identification of dominant atmospheric drivers of evaporation and the evaluation of how these relationships vary across different temporal resolutions. In addition, inter-method consistency was assessed through multi-scale correlation analyses, providing insight into the degree of agreement among different evaporation estimation techniques and how methodological differences evolve with increasing temporal aggregation. To evaluate drought conditions in the Eğirdir Lake basin, the Standardized Precipitation Index (SPI) and the Standardized Precipitation-Evapotranspiration Index (SPEI) were calculated at multiple time scales. While SPI is based solely on precipitation anomalies, SPEI incorporates both precipitation and temperature-driven evaporative demand, making it particularly suitable for assessing drought under climate change conditions. Relationships between evaporation estimates and drought indices were analyzed using correlation coefficients and correlation matrices, enabling a quantitative assessment of evaporation-drought interactions across multiple temporal scales. The results demonstrate that evaporation over Lake Eğirdir is strongly controlled by atmospheric demand variables, particularly air temperature, radiation, and vapor pressure deficit. These findings highlight the importance of physically based formulations for representing lake-atmosphere interactions, especially under changing climatic conditions. Drought analyses reveal a pronounced increase in the frequency and seasonal persistence of dry conditions, particularly after 2006. Seasonal assessments indicate that drought conditions have become more prominent not only during summer months but also in winter, spring, and autumn, suggesting a shift in the hydroclimatic regime of the basin. The SPEI index consistently exhibited greater sensitivity to recent drought trends than SPI, underscoring the critical role of rising temperatures and enhanced evaporative demand in shaping drought characteristics in the region. Correlation analyses between evaporation estimates and drought indices indicate that evaporation and drought do not operate through a simple cause-effect relationship. Instead, both variables respond simultaneously to common atmospheric forcing driven primarily by increasing temperature and radiative energy. This finding emphasizes the importance of interpreting evaporation-drought relationships within a broader hydroclimatic framework rather than attributing drought conditions solely to precipitation deficits. Overall, the findings of this study demonstrate that climate change-induced increases in evaporation represent a significant risk to the water balance and long-term sustainability of Lake Eğirdir. Enhanced evaporative losses, when combined with increasing water demand and recurrent drought conditions, may further exacerbate water stress in the region. The results highlight the necessity of incorporating physically based evaporation estimates and temperature-sensitive drought indices into lake management and water resource planning. By providing a comprehensive, multi-method assessment of evaporation dynamics and drought behavior, this study offers a robust scientific basis for climate-sensitive management of lake systems under ongoing and future climate change.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    909102

    Identifying green infrastructure strategies for planning the urban landscapes: The case of Amman, Jordan

    Kent peyzajlarının planlanmasına yönelik yeşil altyapı stratejilerinin belirlenmesi: Ürdün-Amman şehri örneği

    GHAIDA ADEL HUSSEIN IRMEILI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Peyzaj Mimarlığıİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa

    Peyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ALEV PERİHAN GÜRBEY

  2. Tez No

    805948

    İklim değişikliğinin terminal kompleks akiferi (Wadi Righ bölgesi, GD Cezayir) ve su kimyası üzerine etkilerinin incelenmesi

    Investigation of the climate change affects on the terminal complex aquifer (Wadi Righ region, SE Algeria) and water chemistry

    ASMA BETTAHAR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Jeoloji MühendisliğiSüleyman Demirel Üniversitesi

    Su Yönetimi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ŞEHNAZ ŞENER

  3. Tez No

    842001

    Yüzer güneş enerjisi santrallerinin (YGES) konuşlandırılmasında bulanık örtüştürmeye dayalı bir optimizasyon metodolojisi: YGES elverişli rezervuar yüzeyi

    An optimization methodology to deployment of floating photovoltaics (FPV) based on fuzzy overlay: FPV convenient reservoir surface

    MEHMET SEREN KORKMAZ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Meteorolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Meteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET DURAN ŞAHİN

  4. Tez No

    604161

    Sustainability problem of the Euphrates - Tigris basin water resources under a changing climate

    Değı̇şen ı̇klı̇m şartları altında Fırat - Dı̇cle havzasında su kaynaklarının sürdürülebı̇lı̇rlı̇ğı̇ sorunu

    MAHSA ZEYNALZADEH

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Deniz Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    İklim ve Deniz Bilimleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖMER LÜTFİ ŞEN

  5. Tez No

    938497

    Manisa Salihli ilçesinin iklim özellikleri ile tarımsal aktiviteler arasındaki ilişkinin incelenmesi

    Investigation of the relationship between climate characteristics and agricultural activities of Manisa Salihli district

    CENGİZ ARSLAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    CoğrafyaAfyon Kocatepe Üniversitesi

    Coğrafya Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ OKAN BOZYURT

Geri Dön