Effects of climate change on potential range shifts and composition of Türkiye's terrestrial ecosystems
İklim değişikliğinin Türkiye'nin karasal ekosistemlerindeki potansiyel dağılım ve kompozisyon değişikliklerine olan etkileri
- Tez No: 863737
- Danışmanlar: PROF. DR. ÖMER LÜTFİ ŞEN, DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖMER YETEMEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Botanik, Coğrafya, Ormancılık ve Orman Mühendisliği, Botany, Geography, Forestry and Forest Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İklim ve Deniz Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yer Sistem Bilimi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 138
Özet
İklim değişikliğinin giderek somut bir hal aldığı içinde bulunduğumuz bu dönemde, özellikle biyolojik çeşitlilik bakımından kritik öneme sahip bölgelerde, türlerin potansiyel dağılım alanlarının modellendiği yüzyıllık öngörmeler/projeksiyonlar, orman kapasitesinin korunmasına öngörü sağlayabilmesi, hassas alanların belirlenebilmesi, farklı türlerin maruz kaldıkları stres faktörlerinin tespit edilebilmesi, kritik alanların belirlenebilmesi ve koruma politikalarının oluşturulabilmesi ya da bilimsel kanıta bağlı olarak bu politikaların ve yönetim yaklaşımlarının güncellenebilmesi için büyük önem arz etmektedir. Bu modelleme çalışmalarında, birden fazla odunsu türün dağılımlarını, rekabet ya da türlerin tahribatlar karşısındaki dayanıklılıklarını da hesaba katarak hesaplayabilen dinamik vejetasyon modelleri, sürdürebilirliği destekleyen, bilimsel kanıta dayalı öngörülerin oluşturulabilmesine yardımcı olabilmektedir. Bu tez çalışmasının amacı, mevcut zamandan yüzyıl sonuna kadar olan dönemde Türkiye ve komşu bölgelerde, odunsu türlerin potansiyel yayılım alanlarını belirlemek, ve Türkiye'nin potansiyel orman kapasitesinin ve karasal ekosistemlerin önemli bir parçası olan bu bitki topluluklarının biyokütle ve yoğunluklarının yüzyıl sonuna kadar, insan etkisinin olmadığı bir senaryoda nasıl değişeceklerine, türlerin dağılımlarının ne yöne hareket edeceğine, ve bu hareket esnasında potansiyel orman kompozisyonlarının ne şekilde değişebileceğine dair, türlerin potansiyel biyoklimatik adaptasyonlarını da hesaba katarak, öngörüler geliştirmektir. Bu minvalde bu çalışma, benzer metodoloji kullanılarak Avrupa ormanları üzerinde sınırlı kalmış çalışmalara, hem çözünürlük (zamansal ve mekansal), hem de çalışma bölgesindeki mevcut lokal iklimsel adaptasyonlar öngörülerek bu bölge için odunsu türlerin foksiyonel parametrizasyonlarının yapılandırılması, ayrıca, simülasyonlara bölge için önem arz eden yeni türlerin katılması itibari ile katkı sağlamayı hedeflemektedir. Bu çalışma kapsamında 25 odunsu tür, ve ekosistem simülasyonunun başlangıç noktası olarak da C3-tip otsul tür grubunun dağılımları, küresel dinamik vejetasyon modeli LPJ-GUESS v. 4.1 kullanılarak, orman ekosistemlerin dağılımı Türkiye ve doğu, güney ve kuzey yönlerini de içine alan bir çalışma alanında modellenmiştir. Bu çalışma, tek bir türün modellendiği tür yayılım modeli çalışmalarından farklı olarak, iklim parametreleri ve olası kaynak limitasyonları yanısıra, baskılar altında oluşabilecek rekabet, tahribatlar ve türlerin bunlara ve birbirlerine gösterdikleri olası tepkiler göz önünde bulundurularak yapılan bir modelleme çalışmasıdır. Çalışmada kullanılan dinamik vejetasyon modeli, IPCC'nin raporlarında da kullanılan küresel bir ekosistem modeli olan LPJ-GUESS'in detaylanarak güncellendiği son versiyonudur (v 4.1). Simülasyonlar, tarihsel dönem için (1961-2014) ERA5-Land reanaliz verileri, senaryo dönemi için de (2015-2100) CMIP6'da yer alan SSP5-8.5 yüksek emisyon senaryosuna göre gerçekleştirilmiş beş farklı global sirkülasyon modeli çıktıları kullanılarak yapılmıştır. Her model çıktısı kendi içerisinde değerlendirilmiş, ve sonuç değerlendirmesinde de tüm model sonuçlarının grid bazlı medyanları temel alınmıştır. Global sirkülasyon modellerinin yanlılık düzeltmeleri ERA5-Land reanaliz verileri kullanılarak ve 1995-2014 referans dönemi baz alınarak gerçekleştirilmiştir. Referans dönemi seçiminde hem IPCC'nin 6. değerlendirme raporu (IPCC 2021), hem de küresel ısınmanın mevcut durumu göz önüne alınmıştır. Odunsu türlerin biyoklimatik tolerans seviyelerinin sıcaklık parametrelerinin belirlenmesinde 1 km'lik CHELSA iklim verisetleri, ve tüm diğer iklimsel tolerans seviyeleri için de 9 kmlik ERA-5 reanaliz verisi kullanılmış, Orman Genel Müdürlüğü amenajman verileri, ve EUFORGEN tür dağılım haritaları kullanılarak dağılımların doğruluğu tespit edilmiştir. Ayrıca, kritik noktalara yapılan saha ziyaretleri de bu türlerin tolerans seviyelerindeki son kalibrasyonların yapılabilmesine, ve yeni türlerin listeye dahil edilebilmesine yardımcı olmuştur. Bu tez çalışması kapsamında türlerin biyoklimatik tolerans seviyelerinin tespiti için kullanılan tüm iklim verisetleri, simülasyonlarda kullanılmak üzere hazırlanmadan önce, istasyon verileri ile bölgesel olarak karşılaştırılmış, ve gerek ERA5-Land'in gerekse de CHELSA verisetinin sıcaklık parametrelerinin bu bölgedeki çalışmalar için istasyon verileri ile uyumlu olduğuna karar verilmiş, yağış parametrelerinin tespitinde ERA5-Land'e sadık kalınmıştır. Reanaliz verisetleri istasyon verisetlerine istinaden bu tarz modelleme çalışmalarda, homojen bir yapıya sahip olmaları, ve uzun dönem ortalamaları hesaplanırken bu yapının daha doğru sonuçları verebilme özelliği göz önünde bulundurularak seçilmiştir. Bazı kritik bölgelerde farklı araştırmacıların yaptığı saha çalışmalarında elde ettikleri mikro-meteoroloji istasyonları verileri de, bu araştırmacılar ile temasa geçilip, onların bu verileri paylaşımı sayesinde, çalışmanın erken aşamasındaki biyoklimatik tolerans seviyelerinin parametrizasyonunda kullanılmıştır. Çoklu simulasyon sonuçlarının tamamı, tutarlı bir şekilde, tüm çalışma alanı için biyokütlede önemli bir artışa işaret ederken, bu artışın özellikle bozkır ekosistemlerinde meydana geliyor olması, bu simulasyonlar serisinin en önemli sonuçlarından birisi olmuştur. Bu alanlarda odunsu türlerin biyokütlelerini artırarak, yer yer alanı ele geçirmelerinin yanısıra, soğukcul türlerin dağlık alanlar etrafında toplanması, ve alanlarını yüksek masifler çevresinde konsolide etmeleri, yer yer sayısal olarak baskın oldukları alanlarda geri çekilip, popülasyonlarını küçülterek daha geniş alanlara yayılma stratejileri, yüzyıl sonuna kadar süren simülasyonların diğer önemli bir sonucudur. Simülasyonlar süresince özellikle soğukcul türlerin enlemsel bir hareketten ziyade, tırmanmayı seçmeleri, sayısal üstünlükten ziyade biyokütleye yatırım yapma tercihleri de önemli sonuçlar arasında yer almıştır. Simülasyon sonuçlarındaki ormanların ve ağaçlık alanların kompozisyonları, tüm simülasyon süresi boyunca ama özellikle yüzyıl sonunda ağırlıklı olarak ılıman türlerden oluşurken, bu türlerin alanlarını enlem ya da yükseklik kaygısı olmadan mutlak bir şekilde genişletme kapasiteleri de varılan önemli sonuçlar arasındadır. Özellikle kuraklığa dayanıklı ılıman türlerin hem sayısal üstünlüklerini hem de biyokütlelerini artırma potansiyeli, ve bu minvalde kuraklığa hassas türlerin, her ne kadar ılıman olsalar da, sayısal üstünlüklerinden feragat etmeleri, ve kaynakların sınırlı olduğu durumlarda rekabetten mağlup olarak çıkmaları da simülasyon sonuçlarındaki ormanlık alanların kompoziyonlarını etkileyen en önemli gelişmeler arasındadır. Tüm türler, 140 yıllık simülasyon dönemini, bir kapasitede, çalışma bölgesinde hayatta kalarak tamamlarken (herhangi bölgesel bir yokolma simülasyon sonuçlarına yansımamıştır), ya monotipik/homojen orman alanlarından feragat ederek karışık orman formasyonları içerisinde var olmaya devam etmişler, ya“takımın bir parçası”olarak hayatta kalmışlar, ya da daha geniş alanlara yayılarak dominant pozisyonlarını sağlamlaştırmışlardır. Özet olarak, çoklu simülasyonların sonuçları yüzyıl sonunda, ve insan etkisinin olmadığı bir senaryo altında çalışma bölgesi için odunsu türlerin biyokütlelerinde genel bir artış öngörürken, vejetasyon komposizyonlarında da ciddi değişikliklere (örneğin, bozkır ekosistemlerinin ormanlaşması gibi) işaret etmektedir. Tüm sonuçlar, yakın zamandaki paleo çalışmalarla da yer alan benzer çıkarımların altını çizerken, Anadolu'nun orman kapasitesini de öne çıkarması açısından önemlidir. Bilimsel kanıtlara dayanan doğru çevresel politikalarla da hakkaniyetli bir insan-doğa ortak yaşamı bu bölge için tasarlanabilirse, bu bölge ekolojik bir beşik olarak rölünü yüzyıl sonrasına da taşıyabilecektir.
Özet (Çeviri)
At the current critical juncture with climate change, centennial projections of potential species distributions in biodiversity hotspots, using dynamic vegetation models with integrated ecological notions such as competition, may provide vital insight into conservation efforts. The central aim of this thesis research is to estimate the current and future potential distribution of Türkiye's forests and their composition in the absence of anthropogenic landcover change, to calibrate the bioclimatic thresholds of certain key taxa to reflect their regional distribution in simulations using a process-based dynamic regional-to-global vegetation model (DGVM) to introduce new taxa to the simulations where necessary and in this manner to contribute to past studies on the distribution of European forest taxa by filling an important spatial gap. For this purpose, potential distribution of 25 forest taxa, and a C3-grass type are simulated by means of LPJ-GUESS v. 4.1 for the Anatolian Peninsula, keeping a spatial window large enough to track temporal changes in the vegetation range and composition in its surrounding areas. The model was forced with ERA5-Land reanalysis data for the historical period (1961-2014), and five different global climate model (GCM) contributions to the 6th phase of the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP6) for the scenario period (2015-2100). The GCM datasets were interpolated to ERA5-Land's resolution and bias corrected with the climatology of the reference period 1995-2014 from the ERA5-Land dataset. The reference period for bias correction was selected in accordance with the 6th assessment report of Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC 2021), and in part, to reflect the current state of global warming. Shared Socioeconomic Pathways (SSP) 5-8.5, the high emissions scenario, was selected for all simulations. The bioclimatic tolerance levels of all plant functional types were calibrated using the temperature components of 1 km CHELSA dataset, and 9 km ERA5-Land datasets, calculating climatologies where necessary using Climate data operators (CDO) and R computing language; species distribution maps from European forest genetic resources programme (EUFORGEN); and the forest inventory data from General Directorate of Forestry (GDF) of Türkiye. In situ site visits were also undertaken to critical regions within the study area to further finetune the bioclimatic tolerance levels of certain key taxa, and further analysis of both observation data and the simulation results were made using R and ArcGIS. The simulation results from multiple model runs highlighted a consistent increase in woody species biomass for the entire study region, by the end of the century. The increase in biomass, mainly in the grasslands ecosystems was an important outcome of these series of simulations, which highlighted a consistent encroachment of woody taxa into terrain that is otherwise dominated by grasslands in simulations, in part reigniting the discussion over the past anthropogenic influence on the current vegetation composition of the Peninsula. The mountain systems also came out as important potential refugia for many cold-favoring woody taxa. Throughout the centennial simulations, the tree species prioritized an altitudinal move rather than a latitudinal one, consolidating their ranges around high elevation massifs, occasionally giving up their density dominance but gaining biomass. The composition of forest and woodland ecosystems shifted in large part in favor of the temperate taxa, as these species expanded their distribution ranges throughout the study area, without any particular prioritization for altitude or latitude. Temperate taxa with higher tolerance for drought increased their overall biomass and density, while the drought sensitive species gave up their dominance but continued to exist in smaller groups in areas where resource limitation became a determinant for the outcome of competition. All simulated taxa survived the 140-year simulation period at some capacity (there were no potential regional extinctions), finding some form of a footing along this ancient land bridge – some giving up their largely monotypic/homogeneous forest ranges for mixed forest compositions; others either leaving their dominant presence and becoming a“member of the team”; or exerting their dominance over a larger area. Overall, the results from these series of simulations, sans human presence, suggest a high potential for future forest cover throughout the study region by the end of the century under a high emissions scenario, and important changes in vegetation composition including encroachment of grasslands ecosystems by woody taxa. Our findings also corroborate recent paleo studies that highlight the early forest capacity of Asia Minor, and with the right environmental policies in place to ensure a fair human-nature co-existence, the region may continue to play its role as a cradle.
Benzer Tezler
- Vegetation phenology and its interactions with climate change – a study on Turkey and its region
Türkiye ve bölgesinde iklim değişikliği ve vejetasyon fenolojisi ilişkisi: Uydu verilerine dayalı bir yaklaşım
TUĞÇE ŞENEL
Doktora
İngilizce
2023
Botanikİstanbul Teknik Üniversitesiİklim ve Deniz Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN NÜZHET DALFES
- Lityum iyon piller için yazdırılabilir NMC katot mürekkeplerinin sentezi
Synthesis of printable NMC cathodes for lithium ion batteries
FATMA SENA TUNCA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUD TOKUR
- Ecological drivers of community assembly across taxonomic groups and trophic levels
Başlık çevirisi yok
KORHAN ÖZKAN
Doktora
İngilizce
2013
Çevre MühendisliğiAarhus UniversitetPROF. ERIK JEPPESEN
PROF. JENS CHRISTIAN SVENNING
- Anadolu'da bazı bitkilerin dağılış kalıplarındaki değişimler (Son buzularası dönemden geleceğe)
Changes in distribution patterns of some plants in Anatolia (From the last interglacial to the future)
BURAK SUİÇMEZ
- Hydrologic sensitivity of a critical turkish watershed to informwater resource management in an altered climate
Başlık çevirisi yok
FURKAN YUNUS EMRE CEVAHİR