Determination of last glacial equilibrium line altitudes of Turkey by glacial mass balance model

Abstract

Türkiye, Akdeniz bölgesinin doğu kesiminde 36 ° ve 42 ° Enlem, 26 ° ve 45 ° Doğu boylamları arasında yer almaktadır. İklimi ve topografyası ile Türkiye, farklı özelliklere sahip bir ülkedir. Türkiye, nispeten yüksek bir topoğrafyaya sahip bir orta enlem ülkesidir. Bu özellik sayesinde, diğer bölgeler kadar olmasa da, modern ve geçmiş dönem buzullarına ev sahipliği yapması için iyi bir potansiyele sahiptir. Türkiye'nin mevcut ikliminde, buzullar büyük alanlar işgal etmemekle birlikte, daha önceki çalışmalara göre geçmiş dönem buzullarının son buzul evresinde daha geniş alanları kapladığı anlaşılmaktadır. Bir bölgedeki yıllık ortalama kar yağışı olan bir buzulun iklim ve kalıcı kar sınırı (ELA) arasında yakın bir ilişki vardır. Buzullar, iklim değişikliği için en çok kullanılan göstergelerdir. Bu çalışmanın amacı, Türkiye'nin Son Buzul Maksimum (LGM) 'deki Kalıcı Kar Sınırı'nı tanımlamak ve önceki çalışmalarla karşılaştırmaktır. Bu amaçla, bazı iklim tahminleri yapmak için yıllık mevcut sıcaklık ve yağış değerleri kullanılmıştır. Türkiye'nin son buzul dönemi kalıcı kar sınırı, bir kütle dengesi modeli ile belirlenmiş ve önceki çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Toplamda 25 buzul alanı çalışılmıştır. WorldClim'den elde edilen aylık sıcaklık ve yağış verilerini kullanarak, yıllık erime (ablasyon) pozitif dereceli günler modeli ile hesaplanmış ve yağışların sıfırın altındaki sıcaklıklarda kar olarak düştüğü varsayılarak yıllık birikim (accumulation) hesaplanmıştır. Bilgisayar tabanlı Matlab programı tarafından yapılan hesaplamalar ile bu iki değer arasındaki fark ile yıllık kütle dengeleri bulunmuştur. Son buzul dönemine ait simülasyonlar ilk olarak yağış değerleri kullanılarak yapılmıştır, yağışlar mevcut koşullarla sabit tutulmuş ve sıcaklık -8 ° C ile -12 ° C arasında değiştirilmiştir. İkinci durumda, sıcaklık sabit tutulmuştur (günümüze göre -10°C daha düşük), yağış değerleri ise daha kurak (% 25 daha kuru) ve daha yağışlı (% 25 ) olarak değiştirilmiştir. Buna göre, Türkiye'deki son buzul dönemi kalıcı kar sınırı (ELA) hesaplanmış ve daha önceki çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Sıcaklık eksi on (-10°C) derece daha düşük ve yağış günümüz şartlarında olduğunda, Türkiye'nin güney kısmından kuzey kısmına doğru alçalan ELA değerleri görülür. Güney Toros dağlarında neredeyse 2400-2500 arasındadır. Akdağ ve Beydağ'da ELA 2200 metreden yüksektir. Sandıras, Davraz, Dedegöl, Geyikdağ, Aladağlar ve Bolkar'da ELA yaklaşık 2200 metredir. Kuzeye doğru azalan bir yönelime sahiptir. Erciyes ve Soğanlı Dağları'nda ise ELA 2000-2200 m arasındadır. Türkiye'nin kuzey kesiminde yer alan Uludağ da ise 1600-1800 m arasındadır. Türkiye'nin doğu kesiminde ELA, Batı kısmı ile kıyaslandığında daha yüksek bir seviyeye ulaşmıştır. Buzul ve İkiyaka Dağlarında ELA 2600-2700 m arasındadır. Türkiye'nin güneydoğu kısmı en yüksek ELA değerine sahiptir. - 10°C ve 1 mm yağış değerleri için (güneyden kuzeye) azalan bir yönelim vardır. Bu da Türkiye'nin kalıcı kar sınırında açık bir enlem etkisi olduğunu göstermektedir. ELA, batıdan doğuya doğru, yükseltiye parelel olarak artmaktadır. Ayrıca yükseltinin batıdan doğuya doğru artması, yükseltinin ELA ile paralellik gösterdiği görülür. Messerli'nin (1967) yılı çalışmasına göre, ELA Karadeniz bölgesinde 2300 m civarındadır. Bu çalışmada ise sıcaklığın -8°C daha düşük ve bugünkü yağış koşullarında, ELA, Karadeniz Bölgesi'nde 2000-2100 metredir. Akdeniz'de ELA 2500 m civarındadır. Akdeniz için sonuçların çoğu 2000 m'den daha yüksekte yer almaktadır. Bu değerler Messerli (1967)'nin ELA değerlerine yakındır. Buzulların büyük kısmının yer aldığı Güneydoğu Toroslarda, ELA, Messerli'nin (1967) çalışmasında 2700-2800 m arasındadır. Bu çalışmada ise tüm değerlerde ELA 2400-2500 m'den fazladır. Bu sonuç değerler arasında bir benzerlik olduğunu gösterir. Türkiye'nin batısında, ELA, Messerli'nin (1967) çalışmasında 2300 m civarındadır ancak bu çalışmada, Messerli (1967) çalışmasına göre daha düşük ELA değerleri elde edilmiştir.

Turkey is located in the Eastern part of Mediterranean region between 36°N and 42°N latitude and 26°E and 45°E longitude. Turkey's climatic and topographic features have strong contrasts which indicate a characteristic feature for Turkey. As a general view, Turkey has a varied topography for its all geographical regions. Turkey is a mid-latitude country located with a relatively high topography. In the current climate of Turkey, glaciers do not occupy large areas but it is known that paleo-glaciers covered larger areas during the Last Glacial stage based on earlier studies. There is a close relationship between climate and equilibrium line altitude (ELA) of a glacier. Glaciers are the most commonly used indicators for climate change. The purpose of this study is to calculate Turkey's ELA by glacial mass balance model during the Last Glacial Maximum (LGM) and compare with previous studies. For this purpose, monthly present day temperature and precipitation were used to make paleo-climatic estimations. The Last Glacial stage ELA were determined by a glacier mass balance model and compared with previous studies. In total, 25 glacial areas have been studied. Using the monthly temperature and precipitation data obtained from WorldClim, annual ablation was calculated by positive degree day model and annual accumulation were calculated assuming that precipitation falls as snow at 0°C. Calculations made by an in-house Matlab program. Annual mass balances were found with the difference between the accumulation and ablation values. The simulations for the last glacial period were firstly done with the precipitation was kept the same as the present conditions, and the temperature depressions was changed between -8°C and -12°C. In the second case, the temperature was kept constant (-10°C lower than today), the precipitation was changed from drier (%25 drier) to humid (%25 wetter) conditions than today. Accordingly, the last glacial paleo-equilibrium line altitudes in Turkey were calculated and spatially compared with earlier studies. When temperature is 10°C cooler than today and precipitation is in the present day condition (Precipitation=1), ELA decreasing from south of Turkey to the north. It is almost between 2400- 2500 m a.s.l. in the Southeast Taurus. In Akdağ and Beydağ, ELA is more than 2200 m a.s.l in Sandıras, Davraz, Dedegöl, Geyikdağ, Aladağlar and Bolkar, ELA is about 2200 m. It has a decreasing pattern toward to north. Erciyes and Soğanlı Mountains have ELA 2000-2200 m. In Uludağ which is situated in the north part of the Turkey it is in between 1600-1800 m. In the eastern part of Turkey, ELA is higher when it compared with western Turkey. In Buzul and İkiyaka Mountains, ELA is in between 2600-2700 m. Southeast part of Turkey has the highest ELA value. For –10°C temperature decrease and same as today's precipitation values (from south to north) there is a decreasing pattern. It shows that there is clear latitude effect in Turkey's ELA. From west to east ELA is increasing as elevation 'increasing from west to east. It also shows that elevation affects the ELA in Turkey because elevation is increasing from west to east. The places where elevation is high have higher ELA compared to other places in the Turkey. According to the study of Messerli (1967), ELA is 2300 m in the Black Sea region. When the temperature -8 °C below today and present day precipitation condition, ELA estimates of 2000- 2100 m in the Black Sea close the Messerli's estimates. In the Mediterranean ELA is around 2500 m. For Mediterranean, all results that I have are higher than 2000 m. This can indicate ELA is almost same values in the Mediterranean in LGM. In the south east region that have most of the glaciers, ELA is between 2700-2800 m in the study of Messerli (1967). It is more than 2400-2500 m in southeast region for all the cases applied. That also shows that there is a match between these values. In the west part of Turkey, ELA is around 2300 m in Messerli (1967) study but in this part, I got lower ELA values when it compares to Messerli (1967)'s study.