Sakarya havzası akım verilerinin dendroklimatolojik yöntemlerle rökonstrüksiyonları

Abstract

Ağaç halkalarına dayanarak yaş saptama bilimi olarak tanımlanan dendrokronolojinin, nehir akımları ve göl seviyeleri ile ilgili olan alt dalı dendrohidroloji, yıllık halkalara dayanarak geçmiş dönemlerin nehir akımlarını, yüzeysel akışlarını ve göl seviyelerini kestirmeye çalışır (Woodhouse ve Lukas, 2008). Bu konuda dünyanın birçok bölgesinde önemli çalışmalar yapılmıştır;, özellikle su kaynaklarının kullanımına ilişkin projeler tasarımlanmadan önce, son yüzyıllardaki akım tarihi ortaya konmuştur. Türkiye'de de bu konuda yalnızca bir çalışma vardır. Bu bağlamda, tez kapsamında (1) Sakarya Havzası için akım verilerine duyarlı kronolojiler oluşturmak; (2) sıcaklık, yağış ve akım ile bu bölgedeki ağaçların yıllık halka gelişimi arasındaki ilişkileri ortaya koymak; (3) Sakarya Havzası için akımın zamanda geriye doğru tahminlerini yapmak; (4) bölgede geçmişte yaşanan kurak ve yağışlı yılları ve bunların sıklığını belirlemek amaçlanmıştır.Tez alanı Sakarya Havzası olarak belirlenmiştir. Alan, 38º30'-41º10' N enlemleri ve 29º15'-33º15' E boylamları arasında yer almaktadır. Karaçam, havza alanında geniş bir yayılışa sahip olması, ekstrem yetişme ortamlarında ormanlar oluşturması ve yaşlı bireylerine rastlanması nedeniyle araştırma materyali olarak seçilmiştir; sarıçamın araştırma materyali olarak seçilmesinde de havza alanı içerisinde orman sınırında yaşlı bireylerine rastlanmış olması ve iklim ekstremlerine dayanıklığı etken olmuştur.Örnekler, canlı ağaçlardan 50 cm'lik Pressler Artım Burgusu yardımıyla artım kalemlerişeklinde, 130 cm'den alınmıştır. Örneklerin enine yüzeyleri zımparalandıktan sonra ölçümler, LINTAB-TSAP Ölçüm Sisteminde gerçekleştirilmiştir. Her bir yöre için ölçümlerin doğruluk kontrolleri COFECHA programında yapılmış, eksik ve yalancı halkalar giderilmiş, örnekler arasındaki ilişkilerin belirlenmesi amacıyla eğrilerin uyum yüzdesi (EUY) değerleri hesaplanmıştır. Yöre içi ortak sinyallerin büyüklüğünün belirlenmesi için, işaretin gürültüye oranı ve duyarlılık katsayıları hesaplanmıştır.Dendrohidrolojik analizlerde, önce her bir yöre için tepki fonksiyonları hesaplanarak, yıllık halka genişliği ile akım arasındaki ilişkiler ortaya konmuştur. Nisan-eylül aylarındaki ortalama akım ile yıllık halka genişliği arasında yüksek ve pozitif yönde ilişkiler belirlendiği için, bu ayların tahminleri yapılmıştır.Bilecik, Bolu, Eskişehir ve Kütahya'dan 10 Pinus nigra Arn. subsp. pallasiana (Lamb.) Holmboe ve iki Pinus sylvestris L. yöre kronolojisi oluşturulmuştur. Oluşturulan bu kronolojilerden en uzunu 473 yıl uzunluğundaki TAN yöre kronolojisidir.Havza alanında 61 akım gözlem istasyonundan en uzun ve kesintisiz verilere sahip olan altı tanesi seçilmiştir. Bu istasyonlardan, yöre kronolojileriyle uyumu en yüksek olan Kocasu akım gözlem istasyonuna ait veriler kullanılmıştır. Bu istasyona için 1722-1998 yıllarını kapsayan bir dönem için nisan-eylül ayları ortalama akım tahminleri elde edilmiştir. Kuraklık genellikle bir yıl süreli (31 kez), 1725-26, 1772-1773, 1819-1820, 1844-1845, 1927-28 yıllarında ise iki yıl süreli yaşanmıştır. 1770, 1814, 1846, 1898, 1912 yılları ise yöre için çok yağışlı yıllardır. Yağışlı yıllar genellikle bir yıl süreli yaşanmış (34 kez), 1727-28, 1814-15, 1838-39, 1897-98 yılları yağışlı dönemin iki yıl üst üste yaşandığı yıllardır.

Dendrohydrology as a subdiscipline of dendrochronology, i.e. the tree-ring based age determination science, , attempt to use the annual rings to reconstruct stream flows, runoff and lake levels of the past. Important progress has been achieved in this area; in many regions of the world, prior to the design of water resources projects, the history of streams has been unrevealed for the past centuries. There is only one such study in Turkey. In this thesis, we attempt (1) to build sensitive chronologies for the stream data of the Sakarya River Basin (2) to reveal the relations of this region?s trees and their annual ring development with the temperature, rainfall and flow (3) to estimate the streamflows back in time for the Sakarya River Basin, to detect and estimate the frequency of dry and wet years in the past.Thesis area was identified as the Sakarya River Basin. The area takes place between 38º30'-41º10' N latitudes and 29º15'-33º15' E longitudes. The Black pine (Pinus nigra) was chosen as the primary research material for having such properties as a wide distribution in the basin area, formation of forests in extreme habitats and the ease of finding elderly individuals. Scots pine (Pinus sylvestris) was also used as elderly individuals are found at the border of the forest in this basin; its is also resistant to the climate extremes.Examples were taken from the living trees with the help of a 50 cm Pressler Increment Borer in the form of increment pens, from a height of 130 cm. After sanding the surface of the samples, measurements were carried out on a LINTAB-TSAP Measurement System. The accuracy checks of measurements for each region were made using the program COFECHA, missing and false rings were fixed, the percentage of compliance (EUY) of the curves was calculated for determining the relationship among the samples. In order to determine the size of the common signal for the region, the signal to noise ratio and sensitivity coefficients were calculated.Initially, the relationship between annual ring width and flow was demonstrated by calculating response functions for each region of the dendrohydrologic analysis. Since there is high and positive correlation between the annual average flow of April-September and the ring width, the estimates were made for these months.10 Pinus nigra Arn. subsp. pallasiana (Lamb.) Holmboe and two Pinus sylvestris L. region chronologies were formed from Bilecik, Bolu, Eskişehir and Kütahya. The longest among these chronologies is the 473 year long TAN region chronology.Out of the 61 streamflow observation stations in the basin area, six stations were chosen based of the length and continuity of their data.. Recontructions were based on Kocasu station?s data since it generated the highest compliance with local chronology. Between the years 1722 to 1998, streamflow estimates has been obtained for an average of the months of April-September. Droughts usually span one year (31 times), 1725-26, 1772-1773, 1819-1820 and1844-1845; two consecutive drought years occurred in the years 1927-28. 1770, 1814, 1846, 1898 and 1912 were very wet years for the region. Single wet years occurred 34 times, In 1727-28, 1814-15, 1838-39, 1897-98 two consecutive years were wet.