Spatio-temporal changes of lake water extents in Lakes region (Turkey) using remote sensing

Abstract

Göllerin su sınırılarının izlenmesi uzaktan algılamanın en popüler alanlarındanbirisidir. Göllerin su sınırı değişimi, sürdürülebilir su kaynakları yönetimi veekosistem ile ilişkisinden ötürü önem arz etmektedir. Akdeniz Bölgesi'nin iklimdeğişikliğinde etkilenecek önemli bir noktada olduğu düşünüldüğünde göl gözlemleridaha da önemli bir hale gelmektedir. Bu çalışmada Göller Yöresi'nde bulunan 16 göleait su sınır çizgisindeki alansal ve zamansal değişim 1984 2018 döneminde uydugörüntüleri kullanılarak izlenmiştir. Analizler bulut tabanlı coğrafi veri işlemeplatformu olan Google Earth Engine'de gerçekleştirilmiştir. Çalışmada %10'dan dahaaz bulutluluk içeren Landsat ve Sentinel 2 görüntüleri kullanılmıştır. Uydugörüntülerinden su sınırı tespiti için Normalize Edilmiş Su Fark İndeksi (NDWI)kullanılmıştır. Batimetri verileri göl su seviyesi ölçümleriyle beraber kullanılarakgöllerin alan ve hacimleri hesaplanmış ve sonuçlar uzaktan algılama yöntemleriyleelde edilen alan verileriyle karşılaştırılmıştır. Yersel ölçümlerden elde edilen alandeğerleri uzaktan algılama yöntemleriyle elde edilen alan değerlerinden yüksekçıkmıştır. Korelasyon katsayısı 0.04-0.93 arası değerler almıştır. Göllerin su sınırıdeğişimleri yağış ve buharlaşma verileriyle beraber incelenmiştir. Bu analizler sonucunda Eber, Ilgin, Beysehir, Acigol, Karatas, Akgol, Karamik ve Gavurgöllerinde su sınırlarıyla yağış değerleri arasında pozitif korelasyon, buharlaşmadeğerleri arasında ise negative korelasyon tespit edilmiştir. Analizler sonucundaAkşehir ve Burdur göllerinde düzenli olarak su sınırının azaldığı , Salda, Beyşehir,Yarışlı, Kovada, Acigol, Ilgın, Karataş, Karamık, Eber ve Akgöl için ise alan damevsimsel dalgalanmalar olduğu tespit edilmiştir. Egirdir, Salda, Beyşehir, Suğlagöllerinde 2017 sonu itibariyle su sınırı maksimum seviyelerine oranla %90 ın altınadüşmemiştir.

Monitoring inland water bodies has been one of the most popular practices in remotesensing. Changes in water extents of lakes are especially important due to strong linksto sustainable water resources management and ecosystem services. Considering thatthe Mediterranean region is a hot spot of climate change (IPCC, 2013), monitoring oflakes become more crucial. This study investigates the spatio-temporal changes inwater extents of 16 lakes in the Lakes Region, Turkey using remote sensing techniquesfor the 1984-2018 time period. The analysis was performed within Google EarthEngine® - a cloud-based geospatial data processing platform. The remotely sensedimagery utilized consisted of all the cloud free (less than 10%) images from Landsatand Sentinel-2 platforms available for the study area and period. NormalizedDifference Water Index (NDWI) was used to delineate water extent from the imageinventory. Bathymetry data was used with lake level measurements to calculatevariation in area and volume of lakes. Areas calculated with remote sensing imageswere than compared with areas calculated via in-situ measurements. Results showedthat lake extents obtained from in-situ lake level measurements were generally higherthan those estimated from remotely sensed images, with correlation coefficient valuesranging between 0.04 and 0.93. Furthermore, the relationship between spatio-temporal variations in the lake extents and hydrometeorological variables, such as precipitationand evaporation, were investigated. According to these analysis in Lake Eber, LakeIlgin, Lake Beysehir, Lake Acigol, Lake Karatas, Lake Akgol, Lake Karamik andLake Gavur; water extents have a positive correlation with precipitation and negativecorrelation with evaporation. Analysis indicated that In Lake Burdur and Lake Aksehirwater extents decreased continuously since 1984. Seasonal fluctuations in waterextents were identified for Lake Salda, Lake Beysehir, Lake Yarisli, Lake Kovada,Lake Acigol, Lake Ilgın, Lake Karatas, Lake Karamik, Lake Eber and Lake Akgol. InLake Egirdir, Lake Salda, Lake Beysehir and Lake Sugla water extent did not fallbelow %90 of their maximum extent at the end of the study period (2017).