Drought assessment in Aydın and İzmir Districts in Turkey

Abstract

Drought indices are widely used in order to track the severity, duration, and frequency of droughts, drought indices are frequently utilized. Turkey's Aegean region, which is expanding, has a range of water resources, including lakes, streams, lakes, and groundwater aquifers. In this study, the drought features in the Büyük Menderes, Küçük Menderes, and Gediz basins in the Aegean area of Turkey are investigated using long-term total precipitation and temperature records from 14 meteorological stations between 1973 and 2020 (47 years). For this, the Standardized Precipitation Index (SPI) and the Standardized Precipitation and Evapotranspiration Index (SPEI), and Discrepancy Precipitation Index (DPI) are used to investigate drought patterns, monthly and over 3-, 6-, and 12-month (annual) periods. The results reveal that the monthly indices show almost the same results for the whole study area, but the different indices differ in the severity of drought. As a common belief, moderate, severe, and extreme drought is observed at the end of the 1980s and around 2020, which is the closest year to the present. In addition, the trend analysis of the annual temperature (daily average) and total precipitation time series data collected from these 14 stations is examined. Sen test, Mann-Kendall test, and Spearman's rho test are used for trend detection. The Pettitt test is used to estimate the magnitude of the slope in the series and the Theil-Sen approach is used to detect the change point of the series. For precipitation, all stations showed a statistically significant increase in trends. In the temperature analysis, on the other hand, all stations show statistically significant increasing trends in daily average temperatures. The amount of precipitation increase determined by the Theil-Sen test is found to be between 4.2 and 7.9 mm/year.

Kuraklık endeksleri, kuraklıkların sıklığını, süresini ve şiddetini izlemek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Ege bölgesi, deniz kıyıları, göller, akarsular ve yeraltı suyu akiferleri dahil ancak bunlarla sınırlı olmayan çeşitli su kaynakları ile Türkiye'nin gelişen bir bölgesidir. Bu çalışmada, Türkiye Ege bölgesinde bulunan Küçük Menderes, Gediz ve Büyük Menderes havzalarındaki kuraklık durumlarını saptamak için 1973-2020 (47 yıl) yıllarında 14 meteoroloji istasyonundan alınan uzun süreli toplam yağış ve sıcaklık kayıtları kullanılmıştır. Bunun için, kuraklık durumlarını irdelemek için 1-, 3-, 6- ve 12 aylık zaman periyotlarında Standardize Yağış İndeksi (SPI), Standardize Yağış ve Evapotranspirasyon İndeksi (SPEI) ve Tutarsızlık Yağış İndeksi (DPI) kullanılmıştır. Sonuçlar, 1 aylık endekslerin tüm çalışma alanı için hemen hemen aynı sonuçları gösterdiğini ancak, farklı endekslerin kuralık şiddeti hakkında farklılaştığını ortaya koymaktadır. Ortak kanı olarak, 1980'li yılların sonunda ve günümüze en yakın yıl olan 2020 civarında, orta, kvvetli ve aşırı şekilde kuraklıklar gözlenlenmiştir. Ayrıca bu 14 istasyondan toplanan yıllık sıcaklık ve toplam yağış zaman serisi verilerinin trend analizi incelenmiştir. Trend tespiti için Sen testi, Mann-Kendall, Spearman's rho testi kullanıldı. Serilerdeki eğimin büyüklüğünü tahmin etmek için Pettitt testi ve serilerin değişim noktasını tespit etmek için Theil-Sen yaklaşımı kullanıldı. Yağış için, tüm istasyonlar eğilimlerde istatistiksel olarak önemli bir artış gösterdi. Sıcaklık analizinde ise tüm istasyonlar günlük ortalama sıcaklıklarda istatistiksel olarak anlamlı artış eğilimleri göstermektedir. Theil-Sen testi ile belirlenen yağış artış miktarı 4,2 ile 7,9 mm/yıl arasında bulunmuştur. Theil-Sen yaklaşımı ile belirlenen sıcaklığın artış eğilimi ise tüm istasyonlar için on yılda 0,2 - 0,35 °C olarak bulunmuştur. Pettitt testi ile belirlenen sıcaklık trendlerinin değişim noktalarının tüm istasyonlar için 1998 yılında meydana geldiği tespit edilmiştir.