Bursa Kentinde Su Kıtlığının İklim Değişikliği ve Nüfus Senaryoları Açısından Makine Öğrenmesi Kullanılarak İncelenmesi


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Bursa Uludağ Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, Sosyal Bilimler Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: SEMANUR COŞKUN

Danışman: Abdullah Akbaş

Özet:

Küresel iklim değişikliği ile birlikte iklimsel sistemlerin ve onların alt sistemlerindeki birçok parametrenin hem alansal hem de zamansal açıdan ortalama ve uç koşullarında değişiklik beklenmektedir. Araştırmalar iklimin küresel ölçekte değişmekte olduğunu gösterir, ancak Akdeniz havzası iklim değişikliği açısından sıcak-bölge (İng. hotspot) olmakla birlikte Türkiye'de iklim değişikliğinden en fazla etkilenecek bölgelerden biridir. Bu açıdan bakıldığında Türkiye'de iklim değişikliği ile birlikte su varlığında ve su kıtlığında bir problem oluşacağı beklenmektedir. Bu kapsamda, iklim değişikliğinin oluşturacağı su kıtlığı ve kuraklıkları anlamak için Marmara Bölgesinde yer alan Bursa İlinin kentsel su ihtiyacını sağlayan barajdaki hacim miktarları ve değerleri belirlenmiştir. Şehir merkezinin su ihtiyacı Doğancı Barajından karşılanmaktadır ve bu bakımdan gelecekteki baraj hacmi için çeşitli projeksiyonlar üretilmiştir. Bunun için ilk olarak dinamik bir şekilde 10 km'ye kadar düşürülmüş RegCM4.4 bölgesel iklim modeli kullanılmıştır. RegCM çıktılarından yola çıkılarak Penman-Monteith metoduna göre çalışma alanının buharlaşma değerleri elde edilmiştir. Daha sonra SCS-CN yağış-akış modeli kullanılarak Doğancı Barajı havzalarına gelen akarsuların akım değerleri gelecek için hesaplanmıştır. Bu değerler elde edildikten sonra makine öğrenmesinde sıklıkla kullanılan Destek Vektör Makinesi (SVM) yöntemiyle referans dönemi için gözlem verisi kullanılarak yağış, buharlaşma ve akım değerleri ile baraj hacmi arasında istatistik model kurulmuştur. Daha sonra baraj hacminin geleceğe ait değerlerini elde etmek için RegCM verileri kullanılarak RCP 4.5 ve RCP 8.5 senaryo temelinde SVM vasıtasıyla baraj hacimleri hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar Standartlaştırılmış Rezervuar İndeksine (SRSI) dönüştürülerek Doğancı Barajı'nın geleceğe ait kurak ve nemli dönemleri ortaya konulmuştur. Doğancı Barajı havzasının kuraklık değerleri belirlendikten sonra su kıtlığının anlaşılması için öncelikle nüfus projeksiyonlarından Aritmetik Büyüme Modeli (İng. Arithmetic Growth Model) ve Üstel Büyüme Modeli (İng. Exponential Growth Model) kullanılarak Bursa kent merkezi nüfusu 2100 yılına kadar tahmin edilmiştir. Bu çalışma sonucunda referans dönemi ile karşılaştırıldığında kuraklıkların arttığı ve kuraklıkların ekstrem koşullarının arttığı belirlenmiştir. RCP 4.5 yakın gelecek senaryosunda kurak döneme gidiş tespit edilmiştir. RCP 4.5 uzak gelecek ve RCP 8.5 yakın gelecek senaryosunda kurak ve nemli dönemler birbirini izlemiştir. RCP 8.5 uzak gelecek senaryosunda kuraklığa gidişat gösterirken sonrasında nemli döneme doğru gidişat göstermiştir. Baraj açısından su kıtlığının belirlenmesi amacı doğrultusunda nüfusa göre suyun oranı belirlenmiştir. Elde edilen hacmin nüfusa oranlanmasıyla kullanılabilir su miktarı ve kişi başına düşen su miktarları hesaplanmıştır. Referans dönemi ile RCP 4.5, RCP 8.5 yakın ve uzak gelecek senaryoları karşılaştırılmıştır. Referans döneminde kişi başına düşen su miktarı 11479 litre iken RCP 4.5 yakın gelecek senaryosunda bu değer 5319 litre olurken RCP 4.5 uzak gelecek senaryosunda 3830 litre'dir. RCP 8.5 yakın gelecek senaryosunda kişi başına düşen su miktarı 5514 litre iken RCP 8.5 uzak gelecek senaryosunda 3770 litre olarak belirlenmiştir. Kişi başına düşen su miktarı referans dönemine göre azalmış olup frekanslarının azaldığı tespit edilmiştir. Referans dönemine göre barajdaki hacim miktarlarında azalmalar görülmüştür.