İklim değişikliğinin Türkiye’de referans bitki su tüketimi, kuraklık ve şeker pancarı verimi üzerine etkileri

Abstract

Bu çalışma, iklim değişikliğinin Türkiye’de referans bitki su tüketimi (ET0), kuraklık ve şeker pancarı verimi üzerindeki olası etkilerini araştırmayı amaçlamaktadır. Bu doğrultuda 1971-2000 dönemini referans alarak, 2023-2052 ve 2069-2098 dönemleri için RCP4.5 ve RCP8.5 senaryoları altında üç farklı iklim modeli (GFDL, HADGEM, MPI) kullanılmıştır. ET0 değerleri FAO Penman-Monteith eşitliğiyle, kuraklık değerlendirmeleri Keşif Kuraklık İndeksi (RDI) yöntemiyle, şeker pancarı verim simülasyonları ise AquaCrop modeliyle gerçekleştirilmiştir. Eğilim analizlerinde Mann-Kendall ve Spearman sıra korelasyon testlerinden yararlanılmış, trend şiddeti Sen’in eğim testiyle hesaplanmış, mekânsal ve zamansal dağılımlar ise coğrafi bilgi sistemleri tabanlı haritalarla görselleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, gelecek senaryolarında ET0 değerlerinde önemli artışların görüleceğini, özellikle uzak gelecekte bu artışların belirginleşeceğini göstermektedir. Bölgesel incelemelerde Karadeniz Bölgesi diğer bölgelere kıyasla daha düşük ET0 artışları sergilerken, Güneydoğu Anadolu ve Marmara’nın doğusunda ise yükseliş eğiliminin daha yoğun olduğu belirlenmiştir. Kuraklık projeksiyonları, aşırı kurak yılların sayısında artış beklenmekle birlikte, kurak yılların genel sıklığının yaklaşık %50 seviyesinde sabit kalacağını işaret etmektedir. AquaCrop modelinin kalibrasyon ve doğrulama adımları sonucunda, simüle edilen toprak su içeriği ile saha ölçümleri arasında 0,80-0,97 aralığında yüksek korelasyon katsayıları elde edilmiştir. Verim tahmini açısından ise kalibrasyon ve doğrulama aşamalarında nRMSE değerleri %0-10 aralığında seyretmiş, bu sonuçlar modelin şeker pancarı verimini öngörmede oldukça başarılı olduğunu göstermiştir. AquaCrop ile yapılan şeker pancarı verim simülasyonları, optimum sulama koşullarında gelecek dönemlerde verimde %58-65’i bulan artışların mümkün olduğunu ortaya koyarken, sulama suyu uygulanmayan senaryolarda %40’ı aşan verim kayıpları öngörülmüştür. Bu bulgular, artan sulama suyu ihtiyacı ve kuraklık riskleri karşısında tarımsal sürdürülebilirliğin sağlanması için entegre su yönetimi ve iklim uyum politikalarının ivedilikle uygulanmasının kritik önemini vurgulamaktadır.This study aims to investigate the potential impacts of climate change on reference crop evapotranspiration (ET0), drought, and sugar beet yield in Turkey. Accordingly, using the 1971-2000 period as reference, three different climate models (GFDL, HADGEM, MPI) were employed to simulate the periods 2023-2052 and 2069-2098 under the RCP4.5 and RCP8.5 scenarios. ET0 was calculated using the FAO Penman-Monteith equation, drought assessments were conducted with the Reconnaissance Drought Index (RDI), and sugar beet yield simulations were performed with AquaCrop model. Trend analyses were carried out using the Mann–Kendall and Spearman’s rank correlation tests, while trend magnitudes were determined through Sen’s slope test. Spatial and temporal distributions were visualized using Geographic Information System based maps. The results indicate significant increases in ET0 under future scenarios, particularly in the distant future. Regionally, the Black Sea Region exhibited relatively lower ET0 increases compared to other regions, whereas Southeastern Anatolia and the eastern Marmara Region showed a more pronounced upward trend. Drought projections point to an increased frequency of extremely dry years, though the overall occurrence of drought years is expected to remain around 50%. Following calibration and validation, AquaCrop model demonstrated high accuracy: correlations between simulated and observed soil water content were in the 0,80-0,97 range, and yield estimates yielded nRMSE values between 0-10%. These findings confirm the strong performance of model in predicting sugar beet yields. Under optimal irrigation conditions, AquaCrop simulations revealed possible yield increases of up to 58-65% in future periods, whereas scenarios without irrigation suggested yield losses exceeding 40%. Collectively, these outcomes underscore the critical need for promptly implementing integrated water management and climate adaptation strategies to safeguard agricultural sustainability against increasing irrigation demands and heightened drought risks.