Long-term trends of meteorological drought over Turkiye

Abstract

Bu çalışmada, Türkiye'deki uzun vadeli kurak ve yağışlı dönemlerin değişimleri, bunların yüzey ortamı ile ilişkisi ve kuraklık koşullarını tetikleyen büyük ölçekli atmosferik dolaşım mekanizmaları incelenmiştir. Bu amaçla, Türkiye'de homojen bir şekilde dağıtılmış 92 meteoroloji istasyonunun yüzey tabanlı aylık ortalama sıcaklık, bağıl nem ve aylık toplam yağış verileri 1965-2020 dönemi için kullanılmıştır. Kuraklık koşulları için, 1903-2022 dönemi için 0.5ºX0.5º aylık ızgaralı Standartlaştırılmış Yağış Evapotranspirasyon İndeksi (SPEI-1 ay) değerleri kullanılmıştır. Mevsimsel kuraklık koşulları ile yerinde gözlemler arasındaki istasyon ve bölgesel bazlı korelasyonlar ve uzak etkileşim paternlerinin (TP'ler) bölgesel kuru/nemli mevsimler üzerindeki rolü, Kuzey Atlantik Salınımı (NAO) ve Doğu Atlantik/Batı Rusya (EA/WR) desenlerinin aylık indeks değerleri kullanılarak incelenmiştir. Türkiye'nin Ege Bölgesi'nde (AR) aşırı kuru/nemli olayların meydana gelmesine neden olan sinoptik mekanizmalar, NCEP/NCAR Reanaliz verileri kullanılarak araştırılmıştır. Ana sonuçlara göre, SPEI-1 ay değerlerinde istatistiksel olarak anlamlı negatif eğilimler, özellikle kış ve yaz mevsimlerinde Türkiye'nin batı (AR) ve güney (Akdeniz: MeR ve Güneydoğu Anadolu: SEAR) bölgelerinde gözlemlenmiştir. AR (r=0.62), MeR (r=0.67) ve SEAR (r=0.48) bölgelerinde kış SPEI-1 ve yağış değerleri arasındaki en yüksek istatistiksel olarak anlamlı (p<0.05) pozitif korelasyonlara ek olarak, sıcaklık artışlarının bu bölgelerde daha sık yaz kuraklığı olaylarının meydana gelmesine neden olduğu belirlenmiştir. Özellikle Temmuz sıcaklıklarında AR, MeR ve SEAR bölgeleri için r değerleri sırasıyla -0.58, -0.60 ve -0.61 olarak bulunmuştur. NAO'nun kuraklık olayları üzerindeki etkisi, kış ve yaz aylarında daha anlamlıdır. Pozitif kış NAO koşulları sırasında, Azorlar yüzey yüksek basıncı Doğu Akdeniz Havzası üzerinde yer almakta ve atmosferik blokaj oluşturarak Türkiye'nin batısında şiddetli kuraklık koşullarına neden olmaktadır (AR'daki yağışlar normalin %60 altında ve bölgesel sıcaklık normalin 1.5 ºC altında). Diğer taraftan, yaz NAO (-) evreleri sırasında, kuzeyden gelen hafif rüzgarlar, genişlemiş Azorlar yüzey yüksek basıncı ve Asya muson düşük basıncı arasındaki etkileşim sonucunda AR'ye kuru hava taşımaktadır. Atmosferin düşük seviyelerinde uzayan normalin üzerinde sıcaklık izotermi ve yüzeydeki kuru hava, Türkiye'nin batısında daha sık ve yoğun kuraklık koşullarına neden olmaktadır (AR sıcaklığı normalin 1.2 ºC üzerinde).In this study, long-term variations of dry and wet events of Türkiye, their relationship with surface environment and background large-scale atmospheric circulation mechanisms triggering drought conditions are investigated for Türkiye. For this purpose, surface based monthly mean- temperature, relative humidity, and monthly total precipitation data of homogenously distributed 92 meteorological stations in Türkiye are used for the period 1965-2020. For drought conditions, 0.5ºX0.5º monthly gridded values of Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI-1 month) are used for the period 1903-2022. Station and regional based correlations between seasonal drought conditions and in-situ observations and the role of teleconnection patterns (TPs) on regional dry/wet seasons are investigated by using the monthly index values of North Atlantic Oscillation (NAO) and East Atlantic/West Russia (EA/WR) patterns. Synoptic mechanisms causing the occurrence of extreme dry/wet events in Aegean Region (AR) of Türkiye are also investigated using NCEP/NCAR Reanalysis data. According to the main results, statistically significant negative trends of SPEI-1-month values are especially observed in the western (AR) and southern (Mediterranean: MeR and Southeastern Anatolia: SEAR) regions of Türkiye during winter and summer seasons. In addition to highest statistically significant (p<0.05) positive correlations between winter SPEI-1 and precipitation values in AR (r=0.62), MeR (r=0.67), and SEAR (r=0.48), we have found that temperature increments enable to occurrence of more frequent summertime drought events in these regions, especially during July temperatures (r values are -0.58, -0.60, and -0.61 for AR, MeR, and SEAR regions, respectively). The impact of NAO on drought events is more meaningful during winter and summer months. During positive phases of winter NAO conditions, Azores surface high is located over Eastern Mediterranean Basin and causes atmospheric blockage which is resulted severe drought conditions in western of Türkiye (precipitation in AR is 60% less than its normal and 1.5 ºC below-normal regional temperature). On the other side, during summer NAO (-) phases, northerly light winds transfer dry air from northern terrestrial regions to the AR as a consequence of the interaction between expanded Azores surface high and surface Asiatic monsoon low. Prolonged above-normal temperature isotherm at low level of the atmosphere and dry air at the surface resulted in more frequent and intense drought conditions over western of Türkiye (1.2 ºC above-normal AR temperature). Key words: Drought, SPEI, teleconnection patterns, NCEP/NCAR, Türkiye