Etiyopya Omo-Gibe Havzası Ajora-Woybo Su Toplama Alanında Gelecekte Beklenen İklim Değişikliğinin Ölçek Küçültülmesi, Projeksiyonu ve Analizi

Küresel iklim değişikliği, su havzalarının hidrolojik dengesini bozarak su kaynaklarının sürdürülebilir yönetimini ciddi şekilde tehdit etmektedir. Tarihsel süreçte su kaynakları mühendisliği ve planlaması büyük ölçüde hidrolojik koşulların durağan olduğu varsayımına dayanmaktaydı. Ancak modern iklim bilimindeki gelişmeler, sıcaklık artışları ve yağış rejimlerindeki kaymalar nedeniyle durağanlık varsayımının artık geçerli olmadığını net bir şekilde ortaya koymaktadır. Etiyopya gibi geçim kaynakları doğrudan yağmura dayalı tarıma bağlı olan ve su altyapısı yetersiz bölgelerde, iklim değişikliğinin havza düzeyindeki etkilerini öngörmek hayati önem taşımaktadır. Omo-Gibe havzasının bir parçası olan Ajora-Woybo su toplama alanı, bu değişimlerden en çok etkilenmesi beklenen bölgelerden biri olarak öne çıkmaktadır ve havzada gelecekteki su arzını güvence altına almak için yüksek çözünürlüklü iklim projeksiyonlarına ihtiyaç duyulmaktadır.

Bu çalışmada, Etiyopya'nın Omo-Gibe havzası içinde yer alan Ajora-Woybo su toplama alanındaki geleceğe yönelik yağış ve sıcaklık değişimlerinin modellenmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, 2021-2050 (yakın gelecek) ve 2051-2080 (orta gelecek) dönemleri için RCP4.5 ve RCP8.5 emisyon senaryoları altında CORDEX-Africa bölgesel iklim modelleri (RCM) kullanılmıştır. Beş farklı küresel sirkülasyon modelinden (GCM) dinamik olarak ölçek küçültme yöntemiyle elde edilen veriler, havzada bulunan yedi yağış istasyonu ve beş sıcaklık istasyonunun günlük verileriyle entegre edilmiştir. Modellerin tarihsel dönemdeki (1990-2020) sistematik hatalarını gidermek amacıyla CMhyd yazılımı aracılığıyla doğrusal ölçekleme (Linear Scaling) yöntemi uygulanmıştır. Geliştirilen çoklu model topluluğunun (ensemble) performansı, ortalama bağıl hata (MRE), korelasyon katsayısı (CORR) ve Nash-Sutcliffe etkinlik katsayısı (NSE) gibi istatistiksel ölçütlerle değerlendirilmiştir.

Araştırma bulguları, seçilen tüm iklim modellerinin Ajora-Woybo su toplama alanında yüksek simülasyon kapasitesine sahip olduğunu göstermiştir. Topluluk modelinin (ensemble) performansı, tekil modellere göre gözlemlenen verilerle çok daha yüksek bir uyum sergilemiştir. Projeksiyon sonuçlarına göre, hem RCP4.5 hem de RCP8.5 senaryoları altında yıllık ortalama yağış miktarında istatistiksel olarak anlamlı olmayan hafif bir azalma eğilimi öngörülmektedir. Ancak mevsimsel düzeyde, özellikle tarımsal üretim için kritik olan Belg (küçük yağışlı sezon) ve Bega (kurak sezon) dönemlerinde belirgin yağış düşüşleri tahmin edilirken, Kiremt (ana yağışlı sezon) döneminde yağışlarda artış eğilimi tespit edilmiştir. Sıcaklık projeksiyonlarında ise hem maksimum (Tmax) hem de minimum (Tmin) yıllık ortalama sıcaklıklarda tarihsel referans dönemine kıyasla istatistiksel olarak son derece anlamlı bir artış trendi belirlenmiştir. Bu artış eğilimi, en yüksek emisyon senaryosu olan RCP8.5 altında çok daha şiddetli gerçekleşmektedir.

Elde edilen sonuçlar, Ajora-Woybo su toplama alanının gelecekte daha sıcak ve daha kurak bir iklim yapısına bürüneceğine işaret etmektedir. Yazarlar, artan sıcaklıkların buharlaşmayı tetikleyeceğini, düşen yağışlerin ise havzadaki nehir akışlarını ve yeraltı su beslenmesini azaltacağını tartışmaktadır. Bu durum, hidroelektrik üretimi, sulu tarım projeleri ve yerel halkın içme suyu temini üzerinde ciddi baskılar oluşturacaktır. Bölgesel literatürle yapılan karşılaştırmalar, çalışmanın Doğu Afrika'daki sıcaklık artış trendleriyle tam bir uyum içinde olduğunu, ancak yağış projeksiyonlarındaki belirsizliklerin çoklu model topluluğu kullanımı sayesinde daha güvenilir bir zemine oturtulduğunu ortaya koymaktadır. Sonuç olarak havzada acilen orman koruma, toprak ve su muhafazası, tarımsal çeşitlendirme ve kuraklığa dayanıklı ürünlerin teşviki gibi uyum ve azaltım stratejilerinin hayata geçirilmesi gerektiği vurgulanmaktadır.

Çalışmada elde edilen iklim projeksiyon verileri, Ajora-Woybo su toplama alanında gelecekte yıllık ve mevsimsel sıcaklıkların belirgin biçimde artacağını, buna karşılık yıllık toplam yağış miktarının ise hafif ve istatistiksel olarak anlamsız bir düşüş sergileyeceğini göstermektedir.

Yazarlar yağış projeksiyonlarındaki karmaşık değişimin bölgenin topografik yapısı ve atmosferik süreçlerin karmaşıklığından kaynaklandığını, buna karşın sıcaklık artışlarının küresel sera gazı emisyon senaryolarıyla doğrudan paralellik gösterdiğini ve yüksek emisyonlu RCP8.5 senaryosunda ısınmanın daha şiddetli olacağını açıklamaktadır.

Elde edilen bu sonuçlar, Omo-Gibe havzasında ve Doğu Afrika genelinde yürütülen Orkodjo ve arkadaşları (2022) ile Osima ve arkadaşlarının (2018) çalışmalarıyla karşılaştırılmış; bölgesel iklim modellerinin sıcaklık artış yönündeki yüksek uyumu ve yağış rejimindeki mevsimsel kaymalar literatürdeki mevcut bulgularla doğrulanmıştır.

Nihayetinde su toplama alanındaki bu iklimsel değişimlerin gelecekte yüzeysel su kaynakları, hidroelektrik santralleri ve yağmura dayalı tarımsal üretim üzerinde ciddi baskılar oluşturacağı sonuçuna varılmış ve havza bazlı sürdürülebilir su yönetimi eylem planlarının derhal hayata geçirilmesi gerektiği vurgulanmıştır.

Bu çalışmada elde edilen sıcaklık artışı ve yağış azalışı bulguları, Orkodjo ve arkadaşlarının (2022) Omo-Gibe havzasında RCP4.5 ve RCP8.5 senaryoları altında 2,4-3,34 °C ve 2,6-4,5 °C sıcaklık artışı öngören sonuçlarıyla uyumluluk göstermekte ve bölgedeki kuraklaşma eğilimini desteklemektedir (Toma et al., 2024).

Bu çalışma, Etiyopya'nın Omo-Gibe havzasındaki Ajora-Woybo su toplama alanı gibi karmaşık topografyaya sahip mikro ölçekli bölgelerde iklim modellerinin güvenilirliğini test ederek yerel literatüre katkı sağlar. Havza ölçeğindeki su yönetimi planlarının geleneksel durağanlık varsayımından, iklim değişikliği etkilerini içeren dinamik bir modele geçişini savunur. CORDEX-Africa veri setlerini yerel istasyon verileriyle doğrulayarak, bölgesel iklim modellerinin yerel koşullara adaptasyonu konusunda önemli bir metodolojik zemin oluşturur. Özellikle yağış ve sıcaklık verilerindeki belirsizliklerin çoklu model topluluğu yaklaşımıyla nasıl azaltılabileceğini göstererek, havza bazlı iklim uyum çalışmalarında bir referans noktası işlevi görür.

Çalışma, Etiyopya'daki iklimsel ısınma eğilimlerini Ayana ve ark. (2017) ile Chaemiso ve ark. (2016) tarafından ortaya konan bulgularla tutarlı bir şekilde doğrular. Ancak, önceki çalışmaların aksine, sadece genel bir havza analizi yapmakla kalmaz; yedi farklı istasyonda doğrusal ölçekleme yöntemi kullanarak istasyona özgü hata paylarını minimize eder. Orkodjo ve ark. (2022) tarafından Omo-Gibe havzası için öngörülen sıcaklık artış aralıklarını desteklerken, yağış projeksiyonlarındaki karmaşık yapıyı mevsimsel bazda (Kiremt, Belg, Bega) ayrıştırarak daha ayrıntılı bir perspektif sunar. Böylece, önceki çalışmaların genel çıkarımlarını yerel istasyon verileriyle derinleştirerek literatürü geliştirir.

Makale, Doğu Afrika iklim değişikliği literatür taramalarına iki temel katkı sunmaktadır. Birincisi, CORDEX-Africa modellerinin (RCA4) Etiyopya'nın yüksek kesimlerindeki simülasyon kapasitesini Mean Relative Error (MRE) ve Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) gibi istatistiksel metriklerle kanıtlamaktadır. İkincisi, iklim değişikliği senaryolarının (RCP4.5 ve RCP8.5) su kaynakları üzerindeki potansiyel baskılarını sadece yıllık toplamlar üzerinden değil, tarımsal üretim için kritik olan mevsimsel geçişler üzerinden tartışmaktadır. Bu yaklaşım, su havzası düzeyinde stratejik planlama yapacak araştırmacılar için veriye dayalı bir çerçeve sağlar ve hidro-iklimsel değişkenlik çalışmalarında model topluluğu kullanımının gerekliliğini vurgular.