Coğrafi Bilgi Sistemleri Kullanılarak, Küresel Ölçekte Su Kıtlığı

Coğrafi Bilgi Sistemleri Kullanılarak, Küresel Ölçekte Su Kıtlığı Yaşanan
Bölgelerin Tespiti *
Talha AKSOY**, Prof.Dr.Alper Çabuk ***
*Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Coğ.Bil.Sis. ve Uz. Alg. Böl., 026100 Eskişehir/TÜRKİYE
[email protected] [email protected]
Özet
Son 100 yıl içerisinde kara ve denizlerde ortalama sıcaklıkların 0.85 °C arttığı gözlenmiştir. Dünyada artan sera
gazı salınımı, küresel anlamda ısınmayı artırması sonucu önümüzdeki 100 yıl içerisinde küresel sıcaklık 1 – 3,5
°C artacağı yapılan kestirimlerle ortaya konmuştur.[3] Bu çalışmada, yeryüzünü tehdit eden küresel ısınma ve
iklim değişikliklerinin yol açtığı, sezonluk yağış anomalileri, suya ulaşım güçlüğü ve kuraklık yaşanan bölgelerin
verileri kullanılarak küresel anlamda suya bağlı problemlere çözüm önerileri üretmektir. Ayrıca dünya çapında
çeşitli projelerde, tüm dünyadaki çöl ve/veya güneşe yoğun maruz kalan alanlarda güneş enerjisinden fotovoltaik
paneller veya diğer enerji çevirim yöntemleri ile elektrik üretilmesi hedeflenmektedir. Bu kapsamında hedeflerin
başında Sahra Çölü üzerine kurulacak enerji üretim tesisleri ile çeşitli Avrupa ülkelerine enerji transferi yapılması
amaçlanmaktadır. Bu çalışma bu anlamda hedeflenen çeşitli projelere altlık teşkil edeceği gibi küresel anlamda
suya bağlı problem yaşanan alanların yakınında, elektrik üretimi ile tuzlu suyun tuzdan ayrıştırılarak tatlı su
kaynakları oluşturma ve sürdürülebilir tarım yapabilme imkânını Coğrafi Bilgi Sistemleri aracılığı ile
geliştirilmesi amaçlanmıştır.
Anahtar Kelimeler: Kuraklık, Su kıtlığı, Güneş enerjisi, Coğrafi Bilgi Sistemleri
Determining Regions that Experiencing Water Scarcity Using GIS
Abstract
The average temperature in land and sea in the last 100 years has increased 0.85 ° C. The results of the world's
global warming is projected global temperature will increase by 1 to 3.5 ° C over the next 100 years.[3] In this
study, to develop solutions by data that seasonal precipitation anomalies, water scarcity and drought regions for
sustainable development. With some projects, a lot of photovoltaic power plant will be established on the Sahara
Desert with aimed to energy transfer to various European countries. This study can serve a support to the such
projects to create clean water supply by electricity near the areas experiencing water scarcity problems and aimed
to make the opportunity to develop sustainable agriculture through Geographic Information Systems..
Keywords: Drought, Water scarcity, Solar energy, Geographic Information Systems
1. GİRİŞ
Gezegenimiz oluşumundan itibaren geçen 4,65 milyar yıl boyunca ısınma ve soğuma dönemleri
geçirmiştir. Günümüzde yine hızlı bir ısınma periyoduna girmiştir ve bu kez oldukça fazla bir nüfus
kitlesi bu etkiye maruz kalacaktır.[1] Küresel ısınma sonucu su kaynaklarında azalma, orman yangınları
ve bunlara bağlı ekolojik bozulmalar olacaktır. Akarsu havzalarındaki yıllık akımlarda oluşabilecek
azalma sonucu kentlerde su sıkıntıları başlayacak, su gereksinimi artacaktır. İklim değişikliği nedeniyle
su kaynaklarındaki azalma tarımsal üretimde olumsuz etki yapacaktır. Kurak ve yarı kurak alanların
genişlemesine ek olarak yıllık ortalama sıcaklığın artması çölleşme, tuzlanma ve erozyonu arttıracaktır.
[2]
Türkeş ve ark.(2000) bildirdiğine göre IPCC’nin İkinci Değerlendirme Raporu’n da(IPCC, 1996a):
Sera gazlarının yanı sıra aerosollerdeki artışların gelecekteki etkilerini de içeren, orta vadeli emisyon
senaryosu için, küresel ortalama yüzey sıcaklığında 2100 yılına kadar 1990'a oranla yaklaşık 2 C°'lik bir
artış öngörülmektedir. Düşük ve yüksek kestirme değerleri de dikkate alındığında, küresel ortalama
sıcaklıkta 2100 yılına kadar 1 ile 3.5 C° arasında bir artış olması beklenmektedir. Bu öngörülere göre,
küresel ortalama sıcaklıklar, küresel iklim sisteminin korunması açısından en olumlu ya da en iyimser
koşullar gerçekleşse bile, her 10 yılda en az yaklaşık 0.1 C° kadar artacaktır. En iyi kestirme değerlerine
göre, küresel ortalama deniz seviyesinde 2100 yılına kadar yaklaşık 50 cm'lik bir yükselme
öngörülmektedir. [3]
Yönten (2007)’ye göre deniz seviyesinde görülecek yükselme, birçok kıyı bölgesi yerleşimini olumsuz
yönde etkileyecektir. Örneğin deniz seviyesinde meydana gelecek 100 cm’lik bir artışla Hollanda’nın
%6’sı, Bangladeş’in %17,5’i ve birçok adanın ya tümü ya da büyük bölümü sular altında kalacaktır.
Denizlerdeki yükselme kıyı ekosistemlerinde büyük değişiklikler yaratacak, denizlere yakın alçak
düzlüklerde yeni bataklıklar meydana gelecektir. Denizlerin karalar üzerinde ilerlemesi ile oluşacak arazi
kayıplarının yanında kıyı erozyonlarında da artışlar görülecektir. [1]
2. ARAŞTIRMA YÖNTEMİ ve BULGULAR
Küresel ısınmayla birlikte, su zengini ülkeler arasında yer alan birçok ülke su fakiri ülkeler arasında yer
almaya başlayacaktır. Su kaynaklarının giderek kurumaya başlaması, susuzluk tehlikesini artıracaktır [4,
2]. Karaman (2014)’ın bildirdiğine göre su kaynağı sıkıntısının birkaç göstergesi vardır. Kişi başına
mevcut su miktarı, potansiyel olarak mevcut su hacmi/kullanım için çekilen su hacmi oranı buna dâhildir.
Çekilen miktarlar, toplam yenilenebilir kaynakların %20’sini aştığında, su sıkıntısı kalkınmayı sınırlayan
unsur olmaktadır. Çekilen su hacmi, bunun % 40’ını aşarsa büyük sıkıntı bulunmaktadır. Aynı şekilde bir
ülke veya bölge kişi başına 1700 m3/yıl’lık su miktarına sahip değilse, su sıkıntısı sorunu olabilmektedir
[5, 2]. Türkeş (2000) bir ülkenin su zengini sayılabilmesi için yılda ortalama kişi başına 10 000 m3 su
potansiyeline sahip olması gerektiğini bildirmiştir. Su potansiyeli 1000 m3 ’ten az ülkeler su fakiri ülkeler
olarak kabul edilmektedir [6, 2]. Dünyada kişi başına su tüketimi yılda 800 m3 olup, 1,3 milyar insan yani
nüfusun yaklaşık üçte biri temiz sudan, yaklaşık 2 milyar insan temiz su varlığına bağlı yeterli ve sağlıklı
yaşam koşullarından yoksun yaşamaktadır. Çoğu Ortadoğu ve Afrika’da bulunan 19 ülke su kıtlığı çeken
ya da su stresi yaşayan ülkeler sınıflandırılmasında yer almaktadır. İklim değişikliği ve nüfus artışına
bağlı olarak bu sayının 2025’te 5 milyara yükseleceği tahmin edilmektedir. Ancak iklim değişikliği
olmasa da, nüfus artışı ve ekonomik büyümeden kaynaklanan talepteki artışlar, bu sayının 2025’e kadar
ikiye katlanmasına neden olacaktır [7, 2].
Kuraklık problemi yaşanan yerlerden Afrika ve Ortadoğu ülkeleri yıllık güneşlenme süresi fazla olan
coğrafi konumdadırlar. Güneş ışıklarının yol açtığı yüksek buharlaşma problemin büyümesine katkı
yapmaktadır. Aynı zamanda bu ve bu konuma benzer konumlardaki ülkeler için fotovoltaik panelleri
elektrik enerjisi elde etmek için kullanılması, üretilen elektrik ile deniz suyunun veya kullanılamayan
suyun, temiz içme suyu haline getirilmesi gerekmektedir.
Bu sayede kuraklık problemiyle yüzleşen ülkelerde sürdürülebilir kalkınma hedeflenmektedir.
Coğrafi bilgi sistemlerinden faydalanarak küresel anlamda bölgelerin tespiti amaçlanmıştır. Dünya
Kaynakları Enstitüsü’nden elde edilen veriler, küresel anlamda uygun yer seçimi için altlık olarak
kullanılabilir.
Bu veri grupları ise,
a. Mevcut Su Dengesi Haritası
Şekil 1. Mevcut Su Dengesi Haritası (Orijinal, 2015)
Mevcut su dengesi haritasında verinin özgünlüğü baz alınarak yeniden sınıflandırma işleminde yüksek
değerler korunmuştur ve 5 sınıf oluşturulmuştur. Yüksek piksel değerlerinin anlamı suya ulaşım
güçlüğünü gösterir ve koyu kırmızı renk ile gösterilmiştir. Haritayı incelediğimizde Kuzey Amerika orta
kesimleri, Güney Batı Amerika, Sahra Afrika’sı ve Güney Afrika’nın batı kısmı Orta Doğu, Orta Asya ve
Avusturalya’nın iç kesimlerinde su dengesinin kritik durumda olduğu gözükmektedir (Şekil 1).
b. Kuraklık Haritası
Şekil 2. Kuraklık Haritası (Orijinal, 2015)
Kuraklık haritasında, verinin özgünlüğü baz alınarak yapılan sınıflandırma işleminde yüksek değerler
korunmuştur ve 5 sınıf oluşturulmuştur. Yüksek değerlerin anlamı kuraklığın şiddetini göstermekte ve en
şiddetli kuraklık yaşanan bölgeler koyu kırmızı renk ile gösterilmiştir. Haritayı incelediğimizde Kuzey
Amerika orta kesimleri, Güney Batı Amerika ve Orta Asya Sahra Afrika’sı ve Güney Afrika’nın batı
kısmı Orta Doğu, Orta Asya ve Avusturalya’nın iç kesimlerinde su dengesinin kritik durumda olduğu
gözükmektedir (Şekil 2).
c. Memba Depolama Haritası
Şekil 3. Memba Depolama Haritası (Orijinal,2015)
Memba depolama haritasında yüksek puanlar kaynakların bolluğunu simgelemektedir. Bu sebeple düşük
puanları yükseklerle yer değiştirilmesi yapılarak analiz yapılabilecek hale getirilmiştir. Oluşturulmuş yeni
haritada koyu kırmızı renkler kaynak azlığını göstermektedir. Haritada genel itibariyle büyük akarsu
çevreleri ve dahil bulundukları havzalar incelenmiştir. Gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerin verileri
bulunmaktadır. (Şekil 3).
d. Taban Suyu Stresi Haritası
Şekil 4. Taban Suyu Stresi Haritası (Orijinal, 2015)
Taban suyu stresi haritasında çekilen suyun yerine koyulup koyulmadığının oranını ölçmektedir. Bu
sebeple 1 değerinin üzerinde olan alanlar puanlamada anlam ifade etmektedirler. Sınıflandırma işlemi
yapılırken 1 üzerine sırası ile 3-4-5 puanları verilmiştir. Taban suyu stresinin en yoğun olduğu alan koyu
kırmızı renk ile gösterilmiştir. Küresel anlamda veri yetersizliğinden tam anlamıyla tüm ülkeler temsil
edilememiştir. İran, Suudi Arabistan, Hindistan ve Kuzey Amerika’nın güneyi için anlamlı olabilecek veri
grupları mevcuttur. (Şekil 4).
e. Akış-Dönüş Oranı Haritası
Şekil 5. Akış-Dönüş Oranı Haritası (Orijinal,2015)
Akış dönüş oranı haritasında, düşük değerler kalitesiz su ve tüketimi, politika eksikliği vb. olguları temsil
etmektedir. Bu sebeple yüksek puanlar düşük puanlarla yer değiştirilmişlerdir. Politika eksikliğinin ve
benzeri unsurların yoğun yaşandığı alanlar harita üzerinde koyu kırmızı renk ile gösterilmiştir. Gelişmiş
ekonomiye sahip ülkeler ve az gelişmiş gelişmekte olup bol yağış alan ülkelerde düşük değerler
gözükmektedir. Diğer bölgeler için hem yağış azlığı, hem de su politikaları yüzünden yüksek değerler
mevcuttur (Şekil 5).
f. Suya Erişim Haritası
Şekil 6. Suya Erişim Haritası (Orijinal, 2015)
Suya erişim haritasında yüksek değerler insanların suya ulaşabilmek için verdikleri mücadelenin şiddetini
göstermektedir ve koyu kırmızı renk ile gösterilmektedir. Haritada gösterilen verinin çözünürlüğü ülke
bazındadır. İlgili haritada Cezayir ve Suudi Arabistan’ın verileri bulunmamaktadır sayısallaştırma işlemi
sırasında bu ülkelere veri girişi komşuları ile ortalaması alınarak sağlanmıştır. Ve bölgesel olarak Afrika
kıtası, ekvatora yakın bölgeler nispeten yüksek değerler olarak gözükmektedir (Şekil 6).
g. Tehdit Altındaki Tatlısu Amfibilerinin Bölgesel Haritası
Şekil 7. Tehdit Altındaki Tatlısu Amfibilerinin Bölgesel Haritası (Orijinal, 2015)
Tehdit Altındaki Tatlısu Amfibilerinin Bölgesel Haritasında yüksek değerler kırılgan ekosistemleri
göstermektedir. Bu sebeple alanların korunması amaçlanarak düşük puanlandırma yapılmış, kırılgan
olmayan ekosistemler çevresinde yerleşim yapımına uygun olması düşünüldüğünden yüksek puanlar
verilmiştir. Haritada kırılgan ekosistem varlığı sayılı birkaç ülkede bulunmaktadır. Diğer bölgeler (Dünya
geneli) yüksek puanlıdır (Şekil 7).
h. NASA Dünyaya düşen Güneş radyasyonu haritası
Şekil 8. NASA Dünyaya düşen Güneş radyasyonu Haritası (Nasa, 2015) [9].
NASA güneşlenme haritasında, yoğun güneş ışığı alan alanlar yüksek puan almıştır. Ayrıca 9 sınıf olan
gruplama 5 sınıfa indirgenmiştir. Yoğun ışık alan bölgeler koyu kırmızı renk ile gösterilmiştir. Ekvatora
yakın ve Güney Yarım Küre yoğun radyasyon alan bölgeler olarak görülmektedir (Şekil 8).
i. Ülkelerin Gayri Safi Milli Hasıla Haritası
Şekil 9. Ülkelerin Gayri Safi Milli Hasıla Haritası
Ülkelerin gayri safi milli hasılaları haritası yüksek gelir grubundan az gelir grubuna doğru sıralanmış ve
fakir ülkeler koyu renk ile temsil edilmişlerdir. Dünya Bankasından elde edilen veriler güncel 2014 yılına
ait ülkelerin kişi başına düşen gayri safi milli hasılalarının dolar kuru olarak gösterimi şeklinde
sayısallaştırılmıştır. Haritada tüm ülkeler birbirleri ile etkileşimi fakir ülkelere göre zengin ve daha zengin
şeklinde ayrım söz konusudur (Şekil 9).
3. ARAŞTIRMA SONUÇLARI
Haritalarda bahsi geçen veriler küresel anlamda ölçülmüş ve hazırlanmıştır. Fakat çeşitli haritalarda
bölgesel veri eksikliği mevcuttur. Bölgesel veri yokluğu beyaz renkle gösterilmiştir. Suya erişim
haritasında Cezayir ve Suudi Arabistan’a ait veri eksikliği yakın komşuların ortalaması alınarak haritaya
eklenmiştir. Bunun dışında ki tüm haritalarda orijinal veri kullanılmıştır.
Bu çalışmada hedeflenen ilk konu başlığı su ile ilişkili olan harita gruplarının küresel anlamda birbirleri
ile olan ilişkilerini ortaya çıkartmaktır. Bunun yapılabilmesi için her bir veri grubunda benzer
sınıflandırma yöntemleri yapılarak, tarım için, en az kullanılabilir suyun bulunduğu fakat güneşlenme için
yüksek verimli alanları çıkartmaktır.
Ayrıca küresel olarak yaşanan çeşitli suya bağlı problemlerin ortak bir paydada toplanmasını sağlamak
böylece alan belirleyerek, belirlenmiş alanlar üzerinde çözüm önerileri geliştirmektir. Senaryo uyarınca
suya bağlı problemler işlenmiş ve ESRI Arcgis Programı kullanılarak Overlay_1 isimli raster dosyasında
katsayılar uyarıca ağırlıklandırılmış çakıştırma işlemi yapılmış;
Bws_S X 0.30 (Mevcut su dengesi haritası)
Dro_S X 0.15 (Kuraklık haritası)
Stor_S X 0.05 (Memba depolama haritası)
Gw_S X 0.10(Taban suyu stresi haritası)
Wri_S X 0.20 (Akış dönüş oranı haritası)
Wcg_S X 0.17 (Suya erişim haritası)
Eco_V_S X 0.03 (Tehdit Altındaki Tatlısu Amfibilerinin Bölgesel Haritası)
ile çarpılmış ve sonuç haritası kayıt altına alınmıştır.
Şekil 10. Overlay_1 haritası
Sonuç dosyası güneşlenme verisi % 50 oranında çakıştırılmış ve sonuç Overlay_2 olarak kaydedilmiştir.
Şekil 11. Overlay_2 haritası
Elde edilen bu harita ülkelerin GSMH haritası ile çakıştırılmış ve Overlay_3 no’lu harita oluşturulmuştur.
Çakıştırma ağırlıklandırılmış çakıştırma yöntemi kullanılarak iki haritaya %50 oran verilmiştir.
Şekil 12. Overlay_3 haritası
4. TARTIŞMA ve ÖNERİLER
Sonuç haritasında çıkan verilere bakıldığında Koyu yeşil ve yeşil bölgeler uygun alanları (Su kıtlığı
yaşanan bölgeler – güneşlenme süresi uzun – GSMH düşük) sarı renkle gösterilen alanlar orta uygun ve
kırmızı renk ile gösterilen alanlar uygun olmayan alanları ve beyaz bölgeler veri yokluğunu
göstermektedir.
Temel amaçlardan olan suya bağlı problemi çözmek için güneşin yoğun olarak bulunduğu alanlar temelde
gün ışığından enerji eldesi ile problemli bölgelerde kalkınma amaçlanmıştır. Üretilecek olan enerji ile
suyun temizlenmesi ve içme suyu eldesi, sürdürülebilir tarım uygulamaları vb. hedefler amaçlanmıştır.
Akboğa (2012)’nin bildirdiğine göre dünya üzerinde planlanmış çeşitli yenilenebilir enerji projeleri;
AB’nin şu anki emisyon azaltımını ve enerji arz güvenliğini sağlayabilmeyi amaçlamaktadır. Akdeniz
Birliği projesi olan Akdeniz Güneş Planı ile Kuzey Afrika çöllerinde 20 GW’lık bir kapasite
oluşturularak, Akdeniz havzasında yer alan ülkelerin yenilenebilir enerji payının artırılması ve böylece
enerji taleplerinin karşılanması düşünülmüştür. Bu tür devasa projelerin geliştirilmesi ile düşük karbonlu
bir hayata geçmek, kirletilen dünyayı kirlenmekten koruyabilmek ve atmosfere salınan sera gazlarını
sınırlandırarak, sıcaklık artışlarının önüne geçmek pekâlâ mümkündür. Aksi takdirde fosil yakıtlara dayalı
ülke ekonomileri ve enerji arz açıkları düşük karbonlu bir ekonomiye geçişi hep engelleyecektir.[8]
Bu çalışma ile çeşitli yeşil enerji planlarına, sürdürülebilir tarım penceresinden, küresel olarak
bakılmasına yardımcı olabilir. Ayrıca dünya üzerinde yeni uygun alanlara güneşe dayalı enerji üretimi
planına benzer projeler geliştirilmesine yardımcı olabilir. Aynı zamanda fotovoltaik panellerin yerleşimi
için düz alanların ve deniz seviyesine yakın alanların makro ölçekte seçilimi yapılarak ovarlay_3 haritası
uyarınca kalkınma planlaması için uygun bulunan ülkelerde* elektrik üretimi ile kalkınma sağlanabileceği
gibi, elde edilen elektrik ile sahil şeridine yakın ise deniz suyunun tuzdan arındırılması sağlanabilir.
Üretilecek kullanılabilir su tarımda ve şehir şebekesinde kullanılabilir. Bu sayede az gelişmiş ve
gelişmekte olan gün ışığı uyarınca zengin ve su kıtlığı yaşanan bölgeler için alternatif kalkınma planları
uygulanabilir.
*Uygun Ülkeler Listesi:
En uygundan en az uygun olmak üzere sıralanmıştır.
Moritanya, Nijerya, Çad, Mali, Afganistan, Haiti, Zimbabve, Nepal, Madagaskar, Batı Sahra, Tanzanya,
Tacikistan, Etiyopya, Kenya, Somali, Cibuti, Yemen, Sudan, Hindistan, Moğolistan, Paraguay, Meksika,
Fransız Gine, Mozambik, Orta Afrika Cumhuriyeti, Malavi, Kamerun, El Salvador, Papua Yeni Gine,
Honduras.
5. KAYNAKLAR
1. Atalık A., Erişim: 10.12.2014 "Küresel ısınma, su kaynakları ve tarım üzerine etkileri", TMMOB
Ziraat
Mühendisleri
Odası,
İstanbul,
(http://www.zmo.org.tr/resimler/ekler/ce6d3c8830d27ec_ek.pdf).
2.
Karaman S. Erişim: 10.12.2014 "Küresel Isınma ve İklim Değişikliğinin Su Kaynakları Üzerine
Etkileri",
Tarım
Bilimleri
Araştırma
Dergisi
3,
Tokat,
(http://www.nobel.gen.tr/Makaleler/TABAD-Issue%201-9-2011.pdf).
3.
Türkeş, M., Sümer, U. M. ve Çetiner, G., 2000" Küresel iklim değişikliği ve olası etkileri", Çevre
Bakanlığı, Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi Seminer Notları, İstanbul.
4.
Yönten, A., 2007 .Küresel Isınmanın Azaltılması Politikaları ve Stratejileri-Türkiye için bir
Yaklaşım (Y. Lisans Tezi), Dokuz Eylül Üniv. SBE, Kamu Yönetimi ABD, İzmir, 170 s.
5.
Falkenmark, M., Lindh, G., 1976 Water for a Starving World, Westview Press, Boulder, USA.
6.
Türkes, M.,, 1997 Hava ve İklim Kavramları Üzerine, TÜBİTAK Bilim ve Teknik Dergisi, 355,
36-37, Ankara.
7.
Anonymous, 2001 Climate Change, Impacts, Adaptation and Vulnerability, Contribution of
Working Group II to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate
Change, Cambridge.
8.
Akboğa, S. A., Sav, M., 2012 " Düşük karbon ekonomisi", Enerji Piyasası Bülteni, İstanbul.
9. NASA Surface meteorology and Solar Energy
Erişim 2015, https://eosweb.larc.nasa.gov/sse/