Investigation of Possible Effects of Climate Change on Seawater Temperatures: A Case Study for Southern Black Sea (Giresun Province)

Nacar S., Tokgöz B. S., Mete B., Bayram A.

Ulusal Hidrojeoloji ve Su Kaynakları Sempozyumu, Trabzon, Turkey, 25 - 27 May 2023, pp.13-20, (Full Text)

  • Publication Type: Conference Paper / Full Text
  • City: Trabzon
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.13-20
  • Karadeniz Technical University Affiliated: Yes

Abstract

With climate change, global temperature values, as well as seawater temperatures, has been increasing day by day. This study investigated the possible effects of climate change on seawater temperatures. Within the scope of the study, the data of the historical period (1963-2014) belonging to the Giresun meteorological observation station located south of the Black Sea were used. The seawater temperature values of the Giresun station for the next period (2023-2052) were obtained by using optimistic (SSP2-4.5) and pessimistic (SSP5-8.5) scenario outputs of four general circulation models (GDM) selected from the CMIP6 archive. Classical regression analysis (CRA) and artificial neural networks (ANNs) methods were used to downscale GDM outputs with a coarse resolution to a regional scale. The downscaling performance of the CRA and ANN methods were compared using four different statistics: root mean square error, mean absolute error, and Nash-Sutcliffe efficiency coefficient. When the performance values were compared, it was determined that the downscaling performances of ANN-based models were higher than that of CRA. The change in the future period data of Giresun station compared to the historical period was also examined. According to the ANNs model outputs, the seawater temperatures for 2023-2052 for SSP2-4.5 and SSP5-8.5 scenarios are predicted to increase by 1.11 and 1.03 °C, respectively, compared to the historical scenario of 1985-2014. 

İklim değişikliği etkileri ile küresel sıcaklık değerleri ve dolaylı olarak deniz suyu sıcaklıkları her geçen gün artmaktadır. Bu çalışmada iklim değişikliğinin deniz suyu sıcaklıkları üzerindeki olası etkileri araştırılmıştır. Çalışma kapsamında Karadeniz’in güneyinde yer alan Giresun meteoroloji gözlem istasyonuna ait 1963-2014 dönemi gözlem verileri kullanılmıştır. İstasyonun gelecek dönem (2023-2052) deniz suyu sıcaklık değerleri CMIP6 arşivinden seçilen dört genel dolaşım modeline (GDM) ait iyimser (SSP2-4.5) ve kötümser (SSP5-8.5) senaryo çıktılarının bölgesel ölçeğe indirgenmesi ile elde edilmiştir. Kaba çözünürlüğe sahip GDM çıktılarının bölgesel ölçeğe indirgenmesinde klasik regresyon analizi (KRA) ve yapay sinir ağları (YSA) tabanlı istatistiksel ölçek indirgeme yöntemleri kullanılmıştır. KRA ve YSA yöntemlerinin ölçek indirgeme başarıları ortalama karesel hatanın karekökü, ortalama mutlak hata ve Nash-Sutcliffe verimlilik katsayısı olmak üzere dört farklı istatistik kullanılarak karşılaştırılmıştır. Performans değerlerine göre YSA tabanlı modellerin ölçek indirgeme başarılarının KRA’ya kıyasla daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Giresun istasyonunun gelecek dönem verileri YSA tabanlı modeller kullanılarak üretilmiş ve geçmiş döneme kıyasla değişimi irdelenmiştir. YSA model çıktılarına göre SSP2-4.5 ve SSP5-8.5 senaryoları için 2023-2052 gelecek dönem yıllık ortalama deniz suyu sıcaklıklarının 1985-2014 geçmiş dönem senaryosuna kıyasla sırasıyla 1.11 ve 1.03 °C artacağı öngörülmüştür.