Under the current changing environment, water, food and energy resources are
under immense stress. For sustainable and effective planning, development and
management of these interrelated resources, the implementation of a holistic and
integrated approach has become crucial. This study supports the evaluation of extreme
event of climate change (drought) and its effect within the Water-Food-Energy (WFE)
nexus framework at farm level. The integrated approach utilized in this study
quantitatively describe the dynamics of WFE nexus with respect to different severity
levels of drought. Different rain-fed and irrigated crops are used and compared to
analyze the multiple implications of drought on different dimensions of the nexus and
on WFE nexus by assessing the drought induced WFE nexus index (DI-WFENI). The
application area for the implementation of this approach is the northern part of Cyprus
(NC). The analysis indicated that there is a gradual increase in the occurrence and
magnitude of drought in different regions of NC. During moderate, severe, and
extreme drought, the estimated reduction in the yield of rain-fed crops was 31, 39 and
44%, while increase in irrigation water requirement (IWR) of irrigated crops was 5, 9
and 14%, respectively. Relatedly, the temporal rise and fall of groundwater levels,
quantified using hydrological indices are closely related to the positive and negative
values of meteorological drought indices. In different locations of aquifer depending
upon heterogeneous climate, soil and hydrogeological characteristics and pattern of
utilization, the groundwater trend varied from one location to another. The increase
in the energy requirement of irrigated crops is computed as 10, 15, and 22 % for
moderate, severe and extreme severity levels, respectively. As a result of the reduction
in yield of rain-fed crops and increase in the IWR and energy requirement of irrigated
crops, the mean reduction in farmers profitability during moderate, severe and extreme
drought is calculated as 233, 296 and 352 $ per hectare. The computation of droughtinduced
WFE nexus index (DI-WFENI) revealed that the computed mean score of DIWFENI
for moderate, severe and extreme drought is approximately 0.85, 0.84 and
0.82, respectively. Based on the sensitivity analysis it is found that DI-WFENI is
highly influenced by yield, IWR and crop price.
ÖZ:
Sürekli değişimlere maruz kalan çevremizde su, gıda ve enerji kaynakları aşırı stres
altındadır. Bu birbiriyle bağlantılı kaynakların sürdürülebilir ve etkili bir şekilde
planlanması, geliştirilmesi ve yönetimi için bütünsel ve bütüncül bir yaklaşımın
uygulanması çok önemli hale gelmiştir. Bu çalışma, aşırı iklim değişikliği olayının
(kuraklık) su-gıda-enerji (WFE) bağıntısı çerçevesindeki etkilerinin tarımsal
düzeydeki değerlendirmesini içermektedir. Bu çalışmada kullanılan entegre yaklaşım,
su-gıda-enerji bağlantısının dinamiklerini, kuraklığın farklı şiddet dereceleri ile
ilişkilendirerek nicel olarak tanımlamaktadır. Farklı sulama yöntemleriyle (sulu tarım
ve yağmura dayalı tarım) elde edilen ürünlerin farklı kuraklık şiddetleri ve su-gıdaenerji
bağıntısı ile ilişkisi irdelenerek yeni bir indeks geliştirilmiş (DI-WFENI) ve bu
kuraklığın neden olduğu farklı boyutların çoklu etkilerinin analizi gerçekleştirilmiştir.
Geliştirilen indeksin uygulanması için çalışma alanı olarak Kıbrıs'ın kuzey kısmı
seçilmiştir. Gerçekleştirilen kuraklık analizleri çalışma alanının farklı bölgelerinde
kuraklığın oluşumunda ve büyüklüğünde kademeli bir artış olduğunu göstermiştir.
Orta, şiddetli ve aşırı kuraklık sırasında, yağmurla beslenen mahsullerin verimindeki
tahmini azalma 31, 39 ve 44% iken, sulanan mahsullerin sulama suyu ihtiyacının
(IWR) orta, şiddetli, ve aşırı kuraklık sırasında 5, 9 ve 14% arttığı gözlemlenmiştir.
Buna bağlı olarak, hidrolojik indeksler kullanılarak ölçülen yeraltı suyu seviyelerinin
zamansal yükselmesi ve düşüşü, meteorolojik kuraklık endekslerinin pozitif ve negatif
değerleri ile yakından ilişkili olduğu yapılan analizlerle ortaya konmuştur. Heterojen
iklime, toprağa ve hidrojeolojik özelliklere ve yeraltı suyu kullanım modeline bağlı
olarak oluşan eğilim, akiferin farklı yerlerinde farklılıklar göstermiştir. Sulanan
bitkilerin enerji ihtiyacındaki artışı, sırasıyla orta, şiddetli ve aşırı şiddetli kuraklık
seviyeleri için 10, 15 ve 22% olarak bulunmuştur. Yağmurla beslenen ürünlerin
verimindeki düşüş, sulama suyu ihtiyacının artması ve sulanan ekinlerin enerji
ihtiyacının bir sonucu olarak, orta, şiddetli ve aşırı kuraklık döneminde çiftçilerin
karlılığında ortalama azalma hektar başına 233, 296 ve 352 USD olarak
hesaplanmıştır. Kuraklığa bağlı su-gıda-enerji bağıntı indeksinin (DI-WFENI)
hesaplanması, orta, şiddetli ve aşırı kuraklık için ortalama DI-WFENI skorunun
sırasıyla 0.85, 0.84 ve 0.82 olarak ortaya koymuştur. Duyarlılık analizi, DI-WFENI'nin
verim, sulama suyu ihtiyacı, ve ürün fiyatından büyük ölçüde etkilendiğini ortaya
çıkarmıştır.
