Deniz Etkili Kar Yağışının Mezo Ve Mikro Ölçekli Analizi

Transkript

1 Deniz Etkili Kar Yağışının Mezo Ve Mikro Ölçekli Analizi Emrah Tuncay Özdemir Meteoroloji Genel Müdürlüğü Atatürk Havalimanı Meteoroloji Ofisi Yeşilköy, İstanbul Fatma Buran Meteoroloji Genel Müdürlüğü Atatürk Havalimanı Meteoroloji Ofisi Yeşilköy, İstanbul Ali Deniz İstanbul Teknik Üniversitesi Meteoroloji Mühendisliği Maslak, İstanbul ÖZET 15 Şubat :00 UTC (Universal Coordinated Time) da 60 0 N enlemi üzerinde enlemlere paralel uzanan karasal arktik soğuk cephe; E boylamı boyunca güneye doğru hızlı bir şekilde ilerleyerek (yaklaşık hızı 25 knots) Batı Karadeniz ve İstanbul üzerinden geçerek 17 Şubat :00 UTC de Marmara Denizi üzerine ulaşmıştır. Soğuk cephenin tamamen Batı Karadeniz üzerinden geçmesinden önce, deniz etkili kar yağışını meydana getiren şartlarda oluşmaya başlamıştır. 17 Şubat ta Atatürk Uluslararası Havalimanı (AHL) de aralıklarla etkili olmaya başlayan kar sağanağı 18 Şubat ta etkisini artırarak hakim rüyetin 200 metreye minimum rüyetinde 100 metreye düşmesine neden olmuştur. 19 Şubat ta kısa süreliğine etkili olan kar sağanağı havalimanında 07:20 UTC de tamamen sona ermiştir. Devlet Hava Meydanları İşletmesi verilerine göre AHL de 18 Şubat günü için planlanan 81 adet uçak, 19 Şubat ta ise 7 uçak divert etmek zorunda kalmıştır. İstanbul da ölçülen 24 saatlik toplam kar kalınlıkları AHL de 40 cm, Sarıyer Meteoroloji İstasyonu nda 39 cm, Kartal 1. Bölge 231

2 Müdürlüğü nde 27 cm, Sabiha Gökçen Uluslararası Havalimanı nda 18 cm ve Kumköy Meteoroloji İstasyonu nda 3 cm olarak ölçülmüştür. Bu çalışmanın amacı; Şubat 2015 tarihlerinde İstanbul da etkili olan deniz etkili kar sağanağı yağışının gelişim aşamalarını mezo ve mikro ölçekte analizini yapmaktır. Çalışma kapsamında; AHL ait METAR (Aviation Routine Weather Report) ve SPECI (Aviation Selected Special Weather Report) rasatları, GFS (Global Forecast System) analiz ürünleri ve Metoffice se ait yer kartı analiz ürünleri, MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) uydu görüntüleri, SODAR (Sonic Detection and Ranging) ölçümleri, Skew-T Log-P diyagramları, uydu & radar görüntüleri, Marmara Denizi ve Karadeniz de ölçülen deniz suyu sıcaklıkları değerlendirilmiştir. Anahtar Kelimeler Deniz Etkili Kar Yağışı, Metar, Speci, Radar, Atatürk Uluslararası Havalimanı, Deniz Suyu Sıcaklığı. 1. GİRİŞ İstanbul Türkiye'nin kuzeybatısında yer almaktadır. Kuzeyinde Karadeniz, güneyinde Marmara Denizi bulunmaktadır. Boğaziçi kenti ikiye ayırmakta olup; doğu bölümü Asya Kıtası na, batı bölümü de Avrupa Kıtası na aittir. Toplam yüzölçümü km 2 olup, 2014 nüfus bilgilerine göre kişi yaşamaktadır. 15 Şubat :00 UTC (Universal Coordinated Time) da 60 0 N enlemi üzerinde enlemlere paralel uzanan karasal arktik soğuk cephe; E boylamı boyunca güneye doğru hızlı bir şekilde ilerleyerek (yaklaşık hızı 25 knots) Batı Karadeniz ve İstanbul üzerinden geçerek 17 Şubat :00 UTC de Marmara Denizi üzerine ulaşmıştır. Soğuk cephenin tamamen Batı Karadeniz üzerinden geçmesinden önce, deniz etkili kar yağışını meydana getiren şartlarda oluşmaya başlamıştır. 17 Şubat ta Atatürk Uluslararası Havalimanı (AHL) de aralıklarla etkili olmaya başlayan kar sağanağı 18 Şubat ta etkisini artırarak hakim rüyetin 200 metreye minimum rüyetinde 100 metreye düşmesine neden olmuştur. 19 Şubat ta kısa süreliğine etkili olan kar sağanağı havalimanında 07:20 UTC de tamamen sona ermiştir. Devlet Hava Meydanları İşletmesi verilerine göre AHL de 18 Şubat günü için planlanan 81 adet uçak, 19 Şubat ta ise 7 uçak divert etmek zorunda kalmıştır. İstanbul da ölçülen 24 saatlik toplam kar kalınlıkları AHL de 40 cm, Sarıyer Meteoroloji İstasyonu nda 39 cm, Kartal 1. Bölge Müdürlüğü nde 27 cm, Sabiha Gökçen Uluslararası Havalimanı nda 18 cm ve Kumköy Meteoroloji İstasyonu nda 3 cm olarak ölçülmüştür. Deniz etkili kar yağışının oluşum mekanizmasıyla göl etkili kar yağışının oluşum mekanizması aynıdır. Soğuk hava kütlesinin, görece sıcak olan büyük su kütleleri üzerinden uzun mesafeler kat 232

3 ederek geçmesi, soğuk hava kütlesinin alttan ısınması ve su buharı kazanmasından dolayı; soğuk hava kütlesinin kararsız hale geçmesi sonucu çoğunlukla kümülüform tipi bulutların oluşturduğu kar bantları meydana gelir. Rüzgarın etkisiyle su kütleleri üzerindeki bu kar bantlarının kara parçaları üzerinde yükselmesi sonucunda konvektivite artacak ve oluşan kar yağışı da şiddetini artıracaktır [1,2,3]. Uluslararası alanda göl etkili kar yağışıyla ilgili birçok çalışma bulunmaktadır [4,5,6,7]. Bu çalışmanın amacı; Şubat 2015 tarihlerinde İstanbul da etkili olan deniz etkili kar sağanağı yağışının gelişim aşamalarını mezo ve mikro ölçekte analizini yapmaktır. 2. DATA VE METOD Çalışma kapsamında; AHL ait METAR (Aviation Routine Weather Report) ve SPECI (Aviation Selected Special Weather Report) rasatları, GFS (Global Forecast System) analiz ürünleri ve Metoffice se ait yer kartı analiz ürünleri, MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) uydu görüntüleri, SODAR (Sonic Detection and Ranging) ölçümleri, Skew-T Log-P diyagramları, uydu & radar görüntüleri, Marmara Denizi ve Karadeniz de ölçülen deniz suyu sıcaklıkları değerlendirilmiştir. Meteoroloji Genel Müdürlüğü (MGM) den elde edilen İstanbul Radarı ( N E, rakım: 378 m, kule: 41 m, AHL ye uzaklığı 56 km, C - band Doppler Radarı) na ait ürünler mezo ölçek analizinde kullanılmıştır. Şekil 1 de AHL, Kartal (İstanbul ravinsonde istasyonu) ve deniz suyu ölçüm istasyonlarının konumları gösterilmiştir. Şekil 1 de AHL, Kartal (İstanbul ravinsonde istasyonu) ve deniz suyu ölçüm istasyonlarının konumları gösterilmiştir. 233

4 3. DATA ANALİZ 3.1. Sinoptik Durum Makro ölçekli sinoptik durum için wetter3 internet sayfasından sağlanan MetOffice ait sinoptik haritalar değerlendirilmiştir. 15 Şubat UTC de 60 0 N ile E E koordinatlarında karasal arktik soğuk cephe bulunmaktadır. Bu cephe E boyunca güneye doğru hızlı bir şekilde ilerleyerek Batı Karadeniz üzerinden ve İstanbul üzerinden geçerek Marmara Denizi üzerine ulaşmıştır (Şekil 2). Cephenin yaklaşık hızı 25 knots tır. Soğuk cephenin tamamen Batı Karadeniz üzerinden geçmesinden önce, deniz etkili kar yağışını oluşturan şartlarda gelişmeye başlamıştır. Cephesel sisteme bağlı trof un geçişi esnasında, cephe gerisinde bulunan soğuk hava, sıcak deniz suyu tarafından ısıtılmaya başlanmıştır. Şekil 2: 17 Şubat UTC ye ait yer kartı (kaynak: metoffice, Şekil 3 de 17 Şubat 2015 tarihine ait 0600 UTC, 1200 UTC, 1800 UTC yer kartları ve 0600 UTC, 1200 UTC, 1800 UTC airmass rgb görüntüleri gösterilmiştir. Sibirya yüksek basıncının isobar akışları 30 doğu boylamına yaklaşık olarak 45 lik bir açıyla batı ve orta Karadeniz üzerinden 234

5 Marmara Bölgesi ne doğru akmaktadır. Airmass rgb görüntülerinde Karadenizin batı ve orta bölümlerinde kar bantları görülmektedir. Şekil 3: 17 Şubat UTC, 1200 UTC, 1800 UTC yer kartları ve 0600 UTC, 1200 UTC, 1800 UTC airmass rgb görüntüleri (kaynak: metoffice, www. Eumetrain.org). Marmara Bölgesi üzerinde 18 Şubat 2015 günü devam eden kuzeydoğulu akışlar İstanbul ve çevresinde kar sağanağı şiddetini artırmıştır (Şekil 4). 19 Şubat 2015 günü 1200 UTC de sistem İstanbul ve çevresinde aktivitesini kaybetmiştir. İstanbul ve çevresinde Şubat 2015 tarihlerinde cephesel sistemin hızlı hareketine istinaden 500 hpa seviyesinde sıcaklık değeri -40 C olan izoterm değerine sahip soğuk hava da bu cephesel sisteme bağlı olarak hareket etmiştir (harita olarak gösterilmemiştir). 235

6 Şekil 4: 18 Şubat UTC, 0600 UTC, 1200 UTC yer kartları ve 0600 UTC, 1200 UTC airmass rgb görüntüleri (kaynak: metoffice, www. eumetrain.org). Şekil 5: 18 Şubat UTC, 19 Şubat UTC, 0600 UTC ve 1200 UTC yer kartları (kaynak: metoffice, 236

7 3.2. Modis Uydu Görüntüsü Birleştirilmiş Modis uydu görüntülerinde 16 Şubat 2015 günü Karadeniz de normal bulutluluk görülmekte (Şekil 6) olup, 17 Şubat ve 18 Şubat günleri deniz etkisinden meydana gelen bulut bantları sırasıyla Şekil 7 ve Şekil 8 de görülmektedir. 19 Şubat günü deniz etkisi etkinliğini kaybetmeye başlamış ve deniz etkisinden meydana gelen bulutlulukta azalma eğilimine girmiştir (Şekil 9). Şekil 6: 16 Şubat 2015 Modis uydu görüntüsü (kaynak: NASA) Şekil 7: 17 Şubat 2015 Modis uydu görüntüsü (kaynak: NASA) 237

8 Şekil 8: 18 Şubat 2015 Modis uydu görüntüsü (kaynak: NASA) Şekil 9: 19 Şubat 2015 Modis uydu görüntüsü (kaynak: NASA) 238

9 3.3. Marmara Denizi ve Karadeniz Deniz Suyu Sıcaklıkları MGM den elde edilen Marmara Denizi nde ve Karadeniz de bulunan deniz suyu ölçüm istasyonlarının dakikalık verilerinin saatlik ortalamaları alınarak değerlendirme yapılmıştır. Karadeniz de 17 Şubat 2015 tarihinde üç istasyondan elde edilen deniz suyu sıcaklığı ortalaması 6.8 C dir (Şekil 10). Marmara Denizi nde ise ortalama 7.7 C dir (Şekil 11). Şekil 10: 17 Şubat 2015 Karadeniz deniz suyu sıcaklıkları. Şekil 11: 17 Şubat 2015 Marmara Denizi deniz suyu sıcaklıkları. 18 Şubat 2015 tarihinde Karadeniz de bulunan deniz suyu ölçüm istasyonlarından elde edilen deniz suyu sıcaklığı ortalaması 6.9 C dir (Şekil 12). Marmara Denizi nde ise ortalama 7.4 C dir (Şekil 13). 239

10 Şekil 12: 18 Şubat 2015 Karadeniz deniz suyu sıcaklıkları. Şekil 13: 18 Şubat 2015 Marmara Denizi deniz suyu sıcaklıkları Sodar Cihaz Ölçümleri İstanbul Teknik Üniversitesi meteoroloji rasat parkında bulunan Sodar cihazından alınan ölçümler 17 Şubat 2015 tarihi için değerlendirilmiştir. 18 Şubat günü için sodar cihazından veri alınamamıştır. 17 Şubat 0020 UTC ile 1130 UTC arasında sodar cihazından 80 metre ile 290 metre arasındaki mesafeden elde edilen rüzgar hız bilgileri Şekil 14 ve Şekil 15 de gösterilmiştir UTC ile 0940 UTC de 40 ile 70 arasında maksimum değer ölçülmüştür. 240

11 Şekil 14: 17 Şubat UTC 1130 UTC zaman aralığındaki 80 m 290 m arasındaki sodar rüzgar şiddeti değerleri. Şekil 15: 17 Şubat UTC 1130 UTC zaman aralığındaki 80 m 290 m arasındaki sodar rüzgar yönü değerleri Kartal (İstanbul Ravinsonde İstasyonu) Skew-T Log-P Diyagramı Wyoming Üniversitesinden elde edilen Kartal a ait üst atmosfer verilerine göre 17 Şubat UTC de yer seviyesinde sıcaklık 1 C, 850 hpa seviyesinde C, 500 hpa seviyesinde C dir. Daha alt seviye olan 592 hpa da sıcaklık daha düşük olup C dir m ile 7422 m arasında maksimum değeri 62 knot olan jet 285 den esmektedir. 227 m (1000 hpa) ile 3050 m (692 hpa) arasında RH değeri %70 ve üzerindedir (diyagram gösterilmemiştir). 18 Şubat UTC de yer seviyesinde sıcaklık -0.9 C, 850 hpa seviyesinde C, 500 hpa seviyesinde C dir. Daha alt seviye olan 527 hpa da sıcaklık daha düşük olup C dir. Yer seviyesi ile 4968 m (527 hpa) arasında RH değeri %70 ve üzerindedir (Şekil 16). 241

12 Şekil 16: 18 Şubat UTC İstanbul Skew-T Log-P diyagramı Metar ve Speci Mikro ölçek analizinde AHL nın hazırlamış olduğu Metar ve Speci rasatları kullanılmıştır. AHL da 16 Şubat 2015 tarihinde 0850 UTC de başlayan hafif şiddetteki yağmur sağanağı (sıcaklık 7 C) aralıklarla devam etmiş ve 2250 UTC de hafif şiddetli yağmurla karışık kar sağanağına dönüşmüştür (sıcaklık 4 C). 17 Şubat günü aralıklarla devam eden karla karışık yağmur sağanağı 0600 UTC de hafif kar sağanağı yağışına dönüşmüştür. Zaman zaman etkisini artıran kar sağanağı 1639 UTC de hakim rüyetin 400 m olmasına neden olmuştur (Tablo 1). 18 Şubat günü kar sağanağı etkisini artırarak 1250 UTC de hakim rüyetin 200 metreye minimum rüyetinde 100 metreye düşmesine neden olmuştur. En etkili kar sağanağı yağışı 18 Şubat günü gerçekleşmiştir. Ayrıca; 18 Şubat günü 2120 UTC ile 2220 UTC arasında gök gürültülü kar sağanağı hadisesi de meydana gelmiştir.19 Şubat ta kısa süreliğine etkili olan kar sağanağı havalimanında 07:20 UTC de tamamen sona ermiştir. 242

13 Tablo 1: AHL nin Şubat 2015 günleri arasındaki hakim rüyetin 1000 m nin altına düştüğü zaman hazırlamış olduğu Metar ve Speci rasatları. Zaman (UTC) Rüzgar Yönü (derece) Rüzgar Şiddeti (knots) Hadise Hakim Rüyet (metre) RVR 35R (metre) RVR 17L (metre) RVR 05 (metre) RVR 23 (metre) Bulutluluk Sıcaklık & Çiy Noktası Sıc. Basınç (hpa) 17-08: P1500 P1500 P1500 P1500 SCT007 BKN022 01/M : SHSN SCT006 BKN016 01/M : SHSN SCT007 BKN016 M00/M : SHSN 750 P1500 P P1500 SCT009 BKN016 00/M : SHSN SCT007 M01/M : P1500 P1500 P1500 P1500 BKN008 M01/M : P1500 P1500 P1500 P1500 BKN008 BKN021 M00/M : SHSN 800 P1500 P1500 P1500 P1500 SCT006 BKN021 M02/M : SCT004 BKN022 M02/M : SHSN SCT007 BKN027 M02/M : SHSN 700 P1500 P SCT004 BKN022 M02/M : SHSN SCT006 BKN022 M02/M : SHSN P1500 P1500 SCT004 BKN023 M02/M : SHSN 900 P1500 P1500 P1500 P1500 SCT012 BKN022 M01/M : SHSN 900 P1500 P1500 P1500 P1500 SCT007 BKN022 M01/M : SHSN BKN007 M01/M : P1500 M01/M : SCT005 M02/M : BKN016 M02/M : BKN016 M02/M : BKN016 M02/M : M02/M : SCT005 BKN016 M01/M : P1500 M01/M : P1500 BKN016 M01/M : : P : : : /100N /200N P P1500 FEW012CB FEW012CB SCT012CB SCT012CB SCT012CB M02/M M01/M M01/M M01/M M01/M

14 14: : : : : : : : G30 19: P SCT012CB SCT012CB SCT012CB SCT012CB M01/M M01/M M01/M M01/M BKN006 BKN016 M01/M BKN006 BKN016 M01/M P1500 P1500 BKN006 BKN016 M01/M BKN006 BKN016 M01/M BKN006 BKN016 M01/M : G P1500 FEW015CB M00/M : BKN004 BKN015 M00/M : BKN004 BKN015 M01/M Radar Görüntüleri Hakim rüyet ve pist görüş mesafesi değerlerinin uzun süre (0850 UTC 1020 UTC) en düşük olduğu zamanlar için mezo ölçekte analiz yapılmıştır. Mezo ölçek analizinde İstanbul radarına ait ürünler kullanılmıştır. Hakim rüyetin AHL da 200 m olduğu 0915 UTC için ppi ve max radar ürünlerinde Karadeniz den gelen bulut bantlarının etkilediği alanlar görülmektedir (Şekil 17). 2.5 km ile 3.5 km arasındaki yatay rüzgar radar ürününde rüzgar akışlarının kuzeyli olduğu görülmektedir. AHL da rüzgar 10 knot tır. 244

15 Şekil 17: 18 Şubat UTC ppi, max ve yatay rüzgar radar ürünleri 4. SONUÇLAR VE TARTIŞMA Bu çalışma Şubat 2015 tarihlerinde İstanbul da etkili olan deniz etkili kar sağanağı yağışının gelişim aşamalarını mezo ve mikro ölçekte analizini yapmayı amaçlamıştır. İstanbul da ölçülen 24 saatlik toplam kar kalınlıkları AHL de 40 cm, Sarıyer Meteoroloji İstasyonu nda 39 cm, Kartal 1. Bölge Müdürlüğü nde 27 cm, Sabiha Gökçen Uluslararası Havalimanı nda 18 cm ve Kumköy Meteoroloji İstasyonu nda 3 cm olarak ölçülmüştür. Bulut bantlarının izlediği yola bağlı olarak kar kalınlıkları değişmektedir. Bulut bantlarının arasında kalan alanlarda yağış az olmuştur. Sonuçlar tablo olarak verilmiştir (Tablo 2a, Tablo 2b). 245

16 Tablo 2a: Sonuçlar Zaman (UTC) Yer Bilgileri (KT/ C/hPa) 850 hpa (KT/ C/m) 700 hpa (KT/ C/m) 500hPa (KT/ C/m) 500 hpa'dan Soğuk Alt Tabaka (hpa/m/ C) İlk Enverziyon (hpa/m) /2.6/ /1.0/ /-1.9/ /-0.9/ / -7.5/ / -10.1/ / -12.3/ / -10.7/ / -17.1/ / -21.7/ / -23.5/ / -22.7/ / -28.3/ / -27.7/ / -34.5/ / -38.1/ / /4180/ /4564/ /4968/ / / /86 Tablo 2b: Sonuçlar Zaman (UTC) İkinci Enverziyon hpa/m Üçüncü Enverziyon hpa/m Karadeniz Marmara Deniz Suyu Sıc. ( C) Sodar 80m/170m (KT) AHL (KT/ C/hPa) Radar Yatay Rüzgar AHL (h:2 km) (KT) 251/ / / /03/ / / / / /00/ / / / /-02/ / / / /-02/ *Sodar, AHL ve Radar Yatay Rüzgar değerleri için tam saate en yakın olan değerler kullanılmıştır. 500 hpa standart basınç seviyesinin sıcaklık değerinden daha soğuk olan sıcaklıkların bu seviyenin altında bulunması tahminlerde göz önünde bulundurulmalıdır. TEŞEKKÜR Yazarlar, verilerin elde edilmesindeki desteklerinden dolayı Meteoroloji Genel Müdürlüğü ne teşekkür ederler. Ayrıca bu çalışma TÜBİTAK 112Y319 numaralı proje tarafından desteklenmiştir. 246

17 KAYNAKLAR [1] Peace Jr, R. L., & Sykes Jr, R. B. (1966). Mesoscale study of a lake effect snow storm. Monthly Weather Review, 94(8), [2] Braham Jr, R. R. (1983). The midwest snow storm of 8-11 December Monthly Weather Review, 111(2), [3] Niziol, T. A., Snyder, W. R., & Waldstreicher, J. S. (1995). Winter weather forecasting throughout the eastern United States. Part IV: Lake effect snow. Weather and Forecasting, 10(1), [4] Weisman, R. A. (1996). The Fargo snowstorm of 6-8 January Weather and forecasting, 11(2), [5] Skerritt, D. A., Przybylinski, R. W., & Wolf, R. A. (2002). A Study of the 6 December 1995 Midwest Snow Event: Synoptic and Mesoscale Aspects. National Weather Digest, 26(3/4), [6] Schultz, D. M., Arndt, D. S., Stensrud, D. J., & Hanna, J. W. (2004). Snowbands during the cold-air outbreak of 23 January Monthly weather review, 132(3), [7] Laird, N. F., Desrochers, J., & Payer, M. (2009). Climatology of lake-effect precipitation events over Lake Champlain. Journal of Applied Meteorology and Climatology, 48(2),