Klimatoloji ve Meteoroloji DERS NOTLARI

Transkript

1 Klimatoloji ve Meteoroloji DERS NOTLARI Prof. Dr. Hasan TATLI Coğrafya Bölümü, Fen Edebiyat Fakültesi Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Meteoroloji Mühendisliği ve Fizik Öğrencilerin AZ, ancak diğer bilim alanları öğrencilerinin ÇOK faydalanacağı düşünülen DERS NOTUDUR! BU DERS NOTU KİMLERE ÇOK FAYDALIDIR..?? Coğrafya, Jeoloji, Çevre Mühendisliği, Sivil Havacılık, Ziraat Fakülteleri, Deniz Bilimleri ve Su Ürünleri Fakülteleri, Orman Fakülteleri, Acil Yardım ve Afet Yönetimi, Biyoloji (Ekoloji), Kimya (Çevre), Sağlık Bilimleri (Göğüs Hastalıkları, Tıbbi # Ekoloji vb.)

2 Öğrenme çıktıları: Özgün Kelime Bilgisi: Meteorolojide yaygın kullanılan ana terimleri tanır ve tanımlar. Atmosferin yapısı: Atmosferin kimyasal bileşimini ve dikey yapısını açıklar. Hava ve iklimin çeşitli unsurlarını tanımlar. Temel klimatolojik ve meteorolojik kavramları tanımlar ve açıklar. Hava durumu ve iklim çalışmasının önemini açıklar. a) Bulutlluk, b) Yağış ve sis ve c) Atmosferdeki kuvvetler ve rüzgarlar Küresel enerji bütçesini açıklar. Büyük ölçekli iklim değişkenliğinin arkasındaki temel fiziksel mekanizmaları açıklar. Güneş, volkanlar ve sera gazlarındaki değişiklikler gibi dış kuvvetlere karşı dünyanın hassasiyetini hesaplar. Bölgesel iklim kavramı ve örneklerini açıklar. Temel okyanus bileşenleri ve iklimle bağlantısını açıklar. İklim sisteminde temel geri-besleme mekanizmalarını açıklar. İç iklim değişkenliğinin doğasını açıklar. Paleo-iklim ve küresel iklim modellerinin belirsizlik kaynaklarının temel unsurlarını açıklar. Prof. Dr. Hasan TATLI 2

3 Dersten Beklentiler: Bir çok terminoloji Terminoloji uygulaması Derse katılım şarttır. Dersi dinlerken not almak, sınıfta iyi performans göstermesi için gereken bilgileri elde etmek için kritik öneme sahiptir. Derse gelmeden önce ilgili ünite bölümleri okumak önemlidir En önemli kazanım, dersin sonunda soru sormaktır veya soru soracak seviyede konuyu anlamış olmaktır..! Soru sormanın çeşitli faydaları vardır: 1) Kendisi öğrenir, 2) Sorma konusunda çekingen davranan arkadaşlarının öğrenmesini sağlar, 3) Dersin veren öğretim elemanın güncellemesini sağlar vb... Prof. Dr. Hasan TATLI 3

4 DERS NOTUNUN KAPSAMI 1. Atmosferin Yapısı ve İçeriği 2. Atmosferde Enerji Çevrimi 3. Atmosferdeki Su 4. Atmosferik Kuvvetler ve Rüzgarlar: Genel Dolaşım (Sirkülasyon) 5. Yüksek Atmosfer Batı Rüzgarları ve Jet Akımları 6. Katabatik Rüzgarlar ve Musonlar 7. Hava Kütleleri 8. Cepheler ve Hava Olayları 9. Orta Enlem Siklonlar ve Antisiklonlar 10. Gökgürültülü Fırtınalar 11. Bölgesel İklimler 12. Okyanuslar 13. Paleo-iklim Prof. Dr. Hasan TATLI 4

5 Ünite 1 Atmosferin Yapısı Ve İçeriği Prof. Dr. Hasan TATLI 5

6 Atmosfer: Gezegenimizdeki kritik bileşenlerden biridir Termal regülatördür- Ekvatoral bölgedeki fazla enerjinin (birim alandaki) daha kıt enerjili Kutup bölgesine taşır. Koruyucu kalkandır- Zararlı maddelerin Dünya'ya ulaşmasını engeller, sınırlar veya değiştirir. Solunum için gereklidir- Çoğu canlı organizma (bitki ve hayvan) atmosferdeki gazlarla etkileşim içindedir. Prof. Dr. Hasan TATLI 6

7 Önemli çalışma alanları Aeroloji- Atmosferdeki çeşitli bileşenlerin yapı, kimyasal ve fiziksel etkileşimlerini inceler Meteoroloji- «Kısa süreli olarak» hava hareketi, sıcaklık, nem ve basınç gibi havanın özellikleri ve yağış ve fırtınalar gibi hava olayları ile ilgilenir Klimatoloji- Meteoroloji ile aynı, ancak daha uzun bir zaman ölçeğindeki olaylar ile ilgilenir. Bu olaylar hem ekstrem (aşırı) hem de ortalama değerler olabilir... Prof. Dr. Hasan TATLI 7

8 Atmosferik Değişkenler Hava sıcaklığı: birimler -> C, F, K Bulutlar: çeşit, yüksekliği (yükselti), miktarı Barometrik basınç: bar, millibar, mm veya hpa Çiy noktası sıcaklığı: C, K veya F Yağış: tür (yağmur, kar vb.), miktarı, mm veya cm Rüzgar hızı ve yönü: Knote, m/s, K, G, D, B, KB, KD, GD, GB Güneş derecesi: niteliksel kestirim (tahmin) Bunlar «Mevcut» veya «Hakim» Hava koşullarını oluşturur..! Prof. Dr. Hasan TATLI 8

9 Yuvamız: Dünya Prof. Dr. Hasan TATLI 9

10 Dünya Ay Prof. Dr. Hasan TATLI 10

11 YARIKÜRELERİ KARŞILAŞTIRMA Kuzey Yarıküre Güney Yarıküre Dünyanın yaklaşık %70 i sudan oluşur Prof. Dr. Hasan TATLI 11

12 Atmosferin İçeriği Prof. Dr. Hasan TATLI 12

13 Dünya Atmosferin İçeriği %100 O 2 N 2 H 2 CH 4 % PM CO N 2 O O 3 SO 2, NO 2, CFC vb %1 Ar CO 2 Daimi gazlar %0.04 Prof. Dr. Hasan TATLI 13

14 Atmosferin içeriği Gaz Hacimsel Yüzdesi İz Gazları ~%78 ~%21 ~%1 %0.04 Su Buharı Oldukça Değişken Prof. Dr. Hasan TATLI 14

15 ATMOSFERİN İÇERİĞİ Moleküler Oksijen ve Azot Ana Gazlardır %99 Geriye kalan %1 in %96 sı inert (atıl) gaz olan Argon, Geriye kalın %4 ün ise %93 ü Karbondioksit, Gerideki tüm gazların 'de yaklaşık 2 parçası iz gazları olarak bilinir. Bu gazlar, troposferin kimyasını kontrol eder. Prof. Dr. Hasan TATLI 15

16 Elementlerin periyodik tablosu Sarı renkliler, Dünyanın sıcaklık aralıklarındaki gazlarını gösterir. Gaz elementlerini gaz içermeyen bileşenlerle birleştirerek gaz molekülleri yaratmak mümkün mü? CO2, CO ve diğerleri gibi Prof. Dr. Hasan TATLI 16

17 İLK ATMOSFER 4.6 milyar yıl önce: Dünya'nın yer çekimi, hidrojen ve helyumu tutmak için çok zayıftı (Güneş, Jüpiter, Satürn, Uranüs'ün aksine) Günümüz atmosferi volkanlardan gelen gaz çıkışı ile oluşmuştur. Okyanuslar yoğunlaşan su buharı ile oluşmuştur. CO2 okyanuslara ve kayalara girdi N 2 Güneş ışığı ile birlikte bitkilerin fotosentezi sonucu oksijen oluştu... Prof. Dr. Hasan TATLI 17

18 ATMOSFERİN GELİŞİMİ Dünyanın erken atmosferi Hidrojen (H), Helyum (He), Metan (CH4) ve Amonyak (NH3) tan oluşmaktaydı. Soğuyan dünya atmosferi, volkanik patlamalar sonucu oluşan su buharı (H 2 O), karbondioksit (CO 2 ) ve azot (N 2 )'dan meydana geldi Mevcut atmosferdeki moleküler oksijen (O 2 ), yaklaşık 3 milyar yıl önce okyanuslarda gelişen tek hücreli Alg lerden geldi. Prof. Dr. Hasan TATLI 18

19 ATMOSFERİN GELİŞİMİ Oksijen, fotosentezin bir yan ürünüdür. Fotesentez sonucu su buharı ve karbondioksitten şeker (karbonhidrat) üretilir. Bu oksijen, üst atmosferde, güneşten gelen zararlı ultraviyole radyasyonunu filtreleyen ozonu (O 3 ) üretir. Bu durum, bitki ve hayvanların karada gelişmesine izin verir. Prof. Dr. Hasan TATLI 19

20 Prof. Dr. Hasan TATLI 20

21 Prof. Dr. Hasan TATLI 21

22 Atmosferik karbon dioksit (ppm) Keeling Eğrisi (Charles Keeling) İlkbahar CO 2 maksimum Sonbahar CO 2 minimum Yıl Prof. Dr. Hasan TATLI 22

23 KARBON DİOKSİT DÖNGÜSÜ Oluşum Yerleri Bitki/hayvan solunumu Bitki çürümesi Volkanlar Fosil yakıtların yakılması Ormansızlaştırma Yok Oluş Yerleri Bitki fotosentezi okyanuslar Karbonatlar (kömürleşme) Prof. Dr. Hasan TATLI 23

24 HİDROLOJİK DÖNGÜ Prof. Dr. Hasan TATLI 24

25 HİDROLOJİK DÖNGÜ Yeryüzünde her yerde SU: Okyanuslar, buzullar, nehirler, göller, atmosfer, toprak ve canlı dokuda Bütün bu 'rezervuarlar hidrosfer oluşturur. 'Rezervuarlar' arasındaki sürekli su alışverişi, hidrolojik çevrim Hidrolojik döngü Güneş tarafından sağlanmaktadır. İçeriği: Buharlaşma ve terleme yağış Zemine sızma Okyanusa (Denize) akış Prof. Dr. Hasan TATLI 25

26 İz Elementleri Prof. Dr. Hasan TATLI 26

27 Metan konsantrasyonu (ppb) Dünya nüfusu Metan konsantrasyonu (ppb) Dünya nüfusu (milyar) Yıl Metan konsantrasyonu dünya nüfusu ile koşut yükseliyor Prof. Dr. Hasan TATLI 27

28 Küresel CFC ların kullanımı (milyon ton) ABD de Yasaklanma Zamanı Montreal Antlaşması Zamanı Yıl CFC lerin Küresel üretimi Prof. Dr. Hasan TATLI 28

29 CFC lerin atmosferik konsantrasyonu (ppt) Montreal Protokolü Yıl CFC lerin küresel üretimi Prof. Dr. Hasan TATLI 29

30 Farklı aerosoller ve büyüklükleri Bulut partikülleri İnsan saç teli Virüsler Bakteriler Fırtına tozu Sahil kumu Deniz tuzları Yangınlardan çıkan duman Sisli duman (smog) 1 nm 1 mm 1 um Aerosoller: parçacık boyutları Prof. Dr. Hasan TATLI 30

31 Aerosoller Atmosferde asılı parçacıklar Mikronların çapları - bir metrenin bir milyonda biri Yüzeye çıkan güneş enerjisinin miktarını değiştirir Bulut damlacıkları için yoğunlaşma çekirdeği olarak davranır. BİRİNCİL KAYNAKLARI Deniz tuzu spreyi Rüzgar erozyonu Volkanlar Yangınlar İnsan aktivitesi Prof. Dr. Hasan TATLI 31

32 Prof. Dr. Hasan TATLI 32

33 Los Alamos Yangını, Prof. Dr. Hasan TATLI

34 Termodinamik Hal Havanın termodinamik durumu 3 değişken ile ölçülür basınç Yoğunluk (öz-kütle) sıcaklık Basınç Basınç P = birim alan A üzerine normali doğrultusunda etkiyen F kuvvetidir. P = F /A Prof. Dr. Hasan TATLI 34

35 Basıncın yükseklikle değişimi P = P e 0 ( a/ T ) a = K / m (bir sabit) P 0 := kpa: Ortalama deniz seviyesindeki basınç T : Sıcaklık (Kelvin): sabit kabul ediliyor. z: Yükseklik z P = P e 0 z / H p H p = 7.29 km : Basıncın ölçek yüksekliği Prof. Dr. Hasan TATLI 35

36 Barometrik Basınç ve Deniz Seviyesi Basıncı Dünya yüzeyinden yükselti arttıkça hızla azalan atmosferik basınç ve havanın yoğunluğu... Prof. Dr. Hasan TATLI 36

37 (a) (b) Soru: Deniz seviyesinden 10 km yükseklikte, sıcaklığın 250 ve 300 o K olduğu noktalardaki basınçları karşılaştırınız. Çözüm: Verilenler: z = 10 km, (a) T= 250 K, (b) T = 300 K İstenenler: (a) P =? kpa, (b) P =? kpa P P P P = = = = P e 0 ( a / T ) z 25.8kPa ( )exp[( )( kPa P = ( ) e (0.0342/ 4 250)10 4 ) / 300] Kontrol: Birimler tamam. Fizik anlamlı. Tartışma: Basınç yükseklikle, sıcak havada soğuk havaya nazaran çok daha yavaş düşer. Çünkü moleküller birbirinden çok daha uzakta bulunurlar. Prof. Dr. Hasan TATLI 37

38 Yoğunluğun yükseklikle değişimi = birim hacimin (V) kütlesi (m) olarak tanımlanır. = m /V Eğer hacim içindeki moleküllerin ağırlıkları artarsa yoğunluk da artar. Standart atmosfer, yani havanın sıcaklığı T = 15 o C olarak değerlendirilir. = 0 e ( a / T ) z veya = z e / 0 H = 3 = 1.225kg m 1.225gr / Litre ( yer seviyesinde) a = 0.04 K/m ve H = 8.55 km yoğunluk ölçek yüksekliği Prof. Dr. Hasan TATLI 38

39 Soru: Havanın tek-düze (uniform), yani T = 15 o C olduğu durumda, 2 km yükseklikteki havanın yoğunluğu nedir? Çözüm: Verilenler: z = 2000 m o = kg/m 3 T=15 o C = K İstenen: =? kg/m 3 = o e -(a/t)z = 1.225e -(0.04/288.15)2000 = kg/m 3 Kontrol: Birimler tamam. Fizik anlamlı. Tartışma: Hava yoğunluğunun düşmesinden dolayı, uçakların kanatları %24 daha az kaldıracağından, motorlara %24 daha az güvenmek gerekir. Prof. Dr. Hasan TATLI 39

40 40 Yükseklik (km) Hava molekülleri Hava yoğunluğu Hava basıncı Düşük Artım yönü Prof. Dr. Hasan TATLI Yüksek

41 SICAKLIK Eğer bir grup molekül (mikroskopik) daimi olarak aynı yönde hareket ederse, harekete rüzgar denir. Eğer moleküller rasgele yönlerde hareket ederlerse, hareket sıcaklıkla ilgilidir. Sıcaklığın yükselmesiyle, ortalama molekül hızı da artacağından: T = a m w 2 v Eşitliği yazılabilir. a = 4x10-5 K. m -2. s 2, m w : ilgili gazın moleküler ağırlığı, v : ortalama molekül hızıdır. Not: Denklemlerde aksi belitilmedikçe, Kelvin birimi kullanılır. Prof. Dr. Hasan TATLI 41

42 Yaygın kullanılan sıcaklık birimleri F = ( 9 / 5) C + 32 C = ( 5 / 9) [ F 32] K = C Standart (ortalama) deniz-seviyesindeki Hava sıcaklığı: T = 15 o C = K = 59 o F Prof. Dr. Hasan TATLI 42

43 Soru: 20 o C de bulunan Azot molekülünün rastsal hızı nedir? Çözüm: Verilenler: T = = K İstenen: v =? m/s v = [ T / a mw 1/ 2 ] v = [293.15/( )] 1/ 2 = 511.5m / s Kontrol: Birimler tamam. Fizik anlamlı. Tartışma: Tabancadan çıkan mermiden çok daha hızlıdır... Prof. Dr. Hasan TATLI 43

44 Eğer hava içinde hem sıvı hem de su buharı ikisi birden varsa Virtüel sıcaklık T v = T ( r rl ) r L : sıvı-su karışma oranı [g sıvı su /g kuru hava ] Prof. Dr. Hasan TATLI 44

45 Soru: Ortalama (standart) basınç ve yoğunluk kısıtında, yer seviyesinde kuru hava sıcaklığı ne olur? Çözüm: Verilenler: P = kpa, = kg/m 3 İstenen: T =? K T P = R T (1.225kg m K d = 15 o C T = P Pa ) (287Pa K /( Rd = = m Kontrol: Birimler tamam. Fizik anlamlı. Tartışma: Daha önce üzerinde durulan standart atmosfer sıcaklığı ile uyuşmaktadır. ) kg ) Prof. Dr. Hasan TATLI 45

46 Soru: Sıcaklığın 35 o C ve karışma oranın 30 g subuharı /kg kuruhava olduğu havanın Virtüel sıcaklığı nedir? Çözüm: Verilenler: T = 35 o C, r = 30 g/kg İstenen: T v =? o C Önce sıcaklığı ve karışma oranını uygun birimlere dönüştürürüz. T = = K r = (30 g subuharı /kg hava )(0.001kg/g) = 0.03 g subuharı /g hava T v = = T ( K 0.61 = r) o 40.6 C T v = ( ) Kontrol: Birimler tamam. Fizik anlamlı. Tartışma: Böylece, yüksek nem havanın yoğunluğunu çok daha fazla azaltmakta, ki bu durum yaklaşık 5.6 o C daha sıcak olan kuru hava sıcaklığına denktir. Prof. Dr. Hasan TATLI 46

47 HİDROSTATİK DENGE Daha önce tartışıldığı üzere, basınç yükseklikle azalır. P (üst) = düşük A : yatay kesit alanı g = -9.8 m/s 2 : yerçekimi ivmesi Basınç gradyanı = F = DP A Dz Yer çekimi = F = m g P (taban) = büyük Hipotetik bir hava parseli Prof. Dr. Hasan TATLI 47

48 HİDROSTATİK DENGE DENKLEMİ Dz A (hidrostatik denge denklemi) lim 0 g z p g z p z p g z p veya z g P z = = = D D = D D D = D D Prof. Dr. Hasan TATLI

49 Soru: Yere yakın seviyede, 100 m lik yüksekliğe çıkmakla ne kadarlık basınç azalır? Çözüm: Verilenler: = kg/m 3 (deniz seviyesinde) Dz = 100 m İstenen: DP =? kpa Hidrostatik denge denkleminden, DP = g Dz DP = (1.225kg/m 3 )(-9.8m/s 2 )(100 m) = Pa = -1.2 kpa = -12 hpa = -12 mb P (üst) Dz P (alt) Kontrol: Birimler tamam. Şekil uygun. Fizik anlamlı. Tartışma: Bu durum büyük Dz (kalınlıklara) genelleştirilemez. Prof. Dr. Hasan TATLI 49

50 HİPSOMETRİK DENKLEM İdeal gaz denklemi ile hidrostatik denklemi birleştirirsek, hipsometrik denklemini elde ederiz. Dz = P z z = a T ln 2 1 v P 1 2 T v : Ortalama Virtüel sıcaklık a : R d / g = 29.3 m/k Dz : P 2 ile P 1 basınç seviyeleri arasında kalan kalınlık Ev Ödevi: Birinci derece lineer diferansiyel denklem çözüm yöntemlerinden yararlanarak hipsometrik denklemi elde ediniz. 50

51 Soru: Aşağıda verilen sıcaklıklara göre, 100 kpa ile 90 kpa arasındaki kalınlık ne kadardır? P (kpa) T (K) Çözüm: Verilenler: Tabakanın üst ve tabanındaki gözlemler. İstenen: Dz = z 2 - z 1 m? Havanın kuru olduğuna varsayarak, T v = ( ) /2 ve hipsometrik denklemde yerleştirirsek, Dz = z 2 z 1 = (29.3)(280)ln(100/90) = m Kontrol: Birimler tamam. Fizik uygun. Tartışma: Böylece, bir uçakla m yükseğe çıkmakla, yukarıda verilen sıcaklıklara göre 10 kpa basınç azalmasını ölçeriz. Prof. Dr. Hasan TATLI 51

52 BASINÇ VE ÖZ-KÜTLE (YOĞUNLUK) ÖZET Basınç, belirli bir alana normali doğrultusunda uygulanan kuvvettir. Hava molekülleri hareket edip nesnelerle çarpıştığında hava basıncı oluşur. Hava basıncı her yönde uygulanır. Yoğunluk, moleküllerin konsantrasyonudur veya birim hacim başına kütledir. Bir gazın basıncı, yoğunluğu ve sıcaklığı birbiriyle ilişkilidir (ideal gaz yasası). Prof. Dr. Hasan TATLI 52

53 ATMOSFERİN STRATİFİKASYONU (Katmanlaşması) Prof. Dr. Hasan TATLI 53

54 ATMOSFERİK TABAKALAR Atmosfer, basınca göre tabakalara ayrılabilirr (500 mb'lik tabaka, yaklaşık troposferin ortasına denk gelir). Atmosfer sıcaklığa göre de bölünebilir (yükselti ile basit bir ilişki kurulamaz). Atmosferdeki sıcaklık değerlerinin ortalaması alınarak dört katman belirlenebilir. Prof. Dr. Hasan TATLI 54

55 ATMOSFERİK TABAKALAR Troposfer - Sıcaklık yükseklik ile azalır Stratosfer - Yükseklik arttıkça sıcaklık artar Mesozfer - Sıcaklık yükseklik ile azalır Termosfer - Yükseklik arttıkça sıcaklık artar Prof. Dr. Hasan TATLI 55

56 Sıcaklık profiline ve bileşimine göre atmosferin katmanları Prof. Dr. Hasan TATLI 56

57 TROPOSFER Yüzeyden yaklaşık 12 km'ye (enlem ve mevsime göre değişir - yaz mevsiminde ve tropik bölgelerde daha yüksektir). Sıcaklık yükseklikle azalır, çünkü troposfer yüzey tarafından ısıtılır ve doğrudan güneş ışığı tarafından ısıtılmaz. Troposferde "hava durumu" dediğimiz olayların neredeyse tamamı meydana gelir. Atmosferin kütlesinin % 80'ini içerir. Prof. Dr. Hasan TATLI 57

58 STRATOSFER Yaklaşık 12 km ile 50 km arasındadır Sıcaklık yükseklikle artar, çünkü ozon tabakası ultraviyole ışığını soğur ve sonuç olarak ısınır Karışma ve türbülans eksikliği var Stratosfer ve troposfer arasında çok az değişim gerçekleşir (ancak nerede olduğu önemli) Atmosferik kütlenin % 99.9'u strastosferin altındadır Prof. Dr. Hasan TATLI 58

59 MEZOSFER VE TERMOSFER 50 km ile 85 km arası Mezosfer'dir. Termosfer ise yukarı ve çok daha yukarıya doğru uzanır: termosfer ile gezegenler arası boşluk arasında kesin bir ayrım yoktur. Atmosferdeki en yüksek sıcaklıklar, yüksek enerji radyasyonunun gazlar tarafından soğrulduğu termosferde bulunur. Radyo dalgalarını yansıtan iyonosfer (yüklü gaz atomları) ve aurora buradadır. Prof. Dr. Hasan TATLI 59

60 1. Troposfer - kelimenin tam anlamıyla, havanın "boca edildiği" -genellikle yükseklikle sıcaklık düşer (ortalama ~ 6.5 C / km) Tropopoz 2. Stratosfer tabakası, tropopozun üstünde ve havanın karışımı az meydana gelir. Oysa, troposferde "türbülanslı karışım" yaygındır. Stratopoz 3. Mezosfer - sıcaklığın tekrar yükseklik ile azaldığı bölge olarak tanımlanır. Mezopoz 4. Termosfer tarafından yüksek enerji radyasyonu absorblanır : yüksek sıcaklık. Çok düşük yoğunluk (çok fazla "ısı" hissedilmez). Prof. Dr. Hasan TATLI 60

61 Meteorolojide "yükseklik veya yükselti" sözüyle belli bir yükseklikteki "basınç" değeri kastedilir, «gerçek yükseklik» anlaşılmaz. Atmosfer temelde sabit basınçlı yüzeylerde hareket eder (izobarik yüzeyler). 850 mb 1500 m (5000 ft) 700 mb 3000 m (10,000 ft) 500 mb 5500 m (18000 ft) 300 mb 9000 m (30,000 ft) Prof. Dr. Hasan TATLI 61

62 Hava Haritalarına Giriş Prof. Dr. Hasan TATLI 62

63 ATMOSFERİK CEPHELER Cephe - Farklı meteorolojik özelliklere sahip iki hava bölgesi arasındaki süreksizlik zonu (sınır). Örn. farklı sıcaklık veya neme sahip iki hava kütlesi Soğuk Cephe - sıcak havanın yerini alan soğuk hava bölgesi Sıcak Cephe - sıcak havanın daha soğuk hava ile yer değiştirdiği bölge Duralar Cephe - hareket etmeyen cephe Oklüzyon Cephe - sıcak havanın yukarıya zorlandığı cephe. Prof. Dr. Hasan TATLI 63

64 Soğuk Cephe Sıcak Cephe Duralar Cephe Oklüzyon Cephe Prof. Dr. Hasan TATLI 64

65 İyi gelişmiş bir sıcak cephenin blokdiyagramı ve sıcak cephe yüzeyi boyunca yükselen sıcak hava kütlesinde gelişen St, As ve özellikle Ns bulutlarından, çisenti, hafif-orta kuvvette yağmur ve kar yağışlarının oluşması. SICAK CEPHE Prof. Dr. Hasan TATLI 65

66 İyi gelişmiş bir soğuk cephenin blokdiyagramı ve cephe yüzeyi boyunca yükselen sıcak havada gelişen kümülüs tipi bulutlardan, kuvvetli sağanak ve gökgürültülü sağanak yağışların oluşması. SOĞUK CEPHE Prof. Dr. Hasan TATLI 66

67 SİNOPTİK HAVA HARİTASI Prof. Dr. Hasan TATLI 67

68 HAVA DURUMU SEMBOLLERİ Prof. Dr. Hasan TATLI 68

69 Sinoptik yüzey gözlemlerinin yüzey hava haritasına işlenmesinde kullanılan istasyon modeli ve sadeleştirilmiş açıklaması. İstasyon Modeli Kod Açıklama ff Rüzgar hızı (knot) dd ww W VV TT T d T d N PPP ppp a C H C M C L N h h Rüzgar yönü (onar derece olarak) Şimdiki hava (gözlemin yapıldığı andaki hava) Geçmiş hava (önceki gözlem saatindeki sinoptik gözlemin cinsine göre, 1, 3 ya da 6 saat önceki hava) Yatay görüş uzaklığı (km) Hava sıcaklığı (kuru termometre sıcaklığı) ( C) Doyma noktası ( C) Toplam bulut kapalılığı (gökyüzündeki bulut tutarı) Deniz düzeyine indirilmiş atmosfer basıncı (hpa). İstasyon modelinde basıncın yalnız son üç rakamı gösterilir. Örneğin, hpa, 011 olarak; hpa, 111 olarak; hpa, 966 olarak gösterilir. Son üç saatteki basınç değişikliği ( hpa). Örneğin, basınç geçen üç saatte 1.5 hpa yükselmişse, + 015, düşmüşse -015 olarak gösterilir. Geçen üç saatteki basınç eğiliminin simgesel gösterimi. Örneğin, basınç üç saat öncesine göre düzenli ya da düzensiz sürekli yükseliyorsa, bu durum ( / ) simgesi ile gösterilir. Yüksek bulut çeşidi Orta bulut çeşidi Alçak bulut çeşidi Alçak bulutların ya da yoksa orta bulutların toplam kapalılığı En alçak bulut tabanının yerden yüksekliği Prof. Dr. Hasan TATLI RRR Yağış tutarı (mm) t R Yağış dönemi (gözlemden önceki 24 saat içerisinde çeşitli saatlerde gerçekleşen yağışın dönemi) 69

70 Sinoptik Bulut Gözlem ve Kodlaması Amacıyla Kullanılan Toplam Gökyüzü Kapalılığı Kod No 0 1 Simge Açıklama Bulut yok (hava açık) 1 ya da daha az kapalı 2 2 kapalı 3 3 kapalı 4 4 kapalı 5 5 kapalı 6 6 kapalı 7 7 ya da daha fazla kapalı, ancak 8 değil 8 8 (tam) kapalı 9 Gökyüzü görülemiyor ya da bulut tutarı saptanamadı (1) N = 0 kodlandığı zaman gökyüzü tümüyle açıktır. Çok az olsa bile, bulut varsa N = 1 olarak kodlanır; N = 8 olarak kodlandığında, gökyüzü tümüyle kapalıdır. Gökyüzünde en küçük bir açıklık varsa, N = 7 olarak kodlanır. (2) Bulutlar, sis ya da başka benzer olaylar arasından görüldüğü zaman, bunlar yokmuş gibi bulutların tutarı belirlenir ve rapor edilir. Görülen herhangi bir bulut izi olmaksızın, sis ya da benzeri olaylar arasından gökyüzü ya da yıldızlar görüldüğünde, N= 0 kodlanır. (3) Gökyüzünde altocumulus ya da stratocumulus perlucidus (kapalı havada görülen top top bulutlar) görüldüğünde, bu bulutlar gökyüzünü kaplasa bile aralarında boşluklar bulunduğu için, N = 7 ya da daha az bildirilir ve kodlanır. (4) Cumuliform bulutlar arasındaki boşlukları, stratiform tipi bulutlar kapatmadığı sürece, bulutların arasındaki açıklıklar belirlenir. (5) Hızlı dağılan uçak yoğunlaşma izlerinin kapalılığı, toplam bulut kapalılığına katılmaz. Görece uzun süreli yoğunlaşma izleri ve bunlardan kaynaklanarak geliştiği açık olarak görülen bulut kütleleri, uygun C H veya C M kod rakamlarının kullanılmasıyla bir bulut olarak belirlenir ve toplam kapalılığa alınır. Prof. Dr. Hasan TATLI 70

71 En alçak bulut tabanının yeryüzünden olan yüksekliğinin kodlanması Kod No. h (m) Kodu (h s h s ) , , 05, , 08, , , m ya da daha fazla ya da bulut yok 59 ve üzeri / Bulut tabanının yüksekliği bilinmiyor ya da bulut tabanı istasyonunun yükseltisinden daha alçak ve tavanı istasyondan daha yüksek bir düzeyde. Sinoptik gözlem kodlamasında h s h s olarak gösterilen en alçak bulut tabanının yeryüzünden olan yüksekliği kavramı (h), hava meydanının yükseltisinden yukarıdaki en alçak bulut tabanının yüksekliğine; hava meydanı olmayan meteoroloji istasyonlarında ise istasyon yükseltisine göre daha yukarıda kalan en alçak bulut tabanının yüksekliğine karşılık gelir. Prof. Dr. Hasan TATLI 71

72 Şimdiki Hava Olaylarından Seçilmiş Örnekler ve Simgeleri Hafif yağmur Kar savrulması Orta kuvvette yağmur Toz fırtınası Kuvvetli yağmur Pus Hafif kar Sis (gökyüzü görülüyor) Orta kuvvette kar Sis (gökyüzü görülmüyor) Kuvvetli kar Sis (kırağı birikimiyle birlikte) Hafif çisenti Kuru duman Donan yağmur Donan çisenti Karla karışık yağmur ya da çisenti (orta, kuvvetli) Buz paletleri Buz paleti ya da küçük dolu Sağanağı Dolu sağanağı Yağmur sağanağı Şimşek Kar sağanağı Kuvvetli yağmur sağanağı Oraj Kuvvetli oraj (yağmur ve/ya da kar ile birlikte) Prof. Dr. Hasan TATLI Kuvvetli kar sağanağı Kuvvetli oraj (dolu ile birlikte) 72

73 Rüzgar Hızının Gösterimi Rüzgarın hızı ya da kuvveti, hava kütlesinin hareket hızıdır. Rüzgar hızı; (1) Saniyede metre (m/s), (2) Saatte kilometre (km/saat), (3) Saatte mil (mil/saat) ve (4) Knot olarak gösterilir. Sinoptik haritalarda rüzgar hızı, istasyon modeline knot cinsinden işlenir. Rüzgar hız birimleri ve çevrimleri: 1 m/s= 3.6 km/saat= 1.94 knot 1 knot (kt)= m/s= 1.85 km/saat 1 nautical (deniz) mili= km 1 statute (kara) mili= km Prof. Dr. Hasan TATLI 73

74 Geçmiş Hava Simgeleri (1, 3 ya da 6 saat önceki en önemli hava olaylarını gösterir) Kod No Simge Açıklama 0 Yok Gökyüzü açık ya da çok az bulut var 1 Yok Gökyüzü az bulutlu ya da çok değişken 2 Yok Gökyüzü parçalı bulutlu ya da kapalı 3 Kum ya da toz fırtınası, ya da kar savrulması 4 Sis ya da buz sisi, duman ya da kalın pus 5 Çisenti 6 Yağmur 7 Kar ya da karla karışık yağmur ya da buz paletleri 8 Sağanak(lar) 9 Orajlar (yağışla birlikte ya da değil) Prof. Dr. Hasan TATLI 74

75 Sinoptik yüzey gözlemlerinde kodlanan bilgilerden yararlanarak haritalara işlenen istasyon modelindeki basınç değişikliğinin, zaman özelliği, kodu, simgesi ve eğilim özelliği Zaman Açıklaması Kodu Sembolü Barometrik eğilimin özelliği 0 Basınç yükseliyor, sonra düşüyor Basınç üç saat öncesinden yüksek 1 Basınç yükseliyor, sonra düz gidiyor (değişmiyor); ya da yükseliyor, sonra daha yavaş yükseliyor 2 Basınç düzenli ya da düzensiz yükseliyor 3 Basınç düşüyor ya da düz gidiyor, sonra yükseliyor; ya da yükseliyor sonra daha hızlı yükseliyor Basınç üç saat öncesi ile aynı 4 Basınç düz gidiyor ve 3 saat öncesi ile aynı 5 Basınç düşüyor, sonra yükseliyor ve 3 saat öncesi ile aynı ya da daha düşük Basınç üç saat Öncesinden düşük 6 Düşüyor, sonra düz gidiyor; ya da düşüyor, sonra daha yavaş düşüyor 7 Basınç düzenli ya da düzensiz düşüyor 8 Basınç düz gidiyor ya da yükseliyor, sonra düşüyor; ya da düşüyor, sonra daha hızlı düşüyor 75

76 Son üç saatteki basınç değişikliği (ppp) ve eğilimine (a) ilişkin bazı gerekli açıklamalar: (1) Gözlem saatinden önceki 3 saatlik dönemde oluşan basınç tandansı ya da başka bir deyişle barometrik eğilimin (a) niteliği, belirli simgelerle gösterilir. (2) Ondalığına kadar son üç saatteki basınç değişikliğinin tutarı (ppp, hpa), istasyonda ölçülen 3 saat önceki aktüel basınç değeri ve gözlem anında kaydedilen aktüel basınç değerinin farkı alınarak bulunur. Örneğin; 3 saat önceki aktüel basınç hpa, gözlem anında ölçülen aktüel basınç hpa olduğunda, basınç değişikliğinin tutarı (ppp) = -1.7 hpa bulunur ve ppp = -017 olarak kodlanır. Prof. Dr. Hasan TATLI 76

77 00 ile 50 arasındaki kod rakamları 100 er metrelik birimler halinde doğrudan okunur arasındaki kodlar kullanılmaz arasındaki kodlar için, kod rakamından 50 çıkarılır ve geriye kalan sayı kilometre olarak okunur arasındaki kodlar, 5 er km lik aralıklarla belirtilir. Denizde görüş uzaklığını kodlamak için, çizelgede arasındaki kodlar kullanılır. Yatay Görüş Uzaklığı Kod km m Kod km m Kod km m Kod km Kod km m 00 <0.1 < > <0.05 < kullanılmaz Prof. Dr. Hasan TATLI 77

78 Uluslararası Bulut Simgeleri Sembol Bulut İsmi Kısaltma Yükseklik Cirrus Ci Yüksek Cirrocumulus Cc Yüksek Cirrostratus Cs Yüksek Altocumulus Ac Orta Altostratus As Orta Nimbostratus Ns ya da kalın As Alçak/orta Stratus St Alçak Stratocumulus Sc Alçak Cumulus humilis Cu Alçak Cumulus congestus Cu con Cumulonimbus Cumulonimbus Cb (örssüz) Cb (örslü) Alçaktan ortaya (dikine gelişimli) Alçaktan yükseğe (dikine gelişimli) Alçaktan yükseğe (dikine gelişimli) Prof. Dr. Hasan TATLI 78

79 Dönemi t R ile belirtilen zaman içerisinde kaydedilen yağış tutarının (mm, RRR) kodlanması Kod No. Yağış tutarı (mm) Kod No. Yağış tutarı (mm) 000 Kullanılmaz 990 İz ya da fazla mm, RRR = 995, 1.4 mm, RRR = 001, 7.5 mm, RRR = 008, 16.8 mm, RRR = 017, 86.5 mm, RRR = 086, 500 mm, RRR = 500, vb. Prof. Dr. Hasan TATLI 79

80 Yağış Döneminin (t R ) Kodlanması Kod No. Açıklama 1 Gözlem saatinden önceki 6 saatlik dönemde gerçekleşen yağış tutarı 2 Gözlem saatinden önceki 12 saatlik dönemde gerçekleşen yağış tutarı 3 Gözlem saatinden önceki 18 saatlik dönemde gerçekleşen yağış tutarı 4 Gözlem saatinden önceki 24 saatlik dönemde gerçekleşen yağış tutarı 5 Gözlem saatinden önceki 1 saatlik dönemde gerçekleşen yağış tutarı 6 Gözlem saatinden önceki 2 saatlik dönemde gerçekleşen yağış tutarı 7 Gözlem saatinden önceki 3 saatlik dönemde gerçekleşen yağış tutarı 8 Gözlem saatinden önceki 9 saatlik dönemde gerçekleşen yağış tutarı 9 Gözlem saatinden önceki 15 saatlik dönemde gerçekleşen yağış tutarı Sinoptik yüzey hava gözlemlerinin kodlanmasında, yağış dönemi (t R, yağışın son 24 saatlik dönemde belirli bir kurala göre kaç saat önce gerçekleştiği) ve dönemi t R ile belirtilen zaman içerisinde kaydedilen yağış tutarı (RRR), ana sinoptik gözlem saatlerinde (00:00, 06:00, 12:00, 18:00 GMT) RRR için WMO Kod 3590 ve tr için WMO Kod 4019 dikkate alınarak verilir. Prof. Dr. Hasan TATLI 80

81 Sinoptik yüzey hava gözlemi için kısmen sadeleştirilmiş bir istasyon modeli örneği ve açıklaması. Yeryüzündeki koşullar: - Gökyüzü 7/8 kapalı; hava sıcaklığı 15 C, doyma noktası sıcaklığı 14 C; atmosfer basıncı, hpa; hava sağanak yağmurlu; görüş uzaklığı 1 km. Örnek - Rüzgar, kuzeybatıdan knot hızında esiyor. Atmosfer basıncı son 3 saatte önce düşüyor sonra 1.7 hpa yükselerek gözlem anında hpa oluyor ( ). - Dikine gelişimi belirgin cumulus ya da cumulus congestus bulutundan yağmur sağanağı; ayrıca gökyüzünde, yoğun ama gelişme göstermeyen Ci (yüksek) ve Ac ya da dikine gelişimli Ac (orta) bulutları var. - Önceki gözlem saatinde hava yağmurlu (geçmiş hava). Prof. Dr. Hasan TATLI 81

82 Herhangi bir standart basınç düzeyine (örn. 850, 700, 500, 300, 200 ve 100 hpa jeopotansiyel yükseklik düzeylerine) ait sinoptik yüksek atmosfer gözlemlerinin yüksek hava haritalarına işlenmesinde kullanılan standart istasyon modeli ve açıklaması. İstasyon Modeli Kod Açıklama hhh TT DD dd ff Standart basınç düzeyinin yükseltisi (Dm) Hava sıcaklığı ( C) Sıcaklık Doyma Noktası farkı (spread) ( C) Rüzgar yönü (onar derece şeklinde) Rüzgar hızı (knot) Sinoptik yüksek atmosfer gözlemi (500 hpa jeopotansiyel yükseklik düzeyi) için bir istasyon modeli örneği ve açıklaması. 500 hpa standart basınç düzeyindeki koşullar: Örnek 500 hpa düzeyinin yüksekliği 564 dekametre (5640 m); sıcaklık -15 C, hava sıcaklığı-doyma noktası farkı 2 C; rüzgar tam güneyden (180 den) 75 knot hızında esiyor. Prof. Dr. Hasan TATLI 82

83 Cephe ve atmosferik karışıklık çeşitlerini sinoptik yüzey hava haritaları üzerinde göstermek için kullanılan işaretler Cephe ve atmosferik karışıklık (renk) Haritadaki simgesi Soğuk cephe (mavi) Sıcak cephe (kırmızı) Duralar cephe (kırmızı ve mavi) Oklüzyon cephe (eflatun) Oluk (turuncu) Sağanak çizgisi (kırmızı) Kuru çizgi (kahverengi) Prof. Dr. Hasan TATLI 83

84 Örrnek: 00:00 GMT Sinoptik Yüzey Gözlemleri

85 Örnek: 00:00 GMT Yüzey Hava Haritası

86 Örnek: 00:00 GMT Sinoptik 500 hpa Düzeyi Gözlemleri

87 87

88 METEOROLOJİK ZAMAN Tüm hava durumu raporları, Greenwich Ortalama Saati (GMT) olarak da adlandırılan Koordinatlı Evrensel Saat (UTC) ve Zulu (Z) olarak etiketlenir. Zulu, Greenwich'ten geçen 0 derece boylam çizgisindeki zamandır. Meteorolojide 24 dilimlik saat kullanır (Örn = 9 sabah veya 2100 = 9 akşam). Prof. Dr. Hasan TATLI 88

89 Gözden Geçirme: Atmosferin Katmanları Çok sıcak üst tabaka: oksijen güneş ışığını soğur Sıcak orta tabaka: Ozon ultraviyole (UV) ışığı soğur Sıcak yeryüzü: kara ve okyanuslar güneş ışığını soğur Prof. Dr. Hasan TATLI 89

90 Ünite 1 in Sonu Prof. Dr. Hasan TATLI 90