KARARSIZLIK ĐNDEKSLERĐ Hava Tahminleri Dairesi Başkanlığı
11. K ĐNDEKSĐ 1991 yılında Hard ve Korotky tarafından geliştirilmiştir. Dikey sıcaklık lapse rate ini ve atmosferdeki düşük seviyeli nemin dikey genişlemesini ve miktarını esas alan oraj potansiyelinin bir ölçüsüdür. 700 mb da kuru hava varsa K değerleri daha düşük olacaktır, fakat şiddetli hava yada hatta yoğun yağmur hala oluşabilir. Bunlar kaba sayılardır, yoğun yağmur yada şiddetli hava hala bu değerlerin altında oluşabilir, eğer özellikle anlamlı zorlama varsa ya da serin mevsim devam ediyorsa. Formül: K = T(850 mb) + Td(850 mb) - T(500 mb) - DD(700 mb) DD : 700 mb seviyesinde sıcaklık ile işba sıcaklığı farkı 2
Genel olarak daha büyük K değeri yoğun yağış için daha büyük potansiyel demektir. Buna rağmen, K< 30 durumlarına dikkat etmelidir. Çünkü K indeksi 700 mb da işba depresyonunu (yani, sıcaklık ve işba sıcaklığı arasındaki fark) kapsar, bu seviyedeki kuru bir hava K nın küçük değerlerine sebep olur. Ancak, 700 mb altında verilen nem, kararsız hava ve kaldırma mekanizması kuvvetli yada şiddetli orajları organize eder ve yoğun yağmur bile oluşabilir. Yüksek K (ve PW) değerlerine sahip bir çevrede parçalı olarak oluşan günlük konveksiyon çok yoğun bir yağmurun aniden patlamasına sebep olabilir. 3
K Index değeri <= 20 21-25 26-30 31-35 36-40 >= 40 Oraj olasılığı (%) <= 20 20-40 40-60 60-80 80-90 100 K Index değeri Beklenen Oraj Şiddeti <= 30 30-40 >= 40 Zayıf Ortadan kuvvetliye Çok kuvvetli 4
Formül: TT = VT + CT 30. TOTAL TOTALS ĐNDEKSĐ VT = T(850 mb) - T(500 mb) CT = Td(850 mb) - T(500 mb) TT = VT + CT=T(850 mb) - T(500 mb)+td(850 mb) - T(500 mb) TT = TT = T(850 mb) + Td(850 mb) - 2[T(500 mb)] [ºC] T : Sıcaklık Td : Đşba sıcaklığı 5
23. SHOWALTER KARARSIZLIK INDEKSI (SSI) Formül: SI = T(500 mb envir) - T(500 mb parcel) SI, 850 ve 500 mb seviyelerinin özelliklerine dayanır. SI, bir parseli 850 mb dan kuru adyabatik olarak kendi LCL seviyesine, sonra oradan nem adyabatik olarak 500 mb seviyesine yükselterek ve parsele karşı çevresel olarak 500 mb sıcaklıklarını karşılaştırılarak, LI ya benzer şekilde hesaplanır. Burada yapılan işlem, temp diyagramında 850 hpa seviyesinin LCL sinin bulunarak 500 hpa seviyesine nem adyabatlar yoluyla taşınmasıdır. SI, bir cephesel sınırın kuzeyindeki düşük - seviye serin hava kütlesinin yükseklerdeki kararsızlığını göstermede LI dan daha iyi olabilir. Ancak, SI temsil edilemeyen bir indekstir, eğer düşük seviyeli nem 850 mb seviyesine kadar genişlememişse kararsızlığı göstermede LI dan geridedir. 6
40 40 10 10 20 20 30 30 0-10 10 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Sıcakl caklık ( o C) 7-20 20-60 60-50 50-40 40-30 30 850 mb T d T Basınç (mb mb)
40 40 20 20 30 30 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Sıcakl caklık ( o C) 8-10 10 0 10 10-60 60-50 50-40 40-30 30-20 20 Nem Adyabat 500 mb T e T p 850 mb T d T LCL Basınç (mb mb)
-6060-5050 -4040-1010 -2020 SI = 10 o C ( 8 o C) -3030 SI= 2 o C 200 Basınç (mb mb) 300 400 500 600 700 800 900 1000 500 mb 850 mb -10 o C Sıcaklık ( o C) Nem Adyabat T d -8 o C T 0 10 10 LCL 20 20 30 30 40 40 9
SSI Kararsızlık durumu +1 to +2 0 to -3 Kararlı. Güçlü yükselme mekanizmaları varsa zayıf konveksiyon mümkün Orta derece kararsızlık -4 to -6 Çok kararsız < -6 Aşırı kararsız 10
27. SWEAT - KUVVETLĐ HAVA TEHLĐKESĐ ĐNDEKSĐ (SEVERE WEATHER THREAT INDEX) Formül: SWEAT = 12 [T d (850 mb)] + 20 (TT - 49) + 2 (f8) + f5 + 125 (S + 0.2) TT : Total Totals indeks değeri f8 ve f5 : 850 mb ve 500 mb rüzgar hızı(kt) S(shear terimi )=sin(500 mb-850 mb rüzgar yönü) SWEAT değeri > 300 > 400 Analizi Kuvvetli oraj ihtimali Hortum ihtimali Aşağıdaki kriterlere uymadığında, shear eşitliği sıfır olur. 850 mb rüzgar yönü 130 ile 250 derece arasında 500 mb rüzgar yönü 210 ile 310 derece arasında 500 mb rüzgar yönü-850 mb rüzgar yönü farkı pozitif 850 ve 500 mb rüzgar hızları minimum 15 kt ise. 11
20. YAĞIŞABĐLĐR SU MĐKTARI Formül: PW = ( dp w ) / 98 Yerden 500 hpa seviyesine kadar dp : Đki seviye arasındaki basınç farkı hpa w : Karışma oranı (Mixing ratio) gr/kg Yer seviyesi ile 500 hpa basınç seviyesi arasındaki her standart basınç seviyesinin (Yer, 850, 700, 500 hpa) işba sıcaklığına göre ortalama karışma oranı bulunur. Bu değer ile tespit edilen iki basınç seviyelerinin basınç farkı çarpılır. Bu işlem her seviye için ayrı ayrı yapılır. Çıkan sonuçlar toplanır ve 98 sabit sayısına bölünerek PW değeri elde edilir.bu parametre, troposferdeki toplam nem içeriğini verir. 12
13. LAPSE RATES (C/KM) Lapse Rate atmosferde sıcaklığın yükseklikle değişme oranını belirtir. Dik bir lapse rate,çevresel sıcaklığın yükseklikle hızla azaldığını belirtir. Daha dik çevresel lapse ratepotansiyel olarak daha kararsız bir atmosfer demektir. 700-500 mb Lapse-Rate < 6 0 C/km 6 ile 7 0 C/km arasında > 7 0 C/km > 9,5 0 C/km Analizi Kararlı Şarta bağlı karasızlık Kararsız Mutlak kararsız 13
22. SHEAR 0-6 km vertıcal shear vector (kts) sınır tabakası (0) -6 km dikey shear vektörü yer rüzgarı ile 6 km rüzgarının vektörel farkıdır. Analiz Zayıf shear Orta kuvvette shear Kuvvetli shear Değer 20 knot dan az 20-35 knot 35 knot dan büyük 0-3 KM SHEAR Yer rüzgarı ile 3 km deki rüzgar hızı farkı (m/sn) alınır ve 3 e bölünür. Değer (s -1 x 10-3 ) 0-3 4-5 6-8 >8 Analiz Zayıf Shear Orta Kuvvette Shear Kuvvetli Shear Çok Kuvvetli Shear 14
Dikey rüzgar sheari; rüzgar hız ve yönünün yükseklikle değişimi olup, atmosferde iki tabaka arasındaki rüzgar yön ve hızındaki vektörel fark olarak hesaplanır. Hodograflar, yüksek seviye sondaj veya modelden üretilmiş rüzgar profillerinden, dikey rüzgar shearini gösterirler. Çevresel storm hareketi ve shear vektörleri hodograflar ile belirlenebilir. Bu parametreler storm yapılanmasını belirlemede kullanışlı parametrelerdir. Bir hodografın verilen bir derinlikte (0-3 Km, 0-6 Km gibi) uzunluğu ve şekli, storm çevresi dikey rüzgar sheari potansiyelini belirlemede ve konvektif storm yapısı ve değerlendirilmesinin tahmininde önemli bilgiler verir. 15
Hodograflar özellikle supercell oraj potansiyelini belirlemede oldukça yardımcı olan tahmin araçlarındandır. Şekil 15-4 de üç temel hodografın (saat yönü,saat yönü tersi ve doğrusal) 0-6 Km deki örnek şekilleri verilmiştir. Kuvvetli hava hodografları 4 ana gruba ayrılabilir (Sturtevant 1995) : Uzun doğrusal çizgi : Sola ve sağa doğru storm parçalanmasını ve bazı supercellleri gösterir. Küçük kapalı daire şekli : Kısa ömürlü multicelleri gösterir. Küçük açık daire şekli : Squall hatlarını gösterir. Büyük kapalı daire şekli :Supercelleri gösterir. 16
Üç temel hodografın örnek (clockwise( - saat yönü, y counter clockwise - saat yönüy tersi, straight doğrusal) görüntg ntüleri 17
Dikili de 60 knot yer rüzgarr zgarı olduğu u bir gündeki g Radyosonde diyagramı ve bazı indeks değerleri erleri 18
10 Eylül 2003 tarihinde 12.00 GMT (15.00 Lokal) saatinde, CAPE değerinin Đzmir civarında 2311 J/Kg gibi kuvvetli kararsızlık risk kategorisindeki bir radyosonde eğrisi görülmektedir. Buradaki dikkate değer olduğu için Dikili de 60 knot (120 Km/saat) yer rüzgarının bu oraj kütlesinin downdraft hızının potansiyel etkisini göstermek anlamında kullanılabileceği görülmektedir. 19
Dikili de 60 knot yer rüzgarr zgarı olduğu u bir gündeki g Hodograf diyagramı ve bazı seviye shear değerleri. erleri. Burada 0-3 km rüzgar r shearinin 246 dereceden 25 knot olduğu, u, 3-6 km rüzgar r shearinin 220 dereceden 18 knot olduğu u ve 0 6 Km toplam rüzgar r shearinin 240 dereceden 41 knot gibi kuvvetli shear kategorisinde bulunduğu, u, böyle b kuvvetli bir shearin değerinin erinin ve 2311 J/kg lık bir CAPE değerinin erinin stormun organize olabilmesi için i in yeterli olacağı ğı, özellikle yere yakın n seviyelerdeki shear yönünün n bölgenin b güneybatg neybatısındaki, ndaki, oraj kütlesinin akışı ışını besleyen ortama relatif akış ışlarla nem katkısı sağlad ladığıda orajın gücünü aktaran diğer bir olgu olarak, dikkati çektiği i görülmektedir. g 20
28. FIRTINA NĐSBĐ DÖNÜŞ POTANSĐYELĐ (STORM RELATIVE HELICITY - SRH) Formül: V : yatay hız (yer-relative vektör rüzgarı), C : oraj hücresi hareket hızı, w : yatay vortisiti vektörü. Storm relative helicity, 0-3 Km dikey rüzgar hız ve yön sheari ve alt seviye rüzgar kuvveti yardımıyla bulunan bir matematiksel ifadedir. Helicity, bu üç değişkenden herhangi birinin fazla olması durumunda büyür. Herhangi birinin sıfır olması SRH yi de minimize eder. SRH nin çok küçük olması süpersel oluşma potansiyelini ve tornado oluşma ihtimalini azaltır. 21
14. LCL YÜKSEKLĐĞĐ Herhangi bir hava parselinin kuru adyabat olarak yükseltildiği zaman doymuş hale geldiği seviyeye Lifting Condensation Level denir. LCL seviyesinin yere çok yakın olması ve 0-1 km dikey rüzgar shearinin fazla olması da oluşacak oraj hücrelerinin tornado (hortum) oluşturma potansiyelini artırmaktadır Mesosiklon Đhtimali Hafif Orta Kuvvetli Çok Kuvvetli LCL Yüksekliği >1500 1250-1499 1000-1249 <1000 22
15. LFC (LEVEL OF FREE CONVECTĐON) YÜKSEKLĐĞĐ LFC yüksekliği (m) >= 2500 2000-2500 1500-2000 < 1500 Supercell ve hortum potansiyeli Zayıf Orta Kuvvetli Çok kuvvetli 23
Formül: 16. LĐFTED ĐNDEKSĐ (LI) LI = T(500 mb çevre) - T(500 mb parsel)[ o C] Showalter Stabilitiy Đndeksin düzeltilmiş şeklidir. Burada skew T log P diyagramı üzerinde, yer seviyesinden itibaren LCL seviyesi bulunur. Bu seviyeden itibaren hava parseli nem adyabatlara paralel olarak 500 hpa seviyesine taşınır. 500 hpa seviyesine taşınması sonucu elde edilen sıcaklık T'500 dür. 500 hpa seviyesine yükseltilen parsel ile çevre hava sıcaklıkları arasındaki fark bu indeksi temsil eder. 24
LI kararlılığın ölçümünde yaygın olarak kullanılan, 500 mb daki çevre sıcaklığı ve 500 mb seviyesine yükseltilmiş bir parselin sıcaklığı arasındaki farkı ölçen bir metottur. Nem ve lapse rate i ( statik kararlılık) bir sayı içinde birleştirir. Böylece her basınç seviyesindeki gözlemlerden daha az zarar görür. Ancak LI değerleri parselin hangi seviyeden yükseldiğine bağlı olmasına rağmen, 500 mb altında ve LCL nin üstündeki çevre sıcaklık eğrisindeki detayları dikkate almaz. LI esas olarak gezegensel sınır tabakası içinde ortalama nem ve sıcaklık özelliklerini kullanmaya meyildir. 25
-6060-5050 -4040-3030 -1010-2020 200 Basınç (mb mb) 300 400 500 600 700 800 900 1000 Ortalama Karış ışma Oranı En alt 100 mb Sıcaklık ( o C) 0 10 10 20 20 Maksimum Sıcaklık Tahmini 30 30 40 40 26
27 Bas Basınç (mb mb) 1000 1000 900 900 800 800 700 700 600 600 500 500 300 300 200 200 400 400 Sıcakl caklık ( o C) 30 30 40 40 20 20 10 10 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60 LCL LCL Kuru Kuru Adyabatik Adyabatik
28 Bas Basınç (mb mb) 1000 1000 900 900 800 800 700 700 600 600 500 500 300 300 200 200 400 400 Sıcakl caklık ( o C) 30 30 40 40 20 20 10 10 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60 LCL LCL Kuru Kuru Adyabatik Adyabatik Nem Nem Adyabat Adyabat
200-6060 -5050-4040 -3030-2020 -1010 LI= 10 o LI= 4 C ( 6 o C o C) Basınç (mb mb) 300 400 500-10 o C Nem Adyabat -6 o C 0 10 10 20 20 30 30 600 700 800 900 1000 Sıcaklık ( o C) LCL Kuru Adyabatik 40 40 29
Lifted Đndeks ( 0 C) >0 0 ile -3-3 ile -6-6 ile -9 <= -9 Analizi Kararlı Hafif kararsızlık Orta kararsızlık Kuvvetli kararsızlık Aşırı kararsızlık 30
4.CAPE ve CIN CAPE, bir noktadaki yükselmeye y müsait m havanın konvektif olarak içerebilecei erebileceği i maksimum enerji miktarıdır. r. Temp eğrisinde LFC (Level of free convection) den çıkan nem adyabat eğrisiyle sıcakls caklık eğrisi arasında kalan toplam pozitif alanı ifade eder. Temp eğrisi üzerindeki pozitif ve negatif alanlar şekilde gösterilmig sterilmiştir. tir. CAPE matematiksel olarak aşağıa ğıdaki formülle hesaplanır: Formül: g = yerçekim ivmesi ZEL = Denge Seviyesinin metre olarak yüksekliği ZLFC = LFC seviyesinin metre olarak yüksekliği v ; virtüel sıcaklığın kullanıldığını, p; parseli, e; çevreyi ifade etmektedir. 31
CIN, LFC seviyesine ait nem adyabat eğrisiyle temp sıcaklık k eğrisi e arasında, LFC nin altında kalan toplam negatif alandır. Değerinin erinin negatif olmasının n sebebi; parselin yükselmesini önleyici mahiyette olması ve parselin konvektif olarak yükseliy kselişe e geçebilmesi ebilmesi için i in gereken toplam enerji miktarını ifade etmesidir. Formülde; g = yerçekim ivmesi ZSFC = Yer Seviyesinin metre olarak yüksekliği ZLFC = LFC seviyesinin metre olarak yüksekliği v; virtüel sıcaklığın kullanıldığını, p; parseli, e; çevreyi ifade etmektedir. 32
EL KURU ADYABAT ĐZOBAR mb LFC NEM ADYABAT (CAPE) POZĐTĐF ALAN Kararsız KARIŞMA ORANLARI LCL (CIN) NEGATĐF ALAN Kararlı ĐZOTERM C Pozitif CAPE ve negatif CIN sahası 33
-1010 Convective Available Potential Energy (CAPE) 200-6060 -5050-4040 -3030-2020 Basınç (mb mb) 300 400 500 600 CAPE 0 LFC 10 10 20 20 30 30 700 800 900 1000 Sıcaklık ( o C) T d T LCL 40 40 34
40 40 20 20 30 30 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Convective Inhibition (CIN) Sıcakl caklık ( o C) 35-60 60-50 50-40 40-30 30-20 20-10 10 0 10 10 LFC CIN T d T LCL Basınç (mb mb)
LFC nin hesaplanmasındaki değişik uygulamalar, farklı CAPE hesaplamalarını ve değerlerini meydana getirmektedir. Bunlar; yere bağlı CAPE (surface based CAPE-SBCAPE), ortalama tabaka CAPE-mean layer CAPE-MLCAPE), en kararsız CAPE-most unstable CAPE-MUCAPE). CAPE nin büyük olması oraj hücresinin çok hızlı bir şekilde oluşup olgunlaşabileceğini gösterir. Hücrenin updraft hızı CAPE ye bağlıdır. CAPE konvektif karakterli kütlelerin maksimum dikey rüzgar hızının hesaplanmasında da kullanılmaktadır: Wmax = (2CAPE) 1/2 00Z tempinde yüksek miktarda CAPE varsa ve eğer CIN, gündüz ısınmasıyla, nem ilavesiyle ya da sinoptik olarak temp eğrisinin düzleşmesiyle aşılabilirse (eritilebilirse) kuvvetli oraj hücrelerinin oluşması için en uygun şartlar oluşur. Zaten oraj hücrelerinin oluşabilmesi için CIN ın mutlaka eritilmesi ve aşılması gerekmektedir. 36
CAPE in değerce büyüklüğü ve temp üzerindeki şekli görüntüsü kararsızlık karakterinin ve yoğunluğunun hesaplanmasında bir anahtar rolü üstlenmektedir. Kuvvetli orajlar, tornado (hortum), dolu, yıkıcı rüzgarlar gibi kuvvetli hava olaylarıyla CAPE arasında sıkı bir ilişki mevcuttur. Yüksek CAPE değerleri, oluşabilecek bulut hücresinin oraj yapabilme potansiyelini artırır. Yere yakın seviyelerden başlayarak atmosferin üst seviyelerine kadar devam eden CAPE, özellikle tornado (hortum) oluşumu için en uygun pozisyondur. CAPE dolu oluşum potansiyeliyle doğrudan ilişkilidir. Özellikle 2500 j/kg ı aşan CAPE değerleri çok iri taneli dolu oluşumu için en önemli göstergedir. CAPE nin K veya Lifted indeks gibi diğer kararsızlık indekslerinden farkı ve üstünlüğü; sadece sabit bir seviyeyi değil LFC seviyesinden EL seviyesine kadar bütün tempi değerlendirmesi ve daha subjektif ve toplu bir bakış açısı sağlamasıdır. 37
Değer 0-500 500-1500 1500-2500 2500 + Analiz Hafif kararsızlık Orta derece kararsızlık Kuvvetli kararsızlık Ekstrem kararsızlık 38
39
40
41
42
9. FREEZING LEVEL (DONMA SEVĐYESĐ) FRZ (Freezing Level), yani donma seviyesi o 0 C izoterminin sıcaklık eğrisini kestiği noktanın basıncıdır. Donma seviyesi Önemi >= 650 mb Đri dolu oluşumu için ideal < 650 mb Đri dolu oluşumuna engel 43
Formül: 10. JEFFERSON ĐNDEX J i = 1.6(Qw850-T500) - 0.5(T700-Td700-8) Qw850 =850 hpa basınç seviyesinin ıslak hazne potansiyel sıcaklığı Analizi: J i > 28 ise kararsızlık yağışları beklenebilir 44
1.BOYDEN INDEKSĐ 1963 yılında Boyden tarafından Đngiliz Meteoroloji Ofisinde cephesel orajların tahmini amacıyla geliştirilmiştir. Formül: B i = T700 +(( H700 hpa- H1000)/10)-200 Analizi: H700= 700 hpa nın yüksekliği H1000= 1000 hpa nın yüksekliği Boyden indeksi 94 ten büyükse hava kararsız ve de oraj ihtimali vardır. 45
Formül: 12. KO INDEKS KO=[(Q e500 + Q e700 ) / 2] [(Q e850 + Q e1000 ) / 2] Q e500 = 500 hpanın Eşdeğer Potansiyel Sıcaklığı Q e700 = 700 hpanın Eşdeğer Potansiyel Sıcaklığı Q e850 = 850 hpanın Eşdeğer Potansiyel Sıcaklığı Q e1000 = 1000 hpanın Eşdeğer Potansiyel Sıcaklığı 46
L: Gizli buharlaşma ısısı ( 2.5*106 J/Kg 0 o C de) Ws: Doymuş karışma oranı Cp: 1005 J/Kg (sabit basınç ve sıcaklıkta) T: Sıcaklık Eşdeğer potansiyel sıcaklık; sıcaklıklık, nem ve parselin pseudo-adyabatik işlemlerle ilgili termodinamik bir değişkendir. Eşdeğer potansiyel sıcaklık, konvektif kararsızlığın ihtimalini tahmin etmekte kullanılır Eşdeğer potansiyel sıcaklık (Theta-E) 1000 milibar seviyesine doğru potansiyel sıcaklığı takip eder. Bu standart potansiyel enerji seviyesi olan 1000 milibarı kullanarak bütün seviyelerde parsellerin karşılaştırılmasına imkan tanır. 47
Eşdeğer potansiyel sıcaklık, operasyonel olarak, hangi bölgenin en fazla kararsız olduğunu tahmin etmekte kullanılan haritalardır. Sıcaklık ve nem arttıkça, bir hava parselinin eşdeğer potansiyel sıcaklığıda artar. Bundan dolayı; yeterli kararsızlığa sahip, çevresine göre yüksek eşdeğer potansiyel sıcaklık ( eşdeğer potansiyel sıcaklık sırtları Theta-E ridge) alanları, sık sık ani oraj oluşum bölgeleri olarak bilinirler. Eşdeğer potansiyel sıcaklık sırtı alanları, en çok sıcak hava ve nem adveksiyon alanları içinde bulunurlar. Şekilde temp diyagramında eşdeğer potansiyel sıcaklık değerinin bulunuşu gösterilmiştir. 48
Değer <25 25-34 35-39 >40 KO Đndeksi Analiz Oraj yok Hafif Oraj Kuvvetli Oraj Çok Kuvvetli Oraj 49
5. DERĐN KONVEKTĐF ĐNDEKS (DCI) Formül: DCI = T(850 mb) + Td(850 mb) - LI(yerden 500 mb a) [ o C] DCI, 850 mb da kararsızlıkla eşdeğer potansiyel sıcaklık (Qe) özelliklerini birleştirmeye gayret eder. Birim C derece, buradaki LI yüzeyden 500 mb a kaldırma değerini temsil eder. Bu nisbeten yeni bir indekstir. Bu sebeple tanımlayıcı kritik değerleri belirlenmemiştir. Ancak DCI değeri, kabaca 30 yada fazlaysa kuvvetli oraj potansiyeli gösterir. DCI ın sırt eksenleri, yukarı yönlü hareketin varlığında oraj gelişimi için bir yerin belirlenmesinde daha önemli bile olabilirler. Analizi: 30 dan büyük değerleri, kuvvetli orajların oluşabileceğini gösterir. 50
6. ENERJĐ HELICITY ĐNDEKSĐ EHI Formül: SRH : Storm relative Helicity (0-3 Km) CAPE : Pozitif alan (LFC den EL seviyesine kadar) 51
EHI Değeri <1.0 1.0-2.0 2.0-2.4 2.5-2.9 3.0-3.9 4.0 + Hadise Analizi Çoğunlukla Supercell ve tornado beklenmez,fakat konvektif karşılaşmalar ve shear zonlarının EHI değerini temsil etmeyen bir konuma getireceği noktasında uyanık olun Supercell ve tornado mümkün,fakat genellikle tornadolar şiddetli ve uzun ömürlü değillerdir. Superceller daha muhtemel ve mezosiklon kaynaklı tornadolar mümkün Mezosiklon kaynaklı supercell tornadoları daha muhtemel Kuvvetli mezosiklon kaynaklı tornadolar (F2 ve F3 ) mümkün Şiddetli mezosiklon kaynaklı tornadolar (F4 ve F5 ) mümkün 52
7. ENERJĐ ĐNDEX cp= Sabit basınç altında kuru havanın özgül sıcaklığı(1,004 JK^-1kg^-1)) T= Basınç seviyesinin sıcaklığı (Kelvin) g= Yerçekimi sabiti (9.8 ms^-2) Z= Geopotansiyel yükseklik (m) L= Buharlaşma gizli ısısı (~2,400,000 Jkg^-1) w= Karışma oranı (kg/kg) 53
Enerji Helicity indeksi (Hart and Korotky, 1991), (Davies, 1993) operasyonel olarak süpercell ve tornado tahmininde kullanılmaktadır. Bu indeks SRH nin hem 0-3 Km değerleri Hemde 0-1 km değerleri esas alınarak bulunabilir. Şekilde EHI ile oraj hücresi tipi ilişkisi gösterilmektedir. 54
Enerji Đndeksi Analizi EI > 0 Konvektif aktivite beklenmez -2 < EI < 0 Đzole olmuş şiddetli orajlar bekleniyor EI < -2 Şiddetli orajlar mümkün, hortum oluşabilir 55
17. MICROBURST WIND INDEX Sağanak veya gökgürültülü sağanak yağış esnasında oluşabilecek maksimum rüzgar hamlesini hesaplayan indekstir. Formül: MW I = 5 [ H M R Q ( Γ 2 30 + Q L -2Q M )] 0.5 MW I = Maksimum Rüzgar Hamlesi (Kt) H M = Erime Seviyesi Yüksekliği ( 0 0 C Yüksekliği ) R Q = Q L / 12 ( Birden Büyük Değil) Γ= Erime seviyesinden yere kadar olan Lapse Rate ( 0 C / km ) Q L = En alt 1 km deki karışma oranı Q M = Erime seviyesindeki karışma oranı 56
2.BULK RICHARDSON NUMBER BRN Bir oraj çevresinde CAPE ile rüzgar sheari arasındaki dengeyi gösteren bir indekstir. CAPE updraft gücünü belirlerken, shear storm karakterini (supercell, multicell v.b.) belirler. BRN, ekseriya verilen çevreler içinde konvektif fırtına tipinin tatmin edici bir göstergesidir. O yatay rüzgarın dikey şiri ve yüzdürme enerjisi (CAPE) ile birleşir, bu iki faktörün her ikisi fırtına gelişiminin belirlenmesinde, evrimi ve organizasyonunda kritik faktörlerdir. Formülde: CAPE: Convective Available Potantiel Energy U: Diferansiyel shear ( 0-6 Km ortalama rüzgar hızı) ( 0-500 m ortalama rüzgar hızı) 57
BRN değeri BRN<10 Hadise-Analizi Kuvvetli dikey rüzgar sheari ve zayıf CAPE.Shear, zayıf kararsızlık durumunda konvektif updraftların desteklenmesini sağlamak için çok kuvvetli olabilir.bununla birlikte yeterli kaldırma kuvvetiyle orajlar hala gelişebilir; bu durumda dönen superceller yüksek shear ortamında gelişebilir. 10-45 50 + Supercell gelişimiyle birliktedir. En fazla multicell (çok hücreliler) oraj gelişimi muhtemel olup, görece zayıf dikey rüzgar sheari ve yüksek CAPE. 58
BRN değerlerinin 45 yada daha küçük olması kuvvetli şirli çevrede kararlı kalıcı dönen yukarı yönlü hareketin üretilmesine hayat verir. Bu oluşur, çünkü, çevrenin dikey rüzgar şiri ve gelişmiş yatay konverjansı, yatay vorticity i artırır, bu dikey yukarı yönlü sürülmelerin içine kayar. Kütle sürekliliği ilişkilerine bağlı olarak, yükseklikle dikey sürüklenmelerde bir hızlandırmaya sebep olan dikey diverjans gerekir (yani, dikey gerilme). Bu, mesosiklonun gelişme ve güçlenmesine sebep olan bir dikey eksen etrafındaki vorticity i artırır. Kuvvetli dönüş, fırtına içindeki basıncı dinamik olarak düşürdüğünden kararlı durumdaki dikey yönlü sürülmelerin daha fazla artmasını sağlar. 59
Bunun aksine BRN nin 50 ve 50 den büyük durumlarında, sürüklenmeye bağlı daha zayıf rüzgar şiri sebebiyle kararlı olmayan çoklu yukarı yönlü sürülmeler çok kere multihücrelerin gelişmesiyle sonuçlanır. Ancak, bu hücreler hala şiddetli havayı üretmektedir. Ayrıca süper hücreler toplam olarak iki sebeple kural dışı olamazlar. Birinci sebep, hızlanan yukarı yönlü sürülmelere ( yüksek CAPE ) bağlı olarak, kuvvetli mezosiklonlar muhtemel olmamasına Rağmen dikey doğrultuda hızla gerilen hava dikey vorticity üretmek ve sınırlı çevredeki rüzgar şirini bastırmak için, kafi derecede yatay converjans yaratır. Đkinci sebep, oraj ve/yada sınırdaki etkileşmeler çevredeki şiri artırabilir ve böylece lokal bir çevre üretilir, hatta süper hücrelerin beklenmediği daha geniş konvektif bir rejim içinde ( yani yüksek bir BRN) süper hücre gelişimini destekleyebilir. Ancak 50 den çok daha büyük BRN li çevreler süper hücreleri desteklemezler. 60
3.BULK RICHARDSON NUMBER SHEAR ( BRN S) Formül: BRN shear = 0.5 (Uavg) 2 Buradaki Uavg, 0 ila 6 km arasında en alt 0.5 km de ortalama rüzgarın büyüklük farkının karesidir BRN Shear, Bl-6 ( Boundary Layer-6km) shearine benzer. Fakat BRN Shear vektörel ortalama alçak seviye (0-500) rüzgarının 0-6 km ortalama rüzgarından farkını kullanır. 61
Analizi: Değer 35-40 m 2 /s 2 den büyükse supercellerle ilişkilendirilir. Ancak, 25 den 50 ye kadar olan değerler tornadik ve tornadik olmayan fırtınalarla eşleşebilir. 50 ye yakın ve büyük değerler muhtemelen tornadik fırtınalarla eşleşir. Bunun yanında BRN şiri düşük seviye rüzgarlarına hassastır, rüzgar şirinin derinliği ve derecesinin bir fonksiyonu olarak. Tornadik fırtınalar için tornadik olmayanlara göre daha yüksek değerlere meyleder, çünkü daha düşük BRN şir değerleri daha zayıf çevresel şir değerlerini yansıtır. Favori BRN şir değerleri favori 500 mb fırtınasıyla eşleşen rüzgarlar, çok muhtemelen tornadik süper hücrelerle de eşleşir. 62
Süper hücre potansiyeli ve orta seviye mezosiklon gelişiminin değerlendirilmesinde BRN faydalı olabilirken alt seviye mezosiklon ve tornado potansiyellerinin değerlendirmesinde daha az uygundur. Aksine, BRN şiri belki süperhücreler arasındaki farklılıklarda, tornado üretecek yada üretmeyeceklerin tesbitinde daha faydalı olabilir. BRN şiri halen bu amaçla bağımsız olarak kullanılmamaktadır. Çünkü fırtına ölçekli etkileşmeler tornado gelişimi için hayati önemdedir. 63
18. DRY MICROBURST POTANTĐAL INDEX Formül: DMPI=Γ+ ( T T d ) 700 ( T- Td) 500 Γ = Lapse Rate ( 0 C / km) T = Sıcalık ( 700-500 hpa) T d = Đşba Sıcakılığı ( 700-500 hpa) Kuru Microburstün oluşabilmesi için DMPI nin 8 den büyük olması gerekir. 64
19. WET MICROBURST SEVERITY INDEX Formül: WMSI = (CAPE)(theta-e max - theta-e min )/1000 Θe max = θe nin yerdeki en büyük değerini gösterir Θe min = θe nin troposferin orta seviyelerindeki minimum değeridir WMSI için 30 değeri kuvetli rüzgarların oluşabilmesi için ( 50 kt ve üzeri) eşik değeri olarak alınmıştır. 65
WMSI Wind Gusts (kt) < 10 Konveksiyon/Mikroburst Olasılığı az 10-49 < 35 50-79 > 80 35-49 > 50 66
PW değeri (mm) >= 12 13-37 38-43 44-50 >= 51 Analizi Çok az nemli Az nemli Orta nemlilik Yüksek nemlilik Çok yüksek nemlilik PW değeri (mm) <= 15 16 20 =>21 Kuvvetli oraj olasılığı azdır Kuvvetli Oraj Analizi Kuvvetli orajla birlikte tornado aktivitesi için potansiyel vardır 67
68
69
70
21. SUPERCELL COMPOSĐTE PARAMETER Formül: SCP = (mucape / 1000 J/kg) * (SRH3 / 100 m 2 /s 2 ) * (BRNS / 40 m 2 /s 2 ) SRH3 : 0-3 km shear BRNS: Bulk richardson number shear mucape: En kararsız CAPE Analizi Önemli Tornada Zayıf tornado Tonadik olmayan supercell Orta supercell potansiyeli Zayıf Supercell potansiyeli Değeri >10 9.9-5.7 5.6-3.2 3.1-1.2 <1.1 71
Formül: 24. SIGNIFICANT TORNADO PARAMETER STP = (mlcape / 1000 J/kg) * ((2000 - mllcl) / 1500 m) * (SRH1 / 100 m 2 /s 2 ) * (SHR6 / 20 m/s) mlcape: Ortalama tabaka Cape mllcl: Ortalama tabaka LCL SRH1: 0-1 km srh SRH6: 0-6 km srh Analizi Önemli tornado Zayıf Tornado Tonadik olmayan supercell Orta supercell potansiyeli Zayıf Supercell potansiyeli Değeri >2.3 1.1-2.2 0.4-1.0 0.2-0.4 <0.2 72
25. SNOW ĐNDEX Formül: S i = 2x+ y Y= 850 ve 700 mb seviyesi arasındaki yükseklik farkı X= 1000 ve 850 mb seviyesi arsındaki yükseklik farkı Değer > 4179 m =4179 <4179 Analiz Yağmur Karla karışık yağmur Kar 73
Formül: 26. STORM UVV (Fırtına Dikey Rüzgar Hızı) (UVV) 2 = 2*CAPE STORM UVV (m/s) <40 41 to 60 61 to 80 >81 Analizi Olağan Kuvvetli updraft Çok kuvvetli updraft Olağanüstü 74
SWEAT indeksi bir indeks içine birkaç parametreyi birleştirerek şiddetli hava için potansiyeli değerlendirir. Bu parametreler düşük seviye nem (850 mb işba noktası sıcaklığı), kararsızlık (TT indeksi), alt (850mb) ve orta seviye (500mb) rüzgar hızları, ve sıcak hava adveksiyonu (850-500 mb arasındaki veering). Bu sebeple, bir indeks içine termodinamik ve kinematik bilgiyi birleştirmek için bir çaba harcanmıştır. SWEAT indeksi basit bir oraj potansiyelini değil, şiddetli hava potansiyelini tahmin etmek için kullanılmalıdır. Bu rehber değerleri U.S. Hava Kuvvetleri tarafından geliştirilmiştir. SWEAT değerleri 250-300 için eğer kuvvetli yükselme varsa şiddetli fırtına mümkündür. Ayrıca tornadolar SWEAT değerleri 400 ün altında iken de oluşabilir, özellikle eğer konvektif hücre ve sınır etkileşmeleri lokal şiri artırıyorsa. SWEAT değeri gün esnasında önemli derecede artabilir, gün boyunca oluşan rüzgar şiri ya/ yada kararlılık ve nemde büyük değişiklikler varsa 12 UTC yi böyle düşük değerler temsil etmez. Son olarak tüm indislerde olduğu gibi SWEAT indeksi sadece konveksiyon potansiyelini gösterir. Oraj gelişmeden önce, kararsızlığı serbest bırakacak yukarı yönlü hareket için yeterince bir zorlama hala olmalıdır. 75
100 m 2 /s 2 yi aşan 0-3 km SRH değerleri supercell potansiyeli için bir göstergedir.0-6 km SRH değeri ve hadise türü ilişkisi şekilde gösterilmiştir. Yüksek SRH değeri, yeterli CAPE ve alt seviye nemliliği varsa, tornado (hortum) oluşma ihtimalini artırır. SRH Değeri 150-300 300-400 400 + Hadise türü Süpercell oluşabilir Süpercell mümkün Tornado mümkün 76
29. THOMPSON INDEX Formül: T ı =K index-lifted index Analizi Kuvvetli Oraj Potansiyeli Orta Oraj Potansiyeli Oraj Potansiyeli Zayıf Değeri <2 2-6 >6 77
TT, 2 bileşenden oluşur, dikey toplamlar (VT) ve enine toplamlar (CT). VT statik kararlılığı yada 850 ve 500 mb arasındaki lapse rate i temsil eder. CT, 850 mb işba sıcaklığını kapsar. Sonuç olarak, TT statik kararlılık ve 850 mb ın nemini kapsar, fakat 850 mb nem değerlerinden düşük alt seviye nem değerlerinin olduğu durumlarda temsil edici değildir. TT = 45-50 Oraj muhtemel TT = 50-55 TT = 55-60 Oraj daha fazla muhtemel, kuvvetlilik ihtimali Büyük ihtimalle kuvvetli orajlar 78
31. VORTICITY GENERATION PARAMETER (VGP) Formül: VGP = [S (CAPE) 1/2 ] S = Ortalama shear (0-6 km) Vorticity oluşum parametresi,yatay vorticitinin dikey vorticiti haline geliş oranının fiziksel konseptini gösterir. Bu değerle süpercell olan ve olmayan hücrelerin ayrımıda mümkün görünmektedir. VGP 0.1-0.2 >= 0.2 >= 0.25 Önemi Sıradan hücre Supercell Tornadik supercell 79
32. ISLAK HAZNE SIFIR DERECE YÜKSEKLĐĞĐ (WET BULB-ZERO HEIGHT) Islak hazne sıcaklığının sıfır derece olduğu yüksekliktir. Bu değer hem dolunun erimeye başladığı, hemde downdraftın başladığı yüksekliği tesbit etmek için kullanılır. Islak hazne sıcaklığı yüksekliğinin 7000 ft ile 10500 ft arasında olması, yere dolunun ulaşması anlamında optimum durumdur. Islak hazne sıcaklığı yükseklik değerlerinin büyük olması, yüksek seviye kararlılığını ve dolu düşüşünde büyük erime zonlarını ifade eder. Diğer taraftan ıslak hazne sıcaklığı yükseklik değerlerinin düşük olması, atmosferin alt seviyelerinin, kuvvetli konveksiyon için oldukça serin ve kararlı olduğunu gösterir. 80
Tornado Hadise Dolu / 50 knot ve üstü rüzgar hızı Islak hazne sıfır derece yüksekliği 5.000 Ft - 12.000 Ft 7.000 Ft - 9.000 Ft 81
33. MILLER ĐNDEKSĐ Formül: IM = ( T850 T500 ) 18.5 + 0.3 T500 T850= 850 hpa basınç seviyesinin sıcaklığı T500= 500 hpa basınç seviyesinin sıcaklığı Miller Đngiltere de yaptığı araştırmalarda yukarıdaki ifadenin 0 (sıfır) dan büyük olması durumunda sağanak veya orajların meydana gelebileceğini bulmuştur. Pozitif değerin büyüklüğü kararsızlıkla doğru orantılıdır. 82
Değer Analizi Negatif 0 + 1 + 2 + 3 + 4 >+ 4 Seyrek konvektif bulutlar Pek çok Cumulus, seyrek kuvvetli olarak kabaran bulutlar Pek çok Cumulus, birkaç Cumulonimbus ve sağanak yağış. Pek çok kuvvetli kabaran Cumulus, birkaç Cumulonimbus ve sağanak yağışla birlikte oraj Pek çok Cumulonimbus ve sağanak yağışla birlikte dolu ve oraj Pek çok Cumulonimbus ve sağanak yağışla birlikte dolu ve oraj,kuvvetli türbülans ve hamle Pek çok oraj, iri taneli dolu,oldukça kuvvetli türbülans ve hamle, bulut ile yer arasında kuvvetli şimşek 83
Sabrınız Đçin Teşekkürler Kaynaklar: Bart GEERTS Stability Indices F. REMER Skew T Indices Yüksel Yağan Skew T- Log P Diyagramı Ders Notları Yüksel Yağan Ravinsonde Rasatları Use of the Skew-T Log P Synoptic Meteorology Laboratory 2000 sonbahar sunumu COMET Dökümanları Đstidlal Kitabı- DMĐ Yayınları Air Force Weather Qualification Training Package Analysis and Prognosis Trainee Workbook Nezihe Akgün Atmosferik Kararlılığın Değerlendirilmesi Nezihe Akgün Meteorolojik Temel Formüller ve Yorumları Meteoroloji Sözlüğü DMĐ Yayınları www.meteor.gov.tr 84