METEOROLOJİ. Prof. Dr. M. Ali TOKGÖZ 20.EYLÜL.2010. METEOROLOJİ DERSİ. Meteorolojinin tanımı, önemi, ve gelişimi Meteorolojinin bölümleri ve uygulama alanları, atmosferin yapısı ve özellikleri. METEOROLOJİ :
Prof. Dr. M. Ali TOKGÖZ
20.EYLÜL.2010
Dünyamızı çevreleyen atmosfer içerisinde meydana gelen bütün olayları ve değişimleri inceleyen, bu olay ve değişimlerin ortaya çıkardığı sonuçları irdeleyen bilim dalıdır.
Dünyada meteorolojik çalışmaların başlangıcı, M.Ö’ye kadar gider. Aristo M.Ö. 350 yıllarında kendi gözlemlerine dayanarak Meteorologica adlı eseri yazmıştır. Hindistan’da M.Ö. 400 yüzyılda yağmur ölçmelerinin yapıldığı bilinmektedir.
Meteoroloji biliminin geçmişi günümüzden 3000 yıl öncelerine kadar gitmesine rağmen asıl önemini Birinci Dünya savaşından itibaren kazanmıştır.
M.Ö. 5.yüzyılda Hipokrat tıbbi Meteoroloji konusunda raporlar yazmıştır.
M.Ö. 4.yüzyılda Aristo “Meteorologica” isimli bir eser yazıyor.
M.S. 5.yüzyılda nem ölçmeye yarayan ilk alet keşfediliyor.
M.S. 16.yüzyılda Leonardo Da Vinci nemliliği ölçen mekanik bir gösterge geliştiriyor.
Aynı yüzyılda Galilea sıcaklığı ölçen termometreyi buluyor.
M.S. 17.yüzyılda Toriçelli cıvalı barometreyi oluşturuyor.
M.S. 18. yüzyılda günümüzde kullanılan Fahrenheit, Celcius ve Reamour ıskalaları söz konusu araştırıcılar tarafından oluşturuluyor.
Aynı yüzyılda Woltman Anomometreyi (rüzgar hızını ölçen aleti) bulmuştur.
M.S. 19. yüzyılda Vicli mekanik barometreyi keşfetmiştir.
1945 yılında uzay çalışmalarında ilk meteorolojik radar kullanılmaya başlanmıştır.
1947 yılında uzaya ilk meteorolojik roket gönderilmiştir.
1960 yılından itibaren uzaya uydular gönderilmiştir.
23. Mart. 1950 ‘ de Cenevre’de kuruluyor.
Ülkemizde
16.Yüzyılda İstanbul’da ilk gözlem evi kuruluyor.
1867’ de Kandilli gözlem evi kuruluyor.
( Kandilli Rasathanesi )
1937’de Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü
kuruluyor.
Güneş Enerjisi
Enerji Dönüşüm Sistemi
(FOTOSENTEZ)
Tarımsal Üretim
Yağışlar
Üretken Teknoloji
(Tarım Sistemi)
Fiziksel Meteoroloji
Aeroloji
Sinoptik Meteoroloji
Tarımsal Meteoroloji
Aeronotik Meteoroloji
Deniz Meteorolojisi
Meteorolojinin Temel Bölümleri
Ayrıca meteorolojik ve coğrafik açıdan bölgeleri mikro, mezo ve makro ölçekte inceleyen ve mikro meteoroloji, mezo meteoroloji ve makro meteoroloji olarak bilinen bilim dalları da vardır.
Atmosfer içerisinde meydana gelen hava hareketlerini ve ısı geçişini matematik ve fizik kanunlarıyla açıklamaya çalışır.
Dinamik meteoroloji hidrodinamik açıdan hareket ve kuvvetlerin dağılışını, termodinamik açıdan ısının dağılışını incelemektedir.
Amacı sayısal hava tahminleri yapabilmektir.
Atmosferde meydana gelen radyasyon, ısı, buharlaşma, yoğunlaşma, yağış, optik gibi fiziki olayların nedenlerini inceler.
AERO (hava) ve LOGY (bilim) kelimelerinin birleşmesiyle anlam kazanan AEROLOGY (Aeroloji), hava bilimi anlamına gelip meteorolojinin en önemli dallarından biridir.
Atmosferi dikine olarak inceler. Mevcut hava gözlemlerinden yararlanarak gelecekteki hava durumunu tahmine çalışır. Bu çalışmaları, Radiozonda Meteorolojik radarlar, Dropwindzonda, Uçak Entegre Bilgi Sistemi, Sabit Seviye Balonları, Gemi Sondaj Sistemleri ve Meteorolojik Uydular vasıtasıyla yapar.
Aynı zamanda, aynı esaslara dayanılarak ülkelerde, bölgelerde ve kıtalardaki hava tahminleri elde etmek amacıyla meteorolojik gözlemlerin analizinin yapılmasıyla ilgilenir.
Sinoptik meteoroloji çalışmalarında ülkelerin meteoroloji kuruluşları sürekli ilişki içerisindedirler. Dünya Meteoroloji Teşkilatı'na (WHO) üye ülkeler sinoptik meteoroloji alanında geliştirilmiş metod ve teknikleri standart hale getirmek durumundadırlar.
Basit bir tanımlama olarak meteorolojinin tarımla olan ilişkilerini inceler. Gelişen bitki ve hayvan organizmalarının fiziksel özellikleriyle uğraşan bilim dalı olup, bu ortamda meydana gelen fiziksel gelişmelerin incelenmesi ve aynı zamanda söz konusu fiziksel özelliklerle gelişmenin tarım yararına saptanan bulgularla etkilenmesini inceleyen bir bilim dalı olarak da tanımlanabilir.
Aynı zamanda atmosfer özellikle bitkilerin hava ile temasta olan kısımlarının geliştiği ortamın ısı rejimi ve toprak yüzeyi ile ilişkisini de inceler.
Meteorolojinin uçuş problemlerine uygulanmasını inceleyen bir bilim dalıdır.
Meteorolojik elemanların denizlerle ve denizcilikle ilişkilerini inceler. Denizler üzerindeki iklim elemanlarıyla deniz suyu özelliklerini de inceler.
200 km.
Denizler
4 km.
ATMOSFERİN YAPISI VE ÖZELLİKLERİ
Athmo
Nefes
Sphere
Küre
Atmosfer:Yerkürenin etrafını çevreleyen yoğunluğu yükseklikle azalan, kalınlığı tam olarak bilinmemekle beraber 100 km’ nin çok üzerinde olan gaz karışımına atmosfer denir.
Başka bir ifade ile atmosfer, yerküreyi çevreleyen, yerküreyle birlikte dönme hareketine katılan çeşitli gaz, sıvı ve katı parçacıklardan oluşan bir karışımdır.
a. Havada her zaman bulunan ve miktarı değişmeyen gazlar.
(Azot, Oksijen ve Asal gazlar)
b. Havada her zaman bulunan ama miktarı değişen gazlar.
(CO2, Su buharı ve Ozon)
c. Havada her zaman bulunmayan gazlar.
(İyot bileşikleri, Amonyak, Kükürt ve Tozlar)
İlk 25 km. de %
Azot 78.08
Oksijen 20.95
Argon 0.93
CO2 0.003
Toplam 99.963
OKSİJEN
Canlıların solunumu ve yanma olayı bakımından önemi büyüktür. Havadan biraz daha ağır olup suda erime özelliğine sahiptir.
Soğuk suda erime oranı daha fazladır. Hava ısındıkça sudaki oksijen havaya verildiğinden yaz aylarında havadaki oksijen miktarı az da olsa artar.
Bir insan bünyesi oksijenin kısmi basıncı 200 milibar olan bir havayı teneffüs etmeye alışmıştır. Bu kısmi basıncın düşmesiyle yani havadaki oksijen miktarının azalmasıyla insanlarda yorgunluk, uyku hali, görüş zayıflığı gibi haller görülür.
Havada % 0.03 oranında bulunmasına karşın miktarının azalıp, çoğalması klimatolojik koşullara önemli ölçüde etki yapar.
Havadaki CO2 miktarı, karalar üzerinde denizlere nazaran daha fazladır. Havada fazla oluşu havanın kirliliğini, az oluşu ise temizliğini gösterir.
CO2'nin başlıca kaynakları; solunum, yanma olayları, volkanlar, maden ocakları, maden suları ve bakteri artıklarıdır.
Denizler fazla miktarda bulunan CO2’i eritirler.
Suyun sıcaklığı arttıkça oksijende olduğu gibi CO2’de dışarıya verilir. Bu nedenle yaz aylarında havadaki CO2 miktarında artma görülür.
Bunun nedeni, CO2'in uzun dalga boyundaki ışınları emme ve saklama özelliğidir. 1900 yılından bu yana havadaki CO2 miktarında % 10'luk bir artış olduğu ve dolayısıyla dünyanın ısındığı ileri sürülmektedir.
Atmosferdeki su buharının kaynağı denizler, göller, akarsular ve nemli yüzeylerdir.
Su buharı, nem ve zamana göre hava içerisindeki miktarı en fazla değişen gazdır.
Hava sıcaklığı ile hava içerisindeki su buharı oranı arasında çok yakın bir ilişki vardır. Hava sıcaklığı arttıkça havadaki su buharı miktarı da artar.
Yağışların oluşmasını sağlar,
Atmosferde koruyucu bir örtü vazifesi görerek dünyanın çabuk soğumasını önler,
Havayı yumuşatarak nefes almamızı sağlar,
Cildin çatlamasını önler,
Hava içerisinde bakterilerin yaşamasını sağlar.
Su buharının fazla oluşu ise sıcaklık duygusu bakımından sıkın verir ve salgın hastalıkların yayılmasını kolaylaştırır.
Enlem derecesine,
(ekvatorda %2-3 iken,kutuplarda 0.2’ye düşmektedir)
Mevsimlere,
(sıcak mevsimlerde soğuk mevsimlere göre fazla)
Gece ve gündüze,
(gündüzleri sıcsklık fazla olduğu için su buharı fazla)
Yüksekliğe ve
(yeryüzüne yakın kısımlarda fazla, yükseklikle azalır)
Coğrafi bölgelere göre değişir.
(deniz, göl ve akarsuların bulunduğu yerlerde fazla)
Atmosferde,19-45 km yükseklikte bir ozon katmanı varolup, yere yakın katmanlarda yok denecek kadar azdır.
Bu ozon katmanının ortalama yüksekliği ekvatorda 29 km, orta enlemlerde ise 22 km'dir. Ozon gaz olarak içinde hayatın gelişmesine olanak vermez ancak dünyamıza güneşten gelen ışınları emer.
Ozon tabakası olmasaydı yeryüzüne yakın ultraviyole ışınlar 50 kat daha fazla olacaktı.
Atmosferin alt tarafında ozonun fazla olması havanın temiz oluşunu ifade eder.
Mevsimlere ve hava koşullarına göre ozon miktarı değişir.
Havanın 4/5'ini oluşturan bu gaz renksiz, kokusuz ve tatsızdır. Azot tek başına canlıların yaşamasına olanak vermez. Ancak hava içerisinde iki önemli rolü vardır;
Oksijenle birleşerek onun yakma özelliğini hafifletir,
Bitkilerle birleşerek endüstri ve tarımda büyük yarar sağlayan nitrat ve nitritleri oluşturur. Havadaki azotu alamayan bitkiler, azot ihtiyaçlarını topraktaki azot bileşiklerinden kökleri yardımıyla karşılarlar.
1. Gazlara göre
2. Kimyasal özelliklerine göre
3. Fiziksel ve kimyasal özelliklerine göre 4. Sıcaklığa göre sınıflandırılabilir.
Sıcaklık 1000-2000 oC’ın üstündedir.
Üstte hidrojen altta helyum bulunur.
Sıcaklık yükseldikçe artar. İyonlar var.
Radyo dalgalarını iletir.
Üstünde iyonlar, altında ozon vardır.
Ultraviyole ışınların etkisi altındadır.
Ozon tabakasıdır.
Meteorolojik açıdan önemli olan sınıflandırma sıcaklığa göre yapılan sınıflandırmadır.
Bu nedenle sıcaklığa göre atmosferin katmanlarını sırası ile inceleyeceğiz.
Canlıların yaşamasına olanak sağlayan bu tabaka meteorolojik yönden de en önemli tabakadır.
Kalınlığı ekvator civarında 17 km, kutuplarda ise 7 km civarındadır.
Troposfer, atmosferin ağırlığının %75'ini, su buharının da % 90'ını ihtiva eder. En önemli özelliği yükseldikçe sıcaklığın doğrusal olarak azalmasıdır.
Bu tabakada sıcaklık her 100 m'de 0.65°C'lik düşme gösterir.
Bu değer sabit değildir. Hatta bazı durumlarda yükseldikçe sıcaklığın arttığı da görülebilir.
Bu duruma İnversiyon veya "sıcaklık tersimesi" denir.
Troposferde sıcaklık yükseklik ile azalıyor ise Pozitif Lapse-Rate, artıyor ise Negatif Lapse-Rate vardır, denir.
Sıcaklık yükseklik ile değişmiyor ise buna İzotermal Durum denir.
Havanın nemli olması durumunda her 150 m'de 1°C,
Havanın doymuş olması durumunda her 100 m'de 0,5°C sıcaklık azalması meydana gelir.
Yükseklikle sıcaklık azalmasının durduğu yere Tropopoz denir. Tropopoz; troposfer ile stratosfer arasında bir geçiş bölgesi olup kalınlığı bir kaç km'yi bulur.
Tropopoz'un yerden olan yüksekliği enlem derecelerine göre değişir
Tropikal tropopoz : 0-30 (-70°C)
Subtropikal tropopoz : 30-45 (ortalama sıcaklık - 56.5°C)
Polar tropopoz : 45-Kutup (-40°C)
Bu katmanda yatay hava hareketleri görülür. Sıcaklık yükseklikle artmaktadır. Yani negatif Lapse-rate vardır.
Yükseldikçe sıcaklık artışının nedeni katman içindeki ozon nedeniyledir.
Bundan dolayı bu tabakaya ozonosfer de denmektedir. Ozon güneşten gelen ultraviyole ışınları emerek bu tabakanın sıcak olmasını sağlar. Maksimum ozon miktarı 25 km'dedir.
Yükseklikle sıcaklık artımının durduğu yere stratopoz adı verilir.
Stratopozda ortalama sıcaklık 0°C'ye yakındır, çok az miktarda su buharı vardır ve bu miktar atmosferdeki su buharının % 1'ine eşittir.
Bu katmanda sıcaklık yükseklikle azalır (pozitif lapse-rate). Yükseklikle sıcaklık azalmasının durduğu yere mezopoz denir.
Ortalama sıcaklık -90°C olup, atmosferin en soğuk yeridir. Burada buzla kaplı toz parçacıklarından oluşan bulutlar vardır.
Bu katmanda yükseklik arttıkça sıcaklık önceleri yavaş sonraları hızlı bir şekilde artar.
Gazlar genellikle toz halinde bulunur.
Üst kısmında sıcaklık 1000-2000°C kadardır.
Gece ile gündüz arasındaki sıcaklık farkı çok fazladır (~ 600°C).
Atmosferin kuru olduğu kabul edilmiştir,
Ortalama deniz seviyesindeki basınç: 760 mmHg = 1013.25 milibar,
Ortalama deniz seviyesindeki hava sıcaklığı: 15°C,
Ortalama deniz seviyesindeki hava yoğunluğu: 1.225 kg/m3,
Yerçekimi ivmesi: 980.665 cm/sn2,
Tropopoz'un ortalama deniz seviyesinden yüksekliği: 11 km,
Tropopoz'daki sıcaklık: -56.5°C,
Yükseklikle sıcaklık değişmesi:
Ortalama deniz seviyesinden 5 km aşağı ve 11 km yukarıya (tropopoz'a) kadar olan bölgedeki sıcaklık azalması her km'de 6.5°C'dir.
11-20 km'ler arası sıcaklık sabit kalmaktadır (izotermal durum).
20 km'den 32 km'ye kadar sıcaklık her km'de 1°C artar.
Dünyamızın enerji kaynağı olan sıcak gazlardan oluşan gök cismidir. Samanyolu galaksisindeki 1014 (Yüz Trilyon) yıldızdan biridir. Dünyamıza 150 milyon km uzaklıktadır.
GÜNEŞ’İN TABAKALARI
Işık küre (Fotosfer): Kalınlığı 2000-3000 km’dir. Saydam Akkor halinde metalik gazlardan oluşur.
Renk küre (Kromosfer): Kalınlığı 10 000 km Parlak kırmızı renkli H ve Ca’ dan oluşur.
Taş küre (Corona): Renk küreden daha sıcaktır. Kalınlığı 682000 km’ dir.
Derine doğru sıcaklık. 1 oC/ 33 m artar
SİAL(Kabuk)
SİMA(Pirosfer)
Ateş küre
NİFSİMA
NİFE
çekirdek
60 km
1200
Silisyum
Magnezyum
6500 km
Nikel
Demir
1700
Nikel
Demir
Silisyum
Magnezyum
2000oC
DÜNYA
DÜNYA’NIN YAPISI
Atmosfer: Hava küre
Hidrosfer: Su küre
Litosfer: Taş küre
Güneşe olan uzaklık bakımından üçüncü, büyüklük bakımındanaltıncı gezegendir.
24 saatte olur. Buna 1 gün denir. Dönüş hızı ekvatorda 27 km/dakika, Türkiye’nin bulunduğu enlem kuşağında 20 km/dakika’dır. 21 Mart ve 23 Eylül’de güneş ışınları ekvatora dik gelir ve gece ve gündüz 12 saat olur.
21 Haziran’da kuzey yarım kürede, 21 Aralık’tada güney yarım kürede en uzun gün yaşanır.
2. Dünya’nın Güneş etrafındaki dönüşü:365 gün, 5 h, 48ı, 46ıı = 1 yıl
SONBAHAR
21 Aralık
23 Eylül
Y
A
Z
K
I
Ş
10 Ocak
149 milyon km
152 milyon km
1 Temmuz
21 Haziran
21 Mart
İLKBAHAR
Güneş ışınları yılda iki defa ekvatora, birer defada dönencelere dik gelir. Ekvatora dik gelmesine Ekinoks (21 Mart, 23 Eylül) denir.
Dünyanın ekseninin 23oC 27’ eğik olması nedeniyle, dünya güneş ışınlarını değişik açılar altında almakta ve farklı ısınmakta, bunun sonucu mevsimler oluşmaktadır.
Dönencelere dik gelmesine ise Solstis (21 Haziran, yaz solstisi; 21 Aralık, kış solstisi) denir.
21 Haziran
Yengeç D.
Kuzey yarımkürede ekvatordan 23o 27’ uzakta bulunan paralel dairesine yengeç dönencesi, Güney yarımkürede ekvatordan 23o 27’ uzakta bulunan paralel dairesine oğlak dönencesi denir.
21 Aralık
Oğlak D.
4. Dünyanın güneş sistemiyle birlikte hareketi: Bu hareket saniyede 19.65 km lik bir hızla samanyolundaki vega yıldızına doğrudur.
5. Dünyanın samanyolu ile birlikte hareketi: Başka galaksideki yıldızlara doğru saniyede 280 km hızla ilerlemektedir.