Yağmur Nasıl Oluşur?

Pekçok darklı yağış türleri içerisinde yağmur en sık karşılaşılan ve en yaygın bilinenidir. Dolu, Kar, Çisenti, Çiğ, Kırağı gibi farklı yağış türlerinin de oluşum süreci tıpkı yağmurda da olduğu gibi yoğuşma süreci ile oluşmaktadır.

Yağış Nedir? Yağmurun Tanımı

Atmosferde bulunan su buharının yoğuşma çekirdekçikleri üzerinde yoğuşarak yer çekimi (gravite) etkisiyle yeryüzüne ulaşmasına yağış denir. Yağış türlerini genel başlıklarıyla yağmur, kar, sulusepken (graupel), dolu (ice pellet, hailstone) olarak yazılabilir. Yağış prosesi tanımı itibariyle basit gibi görünse de bekçok farklı değişkenin bir araya gelmesi neticesinde süreç yağış olarak adlandırılabilir. Bu değişkenleri, su buharı, yoğuşma, sıcaklık değişimi/düşüşü, bulut yoğuşma çekirdekçiğinin varlığı, yükselici hava hareketleri ve/veya atmosferik cephe süreci olarak sıralamak mümkündür. Yağış sürecinin detaylarına girmeden bu değişkenlerin tanımlarını vermek yerinde olacaktır.

 Su Buharı Nedir? Bağıl Nem ve Mutlak Nem Tanımı

 Su, gaz fazında su buharı olarak nitelendirilir. Her sıcaklıkta suyun likit fazdan gaz fazına geçtiği gerçeğinden yola çıkarak atmosferde -her koşulda- su buharı vardır. Su buharı miktarını tayin etmek için % cinsinden bağıl nemi yada kütlesel oranla gr/kg mutlak nem tanımını kullanabiliriz. Bağıl nem tamamıyla sıcaklık değişkenine bağlı olduğundan izafi (bağıl) bir değerdir. "Bugün havanın bağıl nemi %85" demek atmosferdeki toplam havanın %85'inin su buharı olması demek değildir. Bilindiği gibi atmosferi oluşturan gazlar hacimce %79 Azot (nitrojen,N2), %20,9 oksijen (O2) ve geriye kalan %0,1 (1000 ppm) 'lik hacim de helyum (He) ve içerisinde su buharının da yeraldığı eser miktarda diğer gazlardan (su buharı, karbondioksit, karbonmonoksit, azot oksitleri, sülfür oksitleri) meydana gelir. Bu koşullarda "Bağıl nem nedir?" sorusuna cevap vermemiz gerekirse havadaki toplam su buharı miktarının su buharının yine aynı havada bulunabilecek maksimum su buharı miktarına oranı şeklinde tanımlanabilir. "Mutlak nem nedir?" sorusu da "havanın hacim birimi (m³) başına içerdiği su buharının gram cinsinden ağırlığıdır" cevabını vermek uygundur.

Yoğuşma Nedir?

Yoğuşma, gaz fazındaki bir maddenin enerji kaybederek sıvı faza geçmesidir. Yağış prosesinde yoğuşma, atmosferdeki su buharının sıcaklığın azalması ile kaybettikleri ısı sonucunda Bulut Yoğuşma Çekirdekçikleri üzerinde sıvı faza geçmesidir.

Bulut Yoğuşma Çekirdekçikleri Nedir? (Cloud Condensation Nuclei, CCN's) Havada asılı 2 milyar ton kütle!

Bulut yoğuşma çekirdekçikleri, çapları genellikle 0.2 µm mertebelerinde olan ve su zerreciklerinin üzerinde yoğuşabileceği, kütlelerinin ultra küçük olması nedeniyle atmosferde asılı kalabilen, rüzgar ve yükselici hareketlerle atmosfere dağılan taneciklerdir. Atmosferdeki yoğuşma çekirdekçikleri toz, okyanus tuz zerreleri, içten yanmalı motorların ürettiği hidrokarbon ve kurum atıkları olabileceği gibi volkan patlamaları ile atmosfer yüklü miktarlarda saçılan sülfür partikülleri, orman yangınları ile saçılan karbon zerrecikleri, okyanus kaynaklı fitaplankton artıkları ve parçalanarak savrulan böcek parçacıkları da olabilir. Yoğuşma çekirdekçikleri yağış süreci için en önemli aktörlerdendir. Atmosferde yoğuşma çekirdekçiklerinin olmaması demek su zerreciklerinin yoğuşamaması ve dolayısı ile yerçekimi etkisinin savrulma etkisine karşı koyabileceği kütlelere ulaşamaması demektir. Her ne kadar Bulut Yoğuşma Çekirdekçikleri yapıca mikron düzeyinde kalsalar da bir santimetreküp havada toplam 100 ila 1000 adet CCN olduğu tespit edilmiştir. Bir diğer değişle, atmosferdeki toplam hacim ve yoğuşma çekirdekçiklerinin birim kütlesi göz önüne alınırsa, tüm atmosfere, bir yıl gibi kısa bir sürede havada asılı olarak duracak 2x10¹² kg yani "2 milyar ton" yoğuşma "çekirdekçiği" girmektedir. Bu döngü de tıpkı yağmur döngüsü gibi devam eder, gider. Yani, eyyafyallayöküll yanardağı ile geçen ay atmosfere karışan partiküller geçtiğimiz yağışla birlikte yüzeye indiler. Bir sonraki sefere "toz" yada "kum" adıyla tekrar karışacaklar. Bu çekirdekçikleri öğrendiğimize göre bazı dönemler yağmurdan sonra arabamızın üerindeki kızıl çamur ve toza anlam verebiliriz. Sahra çöllerinden havaya karışan kızıl yoğuşma çekirdekçiklerinin rüzgarlarla ülkemize kadar taşınarak yoğuşma çekirdekçiği vazifesi görmesi, düşerken de diğer toz zerrelerini toplaya toplaya yüzeye ulaşması! (çarpışma-birleşme prosesi)

Yükselici (konvektif) Hava Hareketleri Nedir?

 Konvektif yağışlarında temeli olan yükselici hava hareketleri, yer yüzeyinin güneş ışınları ile ısınması ile başlayan bir süreçtir. Isınan yüzey hemen üzerindeki havaya konveksiyon yoluyla ısı transfer eder. Isı bu hava parselinin sıcaklığını arttırır ve ısınan hava yükselmeye başlar. Bu hava parseli mevcut enerjisini yükselme sırasında kesndisine göre daha soğuk olan atmosfere aktarır. Bu durumda parsel sıcaklığı yoğuşma sıcaklığına eşit hale gelir ki bu durumda da yoğuşma çekirdekçikleri üzerinde su zerrelerinin yoğuşması başlar.

Kümülünimbus (cumulonimbus, cB's) ve kümülüs konjestus (cumulus congestus) tipi bulutlar bu şekilde oluşur. Dar bir bölgede çok etkili "shower rain" (duş yağışlar) oluştutular. Bu tip bulutlar içerisinde yükselici hareketlerin varlığı nedeniyle uçaklar açısından da tehlikeli bulutlardır. "Hava boşluğu" denilen şey aslında kuvvetli yükselici hareketler nedeniyle uçağın hızlı irtifa kaybından başka birşey değildir. Bu tip bulutlar dolu olayının da baş mimarlarıdır.

 Atmosferik Cephe Nedir?

Atmosferik cephe, farklı sıcaklık ve farklı yoğunluğa sahip iki farklı hava kütlesi arasındaki sınır veya geçiş bölgesi olarak tanımlanmaktadır. Sıcak ve nemli hava ile soğuk ve kuru hava kütleleri arasındaki konverjans bölgesi cepheye iyi bir örnektir. Yerden yukarı seviyelerde gerçekleşen cephelere yüksek soğuk veya yüksek sıcak cephe denir. Başlıca üç tip cephe vardır;

SICAK CEPHE : Sıcak hava kütlesinin soğuk hava kütlesi ile karşılaşması sonucunda oluşan cephedir. Cephe eğimi oldukça fazladır (100 m' de 1 m. ile 300 m' de 1 m. arasında değişir.). Temel özelliği, cirrus, cirrostratus, altostratus, altocumulus bulutları ve yağmurdur. Cephenin yaklaşmasıyla beraber, sıcaklık, işba noktası ve basınç tandansı düşüşe geçer. Cephe geçişinden sonra sıcaklıkta ani bir artış olur, rüzgar yönü döner ve hava açılır. Cephenin etki alanı cephe önünde yaklaşık 350-400 km.'dir.

SOĞUK CEPHE : Hareket etmekte olan bir soğuk hava kütlesinin önündeki sıcak hava kütlesinin altına doğru girerek onu yukarıya itmesi veya onunla yer değiştirmesi sırasında iki farklı hava kütlesi arasında oluşan cephedir. Genellikle soğuk cephe geçişinde, sıcaklık ve nem oranı düşer, basınç artar ve rüzgar kırılması gözlenir (Kuzey yarımkürede güneybatıdan kuzeybatıya doğru rüzgar yön değiştirir.). Yağış genellikle cephe üzerinde veya gerisinde dar bir alandadır. Hızlı hareket eden bir sistemdir. Cephe önünde squall hattı oluşur. Cephe eğimi, diğer cephelere göre daha diktir (1/50).

OKLÜZYON CEPHE : Bir alçak merkez sisteminde soğuk ve sıcak cephenin var olması durumunda, soğuk cephe sıcak cepheden daha hızlı hareket ettiğinde sıcak cepheyi yakalar ve aralarındaki sıcak havayı yukarı doğru yükselmeye zorlar. Soğuk, sıcak ve doğal tipli olmak üzere üç tür oklüzyon cephe vardır. Sıcak oklüzyon: Cephe gerisindeki havanın, cephe önündeki havadan daha sıcak olması durumudur. Soğuk oklüzyon: Cephe gerisindeki havanın cephe önündeki havadan daha soğuk olması durumudur. Doğal oklüzyonda ise cephe gerisi ve önündeki hava sıcaklıklarında fazla bir fark yoktur.

1. Soğuk Cephe,
2. Sıcak Cephe
3. Durağan Cephe
4. Oklüzyon Cephe
5. Yüzey Oluğu
6. Fırtına/kayma hattı
7. Kuru hat
8. Tropik dalga