Ders 3: Atmosferde Su 2


Bulutları anlamanın püf noktası şudur: Açık hava bulut demetlerinden devasa büyüklükteki orajlara kadar bütün bulutlar bulut damlacığı olarak adlandırılan 20 mikron büyüklüğünden sıvı su taneciklerinden ve buz kristallerinden oluşur. Şimdi ise bunların oluşmasını inceleyeceğiz.

Çözelti ve Eğrilik Etkisi

Doymamış bir hava parseli soğuduğunda bağıl nemi artar. Eğer hava yeterince soğursa, sıcaklık çiy noktası sıcaklığına, bağıl nem de %100’e eşit olur. Yani yoğuşma gerçekleşir ve bulut oluşur. Bulut damlacıkları bağıl nem %100 olmasa da oluşabilir. Bunun nedenine bakalım şimdi.

Okyanus ve denizler, rüzgar ve dalgalarla atmosferin bileşimine tuz tanecikleri katarlar. Tuz çözündüğü zaman, tuz tanecikleri su molekülleri içinde dağılır. Yani suyun içinde tuz derişimi (yoğunluğu) ne kadar fazlaysa, buharlaşma hızıda o kadar düşük olur. Çözünmüş tuzun su moleküllerini tutma yeteneği, çözelti etkisi olarak adlandırılır. Çözelti etkisi su moleküllerini tutarak buharlaşmalarını engelleyerek taneciğin yoğuşma ile büyümesine yardımcı olur. Damlacık büyüdükçe çözelti seyrelir ve çözelti etkisi azalır.

Daha önce buharlaşmadan bahsederken (bakınız: Ders 2: Atmosferde Su 1) su ortamının hemen üstündeki su moleküllerinden bahsetmiştik. Halbuki bulut damlaları yatay yüzeyler değillerdir. Herhangi bir yüzeydeki bir molekül komşuları tarafından çekilir, bu durum söz konusu molekülün suyun bir parçası olarak kalmasını sağlar. Bulut damlacığı gibi eğri bir yüzey üzerindeki bir molekül, kendisini çekecek az sayıda komşu moleküle sahiptir.

Sonuç olarak, düz su yüzeyine göre hava doymuş olsa bile, eğri bir yüzeye göre doymamış olabilir. Bu durum, eğrilik etkisi olarak adlandırılır. Bu etki, yoğuşma yoluyla küçük damlacıkların oluşumuna karşı çalışır. Buna göre, bulut oluşumunun gerçekleşmesi için aşırı doyma olarak bilinen durumun, yani bağıl nemin %100’ü aşması zorunludur.

Sadece su buharı içeren bir havadan, bir su molekülü oluşturmak son derece zordur. Şimdi bu su damlacıklarının nasıl oluştuklarına bakalım.

Çekirdeklenme

Damlacıklar, çekirdek denilen tanecikler etrafında oluşur. Bir tanecik etrafında bulut oluşumunun ilk aşaması çekirdeklenme olarak adlandırılır. Türdeş ve türdeş olmayan çekirdeklenme olmak üzere iki türü vardır. Türdeş çekirdeklenmede, damlacık yalnızca saf su moleküllerinden oluşur. Türdeş çekirdeklenme yeterince saf su molekülünün birbirlerine yapışarak bir küme ya da tanecik oluşturmasına gereksinim duyar, daha sonra bu küme ya da tanecik daha fazla yoğuşmak için bir çekirdek gibi davranır. Yapışma olayı, eğer su moleküllerinin kinetik enerjisi düşükse gerçekleşir. Türdeş çekirdeklenme yalnızca -40 C’den daha düşük sıcaklıklarda meydana gelir.

Sıcaklık yalnızca stratosfere yakın yukarı troposferde -40 C kadar düşük olabilir. Bulutlar genellikle bundan daha sıcak hava içerisinde oluşurlar. Türdeş olmayan çekirdeklenmede, küçük, su harici tanecikler bulut oluşumu için  bir çekirdek görevi görürler. Bu tanecikler genellikle aerosollerdir. ( Aerosollere buradan bakabilirsiniz. ) Yoğuşma çekirdekleri olarak adlandırılına bu aerosoller sıvı damlacık oluşumuna yardımcı olurlar.

Yoğuşma Çekirdekleri

İki tür yoğuşma çekirdeği var. Su-çeken (higroskopik) ve su-iten (hidrofobik). Higroskopik çekirdek su içinde çözünürken, hidrofobik çekirdek çözünmez. Çekirdeklenme, higroskoik (su-çeken) çekirdekler üzerinde daha kolay gerçekleşir. Çözelti etkisi buharlaşmayı azalttığı için, bağıl nem %100’ün altında olsa bile higroskopik çekirdekler üzerinde damlacık oluşumu gerçekleşebilir. Su-iten çekirdekler, üzerlerinde suyun yoğuşmasına izin vermez.

Sis Oluşumu

Yer ile temas halindeki hava, soğur veya yüzeyden buharlaşma yoluyla nem kazanarak doymuş hale gelebilir. Daha sonra su buharı, havada asılı haldeki küçük su damlacıklarını oluşturacak şekilde yoğulma çekirdekleri üzerine yoğuşur. Bu, sis olarak adlandırdığımız yer seviyesinde ki bir buluttur.

Işınım Sisi

Işınım sis, çiy ile aynı şekilde oluşur. (Çiy oluşumunu burada konuşmuştuk.) Açık, uzun gecelerde yeryüzü hızla soğur. Bunun sonucunda havanın sıcaklığı düşerken bağıl nemi artar. Yer yakınındaki nemli havanın karışımı için hafif rüzgar koşulları da sis oluşumu için gereklidir.

anderson_fog_0301_prcIşınım sisi için bazı kurallar vardır. Eğer gündoğumunda çiy noktası sıcaklığı, hava sıcaklığının yaklaşık olarak 8 C altındaysa ve rüzgar hızının da saatte 9 km’nin altında olacağı tahmin edilmişse, ışınım sisinin oluşması için bir şans olabilir.

Adveksiyon Sisi

Sıcak havanın soğuk bir yüzey üzerine olan adveksiyonu (havanın yatay hareketi) olduğu zaman, yer yakınındaki hava enerji alışverişi nedeniyle soğur. Bağıl nem artar ve adveksiyon sisi oluşabilir.

advectionfogBuğu Sisi

Kuzey kutbuna ait deniz dumanı olarak da bilinen buğu sisi buğu ile aynı şeydir. Soğuk bir günde nefesinizi dışarıya vererek ürettiğiniz buğuya benzerdir. Kuzey kutbuna ait deniz dumanı genel olarak oldukça ince ve ufak görünüştedir. Çoğunlukla birkaç metre kalınlıktadır ve sadece su üstünde veya ıslak bir yüzey üzerinde oluşur. Hava hemen altındaki sudan çok soğuk olduğu zaman buğu veya deniz duman oluşur.

Yamaç Sisi
Bir dağa üzerinde yükselen havayı dikkate alalım. Hava yükselirken, genişler ve soğur, bunun sonucunda bağıl nemi artar. Eğer hava doymuş hale gelirse yamaç sisi oluşur.
Bulutları Oluşturan Yükselme Mekanizmaları
Hava bir dağ sırasına doğru hareket ederken yükselir. Hava dağı delip içinden geçemeyeceğine göre, mecburen dağ üzerinde yükselmek zorundadır. Buna orografik yükselme denir.
Aynı basınç altında soğuk hava, sıcak havadan daha yoğundur. Cepheler, bu gibi farklı yoğunluktaki hava kütlelerinin sınır bölgesini temsil ederler. Cephe hareket ederken, daha az yoğun olan sıcak hava, daha yoğun olan soğuk havanın üzerinde yükselmeye zorlanır. Buna cephesel yükselme denir.
Konveksiyon önemli bir mekanizmadır. Yaz konveksiyonunda güneş enerjisi atmosferi geçerek yeri ısıtır. Yüzey yakınındaki hava ısınır, çevresindeki havaya göre yoğunluğu azalır ve yükselir.
Son mekanizma olan konverjans(yakınsama), yüzeydeki havanın farklı yönlerden bir noktaya doğru esmesi sonucu oluşur. Yüzey yakınındaki bir havanın bir noktaya doğru yakınsaması yukarı doğru hava hareketine neden olur. Yakınsamanın tersi, havanın yatay olarak açılıp dağılması olan diverjanstır.(ıraksama)
62874-004-743AC29DBurada da sırayla, Orografik, Konveksiyon ve Konverjans Yükselme Mekanizmalarını görebilirsiniz.
Bugünlük dersimizin sonuna geldik. Yağış türlerini de anlatacaktım ancak başlı başına bir konu olduğu için bir sonraki derse koymaya karar verdim. Yani haftaya Salı burada olacak kendileri. Sormak istedikleriniz varsa Twitterdan yada buradan sorabilirsiniz. Hem bize destek olmak için, hemde Meteoroloji’yi yaygınlaştırmak adına yazıyı paylaşabilirsiniz. Sağlıcakla kalın, görüşmek üzere…
Reklamlar

Bir Cevap Yazın

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Google fotoğrafı

Google hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Connecting to %s