KLİMATOLOJİ

COĞRAFYA LİSANS PROGRAMI

PROF. DR. MUTLU GÜNGÖRDÜ

İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ AÇIK VE UZAKTAN EĞİTİM FAKÜLTESİ

İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ AÇIK VE UZAKTAN EĞİTİM FAKÜLTESİ

COĞRAFYA LİSANS PROGRAMI

KLİMATOLOJİ

Prof. Dr. Mutlu Güngördü

ÖNSÖZ

Ülkemizde Coğrafya’nın gelişme süreci içinde klimatoloji ile ilgili çalışmalar ve konu üzerine yazılmış ders kitapları büyük önem taşımıştır. Coğrafyanın ilk kuruluş aşamasında açılan ders konularının başında jeomorfoloji ve klimatoloji gelmiştir. Bu süreç giderek klimatoloji konusunda bir araştırma ve yayın birikiminin de oluşmasına sebep olmuştur.

Klimatoloji konusunda yapılan yayınlar arasında ders kitabı olarak yayınlar oldukça birikimli ve derinliği olan kitaplardan oluşmaktadır. Örneğin Ardel’in Klimatoloji adlı kitabı (1973), Sırrı Erinç’in Klimatoloji ve Metodlar adlı kitabı (1961,1969,1984); A. Ardel, A. Kurtar, B. Y. Dönmez’in birlikte hazırladıkları Klimatoloji Tatbikatı adlı kitap (1969), Yusuf Dönmez’in Umumi Klimatoloji ve İklim Çalışmaları (1990) kitabı ve Oğuz Erol’un Genel Klimatoloji (1988; son baskı 2004) adlı kitapları bazıları uygulamaya oldukça geniş yer ayıran, artık konunun temel taşları hâline gelmiş klimatoloji konusunda öncü çalışmalardır.

I

İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ ........................................................................................................................................ I

İÇİNDEKİLER .......................................................................................................................... II

1. KLİMATOLOJİ ..................................................................................................................... 1

1.3. Sıcaklık ................................................................................................................................ 2

1.1. Klimatoloji ve Meteoroloji .................................................................................................. 7

1.1.1. Klimatolojinin Bölümleri ................................................................................................. 8

1.2. Atmosfer ............................................................................................................................ 11

1.2.1. Atmosferin Bileşimi ....................................................................................................... 11

1.2.2. Atmosferde Bulunan Gazlar ve Özellikleri .................................................................... 12

1.2.3. Atmosferin Katları ......................................................................................................... 13

1.3. Sıcaklık .............................................................................................................................. 15

1.3.1. Atmosferin Güneşten Gelen Işınlara Etkisi .................................................................... 16

2. SICAKLIK (DEVAM) ......................................................................................................... 24

2.1. Değişken Unsurların Rolü ................................................................................................. 30

2.2. Radyasyon Şiddeti Üzerinde Rol Oynayan Etmenler ....................................................... 32

2.2.1. Güneş Enerjisinde Meydana Gelen Değişimler ............................................................. 32

3. SICAKLIK (DEVAM) ......................................................................................................... 43

3.1. Radyasyon Üzerinde Zemin Özelliklerinin Etkileri .......................................................... 49

3.1.1. Kara ve Deniz Dağılışının Etkileri ................................................................................. 49

3.1.2. Bakı ve Eğimin Etkisi .................................................................................................... 51

3.1.3. Rüzgârların ve Hava Kütlelerinin Sıcaklık Üzerine Etkisi ............................................ 51

3.1.4. Yükseltinin Sıcaklık Üzerine Etkisi ............................................................................... 51

3.1.5. Bitki Örtüsünün Sıcaklık Üzerine Etkisi ........................................................................ 52

3.1.6. Şehirleşmenin Etkisi ....................................................................................................... 52

3.2. Sıcaklığın Yeryüzünde Coğrafi Dağılışı ........................................................................... 53

3.2.1. Sıcaklık Kuşakları .......................................................................................................... 53

3.2.2. Paralellerin Ortalama Sıcaklıkları .................................................................................. 54

3.2.3. Termik Anomali ............................................................................................................. 54

3.2.4. Sıcaklığın Dikey Yöndeki Dağılışı ................................................................................ 55

II

3.2.5. Sıcaklık Değişme Oranı ................................................................................................. 56

3.2.6. Adyabatik Sıcaklık Değişmeleri .................................................................................... 57

4. SICAKLIK (DEVAM) ......................................................................................................... 66

4.1. Atmosferde Enerji Nakli ................................................................................................... 72

4.1.1. Kondüksiyon .................................................................................................................. 72

4.1.2. Konveksiyon (Yatay ve Dikey) ...................................................................................... 72

4.1.3. Radyasyon ...................................................................................................................... 73

4.2. Sıcaklık Terselmeesi ......................................................................................................... 75

4.2.1. Termik Kaynaklı Sıcaklık Terselmesi ............................................................................ 75

4.2.2. Mekanik Kaynaklı Sıcaklık Terselmesi ......................................................................... 76

4.2.3. Frontal Kaynaklı Sıcaklık Terselmesi ............................................................................ 76

4.3. Hava Basıncı ve Rüzgârlar ................................................................................................ 77

4.3.1. Rüzgâr ve Onu Etkileyen Etmenler ................................................................................ 79

5.4.3. Batı Rüzgârları ............................................................................................................... 89

5.1. Hava Hareketleri ............................................................................................................... 94

5.2. Alçak Basınçlar ................................................................................................................. 95

5.3. Yüksek Basınçlar ............................................................................................................... 95

5.4. Atmosferin Genel Sirkülasyonu ........................................................................................ 96

5.4.1. Subtropikal Yüksek Basınç ............................................................................................ 98

5.4.2. Ticaret Rüzgârları ........................................................................................................... 99

5.4.3. Batı Rüzgârları ............................................................................................................. 100

6. HAVA BASINCI VE RÜZGÂRLAR (DEVAM) ............................................................. 112

6.1. Kutupsal Yüksek Basınçlar ............................................................................................. 118

6.2. Kutupsal Doğu Rüzgârları ............................................................................................... 118

6.3 Subpolar Alçak Basınç Kuşağı ......................................................................................... 118

6.4. Musonlar .......................................................................................................................... 118

6.5. Yerel Rüzgârlar ............................................................................................................... 121

6.5.1. Fön ................................................................................................................................ 121

6.5.2. Sirokko ......................................................................................................................... 123

6.5.3. Hamsin ......................................................................................................................... 123

III

6.5.4. Mistral .......................................................................................................................... 124

6.5.5. Bora .............................................................................................................................. 124

6.5.6. Krivetz .......................................................................................................................... 124

6.5.7. Poyraz ........................................................................................................................... 124

6.6. Günlük Rüzgârlar ............................................................................................................ 124

6.6.1. Kara ve Deniz Meltemleri ............................................................................................ 124

6.6.2. Dağ ve Vadi Meltemleri ............................................................................................... 126

6.7. Su Buharı ve Nemlilik ..................................................................................................... 127

6.7.1. Buharlaşma ................................................................................................................... 129

7. SU BUHARI VE NEMLİLİK (DEVAM) ......................................................................... 137

7.1. Atmosferde Su Buharının Yoğuşması ............................................................................. 143

7.1.1. Işıma veya Havanın Sıcak bir bölgeden Daha Soğuk Bir Bölgeye Geçmesiyle Doğrudan Doğruya Olan Soğuma ........................................................................................................... 143

7.1.2. Genişleme ile Soğuma Sonucu Olan Yoğuşma ........................................................... 143

7.1.3. Karışma Suretiyle Olan Yoğuşma ................................................................................ 144

7.2. Bulutlar ............................................................................................................................ 145

7.2.1. Bulut Oluşumu ve Bulut Tipleri ................................................................................... 145

8. SU BUHARI VE NEMLİLİK (DEVAM) ......................................................................... 159

8.6. Atmosferde Yükselme Çeşitleri ve Yağış ....................................................................... 160

Atmosferde yükselme çeşitleri ve yağış ................................................................................. 162

8.1. Sis ve Pus ........................................................................................................................ 165

8.1.1. Radyasyon (İnşia) Sisleri ............................................................................................. 165

8.1.2. Yatay Yöndeki Hava Hareketleriyle Meydana Gelen Sisler (Adveksiyon Sisleri) ..... 166

8.1.3. Farklı Hava Kütlelerinin Karışmasıyla Meydana Gelen Sisler .................................... 166

8.1.4. Yamaç Sisleri ............................................................................................................... 167

8.2. Sisin Yeryüzünde Dağılışı ............................................................................................... 167

8.3. Havanın Kararlılığı .......................................................................................................... 167

8.4. Yağış ................................................................................................................................ 168

8.5. Yağış Şekilleri ................................................................................................................. 169

8.6. Atmosferde Yükselme Çeşitleri ve Yağış ....................................................................... 169

IV

8.6.1. Isınma İle Olan Yükselme ve Buna Bağlı Olarak Meydana Gelen Yağışlar (Konveksiyonel Yağışlar) ...................................................................................................... 170

8.6.2. Cephelerin Karşılaşması ile Olan Yükselme ve Buna Bağlı Olarak Meydana Gelen Yağışlar (Frontal Yağışlar) ..................................................................................................... 171

8.6.3. Hava Kütlelerinin Bir Rölyefe Çarpmasıyla Olan Yükselme ve Buna Bağlı Olarak Meydana Gelen Yağışlar (Rölyef Yağışları veya Orografik Yağışlar) .................................. 171

9. SU BUHARI VE NEMLİLİK (DEVAM) ......................................................................... 179

9.1. Yağışın Küresel Dağılışı ................................................................................................. 180

9.2. Yağışın Karakteri ............................................................................................................ 180

9.3. Yağış rejimi ve Tipleri .................................................................................................... 180

9.4. Geçici Atmosfer Olayları ................................................................................................ 180

9.4.1. Hava Kütleleri .............................................................................................................. 180

9.4.2. Cepheler ....................................................................................................................... 180

9.1. Yağışın Küresel Dağılışı ................................................................................................. 185

9.2. Yağışın Karakteri ............................................................................................................ 188

9.3. Yağış rejimi ve Tipleri .................................................................................................... 189

9.4. Geçici Atmosfer Olayları ................................................................................................ 190

9.4.1. Hava Kütleleri .............................................................................................................. 191

9.4.2. Cepheler ....................................................................................................................... 192

10. GEÇİCİ ATMOSFER OLAYLARI (DEVAM) .............................................................. 199

10.2.3. Kasırgalar ve Hortumlar ............................................................................................. 200

10.3. Dünya İklim Bölgelerinin Sınıflandırılması .................................................................. 200

10.1. Ekstratropikal Siklonlar ................................................................................................. 205

10.2. Ekstratropikal Antisiklonlar .......................................................................................... 206

10.2.1. “Hurricane”ler ............................................................................................................ 206

10.2.2. Fırtınalar ..................................................................................................................... 208

10.2.3. Kasırgalar ve Hortumlar ............................................................................................. 209

10.3. Dünya İklim Bölgelerinin Sınıflandırılması .................................................................. 209

11. DÜNYA İKLİM BÖLGELERİNİN SINIFLANDIRILMASI ......................................... 220

11.2.1. Nemli Tropikal İklimler (A Grubu) ........................................................................... 221

11.2.2. Kurak İklimler (B Grubu) .......................................................................................... 221

V

11.2.3. Ilıman Orta İklim (C Grubu) ...................................................................................... 221

11.2.4. Soğuk Orta İklimler (D) ............................................................................................. 221

11.1. Dünya İklim Bölgelerinin Sınıflandırılması (Devam) .................................................. 226

11.2. Wladimir Köppen’in İklim Bölgeleri Sınıflandırması .................................................. 229

11.2.1. Nemli Tropikal İklimler (A Grubu) ........................................................................... 230

11.2.2. Kurak İklimler (B Grubu) .......................................................................................... 231

11.2.3. Ilıman Orta İklim (C Grubu) ...................................................................................... 232

11.2.4. Soğuk Orta İklimler (D) ............................................................................................. 233

12. DÜNYA İKLİM BÖLGELERİNİN SINIFLANDIRILMASI ......................................... 241

12.1.1. Kutupsal (Polar) İklimler (E Grubu) .......................................................................... 242

12.1.2. Dağ İklimleri (H Grubu) ............................................................................................ 242

12.1. Wladimir Köppen’in İklim Bölgeleri Sınıflandırması (Devamı) .................................. 247

12.1.1. Kutupsal (Polar) İklimler (E Grubu) .......................................................................... 247

12.1.2. Dağ İklimleri (H Grubu) ............................................................................................ 247

12.2. Thornthwaite’in İklim Bölgeleri Sınıflandırması .......................................................... 248

12.3. Emmanuel De Martonne’un İklim Sınıflandırması ....................................................... 251

12.4. İdealize Edilmiş Küresel İklim Tipleri .......................................................................... 255

13. KÜRESEL İKLİM DEĞİŞİMLERİ ................................................................................. 263

13.1. Küresel İklim Değişmeleri ............................................................................................ 269

13.1.1. Güneşten Yerküreye Ulaşan Radyant Enerjide Oluşan Değişim ............................... 269

13.2. Atmosferin Bileşiminde ve Özelliklerinde Meydana Gelen Değişimler ...................... 270

13.3. Atmosferde İnsanın Yarattığı Kirlilik ........................................................................... 270

13.4. Yeryüzünün Coğrafi Özelliklerinde Meydana Gelen Değişiklikler .............................. 270

13.5. Jeolojik ve Tarihi Devirlerde İklim Değişimleri ........................................................... 271

13.6. Günümüzdeki İnsan Kaynaklı Değişiklikler ................................................................. 273

14. KÜRESEL İKLİM DEĞİŞİMLERİ (DEVAM) .............................................................. 281

14.1.2. Aerosoller ................................................................................................................... 282

14.1.3. Termal Isınma ............................................................................................................ 282

14.1.4. Albedo Değişimleri .................................................................................................... 282

14.1.5. Sulamanın Artması ve Yaygınlaşması ....................................................................... 282

VI

14.1.6. Denizlere/Okyanuslara Akan Akarsuların Yollarının Değiştirilmesinin ................... 282

14.1.7. Asit Yağmuru ............................................................................................................. 282

14.2. Türkiye’deki Beklenen Sonuçlar ................................................................................... 282

14.1. Küresel İklim Değişklikleri (Devam) ............................................................................ 287

14.1.1. Gaz Emisyonları ......................................................................................................... 287

14.1.2. Aerosoller ................................................................................................................... 289

14.1.3. Termal Isınma ............................................................................................................ 290

14.1.4. Albedo Değişimleri .................................................................................................... 290

14.1.5. Sulamanın Artması ve Yaygınlaşması ....................................................................... 291

14.1.6. Denizlere/Okyanuslara Akan Akarsuların Yollarının Değiştirilmesinin ................... 292

14.1.7. Asit Yağmuru ............................................................................................................. 292

14.2. Türkiye’deki Beklenen Sonuçlar ................................................................................... 293

VII

1. KLİMATOLOJİ

1

Bu Bölümde Neler Öğreneceğiz?

1.1. Klimatoloji ve Meteoroloji

1.1.2. Klimatolojinin Bölümleri

1.1.3. Hava ve İklim

1.2. Atmosfer

1.2.1. Atmosferin bileşimi

1.2.2. Atmosferde Bulunan Gazlar ve Özellikleri

1.2.3. Atmosferin katları

1.3. Sıcaklık

1.3.1. Atmosferin Güneşten Gelen Işınlara Etkisi

2

Bölüm Hakkında İlgi Oluşturan Sorular

1) Ülkemizde ilk rasatlar hangi yılda ve nerede yapılmıştır?

3

Bölümde Hedeflenen Kazanımlar ve Kazanım Yöntemleri

Konu Kazanım Kazanımın nasıl elde edileceği veya geliştirileceği

Klimatoloji ve meteorolojinin bölümleri, hava ve iklim

Klimatoloji ve meteorolojinin ne olduğu, bölümleri, hava ve iklim tanımları

Sırrı Erinç’in . “Klimatoloji ve Metodları” ( İ.Ü.Coğrafya Enstitüsü yayınları, 1969) ve Oğuz erol’un Erol’un “Genel klimatoloji” (Çantay kitabevi ,1964) kitaplarının ilgili bölümlerinin okunması

Atmosferin bileşimi, atmosferde bulunan gazlar ve özellikleri, atmosferin katları

Atmosferin özellikleri ve katları hakkında bilgi

Sırrı Erinç’in . “Klimatoloji ve Metodları” ( İ.Ü.Coğrafya Enstitüsü yayınları, 1969) ve Oğuz erol’un Erol’un “Genel klimatoloji” (Çantay kitabevi ,1964) kitaplarının ilgili bölümlerinin okunması

Sıcaklık İklimi meydana getiren en önemli eleman olan sıcaklık hakkında bilgi edinmek

Sırrı Erinç’in . “Klimatoloji ve Metodları” ( İ.Ü.Coğrafya Enstitüsü yayınları, 1969) ve Oğuz erol’un Erol’un “Genel klimatoloji” (Çantay kitabevi ,1964), Yusuf Dönmez’in “Umumi Klimatoloji ve İklim Çalışmaları” (İstanbul Üniversitesi Yayını,1990) “kitaplarının ilgili bölümlerinin okunması

Atmosferin güneşten gelen ışınlara etkisi

Atmosfere sokulan güneş radyasyonu, atmosferden geçerken önemli değişikliklere ve kayıplara uğrar. Bu kayıpta rol oynayan başlıca olayların ne olduğu

Sırrı Erinç’in . “Klimatoloji ve Metodları” ( İ.Ü.Coğrafya Enstitüsü yayınları, 1969) ve Oğuz Erol’un Erol’un “Genel klimatoloji” (Çantay kitabevi) kitaplarının ilgili bölümlerinin okunması

4

Anahtar Kavramlar

• Klimatoloji

• Sıcaklık

• Refleksiyon

• Absorbsiyon

5

Giriş

Dünya, diğer uydulardan birçok bakımdan farklıdır. En önemli farklılıklardan birisi uydumuzun etrafındaki, diğer uydularınkinden değişik parçaları ve özellikleri olan bir atmosferin varlığıdır. Atmosfer birçok gazın birleşiminden meydana gelmiştir ve küçük fakat değişik miktarlarda katı ya da sıvı, kirliliği yaratan parçacıkları da birlikte içerir. Uyduyu tamamen sarar; içine yerkürenin konulduğu bir zarf gibi ya da dibinde yerkürenin yer aldığı çok geniş bir hava okyanusu gibidir. Yer çekimi gücüyle dünyaya bağlanmıştır ve bu yüzden de gökyüzündeki tüm hareketlerinde, örneğin rotasyon (Dünya’nın kendi etrafında dönüşü) ya da revolüsyon (Dünya’nın Güneş etrafındaki dönüşü) gibi, uyduya eşlik eder. Bununla birlikte, atmosferin yerküreye bağlanmış olması, gevşek bir bağdır ve atmosferin kendine özgü ayrı hareketleri de vardır.

Atmosferle ilgili incelemelerde iklim elemanları temel bir çerçeve oluştururlar. Sıcaklık, basınç, rüzgâr, yağış ve nem gibi iklim elemanlarının daima birbirleriyle ilişkili olduğu da unutulmamalıdır.

6

1.1. Klimatoloji ve Meteoroloji

Klimatoloji yeryüzünde cereyan eden iklim olaylarını ve birbiriyle ilgili olan bu olayların meydana getirdikleri iklim tiplerini belirleyip açıklayan bir bilimdir. Bu olayların açıklanması için ise atmosfer hareketlerinin genel prensiplerinin bilinmesi gerekir. Bunun için de meteorolojik bilgiye ihtiyaç vardır. Klimatoloji ve meteoroloji birbirine yakın iki bilim olmakla beraber birbirini tamamlayan iki ayrı bilimdir. Meteoroloji hava olaylarını bütün ayrıntılarıyla inceler ve bu olayların dayandığı fizik kanunlarını bulmaya çalışır ve vardığı sonuçları rakamlar ve formüller hâlinde verir. Klimatoloji, hava olaylarını anlamak amacıyla meteorolojiden geniş ölçüde yararlanır. Klimatoloji ve meteoroloji konuyu ele alış bakımından birbirinden ayrılır. Örneğin klimatoloji, atmosferin daha çok alt katlarıyla ilgilenir. Yeryüzü olaylarını açıklamak için gerekirse yüksek atmosfer ile de ilgilenir. Meteoroloji ise atmosferin bütün bölümleri ile aynı ölçüde ilgilenir. Bazen yeryüzünün etkisini ortadan kaldırmak için yüksek atmosfer katlarını tercih eder. Klimatoloji hava olaylarının genel özelliklerini inceler ve uzun zaman süreleri ve ortalamalarıyla ilgilenir. Meteoroloji ise olayları meydana geldiği an ele alır. Bu nedenle klimatolojide uzun devrelere ait ortalama değerler, meteorolojide ise kısa süreli olayları belirten sinoptik haritalar ve rasatlar kullanılır.

Meteoroloji çok yeni bir bilimdir. Galile termometreyi (1602), Castelli Plüyometreyi (1639), Toricelli barometreyi (1641 ) bulmuştur. Ancak bu aletlerle ilk rasat serileri XVII yüzyılda yapılmıştır. Düzenli devlet meteoroloji servisleri ancak XIX. yüzyılın ikinci yarısında 1854 den itibaren Le Verier’nin girişimiyle başlayan haberleşme sayesinde meydana gelen Avrupa meteoroloji rasatlar şebekesi XX. yüzyılın ortasında, meteoroloji biliminin gelişmesiyle bütün dünyaya yayılan bir şebeke hâline gelmiştir. Bugün meteorolojik ve klimatolojik verilerin dünya üzerinde karşılıklı dağılımı uluslararası meteoroloji örgütünün yerini almış olan “ Dünya Meteoroloji Örgütü ( WMO )” tarafından yapılmaktadır. Bu örgüt 1951 yılında birleşmiş Milletler Örgütüne bağlı olarak kurulmuştur.

Ülkemizde ilk rasatlar, 1867 yılında İstanbul’da kurulan İstanbul rasathanesinde yapılmıştır. 1873 yılında Viyana’da toplanan meteoroloji kongresinde o zamanki topraklarımız üzerinde gözlem istasyonları kararlaştırılmış ise de o zamandan günümüze gelen tek istasyon Kandilli rasathanesidir. I.Dünya savaşı yıllarında ( 1914-1918 ) yurdumuzdaki meteorolojik gözlemler Almanlar tarafından askeri amaçlı olarak yönetilmiş ve İstanbul merkezli 40 kadar gözlem evi kurulmuştur. Bu istasyonların rasatları sınırlı olmakla beraber düzenlidir. Cumhuriyet döneminde 11 Şubat 1937 tarihinde kabul edilen kanunla Başbakanlığa bağlı “ Devlet Meteoroloji işleri Umum Müdürlüğü “ kurulmuştur. Bu kuruluş günümüzde Çevre ve Orman Bakanlığına bağlıdır.

Meteorolojinin birçok dalı vardır.

a) Dinamik meteoroloji: atmosferde meydana gelen hava hareketlerini ve ısı geçişlerini matematik ve fizik kanunlarıyla bulmaya çalışır.

7

b) Fiziksel meteoroloji: Atmosferde meydana gelen radyasyon, ısı, buharlaşma, yoğunlaşma, yağış, optik gibi fiziki olayların nedenlerini inceler.

c) Aeroloji: Hava bilimi anlamına gelen aeoroloji (aero-hava ve logy- bilim), meteorolojinin en önemli dallarından biridir. Atmosferi dikine olarak inceler ve hava gözlemlerinden yararlanarak gelecekteki hava durumunu tahmin etmeye çalışır. Bu çalışmalar Radiozonda meteorolojik radarlar, Uçak Entegre Bilgi Sistemi, Sabit Seviye Bolonları ve Meteorolojik uydular yardımıyla yapar.

d) Sinoptik meteoroloji: Aynı zamanda ve aynı esaslara dayanılarak hava tahminleri elde etmek amacıyla meteorolojik gözlemlerin analizinin yapılmasıyla ilgilenir. Bu çalışmalarda ülkelerin meteoroloji kuruluşları sürekli ilişki içindedir.

e) Tarımsal meteoroloji: Tarımda üretim ve ürün üzerinde etkisi bulunan meteorolojik olayları inceler.

f) Aeronotik meteoroloji: Meteorolojinin uçuş problemlerine uygulanmasını inceleyen bir bilim dalıdır.

e) Deniz meteorolojisi: Meteorolojik elemanların denizlerle ve denizcilikle ilişkilerini inceler.

Bunlardan başka meteorolojinin İstatistiki meteoroloji, Tıbbi meteoroloji, Radyo meteorolojisi gibi dalları da vardır.

1.1.1. Klimatolojinin Bölümleri

Klimatoloji alansal klimatoloji ve uygulamalı klimatoloji olmak üzere iki ana bölüme ayrılır:

a. Alansal Klimatoloji

a.1. Mikro Klimatoloji: küçük ölçekli alanlardaki karşılaştırmaları içerir. Örneğin ormanlık saha ile çevresi arasında klimatolojik şartların incelenmesi gibi. Mikro ölçekteki klimatolojik şartlar insan faaliyetleriyle değiştirilebilir.

a.2. Mezo Klimatoloji: Mikro klimatoloji ile makro klimatoloji arasında yer alır. Bölgelerin iklim özellikleri incelenirken bu ölçek kullanılır.

a.3. Makro Klimatoloji: Bir ülke veya daha büyük bir alanın büyük ölçekli çalışmalarıdır. Bu ölçekteki iklim insan faaliyetleriyle kolaylıkla değiştirilemez.

b. Uygulamalı Klimatoloji: Klimatolojik verilerin kullanımlarına bağlı olarak çeşitli bölümlere ayrılabilir.

8

b.1. İstatistiksel Klimatoloji: iklim elemanlarının ortalama, en yüksek ve en düşük değerlerini, normal değerlerden sapmalarını, tekrarlamalarını, dağılış gibi özelliklerini inceleyip iklim elemanlarının esas yapılarını araştırır.

b.2. Teorik Klimatoloji: İklim olaylarının nedenlerini ve oluş şekillerini matematiksel –fiziksel kurallarla açıklanmasını içerir.

b.3. Sinoptik Klimatoloji: İklim elemanlarını eş zamanlı meteoroloji usullerine göre inceler ve sonuçlarını ortaya koyar.

b.4. Sağlık Klimatolojisi: İklim elemanlarının ve iklim tiplerinin insan sağlığına etkilerini inceler.

b.5. Uçuş Klimatolojisi: Hava meydanlarına ait iklim elemanlarını uçuş hizmetlerine yarayacak şekilde inceler.

b.6. Yüksek Hava klimatolojisi: Atmosfer dünyada düzenli bir bir şekilde yerden izlenerek incelenmektedir. Radiosonde rasatları, çeşitli uydulardan alınan bilgiler atmosferi yatay ve düşey doğrultuda incelememize yardımcı olur.

1.1.2. Hava ve İklim

Sıcaklık, ışık, basınç, rüzgâr, nem ve yağış gibi atmosfer olaylarının bütünü iklim veya hava ile ifade edilir. İklim, bu atmosfer olaylarının kısa sürede değişmeyen ortalama durumudur. Buna karşılık hava, uzun süre devam etmeyen yani geçici atmosfer olaylarının bütünüdür. Kuru ve soğuk bir havanın yerini birkaç gün veya bir iki hafta sonra başka bir hava alabilir. Nemli ve sıcak hava kısa bir süre sonra kuru ve sıcak hâle dönebilir. Oysa yazları sıcak ve kurak, kışları ılık ve yağışlı diye ifade edilen Akdeniz iklimi, yüzyıllar boyunca büyük bir değişikliğe uğramadan süren atmosfer olaylarının ortalama durumudur. Ancak jeolojik devirlerde, özellikle Dördüncü zamanın ilk devri olan Pleistosen’de iklimde büyük değişiklikler olmuştur. Bu son buzul devrinde daha sıcak ve daha soğuk iklimler birbirini izlemiştir. Buzul devrenin soğuk döneminde kürenin her tarafında sıcaklıklar bugünkünden 10-12 ºC daha düşmüş, bunun sonucunda yeryüzünün buzullarla kaplı alanları bugüne oranla üç-dört misli artmıştır. Buzul sonrası devrede ise iklimde bir ısınma olmuş ve sıcaklık 8-10ºC birden yükselmiştir. Büyük ölçüdeki bu soğuma ve ısınmalar iklimdeki büyük değişimleri gösterir. Bu devrelerin üzerinden zamanımıza kadar binlerce yıl geçmiş olmasına rağmen, iklimde yukarıda belirtilen ölçüde büyük değişiklikler olmamış, Buzul Sonrası devredeki sıcaklıklarla, bugünkü sıcaklıklar arasında fark 1-2ºC’yi aşmamıştır. Bu hususlar iklimin devamlılığı hakkında iyi bir fikir edinilmesini sağlar. Ancak atmosfer olaylarının az da olsa yıldan yıla, aydan aya, hatta günden güne değişmeye uğraması, iklimlerin incelenmesinin uzun süreli ölçmeler sonucunda elde edilen ortalamalara dayandırılmasını gerektirmiştir. Örneğin sıcaklık, güneşin ufuk üzerindeki yükseltisine bağlı olarak, gün esnasında, derecenin ondalık sayıları kadar da olsa, devamlı bir değişme hâlindedir. Sabah

9

ölçülen sıcaklıklarla öğlen veya akşam ölçülen sıcaklıklar arasında farklar vardır. Bu farklı değerlerden herhangi biri o günün sıcaklığı olarak ifade edilemeyeceği için ortalamaları kullanmamız gerekli olmaktadır. Bunun için de aylık sıcaklığı ifade için ay içindeki günlerin, yıllık sıcaklığı ifade etmek için de yıl içindeki günlerin veya ayların ortalamalarını almak gerekir. Bu durum sadece sıcaklığı ifade için değil, iklimin diğer elemanları için de geçerlidir. Bir yerin günlük, aylık veya yıllık yağış tutarları yağmur ölçen aletlerde biriken suyun yüksekliği ile yani günlük, aylık veya yıllık yağışın toplamı ile ifade edilirse de gerek günlük, gerek aylık gerek yıllık yağış tutarları seneden seneye değişiklik gösterdiğinden bir yerde, örneğin ocak ayı yağış tutarı şu kadardır veya yıllık yağış tutarı bu kadardır diyebilmek için, ölçmelerin yapılmaya başlandığı yıldan bu yana bütün ocak ayları yağış tutarlarının veya yıllık yağış tutarlarının ortalamaları alınmalıdır. Bundan dolayı iklim bilimi demek olan klimatoloji, ortalamalar metodu üzerine kuruludur.

Bazı durumlarda hem gerçek değerler, hem de bunların ortalaması birlikte kullanılabilir. Bu iki tip değerin birlikte gösterildiği grafik ve diyagramlarda, gerçek değerlerin ortalama değerlere uymadığı, sapmalar gösterdiği görülür. Sapmanın fazla oluşu incelenen iklim elemanının kararsızlığını gösterir. Örneğin yıllık yağış tutarının büyük oynamalar gösterdiği, yağışların kararsız olduğu sahalarda, ortalamadan sapma çok daha fazla olur.

Ortalamalar metoduna bazı itirazlar da yapılmaktadır. Örneğin günlük ortalama sıcaklık 13°C dendiği zaman bunu veren rakamlar farklı olabilir (8° C, 17° C, 14° C). Yine bazı meteorolojik olayları ortalamalar göstermez. Örneğin düzenli bir iklim olarak bilinen Ekvatoral iklimde tropikal siklonlar gibi ara sıra meydana gelen atmosfer karışıklıkları uzun senelerin ortalamalarında yer almaz.

İklim, coğrafi çevrenin şekillenmesini ve insan yaşamını çok yakından kontrol eden bir etmendir. Günümüzde gittikçe daha çok insan dünya için gelecekteki en büyük gerçek krizin “su” yüzünden çıkacağına inanmaya başlamaktadırlar. Dünyanın birçok bölgesi zaten şimdiden zorlu su sorunlarıyla karşı karşıya bulunmaktadırlar ki bunlar arasında elde edilebilir suyun kalitesi ve miktarı, su haklarına kimin sahip olduğu, yanlış kullanım nedeniyle tatlı su kaynaklarının kaybedilmesi ve hatta gittikçe artan su talebini karşılayacak yeni kaynaklar yaratma ihtiyacı yer alır. Klimatolojinin önemli bir yanı olan “su bilançosu” toplumların çevre üzerinde yapmayı düşündükleri büyük ya da küçük, olumlu ya da olumsuz her türlü değişiklik girişimlerinde temel olarak almak zorunda oldukları bir durumdur. Bir yerin, bölgenin su gelir ve giderlerini kontrol mekanizması ya da başka deyişle bunların gerçekleşmesini sağlayacak olguların tümü iklimle ilgilidir. Su bilançosu o kadar önem kazanmıştır ki tek başına klimatoloji içinde “su bilançosu klimatolojisi” başlığı altında ayrı bir yer kazanmıştır. Su bilançosu klimatolojisi aslında hidrolojik döngü, yani “okyanustan doğan suyun atmosfere ve karalara sonu gelmeyen akışı ve sonra yeniden katı, sıvı ve gaz hâlinde okyanuslara geri dönmesi “ olarak da anılır ve geçmişi Eflatun ve Aristo gibi çok eski filozoflara kadar gider.

10

İklimin, yerşekilleri, bitki örtüsü, toprak yapısı ve akarsular, göller, yer altı sularını içeren hidrografyası gibi başka doğal özellikleri üzerindeki etkisi ve bunlarla ilişkisi zaten bilinen ve incelenen konulardır. Beşeri olgular üzerindeki etkisi ve bunlarla ilişkisi de neredeyse tüm yaşamımızı etkilemektedir. Örneğin coğrafi konumu “klimatik açıdan olabilecek en kötü konum” olarak tanımlanan Avustralya’da her şey kuraklık ya da sel olasılığına o kadar dayanmaktadır ki ülkedeki sıradan insanlar bile başka ülkelerdeki uzmanlar kadar hava koşulları hakkında bilgi sahibi hâle gelmişlerdir.

Günlük yaşamımızdan başlayarak bizi etkileyen iklimin çeşitli unsurları dev boyuttaki insan faaliyetleriyle olan ilişkisinden dolayı onları da etkilemektedir. Bilindiği gibi, tüm teknolojik gelişmelere rağmen tarım üzerinde hâlâ belirleyici bir etkiye sahiptir, nerede ne ekileceği ve boyutunun ne olacağı buna göre belirlenir. Sanayi üretiminde iklimin etkisi “teknocoğrafya”yı ortaya çıkarmıştır. İklim koşullarına uygun ürünler imal etmek artık zorunlu hâle gelmiştir: Örneğin soğuk bölgelerdeki buzdolabı ya da saat ile sıcak bölgelerdeki buzdolabı ya da saat aynı yoldan imal edilmezler; benzer şekilde çikolata da farklı bölgelere göre farklı tekniklerle imal edilmeye çalışılır. Yani dünyanın iklim bölgeleri sınıflandırmaları ve bunların özelliklerinin bilinmesi önem taşımaktadır.

İklimin yerkürede dengeyi sağlamadaki ve günlük yaşamımızdaki rolü yanında günümüzde önemli bir de sorunu vardır: Küresel iklim değişiklikleri. Tüm jeolojik devirler boyunca doğal olarak meydana gelen iklim değişimlerine şimdi de insan tarafından yaratıldığı iddia edilen ama karşıt görüşlerin de ileri sürüldüğü değişimler de eklenmiştir. Her ne kadar tartışılıyor olsa da, küresel iklim değişiklikleri artık dünyanın gündemine oturmuştur ve dikkatle izlenmektedir.

1.2. Atmosfer

Dünya, diğer uydulardan birçok bakımdan farklıdır. En önemli farklılıklardan birisi uydumuzun etrafındaki, diğer uydularınkinden değişik parçaları ve özellikleri olan bir atmosferin varlığıdır. Bu uydu üzerinde yaşamı mümkün kılan da bu atmosferdir. İnsan ve hayvanların yaşaması için gerekli oksijeni de bitkiler için gerekli karbondioksiti de o sağlar. Tüm canlılar için temel olan suyun varlığının sürdürülmesine yardım ederken, sıcaklıklardaki aşırılıkları izole eden bir battaniye görevi görür ve yeryüzünün büyük kısmında yaşanabilir bir çevre sağlar. Aynı zamanda da Dünya’yı Güneş’ten gelen ultraviyole ışınlarının büyük kısmından koruyan bir kalkan görevi görür aksi takdirde birçok yaşam şekli için bu ışınlar öldürücü olabilecektir.

1.2.1. Atmosferin Bileşimi

Atmosferi oluşturan gazların oranı 90 km ye kadar önemli bir değişiklik göstermez. 90 km.den sonra dikey hava hareketlerine rastlanmadığından ağır moleküller altta, hafif moleküller üstte yer alır. Atmosfer birçok gazın birleşiminden meydana gelmiştir ve küçük fakat değişik miktarlarda katı ya da sıvı, kirliliği yaratan parçacıkları da birlikte içerir.

11

Uyduyu tamamen sarar; içine Yerkürenin konulduğu bir zarf gibi ya da dibinde yerkürenin yer aldığı çok geniş bir hava okyanusu gibidir. Yerçekimi gücüyle Dünya’ya bağlanmıştır ve bu yüzden de gökyüzündeki tüm hareketlerinde, örneğin rotasyon (Dünya’nın kendi etrafında dönüşü) ya da revolüsyon (Dünyanın Güneş etrafındaki dönüşü) gibi, uyduya eşlik eder. Bununla birlikte, atmosferin yerküreye bağlanmış olması, gevşek bir bağdır ve atmosferin kendine özgü ayrı hareketleri de vardır.

1.2.2. Atmosferde Bulunan Gazlar ve Özellikleri

Oksijen: Canlıların solunumu ve yanma olayı bakımından önemi büyüktür. Havadan biraz daha ağır olup suda erime özelliğine sahiptir. Soğuk suda erime oranı biraz daha fazladır. Hava ısındıkça sudaki oksijen havaya verildiğinden yaz aylarında havadaki oksijen miktarı az da olsa artar.

Karbondioksit: Havadaki karbondioksit miktarı (% 0.03) karalar üzerinde denizlere nazaran daha fazladır. Havada fazla oluşu havanın kirliliğini, az oluşu ise havanın temizliğini gösterir. Karbondioksit’in başlıca kaynağı, yanma olayları, solunum, volkan, maden ocakları, maden suları, bakteri artıklarıdır. Denizler fazla miktarda bulunan CO₂’i eritirler. Suyun sıcaklığı arttıkça CO₂ dışarı verilir. Bu nedenle yaz aylarında havadaki CO₂ miktarında artma görülür. Yapılan hesaplamalara göre havadaki CO₂ miktarının %50 oranında azalması, hava sıcaklığının 4-5° C azaldığını gösterir. Bunun nedeni CO₂’in uzun dalga boyundaki ışınları absorbe etme özelliğidir. 1900 yılından bu yana havadaki CO₂ miktarında %10’luk bir artış olduğu ve dünyanın ısındığı ileri sürülmektedir.

Su buharı: Su buharının kaynağı denizler, göller ve akarsulardır. Hava sıcaklığı ile hava içindeki su buharı oranı arasında yakın bir ilişki vardır. Hava sıcaklığı arttıkça havadaki su buharı oranı da artar. Su buharının en önemli etkisi atmosferde koruyucu bir örtü vazifesi görerek dünyanın soğumasına engel olmasıdır. Atmosferde su buharı enlem derecesine, mevsimlere, gece ve gündüze, yüksekliğe, coğrafi bölgelere göre değişiklik gösterir.

Ozon: Ozon katmanının ortalama yüksekliği Ekvatorda 29 km, orta enlemlerde ise 22 km.dir. Ozon gaz olarak hayatın gelişmesine izin vermez. Ancak Dünya’ya Güneş’ten gelen ultraviyole ışınlarını absorbe eder. Ozon tabakası olmasaydı yeryüzüne yakın ultraviyole ışınları 50 kat daha fazla olurdu ( Şekil 1).

12

Şekil 1: Ozon katmanı (www.nc.climate.ncsu.edu).

Azot: Havanın 4/5’ini oluşturan bu gaz renksiz kokusuz ve tatsızdır. Tek başına canlıların yaşamasına olanak vermeyen bu gazın iki önemli etkisi O₂ ile birleşerek onun yakma özelliğini hafifletmesi ve bitkilerle birleşerek endüstri ve tarımda büyük yarar sağlayan nitrat ve nitritleri oluşturmasıdır. Havadaki azotu alamayan bitkiler, azot gereksinimlerini topraktaki azot bileşiklerinden kökleri yardımıyla sağlarlar.

Bunlardan başka az da olsa havada amonyak ( NH₂ ), iyot (I ), kükürtdioksit ( SO₂ ) ve diğer azot oksitler ( N₂O, NO₂, NO ) de bulunur.

1.2.3. Atmosferin Katları

İklimi meydana getiren elemanlar veya atmosfer olayları, bir gaz örtüsü hâlinde küreyi çevreleyen atmosferde cereyan ederler. Atmosfer termik özellikler bakımından belirli şekilde ayrılan katlara bölünür (Şekil 2). En altta yeryüzünde ortalama 6-16 km ye kadar uzanan Troposfer yer alır. Burada sıcaklık, yükseldikçe genel bir kural olarak azalır. Troposfer ile Stratosfer arasındaki geçiş yüzeyine Tropopoz denir. Tropopoz Ekvatorda 16 km, 50. enlemlerde ortalama 8 km, kutuplarda 6,5 km ve genel bir ortalama olarak 13 km yüksektedir.

13

http://www.nc.climate.ncsu.edu/http://www.google.com.tr/url?sa=i&rct=j&q=ozon+layer&source=images&cd=&cad=rja&docid=_8BPm-exrxD5-M&tbnid=gJY1oMCeVPkgUM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.nc-climate.ncsu.edu/edu/k12/.ozonelayer&ei=gV3gUbu7BIaVPYmKgMgL&bvm=bv.48705608,d.Yms&psig=AFQjCNEa7hKDqiAaAM71xJaYywzirpaTCw&ust=1373744862875442

Şekil 2: Atmosferin katları (www.mgm.gov.tr)

Troposferin üst sınırı ve şekli mevsimlere göre değişir. Tropopoz Ekvator’dan kutuplara doğru tedrici değil, basamak vari bir alçalma gösterir. Bu nedenle tropiklere, orta enlemlere ve kutup çevrelerine ait ayrı ayrı Tropopoz yüzeylerinden bahsedilir. Tropopoz yüzeylerinin Ekvatorda yüksek, kutuplarda alçak olmasının nedeni, havanın Ekvatorda yerden ısınarak dikey yükselmelere uğraması, kutuplarda ise alçalıcı hava hareketleri dolayısıyla yer sıcaklığının yukarılara taşınamamasıdır. Troposfer üzerinde 50 km’ye kadar uzanan Stratosfer yer alır. Çok hafif gazlar olan hidrojen ile helyum en yüksek kuşakları, azot, oksijen ve karbonik asit alt kısma kadar birbirini takip eder. Bu tabakaya bu adın verilmesinin nedeni, gazların yoğunluk sırasıyla sıralanmış olmasıdır. Stratosferde sıcaklık dağılışı oldukça düzgündür. Özellikle dikey yönde çok yavaş değişir. Yatay yönde ise Troposferde olduğunun tersi bir sıcaklık değişmesi görülür. Kutuplar üzerinde Stratosfer sıcaklığı ortalama -50ºC, Ekvatorda ise - 80ºC. Ancak bu değerler mevsimlere göre değişiklik gösterir. Daha yukarılarda 50-80 km yükseltiler arasında mezosfer bulunur. Bu tabaka içinde yükseldikçe sıcaklık artar ve yaklaşık 50 km yükseltide 80ºC’ye kadar çıkar; ondan sonra tekrar alçalarak bu tabakanın mezopoz denilen üst sınırında -30ºye iner. Mezosferin yüksek sıcaklık gösteren seviyelerine sıcak tabaka adı da verilir. Mezopoz’dan, yani ortalama 80 km yükseltiden itibaren yer alan tabakalarda sıcaklık tekrar yükselir ve yeryüzünden 200 km kadar yükseltide, muhtemelen birkaç yüz dereceyi aşan çok yüksek değerlere erişilir. Mezopoz’dan yukarıda yaklaşık 80-900 km yükseltilerde yer alan bu sıcak tabakalara Termosfer adı verilmiştir. Termosferin üst sınırı tam olarak tanımlanamamıştır. Atmosferin gaz birikimleri açısından en seyrek olan bu en dış katmanında, hava sıcaklığı oksijen ve azot atomlarının çok kısa dalgalı

14

http://www.google.com.tr/url?sa=i&rct=j&q=ozon+katman%C4%B1&source=images&cd=&cad=rja&docid=aK7CgFbBg-l-BM&tbnid=sX7G2YS5HGjudM:&ved=0CAQQjB0&url=http%3A%2F%2Fwww.mgm.gov.tr%2Fcocuklar%2Fkitap-meteoroloji.aspx%3Fs%3Datmosfer&ei=KEHhUf3ELo7MswbQmIHIBg&bvm=bv.48705608,d.bGE&psig=AFQjCNFMxPBOXPPi_XsO-nxfWl3W83UrYg&ust=1373803100153219http://www.google.com.tr/url?sa=i&rct=j&q=atmosferin+bile%C5%9Fimi&source=images&cd=&cad=rja&docid=aK7CgFbBg-l-BM&tbnid=sX7G2YS5HGjudM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.mgm.gov.tr/cocuklar/kitap-meteoroloji.aspx?s=atmosfer&ei=bbLSUebDFceUO6qagOgB&bvm=bv.48572450,d.bGE&psig=AFQjCNH6Gbk0PoyFQ9Z2HI0hYY72LVfLdQ&ust=1372849099072096

ve yüksek enerjili güneş radyasyonunu emmesi nedeniyle yeniden artar. Termosferin alt bölümünü teşkil eden iyonosferde, gaz moleküllerinin çoğu güneş ışınları ve kozmik zerrelerin radyosyonu sonucu oluşan ( ultraviyole) etkisiyle iyon hâline dönüşürler. Bu katman yerden gelen radyo dalgalarını yansıtması bakımından büyük önem taşır. Kısa radyo dalgaları iyonosferde hızla hareket eden iyonlara çarparak yansır ve yeryüzüne dönerek haberleşmemizi sağlar. İyonların miktarı güneş enerjisindeki değişmelere bağlıdır. Bu nedenle güneşin durumu haberleşmeyi büyük ölçüde etkiler.

Atmosferle ilgili incelemelerde iklim elemanları temel bir çerçeve oluştururlar. Sıcaklık, basınç ve rüzgârlar, nem ve yağış gibi iklimi meydana getiren elemanlar, birbirlerine bağlı atmosfer olaylarıdır. Bunların bölgeden bölgeye farklılık göstermesi, bitki örtüsüyle, insanıyla, hayat tarzıyla her bölgenin değişik görünüm kazanmasına yol açmıştır.

Bir yerin iklimi incelenirken önce yukarıda sayılan iklim elemanları teker teker ele alınır. Her bir iklim elemanının özellikleri, bunlara ait çeşitli harita ve diyagramlar çizmek, bunlar üzerinde gerekli gözlem ve açıklamalar yaparak ortaya konur. Daha sonra bu iklim elemanlarının sentezi yapılır ve o yerin, bu elemanların karşılıklı ilişkilerinin bir sonucu olan iklim tipi ortaya konmaya çalışılır.

Aşağıda bu esaslara uyularak önce iklim elemanları teker teker ele alınacaktır.

1.3. Sıcaklık

Konuya başlamadan önce şunu açıklığa kavuşturmak gerekir: Isı ve sıcaklık birbirinden farklı kavramlar olsalar da birbiriyle yakın ilişki içindedirler. Bir cismin kütlesi içindeki toplam enerji miktarına ısı denir. Bu ısı enerjisi doğrudan hissedilip ölçülemez. Bir cismin, kütlesi içindeki ısısı arttığında o cismin moleküllerinin enerji payı da artar. Her moleküldeki enerji artışı onların titreşimini arttırır. Moleküllerin titreşimlerindeki bu artış, elektromanyetik dalgalar hâlinde çevreye etki eder. Bu etkiye ise sıcaklık denir. Sıcaklık, termometre ile ölçülüp derece ile ifade edilir. Isı ise sıcaklık yardımı ile ölçülür ve kalori ile ifade edilir. 1 gram suyun sıcaklığının 10C yükselten enerji miktarı 1 kalori olarak kabul edilir.

Sıcaklık iklimin en önemli elemanıdır. İklimin diğer önemli elemanı olan basınç ve yağış, bir anlamda sıcaklığa bağlıdır. Bu iki elemanın küre üzerindeki dağılışında sıcaklığın büyük etkisi vardır.

Havanın sıcaklığı derece cinsinden verilir. Bugün kullanılan iki sıcaklık derecesi vardır. Dünyanın büyük kısmında kullanılan santigrad cinsinden sıcaklık derecesi (C ), Anglo-Sakson ülkelerinde kullanılan Fahrenayt cinsinden sıcaklık derecesi (F). Santigrad derecelenmesinde suyun donma noktası 0º, kaynama noktası 100º olarak kabul edilmiştir. Fahrenayt derecelenmesinde ise donma noktası 32º, kaynama noktası 212º ile gösterilmiştir. Fahrenayt derecelenme sisteminde 180ºlik bir bölünme sistemi vardır.

15

Dünyanın atmosferinde tek önemli enerji kaynağı güneştir. Güneş enerjisinin bir kısmı atmosferi geçerek yeryüzüne ulaşır ve buradaki nesneleri ısıtarak bu kez bunların atmosfere doğru ısı yaymasına yol açar. Atmosfer, bu yollarla hem güneşin gönderdiği ışınlarla hem de ısının yeryüzünden geri gönderilmesiyle ısınır. Atmosferin yerden aldığı ısının güneşten aldığı ısıdan fazla olmasının nedeni bu olurken atmosferde yükseldikçe sıcaklığın azalmasının bir nedeni de budur.

1.3.1. Atmosferin Güneşten Gelen Işınlara Etkisi

Atmosfere sokulan güneş radyasyonu, atmosferden geçerken önemli değişikliklere ve kayıplara uğrar. Bu kayıpta rol oynayan başlıca olaylar yayılma (diffüzyon), yansıma (refleksiyon) ve emilme (absorbsiyon) dir. Atmosferin ışınlara yaptığı bu çeşitli etkilerin sonucu olarak beliren enerji zayıflamasının hepsine birden ekstinksiyon denir. Atmosfere ulaşan güneş enerjisinin, bu faktörlere bağlı olarak kayba uğradıktan sonra ne kadarının yeryüzüne ulaştığını gösteren orana transmisyon katsayısı veya geçirimlilik katsayısı denir. Bu katsayı, dalga uzunluklarına göre değiştiği gibi, güneş ışınlarının atmosferde katettiği mesafeye ve atmosferin bulanıklılık derecesine de bağlıdır. Bu katsayı 0 ile 0,7 oranında değişir (Güneş ışınları 0,2 ile 3 mikron arasında dalga uzunluklarına sahip bir elektromanyetik dalgalar topluluğudur. Prizmadan geçtiği takdirde bu ışınlar dalga uzunluklarına göre ayrılıp sıralanırlar; bu dalga uzunluklarına göre sıralanmış ışınlara elektromanyetik spektrum denir); yani ışınlar yere ya hiç ulaşamaz veya en çok %70 oranında ulaşır.

1.3.1.1. Diffüzyon

Bir ışın hüzmesinin küçük zerrelerden veya moleküllerden müteşekkil bir ortamdan geçtiği sırada, doğru hat yönünden ayrılarak kırılmak ve etrafa yayılmak suretiyle uğradığı değişikliğe diffüzyon denir. Yayılmanın meydana gelebilmesi için ortamı oluşturan zerrelerin çaplarının, dalga uzunluğundan daha küçük olması şarttır. Moleküllerin çapları ışınların dalga uzunluklarından ufak oldukları zaman ışınlar dağılmaya uğrar. Bu nedenle atmosfer içinde güneş ışınlarının kısa dalgalı olanları yani mavi, mor ötesi ışınları (ultraviyole), kırmızı ışınlara (infraruj) oranla 10 defa daha fazla dağılmaya uğrar. Atmosfer yukarıya doğru hızla seyreldiği için kısa dalgalı güneş ışınlarının dağılması azalır. Bu nedenle yüksek yerlerde güneş spektrumundaki (bir prizmadan geçen ışık demetinin ayrıldığı yedi basit renkten oluşan görüntü, tayf) ultraviyole ışınları oranı fazladır. Yine diffüzyonun selektif olmasından dolayı, gökyüzünde çeşitli zamanlarda farklı renkler meydana gelir. Güneş doğarken ve batarken meydana gelen kızıllaşma da güneş spektrumundan mavi rengin tamamıyla süzülmesi ve ancak uzun dalgalıların gözümüze kadar ulaşması ile ilgilidir. Buna karşılık bir ortamı meydana getiren zerrelerin çapı, dalga uzunluğundan büyük olduğu zaman selektif bir diffüzyon meydana gelmez. Bu nedenle bulutlardan geçen güneş ışınlarının rengi değişmez. Ancak, çok ince tozlar selektif diffüzyona neden olur. Volkan patlamaları veya toz fırtınaları sırasında gökyüzünün sarımtrak bir renk alması bundandır.

16

Atmosfere ulaşan güneş radyasyonunun yaklaşık %25 kadarı diffüzyona uğrar. Bunun 1/3’ten azı uzaya kaçar. Buna karşılık büyük kısmı, diffüz (yaygın) radyasyon enerjisi hâlinde arz yüzeyine ulaşır. Buna gök radyasyonu denir.

1.3.1.2. Refleksiyon

Bir yüzey üzerine düşen ışınların geriye dönmesine refleksiyon (yansıma) denir. Örneğin atmosferin üst yüzeyine ulaşan güneş ışınlarının %27’si refleksiyona uğrayarak uzaya geri döner. Refleksiyonun az veya çok olması ışınların geldiği açıya, ışınların dalga uzunluğuna ve bunların üzerine düştükleri yüzeyin özelliklerine bağlıdır. Bir yüzeyin bütün dalga uzunlukları için toplam yansıtma derecesine albedo denir. Örneğin bir gezegen olarak dünyamızın albedosu %33’tür. Yani dünyamız Güneş’ten gelen ışınların %33’ünden faydalanamaz, onları çeşitli şekillerde tekrar uzaya geri gönderir. Çeşitli yüzeylerin albedoları birbirinden farklıdır. Örneğin bitkiler, su ve toprak tipleri düşük albedo değerlerine sahipken kalın bulutların albedosu ince bulutlara nazaran daha yüksektir. Yine su yüzeyi, güneş ışınlarının çok az bir bölümünü yansıtır. Dalgalı bir su yüzeyi ise güneş ışınlarının yaklaşık olarak %10’unu yansıtır. Kar ise üstüne düşen ışığın %95’ini yansıtır. Bu nedenle refleksiyona uğrayan radyasyon enerjisinin miktarı arasında önemli farklar vardır. Bu durum, yeryüzünün çeşitli kısımlarının birbirinden farklı bir şekilde ve derecede ısınmaları üzerinde önemli bir rol oynarken buna bağlı olarak su bilançosunu da etkiler. Refleksiyon aynı zamanda ışınların dalga uzunluğuna da bağlıdır. En fazla refleksiyona uğrayan ışınlar, görünür ışınların dalga uzunluğuna tekabül eden ışınlardır. Bunlar aynı zamanda en fazla sıcaklık enerjisine sahip radyasyon dalgaları olduklarından, güneş ışınlarının refleksiyon suretiyle uğradığı enerji kaybı önemlidir. Buna karşılık dünyanın ve atmosferin yaydığı uzun dalgalı sıcaklık ışınları büyük ölçüde refleksiyona uğramaz.

1.3.1.3. Absorbsiyon

Güneşten gelen enerjinin atmosferden geçerken uğradığı önemli değişiklerden biri de absorbsiyondur. Absorbsiyon da dalga uzunluklarına göre farklı olarak meydana gelir. Bu durumun dünyanın aldığı enerji bakımından önemi vardır. Güneş radyasyonunda sıcaklık enerjisinin en büyük kısmı görünür dalga uzunlukları şeridinde toplanmıştır ve bu bakımdan azami şiddete 0,5 mikron dalga uzunluğu civarında erişilir. Oysa bu uzunluktaki dalgalar atmosferde hemen hemen hiç absorbsiyona uğramaz. Yani atmosfer, güneş spektrumundaki sıcaklık enerjisine sahip dalgalar bakımından geçirimlidir. Atmosferde absorbsiyon yolu ile en fazla kayba uğrayanlar kısa dalgalı ışınlardır. Buna karşılık güneş enerjisinin en önemli kısmı, atmosferi oluşturan gazlar tarafından absorbsiyonla önemli ölçüde kayba uğramadan arz yüzeyine ulaşabilir. Atmosfer gazları tarafından tutulan radyasyon enerjisi, atmosferin üst sınırına ulaşan miktarın ancak %6 kadarıdır. Oysa bulutlar tarafından tutulan miktar bunun iki katıdır (%12). Absorbsiyonun seçici olmasının önemli diğer bir sonucu, arz tarafından yayılan uzun dalgalı sıcaklık ışınlarının en önemli kısmının atmosfer tarafından tutulmasıdır. Böylece, atmosferin dalga uzunluğuna göre seçici bir absorbsiyon yapması, yeryüzünün güneş

17

radyasyonu ile ısınmasını kolaylaştırdığı hâlde, arz radyasyonu ile enerji kaybetmesine büyük ölçüde engel olur.

18

Uygulamalar

Eskişehir’de Ağustos ayı boyunca genellikle hava açık ve yağışsızdır. Ortalama sıcaklık ise 21,4°C’dir. 5 Ağustos 2014 Salı günü ise hava kapalı ve yağışlı, sıcaklık 19,5°C’dir. Eskişehir için anlatılan bu durumu hava olayı ve iklim kavramları açısından değerlendiriniz.

19

Uygulama Soruları

1) Hava olayı ve iklim arasındaki en belirleyici fark nedir?

Cevap: Süre (Hava olayında sürenin kısa; iklimde ise sürenin uzun olması)

20

Bu Bölümde Ne Öğrendik Özeti

Klimatoloji yeryüzünde cereyan eden iklim olaylarını ve birbiriyle ilgili olan bu olayların meydana getirdikleri iklim tiplerini belirleyip açıklayan bir bilimdir. Bu olayların açıklanması için ise meteorolojik bilgiye ihtiyaç vardır. Klimatoloji ve meteoroloji birbirine yakın iki bilim olmakla beraber birbirini tamamlayan iki ayrı bilimdir. Meteoroloji hava olaylarını bütün ayrıntılarıyla inceler ve bu olayların dayandığı fizik kanunlarını bulmaya çalışır ve vardığı sonuçları rakamlar ve formüller hâlinde verir. Klimatoloji, hava olaylarını anlamak amacıyla meteorolojiden geniş ölçüde yararlanır ancak konuyu ele alış bakımından birbirinden ayrılır.

Sıcaklık, yağış, rüzgâr, nem, basınç, ışık, rüzgâr gibi atmosfer olaylarının bütünü iklim veya hava ile ifade edilir. İklim bu hava olaylarının kısa sürede değişmeyen ortalama durumudur. Hava ise geçici atmosfer olaylarının bütünüdür. İklimi meydana getiren olaylar bir örtü hâlinde küreyi çevreleyen atmosferde cereyan ederler. Atmosfer termik özellikleri bakımından belirli şekilde ayrılan katlara bölünür.

Atmosferle ilgili incelemelerde iklim elemanları temel bir çerçeve oluşturur. Bir yerin iklimi incelenirken sıcaklık, yağış, nem, basınç, rüzgâr, ışık gibi iklim elemanları teker teker ele alınır ve bu elemanların özellikleri, bunlara ait çeşitli harita ve diyagramlar çizmek, bunlar üzerinde gerekli gözlem ve açıklamalar yaparak ortaya konur. Daha sonra bu iklim elemanlarının sentezi yapılır ve o yerin iklim tipi ortaya konur.

Sıcaklık iklimin en önemli elemanıdır. Yeryüzü ve atmosferde sıcaklığın esas kaynağı güneştir. Güneş enerjisinin bir kısmı atmosferi geçerek yeryüzüne ulaşır ve buradaki cisimleri ısıtarak bu kez bunların atmosfere ısı yaymasına yol açar. Güneş enerjisinin bir kısmı atmosferden geçerken önemli değişikliklere ve kayıplara uğrar. Bu kayıplarda başlıca rolü diffüzyon, refleksiyon ve absorbsiyon oynar.

21

Bölüm Soruları

1) Klimatoloji-meteoroloji ilişkisinde aşağıdakilerden hangisi doğru değildir? a) Birbirini tamamlayan iki ayrı bilim.

b) Konuyu ele alış bakımından ayrılır.

c) Klimatoloji hava olaylarının dayandığı fizik kanunlarını bulmaya çalışır.

d) Klimatoloji atmosferin daha çok alt katlarıyla ilgilenir.

e) Meteoroloji hava olaylarını bütün ayrıntılarıyla inceler

2) Absorbsiyon aşağıdakilerden hangisine göre farklı olarak meydana gelir? a) Dalga uzunluklarına

b) Refleksiyonun az veya çok olmasına

c) Atmosferi oluşturan gazlara

d) Güneş radyasyonuna

e) Işınların geldiği açıya

3) Değişken unsurlardan Ozon, özellikle hangi mikronlar arasındaki ışınları daha çok tutar?

a) 9-10 mikron

b) 5-7 mikron

c) 10-15

d) 7-8

e) 3-4

4) Ozon gazı hangi seviyelerde toplanmıştır?

a) 30-40 km

b) 20-35 km

c) 8-16 km

d) 25-30 km.

22

e) 15-25 km.

5) Hava sıcaklığı ile hava içindeki su buharı oranı arasında yakın bir ilişki vardır. Aşağıdakilerden hangisi bu ilişki için doğru ifadedir?

a) Hava sıcaklığı arttıkça havadaki su buharı oranı da artar.

b) Hava sıcaklığı arttıkça havadaki su buharı oranı azalır.

c) Karalar üzerinde su buharı oranı fazladır.

d) Okyanuslar üzerinde su buharı oranı azdır.

e) Hava sıcaklığı azaldıkça su buharı oranı artar

6) “Atmosfer termik özellikler bakımından belirli şekilde ayrılan katlara bölünür . En altta yeryüzünde ortalama 6-16 km ye kadar uzanan………. yer alır.” ifadesinde boşluk bırakılan yere ne gelmelidir?

7) Mezopoz’dan yukarıda yaklaşık 80-900 km yükseltilerde yer alan sıcak tabakalara ne ad verilir?

8) Atmosfere ulaşan güneş enerjisinin, diffüzyon refleksiyon,absorbsiyon gibi faktörlere bağlı olarak kayba uğradıktan sonra ne kadarının yeryüzüne ulaştığını gösteren orana ne ad verilir?

9) Atmosferin ışınlara yaptığı çeşitli etkilerin sonucu olarak enerji zayıflamasının hepsine birden ne ad verilir?

10) ………iklim elemanlarını eş zamanlı meteoroloji usullerine göre inceler ve sonuçlarını ortaya koyar” ifadesinde boş bırakılan yere ne gelmelidir?.

Cevaplar

1) c, 2) a, 3) a, 4) b, 5) a, 6) Troposfer, 7) Termosfer, 8) Transmisyon katsayısı veya geçirimlilik katsayısı, 9) Ekstinksiyon, 10) Sinoptik klimatoloji

23

2. SICAKLIK (DEVAM)

24

Bu Bölümde Neler Öğreneceğiz?

2.1. Değişken Unsurların Rolü

2.2. Radyasyonun Şiddeti Üzerinde Rol Oynayan Etmenler

2.2.1. Güneş Enerjisinde Meydana Gelen Değişimler

2.2.1.1. Güneşe Olan Mesafenin Etkisi

2.2.1.1.1. Rotasyon

2.2.1.1.2. Revolüsyon

2.2.1.1.3. Presesyon

2.2.1.2. Eğimin Etkisi

2.2.1.3. Güneşlenme Süresinin Etkisi

25

Bölüm Hakkında İlgi Oluşturan Sorular

1) Bir elipsin odaklarından herhangi biri ile elipsin geometrik merkezi arasındaki mesafenin büyük eksene bölünmesinden elde edilen orana ne ad verilir?

26

Bölümde Hedeflenen Kazanımlar ve Kazanım Yöntemleri

Konu Kazanım Kazanımın nasıl elde edileceği veya geliştirileceği

Değişken unsaurların rolü Değişken gazlar ile atmosfer kiri adı altında toplanan katı maddelerin gösterdikleri etkiler

Sırrı Erinç’in . “Klimatoloji ve Metodları” ( İÜ Coğrafya Enstitüsü Yayınları, 1969) ve Oğuz Erol’un Erol’un “Genel klimatoloji” (Çantay Kitabevi, 1964) kitaplarının ilgili bölümlerinin okunması

Radyasyonun şiddet üzerinde rol oynayan etmenler

Dünyaya ve atmosfere ulaşan güneş enerjisi hem yoğunluk hem de devamlılık bakımından önemli ölçüde değişir. Bu değişimde rol oynayan çeşitli faktörler

Sırrı Erinç’in “Klimatoloji ve Metodları” ( İÜ Coğrafya Enstitüsü Yayınları, 1969) ve Oğuz Erol’un “Genel Klimatoloji” (Çantay Kitabevi, 1964) kitaplarının ilgili bölümlerinin okunması

27

Anahtar Kavramlar

• Rotasyon

• Revülüsyon

• Presesyon

28

Giriş

Atmosfer sadece daimi gazlardan ibaret değildir. Değişik oranlarda her yerde mevcut olan değişken gazlar ile atmosfer kiri adı altında toplanan katı maddeler radyasyonun arz yüzeyine varıncaya kadar kayba uğramasına neden olurlar. Bu konuda başlıca rolü su buharı ve toz miktarı oynar.

Dünyaya ve atmosfere ulaşan güneş enerjisi yoğunluk ve devamlılık bakımından önemli ölçüde değişir. Bu değişimde çeşitli faktörler rol oynar. Radyasyon şiddeti, radyasyona maruz yüzey ile radyasyonun kaynağı olan cisim arasındaki mesafenin karesiyle ters orantılıdır. Radyasyonun şiddetinde meydana gelen değişimde mesafenin etkisini ortaya koymak için yerkürenin üç hareketinin incelenmesi gerekir.

29

2.1. Değişken Unsurların Rolü

Yukarıda atmosferin sadece daimi gazlardan ibaret olduğu farz edilmiş, değişken gazlar ile atmosfer kiri adı altında toplanan katı maddelerin gösterdikleri etkiler dikkate alınmamıştır. Oysa bunlar değişik oranlarda her yerde mevcutturlar ve radyasyonun arz yüzeyine varıncaya kadar kayba uğramasına neden olurlar. Bu konuda başlıca rolü su buharı ve toz miktarı oynar.

a. Su Buharının Etkisi: Su buharı bir taraftan absorbsiyon yolu ile diğer taraftan atmosferin saydamlığını azaltarak etki gösterir. Su buharının neden olduğu absorbsiyon da seçicidir ve dalga uzunluğuna göre çok değişik değerler gösterir. Arz radyasyonunun 8.5-11 mikron uzunluğunda olan radyasyon dalgaları atmosferi geçerek uzaya kaçar. Buna karşılık güneş radyasyonu çok daha kısa dalgalı ışınlardan ibaret olduğundan su buharı, güneşten gelen radyant enerjinin zayıflaması üzerinde doğrudan doğruya absorbsiyon yolu ile önemli bir rol oynamaz. Su buharının bu bakımdan gösterdiği etki, gerçekte bulanıklık katsayısını büyük ölçüde artırmasıyla olur. Bulanıklık katsayısı bir orandır ve ışınlarını aynı derecede zayıflamak için, su buharı ve gaz içermeyen bir atmosfer içinde kaç misli mesafe kat etmesi gerektiğini ifade eder. Bu oran, havadaki su buharı miktarının fazla olduğu Ekvatoral bölgede en yüksek değere erişir. Çünkü bu sahada havadaki su buharının miktarı fazladır (nemli tropikal iklimlerde hava içinde % 2-3, orta enlemlerde %1, kutuplarda % 0.25 kadar su buharı bulunabilir. Atmosferde yükseldikçe su buharı miktarı da azalır). Bu nedenle nemli Ekvatoral bölgelerde bulanıklık katsayısının değeri aylara göre 3,4-6,7 arasında değişir. Bu bakımdan büyük şehirler (3-4) ve alçak ovalar (2-3), Ekvatoral bölgeleri takip ederler. Atmosferin en saydam olduğu sahalar ise dağlardır. Bu açıklamalardan anlaşıldığı gibi bulanıklık katsayısı aylara göre de değişiklik gösterir. Çünkü gerek mutlak nem miktarı, gerek atmosferdeki tozların oranı mevsimsel olarak değişikliğe uğrar. Su buharı bir yerin enerji bilançosu üzerinde, güneş radyasyonunun yeryüzüne ulaşmasına büyük ölçüde engel olmayan, buna karşılık uzun dalgalı arz radyasyonunun uzaya kaçmasını engelleyen olumlu bir rol oynar. Bu nedenle havanın nem bakımından zengin olduğu sahalarda sıcaklığın fazla düşmesi ve büyük ölçülü sıcaklık değişmeleri önlenir. Nem bakımından fakir sahalarda ise gerek yeryüzüne ulaşan, gerek arz radyasyonu ile kaybolan enerji fazladır. Bunun sonucunda büyük ölçüde sıcaklık değişmeleri meydana gelir. Atmosferin nem bakımından fakir veya zengin olması denizsel, karasal, nemli ve kurak iklim bölgelerinin termik rejimleri arasında var olan ve önemli sonuçları olan farklılıkların başlıca sebeplerinden biridir.

Öte yandan su buharı miktarı, yükselti ile süratle azalır. 2 km yükseltide su buharı miktarı, zemine değen tabakalarda mevcut su buharı miktarının yarısından azdır. Bunun sonucunda yükseldikçe güneş radyasyonu zayıflar. Bu şartlar altında da yükselti arttıkça termik rejim şiddetlenir, günlük ve yıllık farklar belirginleşir.

b. Ozon ve Karbondioksit’in Etkisi: Atmosferde absorbsiyon özelliği fazla olan diğer iki değişken gaz Ozon ve karbondioksit’tir. Bunlardan Ozon, özellikle 9-10 mikron arasındaki ışınları daha çok tutar. Ancak bu gaz yüksek seviyelerde ( Ozonosfer, 20-35 km

30

arası) toplanmıştır. Alt tabakalarda ise Ozon çok az, ancak eser miktardadır. Bu nedenle Ozon tarafından tutulan enerji de fazla değildir. Hava da çok az oranda, O ile 0.003 arasında bulunmasına rağmen miktarı ve değişmeleri nedeniyle karbondioksit, klimatolojik şartlara önemli ölçüde etki eder. Bu etki CO2 gazının güneşten gelen kısa dalga boylu radyasyonu geçirmesinden çok dünyadan uzaya giden uzun dalga boylu radyasyonu yutmasından kaynaklanır. Bu sayede yeryüzünü terk eden radyasyonun bir kısmı CO2 tarafından tutularak, yeryüzüne yakın yüzeylerin daha çok ısınmasına, dolayısıyla daha sıcak olmasına neden olur.

Havadaki Karbondioksit miktarı karalar üzerinde denizlerden fazladır. Şehirlerde fabrika ve ev bacalarından, volkanlardan, madensularından da CO2 havaya karışır. Bütün bu CO2 kazancına rağmen bu gazın atmosferdeki miktarı çok fazla artmaz. Çünkü deniz havadaki normal karışımdan fazla olan CO2 yi eritmek, miktar normal karışımdan az olduğunda, yani bu gazın basıncı düştüğünde ise erimiş gazı havaya geri vermek suretiyle devamlı olarak miktarın belirli sınırlar içinde kalmasını sağlar. CO2 miktarındaki değişmeler ufak ölçüde olur. Ancak bu küçük farkların iklimlere önemli etkileri vardır. Jeolojik zamanlarda bu gazın miktarı azaldığı zaman havanın soğuyup buzul devirlerinin meydana geldiği, özellikle volkanizmaya bağlı olarak CO2 arttığı zaman karbon devirlerinin olduğu ileri sürülmektedir.

c. Tozların Etkisi: Tozlar bir taraftan absorbsiyon yoluyla, bir taraftan bulanıklık katsayısını artırarak ve refleksiyona neden olarak güneş radyasyonunun zayıflamasında rol oynar. Subuharı gibi, atmosferdeki tozların büyük bir kısmı da, alt hava tabakalarında toplanmıştır. Bunun önemli iki sonucu bulunur. Güneş radyasyonunun uğradığı kayıp özellikle alt hava tabakalarında meydana gelir. Aynı zamanda bu alt tabaka, uzun dalgalı arz radyasyonunun büyük bir kısmını tutar. Böylece bu kısımda sıcaklığın düşmemesi sağlanır ve aynı zamanda bu alt tabaka ile daha yüksek atmosfer tabakaları arasında dikey yönde kuvvetli bir sıcaklık farkı meydana gelmiş olur.

d. Katedilen Mesafenin Etkisi: Radyasyon enerjisinin bir ortamdan geçerken uğradığı kayıp, radyasyonun şiddeti ve aldığı yolla orantılıdır. Solar konstantı (Atmosferin üst sınırında ve ortalama güneş mesafesinde bulunan 1 cm2 lik bir yüzeye 1 dakikada ulaşan enerji miktarı) sabit kabul edersek, bir yere ulaşan enerjinin değeri, radyasyon dalgalarının atmosfer içinde geçtikleri yolun uzunluğu ile ters orantılıdır. Ancak alınan yola bağlı olan bu zayıflama bütün dalga uzunlukları için aynı derecede değildir. Tozsuz ve su buharsız atmosferde, güneşin çeşitli yükseltilerde bulunduğu sıralarda zemine ulaşan radyasyon spektral bakımdan incelendiğinde dalga uzunluklarına ait payların sabit kalmadığı, enerjnin dağılışında dalga uzunluklarına göre bir kaymanın meydana geldiği anlaşılır. Gerçekte atmosferin geçirimlilik derecesi ultraviole için en az, infraruj için en fazladır.

Güneş ışınlarının ancak yarıya yakın kısmı (% 27 si doğrudan doğruya, % 20 si de atmosfere dağılan veya atmosfer tarafından tutulan ışınlardan olmak üzere %47 si) yeryüzüne ulaşır. Buna karşılık yarıdan fazlası kayba uğrar. Bu kaybın büyük kısmı, güneş ışınlarının atmosfere, bulutlara ve yere çarparak yansımasıyla ( atmosfere ve bulutlara çarparak olan

31

yansıma oranı %25, yere çarparak olan yansıma oranı %8’dir. Güneş ışınlarının bu yolla olan ve toplamı %33’ü bulan yansımasına albedo denir); geri kalan kısmı ise güneş ışınlarının atmosfer tarafından emilmesi veya atmosferde dağılması ile olmaktadır. Atmosfer tarafından emilen veya atmosferde dağılan güneş ışınlarının bir kısmı sonradan tekrar yeryüzüne ulaşır. Yerin kısa dalgalı ışınlardan enerji kazancı; %27 direkt ışınlar, %16 diffüz ışıkla olmak üzere toplam olarak %43’tür. Ayrıca yer uzun dalgalı ışınlar hâlinde atmosferden %4 kadar daha enerji alarak kazancı %47’yi bulur. Anlaşılacağı gibi, güneş ışınlarının yeryüzüne varan oranı bu yüzden ancak %15’tir. Yeryüzünün atmosfere oranla daha fazla ısınmasının, başka bir ifade ile yerden yükseldikçe sıcaklığın azalmasının nedenlerinden biri de budur.

2.2. Radyasyon Şiddeti Üzerinde Rol Oynayan Etmenler

Yeryüzünde yaşam güneş enerjisine bağımlıdır ve Dünya’nın Güneş ile olan işlevsel ilişkisi yaşamsal bir önem taşır. Bu ilişki, yerkürenin hareketleri nedeniyle durağan bir ilişki değildir; güneşin etrafındaki dönüşüyle güneşe olan mesafe değişirken, kendi etrafındaki dönüşüyle de güneşe bakan yüzü değişir.

Dünyaya ve atmosfere ulaşan güneş enerjisi güneşlenme (insolasyon) olarak bilinir ve bu enerji hem yoğunluk hem de devamlılık bakımından önemli ölçüde değişir. Bu değişimde çeşitli faktörlerin rolü vardır:

2.2.1. Güneş Enerjisinde Meydana Gelen Değişimler

Güneş enerjisinde zaman zaman bazı değişimler olduğu ölçmelerle tespit edilmiştir. Örneğin, güneş lekelerinin artıp çoğalması ile yeryüzünün sıcaklık ve yağış şartları arasındaki ilişkiler araştırılmıştır. Genel kanıya göre, güneş lekelerinin nispi sayısı arttığı zaman radyasyon kuvvetlenmekte, solar konstantının (atmosferin üst sınırında ve ortalama güneş mesafesinde bulunan 1 cm lik bir yüzeye 1 dakikada ulaşan enerji miktarı) değeri artmaktadır. Buna karşılık lekeler azaldıkça radyasyon şiddeti de azalmakta, solar konstantının değeri küçülmektedir. Bu değişiklikler sonucunda dünyamızın sıcaklık ve iklim şartlarında da bir takım değişiklikler meydana gelmektedir (güneş lekelerinin nispi sayısı arttıkça sıcaklığın yükseldiği fakat yağışların azaldığı, lekeler azaldıkça sıcaklığın düştüğü, yağışların arttığı gözlenmiştir). Güneş lekeleri ile yeryüzündeki sıcaklık ve yağış şartları arasındaki ilişkiler çok karışıktır ve her yerde aynı şekilde meydana gelmemektedir. Ayrıca, güneş lekeleri ile hava arasındaki ilişkileri açıklamak için yapılan girişimler birçok meteoroloji kuruluşu tarafından uygun görülmemiştir ve iklim veya hava ile güneş lekeleri arasındaki ilişkilerin inandırıcılığının çok az veya hiç olmadığı iddia edilmektedir. Bu tür iddiaların açıklayamadığı birçok sorunun da mevcut olduğu örneğin, 1989-1991 yıllarında her ay gözlenen güneş lekelerinin sayısının 100 ün üzerinde olduğu, bu nedenle dünyada kuraklığın 1989 senesinden itibaren kalkması gerekirken İstanbul ve tüm Ege de kuraklık yaşanmıştır.

32

2.2.1.1. Güneşe Olan Mesafenin Etkisi

Radyasyon şiddeti, radyasyona maruz yüzey ile radyasyonun kaynağı olan cisim arasındaki mesafenin karesiyle ters orantılıdır. Radyasyonun şiddetinde meydana gelen değişimde mesafenin etkisini ortaya koymak için yerkürenin hareketlerini incelemek gerekir. Yerkürenin de başlıca üç hareketi vardır:

2.2.1.1.1. Rotasyon

Dünyanın kendi ekseni etrafındaki dönüşüdür. Doğuya doğru olan bu dönüşünü dünya 24 saatte tamamlar. Rotasyonun etkisi gece ve gündüzün meydana gelmesi, güneşin yükseltisinin gün esnasında saatlere göre değişmesi şeklindedir.

Yerin günlük dönüş hareketi, güneşin ufuk düzlemi üzerindeki günlük görünüşteki (zahiri) hareketini doğurur. Güneş sabahları ufuk düzleminin doğu kenarında görünür. Öğlene kadar ufuk düzlemi üzerinde yükselir, öğlen en yüksek noktasını bulur. Bu an güneşten gelen enerjinin en çok olduğu zamandır. Öğleden sonra güneş gittikçe alçalarak ufkun batısında batar. Bu nedenle güneş ışınlarının geliş açısı gün içinde devamlı olarak değişir ve sıcaklık gündüzleri çoğalıp azalır. Geceleri ise güneşten enerji gelmediğinden, ışıma sebebiyle devamlı bir soğuma olur.

Bu açıklamalardan anlaşıldığı gibi rotasyonun etkisi günlüktür ve bu şekilde meydana gelen sıcaklık farkları güneşe olan mesafe değişmeden meydana gelir.

2.2.1.1.2. Revolüsyon

Arzın güneş etrafında 365.25 günde tamamladığı dolaşım hareketidir. Bu dolaşımda arzın takip ettiği yörünge 939 milyon kilometre uzunluğunda ve çok hafif eksantrisite gösteren ve basıklık oranı ancak 1:7170 olan bir elips şeklindedir. Bir elipsin odaklarından herhangi biri ile elipsin geometrik merkezi arasındaki mesafenin büyük eksene bölünmesinden elde edilen orana eksantrisite denir. Odaklar arasındaki mesafe azaldıkça eksantrisite sıfıra, elips de daireye yaklaşır. Anlaşıldığı gibi dünya yörüngesi daireye çok yakın bir elips şeklindedir. Elipsin merkezi ile odaklar arasındaki mesafe 2,5 milyon km. dir. Elipsin büyük eksenini teşkil eden apsidler hattının uzunluğu 299 milyon km.dir. Bilindiği gibi güneş odaklardan birinde ve apsidler hattı üzerinde bulunur. Buna göre dünyanın güneşe en yakın olduğu perihel noktası ile güneş arasındaki mesafe 147 milyon km, yörüngenin güneşe en uzak noktası olan afel de iken dünya ile güneş arasındaki mesafe de 152 milyon km’dir. Bundan anlaşılacağı gibi dünya ile güneş arasındaki mesafenin sabit olmaması çeşitli aylarda radyasyonun şiddetinde değişikliklere neden olur. Mesafenin değişmesi sonucunda meydana gelen değişmelerin genliği, güneş radyasyonunda meydana geldiği söylenen azalıp çoğalmalardan daha fazladır. Ancak, bu değişmeler de mevsimlerin meydana gelişinde kesin bir rol oynamamaktadır. Aksi takdirde kuzey yarımkürenin kışın, güney yarımküreden yaklaşık 4º kadar daha sıcak, yazın da 4º kadar daha soğuk olması beklenir. Oysa bunun tam

33

aksi görülmekte ve dünyamız güneşe en yakın olduğu sırada kuzey yarımkürede kış, en uzak olduğu sırada ise kuzey yarımkürede yaz şartları hüküm sürmektedir. Buna göre, güneşe olan mesafenin değişmesi radyasyon şiddeti üzerine tesir etmekle beraber, mevsimlerin meydana gelişini ve dünyanın çeşitli kısımlarının aldığı enerji miktarında meydana gelen büyük ölçüdeki mevsimlik değişmeleri daha başka bir sebebe bağlamak gerekir. Yarımkürelerin aldıkları enerji miktarı üzerinde rol oynayan ve bunları hemen hemen denkleştiren diğer bir etmen de, dünyanın yörüngesi üzerinde hızının aynı kalmamasıdır. Arzımızın elips şeklindeki yörüngesi üzerindeki hareketi hep aynı hızla meydana gelse idi, yarımkürelerin aldıkları enerji miktarının toplamları arasında önemli bir fark meydana gelmesi gerekirdi. Ancak, dünyanın perihel civarında iken daha büyük bir hızla yer değiştirir, afel de iken hareket hızı azalır. Bu sayede her iki yarımküre, dünya ile güneş arasındaki mesafede meydana gelen değişikliğe rağmen, hemen hemen eşit miktarda enerji alır.

2.2.1.1.3. Presesyon

Dünyanın etrafında döndüğü eksenin topaç hareketidir. Bunun nedeni Ekvator kısmının şişkin ve ekseninin meyilli olması ve bunun sonucunda güneşin ve ayın, arzın çeşitli kısımları üzerinde farklı çekim yapmalarıdır. Ancak, bu hareketin temposu çok yavaştır ve yılda 50 saniye kadardır. Presesyon sonucunda yörünge üzerinde ilkbahar noktasının yeri de yılda 50 saniye kadar yer değiştirir. Bu yer değiştirme revolusyon hareketinin aksi yönünde meydana gelir. Bu nedenle presesyon sonucunda arz ekseninin tam bir daire çizmesi için yaklaşık olarak 26000 sene gerekir. Yani ilkbahar noktasının yeri de 26000 senede yörünge üzerinde tam bir devir yapmış olur. Bu hareketin güneşten gelen enerjinin yarım kürelere dağılışı bakımından önemli etkileri vardır. Yarımkürelerin aldıkları enerji miktarı ve dolayısıyla mevsimler, güneş ışınlarının bu yarımkürelere geldiği açıya bağlıdır. Örneğin 21 Haziran tarihinde kuzey yarımküre güneş ışınlarını daha dik bir şekilde alır ve yaz mevsimine girer. Oysa presesyon sonucunda 13000 sene sonra aynı tarihte kuzey yarımkürenin kış mevsimine girmesi gerekir. Bu açıklamalardan anlaşılacağı gibi, uzun devreler boyunca iklim şartlarında meydana gelen gelişmeler dikkate alındığında, presesyon etkisi üzerinde durmak gerekir. Buna karşılık mevsimlik değişmeler veya kısa süreli iklim değişiklikleri bakımından presesyon rol oynamaz.

2.2.1.2. Eğimin Etkisi

Radyasyona maruz olan yüzey güneş ışınlarını dik almadığı takdirde radyasyon şiddeti azalır. Çünkü bu durumda ışın daha geniş bir sahaya yayılmış olur. Dünya üzerindeki bir yerde güneş ışınlarının çekül doğrultusuyla yaptığı açı sabit değildir. Rotasyon sonucunda günlük, revolusyon sonucunda mevsimlik değişimlere uğrar. Günlük sıcaklık değişimleri esas olarak bununla ilgilidir. Bu değişimler, azami radyasyon şiddetine öğle saatlerinde erişilmesi, buna karşılık güneşin ufka yakın olduğu oranda radyasyon şiddetinin azalması şeklinde belirir. Buna karşılık mevsimler arasındaki büyük radyasyon şiddeti farkları, dünya ekseninin dünya yörüngesinden geçen düzleme dik olmaması sonucunda meydana gelir. Bu nedenle

34

revolusyon hareketi esnasında kuzey ve güney yarımkürelerde güneşin yükseltisi değişir. Güneş yükseltisi dünya afel civarında iken kuzey yarım kürede, perihel civarında iken güney yarım kürede daha fazladır. Revolusyon hareketi esnasında 21 Haziran’da Ekvator’un 23º27´ kuzeyine (yengeç dönencesine), 21 Aralık’ta da 23º27΄ güneyine (oğlak dönencesine) güneş ışınları dik olarak gelir. Buna karşılık 21 Mart ve 23 Eylül tarihlerinde güneş ışınları Ekvator üzerine dik olarak düşerler (Şekil 3). Ekinokslar zamanında (gün=gece), yeryüzünde her yer 12 saat gün ışığı alır ve 12 saat de gecedir. (Şekil 4). Hem gün ışığı süresinin uzunluğu ve hem de güneş ışığının yerküreye eriştiği açı herhangi bir enlemde alınan güneş enerjisinin miktarının başlıca belirleyicileridir1.

Mevsimlerin meydana gelişi, bunların kuzey ve güney yarımkürede yer değiştirmesi, dünyanın güneşten en uzak olduğu sırada kuzey yarımküresinin daha fazla radyasyon enerjisi alarak burada yaz mevsiminin hüküm sürmesi, radyasyon şiddeti ile radyasyona maruz yüzeyin eğimi arasında mevcut olan bu ilişkinin bir sonucudur.

1 Yerküre ile güneş arasındaki ilişkiyi coğrafyacılar, meteorologlar, klimatologlar ve astronomlar iyice incelemişlerdir. Bu ilişkilerin en ilginç olanlarından birisi güneş tutulmasıdır. Güneş tutulmaları halkların gelenek ve göreneklerine yerleşmiştir ve hem olumlu hem de olumsuz kehanetler olarak nitelenmektedirler ama bilimsel açıdan da çok önemli olaylardır. Güneş tutulmaları yaklaşık her 11 yılda bir meydana gelmektedir ama meydana geldiği alanlar farklıdır. Ülkemizi de içine alan alanda en son 1999 yazında yaşanmıştı. 11 Temmuz 1991’de meydana gelen güneş tutulması ise yaklaşık 6,5 dakika ile en uzun sürelilerden birisi olmuştu; bu uzunlukta bir tutulmanın bir daha 141 yıl sonra olacağı sanılmaktadır.

35

Şekil 1: Gündüzün en uzun olduğu günlerde (solstislerde) güneş ışığı öğlen vakti 23½° enlemine doğrudan doğruya gelir. Haziran (Kuzey Yarımküre yazı) solstisi güneş ışığının Kuzey Yarımkürede toplandığı zamandır; Aralık (Güney Yarımküre Yazı) solstisi de güneş ışığının Güney Yarımkürede toplandığı zaman. Şekilde görünen oklar güneş ışığının değişik enlemlere geliş açılarına işaret etmektedir (McKnight’dan).

Şekil 2: Her iki ekinoks (günle gecenin eşit olduğu) zamanı güneş ışınları doğrudan Ekvator’a gelir. Yalnızca bu iki günde güneş ışığı ve karanlık devreler bütün yerküre üzerinde eşit uzunluktadır. Buradaki oklar da değişik boylamlara güneş ışığının geliş açısını göstermektedirler ( McKnight!dan ).

2.2.1.3. Güneşlenme Süresinin Etkisi

Bir yerin çeşitli mevsimlerde aldığı enerji miktarı yalnız güneş ışınlarının geldiği açıya değil, güneşlen