Ünite 1: Hava Kütleleri ve Cepheler

Hava Kütlesi Kavramı

Hava kütlesi, atmosferin çok geniş bir alanda, yatay yönde sıcaklık ve nem açısından benzer özellikler gösteren kısmına verilen isimdir. Hava kütlelerinin oluştuğu bölgelere ise kaynak bölgeleri denir. Hava kütleleri kaynak bölgeler üzerinde ne kadar çok kalırlarsa o kadar çok o bölgenin özelliklerini kazanırlar. Bir hava kütlesinin oluşabilmesi için gerekli şartları şu şekilde özetleyebiliriz:

1. Hava kütlesinin temas halinde olduğu bölgenin çok geniş mesafelerde aynı karakteri sergileyen özelliklere sahip olması gerekir. Örneğin sadece deniz veya sadece kara olması, ikisinin karışımı olmaması gerekir.
2. Hava kütlesinin temas halinde olduğu bölgenin çok geniş olduğu mesafelerde düz ve engebeden uzak olması gerekir.
3. Söz konusu bölge üzerinde her yerde benzer sıcaklık ve nem koşullarının hakim olması gerekir.
4. Söz konusu bölge üzerinde sıcaklık ve nemin hızlı değişmemesi gerekir.
5. Böyle bir bölge üzerindeki havanın uzunca bir süre hareket etmemesi veya çok yavaş hareket ediyor olması gerekir. Yani çok kuvvetli rüzgarların olmadığı bir bölge olması gerekir.

Bu özellikler göz önüne alındığında, kışın karlı kutup düzlükleri ile yazın subtropikal okyanus ve çöl bölgeleri kaynak bölge için elverişli ortamlardan sayılabilir. Orta enlemler ile kara ve okyanusların birbirine karıştığı bölgeler ise kaynak bölgeler için elverişli alanlar değillerdir.

Dünya üzerindeki hava kütlesi kaynakları 6 grupta incelenir:

1. Kutupsal, okyanus alanları: Kanada ve Kuzey Avrupa arasındaki Kuzey Atlantik Okyanusu, Kanada ve Sibirya arasındaki Kuzey Pasifik Okyanusu (Kışın)
2. Kutupsal, karasal alanlar: Atlantik alanları, Kuzey Amerika ve Avrasya (Kışın)
3. Tropikal, okyanus alanları: Yüksek basınç (antisiklon) alanları (Tüm yıl boyunca)
4. Tropikal, karasal alanlar: Kuzey Afrika (Sahra), Asya, Kuzey Amerika’nın Missisipi Vadi Zonu
5. Ekvatoral: Ticaret rüzgarları arasındaki bölge (Tüm yıl boyunca)
6. Güney Doğu Asya (Muson bölgeleri)

Kitabın 4. Sayfasında yer alan Şekil 1.1a ve Şekil 1.1b’de dünya üzerinde kışın ve yazın hakim olan hava kütlelerinin kaynakları ve izledikleri yollar gösterilmektedir. Hava kütleleri üzerine geldikleri yeni bölgelerin sıcaklık ve nem özelliklerini değiştirdikleri gibi bu bölgelerin sıcaklık ve nem karakterine bağlı olarak kendileri de termodinamik ve mekanik olarak değişikliğe uğrarlar.

Hava kütlelerinin değişimine neden olan termodinamik faktörler şunlardır:

1. Hava kütlelerinin alttan ısınması
2. Hava kütlelerinin alttan soğuması
3. Buharlaşma ile hava kütlelerine nem ilavesi
4. Yoğuşma ve yağış nedeniyle hava kütlesinin neminde azalma

Hava kütlelerinin karakterinde değişime neden olan mekanik faktörler ise şunlardır:

1. Türbülans yolu ile karışma
2. Alçalma ile
3. Yükselme ile

Hava kütleleri kaynak bölgelerine göre karalar ve denizler üzerinde oluşan hava kütleleri olmak üzere iki ana grupta sınıflandırılırlar. Karalar üzerinde oluşan hava kütleleri “c” harfi, denizler üzerinde oluşan hava kütleleri ise “m” harfi ile gösterilir. Hava kütleleri ayrıca oluştukları bölgenin termal özelliklerine göre de sınıflandırılır. Kaynağı kutup bölgeleri (kutupsal) olan hava kütleleri büyük “P” harfi ile; kaynağı sıcak tropikal bölgeler olan hava kütleleri büyük “T” harfi ile; kaynağı Arktik ve Antarktik bölgeler olan hava kütleleri büyük “A”; kaynağı ekvator bölgeleri olan hava kütleleri ise büyük “E” harfi ile gösterilir. Tablo 1.2’de bu iki gruplamanın birleştirilmesiyle oluşturulmuş sınıflandırma ve hava kütlelerinin özellikleri verilmiştir. Ayrıca hava kütlelerinin o anda bulundukları çevre ile ilişkilerini belirtmek için de bir sınıflandırma yapılır. Bu bağlamda eğer hava kütleleri geçmekte olduğu yerden daha soğuk ise, P veya T harfinden sonra soğuk hava kütlesi anlamında “k”; geçmekte olduğu yerden daha sıcak ise P veya T harfinden sonra sıcak hava kütlesi anlamında “w” konulur.

Türkiye’deki hava durumu ve iklimi etkileyen hava kütlelerinin kaynak bölgeleri ve Türkiye’yi etkiledikleri mevsim Tablo1.3’te verilmiştir.

Cepheler

Cephe farklı yoğunluklara sahip iki hava kütlesini ayıran geçiş zonudur. Bir hava haritasında cepheleri aşağıdaki özellikleri ile tanıyabiliriz:

1. Çok kısa mesafe içerisinde sıcaklıkta çok hızlı bir düşüş
2. Nem içeriğinde değişiklik
3. Rüzgar yönünde hızlı değişmeler
4. Basınçta değişiklikler
5. Bulut ve yağış paternleri

Cephe Türleri

Dört çeşit cephe türü vardır:

1. Soğuk cephe
2. Sıcak cephe
3. Durağan (stasyoner) cepheler
4. Oklüzyon cephesi

Soğuk cephe: Soğuk cephe soğuk hava kütlesinin sıcak bir hava kütlesinin yerini aldığı geçiş zonudur. Soğuk hava kütlesi sıcak hava kütlesini iterek yükselmesine sebep olur. Soğuk cepheler genellikle kuzeydoğudan güneydoğuya doğru hareket eder. Soğuk cephenin arkasındaki hava cephenin önündeki havadan çok daha soğuk ve kurudur. Sembolik olarak soğuk cepheler cephe hattı üzerinde mavi üçgenlerden oluşur. Üçgenlerin yönü soğuk cephenin hareket yönünde olup sıcak havaya doğrudur.

Soğuk cephe önünde yükselen sıcak hava kütlesi içerisindeki nemin yükseldikçe yoğunlaşması sebebi ile cephe önünde oraj bulutları oluşabilir. Cephenin hareket ettiği bölgeler üzerinde soğuk ama güzel hava görülür.

Soğuk cephenin iki tarafındaki sıcaklıklarda çok büyük farklılıklar vardır. Soğuk cephelerin özellikleri Tablo1.4’te gösterilmiştir.

Sıcak cephe: Sıcak cephe, sıcak hava kütlesinin soğuk hava kütlesiyle yer değiştirdiği geçiş zonu olarak tanımlanır. Sıcak cepheler genelde güneybatıdan kuzeybatıya doğru hareket eder. Sıcak cephenin arkasındaki hava, cephenin önündeki havadan daha sıcak ve daha nemlidir. Sıcak cephe geçerken hava, daha öncekine göre, hissedilir şekilde sıcak ve nemli olur. Sembolik olarak sıcak cepheler cephe hattı üzerinde kırmızı yarım dairelerden oluşur. Dairelerin yönü sıcak cephenin hareket yönünde olup soğuk havaya doğrudur.

Sıcak hava soğuk hava üzerinde yükseldikçe cephe üzerinde çok geniş bir alanda bulut oluşturacak şekilde yoğunlaşır. Sıcak cephe hafif yağmur ve hafif kar getirebilir. Bunu daha sıcak ve daha yumuşak bir hava takip eder.

Sıcak cephenin iki tarafındaki sıcaklıklarda gözle görülür bir değişiklik olur. Sıcak cephenin gözlemlenen özellikleri Tablo1.5’te detaylı olarak verilmiştir.

Durağan cephe: Durağan (stasyoner) cephe hareket etmeyen cephedir. Bir sıcak veya soğuk hava kütlesi karşılaştıklarında her iki hava kütlesinin de birbirini hareket ettiremediği durumlarda oluşur. Hava kütlelerinden bir tanesi tekrar harekete başladığı anda sıcak veya soğuk cepheye dönüşebilir. Hareket etmediği süreç içerisinde durağan cephedir. Durağan cephe, cephe hattı üzerinde bir mavi üçgen bir kırmızı yarım daire ile gösterilir. Kırmızı yarım daireler soğuk hava kütlesinin olduğu yöne doğru, mavi üçgenler ise sıcak havayı gösterecek yönde yerleştirilir. Durağan cephenin bir tarafından diğer tarafına geçerken sıcaklıkta ve rüzgar yönünde değişiklik görülür.

Sıcak ve soğuk hava kütlelerinin karşılaştıkları yerde bulutlar ve sis oluşur, yağmur veya kar yağabilir. Durağan cephe boyunca hareket eden siklonlar (alçak basınç alanları) çok şiddetli yağmur bırakabilir ve cephe hattı boyunca geçtiği yerlerde sele neden olabilir.

Oklüzyon cephe: Gelişmekte olan bir alçak basınç sistemi genellikle önde bir sıcak cephe (sıcak ve nemli havanın başlangıcı) ve onun arkasında biraz daha hızlı hareket eden soğuk cepheden (soğuk kuru hava) oluşur. Sıcak cephenin kuzeyinde, fırtına başlamadan önceki daha soğuk hava kütlesi yer alır.

Oklüzyon cephe, sıcak hava iki soğuk hava kütlesi arasında kaldığı zaman oluşur.

Sembolik olarak oklüzyon cephe, cephe hattı boyunca mor renkli bir üçgen bir yarım daire şeklindedir. Üçgen ve dairelerin yönü cephenin hareket yönünde konulur.

Oklüzyon cephe, soğuk oklüzyon cephe ve sıcak oklüzyon cephe olmak üzere ikiye ayrılır. Soğuk oklüzyon cephe durumunda sıcak hava kütlesi iki soğuk hava kütlesi arasında kalır. Sıcak oklüzyon cephede ise sıcak hava kütlesi hızlı hareket eden gerideki bir soğuk hava kütlesi tarafından kaldırılır ve iki soğuk hava kütlesi karşılaşır.

Sıcak oklüzyon cephesi durumunda sıcak hava kütlesi oklüzyona uğradığı sürece veya yerden kesilip yukarı itildiği sürece sıcaklık düşer. Şiddetli rüzgarlara ve şiddetli yağmurlara neden olur.

Oklüzyon cephenin geçişi sırasında hava sıcaklığında, çiğ noktası sıcaklığında ve rüzgar yönünde değişiklik görünür. Oklüzyon cephenin bazı karakteristik özellikleri Tablo1.6’da verilmiştir.

Frontoliz ve Frontojenez

Herhangi bir cephenin iki tarafındaki sıcaklık farklılığı gittikçe azalıyor ise cephe zayıflar ve dağılır. Bu olaya frontoliz denir. Bunun tersine cephenin iki tarafındaki sıcaklık farklılığı gittikçe artıyor ise cephe gittikçe kuvvetlenir ve çok daha şiddetli cephesel sistemlere dönüşebilir. Bu duruma da frontojenez adı verilir.

Frontojenezin oluşması için gerekli şartlar şunlardır:

1. Farklı yoğunluk ve sıcaklıktaki hava kütleleri yanyana gelmesi gerekir.
2. Bu farklı hava kütlelerini birbirine yaklaştıran kuvvetli bir rüzgar olması gerekir.

Farklı tipteki hava kütleleri bir noktaya doğru yaklaştığında orta nokta etrafında sıcaklık gradyanı çok yüksek değerlere ulaşır, izotermler sıklaşır. Bu durum cephenin kuvvetlenmesine sebep olur. Tersine eğer sıcaklık izotermleri seyreliyor ve rüzgar yavaşlıyorsa bu durum frontolize neden olur. Sıcaklık gradyanını arttıran ve hava kütlelerini bir noktaya doğru hareket ettiren konverjans alanları ve siklon bölgeleri frontojenez için, hava kütlelerini birbirinden ayıran ve sıcaklık gradyanının zayıflamasına neden olan diverjans alanları ve antisiklon bölgeleri ise frontoliz için uygun bölgelerdir.