Ünite 5: Buharlaşma ve Yoğunlaşma

Buharlaşma

Buharlaşma, yer ile Güneş arasındaki enerji alışverişi sonucu, su moleküllerinin kazandıkları enerji etkisiyle, moleküller arası çekim kuvvetini yenmesi sonucu ortaya çıkan bir olaydır. Buharlaşma anında su molekülleri arasındaki bağlantı göreceli olarak çok zayıflamakta ve moleküller bulunduğu yüzeyden ayrılarak atmosfere geçmektedir.

Buharlaşmada, su sıvı formdan gaz formuna geçerken, çevresinden sürekli enerji alır. Bu enerji nedeniyle, buharlaşma olan yerde, sıcaklıkta azalma görülür.

Buharlaşma Hızına Etki Eden Faktörler

Havanın Nem İçeriği veya Doyma Açığı

Havanın nem içeriğinin az olması, buharlaşma hızının artması üzerinde etkilidir. Havanın doyma açığının olması, bünyesine ilave nem alabileceğinin ifadesidir. İçerisinde, belli bir sıcaklıkta taşıyabileceği su buharı miktarından daha az su buharı bulunduran hava doymamış hava olarak tanımlanır. Nemli havalarda doyma açığı az olduğundan buharlaşma düşüktür.

Hava Sıcaklığı

Havanın sıcak oluşu buharlaşmayı iki şekilde etkilemektedir. Birincisi, atmosferin sıcaklığı oranında taşıyabileceği nem miktarı da arttığından, doyma açığı daha fazla olacaktır. Buharlaşma için enerji gereklidir. Sıcaklığın ikinci etkisi ise, buharlaşma için gereksinim duyulan bu enerjinin karşılanması yönündedir.

Hava Hareketi

Hava hareketi, yüzeyde olan su buharının uzaklaşmasını sağlamaktadır. Bu durumda havada doyma açığı artmaktadır. Buharlaşan suyun yüzeyden ayrılmaması durumunda, atmosferin alt tabakası ile toprak veya su yüzeyindeki nem oranları birbirine eşit veya yakın olduğundan, buharlaşma azalır veya durur.

Hava Basıncı

Toprak ve su yüzeyinden oluşan buharlaşma, bu yüzeylerdeki buhar basıncı ile daha yukarıdaki havanın buhar basıncı arasındaki fark ile orantılı olarak değişir. Atmosferin buhar basıncının düşük olması, atmosferdeki buharlaşma miktarının daha fazla olması üzerinde etkili olur.

Yer veya Su Yüzeyinin Sıcaklığı

Yer veya su yüzeyi sıcaklığı arttıkça su moleküllerinin hızları artar, yüzeysel gerilimi azalır. Bunun sonucunda, toprak veya su yüzeyindeki sıcaklık arttıkça buharlaşma kolaylaşmaktadır.

Su Kaynağının Miktarı ve Yoğunluğu

Buharlaşma meydana gelen yerde suyun az veya çok oluşu buharlaşmada etkilidir. Aynı şekilde suyun yoğunluğunun az olduğu yerlerde buharlaşma daha fazladır.

Toprak ve Bitki Örtüsü Özellikleri

Toprak özellikleri, topraktaki suyun buharlaşmasında büyük rol oynar. Toprak renginin koyu veya açık oluşu, toprak içindeki hava miktarı, toprağın bünyesi gibi toprak faktörleri buharlaşmayı çeşitli biçimlerde etkilerler. Bitki örtüsünün varlığı ve çeşidi de buharlaşmayı etkilemektedir. Bitki örtüsünün fazla oluşu yüzeyden oluşan buharlaşmayı azaltır.

Buharlaşma Tipleri

Yer yüzeyinden ayrılarak atmosfere karışan su buharı, çeşitli şekillerde buharlaşmaktadır. Bunlara ilişkin tanımlar şunlardır:

Evaporasyon

Bu tanım, toprak yüzeyi ile su yüzeyinden olan buharlaşmayı belirtmek için kullanılır.

Transpirasyon

Bu tanım, bitkiden olan terlemeyi ifade etmektedir. Bitkiler topraktan aldıkları nemi, iletim organları ile yapraklarına kadar iletirler ve yapraktan buharlaştırırlar. Doğada evaporasyon ile transpirasyonu kesin olarak ayırmak güç olduğundan çoğu zaman ikisi birlikte düşünülmektedir. İkisine birden evapotranspirasyon denir. Evapotranspirasyon, gerçek ve potansiyel evapotranspirasyon olmak üzere ikiye ayrılır:

Gerçek evapotranspirasyon

Mevcut su miktarına göre meydana gelen toplam buharlaşmadır.

Potansiyel evapotranspirasyon

Bölgenin mevcut koşullarına göre yer yüzeyinde sürekli ve yeterli su olduğu durumlarda meydana gelecek en yüksek buharlaşma miktarıdır.

Yeryüzünden buharlaşan gerçek su miktarı, yıllık olarak 930-1.240 mm arasındadır. Bazı sıcak ve kurak bölgelerde potansiyel evapotranspirasyon birkaç bin mm’ye kadar çıkabilir.

Karalar üzerinde en fazla buharlaşma, ekvator bölgesinde meydana gelmektedir. Çünkü bu bölge sıcaktır ve aynı zamanda yüksek buharlaşma rezervlerine sahiptir. Karasal bölgelerde buharlaşma suptropik kurak kuşağa doğru birdenbire azalmakta ve orta enlemde ikinci bir maksimum değere erişmektedir. Fakat bu ikinci maksimum buharlaşma değerleri, ekvatora göre yine de çok küçüktür. Bu ikinci maksimumların nedeni, bu kuşaktaki batı rüzgârlarıdır (Şekil 5.1.).

Kutuplara doğru sıcaklık azalmasına paralel olarak buharlaşmanın değeri de küçülmektedir. Karalardaki buharlaşma ile denizlerden olan gerçek buharlaşma karşılaştırıldığı zaman, kutuplarda denizlerden ve karalardan olan buharlaşma birbirine eşit ve ekvator bölgesindeki küçük bir alan dışında, yeryüzünün bütün enlemlerinde denizlerden olan gerçek buharlaşma karalardan daha büyüktür.

Buharlaşmanın Ölçümü ve Hesabı

Buharlaşmanın ölçülmesine yönelik çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Bunlar sırasıyla;

Buharlaşma Terazileri

Bunlardan en uygunu Wild-buharlaşma terazisidir (Fotoğraf 5.1). Burada temel ilke buharlaşan suyun tartı ile bulunmasıdır. Su kaptan buharlaştıkça ibre kaç mm su buharlaştığını gösterir.

Buharlaşma Kapları

Bunlar su yüzeylerine ve arazi yüzeyine yerleştirilen kaplardır.

A Sınıfı Buharlaşma Kabı

Çapı 120 cm, yüksekliği 25,5 cm (Amerikan Standardı) olan bir kaptır. Meteoroloji istasyonlarında kullanılan standart bir araçtır (Fotoğraf 5.2).

Livingstone Sistemi (Evaporimetre)

Bu yöntem buharlaşma kaplarına oranla, doğal koşullara daha uygun sonuçlar vermektedir. Buharlaşma yüzeyini gözenekli bir kil küre oluşturur. Küreden buharlaşma oldukça, cam kaptan su ince bir boru yardımı ile kil küreye doğru emilir.

Lizimetreler

Özellikle tarıma yönelik evaporasyon ve evapotranspirasyon ölçmelerinde lizimetreler geniş ölçüde kullanılırlar. Bunlar değiflik yüzey alanına sahip, içi toprakla doldurulmuş tanklardır (Fotoğraf 5.3-4). Amaca göre lizimetre içinde bitkide yetiştirilmektedir. Evapotranspirasyon ölçmelerinde lizimetreye belirli miktarda su verilir. Buharlaşan su, ya lizimetre tartılarak ya da lizimetreden drene olan(toprak katmanının en altına sızan) su ölçülerek saptanır.

Yoğunlaşma

Belirli sıcaklıktaki hava, ancak belirli bir miktarda su buharı taşıyabilir. Bağıl nem oranı % 100’den fazla olduğunda, su buharı sıvı duruma geçer. Bu olaya su buharının yoğunlaşması adı verilir. Atmosfer içindeki yoğunlaşma ile su buharı görünür hale gelir. Toprak yüzeyinde veya yüzeyden fazla yüksek olmayan cisimler üzerinde ortaya çıkan yoğunlaşmaya çiğ , kırağı , biraz daha yükseklerdeki yoğunlaşmaya sis , daha yükseklerdekine ise bulut adı verilir.

Havada Soğuma ve Yoğunlaşma Şekilleri

Atmosferde havanın soğuması, çiğlenme noktasının aşılması dolayısıyla yoğunlaşmanın oluşması çeşitli şekillerde olmaktadır.

Nemli Havanın Soğuk Yüzeylere Çarpması

Açık ve berrak gecelerde toprak yüzeyindeki enerji hızla atmosfere yükselmekte, toprak yüzeyinde sıcaklık düşüşü olmaktadır. Bu yüzeylere çarpan nemli havadaki su buharı da soğumakta ve yoğunlaşma olmaktadır.

Atmosfer Havasının Soğuması

Çeşitli nedenlerle soğuyan yeryüzü, üzerindeki atmosfer alt tabakası havasının da soğumasına neden olur. Özellikle geceleri sıcaklığın en düşük düzeye eriştiği zamanlarda nem miktarı çiğlenme noktasını aşarsa, yoğunlaşma meydana gelmektedir. Bu biçimdeki yoğunlaşmalar sonucunda sis oluşur. Bununla birlikte sislerin oluşları farklı olabilmektedir. Sisler oluşlarına göre üçe ayrılır:

• Deniz sisi
• Toprak sisi
• Karışım sisi

Çeşitli Sıcaklıktaki Hava Kütlesinin Birbirine Karışması

Sıcak hava kütlesinin daha soğuk bir bölgeye karışması, sıcak ve soğuk havanın bulunabileceği deniz kıyısı bölgelerde sık sık rastlanır.

Havanın Yukarıya Doğru Hareketi

Şayet soğuma çiğlenme noktasına kadar inecek olursa oluşacaktır. Bu yoğunlaşma ile bulutlar meydana gelmektedir. Havanın yukarı doğru hareketi buna bağlı olarak da bulutların oluşumu çeşitli faktörlere bağlıdır.

Termik Konveksiyon: Toprak yüzeyinde ısınmış nemli hava konveksiyonla atmosfer içerisinde yükselmektedir (Şekil 5.2). Şayet atmosfer içerisinde her 100 m yüksekliğe karşılık sıcaklık farkı 1 °C üzerinde ise aşağıdaki ısınmış hava hızlı bir biçimde yükselir. Bu şekildeki koşullar düz alanlarda ve kentler üzerinde bulunur ve genellikle kümülüs tipi bulutların oluşmasına neden olur.

Yer Yüzeyinin Engebelik (Orografik) Durumu: Nemli hava, rüzgârın da etkisiyle genellikle yer yüzeyine paralel akar (Fotoğraf 5.5). Havanın hareket yönündeki yükseltiler; gelen bu havanın yükselmesine, aksi tarafta ise alçalmasına neden olur. Eğer bazı meteorolojik koşullar mevcutsa, dağların nemli havanın geldiği tarafında bulutlar oluşur. Arka tarafta ise, oluşan bulutlar çözülür ve kaybolur.

Sıcak Hava Kütlesinin Soğuk Hava Kütlesiyle Karşılaşması: Belli hızla gelen sıcak hava kütlesi, soğuk bir hava kütlesiyle karşılaştığında soğuk hava tabakası üzerinde kayma ile yükselecektir (Şekil 5.3). İlk önce yukarı hava tabakalarındaki yükselme ile “Sirus bulutları” oluşmaktadır. Daha sonra alt tabakaların da yükselmesi ile “Altostratus” bulutları meydana gelmekte ve bunları yağmur izlemektedir.

Soğuk Hava Kütlesinin Ani Akımı: Soğuk hava kütlesinin ani basıncı ile sıcak havanın hızlı bir şekilde yükselmesi meydana gelebilmektedir. Soğuk hava, sıcak hava bölgesine geldiğinde bir dirsek oluşmakta ve sıcak havayı alttan yukarı doğru itmektedir (Şekil 5.4). Böylece sıcak havanın kısa zamanda belli yüksekliklere erişmesi sağlanmakta ve kümülüs bulutları oluşmaktadır. Burada yağışlar genellikle gök gürültülü olmaktadır.