Ünite 4: Su Buharı ve Nem

Su Buharı ve Hava Nemi

Suyun buharlaşmış şekline su buharı denir. Birçok meteorolojik olayın oluşmasında etkili olduğu için atmosferin önemli bir elemanıdır. Çiğ, kırağı, sis ve bulut biçimlerine dönüşerek gözle görülebilir hale gelir. Atmosferdeki su miktarı 13.000 km ³ olduğundan yılda bu su 36-37 kez yeryüzüne iner, bu durumda atmosferdeki su buharı 9-10 günde bir yenilenmektedir. Tropik bölgelerde atmosferdeki su buharı daha fazla bulunur.

Su, su yüzeyinden, nemli topraktan ve bitkilerden buharlaşarak gaz, sıvı ve buz kristali olarak bulunur. Suyun biçim değiştirmesi sıcaklığa bağlıdır.

Hava Nemi

Atmosfer içerisinde belirli bir hacimdeki hava, belirli sıcaklıkta, ancak belirli miktarlarda su buharı taşıyabilmektedir. Bu durumda havanın en yüksek su buharı ile yüklenmesi havanın doyma noktasıdır. Hava sıcaklığı arttıkça havanın taşıyabileceği su buharı miktarı da artar. Yani sıcak hava soğuk havaya oranla daha fazla su buharı taşır. Havadaki nem miktarının verilen değerleri aşması durumunda yoğunlaşma oluşur.

Bir hava kütlesinin doyma noktasına erişmesi için:

• Hava kütlesinin sıcaklığı sabit kalıp, su buharı miktarının artması
• Hava kütlesinin su buharı sabit kalıp, sıcaklığın azalması gerekmektedir.

Doygun bir havanın yoğunlaşmaya başladığı andaki sıcaklığına “Çiğlenme Noktası Sıcaklığı” denir. Herhangi bir sıcaklıkta havanın taşıyabileceği maksimum nem miktarı ile havada bulunan nem miktarı arasındaki farka “Doyma Açığı” denir.

Hava Neminin Tanımlama Biçimleri

Atmosferi hava nemi; mutlak nem, bağıl (oransal) nem, spesifik (özgül) nem ve buhar basıncı biçimlerde tanımlanır.

• Mutlak Nem: Mevcut belirli bir havanın 1m ³ deki nemin gram olarak miktarıdır. Mutlak nem sıcak bölgeden soğuk bölgelere gidildikçe azalır; yaz aylarında kış aylarından, gündüzleri gecelerden daha yüksektir.
• Bağıl (Oransal-Nispi) Nem: Belirli bir sıcaklıkta 1m ³ havanın içerdiği nemim (mutlak nem), o sıcaklıkta taşıyabileceği en yüksek nem miktarına oranıdır ve % olarak tanımlanır. Başka bir deyişle bağıl nem belirli bir sıcaklıktaki havanın doygun duruma gelebilmesi için nem açığıdır. Su buharı miktarı değişmeksizin sıcaklık artarsa bağıl nem miktarı azalır. Sıcaklık azalırsa bağıl nem artar. Bağıl nem değerinin %100 e eriştiği sıcaklığa çiğlenme noktası adı verilir. Hava sıcaklığının yoğunlaşma gerçekleşmesi için ne kadar düşmesi gerektiğini ifade eder. Çiğlenme noktası sıcaklığı, havadaki su buharı miktarına ve hava sıcaklığına bağlıdır. Hava tahminlerinin yapılmasında ve yağışlarda büyük önem taşır.
• Spesifik (Özgül) Nem: 1 kg havanın taşıdığı nem miktarıdır ve gram olarak ifade edilir. Yukarı yükselen havanın içerdiği nem miktarı değişmezken, 1 m ³ havadaki nem miktarı değişmektedir. Bu nedenle bu şekilde tanımlanıp belirlenmesinin yararı vardır.
• Buhar Basıncı: Havadaki su buharı miktarı uygulamada buhar basıncı olarak da anlatılır. Buhar basıncı, havanın toplam basıncı içerisinde su buharının altındaki yüzeye yaptığı basınçtır. Birimi mm Hg yüksekliği olarak verilir. Maksimum buhar basıncı havanın sıcaklık derecesine göre değişir. Bazı sıcaklık derecelerindeki maksimum buhar basıncı şöyledir:
  - 35 °C ______________0,24 mm Hg
  - 0 °C _______________4,58 mm Hg 2
  - 0 °C _______________17,4 mm Hg
  Su buharı basıncı havanın soğuk olduğu zamanlarda daha düşük, havanın sıcak olduğu zamanlarda daha yüksektir. Bizim bulunduğumuz coğrafi bölgede ilkbahar ve yaz aylarında sabahın erken saatlerinde su buharı basıncı düşüktür. Öğleye doğru havanın ısınması ve buna bağlı olarak artan buharlaşma ile su buharı basıncı yüksek bir düzeye erişir. Toprak yüzeyine yakın katmanlarda görülen sıcaklıktaki hızlı yükselme ve buna bağlı oluşan konveksiyonla ortamdaki su buharı hızlı bir biçimde yükselmekte, yerine aynı hızla su buharı gelememektedir. Bunun sonucunda, su buharı basıncı düşmeye başlamakta ve öğleden sonra en düşük düzeye erişmektedir. Akşama doğru konveksiyonun sona ermesi ya da yavaşlaması, buna karşın buharlaşmanın sürmesi sonucu, nem miktarı artmaya başlar ve buhar basıncı akşam ikinci bir maksimuma erişir. Gece buharlaşma sürekli azaldığından, havadaki nem miktarı ve bunun sonucunda, su buharı basıncı sabahleyin ikinci bir en küçük değere erişir. Böylece hava nemi ve buhar basıncı günde iki maksimumlu ve iki minimumlu bir eğri çizmiş olur.

Hava Neminin Değişimi

Bağıl nem günün saatlerine ve yılın mevsimlerine göre değişiklik gösterir:

• Karalarda sabahları sıcaklığın minimum olduğu zaman olan gün doğuşu sırasında bağıl nem maksimum, sıcaklığın maksimum olduğu zaman olan öğleden sonraları ise minimum değere erişir.
• Kış aylarında bağıl nemde bir maksimum, yaz aylarında ise bir minimum elde edilir.
• Okyanuslarda günlük ya da yıl içinde bağıl nem değerinde büyük değişiklik görülmez.
• Bağıl nem oranları nemli karasal bölgelerde ve kutuplarda yüksek iken, subtropik bölgelerde düşüktür. Karasal bölgelerde hava sıcaklığının yüksek olması nedeniyle, mutlak ve bağıl nem birlikte fazladır. Kutuplarda ise, sıcaklığın az olmasına karşın, bağıl nem değeri yüksektir. Subtropik bölgelerde mutlak nem kutuplara oranla, daha yüksek olmasına karşın, atmosfer sıcaklığının fazlalığından ötürü bağıl nem değeri daha azdır.
• Nem miktarındaki değişmeler, büyük oranda sıcaklığa ve su buharı rezervine bağlı olduğundan, okyanus bölgelerinde bütün yıl boyunca günlük nem miktarının değişiminde sabahleyin bir minimum, öğleden sonra bir maksimum görülür.
• Çöl bölgelerinde günlük nem miktarı sıcaklık artışına bağlı olarak değişmektedir. Bu nedenle, günlük nem değişiminde tek dalgalı bir eğri oluşur.
• Kış aylarında su buharı basıncı yaz aylarından farklıdır. Kışın yalnızca öğleden sonra bir maksimum ve minimumlu bir eğri elde edilir.

Hava Neminin Ölçülmesi

Hava neminin ölçülmesinde çoğunlukla psikrometre ve higrometre kullanılmaktadır. Psikrometre biri kuru, diğeri haznesi ıslatılmış iki termometreden oluşur. Psikrometre ile mutlak nem miktarı ölçülür.

Higrometre ise havanın bağıl nemini ölçmeye yarar. Bu yöntemde yağdan temizlenmiş insan saçı kullanılmaktadır. İnsan saçının nemlendiğinde uzadığı esasına dayalıdır.

1. Psikrometre ile Nem Ölçülmesi
   Havadaki mutlak nem miktarı, genellikle Assmann-Aspirasyon psikrometresi ile ölçülür. Bu psikrometre biri kuru, diğerinin haznesi ıslatılmış iki termometre ve bir vantilatörden oluşur. Termometrelere hazneleri çevresinden vantilatör yardımı ile hava akımı sağlanır. Islak haznede fazla buharlaşma nedeni ile termometrede sıcaklık düşüklüğü görülür. Çünkü buharlaşma için ısı enerjisi tüketilir. Havanın su buharı açısından doyma açığı ne kadar büyükse, buharlaşma ve buna bağlı olarak da ıslak ve kuru termometreler arasındaki sıcaklık farkları, o oranda büyüktür. Kuru ve ıslak termometrelerde okunan sıcaklık farklarına göre, psikrometre formülü ve bunlardan hazırlanan çizelgeler yardımıyla mutlak nem, buna bağlı olarak da bağıl nem miktarı bulunur.
2. Higrometre ile Nem Ölçülmesi
   Havanın bağıl nemi, psikrometre aracılığıyla çeşitli hesap ve çizelgelere gerek kalmaksızın, doğrudan higrometre adı verilen araçlarla ölçülebilir. Çeşitli higrometreler varsa da, yaygın olarak saçlı higrometreler kullanılmaktadır. Bu yöntemde, yağdan temizlenmiş insan saçı kullanılmaktadır. Yöntem, insan saçının nemlendiğinde uzaması esasına dayanır. Yalnız, saç zamanla materyal yanılması gösterdiğinden, ara ara psikrometre sonuçlarına göre ayarlanması gerekir.