atmosfer basıncı - Denizcilik Bilgi Bankası
advertisement
ATMOSFERİN KATMANLARI Atmosferin yapısı Atmosferin katmanları • Katmanlar, basınçları ve bunları oluşturan gazların bileşimi gibi belirgin fiziksel özelliklerle birbirlerinden farklılaşırlar... • Atmosferin Dünya'ya en yakın katmanı "TROPOSFER"dir. Atmosferin toplam kütlesinin %90'ını oluşturur... • Troposfer'in üzerindeki katman "STRATOSFER" dir... • Stratosfer'de ultraviyole ışınlarının emildiği katmana "OZONOSFER" adı verilir... • Stratosfer'in üzerindeki tabakaya ise "MEZOSFER" adı verilir... Mezosfer'in üzerinde "TERMOSFER" yer alır... • İyonize olmuş gazlar Termosfer'in içinde "İYONOSFER" adı verilen başka bir katman oluştururlar... • Dünya atmosferinin en dış tabakası ise 450 km. den 960 km. ye kadar uzanır. Bu katmana "EKZOSFER" adı verilir. Atmosfer genel olarak 7 tabakadan oluşur • • • • • • • 1- TROPOSFER 2- STRATOSFER 3- OZONOSFER 4- MEZOSFER 5- TERMOSFER 6- İYONOSFER 7- EKZOSFER • En alttaki tabaka Troposfer'dir. Yağmur, kar ve rüzgar yalnızca Troposfer'de oluşur. Troposfer • Atmosferin en alt bölümüdür. • İçinde bizim de yaşadığımız bu katman bütün atmosfer kütlesinin yaklaşık % 75'ini kapsar. • Meteoroloji olayları ve bütün bulutlar bu katmanda oluşur. • Troposferde yükseldikçe hem basınç, hem sıcaklık azalır. Bu katmanın üst kesimlerindeki sıcaklık -55 ºC’ dir. • Birçok enlemde troposferin yüksekliği 8 km kadarken, ekvatorda 18 km’yi bulur. • Uzaydan bakıldığında, dünyamızın yaydığı enerjinin dalga boyuyla, -18°C‘ deki bir cisimden yayılan enerjinin dalga boyunun aynı olduğu görülür. Ancak, Dünya'da ortalama yüzey sıcaklığı 15°C'dir. Bu durum, ısının yer yüzüyle atmosferin alt katmanları arasında tutulduğunu gösterir. • Gerçekten de Güneş'ten Dünya'ya gelen enerji, troposferde tutulur. Atmosfer olayları diye adlandırdığımız rüzgar, yağmur, dolu, fırtına vb. olaylar hep bu en alt ve en yoğun tabaka olur. Stratosfer • Bu katmanda da yükseklik arttıkça hava giderek seyrekleşir. • Seyreltik havanın direnci düşüktür, bu nedenle stratosferin alt katmanları jet uçuşları için idealdir. • Buna karşılık daha üst katmanlarda motorların bir itme kuvveti oluşturmasına yetecek ölçüde hava yoktur. • Bu katmanda 28 km’ nin üstünde sıcaklık artar ve 50 km yükseltide 10 ºC’ ye ulaşır. Ama yükseltiden sonra tekrar düşmeye başlar. Mezosfer • 50 km’ nin üstündeki yükseltilerde başlayarak, deniz yüzeyinden yaklaşık 80 km yüksekliğe kadar uzanan katmandır. Mezosfer kuşağı boyunca sıcaklık hızla düşer, orta enlemlerde -80 ºC kadar olur. Termosfer (İyonosfer) • Mezosferin üstünde, sıcaklığın yükseltiyle birlikte yeniden arttığı katmandır. • Yaklaşık 80 km den, 500 km yüksekliğe kadar uzanan bu katmanın bir adı da İyonosfer’dir. • İyonosferde hava çok seyrektir ve gaz molekülleri çok seyrek olarak dağılmıştır. • Bu moleküllerin sıcaklığı 180 km yükseklikte 395 ºC ye, 320 km yükseklikte ise 700 ºC ye ulaşacak kadar yüksektir. • Bu katmandaki parçacıklar Güneş'ten gelen ışınların etkisiyle iyonlaşmış, yani elektrik iletkeni haline gelmiştir. • Bu nedenle, iyonlaşmış parçacıkların en yoğun olduğu katmanlar, radyo dalgaları için bir yansıtıcı görevi görür. • Biri yaklaşık 110, diğeri 240 km yükseklikte yer alan iki önemli yansıtıcı katman vardır. • Yansıtıcı katmanların ötesinde de, Dünya'nın magnetik alanına yakalanmış yüklü parçacıkların oluşturduğu Van Allen ışınım kuşakları yer alır. Magnetosfer (Manyetosfer) • Bu katmana “mıknatıs küre” ya da “çekim küre” de denilmektedir. Yeryüzü yoğun bir radyasyon alanıyla kaplı olup, bu radyasyon alanına Van Allen Alanı adı verilmektedir. Van Allen alanı iki kuşağa bölünmüştür ve dünyayı tümüyle çevrelemez. • Atmosferin katmanları, kimyasal bileşimleri dikkate alınarak da sınıflandırılmaktadır. Homosfer • Deniz seviyesi ile 100 km yükseklik arasındaki bu katmanda havayı meydana getiren başlıca elementlerin, özellikle de azot ve oksijenin oranı fazla değişiklik göstermemektedir. Heterosfer • 100 km ile 1000 km arasındaki katmandır. Bu katmanda azotun yanısıra hidrojen ve helyum gibi hafif gazlar çok miktarda bulunur. Egzosfer • 1000 km den sonra başlayan katmandır. Egzosferde atmosferin yoğunluğu o denli düşüktür ki, molekül çarpışmaları giderek yok olur ve buna bağlı olarak da sıcaklık kavramı bilinen anlamını yitirir. Bu bölgede hidrojen ve helyum gibi hafif atomlar yerçekiminden tümüyle kurtulmalarına yetecek hızlara ulaşabilirler. • Dünya'nın ya da başka bir gezegenin çevresindeki hava ya da gaz katmanlarına atmosfer denir. • Dünya’yı kuşatan atmosfer yeryüzündeki canlılar için koruyucu bir perdedir. • Atmosfer, geceleri uzayın soğuğunu, gündüzleri Güneş’in kavurucu sıcağını önleyerek Dünya’daki sıcaklığın gün boyunca belli sınırlar içinde kalmasını sağlar. • Atmosferde iki tür gaz bulunmaktadır. • Bunlar başta azot (%78), oksijen (%21), argon (% 0.9) olmak üzere karbondioksit, neon, helyum, kripton, ksenon, hidrojen ve daha az oranlardaki öteki gazlardan oluşan ve miktarları her yerde aynı olan gazlar ile karbonmonoksit, kükürtdioksit, ozon ve su buharını da içeren ve yoğunlukları bulundukları bölgeye ve zamana bağlı olarak değişen gazlardır. • Büyük bölümü 30-80 km arasında bulunan ozon, Güneş’ten gelen zararlı mor ötesi ışınları soğurduğundan, yer üzerindeki yaşam ve atmosfer süreçleri açısından büyük önem taşır. • Güneş sisteminde, Merkür dışındaki tüm gezegenlerde, hatta kimi gezegenlerin uydularında bile atmosfer bulunur. • Bu atmosferlerin kalınlığı, içerdiği gazlar ve yapısı gezegenden gezegene değişir. • Örneğin Mars'ta, Karbon dioksitten (CO2) oluşan ince ve soğuk bir atmosfer vardır. • Öte yandan Venüs'te başta yine CO2 olmak üzere, azot, kükürt dioksit ve su buharından oluşan çok yoğun ve sıcak bir atmosfer bulunur. • Mars'ın yüzey sıcaklığı -130°C'ye kadar düşerken Venüs'te sıcaklık 500°C kadardır. • Mars'ın atmosferi çok incedir ve Güneş'ten gelen yüksek enerjili morötesi ışınları engelleyecek bir yapıda değildir. • Öte yandan Venüs'ün atmosferindeki bulut tabakası öylesine kalındır ki yüzeyden Güneş'i görmek olanaksızdır. Her iki gezegenin atmosferi de bugün için hem insanlar hem de Dünya'daki başka canlılar açısından -kimi mikroorganizmalar dışında- bu gezegenleri yaşanamaz kılıyor. Yeryüzünde yaşam, atmosferimizin oluşturduğu uygun koşullar sayesinde başlamış ve onun değişimleriyle birlikte evrim geçirerek biçimlenmiçtir. • Ay’ın ve Merkür’ün çevresinde atmosfer yoktur. • Mars’ın atmosferi ise çok seyreltiktir ve en çok karbondioksit ile azot içerir. • Venüs’ün çok yoğun olan atmosferinin temel bileşeni de karbondioksittir. Jüpiter’in ve daha ötedeki gezegenlerin atmosferlerinde en çok amonyak ve metan bulunur. • Çekirdek kaynaşması (füzyon) sonucunda sürekli olarak önce helyuma, sonra öbür elementlere dönüşen aşırı derecede kızgın hidrojen atomlarından oluşmuş çok yoğun küreler halindeki yıldızların da atmosferi vardır. • Yıldızların kütlesine oranla yoğunluğu çok daha az olan bu atmosferler hidrojen gazından oluşur • Bilim adamları, oluşumunun ilk aşamalarında Dünya'nın bir atmosferi bulunmadığını düşünüyorlar. • Tektonik hareketlerin sonucunda Dünya'nın iç kısımlarından gelen gazların zamanla bir atmosfer oluşturduğu var sayılıyor. Bu ilk atmosferin içeriği ve yapısı bugünkünden çok farklıydı. • Örneğin oksijen yok denecek kadar azdı; bir ozon tabakası da yoktu. Günümüzde dünya atmosferini oluşturan temel gazlar azot (N2) ve ok-sijendir (O2). • Bu iki gazın yanı sıra ar-gon (Ar), karbon dioksit (CO2), metan (CH4), su buhan (H2O), eser miktarda başka gazlar ve havada asılı küçük parçacıklar, ayresoller, bulunur. • Atmosferimiz, birbirinen farklı özellikler gösteren katmanlardan oluşur. • Gazların, her katmandaki oranları değişiktir. Ama ilk yüz kilometre boyunca azotun (% 78) ve oksijenin (% 20,5) oranları pek değişmez. • Yükseklik arttıkça katmanlardaki gazların yoğunluğu (metreküpteki atom ya da molekül sayısı) da düşer. • Atmosferdeki ısı derecesinin düşey doğrultuda değişmesini göz önünde tutarak yapılan sınıflandırmada; Atmosferin katmanları 1-Troposfer 2- Stratosfer 3- Mezosfer 4- İyonosfer 5- Eksozfer / Troposfer • Yer ile 11 km arasındaki atmosfer tabakası. • Meteorolojide en önemli tabakadır çünkü diğer tabakalardan • göreceli olarak ince olan bu tabaka, atmosferin bütün kütlesinin dörtte üçüne sahiptir, yani bu tabakada hava diğer tabakalara göre çok daha yoğundur. • Bu tabakada sıcaklık yükseklikle azalır. görülen bütün hava olayları troposferde meydana gelir. bunun en büyük nedeni, atmosferdeki su buharı konsantrasyonunun büyük çoğunluğunun troposferde olmasıdır. ayrıca troposferde, diğer tabakalardan farklı olarak, çok fazla düşey ve yatay hareket vardır. • Troposferin kalınlığı 8-15 km arasında değişebilir. Kutuplarda daha ince, Ekvatorda daha kalındır. ekvatorun daha sıcak olması ve merkezkaç kuvvetin etkisi, ekvatorda troposferin kalın olmasına sebep olurken, kutupların soğuk iklimi ve merkezkaç kuvvetin olmaması, troposferin ince olmasına neden olur. » http://www.itusozluk.com/goster.php • gazların %75 i, su buharının tamamı bu katmanda bulunur. meterolojik olaylar bu katmanda gerçekleşir. dikey ve yatay hareketleri görülür. yükseldikçe her 100 m de sıcaklık 0,5 derece düşer. stratosfer • Atmosferin troposferden sonra gelen, ortalama 11-50 km arasındaki tabakasıdır. bu tabakada sıcaklık yükseklikle artar. bundaki en büyük etken, en önemli sera gazlarından biri olan ozonun atmosferdeki konsantrasyonunun büyük bölümünün bu tabakada olmasıdır. güneş ışınları ozon tarafından emilerek bu tabakanın ısınmasına sebep olur. Stratosferin kararlı yapısı gereğince stratosferde yatay hareket varken düşey hareket gözlenmez. bunun sonucunda stratosfer ile diğer tabakalar arasında stratosferden kaynaklanan bir taşınım olmaz. örneğin yüksek bir volkanik dağın püskürttüğü küller tropopozu aşıp stratosfere ulaşırsa, bu küller stratosferde hapsolmuş olurlar ve sürekli bir kirlilik yaratırlar. • atmosferin stratosferden sonra gelen tabakasıdır. ortalama 50 km yükseklikte başlar, 80 km yükseklikte biter. sıcaklık stratosferin aksine, troposferdeki gibi yükseklikle azalmaya başlar. bu tabakada hava yoğunluğu yer seviyesine göre çok düşüktür. iyonosfer • iklime bir etkisi olmayan sadece radyo dalgalarını yansıtmaya yarayan atmosferde ki bir tabaka. (bearyn, 12.04.2006 21:02 ozonosfer • Yeryüzünün 20-50 kilometre üzerindeki ozon içeren atmosfer katmanı (stratosferin bir bölümü). • OZONOSFER (OZON TABAKASI), stratosferin üst katlarında yer alan ozon tabakası. Yerden 15 ile 40 km yükseklikte, en yoğun olarak da 25 km yükseklikte bulunur ... • Oksijenden türeyen oksijen gazı miktarının yüksek olduğu atmosfer tabakasıdır. Bu tabakanın görevi güneş ışınlarına filtre mekanizması oluşturmasıdır. Troposfer ve stratosfer arasında yer alır ve yüksekliği yerden 15 ile 40 km yükseklikte, en yoğun olarak da 25 km yükseklikte bulunur • SICAKLIK : Cisimlerdeki moleküllerinin hareketinden dolayı ortaya çıkan kinetik enerjidir. İnsanlar tarafından hissedilir. Ölçü birimi derecedir. • Santigrad sıcaklık derecenin Fahrenheit sıcaklık derecesine çevirme formülü: • 9 F=---xC+32 5 • 5 Fahrenheit’ın Santigrat’a çevrilmesi : C= --- x ( F – 32 ) 9 • ISI : Cisimlerin bünyesinde sahip oldukları potansiyel enerjidir. İnsanlar tarafından hissedilmez ölçü birimi kaloridir. • NİSBİ NEM : Havada mevcut su buharının, o havanın doymuş hale gelebilmesi için gereken su buharına oranına denir. ( %) • RÜZGAR : Yatay ve yataya yakın olan hava hareketidir. Rüzgarı meydana getiren neden iki nokta arasındaki basınç farkıdır. Rüzgar, yüksek basınç alanından alçak basınç alanına doğru eser. Rüzgar yönleri : • Ana yönler : Doğu (Gündoğu) Batı(Günbatı), Kuzey(Yıldız), Güney (Kıble) • Ara yönler : Kuzeydoğu (Poyraz), Güneydoğu(Keşişleme), Kuzeybatı(Karayel), Güneybatı(Lodos). • Yerel rüzgar isimleri : Yıldız, Kıble, Poyraz, Lodos, Keşişleme, Karayel, Gündoğu, Günbatı • GÖKKUŞAĞI : Güneş veya ay ışığının yağmur damlaları çisenti veya sis gibi atmosferdeki su damlacıklarından yansıması veya kırılması sonucu mor dan kırmızıya doğru sıralanmış iç içe renkli yay grubudur. • YAĞIŞ : Atmosferde yoğunlaşan nemin sıvı veya katı halde yeryüzüne inmesi olayıdır. • SİS : Çok küçük su damlacıklarının havada hareketsiz kalışı olayına, diğer bir ifadeyle; Stratus bulutunun yer üzerinde meydana gelmiş haline Sis denir. Sis olduğu zamanlarda yeryüzündeki görüş uzaklığı 1 km’den daha azdır. • YOĞUNLAŞMA İZLERİ : Uçak ekzozundan çıkan ve başlangıçta çok ince olan su damlacıkları yada buz kristallerine yoğunlaşma izi ( CONTRALS) denir. Bu izler genellikle çabuk dağılır ve kuru hava ile karşılaştıklarında buharlaşarak kaybolurlar. • YÜKSEK BASINÇ:Hava soğuduğu zaman yoğun bir durum alır ve yoğunlaşan hava yerçekimi etkisiyle ağırlaşarak aşağıya doğru çöker. Bu ağır hava alttaki yüzeylere daha fazla başınç yapar. Böylece yeryüzüne yakın hava katlarında yuksek basınç alanı oluşur. Bu alanlara YÜKSEK BASINÇ denir. Çisenti • Genellikle stratus bulutlarından düşen, çapı 0,5 mm den daha küçük birbirine yakın su damlacıklarının oluşturduğu yağış şekli. Stratus (St) : Genellikle zemini olan gri bir bulut katmanı. Çisenti, buz prizmaları ve kar taneleri verebilir. Güneş, bulutun arkasından göründüğünde çevresi açıkça ayırt edilebilir. Stratus ayla oluşturmaz; ayla olayı çok düşük sıcaklıklarda ortaya çıkabilir. Stratus, kimi zaman parçalar halinde de görülebilir. • ALÇAK BASINÇ: Hava ısınırsa genişleyerek hafifler ve alttaki yüzeylere az basınç yapar. Bu gibi yerlerde alçak basınç alanı oluşur ki buna ALÇAK BASINÇ denir. • HAVA KÜTLESİ : Sahip olduğu özellikler bakımından benzer olan geniş hava parçalarına hava kütlesi denir. • CEPHE : Farklı özellikteki iki hava kütlesinin birbiriyle temas ettikleri yüzeysel sınıra cephe denir. • • Mevsimler, dünyanın güneş etrafında dönüşünden meydana gelir. Kuzey yarım kürede mevsimler; • 21 Mart – 21 Haziran arası – İLKBAHAR • 21 Haziran – 23 Eylül arası – YAZ • 23 Eylül – 21 Aralık arası – SONBAHAR • 21 Aralık – 21 Mart arası - KIŞ • BULUT : Atmosferdeki su buharının çok küçük zerrecikler halinde yoğunlaşarak gözle görülebilir olması sonucu oluşur. Su buharının buluta dönüşmesi, sıcaklığın azalması ile olur. • Bulutlar genel olarak, alçak, orta ve yüksek bulutlar olmak üzere üçe ayrılır. • İZOBAR : Eş basınç eğrilerine / hatlarına verilen isimdir. • İZOTERM : Eş sıcaklık eğrilerine / hatlarına verilen isimdir. • İZOHİT : Eş yağış eğrilerine / hatlarına verilen isimdir. • İZOHİPS : Eş yükseklik eğrilerine / hatlarına verilen isimdir. • BOFOR : Rüzgarın yeryüzündeki cisimler üzerinde yaptığı etkiye göre rüzgar hızını tahmin etmeye yarayan ıskaladır. Amiral Beaufort’un ismini almiştır. 0 – 12 arasında sıralanır ve denizcilikte kullanılır • Rüzgar Hız Birimleri : • 1 m / sn = 3.6 km / h = 1.94 knots • 1 km / h = 0.28 m / sn = 0.54 km / h • 1 knot = 0.51 m / sn = 1.85 km / h • h : saat, sn : saniye • İKLİM : Oldukça geniş bir bölge içerisinde ve uzun yıllar boyunca değişmeyen ortalama hava koşullarına iklim denir. • ATMOSFER BASINCI : Atmosferi meydana getiren gazların bir ağırlığı vardır ve bu ağırlık atmosferin altındaki ve içindeki cisimler üzerinde etki yaparak hava basıncını meydana getirirler. Atmosfer basıncı yeryüzünden yukarıya doğru çıkıldıkça azalır. Atmosfer basıncı birimi milibar = hektopaskal’dır. • MED – CEZİR : Deniz suyunun yükselmesi, kabarması Med ve deniz suyunun alçalması, çekilmesi Cezir olarak adlandırılır. Med ve Cezir olayı ay ve güneşin tesiri neticesi olarak denizlerin denge yüzeyinin bozulmasıdır. • • • ATMOSFER : Yer kürenin etrafını çepeçevre kuşatan, kalınlığı tam olarak bilinmemekle birlikte bin kilometrenin üzerinde olduğu tahmin edilen ve yükseklikle yoğunluğu azalan bir gaz karışımıdır. KARA ve DENİZ MELTEMLERİ : Rüzgarların denizlerden karalara doğru esenlerine deniz meltemleri denir Bu rüzgarlar denizden estikleri için serin ve nemlidirler.Deniz meltemleri günlük sıcaklığın en yüksek olduğu zamanlarda hissedilir. Genellikle gece yarısına doğru, rüzgar karadan denize doğru esmeye başlar. Buna Kara meltemi denir.Kara meltemi sabaha karşı en şiddetli halini alır ancak güneşin doğmasıyle kesilir. Karadan estikleri için kara meltemleri kurudurlar. • Kara ve Deniz meltemleri orta enlemler ile Ekvator kuşağında yaz mevsiminde görülür. • YOĞUNLAŞMA : Atmosferdeki su buharının su veya buz haline geçmesi olayına yoğunlaşma denir. Yoğunlaşma damlacıkları oldukça küçük olup bulutları veya sisi meydana getirir. • TÜRBÜLANS : Atmosferde normal hava akımı içinde ve düzensiz bir dağılım gösteren dikine hareketlere (aşağı ve yukarı doğru ) Türbülans denir. • ÇİĞ NOKTASI SICAKLIĞI : Sabit basınç ve su buharı miktarıyla havanın soğutularak doyma noktasına geldiği sıcaklıktır. Karbon döngüsü • Karbon doğada hem mineral biçiminde ( kömür, elmas, gaz olarak veya suda çözünmüş durumda karbon dioksit olarak ) hem organik biçimde bulunur. Canlı varlıkların temel yapı maddesi olan organik karbon, fotosentez süreçleri yoluyla atmosferde veya deniz suyunda çözünmüş olarak bulunan karbon dioksit gazından yararlanarak üretilir. Yeşil bitkiler, hayvansal ve bitkisel parazitler, organik maddeleri parçalayarak, karbonu karbon dioksit gazına çevirirler. Artıklar, dışkılar ve kadavralar da parçalanma sonucu dönüşümü uğrayarak yapılarındaki karbon dioksit çıkar. Şekilde görüldüğü gibi, atmosferde gaz, suda ise çözünmüş olarak bulunan karbon dioksit, canlıların başlıca karbon kaynağıdır. • Hayvanların vücutlardaki karbonun bir bölümü CO2 olarak, solunum yoluyla atmosfere geri verilir. Bütün canlıların kalıntı ve atıklarındaki karbon ise, çürüme ve bozulma gibi bir dizi işlem sonucunda CO2 olarak açığa çıkar. Organik karbonun bir bölümü, kömür, petrol gibi fosil yakıtlarda birikmiştir. Bunların yakılmasıyla, atmosferde bol miktarda karbon dioksit verilir. Bunun büyük bölümü, hızla deniz ve okyanuslara geçer ve karbonatlar halinde birikir. Ayrıca yanardağ püskürmeleri, atmosfere bol miktarda karbon oksitleri yayar. Sera Etkisi ve Küresel Isınma • Güneşin iç bölgelerinde oluşan füzyon tepkimeleri sırasında, çok büyük miktarlarda enerji açığa çıkar. Bu enerji yavaş yavaş Güneş'in yüzeyine doğru iletilir ve oradab da bütün dalga boylarındaki elektromagnetik dalgalar biçiminde uzaya yayılır. Güneş sistemindeki gezegenler, büyüklüklerine ve Güneş'e olan uzaklıklarına göre, bu enerjinin küçük bir bölümünü paylaşırlar. Geri kalan enerji ise uzayda yayılmaya devam eder. Dünyaya gelen ışınların yaklaşık 1/4 i bulutlardan yansır ve uzaya döner. Kalan enerjinin 1/4 i ozon tabakası, stratosferdeki bulutlar ve su tarafından soğurulur. • Atmosfer tarafından soğurulan ışınların %90 ı bizim göremediğimiz kızılötesi ve morötesi ışınlar, % 10 u ise görünür ışınlardır. Yani kısaca atmosfer yeryüzüne ulaşan görünür ışınların onda dokuzunu engelleyemez ve yere ulaşır. Bu da yerkürenin ısısının artmasına neden olur. Tropikal kutuplar ve soğuk kutuplar arasında atmosfer olayları, su çevrimi, korbon döngüsü gibi olaylar nedeniyle bir ısı dengesi vardır. Ancak gelen ısılarla ısınan dünya dev bir radyatör gibi davranmaya başlar. Ancak bu ısıyı güneş gibi tüm dalga boylarında yayamaz. Yalnızca kızılötesi ışın şeklinde eyayabilir. Ne var ki yayılan bu ışınların ancak çok az bir kısmı uzaya ulaşabilir. İşte sera etkisi burada başlar. Uzaya ışınların ulaşamamasının başrol oyuncuları. • Atmosferde yer alan( haddinden fazla ) su buharı, karbondioksit ve metan molekülleridir. Bunlar bu ışınları soğurur ve dünyaya geri yansır. Böylece yeryüzeyi ve troposfer olması gereken sıcaklığın çok üzerindeki değerlere ulaşır. Yani güneşten dünyamıza ulaşan ışınların tekrar uzaya gönderilmesi gerekirken büyük kısmı bu gazlar neticesinde dünyamızın içersinde kalır. Bu olay güneş tarafından ısıtılan ancak sıcaklığının az bir kısmını tekrar dışarı bırakabilen bir serayı andırır. İşte "Sera Etkisi" dediğimiz olay budur. Aşağıda sera etkisine neden olan gazların üretim kaynaklarının yüzdeleri şematize edilmiştir. • Karbonun atmosferdeki bulunuş ve artış oranları ; • Şu an atmosferimizde yaklaşık olarak 750 milyar ton civarında karbondioksit gazı bulunmaktadır. • Bitki, hayvan ve toprak solumaları, fosil kökenli yakıtların tüketimi, ormansızlaştırma ve okyanuslardaki atmosfer etkileşimi neticesinde her yıl yaklaşık olarak 207 milyar ton karbondioksit atmosfere salınmaktadır. • Bu miktar her geçen yıl artarak katlanmaktadır. Bu karbondioksitin her yıl 204 milyar tonu bitkilerin fotosentezi ve yine atmosfer okyanus etkileşimi ile atmosferden çekilmektedir. • 3 milyar tonluk fark ne oldu ? • Bu fark atmosferde kalan karbondioksit miktarıdır ve sera etkisinin artmasına neden olan en büyük etkenlerdendir. • Bu aradaki farkın asıl kaynağı da insanların fosil kökenli yakıtları tüketiminden kaynaklanan karbondioksit salınım miktarıdır. Oysa yerküredeki fosil kökenli yakıtların rezervi atmosferdeki k.dioksit miktarını 5-10 kat artıracak kadar fazladır. • Yapılan araştırmalar bu kaynakların yavaş yavaş tüketileceğini ve atmosfere salınacak yani atmosferdeki k.dioksit oranının günden güne artacağını göstermektedir. • 2050 yılında atmosferdeki karbondioksit miktarı 1850 yılındakinin iki, 2100 yılından ise üç kat fazla çıkacaktır. • Tropikal kutuplar ve soğuk kutuplar arasında atmosfer olayları, su çevrimi, karbon döngüsü gibi olaylar nedeniyle bir ısı dengesi vardır. Ancak gelen ısılarla ısınan dünya dev bir radyatör gibi davranmaya başlar. Ancak bu ısıyı güneş gibi tüm dalga boylarında yayamaz. Yalnızca kızılötesi ışın şeklinde yayabilir. Ne var ki yayılan bu ışınların ancak çok az bir kısmı uzaya ulaşabilir. İşte sera etkisi burada başlar. • Uzaya ışınların ulaşamamasının başlıca nedenleri; Atmosferde yer alan aşırı su buharı, karbondioksit ve metan molekülleridir. Bunlar bu ışınları soğurur ve dünyaya geri yansıtır. • Böylece yeryüzeyi ve troposfer olması gereken sıcaklığın çok üzerindeki değerlere ulaşır. Yani güneşten dünyamıza ulaşan ışınların tekrar uzaya gönderilmesi gerekirken büyük kısmı bu gazlar neticesinde dünyamızın içersinde kalır. Bu olay güneş tarafından ısıtılan ancak sıcaklığının az bir kısmını tekrar dışarı bırakabilen bir serayı andırır. İşte "Sera Etkisi" dediğimiz olay budur. Aşağıda sera etkisine neden olan gazların üretim kaynaklarının yüzdeleri şematize edilmiştir. • Ancak dünyamızın mutlak surette sera etkisine ihtiyacı vardır. Dengeli bir sera etkisi sayesinde dünyamız yaşanabilir bir sıcaklıkta kalmaktadır. Bu müthiş etki olmasaydı dünymız yaklaşık -18 °C civarında olurdu. Tıpkı Mars gibi Ancak bilinçsiz kullanım, teknoloji ve endüstriyel faaliyeler neticesinde bu etki artmaktadır. Sera etkisi aşırı olduğu takdirde dünyamız venüs gibi çok sıcak yaşanmaz bir yer olabilir. • 20. yy boyunca atmosferde sera etkisi yapan gazlar artmış ve hala artmaya devam etmektedirler. Bilim adamlarınca yapılan çalışmalarda elde edilen sonuçlara göre sera etkisinin % 70 lik bölümünden sorumlu gaz su buharıdır. Ne yazık ki doğal su döngüsü üzerinde insanların doğrudan bir etki yapması olanaksızdır. Bu durum çok tehlikeli bir o kadar ilginç bir hal alıyor. • Dünyamız ısındıkça yeryüzünden ve sulardan çıkan su buharı da artacaktır. Atmosferde su buharı arttıkça da sera etkisi dolayısıyla da ısınma üssel olarak artacaktır. Ancak insanların sera etkisi yapan diğer gazlara müdahelesi oldukça mümkündür. Çünkü başta karbondioksit olmak üzere sera etkisi yapan gazları insanlar üretmektedirler. • 17. yy ın başlarında keşfedilen k.dioksit renksiz bir gazdır. Atmosferde yüzde 3 oranında bulunur. Temel olarak petrol, kömür, doğalgaz vs.. fosil kökenli yakıtların tüketimi ile oluşmaktadır. Ayrıca hayvan ve bitki solunumları ile üretilmektedir. • Yıllardır süre gelen su döngüsünün fazla etkili olmadığı çeşitli otoritelerce kabul edilmiştir. Diğer bilim adamları tarafından sera etkisinin % 60 ından fazlasının karbondioksit kökenli olduğu kanısındadırlar. 1860 yılından bu yana yerkürede ortaya çıkan 0.7-1 °C'lik ısınmanın karbondioksit kökenli olduğu savunan bilim adamlarının en büyük ve mantıklı gerekçeleri ise karbondioksitin günümüzde son 200.000 yılın en üst düzeyinde bulunmasıdır. • Nobel ödüllü İsveçli kimyacı Svante A.Arrhenius yaptığı araştırmalarda karbondioksitin atmosferdeki değişiminin önemli iklim farklılıklarına yol açacağını savunmaktadır. Nitekim de atmosferdeki karbondioksit miktarının iki katına çıkması durumunda yaklaşık 6 °C lik bir artışın olacağı kanıtlanmıştır. EKOSİSTEM VE MADDE DOLAŞIMI • Ekosistem, canlı organizmaların yaşam alanlarını sınırlayan çizgiler arasındaki organik ve inorganik varlıkları içerisinde bulunduran biyolojik ortamdır. • Yaşam alanı sınırları, atmosferde, doğa olaylarının meydana geldiği en alt tabakasıyla, bazı mikroorganizmaların yaşadığı tahmin edilen okyanusların en derin bölgelerine kadar olan alanı kapsamaktadır. Biyolojik olayların devam etiği bu sınırlar arasındaki denizler, göller, okyanuslar, nehirler, dağlar, kayalıklar, bitki örtüleri ve doğa olayları ekosistemin birer parçasıdırlar. Ekosistem değişik canlı türleri için lokalize edilebilir.Örneğin dağ keçileri için, dağlar ve bu dağlar üzerindeki bitki örtüleri bir ekosistemi temsil eder.Yada deniz kenarındaki kayalıklar üzerinde yaşayan yosunlar için deniz, dalgalar ve üzerinde yaşadığı kayalıklar yosun için bir ekosistem teşkil eder. • Ekoloji ise, canlı - cansız doğadaki tüm varlıklar arasındaki ilişkiyi inceleyen bilim dalıdır.Bilindiği gibi doğadaki tüm varlıklar bir hareket içerisindedirler.durağanmış gibi bir izlenim veren dağlar, toprak parçaları kayalıklar ve durgun sular aslında oldukça karmaşık ve hızlı bir şekilde cereyan eden kimyasal etkileşimlere eşlik etmektedirler.Doğadaki bu hareketliliğin başında ise madde dolaşımı ve bu dolaşımda baş rolü oynayan mikroorganizmalar gelir. • Madde dolaşımlarını incelerken temelde 4 elementi referans alacağız.Bu elementler Azot (N), Karbon (C), Fosfor (P) ve Kükürt (S) olup ilerleyen bölümlerde bu elementlerin doğadaki dönüşümlerini şemalarla ele alacağız.Maddesel döngünün temelini ise " Kemosentez " oluşturur. • Kemosentez, kimyasal enerji kullanarak (örneğin ATP) inorganik maddelerden organik madde sentezlenmesi olayıdır.Bu sentezleme işlemlerinde en büyük rolü mikroorganizmalar üstlenmiştir. 1-) Azot oksidasyonu : • Periyodik tablodaki sembolü N olan azot, doğadaki tüm canlıların gereksinim duyduğu ana elementlerden birisidir.Fakat azot elementi doğada saf olarak bulunmaz.Genelikle NH3 (amonyak), HNO3 (nitrat) yada HNO2 (nitrit) bileşikleri şeklinde bulunur. Toprakta ise azot NH3 (amonyak) şeklinde bulunur.Fakat NH3 bitkiler ve diğer canlılar için emilime ve kullanıma müsait değildir.Yani azotun ya nitrit yada nitrat bileşikleri halinde toprakta bulunması gerekir.Tam bu noktada bitkilerin imdadına " Nitrosomonas " adı verilen bir tür bakteri yetişir.Bu bakteri topraktaki NH3 ' ü HNO2 yani nitrit şekline dönüştürür.Azotun kemosentez reaksiyonu aşağıdaki gibidir. DOĞADAKİ MADDE DOLAŞIMI • Doğada her an her saniye toprağa düşen bir biyolojik artık, kemosentez reaksiyonları ile parçalanarak doğaya geri kazandırılır.Bu artıklar odun, yaprak, kaya parçaları ve hayvan leşleri olabilir.Fakat doğada hiçbir zaman madde kaybı söz konusu değildir. AZOT DEVRİ • Tek hücreli olsun çok hücreli olsun doğadaki tüm canlılar, yapılarına aldıkları besin maddeleri ile amino asit ve bu amino asitlerdende protein sentez ederler.Protein sentezi için gereken ana elementler ise karbondan sonra azottur.Azot gerek proteinlerin gerekse DNA ' nın moleküler yapısı için gerekli olan çok önemli bir elementtir. Proteinlerin bitki ve hayvan hücreleri için mutlaka gerekli olan molekküler olduğunu belirtmiştik.Yere düşen bir yaprak veya toprak üzerinde duran bir hayvan leşi, zaman geçtikçe bakterilerin etkisiyle ayrışmaya başlar. Hücrelere kadar nüfus eden çürüme bakterileri, hücrelerin yapıtaşı olan proteinleri ayrıştırtmaya başlar.Proteinlerin ayrışmasıyla, yapılarındaki NH3 (amino) grubu serbest kalır (Bkz.Biyokimya-1 sayfası). Azotun oksidasyonu bölümünde adından bahsettiğimiz azot bakterileri, NH3 moleküllerini okside edip nitrite dönüştürür. Nitrit ise yine azot oksidasyonu bölümünde deyindiğimiz bakteriler tarafında nitrat ' a dönüştürülür.Nitrat, ya bitkilerin kökleri tarafından absorbe edilerek kullanılır, yada nitrat parçalayan bakteriler tarafından ayrıştırılarak yapısındaki azot serbest bırakılır. Atmosfere serbest bırakılan azot, diğer mikroorganizmalar yada mantar, yosun vs. gibi canlılar tarafından absorbe edilerek protein sentezinde kullanılırlar.Bitkilerin kendileride azotu kullanıp protein sentezlediği gibi, hayvanlar tarafından tüketilerek sindirildikten sonra yapılarındaki azotla yine protein sentezi gerçekleştirilir. KÜKÜRT DEVRİ • Kükürt de, azot,karbon ve diğer elementler gibi yaşam için gerekli olan elementler arasındadır.Bitkiler kükürtü SO4 (-2) şeklinde topraktan absorbe ederek H2S ' e dönüştürürler.Daha sonra kükürtüde proteinlerin yapıtaşı olan amino asitlerin sentezinde kullanırlar. Kükürtlü bileşikler amino asitlerin yapısına katılmasıyla, dolaylı yoldan proteinlerin yapısınada girmiş olur.Eğer bir bikti veya hayvan ölürse, yapılarındaki proteinin parçalanmasıyla kükürt, H2S şeklinde açığa çıkar.fakat H2S kükürt bakterileri tarafından öncelikle S2O3 (2) ' ye daha sonrada SO4 (-2) iyonuna dönüştürülür.Görüldüğü gibi kükürtlü bileşikler yine ilk formuna dönmüş olurlar. SO4 (-2) iyonları, bazen doğada serbest olarak reaksiyona girerek sülfatlı bileşikleride verebilirler.Organizmalar tarafından alındığı takdirde kükürt içerene iki amino asit olan Sistein ve Metionin ' nin yapılarına katılırlar. KARBON DEVRİ • Yeşil bitkilerin, güneşten gelen ışık ve doğadan absorbe ettikleri karbondioksit ve su molekülleri ile organik maddeleri sentezlediğini biliyoruz.Bitki ve hayvanların sentezlediği organik maddeler arasında ise karbonhidratlar önemli yer tutar.Karbonhidratlar ve türevleri, saprofit bakteriler tarafından absorbe edilerek solunumda kullanılır ve solunum son ürünü olarak atmosfere serbest karbondioksiti bırakırlar. Karbonhidrat içeren bitkiler aynı zamanda hayvanlar tarafından besin olarak tüketilirler. Gerek hayvanların gerekse mikroorganizmaların ölümleri sonucunda, toprakta ayrışmaya başlayan vücut yapıları, metan bakterileri tarafından ayrıştırılarak CO2 ' ye dönüştürülür ve atmosfere serbest olarak bırakılır.Şemada görüldüğü gibi CO2, ışık ve su varlığında tekrar bitkiler tarafından fotosentez reaksiyonlarında kullanılır. Bunun dışında bitki ve hayvan ölüleri, toprağın çok derinlerinde, yüksek basıç ve sıcaklık etkisi altında petrol ve kömür gibi yapılara dönüşebilirler.Petrol ve kömür, insanlar tarafından enerji ihtiyaçları için kullanılırken yine açığa karbondioksit (CO2) ve karbonmonoksit (CO) gazları çıkar. Karbon elementi, doğadaki döngüsünü bu şekilde tamamlamış olur. Azot döngüsü • Azot devri olarak da bilinen, kabaca atmosferdeki serbest inorganik azot gazının temel yaşamsal organik bileşiklerden en önemlisi olan protein oluşumu ve yıkılan proteinden atmosfere tekrar seerbest azot gazı salınımını açıklayan inorganik madde döngüsüdür. Bu döngü temel olarak fiksasyon, nitrifikasyon ve denitrifikasyon olarak adlandırılan üç aşamada gerçekleşir. Fiksasyon aşamasında atmosferde bulunan serbest azot; şimşek, yağmur ya da azot bağlayıcı bakteriler tarafından veya ölü bitki ya da hayvan artıklarının ve hayvan dışkılarının protein ve azot içereren kısımlarının saprofit organizmalar tarafından ayrıştırılmasıyla amonyak gibi azot tuzları olarak toprağa bağlanır. Nitrifikasyon aşamasında zararlı amonyak tuzları nitrosomonas basili ve nitrobakter gibi kemosentetik bakteriler tarafından okside edlilerek canlılığa zararsız nitrit ve nitrat tuzları haline getirilirler. Denitrifikasyon aşamasında topraktaki nitrit ve nitrat tuzları, ayrıştırıcı mikroorganizmalar veya bitkiler tarafından işlenerek atmosfere bırakılır ve döngünün tekrar başa dönmesi sağlanır. • AZOT VE KARBON DÖNGÜSÜ • 1- AZOT DÖNGÜSÜ AZOT NEDİR? Görünüşte canlı maddenin görünüşüne ortalama %5 gibi çok küçük bir oranda katılmasına karşılık azot, canlı madde açısından son derece önemlidir. Atmosfer ve okyanuslarla birlikte yer kabuğu var olan azotun ancak %0,03’ ünü taşır. Geri kalanıysa yaşamın temel taşları olan protein moleküllerinde bulunur. • Azot döngüsü terimi azot elementinin biyokimyasal dolaşımını belirtmek için kullanılır. Azot kimyasal tepkimeye girme etkisi düşük bir elementtir. Bu yüzden çok az canlı organizma tarafından değerlendirilebilir yada “bağlanabilir”. Mavi – Yeşil su yosunları ile bazı bakteri türlerinin içeren söz konusu organizmalarda amonyağa (NH3) dönüşen azot, aminositlerin, proteinlerin, nükleer asitlerin ve azot içeren öbür bileşenlerin yapımında kullanılır. • Azotu değerlendiren bakterilerden Rhizobium bakterileri bezelye, fasulye gibi baklagillerin ve yoncaların köküne yerleşirler. Azot, fırtınalı havalarda yıldırımın etkisiyle yükseltgenir ve oluşan azot oksit (NO) ile azot dioksit (NO2) yağmur suyunda çözündükten sonra toprağa karışarak nitratlar oluştururlar. Bütün bitkiler topraktaki amonyağı alarak, bunlardan gerekli azotlu bileşiklerin bir bölümü yaprak, tohum ve meyvelerin dökülmesiyle yok olup gider; ama çoğu;bitki ölünceye kadar içinde kalır. Hayvanlarsa doğrudan yada dolaylı olarak bitkilerden aldıkları azotlu bileşikleri değerlendirip, fazlasını dışkı yada sidikle atarlar. Atılan artıkların ve bütün ölü organizmaların amonyağı nitratlara dönüştüren bakteriler tarafından ayrıştırılmasından sonra, nitratlar toprağa döner. Sulu topraklarda yaşayan bazı bakteriler, nitratları parçalayarak, solunum için gerekli oksijeni alırlarken, açığa çıkan azotun atmosfere karışmasıyla döngü tamamlanır. Modern tarım yöntemlerinde toprağa eklenen ve büyük bölümü toprağa karışan nitratlı gübreler, doğadaki bu dengeyi bozmaktadır. Atmosferde su buharı Evaporasyon Evapotranspirasyon Yoğunlaşma ve yoğunlaşma ürünleri Sis oluşum şekilleri • Su çevrimi, yeryüzünde, yeraltında ve atmosferde suyun mevcudiyetini ve hareketlerini tasvir eder. Dünyadaki su daima hareket halindedir. Buz halden sıvı hale, sıvı halden buhar haline ve buhar halinden tekrar sıvı haline dönen suyun bu hareketi süreklilik arz eder. Su çevrimi milyonlarca yıldır devam etmekte olup hayatın mevcudiyeti buna dayanır. Susuz bir hayat dayanılmaz olurdu. • Su çevriminin başlama noktası yoktur ama, okyanuslardan başlayarak su döngüsünü anlatılabilir. Su çevrimini harekete geçiren güneş, okyanuslardaki suyu ısıtır, ısınan su da atmosfere buharlaşır. Yükselen hava akımları, su buharını atmosfer içinde yukarıya kadar taşır, orada bulunan daha soğuk hava bulutlar içinde yoğunlaşmaya sebep olur. Hava akımları, bulutları dünya çevresinde hareket ettirir, bulut zerreleri bir araya gelerek, büyürler ve yağış olarak gökyüzünden düşerler. Bazı yağışlar, kar olarak dünyaya geri döner ve donmuş su kütleleri halinde binlerce yıl kalabilecek olan buz tepeleri ve buzullar şeklinde birikebilir. • Ilıman iklimlerde ilkbahar geldiğinde çoğu zaman kar örtüleri erir ve eriyen su, erimiş kar olarak toprak yüzeyinde akışa geçer ve bazen de sellere sebep olur. Yağışın çoğu okyanuslara yada toprağa düşerek yerçekiminin etkisiyle yüzey akışı olarak akar. Akışın bir kısmı vadilerdeki nehirlere karışır ve buradan da nehirler vasıtasıyla okyanuslara doğru hareket eder. Yüzey akışları ve yeraltı menşeyli kaynaklar tatlı su olarak göllerde ve nehirlerde toplanır. Bütün yüzey akışları nehirlere ulaşmaz. Akışın çoğu sızarak yer altına geçer. Bu suyun bir kısmı yüzeye yakın kalır ve yeraltı suyu boşaltımı olarak tekrar yüzeydeki su kütlelerine (ve okyanusa) katılır. Bazı yeraltı suları yer yüzeyinde buldukları açıklıklardan tatlı su kaynakları olarak tekrar ortaya çıkarlar. Sığ yeraltı suyu, bitki kökleri tarafından alınır ve yaprak yüzeyinden terlemeyle atmosfere geri döner. Yeraltına sızan suyun bir kısmı daha derinlere gider ve çok uzun zaman süresince büyük miktarda tatlı suyu depolayabilen akiferleri (suyla doymuş yeraltı materyali)’ besler. Zamanla bu su da hareket eder ve bir kısmı su döngüsünün başladığı ve bittiği okyanuslara karışır. • Okyanuslardaki su • Su haznesi olan okyanuslar • Dünyada yaklaşık 1 386 000 000 kilometre küp (332 500 000 mil küp) suyun 1 338 000 000 kilometre küp’ünün (321 000 000 mil küp) okyanuslarda depolandığı tahmin edilmiştir. Yani toplam yeryüzündeki suyun yaklaşık % 96.5’i okyanuslarda bulunmaktadır. Yine, su döngüsü içerisinde yer alan su buharının yaklaşık % 90’ının okyanuslarca sağlandığı tahmin edilmektedir. • İklimin daha soğuk geçtiği dönemlerde daha fazla buz tepeleri ve buzullar meydana gelmekte olup su döngüsünün diğer bileşenlerini azaltacak şekilde buz oranında artış meydana gelir. Sıcak dönemlerde ise bunun tersi olur. Son buz çağında buzullar dünya kara yüzeyinin 1/3’ünü kaplamış ve okyanuslar bugüne göre 400 feet (122 metre) daha düşmüştü. Dünyanın daha sıcak olduğu yaklaşık üç milyon yıl önce ise, okyanuslar 165 feet (50 metre) daha yükselmişti. Hareket halindeki okyanuslar • Dünya’mızdaki okyanuslar içinde hareket halinde olan büyük akıntılar bulunmaktadır. Bu akıntıların, su döngüsü ve hava durumu üzerinde çok büyük etkisi vardır. Gulf Stream akıntısı, Meksika Körfezinden Atlantik Okyanusunu geçerek İngiltere’ye doğru akan bir akıntı olup çok iyi bilinen bir sıcak su akıntısıdır. Gulf Stream günde 97 kilometre (60 mil) hızla dünyadaki bütün nehir sularının yaklaşık 100 katı civarında bir su kütlesini hareket ettirir. Başta İngiltere’nin batısı olmak üzere bazı alanların hava durumunu etkileyen Gulf Stream akıntısı, sıcak iklimlerin sıcak sularını Kuzey Atlantik’e doğru hareket ettirir. • Buharlaşma: Suyun sıvı halinden gaz veya buhar haline dönüşmesi • Buharlaşma ve meydana gelme neden • Buharlaşma, suyun sıvı halinden gaz veya buhar haline dönüşmesi sürecidir. Buharlaşma, suyun sıvı halinden gaz veya buhar olarak atmosfere iletilmesinin başlıca yoludur. Araştırmalar göstermiştir ki, okyanuslar, denizler, göller ve nehirler atmosferdeki nemin yaklaşık % 90’nını sağlarlar, geri kalan % 10’u ise bitki yüzeyindeki buharlaşmadan meydana gelir. • Buharlaşmanın olması için ısı (enerji) gereklidir. Enerji, su moleküllerini bir arada tutan bağları çözmek için gereklidir; bu yüzden su, kaynama noktası (100° C, 212° F)’nda kolayca buharlaşır, fakat donma noktasında çok daha yavaş buharlaşır. Doymuş durumdaki hava ortamında (yani nispi nemi % 100 ise) buharlaşma devam edemez. Buharlaşma işlemi ısıyı ortamdan uzaklaştırır, bu yüzden deri üzerinden suyun buharlaşması kişiye serinlik verir. • Okyanuslardan meydana gelen buharlaşma, suyun atmosfere taşınmasının temel yoludur. Okyanusların geniş yüzey alanı (dünya yüzeyinin % 70’i okyanuslarla kaplıdır) çok büyük ölçüde buharlaşma imkanı sağlar. Global ölçekte, buharlaşan su miktarı ile yağış olarak düşen su miktarı yaklaşık olarak aynıdır. Ancak, bu durum gerçekte coğrafik olarak değişir. Okyanuslar üzerinden buharlaşan su miktarı, düşen yağış miktarından daha fazla iken karalar üzerinde durum tersi olup yağış miktarı buharlaşma miktarını geçmektedir. Okyanuslardan buharlaşan suyun çoğu, okyanuslara yağış olarak geri döner. Buharlaşan suyun sadece % 10’u karalar üzerine nakledilerek yağış olarak düşer. Buharlaşan su molekülleri havada yaklaşık 10 gün kalır. • Atmosferde su depolaması: suyun bulut ve nem şeklinde atmosferde buhar olarak depolanması • Atmosfer su ile doludur • Her ne kadar atmosfer çok büyük bir su depolama yeri olmasa da, dünya etrafında suyun hareket etmesini sağlayan mükemmel bir ortamdır. Atmosferde her zaman su mevcuttur. Bulutlar atmosferdeki suyun en görünen biçimidir, su zerrelerinin görülmeyecek kadar küçük olduğu açık havalarda (bulutsuz günlerde) da bile atmosferde su bulunmaktadır. Her hangi bir zamanda atmosferde bulunan su hacmi yaklaşık 12 900 kilometreküp (3 100 mil küp)’tür. Şayet atmosferdeki bütün su miktarı yağış olarak yere bir kerede düşseydi, dünyanın zemini 2,5 santimetre (yaklaşık 1 inç) derinliğinde suyla kaplanırdı. • Yoğunlaşma: Suyun buhar halinden sıvı haline dönüşme süreci • Yoğunlaşma, havadaki su buharının sıvı haline dönüşme işlemidir. Yoğunlaşma bulutları oluşturduğu için su döngüsü bakımından önemlidir. Çünkü bulutlar, dünyaya suyun geri dönebilmesinin başlıca yolu olan yağışı oluştururlar. Yoğunlaşma buharlaşmanın tersidir. • Yoğunlaşma sis olayının, sıcak ve nemli bir günde soğuk odadan dışarı çıktığınızda bardakta olan buğulanmanın, bir şeyler içtiğiniz bardağın dış kısmından damlayan suyun ve soğuk bir günde evinizdeki pencerelerin iç tarafındaki suyun meydana gelmesinin sebebidir. Havadaki yoğunlaşma • Su buharı içeren hava yükseldiği ve soğuduğu için bulutlar atmosferde oluşur. Yeryüzüne yakın havanın güneş ışınları tarafından ısıtılması bu işlemin önemli bir parçasıdır. Yerüstündeki atmosferin soğumasının sebebi hava basıncıdır. Havanın bir ağırlığı vardır ve deniz seviyesinde her inç kare yüzeye yapılan hava basıncı kolonu ağırlığı yaklaşık 32 kilogram (14,5 pound)’dır. Barometrik basınç olarak adlandırılan bu basınç, yukarıdaki hava yoğunluğunun bir neticesidir. Daha yüksek rakımlarda daha az hava mevcut olduğundan daha az hava basıncı vardır. Yüksek irtifalarda hava daha az yoğun olup barometrik basınç da daha düşüktür. Bu durum havanın daha soğuk olmasına yol açar. • Yağış: Suyun bulutlardan sıvı veya katı halde bırakılması • Yağmur damlaları nasıl oluşur? • Hemen üzerimizde hareket eden bulutlar, yağış olarak düşemeyecek kadar küçüklükte fakat görünebilir bulutlar meydana getirebilecek kadar büyüklükte, su buharı ve su zerreleri ihtiva eder. Su gökyüzünde devamlı olarak buharlaşmakta ve yoğunlaşmaktadır. Şayet buluta yakından bakarsanız, bazı kısımların gözden kaybolduğunu (buharlaştığını), bazı kısımların da büyüdüğünü (yoğunlaştığını) görebilirsiniz. Yukarıya doğru olan akımlar bulutları desteklediği için bulutlar içinde yoğunlaşan suyun çoğu yağış olarak düşemez. • Yağış miktarları zamana ve bölgeye göre değişir • Yeryüzüne düşen yağış miktarı dünyanın her tarafında, hatta bir ülkede ve şehirde aynı olmaz. Mesela, yaz aylarında ABD’nin Georgia eyaleti Atlanta şehrinde görülen yaz sağanakları bir sokağa bir inç yada daha fazlası yağmuru bırakırken, birkaç kilometre ötesini kuru bırakabilmektedir. Keza Georgia eyaleti’nin bir ayda aldığı yağış miktarı çoğu zaman Nevada eyaletindeki Las Vegas şehrinin bir yıl boyunca aldığı yağmurdan daha fazladır. Ortalama yıllık yağış için dünya rekoru, yılda ortalama 1 140 cm (450 inç) ile Havai eyaletindeki Mt. Waialeale’ye aittir. Burada 12 ay süresince 1 630 cm (642 inç)’lik olağanüstü yağış kayıtlara geçmiş olup bu bir günde yaklaşık 5 cm (2 inç) yağış demektir. Söz konusu aşırı yağış, 14 yıl boyunca hiç yağış alamayan Şili’deki Arica’nın tam tersi bir durumdur. • Aşağıdaki harita, milimetre ve inç cinsinden yeryüzüne düşen ortalama yıllık yağışı gösterir. Açık yeşil alanlar “çöl” olarak kabul edilebilir. Afrika’da Sahra’nın çöl olduğunu biliyorsunuzdur, fakat Grönland ve Antarktika‘nın çoğu yerinin çöl olduğunu düşünmüş müydünüz? • Buz ve kar şeklinde su depolaması: Genellikle buzullar, buz ve kar alanlarında donmuş olarak depolanmış olan tatlı su • Yeryüzünde görülen buz tepeleri • Buz, kar ve uzun dönem zarfında buzullarda depolanan su, küresel su döngüsünün bir parçasıdır. Yeryüzündeki buz kütlesinin % 10’u Grönland’da, büyük çoğunluğu ise (% 90)’ı Antarktika’dadır. Grönland’da buz birikimi, su döngüsünün ilginç bir bölümüdür. Grönland’a eriyen sudan daha fazla kar yağdığı için, zaman içerisinde buz birikimi artarak yaklaşık 2,5 milyon kilometre küp (600 000 mil küp) hacme ulaşmıştır. Oluşan kar kütlesi ortalama olarak 1 500 metre (5 000 feet) kalınlıkta olup 4 300 metre (14 000 feet) kalınlığa ulaşan yerleri de vardır. Buzun ağırlığından dolayı altındaki kara parçası tabak şeklinde aşağıya doğru bastırılmıştır. Buzullar oluşur ve yok olur • Her ne kadar iklim değişikliği çoğu zaman kişilerin fark edemeyeceği hızda olsa da, küresel ölçekte iklim devamlı değişiklik halindedir. Yaklaşık 100 milyon yıl önce Dinazorların yaşadığı sıcak dönemler ile yaklaşık 20 000 yıl önceki son buz çağının görüldüğü soğuk dönemler gibi dünyamızda bir çok dönem olmuştur. Son buz çağında Kuzey Yarımkürenin çoğu kar, buz ve buzullarla örtülmüştü. Kanada’nın neredeyse tamamı, Kuzey Asya ve Avrupa’nın çoğu, ve Amerika Birleşik Devletlerinin bir kısmı buzullar ile kaplıydı. Bazı buzullar ve buz tepeleri • Buzullar, bütün kara alanın % 10-11’ni kapsar. • Şayet bütün buzullar bugün erimiş olsaydı, denizler yaklaşık 70 metre (230 feet) daha yükselirdi. Kaynak: Ulusal Kar ve Buz Veri Merkezi (National Snow and Ice Data Center) • Son buz çağında deniz seviyesi bugüne göre yaklaşık 122 metre (400 feet) daha düşük idi ve buzullar kara yüzeyinin neredeyse 1/3’ünü kaplıyor idi. • 125 000 yıl önceki son sıcak dönemde denizler bugüne göre yaklaşık 5,5 metre (18 feet) daha yüksek idi. Yaklaşık 3 milyon yıl önce ise, yine denizler bugüne göre 50,3 metre (165 feet)’ye kadar daha yüksek idi. • Akarsulara doğru erimiş kar akışı. Kar ve buzdan yüzey suyuna, yüzey akışı olarak suyun hareketi. • Florida’da yada Fransız Riviera’sında yaşıyorsanız, eriyen karın su döngüsüne nasıl her gün katkı sağlandığının farkında olmayabilirsiniz. Fakat dünya ölçeğinde eriyen kardan oluşan akış, suyun küresel hareketinin önemli bir kısmını oluşturmaktadır. Daha soğuk iklimlerde ilkbahar zamanındaki yüzey akışının ve akarsu akışının çoğu eriyen kar ve buzdan meydana gelmektedir. Ayrıca sel ve hızlı kar erimesi toprak kaymalarını tetiklemektedir. • Kar erimesinin akarsulardaki akışı nasıl etkilediğini anlamanın bir yolu, Kaliforniya’daki North Fork Barajının kaynağı olan North Fork Amerikan Nehri için 4 yıl boyunca günlük ortalama akarsu akışını gösteren hidrograflara bakmaktır. Grafikteki en yüksek noktalar, esasen eriyen karın sonucudur. Akarsuyun Mart 2000 ayındaki günlük ortalama akışı 1 200 feet küp/saniye iken, Ağustos 2000 ayında 55-75 feet küp /saniye arasında olduğuna dikkat edin. • Yüzey akışı. Yağışın toprak yüzeyi üzerinden en yakın akarsu kanalına doğru hareketi yani akışı • Yüzey akışı, Yağışın kara yüzeyi üzerinden akışıdır • Yağışın meydana gelebilmesi için önce çok küçük zerrelerin yoğunlaşması lazımdır. Su zerreleri çarpışır ve bulutların yağış olarak düşmesini sağlayacak kadar yeterli büyüklüğe ulaşırlar. Tek bir yağmur damlası milyonlarca bulut damlacığından oluşur. • Karalar üzerine düşen yağışın büyük bir kısmının yüzey akışı şeklinde nehirler vasıtasıyla okyanuslara boşaldığı hakkında muhtemelen birçok kişi bir fikre sahiptir. Gerçekte, akarsular karalarda hem su kaybetmekte hem de su kazanmaktadır. Ancak, akarsulardaki suyun çoğunluğu, yüzey akışı şekilde tanımlanan doğrudan kara yüzeyinden gelmektedir. • Genellikle düşen yağmurun bir kısmı toprak tarafından emilir, fakat yağmur doymuş yada geçirimsiz tabakaya düştüğü zaman meyil istikametinde akışa geçer. Yoğun bir yağmur sırasında oluşan küçük derecikleri görebilirsiniz. Su nehirler içerisinde aktığı gibi, toprak içerisinde oluşan kanallar içerisinde de akacaktır. Yukarıdaki resim, yüzey akışın yoldan nasıl küçük bir dereye girdiğini gösteren bir örnektir. Bu örnekte, çıplak toprak üzerinden akışa geçen suyun akarsuya tortu bırakmaktadır (su kalitesi bakımından kötü bir durum). Küçük dereye ulaşan bu akış, okyanusa doğru yolculuğuna tekrar başlayacaktır. • Su çevriminin tüm kısımlarında olduğu gibi, yağış ile yüzey akışı arasındaki etkileşim mekana ve zamana göre değişir. Amazon ormanlarında ve Amerika Birleşik Devletleri’nin güneybatı çöllerinde olan benzer fırtınalar farklı yüzey akışı etkileri meydana getirir. Yüzey akışı, hem meteorolojik faktörlerden hem de arazinin jeolojisi ve topografyasından etkilenir. Toprağa düşen yağışın yaklaşık sadece 1/3’ü derelerde ve akarsularda akışa geçerek okyanusa geri döner. Geri kalan 2/3’ü doğrudan yüzeylerden yada dolaylı olarak bitkilerden terleme yoluyla buharlaşır, veya yeraltı suyuna sızar. Yüzey akışı, insanlar tarafından kendi ihtiyaçları için de kullanılır. • Akarsu akışı: Nehir gibi doğal bir kanal içinde suyun hareketidir. • Amerika Birleşik Devletleri Jeolojik Araştırmaları, “akarsu akışı” terimini, bir nehir, dere veya çay içinde akan suyun miktarından bahsetmek için kullanır. • Akarsular her yerde sadece insanlar için değil, aynı zamanda diğer tüm canlıların hayatının devamlılığı için önemlidir. Akarsular insanlar tarafından sadece eğlence maksadıyla değil, daha da önemlisi içme ve kullanma suyu, tarımsal sulama, elektrik üretimi, atıkların uzaklaştırılması, ticari malların taşınması ve gıda üretimi maksatlarıyla kullanılmaktadır. Nehirler aslında her çeşit bitki ve hayvan için önemli su ortamlarıdır. Nehirler, yatakları içinden yüzeyin altına doğru su bırakarak yeraltındaki akiferlerin dolu kalmasına yardım eder. Ayrıca, akarsular ve akışlar vasıtasıyla okyanuslar devamlı tazelenmektedir. Havzalar ve nehirler • Nehirleri göz önüne alırken, havzalarını da hesaba katmak gerekir. Havza nedir? Eğer toprak üzerinde bulunuyorsanız, sadece yere bakın, siz ve sizinle birlikte herkes bir havzada bulunuyor demektedir. Havza denilince, bütün suyun düştüğü ve aynı noktaya akmak amacıyla boşaldığı toprak alanıdır. Havzalar çamur içinde ayak izi kadar küçük olabilir, yada Meksika Körfezine giden Mississippi Nehrine toplanan tüm suyun boşalma alanını kaplayacak kadar büyük olabilir. Daha küçük su havzaları, -daha büyük su havzaları içindedirler. Su havzaları önemlidir, çünkü bir akarsuyun akışı ve suyunun kalitesi, sularının üst kısımlardan geldiği yer olan “memba” alanlardaki insanların sebep olduğu (yada insanların sebep olmadığı) etmenlerden etkilenir. • Akarsu akışı günden güne hatta dakikadan dakikaya daima değişiyor. Şüphesiz akarsu akışındaki ana faktör havzadaki yağışın oluşturduğu akıştır. Yağış akarsuların yükselmesine sebep olur ve havza içinde olmak kaydıyla membada uzak bir noktaya yağış düşse bile nehir yükselebilir. Bir havzaya düşen suyun sonunda drene edilerek uzaklaşacağını hatırlayın. Nehrin büyüklüğü büyük ölçüde havzasının büyüklüğüne bağlıdır. Büyük nehirler büyük havzalara, küçük nehirlerde küçük havzalara sahiptir. Benzer şekilde, farklı büyüklükte nehirler fırtınalara ve yağışlara farklı bir şekilde tepki gösterirler. Büyük nehirler küçük nehirlerden daha yavaş yükselir ve alçalırlar. Küçük bir havzaya sahip bir nehir muhtemelen saatler ve dakikalar içinde yükselir ve alçalır. Büyük nehirlerin yükselip alçalması ve sel olayı ise günlerce sürer. Tatlı su depolaması: yeryüzü yüzeyinde mevcut tatlı su • Yeryüzündeki canlılar için gerekli olan su döngüsünün bir kısmı, kara yüzeyinde mevcut tatlı sudur. Domatesin, alabalığın, yada sivrisineğin ihtiyacı olan su, kara yüzeyindeki mevcut tatlı sudan gelir. Yüzey suyu dereleri, havuzları, gölleri, baraj göllerini (insanın yaptığı yapay göller) ve tatlı su bataklıklarını kapsar. • Nil Deltası (Mısır)’nda görüleceği üzere şayet yüzey suyu (yada yer altı suyu) mevcut ise hayat çölde bile yeşerir. Kara yüzeyinde hayatı idame ettiren sudur. Yüzey suyunun yeraltındaki akiferler içine hareketi sonucunda yeraltı suyu da oluşur. Tatlı su yeryüzü üzerinde nispeten az bulunur. Yeryüzünde bütün suyun sadece % 3’ü tatlı sudur ve tatlı su gölleri ve bataklıkları yeryüzünde tatlı suyun sadece % 0,29 oluşturur. Bütün yüzeysel tatlı suyun % 20’si sadece bir gölde, Asya’daki Baykal Gölündedir. Diğer % 20’si ise Büyük Göllerde (Huron, Michigan, and Superior)’da depolanmıştır. Nehirler toplam tatlı su rezervlerinin sadece 0,006’sını meydana getirirler. Yeryüzünde hayat için gerekli olan su miktarının, yeryüzü toplam su miktarının çok az bir miktarına bağlı olduğunu görebilirsiniz. • Sızma: Kara yüzeyinden gelen suyun aşağı doğru (toprak yada gözenekli kaya içine) hareketidir • Yeryüzünün her hangi bir yerine yağış yada kar olarak düşen suyun bir kısmı yeraltı toprağına ve kayasına süzülür. Ne kadar suyun sızdığı bir çok faktöre bağlıdır. Grönland buz tepesine düşen yağışın sızması çok az olabilir. Ancak, ABD Güney Georgia’da bir mağara içinde gözden kaybolan bir derenin resminde görülebileceği gibi bir dere doğrudan yer altı suyuna giderek de kaybolabilir. • Süzülen suyun bir kısmı toprak katmanı içinde kalabilir ve tekrar o katmandan kara yüzeyine çıkarak akarsuya kavuşabilir. Suyun bir kısmı da yüzey altında daha derine süzülecek ve altı akiferlerin tekrar dolmasını sağlayacaktır. Şayet akiferler, suyun içinden serbestçe hareketine izin verecek kadar gözenekli yada sığ iseler, insanlar akiferleri delebilirler ve kendi amaçları için kullanabilir. Okyanus yada dereler gibi su kütlelerine katılmadan, yada yüzeye çıkmadan önce, uzun mesafe hareket edebilir veya yeraltı su depolamasında uzun süre bekleyebilir. Yüzey suyu • Yağış toprak altına süzüldükçe, genellikle doymuş ve doymamış bölgeler meydana getirir. Doymamış bölgenin boşluklarında biraz su bulunur ancak, zemin hala doymamıştır. Doymamış bölgenin üst kısmı toprak bölgesidir. Toprak bölgesi, içinden sızmayı sağlayacak şekilde bitki kökleri tarafından oluşturulan boşluklara sahiptir. Toprak bölgesindeki bu boşluklara dolan su bitkiler tarafından kullanılırlar. Kaya ve toprak parçacıkları arasındaki boşlukların tamamen su ile doymuş olduğu bölge doymamış bölgenin altındadır. İnsanlar bu bölgeyi delebilirler ve suyu dışarı çıkarabilirler. • Göller, nehirler, buz, yağmur ve kar olarak her gün etrafınızda suyu görürüsünüz. Bunun dışında görmediğiniz ve yeraltında hareket eden çok büyük miktarlarda su da vardır. Yeraltı suyu bir çok akarsuyun akışına ana katkı sağlayan su kaynağıdır. İnsanlar yeraltı suyunu yıllardır kullanmaktadır ve içme, kullanma ve tarımsal sulama için büyük oranda bugün de kullanmaya devam etmektedir. Dünyadaki hayat yüzey sularına olduğu kadar yer altı suyuna da bağlıdır. Yüzey altında akan yeraltı suyu • Kara üzerine düşen yağışın bir kısmı yer altı suyuna sızarak, yeraltı suyunun bir parçası olur. Bu suyun bir kısmı kara yüzeyine yakın hareket eder ve dere yataklarına boşalarak çok çabuk ortaya çıkar, ancak yer çekimi yüzünden bu suyun büyük bir kısmı yer altına doğru daha derinlere inmeye devam eder. • yeraltı suyu hareketinin yönü ve hızı, yeraltındaki akiferlerin ve sınırlayan katmanların (suyun girmesinin güç olduğu yerler) çeşitli özelliklerine bağlıdır. Yerin altında hareket eden su, yeraltı kayasının geçirgenliğine (suyun hareketinin kolay olup olmadığına) ve gözenekliliğine (malzeme içindeki boşluk miktarı) bağlıdır. Bir kaya serbestçe içindeki suyun hareketine izin verir ise o zaman yeraltı suyu günlerce önemli mesafe alabilir. Fakat yer altı suyu, yüzeye çıkması binlerce yıl sürebilecek olan akiferler içinde daha derinlere de inebilir. • Su Kaynağı: yer altı suyunun toprak yüzeyine çıktığı yani boşaldığı yer • u Kaynağı nedir? • Su kaynağı, kara yüzeyinden suyun taşacak noktaya kadar akiferin dolması sonucunda oluşur. Su kaynakları, önemli bir yağıştan sonra meydana gelen küçük su miktarlarından, günde yüz milyonlarca litre akan büyük havuz şeklindeki büyüklüklere kadar değişiklik gösterir. • Su kaynakları, her hangi bir kaya çeşidi içinde oluşabilir; fakat genellikle kolayca kırılan ve asidik yağış tarafından çözülebilen malzemeler (çoğunlukla kireç taşı, dolomite) içinde bulunur. Kaya çözüldükçe ve kırıldıkça suyun akışına imkan sağlayan boşluklar meydana getirebilir. Eğer akış yatay ise su, kaynak olarak kara yüzeyine çıkabilir. • Kaynaklardan çıkan su genellikle durudur. Bununla beraber, bazı kaynaklardan çıkan su “çay renginde” olabilir. Bu resim, ABD Güney Colorado’da doğal bir su kaynağını göstermektedir. Bu demir kırmızısı rengin sebebi, yeraltı suyunun yer altındaki mineraller ile temas halinde olmasından dolayıdır. ABD Florida’da birçok yüzey suyu, yeraltı kayalarındaki organik malzemeden gelen doğal tannik asit içerir ve bu renk, su kaynaklarında ortaya çıkar. Kaynaklardan gelen yoğun renkli boşalım suyun, kireçtaşı tarafından süzülmeksizin akifer içindeki geniş kanallar yoluyla hızlı bir şekilde aktığını gösterir. • Termal kaynaklar, bildiğimiz kaynaklar olmakla beraber suları sıcaktır ve bazı yerlerde, ABD’nin Wyoming eyaleti Yellowstone National Parkında fokurdayan çamur kaynağında olduğu gibi suları sıcaktır. Birçok termal kaynak, halen faal olan volkanların olduğu bölgelerde mevcuttur ve aşağıdaki kayaya temas sonucu ısınan su ile beslenir. Kayaların derinliği arttıkça sıcaklığı da artar; eğer derindeki su, kara yüzeyine çıkacak bir yol görevi gören geniş bir çatlağa ulaşır ise, termal kaynak meydana getirebilir. Georgia ve Arkansas’ın meşhur sıcak kaynakları bu türdendir. Evet, sıcak kaynaklar dünyanın her yerinde meydan gelir ve hatta Grönland’da olduğu gibi hayatı idame ettirmeye yardım edecek şekilde buzdağları ile beraber bulunabilir. Bitki Terlemesi: Buharın yaşayan bitkiden kaçıp atmosfere girme sürecidir • Bitki terlemesi ve bitki yaprakları • Bitki Terlemesi, bitkiler yoluyla köklerle alınan nemin, yaprakların alt kısımlarındaki küçük gözeneklere ve oradan da buhar haline gelerek atmosfere iletilmesi sürecidir. Bitki terlemesi esasen bitki yapraklarından suyun buharlaşmasıdır. Atmosferde bulunan nemin % 10’unun, terleme yoluyla bitkilerden bırakılan nem olduğu tahmin edilmektedir. • Su yaprak yüzeylerinden buharlaştığı için, bitki terlemesi gözle görülemez bir süreçtir. Büyüme devresi süresince bir yaprak, kendi ağırlığından birkaç kat fazla suyu buharlaştırır. Bir acre (0,404 ha) mısır her gün yaklaşık 11 400 - 15 100 litre (3 000 4 000 galon) suyu dışarı verir iken, büyük meşe ağacı her yıl 151 000 litre (40 000 galon) suyu buharlaştırır. Bitki terlemesini etkileyen atmosferik etmenler • Bitki terlemesindeki su miktarı zamana ve bölgeye göre büyük farklılıklar gösterir. Bitki terlemesi oranlarını belirleyen bir çok etmen vardır. • Isı: Bitki terlemesi özellikle havanın daha sıcak olduğu büyüme mevsiminde, ısı arttıkça artar. • Nispi nem: Bitkiyi çevreleyen havanın nemi arttıkça bitki terlemesi azalır. Nem ile doymuş havadan ziyade kuru havada bitki terlemesi daha kolaydır. • Rüzgar ve hava hareketi: Bir bitki etrafında havanın artan hareketi daha fazla bitki terlemesine sebep olacaktır. • Bitki türü: Bitkiler değişik oranlarda terlerler. Kaktüs gibi kurak bölgelerde yetişen bazı bitkiler, diğer bitkilerden daha az terleyerek değerli suyu muhafaza ederler. Yeraltı suyu depolaması: dünya yüzeyi altında uzun süreler mevcut kalabilen su. • Su çevriminin bir kısmı olarak depolanmış su • Büyük miktarlarda su yer altında depolanır. Su hala muhtemelen çok yavaş hareket halindedir ve hala su döngüsünün bir parçasıdır. Yeraltı suyunun çoğu kara yüzeyinden aşağı doğru süzülen yağıştan meydana gelir. Muhtelif zamanlarda içerisinde değişen miktarlarda su bulunan toprağın üst yüzeyi doymamış katmandır. Bu tabakanın altında kaya parçacıklarının arasındaki bütün boşluk, çatlak, ve gözeneklerin tamamen su ile dolu olduğu doymuş yüzey vardır. Yeraltı suyu deyimi bu alanı tanımlamak için kullanılır. Yeraltı suyu için diğer bir deyim “akifer”dir. Akiferler, tüm dünya suyunun büyük depolama yeridir ve tüm dünya üzerindeki insanların günlük yaşamlarının su ihtiyacı yeraltı suyuna bağlıdır. • Umarım kumsalda bu çukuru kazmak için sıcak güneşin altında neden bir saat harcadığımı anlıyorsunuzdur. Şayet toprak suyu tutabilecek kadar geçirgense, kazma işlemi belirli derinlikte toprağın nasıl suyla doyduğunu göstermenin en iyi yoludur. Bu çukurda, su havuzunun üstü taban suyudur. Okyanus dalgaları bu çukurun tam sağındadır ve bu çukurdaki su seviyesi okyanus seviyesi ile aynıdır. Şüphesiz dalga hareketinden dolayı buradaki su seviyesi her dakika değişir ve dalga yukarı ve aşağı hareket ettikçe çukurdaki su seviyesi de hareket eder. • Bir bakıma bu çukur, yer altı suyuna ulaşmak için kullanılan kazılmış kuyuya benzer. Eğer bu resim tatlı suyu gösteriyor olsaydı, insanlar eline bir kova alır su teminine çalışır idi. Bildiğiniz gibi, eğer bir kova alıp bu çukuru boşaltmaya çalışır iseniz, kum çok geçirgen olduğu için su kumun arasından kolayca süzülecek ve kısa zamanda çukuru tekrar dolduracaktır; bu demektir ki, bu çukur “çok verimli”dir. Tatlı suya ulaşmak için insanlar, bir akifere ulaşacak kadar derinlikte kuyular açmak zorundadırlar. Kuyunun, düzinelerce yada binlerce feet derinlikte olması gerekebilir. Fakat genel kavram, boşlukların suyla dolu olduğu doymuş bölgeye ulaşmak için açılan kumsaldaki çukurumuz ile aynıdır. Dünyadaki suyun dağılımı • Dünyadaki suyun nerelerde olduğunun detaylı izahı için, aşağıdaki grafiğe ve veri tablosuna bakın. Dünyadaki toplam suyun yaklaşık 1 386 milyon kilometre küp (332,5 milyon mil küp)’nün yani % 96’dan fazlasının tuzlu su olduğuna dikkat edin. Bütün tatlı su kaynaklarının % 68’inden fazlası buz ve buzulların içinde hapsedilmiştir. Tatlı suyun diğer % 30’u ise yer altındadır. Nehirler, göller gibi yüzeysel tatlı su kaynakları, dünyadaki toplam suyun yaklaşık % 1’inin 1/150’ü olan 93 100 kilometre küp (22 300 mil küp)’nü oluşturur. Bununla birlikte insanların her gün kullandığı su kaynağının çoğunu nehirler ve göller teşkil etmektedir. Küresel su dağılımını gösteren bir tahmin Kilometreküp olarak ifade edilen su hacmi Metreküp olarak ifade edilen su hacmi Tatlı su yüzdesi Toplam su yüzdesi 1,338,000,000 321,000,000 -- 96.5 Buz tepeleri, Buzullar ve Kalıcı Kar 24,064,000 5,773,000 68.7 1.74 Yer altı suyu 23,400,000 5,614,000 -- 1.7 Tatlı 10,530,000 2,526,000 30.1 0.76 Tuzlu 12,870,000 3,088,000 -- 0.94 16,500 3,959 0.05 0.001 Zemin buzu ve sürekli don olan toprak 300,000 71,970 0.86 0.022 Göller 176,400 42,320 -- 0.013 Tatlı 91,000 21,830 0.26 0.007 Tuzlu 85,400 20,490 -- 0.006 Atmosfer 12,900 3,095 0.04 0.001 Bataklık suyu 11,470 2,752 0.03 0.0008 Nehirler 2,120 509 0.006 0.0002 Biyolojik Su 1,120 269 0.003 0.0001 1,386,000,000 332,500,000 - 100 Su kaynağı Okyanuslar Denizler ve Körfezler Toprak nemi Toplam Kaynak: Gleick, P. H., 1996: Water resources. In Encyclopedia of Climate and Weather, ed. by S. H. Schneider, Oxford University Press, New York, vol. 2, pp.817-823. Dünyadaki suyun dağılımı • Dünyadaki toplam suyun yaklaşık 1 386 milyon kilometre küp (332,5 milyon mil küp)’nün yani % 96’dan fazlasının tuzlu sudur. • Bütün tatlı su kaynaklarının % 68’inden fazlası buz ve buzulların içinde hapsedilmiştir. • Tatlı suyun diğer % 30’u ise yer altındadır. • Nehirler, göller gibi yüzeysel tatlı su kaynakları, dünyadaki toplam suyun yaklaşık % 1’inin 1/150’ü olan 93 100 kilometre küp (22 300 mil küp)’nü oluşturur. • Bununla birlikte insanların her gün kullandığı su kaynağının çoğunu nehirler ve göller teşkil etmektedir. Küresel su dağılımını gösteren bir tahmin Su kaynağı Kilometreküp olarak ifade edilen su hacmi Metreküp olarak ifade edilen su hacmi Tatlı su yüzdesi Toplam su yüzdesi Okyanuslar Denizler ve Körfezler 1,338,000,000 321,000,000 -- 96.5 Buz tepeleri, Buzullar ve Kalıcı Kar 24,064,000 5,773,000 68.7 1.74 Yer altı suyu 23,400,000 5,614,000 -- 1.7 Tatlı 10,530,000 2,526,000 30.1 0.76 Tuzlu 12,870,000 3,088,000 -- 0.94 Toprak nemi 16,500 3,959 0.05 0.001 Zemin buzu ve sürekli don olan toprak 300,000 71,970 0.86 0.022 Göller 176,400 42,320 -- 0.013 Tatlı 91,000 21,830 0.26 0.007 Tuzlu 85,400 20,490 -- 0.006 Atmosfer 12,900 3,095 0.04 0.001 Bataklık suyu 11,470 2,752 0.03 0.0008 Nehirler 2,120 509 0.006 0.0002 Biyolojik Su 1,120 269 0.003 0.0001 1,386,000,000 332,500,000 - 100 Toplam Kaynak: Gleick, P. H., 1996: Water resources. In Encyclopedia of Climate and Weather, ed. by S. H. Schneider, Oxford University Press, New York, vol. 2, pp.817823. Yağış oluşumu • Hava kütlesinin herhangi bir şekilde yükselmesi ve soğuması sonucu içindeki nemin yoğunlaşıp yağmur, kar ve dolu gibi, sıvı veya katı olarak yeryüzüne düşmesidir. • Yağışa dönüşecek yoğunlaşmanın meydana gelmesi için “yoğunlaşma çekirdeği” denilen ve çapları 1/10000 mikron olan duman, toz, buz gibi parçacıkların hava içinde yeterli sayıda bulunması gereklidir. • Hangi nedenle olursa olsun, yükselen bir hava kütlesinin nem kapsamı yeterli ve uygun ise sonuçta genellikle bir yağış oluşmaktadır. Yağışların sınıflandırılması ve yağış tipleri • Yağışlar 3 grupta toplanabilir 1- Konveksiyonel yağışlar 2- Orografik yağışlar 3- Depresyonik (siklonik) yağışlar veya cephesel yağışlar Konveksiyonel yağışlar • Daha çok tropikal bölgelerde ve ülkemizde de kısmen yaz aylarında meydana gelir. Sıcak bir günde yeryüzü ısınmakta ve onunla temas halindeki hava kütlesinin de sıcaklığı artmaktadır. Bu durum havanın yükselmesine, genişlemesine ve adiabatik olarak soğumasına , yoğunlaşmasına neden olmaktadır. Böylece yağışlar olmaktadır. Orografik yağışlar • Nemli hava kütlesi, önündeki bir topografik engelden dolayı yükselmek zorunda kalırsa, yine bir genişleme, soğuma ve sonuçta orografik yağışlar oluşmaktadır. • Ülkemizde Karadeniz’de kuzeyden esen sürekli rüzgarlar, birlikte getirdikleri nemli hava kütlelerini Kuzey Anadolu Dağları’nın kuzey yamaçlarında yağışlara dönüştürürler. • Ülkemizin nemli sahil bölgelerindeki yüksek yağışlar çoğu zaman böyle meydana gelir. Depresyonik (siklonik) yağışlar veya cephesel yağışlar • Kuzey yarım küresinde, hava alçak basınç merkezine, saat yelkovanının aksi yönde dönerek helezon şeklinde hareket ederek girer. Alçak basınç merkezinde hava kütlesi bir baca gibi yükselir, genişler ve dinamik olarak soğur ve bünyesindeki nem yoğunlaşarak cephesel yağışlar meydana gelir. • Genellikle Türkiye üzerinde meydana gelen şiddetli yağışların depresyonik olduğu görülür. • Sahil bölgelerinde ve engebelerin bulunduğu diğer bölgelerde orografik sağnaklar görülür. • İç ve Doğu Anadolu’nun etrafı dağlarla çevrili kısımlarında konveksiyonel sağanaklar görülür. • Havadaki nem durumunu ifade etmede kullanılan tanımlar Atmosfer ve su buharı • Su buharı atmosferin en önemli elemanlarından birisidir. Çünkü atmosferin diğer gaz unsurları bu formlarını sürekli olarak korudukları halde su buharı yoğunlaşarak sıvı veya katı forma dönüşmekte ve yağışların kaynağını oluşturmaktadır. • Mutlak nem: Birim hacimdeki havanın ağırlık olarak kapsadığı nem miktarına mutlak nem denir. • Havadaki bütün gazlar gibi su buharı da çevresine basınç yapar. Havadaki diğer gazlardan ayrı olarak su buharının yaptığı kısmi basınca su buharı basıncı denir. • Havanın belli bir sıcaklık ve barometrik basınçta tutulabilmesi en yüksek su buharına ulaştığı andaki basıncına doygun buhar basıncı adı verilir. • Belli sıcaklıktaki bir hava kütlesinin o andaki gerçek buhar basıncı ile o sıcaklığa tekabül eden doygun buhar basıncı arasındaki fark doygunluk açığı olarak tanımlanır. Bunların ifade edildikleri birimler mm ve Mb dır. • Havadaki nem durumunu ifade etmede kullanılan bir diğer tanım da bağıl veya nisbi nemdir. • Belli sıcaklıktaki bir hava kütlesinin ihtiva ettiği su buharı miktarının (n), o sıcaklıktaki hava kütlesinin tutabileceği en yüksek su buharı miktarına (N) oranına Bağıl Nem denir. • Bn = n/Nx100 • Bn= bağıl nem (%) • n= havanın o anda ihtiva ettiği nem miktarı (gr) • N = o andaki sıcaklıkta tutulabileceği en yüksek nem miktarı (gr) • Bağıl nem havanın doyma, dolayısıyla yoğunlaşma noktasından ne kadar uzak olduğunu ifade eder. Örneğin bağıl nem % 60 ise havanın doyması için gereken su buharı miktarının %60 ını ihtiva ediyor demektir. Bağıl nem hava sıcaklığıyla ters orantılı olarak değişir. • Havada mevcut nem miktarı değişmemek şartı ile soğuma sonucunda yoğunlaşmanın başladığı sıcaklık derecesine yoğunlaşma noktası sıcaklığı denir. Havanın alabileceği nem miktarı sıcaklığa bağlı olarak artacağından doymuş haldeki bir hava kütlesinin sıcaklığı ne kadar yüksekse bunun soğuması halinde yoğunlaşacak su buharı miktarı da o kadar fazla olacaktır. • Nitekim sıcak bölgelerde ve sıcak cephe yağışlarında yağış şiddetinin fazla olması bununla açıklanabilir. Yoğunlaşma • Havadaki su buharının sıvı veya katı haldeki suya dönüşmesine yoğunlaşma denir. • Yoğunlaşma için 2 koşul aranır • Sıcaklığın düşmesi • Nem miktarının artması • Doğada soğuma sonucu oluşmuş yoğunlaşma olaylarına daha sık rastlanır Yağış oluşturan yoğunlaşma koşulları bakımından soğuma • Dinamik veya adiyabatik soğuma • Farklı sıcaklıktaki iki hava kütlesinin karışımı • Bir yüzeyle temas sonucu soğuma • Radyasyonel veya ışıma sonucu soğuma • Farklı sıcaklıktaki hava kütlelerinin karışımı daha soğuk bir yüzeyle temas sonucu ve radyasyonla ısı kaybederek soğuma suretiyle meydana gelen yoğunlaşmalar doğada daha az meydana gelir ve ender olarak yağışlara neden olur. • Temas ve radyasyonel soğuma ile meydana gelen yoğunlaşmalar daha çok çiğ, kırağı ve sis oluşumuna yol açarlar. • Soğumanın başlıca nedenlerinden biri ise havzanın yükselmesidir. • Havanın yükselerek soğuma ve alçalarak ısınmasına adiyabatik soğuma veya ısınma denir. • Yükselen hava kütlesi önce yoğunlaşma noktasına erişinceye kadar 100 m de 1ºC olmak üzere KURU ADİYABATİK SOĞUMAYA maruz kalır. Burada ısı kaybı düşen atmosferik basınç nedeniyle meydana gelen genişleme sonucunda ortaya çıkar. Yukarıya doğru yoğunlaşma düzeyi ile sınırlandırılmış olan bu safhaya yağış sağlamadığı için KURU SAFHA denir. • Yoğunlşama düzeyine ulaştıktan sonra, yoğunlaşma nedeni ile bir miktar latent (saklı) ısı enerjisi açığa çıkacağından yükselen hava artık eskisi kadar soğuma göstermeyecektir. • Yağışların sınıflandırılması ve yağış tipleri • Bir yoğunlaşma ürünü olan yağışların meydana gelebilmesi için nemli hava kütlelerinin herhangi bir nedenle yükselerek soğuması ve doyma noktasının aşılması gerekmektedir. Ancak ister kar ister yağmur şeklinde olsun yağışların miktarı, şiddeti, süresi, ve dağılışı havanın ihtiva ettiği su buharı yanında özellikle soğumanın derecesi, hızı ve şiddetine bağlı olarak değişir. Başlıca 3 tip yağış vardır • Konveksiyonel yağışlar • Orografik yağışlar • Siklonik ve cephesel yağışlar Konveksiyonel yağışlar • Çevresine nazaran fazla ısınarak hafifleyen hava kütlelerinin yükselmesi sonucunda meydana gelir. Böyle bir hava kütlesi yoğunluğu kendi yoğunluğuna eşit bir düzeye gelinceye kadar yükselir ve sıcaklığı da o düzeydeki sıcaklığa düşer. Böylece doyma noktasına ulaşır ve yağış oluşur. Bu tip yağışlar genellikle sağınak şeklinde düşerler. Özellikle intertropikal bölgelerde görülen bu yağışlar ılıman bölgelerde daha çok yaz mevsimlerinde dikkati çekerler. Orografik yağışlar • Nemli hava kütlelerinin dağlarla karşılaştıkları alanlarda bu dağları aşmak üzere yükselme ve ona bağlı olarak soğumaları sonucunda oluşurlar. Bu tip yağışların sağladığı nem miktarı, hava kütlelerinin nemlilik derecesi ve sıcaklığı yanında, dağların yükseklik ve bakılarına bağlı olarak da değişim gösterirler. Türkiye’nin kuzey ve güneyinde yer alan sahil bölgelerinde dağların dış yamaçlarının fazla yağış alması ve yağış haritası ile topoğrafya haritası arasındaki genel benzerlik, yoğunlaşma ve bulutların oluşumu ile topoğrafik yapı arasındaki sıkı bağlılığın, dolayısıyla orografik yağışların bir sonucudur. Siklonik ve cephesel yağışlar • Yeryüzündeki yağışların büyük çoğunluğu siklonlara ve değişik hava kütlelerinin temas yüzeyleri yani cepheler boyunca meydana gelen düşey hareketlere bağlı olarak oluşurlar. Siklonik yağışlar alçak basınç merkezine (siklon merkezi) doğru yatay istikamette yaklaşan hava kütleleri tatarından oluşturulurlar. Frontal yağışlar ise cephelere bağlı hareketlerin neden olduğu soğumalar sonucu meydana gelir ve daha bol yağışlar şeklinde oluşmaları ile dikkati çekerler. • Genellikle Türkiye üzerinde meydana gelen şiddetli yağışların depresyonik olduğu görülür. • Sahil bölgelerinde ve engebelerin bulunduğu diğer bölgelerde orografik sağnaklar görülür. • İç ve Doğu Anadolu’nun etrafı dağlarla çevrili kısımlarında konveksiyonel sağanaklar görülür. Yağışların ölçülmesi Yağışlar yağış ölçer denilen meteoroloji aletleri ile ölçülür. 1- Standart yağış ölçerler 2- Yazıcı yağış ölçerler Standart yağış ölçerler • Günlük yağışları ölçmek için kullanılır. • Galvanizli saçtan yapılmış silindir şeklindedir. • Üst tarafında çapı ve alanı belli olan daire şeklinde bir ağız kesiti vardır. • Alt tarafta yağış sularının toplandığı bir toplama kabı bulunur. • h = V/A • V= biriken su (mm³) • A= yağış ölçerin ağız kesiti (mm²) • h= yağış miktarı (mm) Yazıcı yağış ölçerler • Üç ayrı ilkeye göre çalışırlar 1- Tartı esasına göre 2- Sifon esasına göre 3- Salınım esasına göre Bu yağış ölçerlerle hem toplam günlük ve haftalık yağışlar, hem de yağışın şiddeti ölçülür. Birim zaman içinde düşen yağış miktarı yani yağış şiddeti mm/saat, mm/dk, mm/gün olarak ifade edilebilir. Yağış özellikleri • Yağış şiddeti ve sürekliliği • Yağışlarda tekerrür (yinelenme) ve yağış olasılığı • Yağış etkenliği • Kuraklık Yağış şiddeti ve sürekliliği • Bir yağışın belli bir zaman aralığında düşen miktarı (mm/dk veya mm/sa vb) yağış şiddeti veya yoğunluğu olarak tanımlanır. Şiddetli yağış • Yağışların yeryüzüne ulaştırdığı su miktarı dakikada 2.2 mm veya saatte 17.3 mm ve daha fazla ise şiddetli yağış olarak adlandırılır. Bu yağışlar genellikle konveksiyonel tipte oluşurlar bununla birlikte orografik ve cephesel yağışlarla birleştikleri de olur. Sürekli yağış • 6 saat aralıksız süren ve saatte en az 0.5 mm su bırakan yağışlardır. • Özellikle taşkın kontrolü gibi hidrometeorolojik çalışmalarda bulutların oluşturabilecekleri yağışa dönüşebilir su miktarının önceden tahmin edilmesi konusu üzerinde durulmaktadır. Yağışlarda tekerrür ve yağış olasılığı • Bunun için yağışlar frekans analizine tabi tutulurlar. • Yağışların frekans analizinde şiddet-süretekerrür bağıntısı üzerinde durulur. Bu konuda matematik-istatistik esasa dayanan değişik yöntemlerle geliştirilen formül ve abaklardan yararlanılmaktadır. Yağış etkenliği • Yağış etkenliği yeryüzüne ulaşan yağış sularının buharlaşma ve yüzeysel akıştan artan kısmıyla toprağa sızan su miktarına bağlı olarak değişmektedir. Kuraklık • Genel anlamıyla yağış azlığıdır. Yağış azlığına buharlaşma da eklendiğinde kuraklık daha da belirginleşir. Sıcaklığın az olduğu yerlerde de kuraklık olasılığı vardır. • Kutup çevreleri bağıl nemin yüksek olması nedeniyle nemli sanılmakta oysa kuraklık çekilmektedir. • Orta enlemlerde kışın egemen olan karasal antisiklonlar da önemli bir kuraklık nedeni oluştururlar. • Orta enlem çölleri ise dağların yağmur gölgesinde veya denizlerden uzakta kaldıklarından kuraklığın fazla olduğu alanlardır. • Bazı yıllar nemli bölgelerde de önemli kuraklık olaylarına rastlanabilir. Yağışların dağılışı • • • • • • • • • Yağışların dağılışında rol oynayan etkenler -Rejyonel etkenler Topografya Bakı Yamaç eğimi Yükselti Ormanlar Denizden uzaklık Deniz akıntıları Yağışlarda zamana bağlı değişimler • • • • 1- Yağışlarda günlük değişim Karasal tip günlük değişim Denizsel tip günlük değişim 2- Yağışlarda aylık ve mevsimlik değişimler Yağış rejimi • Yıllık yağışın aylara veya mevsimlere göre dağılış tarzına denir.Yağış rejimi belli koşullar altında oluştuğundan, belli alanlarda her yıl hemen hemen aynı değişim seyrinin izlendiği tipler ve alanların ortaya çıkmasına yol açar. Bu tipler ve etkili oldukları alanların belirlenmesinde daha çok mevsimlik yağışlar üzerinde durulur. Bir yerde nemlilik durumu ve hidrolojik özelliklerin değerlendirilebilmesi için yalnız yağış miktarı değil rejimin de dikkate alınması gerekir. • Örneğin, su üretim havzalarında yapılacak ağaçlandırma çalışmalarında tür seçimi için yağış rejiminin bilinmesinde büyük yarar vardır. Yağışların büyük çoğunluğunun kış dönemine rastladığı bir yörede yaprağını dökmeyecek ağaç türleriyle yapılacak bir ağaçlandırma intersepsiyon kaybını arttıracağından su veriminin azalmasına neden olabilecektir. • Yine tarımsal üretimde uygulanacak rotasyon yağış rejimi dikkate alınmadan düzenlenecek olursa yağışlı dönemde toprağın açık kalması halinde erozyon zararları aşırı derecede artabilecektir. • İntersepsiyon: Yağışın ağaçların tepe tacında tutularak toprağa ulaşmadan buharlaşan kısmıdır. • Rotasyon: Tarımsal ürünlerin yıl içerisinde dönüşümlü olarak yetiştirilmesidir. Yağış rejimi tipleri • • • • • • • Ekvatoral yağış rejimi Tropikal yağış rejimi Subtropikal yağış rejimi Muson yağış rejimi Akdeniz yağış rejimi Okyanusal yağış rejimi Kontinental yağış rejimi Kar yağışı, kar erimesi ve daimi kar sınırı • Kar yağışları, kar yağışlarının başlangıç ve sona eriş tarihleri, kar örtüsünün kalınlığı, süresi ve karların erimesi sadece meteorolojik ve klimatolojik yönden değil, bir yerdeki hidrolojik ilişkiler bakımından da önemlidir. • Özellikle dağlık bir ülke olan ülkemizde kar örtüsünün oluşum ve erime koşulları, yağış havzalarındaki akımlar, sel ve taşkınların meydana gelişi ile çok yakın ilgili bulunmaktadır. • Hava sıcaklığındaki değişmeler sonucu ortay çıkan ani kar erimeleri, kısa sürede yüksek akımların oluşmasına ve sel ve taşkın zararlarına yol açmaktadır. Bu gibi durumlara sağınak yağışların eşlik etmesi halinde karşılaşılan tehlike ve zararlar daha da büyük boyutlara ulaşmaktadır. • Kar örtüsünün süresi, kar halindeki yağışların miktarı ve erimelerinde rol oynayan etmenlere bağlıdır. Normal koşullar altında devamlı bir kar örtüsünün oluşumu için sıcaklığın 0C ile -5C arasında olması gerektiği halde, nemli yamaçlarda bu oluşum, sıcaklık 0 C ye düşmeden de görülebilir. Diğer atarftan düzlük alanlarda kar örtüsü günlük ortalama sıcaklığın = yi aşması halinde ortadan kalktığı halde bol yağışlı dağlar üzerinde 5C ye kadar kalabilmektedir. • Bu durum karların erimesinde etkili olan etkenler dikkate alındığında açıklanabilir. • Sıcaklık • Güneşlenme süresi • Yağmur halindeki yağışlar • Hareket eden hava kütlelerinin temas yüzeylerinde kar örtüsüne ilettikleri enerji, • yer altında daha yüksek olan ısının kar örtüsüne geçişi • kar örtüsü ile temas halinde bulunan hava içerisindeki su buharının yoğunlaşması sırasında açığa çıkan saklı enerji gibi etkenler • Bu etkenler büyük ölçüde yükselti, bakı, ve enlem derecelerine bağlıdır. • • • • Yükselti arttıkça; Kar örtüsünün kalınlığı fazlalaşmakta, Yerde kalış süresi uzamakta, Belli bir yükseltiden sonra yeryüzü sürekli olarak karla kaplı bulunmaktadır • Sürekli karla kaplı bu yükselti kademesine daimi kar sınırı denir. • Oluşumları bakımından birbirlerinden farklı iki sınırdan söz edilebilir. • 1- Topografik yapının uygunluğu nedeniyle karların erimeden kalıcı kütleler oluşturduğu orografik daimi kar sınırı • 2- Yerel özellikleri nedeniyle karın tutunmasına uygun bulunmayan dik eğimler, kar birikimine elverişli çukurluklar veya gölgelik alanlar gibi koşullarla ilgisi bulunmayan kalıcı kar kütlelerinin oluştuğu klimatik daimi kar sınırı • Orografik daimi kar sınırı yükselti bakımından çoğu kez klimatik kar sınırının altında kalmaktadır. • Genellikle aralarındaki fark 50-100 m veya fazla olabilmektedir. • Türkiye’de daimi kar sınırı • Doğu Karadeniz dağlarının kuzey bakısında 3100 m civarında, güney bakısında 3400 m, • İç Anadolu’da 3500 m den geçen bu sınır • Doğu Anadolu’da 3700-4000 m ye ulaşmaktadır. • Buharlaşma, nem ve yağış ölçmeleri • Topraktan, serbest su yüzeyinden buharlaşma ve bitki örtüsünün transpirasyon yoluyla sarfettiği su kayıplarının belirlenmesi hidrometeorolojik çalışmalarda büyük önem taşımaktadır. • Örneğin buharlaşma miktarının bilinmesi önerilen bir baraj veya göletin yapılabilirliği açısından yer seçiminde veya bir baraj sisteminin çalıştırılma aşamasında üzerinde önemle durulması gereken bir kriterdir. • Hemen her tip su bilançosunun hesaplanmasında buharlaşma ve evapotranspirasyon en önemli unsur olarak öne çıkmaktadır. • Buharlaşmanın indirekt yoldan belirlenmesine yarayan aletler genelde Atmometre veya Evaporimetre isimleriyle tanınırlar. Bu aletler; • 1- Buharlaşma panları (havuzları veya tankları) • 2- Gözenekli porselen cisimler, • 3- Islak kağıt yüzeyler. 1- Buharlaşma panları (havuzları veya tankları) • Bunlarla ölçülen buharlaşma miktarları göl ve barajlardan yani açık su yüzeylerinden buharlaşmanın hesaplanmasında kullanılırlar. Hidrometeorolojik amaçlı en çok kullanılan panlar; • 1- A-sınıfı buharlaşma panı • 2- GGI-3000 tipi panlar • Buharlaşma panlarıyla yapılan gözlemlerde günlük buharlaşma miktarı, birbirini izleyen günler arasındaki su seviyesi farkı olarak hesaplanır. Bu arada yağış meydana gelirse hesaplamada dikkate alınır. Pandaki su seviyesi, panın duvarındaki sabit işarete kadar su ilave edilerek veya yağışla gelen su uzaklaştırılarak tayin edilir. Bu şekilde birbirlerini izleyen iki gün için belirlenen su seviyeleri arasındaki farktan buharlaşma miktarı bulunur. • • • • • E = P± ΔH Burada; E = buharlaşma miktarı (mm) P = Yağış (mm) ΔH = pandaki suya ilave edilen veya uzaklaştırılan su miktarı Nem ölçmeleri • Havadaki nem miktarının ölçülmesi, değişik cihazlardan yararlanılarak yapılmaktadır. En yaygın kullanılanları; • Higrometre • Psikometre Nem değişmelerini sürekli olarak kaydedenlere Higrograf Ve sıcaklıkla nem değişmelerini birlikte kaydedenlere Termohigrograf kullanılmaktadır. Yağış ölçmeleri • Yağış ölçmelerinin dayandığı temel ilke; • Bir düzlem üzerine yağış olarak düşen su miktarının yükseklik olarak ifadesidir. Kuraklık ve Türkiye Açısından • Genel Bir Değerlendirme • KURAKLIK VE KURAKLIK TİPLERİ • Kuraklık meteorolojik olarak yağışların "normal" seviyesinin altına düşmesi olarak tanımlanır. • kuraklık "yağışların kaydedilen normal seviyelerinin önemli ölçüde altına düşmesi sonucu arazi ve su kaynaklarını olumsuz etkilenmesi ve hidrolojik dengede bozulmalara sebep olan doğal olay " olarak tanımlanabilir (BMÇMS, 1997). • Kuraklığın başlangıç ve bitişinin belirsiz oluşu, kümülatif olarak artması, aynı anda birden fazla kaynağa etkisi, ve ekonomik boyutunun yüksek olması onu diğer doğal afetlerden ayıran en önemli özellikleridir. • Herhangi bir bölgede kuraklık, frekans, şiddet, süre ve etki alanı gibi ifadelerle tanımlanır. • Kuraklığın literatürde tanımlanan birçok çeşidi olmakla beraber dört belirgin kuraklık tipi vardır (Wilhite ve Glantz, 1987). Bunlar; • meteorolojik kuraklık, • tarımsal kuraklık, • hidrolojik kuraklık ve • sosyo-ekonomik kuraklıktır (Şekil 1). Şekil 1. Kuraklık Tipleri ve Kuraklığın Farklı Kaynaklar Üzerinde Etkisi • • • • • • • • • Meteorolojik kuraklık; uzun bir zaman içinde yağışın belirgin şekilde normal değerlerin altına düşmesi olarak tanımlanır. Nem azlığının derecesi ve uzunluğu meteorolojik kuraklığı belirler ve bölgeden bölgeye gelişiminde farklılıklar gözlenir. Örneğin yağışın ve yağışlı gün sayısının belirli bir değerden az olması temeline dayanarak kurak periyotlar teşhis edilir. Diğer bir tanım şekli yağışın aylık, mevsimlik veya yıllık toplamlarının ortalamadan olan farkları ile ilişkilidir. Tarımsal kuraklık; meteorolojik kuraklığın çeşitli özellikleri ile çok yakın ilişkilidir. Toprakta bitkinin ihtiyacını karşılayacak miktarda su bulunmaması olarak tanımlanan tarımsal kuraklık nem kaybı ve su kaynaklarında kıtlık oluştuğu zaman meydana gelir. Ürün miktarında azalmaya, büyümelerinde değişime ve hayvanlar için tehlikeye sebep olur. Hidrolojik kuraklık; yeraltı su kaynakları, yüzey suları veya yağış periyotlarının etkisi ile ilişkilidir. • Meteorolojik kuraklığın uzaması durumunda hidrolojik kuraklıktan söz edilir. Uzun süreli yağış azlığının kaynak seviyeleri, yüzey akışı ve toprak nemi gibi hidrolojik sistemin bileşenlerinde kendisini göstermesidir. Yeraltı suları, nehirler ve göllerin seviyesinde keskin bir düşüşe sebep olur. Bir dönemde yaşanan yağış miktarında azalma toprak neminde hızlı azalmaya neden olacağı için tarımla uğraşanlarca hemen hissedileceği halde hidroelektrik santrallerinde bir süre etkili olmayacaktır. • Kuraklığın sosyo-ekonomik tanımı meteorolojik, hidrolojik ve tarımsal kuraklıkla bağlantılı bazı ekonomik ürünlerin arz ve talepleriyle ilgilidir (NDMC,1995). • Sosyo-ekonomik kuraklık, yukarıda bahsedilen kuraklık tiplerinden farklı bir durum arz eder. Çünkü bu kuraklık yer ve zamana bağlı olarak ortaya çıkar. Sosyo-ekonomik kuraklık yağışlardaki azalmanın sonucu olarak gelişen ve üretimin ihtiyacı karşılayamadığı durumlarda ortaya çıkar. • TÜRKİYE'DE KURAK KOŞULLARI • Yağışa bağlı iklim sınıflandırmalarında genelde kabul edilen esaslara göre, • yıllık ortalama yağışı 250 mm'den az olan yerler kurak, • 250-500 mm arası olan yerler ise yarıkurak iklime sahip olarak tanımlanır ( Kömüşçü ve Erkan,1998). • Türkiye'de İç Anadolu ile Doğu Anadolu'nun önemli bir kısmı yarıkurak iklim alanına girmektedir (Şekil 2). • Türkiye'de sadece yağışa bağlı olarak ciddi derecede kurak sayılabilecek alanlar yoktur. Bununla beraber İç Anadolu'da Tuz Gölü ve çevresi 300 mm'ye yakın yıllık yağışları ile kurak bölge olma sınırına yakın özellikler gösterirler. Bu arada Aydeniz metoduna göre yapılan ve yağışın yanında sıcaklık, nispi nem ve güneşlenme süresi gibi diğer faktörlerin dikkate alındığı çalışmaya göre ise Türkiye'de kuraklıktan etkilenen alanların sınırlarının genişlediği görülmüştür. • Buna göre, İç Anadolu'nun tamamı, Doğu Akdeniz, Güneydoğu Anadolu Bölgelerinin bir kısmı kurak özelliğe sahip olup, yer yer çöl ve çok kurak özellik gösterirler. Erinç tarafından uygulanan yağış etkinliği indisi ise Türkiye'de tam kurak sayılabilecek bir bölge olmadığını, ancak Akçakale, Urfa, Iğdır, Tuzluca ve Konya'da indisler kuraklık sınırına yakın değerler vermektedirler. Yine Erinç indisine göre, İç Anadolu Bölgesi (Yukarı Kızılırmak Bölümü hariç) ile Güneydoğu Anadolu Bölgesi'nin Urfa Platoları, Diyarbakır Havzası, Mardin Çevresi yarıkurak alanlar sınıfına girmektedir. Ancak bu alanların yarıkurak karakteri her yerde aynı değildir. Özellikle bitki örtüsü etkisi faktörü de dikkate alındığında Konya ve Urfa çevrelerinin güneyinde kalan yörelerde kuraklığa karşı eğilim daha kuvvetlidir. • Yağış özellikleri bakımından yağışlı günler sayısının bilinmesi kuraklık ihtimalleri bakımından önem taşır. Türkiye'nin büyük bir kısmında yağışlı günler sayısı azdır ve bölgelere göre ortalama 60 ile 175 gün arasında değişmektedir. En yüksek değerler ülkenin kuzeyinde Karadeniz kıyıları boyunca uzanan şerit üzerinde olup, bu kuşak içinde yağışlı günlerin sayısı yer yer 138 ve 141'e kadar ulaşmaktadır. Diğer taraftan Akdeniz Bölgesinde yağışların yılın belli bir dönemine ait olması nedeniyle yağış miktarının ve yağışlı gün sayısının toplamı fazla değildir. Türkiye'nin yarıkurak bölgelerini oluşturan İç Anadolu ve Güneydoğu Anadolu Bölgelerinde yağışlı günler sayısı 100'ün altına düşer. • Özellikle Akdeniz, Ege ve Güneydoğu Anadolu Bölgeleri yıllar-arası yağış değişkenliklerinin en fazla olduğu bölgelerdir. Bölgesel bazda yağış değişkenliğini göstermek için kullanılan varyasyon katsayısı, yağış ortalamalarının yüzde 36 ile Güneydoğu Anadolu Bölgesinde olduğunu gösterirken, bu oran Doğu Anadolu'nun büyük bir kısmında ve Akdeniz kıyı kuşağında yüzde 25'e ve Karadeniz Bölgesi'nde yüzde 20'nin altına düşmektedir. Genelde, varyasyon katsayısının yüzde 20'nin üzerine çıktığı bölgeler ise, yağıştaki değişkenlikler sebebiyle kuraklığın şiddet ve sıklığının en fazla olabileceği yerleri ifade eder. TÜRKİYE'DE KURAKLIĞA ETKİ EDEN FAKTÖRLER • atmosferik koşullar, • fiziki coğrafya faktörleri, ve • iklim koşulları yer almaktadır. • Türkiye soğuk aylarda polar, sıcak aylarda ise tropikal hava kütlelerinin etkisi altındadır (Şensoy,S.2001). Sibirya üzerinden gelen cP hava kütlesi karasal karakterli soğuk ve kurudur. Kış aylarında sis ve ayaza neden olur, bazen Karadeniz'i geçerken nem kazanarak orografik yağışlar yapabilir. Atlas Okyanusundan gelen mP hava kütlesi ise Avrupa ülkeleri ve Balkanları geçerek ülkemizi etkiler. Yerde belirgin olmayan A.B. Sistemleri ile gelmedikleri için kararsızlık yağışları yapar. Yağış olarak Karadeniz sahilinde yağmur iç kesimlerde kar bırakabilir. Akdeniz Üzerinden geldiğinde ise daha fazla etkili olur ve her türlü yağışı bırakır. mT hava kütlesi sıcak ve nemli karakterli olduğu için batı bölgelerimizde oldukça fazla yağış bırakır. cT hava kütlesi ise K. Afrika üzerinden gelir karasal sıcak ve kurudur. Kuzey sistemlerle karşılaşırsa Akdeniz cephesini oluşturup yağış bırakabilir. Diğer taraftan Akdeniz'den geçerken yeterli ölçüde nem kazandığı takdirde yine yağış yapması söz konusudur. Zaman zaman gördüğümüz çamur yağışları da bu hava kütlesinin ülkemizi etkilemesinin bir sonucudur. • Yeryüzünde iklim özelliklerinin meydana gelişinde fiziki coğrafya faktörlerinin de önemli etkileri vardır. Bunlar denize yakınlık-uzaklık (karasallık derecesi), yükselti ve oroğrafik özelliklerdir. • Türkiye yüksek bir ülkedir ve ortalama yükseltisi 1100 m den fazladır. Örnek olarak, ülkemizin deniz seviyesi ile 500 m arasında kalan alçak alanları ancak % 17,5 kadar iken, 1000 m den daha yüksek alanları ülke yüzölçümünün % 55 den fazlasını meydana getirir. Bu durumun Türkiye'nin iklim koşulları üzerinde çok önemli etkiler yapacağı açıktır. • Her şeyden önce birbirine yakın yerler arasında büyük yükselti farklarının varlığı, yerel farkların ortaya çıkmasına ve özellikle yağış ve sıcaklık koşullarının yatay ve düşey yönde hızlı değişmeler göstermesine neden olmaktadır. Kıyı bölgelerinden iç kısımlara ve batıdan doğuya doğru yükseltinin artması ve ülke yüzölçümünün yarıdan fazla bir kısmının 1000 m' den daha yüksek olması yüzünden buralarda kış aylarının soğuk ve sert geçeceği, yaz mevsiminin ise kısa süreceği kolayca anlaşılabilir. Bununla birlikte yükseltinin iklim şartlarına etkisi, yalnız sıcaklık dağılışı ve farkları yönünden değil, yağış ve nemlilik yönünden de olur. • Gerçekten ülkemizde yüksek dağlar ve platolar en fazla yağış alan yerler olurken, dağlarla çevrili İç Anadolu havzalarında yağış miktarlarının çok düşük olduğu tespit edilir. Nemli rüzgarlara karşı olan yüksek dağlar, yağışların dağılışında doğrudan doğruya etkili olurken, yükselti faktörü aynı zamanda yağış şeklini de tayin etmektedir. Gerçekten alt yamaçlarda ve alçak alanlarda yağmur şeklindeki yağışlar baskın iken, yüksek yamaçlarda ve doruklarda kar şeklindeki yağışlar egemen olmakta ve sıcaklığın düşük olması nedeniyle kar örtüsünün yerde kalma süresi de yılın büyük bir kısmını kapsamaktadır. Türkiye'de bölgeler, hatta yöreler arasında görülen kuvvetli iklim farkları, her şeyden önce, mevcut yükselti farkının bir sonucudur. • Türkiye gibi orta kuşak ülkelerinde yıl içinde yağışlı kış ve kurak yaz dönemleri olmak üzere birbirinden farklı iki dönem bulunur. Türkiye yıllık toplam yağışlarının %35'ini kış aylarında almaktadır. Bunu ilkbahar ve sonbahar mevsimleri izlemekte, yaz aylarında ise bu oran %11'e düşmektedir. • Bu durum, genel atmosfer sirkülasyonu ve hava kütleleri ile yakından ilgilidir. Türkiye kış aylarında denizel kutupsal ve karasal kutupsal hava kütlelerinin etkisinde kalır. Bu hava kütleleri ve bunlara bağlı cephe sistemleri Türkiye'de kış aylarının yağışlı geçmesini sağlar. Bu hava kütlelerinin kuzeye ve güneye hareketleri sırasında kararsızlık kazanması bol yağışlara sebep olur. Bu sebeple Türkiye'de kış kuraklığı ciddi boyutlarda söz konusu değildir. Yazın ise bu hava kütleleri değişen termik koşullara bağlı olarak alansal olarak küçülür ve etkilerini kaybederler. Bunların yerine tropikal hava kütleleri etkinlik kazanır ve Azor yüksek basıncı kuvvetlenerek etki alanını genişletir. Ayrıca güneyde kara yüzeylerinin ısınmasına bağlı olarak Basra alçak basıncı oluşur. Bu durum iki büyük sistem altında kalan Akdeniz Havzasında denizel tropikal ve karasal tropikal hava kütlelerinin etkinliğini artırır. Gelişen bu basınç sistemlerine bağlı olarak etkili olan kuzey-kuzeybatı yönlü rüzgarlar ülkenin kuzeyinin yağışlı diğer yerlerin ise kurak geçmesine sebep olur. • Atmosferik koşulların yanında topoğrafik koşullar da kurak alanların belirlenmesinde önemli rol oynar. Türkiye'yi kuzeyden ve güneyden kuşatan dağ sıraları yağış miktarı bakımından ülkemizi iki farklı bölgeye ayırır. Türkiye'nin yıllık ortalama yağış dağılışı incelenirse, Türkiye'de en fazla yağış alan yerlerin kıyı kuşağına giren alanlar olduğu görülür. Buna karşılık iç bölgelerde yağışlar belirgin bir şekilde azalmaktadır. Öncelikle, Türkiye'yi çevreleyen ılık denizlerin buharlaşma kaynağı olarak yağış koşulları üzerindeki etkisi önemlidir. Kıyı bölgelere ulaşan nemli hava kütleleri, Kuzey Anadolu dağları ve Torosların dış yamaçlarında yükselir ve kıyı kuşağı ile bu dağlara bol yağış düşer. Buna karşılık iç kısımlara ulaşan hava kütleleri taşıdıkları nemin önemli bir kısmını kıyı kuşağında bırakmış olduklarından ve dağları aştıktan sonra alçaldıkları sırada adyabatik olarak ısındıklarından daha az nem içerirler. Bu nedenle iç bölgelerde yağış, kıyı bölgelerine oranla daha azdır. Diğer taraftan, iç bölgelerde kış mevsiminde yüksek basınç koşullarının egemen olması, yazında yüksek olan sıcaklığın yoğuşmayı zorlaştırması, yağışların bu alanda daha az etkili olmasına neden olur. TÜRKİYE'DE KURAKLIK EĞİLİMLERİ • Sahel'de ve Subtropikal kuşak yağışlarında 1960'lı yıllarda başlayan ani azalma, 1970'li yıllarla birlikte Doğu Akdeniz Havzası'nda ve Türkiye'de de etkili olmaya başlamıştır. Yağışlardaki önemli azalma eğilimleri ve kuraklık olayları, kış mevsiminde daha belirgin olarak ortaya çıkmıştır. 1970'li yılların başı ile 1990'lı yılların başı arasındaki kurak koşullardan en fazla, Ege, Akdeniz, Marmara ve Güneydoğu Anadolu bölgeleri etkilenmiştir (Turkeş, 1996a). Kuraklık olaylarının en şiddetli ve geniş yayılışlı olanları, 1973, 1977, 1990 ve 1991 yıllarında oluşmuştur (Şekil 3). 1994-1998 döneminde ise, Doğu Anadolu Bölgesi dışında Türkiye'nin büyük bir bölümünde önemli bir yağış azlığı gözlenmemiş ya da meteorolojik kuraklıklar yaşanmamıştır. • Bu dönemin hemen ardından 1999-2000 yıllarında ve 2001 yılının ilk üç ayında ise, Türkiye'nin büyük bir bölümünde yeniden kuraklık olayları yaşanmıştır. Şiddetli ve yaygın meteorolojik kuraklıklar, özellikle Doğu ve Güneydoğu Anadolu ile Ege ve Akdeniz bölgelerinde etkili olmuştur. Uzun süreli ortalamaların çok altındaki yağış koşullarına bağlı meteorolojik kuraklıkların bir sonucu olarak, Türkiye'de tarımsal ve hidrolojik kuraklıklar da ortaya çıkmıştır. Su açığı ve su sıkıntısı, yalnız tarım ve enerji üretimi açısından değil, sulamayı, içme suyunu, öteki hidrolojik sistemleri ve etkinlikleri içeren su kaynakları yönetimi açısından da kritik bir noktaya ulaşmıştır. Nisan-Mayıs 2001'de ise, Türkiye'nin büyük bir bölümünde bereketli yağışlar oluşmuştur. • Genel olarak Doğu Akdeniz Havzası'nın ve Türkiye'nin yıllık ve özellikle kış yağışlarında gözlenen önemli azalma eğilimleri, bu bölgede egemen olan cephesel orta enlem ve Akdeniz alçak basınçlarının sıklıklarında özellikle kış mevsiminde gözlenen azalma ile yüksek basınç koşullarında gözlenen artışlarla bağlantılı olabilir. Öte yandan, özellikle karasal yağış rejimine sahip bazı istasyonların ilkbahar ve yaz yağışlarında, zayıf bir artış eğilimi gözlenmektedir. • Son 30 yılda Türkiye'de kurak koşulların hakim olmasına neden olan meteorolojik koşullar daha çok sirkülasyon sistemleri ve Kuzey Atlantik Salınımı'nda görülen değişmelere bağlı olarak açıklanabilir. 1980'den sonra Sibirya Antisiklonun zayıflaması (kış kuraklığı), Azor antisiklon sırtının Doğu Akdeniz'e ulaşması (kış kuraklığı), Akdeniz'e gelen cephe sistemlerinin azlığı, Basra alçak basıncının kuzeye sokulması (yaz kuraklıkları) ve Azor ve Basra alçak basınçlarının birleşerek kuvvetlenmesi (yaz kuraklıkları) olarak kendini göstermiştir. Ayrıca Kuzey Atlantik Salınımı (NAO) 'nın pozitif devreleri Türkiye'de ki kurak koşullarla oldukça uyumludur (Şekil 4).
