Kış sona ermeden ilginç bir konuyla ilgili yeni bir başlık daha açmaya karar verdim. Bu defa başlıkta ele alacağımız konu ” Gökgürültülü Kar Yağışları” ! Genelde herkes kar yağarken şimşek çakar mı sorusuna cevap arar, yine de İstanbulluların sahil kesiminde yaşayanlarının kışın gökgürültüsü duymaya alışık olduklarını biliyoruz, fakat bu başlıkta Ankara gibi bir İç Anadolu kentinde yaşanan gökgürültülü kar sağanağı örneği ile bu konuda bilgi vermeye çalıştım, haydi okumalar – Mehmet Can Tanyeri

Gökgürültülü kar yağışları karaların iç kesimlerinde pek ender görülen bir olgu olmasından dolayı bilimsel açıdan pek fazla incelenememiştir. ABD’de yapılan istatistiksel araştırmalara göre Kuzey Amerika’nın iç kesimlerinde meydana gelen kar yağışlarının sadece %0,07-1.13’ü şimşek üretebilmekteymiş. (Buna deniz/göl etkisi veya termodinamik konveksiyon örnekleri dahil değil)

Bir kar bırakan kümülonimbusunun sıcak dönemlerde oluşan kümülonimbuslara oranla kıyaslanamayacak derece de çok az şimşek yapması ve gökgürültüsünün(tabi şimşek ışığının da) kar yağışı  ile büyük oranda emilmesi yüzünden, bu konu hem çok araştırılamamış hem de çoğu zaman insanlar tarafından pek farkedilememiştir.

Kümülonimbusları oluşturan fiziksel etkenin konveksiyon olduğunu, bu yazıyı okuyan herkesin bildiğini varsayarak, bu yazımda konveksiyon hakkında çok detaylı bilgi sunmayacağım. Daha önce şu makalemde termodinamik ve dinamik konveksiyon ayrımı yapmıştım. Konveksiyonu arttıran en önemli koşullardan birisi sıcaklık faktörünün dışında yüksek nem oranıdır. Zira nemli olan hava parseli kuru hava parseline oranla daha az yoğunluğa sahip olduğundan kuru hava üzerinde  yoğunluk farkından dolayı yükselir. Örnek olarak deniz etkisi ile oluşan yağışlarda da kutupsal kökenli kuru ve soğuk hava kütlesi göreceli olarak daha sıcak su kütlesi üzerinden yaklaşık 50 km mesafe yol aldığında alt seviyelerinden itibaren ısı ve nem kazanır. Bu ısı ve nemin kutupsal kökenli soğuk  hava kütlesinin aşağı seviyelerindeki yoğunluğunu düşürmesiyle, konveksiyon başlar. Yükselen hava parseli doygun hale gelene kadar her 1000 feet mesafede yaklaşık 3 derece ısı kaybeder ve en sonunda doygun hale gelerek konvektif bulut oluşumu başlar.

Yağışla birlikte şimşek ve gökgürültüsünü daha çok ılık aylarda sık gözlendiğini hepimiz biliyoruz. Çünkü sıcak dönemlerde bunu sağlayacak kolaylıkla var olabiliyor mesela aşağı seviyelerdeki yeterli nem oranı(yüksek ışba sıcaklığı), yüksek sıcaklık, aşağı seviyelerdeki kararsızlıktan dolayı hava parselinin yukarı doğru yükselebilmesi hatta bu yükselebilmeye yardımcı olan dinamik faktörler gibi….Lâkin, kışın en önemlisi sorun sıcaklıkların düşük olması ve soğuk havanın düşük nem kapasitesidir. Bunun dezavatajını şu şekilde açıklayabiliriz:

Doymamış haldeki hava parseli her 1000 feet mesafede 3 derece ısı kaybaderken, doygun hale gelen hava parseli sıcaklık yüksek olursa 1000 feette 2 derece ısı kaybedebilir. Bu da konveksiyonu arttır, yani kümüliform bulutları geliştirir. Sıcaklık düşük olduğunda ise havanın su buharı tutma kapasitesi de düştüğünden doygun hava parseli de yükselme sırasından kuru hava parseli gibi davranmaya başlıyor, hatta -40 derecelik doygun hava parseli ile kuru hava parselinin yükselirken kaybettikleri  ısı hemen hemen benzer durumdadır. İşte bu düşük sıcaklık koşulları bu nedenle konveksiyonu olumsuz etkiler.

Bunu en güzel şu şekilde skew-t log (p) diyagramı üzerinden gösterebilirim.

Kuru Adyabatlar (Dry adiabats)
Skew-T diyagramında hafiften kavisli çizilirler ve yükselmekte olan kuru hava parselinin sıcaklık değişimini gösterirler. Kuru adyabatta her 10 derecelik soğuma yaklaşık olarak 1000 metreyi ifade eder.

Doygunluk adyabatları (Saturation adiabats)
Diğer bir adı ile nem adyabatlarıdır. Skew-T diyagramında kavisli çizilirler ve doygunluğa  erişmiş ve yükselmekte olan bir hava parselinin sıcaklık değişimini gösterirler. Kararsızlık tespiti açısından kritik önem taşır. Bunun ayrıntılarını ileriki dönemdeki makalelerimde vereceğim.

Kuru adyabatlardan skew-t diyagramındaki en önemli farkı, nem adyabatlarının kavisleri soldan sağa belirgin şekilde farklılık gösterir. Ancak kuru adyabatlar neredeyse, hep aynı eğimde ve kaviste kalırlar.

Şimdi bunu neden anlattım ? 🙂 Kuru ve nem adyabatlarına beraber aşağıdaki grafikte bakacak olursanız sola doğru yani sıcaklık düştüğü yerde bu çizgilerin birbirine çok nem şekilde benzemeye başladığını göreceksiniz.

Termodinamik konveksiyonun temel mantığı parsel teorisini esas alır. Yükselen bir hava parselindeki sıcaklık değişimi ( Parcel Lapse Rate veya Parsel Trajectory ), troposferin en aşağı tabakasından (planetary boundary layer), yukarı doğru yükselmesi sırasındaki sıcaklık değişimini(azalışını) ifade eder. Yükselen bir hava parseli önce doyana kadar , Skew T Log P diyagramında kuru adyabatik çizgisini paralel şekilde takip edererek yükselir, doyduktan sonra da doygun adyabatik çizgisini izler. Eğer bu parselin sıcaklığı yukarıdaki gerçek sıcaklıktan 500 mb seviyesindeki sıcaklıktan yüksek olursa hava o seviyede kararsız demektir.  Kuru hava yukaru yükseldikçe daha hızlı soğucağı için kuru hava ile benzer özellikler gösteren bir hava parseli de işte bu yüzden kararlı hava koşulları açısından daha uygun koşullar yaratmaktadır. Bu nedenle soğuk havalarda doygun hava parseli de kuru hava gibi davranmaya başladığından hava daha kararlı olmaya meyillidir. Parsel teorisi ile ilgili ayrıntıları şuradaki makalemden okuyabilirsiniz.

Peki, soğuk aylarda kar sırasında şimşek nasıl çakar ?
Yer seviyesinden hava parselinin yukarı doğru yükselmesi soğuk havalarda zor olduğuna göre (yer ile yukarı arasında çok aşırı uç bir sıcaklık farkı yoksa) elbetteki kar kümülonimbuslarını oluşturacak başka etkenler üzerinde durmamız üzerinde yarar var.

3 Mart 2012 12Z temp sonuçlarına göre termodinamik kararsızlık koşullarının Ankara’da yeterli olmadığını biliyoruz.

Ankara veya Eskişehir gibi bir İç Anadolu kentlerinde soğuk günlerde ancak 2 tetikleyici faktör, yerdeki kararsızlık (veya yetersiz kararsızlık) koşullarına rağmen kar yağdıran bir kümülonimbusun oluşmasına olanak sağlayabilir. Birincisi çok güçlü dikey hız, ikincisi yukarı seviye konveksiyonudur (elevated convection).

3 Mart 2012 Cumartesi günü Eskişehir, Ankara, Batı Karadeniz hatta Marmara’nın doğusu ile Güney Marmara’da şimşek aktivasyonu gözlendi. Yağışlar Batı Karadeniz ve İç Anadolu’da kar şeklindeydi, hatta İstanbul’un da o gün yüksek bölgelerinde kar yağdı. Hem Eskişehir hem de Ankara’dan kar yağarken gökgürültüsünün duyulduğunu teyit eden insan sayısı oldukça fazla ve bu makaleyi yazan olarak ben de bizzat Ankara/Bilkent’te yoğun kar sağanağı sırasında 2 defa gökgürültüsü işittiğim için bu durumla ilgili bir makale açma gereği gördüm.

Bilkent Gökgürültülü Kar

Ne yazık ki Meteoroloji Genel Müdürlüğü‘ne ait yerli bir şimşek gözlem ağı olmadığı ve bizim de bu verilere ulaşamayacağımız için insanların “gökgürültüsü duyduk” beyanlarının bilimsel açıdan ikna edici bir bilgi olmadığını biliyorum. Kendimin de duymuş olması bu durumu değiştirmiyor elbette. Bu yüzden yazının giriş bölümünde TRT videosu koydum. Alman Blitzortung, o gün İç Anadolu, Batı Karadeniz ve Marmara’da şimşek raporu etmiş. (Türkiye’de onların da detektörleri olmadığı için hepsini yakaladıklarını düşünmüyorum ama yine de işimize yarıyor.) Doğu Akdeniz’deki şimşeklerin doğrudan termodinamik konveksiyon ile oluştuğunu biliyoruz.

O güne ait sıcaklık adveksiyon GFS model verileri Karadeniz’den iç kesimlere güçlü bir adveksiyon öngörmüş.(Diğer bütün modellerde benzer koşullar sunuyordu, kalabalık olmasın diye göstermedim.)
Ankara ve Eskişehir’de soğuk cephenin geçişi ile beraber hem 850 mb, hem de 500 mb seviyesinde yoğun soğuk hava taşınımı var.
Aynı saatlerde kuzeybatıdan sokulan polar jet akımı yukarı seviye konveksiyonunu arttıran başka bir unsur: Tıpkı elektirik süpürgesi misali, geçerken aşağı seviyelerdeki havayı yukarı doğru çekiyor, bir diverjans alanı oluşturuyor.
Dikey hız dinamik yükselme açısından olmassa olmaz bir koşuldur. Pozitif değerler batmakta olan (alçalan), negatif değerler ise yükselen hava hareketi olan alanları gösterir. Aşırı negatif değerlerde genellikle yağışlar da şiddetlidir. Kışın operasyonel önemi ise, yukari seviye konveksiyonuna ilişkin diğer etkenler de kuvvetliyse  gök gürülütülü kar tahmini yaparken de faydalanılabilir.

NOT: Bu makaleden alıntı yapılması serbesttir ancak medeni bir şekilde isim ve referans göstermenizi beklelerim. İsim göstermeden aşırmak bir hırsızlıktır, etik değildir.

Referanslar:
Herschel, A. S., 1888: Lightning in snowstorms. Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 14, 222–225.
Kitagawa, N., 1992: Charge distribution of winter thunderclouds. Res. Lett. Atmos. Elec., 12, 143–153.