Soğuk havada konveksiyon olur mu, olmaz mı ? Sorunun cevabını bu başlık altında bulabileceğinizi düşünüyorum. Yazıyı medeni şekilde referans göstererek alıntı yapmanız serbesttir, iyi okumalar – White Fox

Konveksiyon denince genel olarak herkesin aklına yerin güneşin etkisiyle ısınması sonucu havanın yukarı doğru yükselmesi gelir. Bu dar anlamda konveksiyondur ve bu konveksiyona termodinamik konveksiyon adı verilir. Bahar ve yaz aylarında İç Anadolu bölgesinde görülen kırk ikindi yağışları büyük oranda termodinamik konveksiyonun bir sonucudur. Nitekim, İstanbul’u sonbahar ve kış aylarında vuran deniz etkisi ile oluşan yağışlar da termodinamik konveksiyonunun etkisiyle oluşur.

Dar anlamın dışına çıkarsak konveksiyon; şiddetli radyasyon enverziyonlarının olduğu merkezlerde, soğuk cephenin arkasında, sıcak cephenin önünde de, yerdeki ısınma durumundan da bağımsız olarak meydana gelebilir. Bu şekilde oluşan konveksiyon tipine ise dinamik konveksiyon adı verilir. Geniş anlamda konveksiyon, dinamik ve termodinamik olmak üzere 2 türlüdür. Dinamik konveksiyonlar da, termodinamik konveksiyonlar gibi haydi haydi gökgürültülü fırtınalara da sebep olabilir. Dinamik konveksiyon gözardı edildiğinde; örneğin Antalya’da kışın CAPE ve lifted indeks değerlerine bakarak oraj tahmini yaparsanız yanılabilirsiniz, çünkü bütün kararsızlık indeksleri yer seviyesi temelli verilerdir ve dinamik konveksiyonla ilgili fikir vermez.

Dinamik konveksiyonlar, yer seviyesi bazlı olmadıkları için, ingilizce literatürde elevated convection olarak da bilinir.

Dinamik konveksiyonun olabileceği başlıca durumlar şunlardır.

1- Jet Streak:
Jet akımlarının 300 mb seviyesinden takip edildiğini biliyoruz, Jet Streak ise jet akımının içindeki en yüksek rüzgarlı yerel alanı ifade etmek için kullanılıyor. Yani, jet akımının yerel olarak en kuvvetli olduğu yeri ifade eder.

Örneğin aşağıdaki haritada, yükseklik konturlarının en yoğunlaştığı ve rüzgar hızının en yoğun olduğu yer Norveç’in batı tarafı, orası Jet Streak bölgesi:

Rüzgar hızındaki artış ve düşüşüyükseklik konturlarının kavisi(eğimi) de eklendiğinde(bu eğim yatay kısa mesafe de yön değişimine bu da, saat yönünde veya saatin tersi yönünde harekete yol açıcaktır.), yukarıda etkin diverjans ve konverjans alanları oluşturur. İşte jet streakin yukarı da yarattığı diverjans ile dinamik konveksiyon meydana gelir.

Jet streak ne kadar kuvvetli olursa, yer alçağı o kadar derinleşir, jet streak zayıflamaya başlarsa yer alçağı da güçten düşer. Dinamik konveksiyonda jet streak etkisi her zaman olması gereken bir koşul değildir. Ancak Jet streaklerin olduğu yerde dinamik konveksiyon da vardır.

2- Vorticity (girdap) faktörü:

Dinamik konveksiyon pozitif vorticity alanlarında oluşabilir. Bu yüzden vorticity incelemesi yapmak gerekir.

Vorticity kavramı, en basit ifadeyle Türkçe’de girdap kelimesine denk gelmekte,(kuzey yarımkürede) saatin tersi yönde olduğunda pozitive vorticity, saat yönlü olduğunda negative vorticity olarak adlandırılır.

Vorticity üç bileşenden oluşur, birincisi yatay mesafedeki rüzgar yön değişiminden kaynaklan curvature vorticity, ikincisi yine yatay mesafede rüzgar hızının artması ya da azalmasıyla ilişkili olan shear vorticity ve üçüncüsü Coriolis kuvvetinin azalıp artmasından kaynaklanan earth vorticity veya “Coriolis Vorticity“dir. Her üçü de, 500 mb jeopotansiyel yükselik haritası üzerinde incelenecektir.

Curvature kelime olarak eğim, kavis demektir. Curvature vorticity incelenirken, yükseklik kontularınındaki akımın saat yönlü olup olmamasına dikkat edilir. Saat yönlü ise negative curvature vorticity, saatin tersi yönlü ise positive curvature vorticity olarak adlandırılır.

Shear Vorticity de incelenirken, rüzgârın hızındaki artışa dikkat edilir. Trofun merkezinden itibaren yükseklik kontuları arasındaki mesafe daralıyorsa, rüzgârın da hızı artıyordur, o halde positive shear vorticity söz konusudur. Rüzgâr hızındaki artış, yukarı da diverjans oluşturacağından, aşağı seviyelerdeki havayı oluşan konverjans ile yukarı doğru çeker. Shear vorticity ne kadar olumlu olursa, yer alçağı da o kadar derinleşecektir.

Earth Vorticity ise Coriolis Vorticity olarak da bilinir. Zira, Coriolis kuvveti ekvatora yaklaştıkça azalırken, kutuplara doğru artar. Bu nedenle güneyden kuzeye giden hava kütleleri her zaman positive earth vorticity, kuzeyden güneye inen hava kütleleri ise negative earth vorticitydir.

Aşağıdaki oluşturduğum örneği, konuyu daha iyi anlamak için inceleyebilirsiniz.

3- İzentropik Yükselme Etkisi
Soğuk havanın sıcak havaya, kuru havanın da nemli havaya oranla daha yoğun olduğunu biliyoruz. Her ikisinin de yoğunluk açısından konvektif yükselmeye doğrudan etkisi var. Yoğun olan dipte kalma eğilimindeyken daha az yoğun olan onun üstüne geçme eğilimindedir, çünkü ağır olan hafif olan içinde batar. Bir hava kütlesinde adveksiyon (yatay yayılım) ile olan akış aynı yoğunluktaki katmanlar arasında olacaktır. Bu, aynı yoğunluklar arasında meydana gelen adveksiyon sırasında, eğer sıcak hava, soğuk havanın üstüne geçerse, yani yükselirse ; bu yükselmeye
izentropik yükselme
adı verilir.

İzentropik yükselmeler, özellikle kuzeye doğru hareket eden sıcak cephelerin dağ kütleleri ile karşılaması sırasında durağan (istasyoner) cephe oluşumlarının da baş sorumlusudur. Aşağıdaki gibi;

Not: Yukarıdaki resimde İç/Batı Anadoludaki durağan cephe oluşumu benim kişisel hipotezimdir, doğruluğu tartışmaya açık…sadece durağan cephe ve izentropik yükselme etkisini göstermek için çizdim.

MEHMET CAN TANYERİ

REFERANSLAR
Dictionary Definations – http://en.mimi.hu/meteorology/elevated_convection.html
Market, P.S. , An Isentropic Perspective on Two Cases of Elevated Convection, Dept. of Soil, Env. & Atmospheric Sciences, University of Missouri