"850 hPa ile 500 hPa sıcaklık farkı 27 ve üstünde, Yer seviyesi ile 500 hPa sıcaklık farkı 38 ve üstünde, deniz ile 850 hPa farkı 13 derece ve üstündeyse oraj için uygundur."
Uyarı : Bu durumu ortalama koşullar için söyledim. Genellikle bu yöntemle başarılı oraj tahmini yapılabilecek olsa da her zaman doğru sonuç vermeyebilir.
Mesela öyle bir durum vardır ki yer seviyesi ile 500 hPa arasında 61 derece fark oluşmadan oraj oluşmaz, ve yine öyle bir durum vardır ki 850 hPa ile 500 hPa farkının 15,6 derece olması bile oraj için yeterli olabilir.
Forumdaki çoğu kişinin ortaokul-lise bilgisine sahip olması nedeniyle daha önce yazdığım atmosferik adyabatik olayını ne kadar anlatabildiğime emin değilim. Kısaca açıklacayacğım.
1. "Bir balonumuz olsun. Öyle bir balon olsun ki dışarıdaki havayla içerideki hava arasında asla ısı alışverişine izin vermeyecek kadar güçlü bir yalıtıma sahip olsun. Şimdi ilk soruyu soruyorum. Balonun içerisindeki havayı nasıl ısıtabilirim?"
Ne kadar tuhaf bir soru değil mi? 
Dışarıdan ısı vermek mümkün değil, içeriye gaz eklemiyorsun... Nasıl ısınacak bu balon?
2. Cevabı basit. Balonu sıkıştırırsan, yani üstüne basınç uygularsan ısıtırsın. Peki niye diye soracaksınız. Dışarıdan uyguladığınız hareket enerjisi kuvveti, içeriye ulaştığında ısı enerjisine dönüşecektir. Çünkü hareket enerjisi içeride varlığını sürdüremeyeceğinden ısıya dönüşmek zorunda kalacaktır. Buna adyabatik ısınma denir.
3. Atmosferle ne alakası var diye soranlara basit bir örnek vereyim. Föhn rüzgarlarını mutlaka biliyorsunuzdur. Peki niye oluştuğunu biliyor musunuz? "Havanın dağdan inmesi neden ısıtır?" diye hiç düşündünüz mü?
4. Bunun nedeni dağın tepesindeki soğuk hava kütlesinin aşağıya inerken üstüne uygulanan basıncın kademeli bir şekilde artması sonucunda adyabatik olarak ısınmasıdır.
5. Isındıkça bir yandan nem bulundurma kapasitesi de artacağından dolayı sahip olduğu nem, dağın tepesindeyken yüksek nem oranları sağlarken, aşağı indiğinde toplam nem olabilecek neme oranla az miktarda kalır. Sonucunda föhn rüzgarlarının ulaştığı yerlerdeki nem oranları düşüktür. Neyse asıl konuya döneyim.
6. Bir de adyabatik soğuma vardır. Eğer tamamen yalıtılmış bir balona uyguladığınız basıncı kademeli bir şekilde azaltırsanız, balon genleşeceği için, içerideki ısı enerjisi moleküllerin dışarı doğru yaptığı hareket enerjisi için harcanır ve balonun içindeki hava enerjisini hareket enerjisine dönüştürerek ısı kaybeder. Buna adyabatik soğuma denir.
7. Bir örnek de yine dağlardan vereyim. Mesela Doğu Karadeniz dağlarına doğru denizden ilerleyen nemli hava yamaç üzerinden yükseldiğinde neden soğur ve yağış yapar? Bunun asıl nedeni yükseklerin soğuk olması değildir. Adyabatik soğumadır.
8. Peki bu adyabatik soğuma ve ısınma ne miktarda olmaktadır? Kuru hava her 100 metrede yaklaşık 0.98 C, nemli hava ise her 100 metrede yaklaşık 0,4 C sıcaklık değiştirir.
9. Karmaşık CAPE, Lifted Index gibi hesaplamalara girmeden önce basit bir hesaplamayla anlatayım.
10. Mesela Rize'nin Föhn miktarını hesaplayayım. Kaçkar Dağı 3937 metrelik bir dağdır. Yukarıdaki hava aşağıya ulaştığında kaç derece ısınır?
Kuru hava her 100 metrede 0,98 derece ısındığına göre 38,5826 C ısınır. Şimdi sorunu fark etmişsinizdir. Havanın varolan sıcaklığını da eklediğimizde sıcaklığın 45 dereceye çıkması lazım. Tabi ki öyle bir şey olmaz. Ben dağın tepesindeki havanın kuru olması durumunda hesap yaptım. Karadeniz'de kuru hava nerde görülmüş?
11. Nemli hava üzerinden hesap yapmak için yükselen havanın sıcaklığının çiy noktasına kadar soğuyacağı "LCL" seviyesini bulmak gerekir. Hava yükselerek soğur ve bir seviyede çiy noktasını yakalayıp %100 neme sahip olur. Bu seviye LCL'dir. Şimdi LCL'nin hesaplanmasını gösteriyorum.
12. Rize sahil 24 derece olsun. Nem oranı ise %60 olsun. Önce çiy noktasını bulmamız gerekir.
Çok uzun bir formülü olduğundan ben bile kod yazıp işi otomasyon haline getirdim. NOAA PDF dosyalarından formülü bulabilirsiniz. Ama PDF'nin başında "Very Complex" yazdığını baştan söyliyeyim. Neyse internetten bir hesaplayıcı bulup, dpcalc.org ile hesapladım.
13. 24 derecede %60 neme sahip havanın çiy noktası 16 dereceymiş. Sahildeki %60 nemli hava tamamen doymadığı için kuru kabul edilmelidir. Bu durumda hava sıcaklığı ile çiy noktasının önce farkını alırım. 8 derece çıkıyor. Yani nemin %100 olması için havanın 8 derece soğuması gerek.
"8 derece"yi kuru adyabatik oranına(0,98) bölüyorum. 8,16 çıkıyor. Bu değeri 100 metre ile çarpıyorum. 816 metre elde ediyorum.
Yani hava eğer 816 metre yükselirse adyabatik soğuma sonucunda %100 neme sahip olur. Sıcaklık çiy noktasına eşitlendiğinden sıcaklık ve çiy noktası 16 derecedir. LCL seviyesini buldum. (816) Şimdi föhn hesabına geri dönüyorum.
14. Dağın zirvesi (3937 metre yükseklik) ile LCL'nin farkını alıyorum. 3120 metre çıkıyor. Bu aralık nemin %100 olduğu kısım. Bu 3120 metrelik aralıkta doygun adyabatik (0,4), geri kalanında ise kuru adyabatik (0,98) üzerinden hesap yapacağım.
15. 3120 metreyi ve 816 metreyi önce 100'e bölüyorum. 31,2 ve 8,16 çıkıyor. Daha sonra 31,2 ile doygun adyabatik (0,4), 8,16 ile kuru adyabatik (0,98) değerlerini çarpıp sonuçları topluyorum. Toplamda 20,4 derece çıkıyor. Yani Rize'nin maximum föhn miktarı 20,4 dereceymiş. Sonunda sonucu buldum. Havanın 15 derece olduğu bir gün maximum föhn durumunda sıcaklık 35 dereceye kadar artabilir.
16. Belli bir yükseklik için olması gereken ve adyabatik soğuma sonucunda oluşan sıcaklığa parsel sıcaklığı denir. Eğer bir yükseklikte sıcaklık parsel sıcaklığından düşük ise kararsızlık, yüksek ise kararlılık vardır. Parsel sıcaklığı nasıl hesaplanır?
17. Yer seviyesi 20C olsun ve çiy noktası 15C olsun. Havanın %100 neme ulaşması için 5 derece soğuması gerekiyormuş. 5 / 0,98 * 100 işlemi ile LCL seviyesini buluyorum. LCL 510 metredeymiş. Şimdi 500 hPa için parsel sıcaklığını hesaplıyorum.
500 hPa yaklaşık 5574 metredir. LCL ile farkını alıyorum. 5064 metre çıkıyor. Şimdi 5064 / 100 * 0,4 üzerinden nemli adyabatik soğuma miktarını buluyorum. Havanın LCL'den 500 hPa'ya kadar olan aralıkta 20 derece soğumasının gerektiği sonucuna varıyorum.
LCL seviyesinde sıcaklık çiy noktasına eşit olduğuna göre sıcaklık 15 C olmalı. 15-20 hesabı üzerinden 500 hPa parsel sıcaklığını -5 derece buluyorum.
Yer seviyesi 20 dereceydi. 500 hPa parsel sıcaklığı ise -5 derece. Kararsızlık oluşması için 500 hPa sıcaklığının en az -6 derece ve daha soğuk olması gerektiğine göre kararsızlık için yer seviyesi ile 500 hPa sıcaklık farkının 26 derece olması gerektiği sonucuna varıyorum.
38 teorisi çöp oldu gördüğünüz gibi. 26 derece yeterli kaldı. Fakat LCL seviyesi 6000 metrede olsaydı 61 derece gerekirdi. Her zaman tutmayabileceği bir gerçek. Sıcaklık farkları üzerinden hesap yapmak eğer diğer değerler güzelse anlamlıdır. Ama eğer sıcaklık farkı 45 dereceyken CIN 500 ise boşuna umutlanmayın. Fakat CIN, CAPE değerlerini oluşturan bir yandan bu hesabın içerisinde yer alan sıcaklık farkları olduğu için zaten CIN 500 ise sıcaklık farkını 45 bulamazsınız.
Not : 500 hPa sıcaklığı ile 500 hPa parsel sıcaklığının farkı Lifted Index değeridir. LCL seviyesinin 510 metre olması durumunda yer seviyesi ile 500 hPa sıcaklık farkının 26 derece olması -1 Lifted Index oluşumunu sağlıyormuş. Eğer yer ile 500 hPa farkı 32 derece olsaydı LCL'nin 510 metrede olması durumunda Lifted Index -7 olurdu.
2. Not : LCL seviyesi Skew-T diyagramının sağ tarafında gösterilir. Sizin LCL'yi kağıt-kalemle hesaplamanıza gerek kalmaz.
Boşuna umutlanmayın. Bu diyagram Texas'a ait.
