Suni Yağış
Yüzyıllar boyunca insanoğlu, su kaynaklarını artırmak, şiddetli hava
olaylarının etkisini azaltmak için hava ve iklimi değiştirmenin
yollarını araştırmıştır. Hava modifikasyonuna ilişkin modern teknoloji
1940'lı yılların sonunda gümüş iyodun, bulut damlacıklarının buz
kristallerine dönüştürülmesinde kullanılmasıyla ortaya çıkmıştır.
Günümüzde birtakım ülkeler enerji talebini karşılamak, dünya
üzerindeki kurak ve yarı kurak bölgelerde azalan su kaynaklarını tekrar
zenginleştirmek, varolan kaynakların seviyesini artırmak için yüzden
fazla hava modifikasyon projesi yürütmektedir. Bulut tohumlama yöntemi
1960’lı yıllardan itibaren ABD'de geliştirilmiş ve günümüze kadar
uygulanmaya devam edilmiştir.
Yağmur bombası yöntemi ülkemizde ilk olarak 1990 yılında İstanbul'da
İSKİ tarafından uygulanmıştır. Farklı zaman dilimlerinde İstanbul Ankara
ve İzmir'de de kısa süreli olarak aynı yöntemden faydalanılmıştır.
Dünyada 24 ülke bulut tohumlama yöntemini daha fazla yağış sağlamak için kullanmaktadır.
Şekil-1 Dünyada uygulanan Hava Modifikasyon Çalışmaları
Bulut yapısının karmaşıklığı ve değişkenliği yapay olarak
değiştirilmesi girişimlerinin anlaşılmasını oldukça güçleştirmektedir.
İstatistik ve bulut fiziği konusundaki bilgiler ile bu bilgilerin hava
modifikasyonuna uyarlanma konusundaki deneyimler arttıkça, bulut
tohumlama deneylerinde yeni kriterler ortaya çıkmaktadır. Orta ölçekli
haberleşme ağı istasyonları, otomatik yağışölçer ağı, rüzgâr profili
belirleyicisi, mikro dalga radyometreler, uydular, radar, hava hareket
ölçüm sistemiyle donanmış uçaklar gibi yeni donanımların ortaya çıkması
ve gelişmesi, bu konuda yeni boyutların da ortaya çıkmasına yardımcı
olmaktadır. Buna paralel olarak aynı değerde önemli bir konuda
bilgisayar sistemlerindeki gelişmelerdir. Yeni veri setleri artan
karmaşıklığa sahip sayısal bulut modelleri ile birlikte kullanılmakta,
değişik hava modifikasyon deneylerinin test edilmesine yardımcı
olmaktadır. Kimyasal çalışmalarla beraber yürütülen iz çalışmalarıyla,
buluta doğru ve buluttan dışarıya olan hava akımlarının yolları
belirlenmekte ve tohumlamada bu yollar kullanılmaktadır. Bu yeni
yöntemler yağış ve bulut klimatolojisinin daha iyi anlaşılmasını da
sağlamaktadır.
Operasyonel programlarda tam olarak gelişmemiş teknolojilerin
yaratabileceği risklerde hesaba katılmalıdır. Örneğin; belli koşullarda
tohumlamanın daha fazla doluya neden olabileceği veya yağışı
azaltabileceği göz ardı edilmemelidir.
Bulut Tohumlama İşleminin Tarihi Gelişimi
Bulut tohumlanmasındaki ilk uygulamalarda, Vincent Schaefer ve Irving
Langmuir (1940'lı yılların sonuna kadar) bulutları tohumlamak için
uçaktan, ezilmiş kuru buz (katı CO2) parçacıkları attılar. Bulutun içine
atılan küçük parçacıklar, havayı yeni sıvı damlacıkların oluşabileceği
sıcaklığa kadar soğutur ve damlacıklar -40°C sıcaklığın altında donar.
Sonra yeni oluşan bu buz kristalleri birikme ile yağış olarak düşecek
kadar büyür (Rogers, 1979).
1947'de Bernard Vonnegut, gümüş iyodürü bulut tohumlama işleminde
kullandı. Gümüş iyodür, buz kristaline benzer bir kristal yapısına
sahip olduğu için -4°C ve daha düşük sıcaklıklarda etkili bir buz
çekirdeği olarak hizmet eder (Mason, 1971; Rogers, 1979) Gümüş iyodürü
kullanmak, kuru buzdan daha kolaydır . Çünkü bir uçağın kanadından çıkan
veya yer yüzeyindeki kaynaklardan çıkan yanıcı maddelerden buluta
taşınabilir. Diğer maddeler örneğin kurşun iyodür ve bakır sülfür de
etkili buz çekirdeği olmasına rağmen, gümüş iyodür bulut tohumlama
işlemlerinde en yaygın olarak kullanılmaktadır.
Yağış Oluşumu ve Bulut Tohumlama
Bulutta yağmur damlalarının oluşması Bergeron— Findeisen teorisi
denilen bir teori ile de açıklanmaktadır. Bu teoriye göre, buz
kristalleri olmadan yağış olmaz. Ancak daha sonra yapılan araştırmalar
bazı bulutlarda buz kristalleri olmadan da yağış meydana geldiğini
ortaya koymuştur. Bu tip yağışlar daha çok okyanus üzerinde oluşan
kümülüs tipi bulutlarda meydana gelmektedir. Bergeron ve Findesien buz
kristallerinin yağışın oluşmasına nasıl tesir ettiklerini şöyle
açıklamaktadırlar; İçinde buz bulunan, bir de su bulunan ayrı iki ortam
düşünelim. Her iki ortamda da sıcaklık aynı olsun. Buzun buhar basıncı,
suyun buhar basıncından daha azdır. Aynı ortamda su ve buz bulunması
durumunda buza göre havanın nemi %100 doymuş halde iken, suya göre
doymamıştır. Bunun bir neticesi olarak su için yoğunlaşma henüz
başlamamasına rağmen buz kristalleri üzerinde yoğunlaşma devam eder. Buz
kristalleri büyümeye devam ettikçe bulut damlacıkları da buharlaşmaya
başlar. Böylece büyüyen kristaller aşağıya düşmeye başlar. Düşerken
diğerleriyle birleşerek daha iri bir hal alırlar. Eğer düşme esnasında
bulutun altındaki hava bu buzu eritecek kadar ılıksa, onlar yere yağmur
olarak, eğer o kadar ılık değilse dolu veya kar olarak düşer.
Bulut tohumlama düşüncesi yukarıdaki teoriye dayanmakta olup esası
şudur; Eğer küçük katı bir partikül süper soğuk bir sıvı içine
sokulursa, soğukluk yeterli olmak şartıyla, sıvının tamamı katı duruma
geçer. Buna göre, buluttaki su molekülleri buz kristali formunda bir
çekirdek üzerinde hızla birleşirler. Zaten buz kristalinden ayrı,
atmosferdeki tozların da yoğunlaşma çekirdeği olarak vazife yaptığı
bilinmektedir. Suni tohumlamada gümüş iyodür amonyum nitrat, kadmiyum
iyodür, diğer higroskopik materyaller çekirdek vazifesi görmek üzere
yağmur bulutuna püskürtülmektedir. Bu maddelerin aynı şartlar altında
oluşturacağı kristal sayısı birbirinden farklıdır. En tesirli olanı ise
gümüş iyodürdür. Ancak bu maddelerin tesir derecesi sıcaklıkla değişir.
Örneğin, bir gram gümüş iyodürün oluşturduğu kristal sayısı -6 °C de 10
iken 14 °C de bu sayı 1010 ise çıkar. Netice olarak suni tohumlama
olabilmesi için öncelikle nem oranı yüksek bir bulutun mevcut olması ve
bulut üstü sıcaklığın belli bir değere düşmesi gerekir. Aslında yağış
mekanizması çok komplike olduğundan tohumlama konusunda belirsizlikler
vardır. Tohumlama zamanlaması rüzgâr profili, havanın yukarı yükselme
hızı ve diğer hava şartları, süper soğumuş su damlacıkları, çekirdek
konsantrasyonu, damlacıkların birleşip büyüme durumu ve yönü gibi pek
çok faktöre bağlıdır. Genel olarak yağış tahmini yapılır ve diğer
şartlar da uygunsa tohumlama yapılır. Tohumlamadan 15 dakika veya birkaç
saat sonra yağış olabilir. Orta şiddetle sağanak üreten yaz kümülüs
bulutları ve alçak kış bulutları uygun tohumlama imkânı sunar.
Bulutlarda Yağış Zenginleştirme
Yağmur yağdırmak için yapılan herhangi bir bulut tohumlama işleminde
birinci problem tohumlamaya uygun bulutun bulunmasıdır (tohumlama
bulutları oluşturmaz). Bulut tohumlama işlemindeki ikinci problem ise,
yoğunlaşma çekirdeği olarak hizmet edecek olan higroskopik maddelerin,
bulut içindeki en uygun yere zamanında ve doğru miktarda
ulaştırılmasıdır. Ayrıca, iyi bir sonuç almak için bulut soğuk
olmalıdır. Bulut tohumlamasında bulut partiküllerinin büyümesine neden
olan buz kristali yöntemi kullanıldığı için, en azından bulutun bir
parçası süper soğumuş olmalıdır (Pruppacher ve Klett, 1979).
Bir bulut sistemindeki yağış tahmin edilebiliyorsa, o bulut sistemine
yapılacak suni bulut tohumlamasının etkilerini kestirmek oldukça kolay
olmaktadır. Suni yağış oluşturabilmek için genelde aşağıda belirtilen
bulut sistemlerinde, bulut tohumlama işlemi yapılmaktadır.
Orografik bulut sistemleri
Bir dağı tırmanmaya çalışan havanın yükselmesi ve soğumasıyla yağış
oluşması model olarak alınırsa, bu model bulut tohumlama işlemi için en
ekonomik yollardan birisidir. Hava modifikasyonunda bu tür bulutlar
fazlaca dikkat çeken bulutlardır. Elde olan tekniklerle aşırı soğumuş
orografik bulutlardan belli koşullarda daha fazla yağış elde etmek
mümkündür. Bu tekniklerin uygulandığı yerlerde, yerde yapılan yağış
ölçümünün istatistiksel değerlendirmeleri uzun dönemde mevsimsel olarak
yağışın arttığını doğrulamaktadır.
Fotoğraf-1 Uzungöl, Trabzon, Numan Çam, http://www.dmi.gov.tr
Gözlemler ve kullanılan sayısal modellerle desteklenen fiziksel
çalışmalarda, eldeki tekniklerin kullanılmasıyla içerisinde aşırı
soğumuş su damlacıkları bulunan bulutlardan, daha fazla yağış elde etmek
olasıdır. Tohumlama deneylerinde de tohumlama sırasında yağış
miktarının arttığı doğrudan gözlenebilmektedir. Bu gözlemlerde
istatistiksel analiz sonuçlarını desteklemektedir.
Stratiform Bulutlar
Soğuk stratiform bulutların tohumlanması olayı hava modifikasyon
sürecinin modern dönemine rastlar. Sığ stratiform bulutlar belli
koşullar altında yağışa neden olabilir ve tohumlamayla yağış sonrasında
kaybolur ve yerini açık havaya bırakırlar. Siklon ve cephelerle beraber
gelişen ve görülen derin stratiform bulut sistemleri belli miktar yağış
yapar. Bir dizi alan deneyleri sayısal uyarlamalar bu bulutların belli
yerlerinde aşırı soğumuş suyun bulunduğunu ve yağış miktarının
artırılabileceğini göstermiştir.
Fotoğraf-2 Yarlı Köyü, Hayrat, Trabzon, Serap Başkan, http://www.dmi.gov.tr
Kümülüform Bulutlar
Dünyanın birçok bölgesinde, kümülüform bulutlar temel yağış
kaynağıdır. Bu bulutlar kuvvetli dikey yükselme ve yüksek yoğunlaşma
oranlarıyla karakterize edilir. Bu bulutlar en yüksek yoğunlaşma
kapasitesine sahip su kütlesi ve en yüksek yağış miktarı ihtiva ederler.
Günümüzde devam eden tohumlama deneyleri tek hücreli ve çok hücreli
konvektif bulutlarda değişik sonuçlar vermektedir. Bu değişik sonuçlar
tam olarak anlaşılabilmiş değildir.
Fotoğraf-3 Gürpınar, Şabanözü, Çankırı, Aziz Deniz, http://www.dmi.gov.tr
Buzla tohumlama tekniklerinde yağışı zenginleştirmede kullanılan
tohumlar, buz oluşumu sürecini hızlandırarak yağışa dönüşmesini sağlar.
Uygulanan tekniğin sonunda ne kadar başarılı olup olmadığı, yerde
yapılan doğrudan yağış miktarı ölçümleri ile radarlarla yapılan yağış
tahminleriyle belirlenir. Her iki yöntemin de kendine göre avantaj ve
dezavantajları vardır.
Bulut taban sıcaklığı 10°C ve daha sıcak olan konvektif bulutlarda
yapılan buzla tohumlama deneyleri karmaşık sonuçlar vermektedir. Bu tür
bulutlarda amaç gizil ısıyı artırarak, dikey yukarı faaliyetleri
hızlandırmak ve yere düşecek yağış miktarında artış sağlamaktır.
Deneyler tek hücreli konvektif bulutlarda olumlu sonuçlara ulaşıldığını
fakat sonuçların çok hücreli konvektif bulutlarda da başarılı olacağını
göstermektedir.
Geçmiş yıllarda, yağış miktarını artırmak amacıyla soğuk ve sıcak
konvektif bulutların kimyasallarla tohumlanması işlemi günümüzde hem
deneylerde hem de alan çalışmalarında yeniden yapılmaya başlanmıştır.
Sıcak yağmur sürecinin zenginleştirilmesinin iki yöntemi belirlenmiştir:
Birincisi; bulut tabanında bulunan damlacıkların yoğunlaşmasına ivme
kazandırmak ve yağışı çabuklaştırmak için tohumlamada çapları 0.5 ile
1.0 mikrometre arasında değişen yapay küçük parçacıkların kullanılması,
ikincisi; damlacıkların birleşmesi ve yağışın gelişimini hızlandırmak
için tohumlamada çapları 30 mikrometreyi bulan daha büyük higroskopik
parçacıkların kullanılması. Yapılan istatistiksel değerlendirmeler ve
radar bilgilerine göre ikinci teknikte yağış belirgin olarak
artmaktadır. Bilinen fakat nedeni açıklanamayan olgulardan biriside
yağış artışının tohumlamadan hemen sonra değil de bir ile dört saat
sonrasında gerçekleşmesidir.
Son zamanlarda yapılan tohumlama deneyleri, karasal konvektif
bulutların dikey yukarı hareketli kesimlerinde yapılan tohumlama
olaylarında radar tahminli yağış miktarlarında artış olduğunu
göstermiştir. Deneyler dünyanın farklı bölgelerinde gerçekleştirilmiş,
farklı coğrafi özelliklere rağmen istatistiksel sonuçların birbirinin
aynı olduğu gözlenmiştir. Buna ek olarak; fiziksel ölçümlere göre,
bulutun yaşam evresinin ilk başlarında bulut tabanında yapılan
tohumlamayla daha büyük yağmur damlaları elde etmek ve yağışı
zenginleştirmek mümkündür.
Uçakla Bulut Tohumlama İşlemi
Bulut tohumlama işlemlerinde en zor iş, çekirdek olarak görev görecek
küçük parçacıklarla bulutu doğru bir şekilde tohumlamaktır. Günümüzde
bulut tohumlama ile ilgili çözülmesi gereken birçok teknik problemler
vardır (Pruppacher ve Klett, 1978; Mason, 1971). Bu problemlerin en
büyüğü gümüş iyodür (AgI) gibi suni yoğunlaşma çekirdeklerinin, bulut
içindeki en uygun yere ulaştırılmasıdır.
Suni yoğunlaşma çekirdekleri bulut içine havadan ve yerden olmak üzere iki farklı yolla ulaştırılır;
Havadan tohumlamada uçaklar sunu yoğunlaşma çekirdeklerini bulutun
1-Tepesinden içine
2- İçine girerek
3- Tabanından yukarı akımlar ile bulutun içine bırakabilirler.
Havadan tohumlamada uçaklar ile söz konusu çekirdekler, bulutun
tepesinden, bulutun içine girilerek veya tabanından bulutun içine
bırakılabilir. Uçakların yoğun hava trafiği yaşanan havalimanlarında
kuleden izin alarak zamanında kalkıp uçuşunu gerçekleştirmesi önemli bir
problemdir. Yerden tohumlamada, Rusların yaygın olarak kullandığı havan
topları ve roketler ile beraber renkli dumanlar çıkartan ateşe bezer
bir işlevi olan yer jeneratörleri kullanılır. Bütün bunlardan roketler,
en pahalı fakat en isabetli olan tohumlama yöntemidir.
Sıcaklığı -5 °C üzerinde olan sıcak bulutlar ise yağmur üretmek için
tohumlandığında, küçük su damlaları ve kimyasal tuz parçacıkları bulut
tabanına enjekte edilir. Bu partiküller düşey hareketle bulut içine
taşındığında, çarpma ve yapışma işlemi ile de büyüyen büyük bulut
damlacıkları meydana gelebilir. Fakat bu metodun kullanılmasıyla elde
edilen sonuçlar güvenilir bulunmamıştır.
Kanatlara takılı brülörlerin saldığı gümüş iyodür dumanı, yükselen
havayı, belirli fırtına bulutlarının sıfır derece altındaki iç bölüme
doğru yöneltir. O yükseklikte gümüş iyodür parçacıkları, bulut suyunun
etrafında donabileceği birer çekirdek işlevini görür. Yeterli ağırlığa
ulaşan buz taneleri düşmeye başlar ve iniş sırasında eriyerek yağmura
dönüşür. Kuramsal olarak bakıldığında, bu strateji sadece yağış
miktarını artırmakla kalmaz, nemin bulutlar içinde yukarıya sürüklenerek
dolu haline gelmesini de önler.
Fotoğraf-4 Yağmur damla çapını ölçen sistem
Fotoğraf-5 Resimde uçaktan gümüş iyodür dumanı püskürterek gerçekleştirilen bir bulut tohumlama işlemi görülmektedir
Aşağıdaki resimlerde günümüzde kullanılan gümüş iyodür ve bulut tohumlama cihazlarından bazıları görülmektedir:
Fotoğraf-6 Uçak kanadına takılmış bulut tohumlama fişekleri
Fotoğraf-7 50 gr gümüş iyodür içeren bulut tohumlama fişekleri
Fotoğraf-8 Bir bulut tohumlama cihazının deneme atış
Yer Yüzeyinden Yapılan Bulut Tohumlama İşlemi
Tanklarda bulunan gümüş iyodür partikülleri jeneratör yardımıyla
yerden orografik bulut içerisine enjekte edilir. Yerden bulutun
tohumlanması işleminde hedef bölgesinin belirlenmesi ve orografik olarak
yükselen bulut içindeki dikey yukarı aşağı hareketlerden dolayı bulutu
tohumlamak oldukça zordur.
Fotoğraf-9 Yer Tohumlama Sistemleri
Yer roket sistemleri. Bulut içersine gümüş iyodür partikülleri yerden fırlatılan roketler ile enjekte edilir.
Fotoğraf-10 Yer Gümüş İyodür Roket Sistemleri
Bulut Tohumlama Yağışı Artırır mı?
Gümüş iyodür ile suni tohumlama yağış artışında nasıl etkilidir? Bu
soru, meteorolojistler arasında çok tartışılan bir konudur. Her şeyden
önce bulut tohumlama işleminin sonuçlarını değerlendirmek zordur. Ne
zaman tohumlanmış bulut dan yağış görülürse, eğer bulut tohumlanmasaydı,
ne kadar yağacaktı? Sorusu akıllara gelir.
Mevcut teknikler yağışın çok düşük olduğu alanlarda ve orta yağışlı
alanlarda, kurak mevsimde önemli bir tesire sahip değildir. Eğer öyle
olsaydı Afrika’nın kurak ülkelerindeki açlık meselesi çözülebilirdi. En
iyi neticeye yağışın çok iyi olduğu yer ve mevsimlerde ulaşabilmektedir.
Bir yerde suni tohumlama ile yağış arttırılırken diğer bir yerde azalma
olabilmektedir.
Bulut tohumlamasını değerlendirirken, bulut tipi, sıcaklığı, nem içeriği
ve damlacık büyüklüğünün dağılımı gibi diğer faktörler de
düşünülmelidir. Bazı deneyler bulut tohumlamasının yağışı artırmadığını
göstermesine rağmen, diğerleri doğru şartlar altında tohumlama işlemi
yağışı %5-20 arasında artıracağı görülmüştür.
Hava Modifikasyonunun Çevresel, Sosyal Ve Ekonomik Yönleri
Hava modifikasyonu bazı ülkeler tarafından ekonomik bir aktivite
olarak algılanmaktadır. Bulut tohumlama işleminde ekonomi, ekoloji,
sosyal ve yasal yönlerde hesaba katılmalıdır.
Hava modifikasyonunun bitişik ülke sınırlarına yakın yerlerde yapılması
durumunda, en fazla dikkat edilmesi gereken hususlardan biriside yasal
düzenlemelerdir. Günümüzde yasal düzenlemeler ve bilimsel bilgiler bu
tür hava modifikasyonu olaylarında daha tam olarak yeterli değildir.
Uzun dönem veya uzun süreli gerçekleştirilecek hava modifikasyon
işlemlerinde ekosistemin etkileneceği bilinmelidir. Bu çalışmalar
sonucunda ekosistemde yaşanabilecek değişimlere karşı önlemler
alınmalıdır. Özellikle operasyonel süreçte olası olumsuz etkilere
çözümler üretilmelidir.
ALINTIDIR //DMİ//
Çok çok teşekkürler 
