Atmosfer
Yeryüzünü saran hava tabakasına atmosfer denir. Atmosferin kalınlığı yerden itibaren 560 km.ye kadar uzanır. Atmosferin tabakalarını belirleyen en önemli faktör sıcaklıktır. Yerçekimi dolayısıyla havanın yeryüzüne yaptığı ağırlık “hava basıncı” olarak tanımlanır. Atmosferi olusturan hava kütlesinin %99'u 32km. nin altındadır.
Atmosferi Oluşturan Gazlar
Atmosfer sabit ve değişken gazlardan oluşur. Azot ve oksijen atmosferdeki gazların %99'unu oluşturur. Her ikiside insan yaşamı için gereklidir. Ancak bu gazların hava ve hava olaylarına etkisi çok azdır.
Atmosferdeki Sabit Gazlar ve Oranları
Sembol OranKuru Havada (%)NitrojenN278.08OksijenO220.95ArgonAr0.93NeonNe0.0018HelyumHe0.0005HidrojenH20.00006XenonXe0.000009
Atmosferdeki Değişebilir Gazlar ve Oranları
SembolOran Kuru Havada (%)SubuharıH2O0 - 4KarbondioksitCO20.037MetanCH40.00017Nitrus OksitN2O0.00003Ozon0.000004Partiküller (Duman, kurum vb)O30.000001KloroflorokarbonCFCs0.00000002
Atmosferi oluşturan gazların; (su buharı, ozon ve önemsiz değişebilir bileşenler hariç) yerden 80 km. ye kadar temel özellikleri değişmez. Bu bölge homosfer olarak adlandırılır. 80 km. nin üzerinde ise atmosferik gazlar molekül agırlıklarına göre ayrışır, bu tabakaya da heterosfer denir.
Atmosferin Dikey Yapısı
Yerküre üzerindeki atmosferde, fiziksel şartlar yüksekliğe bağlı olarak değişir. Atmosfer içerisindeki dikey sıcaklık değişimleri, atmosferin yere yakın 10-12 kilometresinde önemli meteorolojik olaylara sebep olur. Ozon tabakası ise yaklaşık yerden 25 km yüksekte bulunmakta ve orta atmosferde hızlı sıcaklık değişimlerine neden olmaktadır.
Atmosferin Tabakaları
TROPOSFER(10 ila -60 derece)
Yeryüzeyinden 11-12 km yüksekliğe kadar sıcaklık yükseklikle azalır. Hava olaylarının büyük bölümü bu tabaka içerisinde görülür. Kalınlığı (troposferin bittiği seviye “tropopoz”) kutuplarda 8, ekvatorda 16 km. civarındadır ve mevsimlere göre değişiklik gösterir. Kuvvetli hava akımları yani jet stream rüzgarları bu seviyeler civarındadır.
Atmosferi oluşturan gazların % 75-80'i bu tabaka içerisinde yer alır. Yapısı tamamen yer radrasyonuna bağlı olarak değişir. Subuharının %99'u troposfer tabakasında yer alır. Subuharı konsantrasyonu enlemlere göre değişiklik gösterir ve büyük bölümü tropik enlemlerde yer alır. Subuharı solar enerjiyi ve yerden gelen termal radrasyonu absorbe ederek sıcaklığın ayarlanmasında önemli rol oynar.
Sıcak hava yükselme, soğuk hava çökme eğiliminde ise bu toposferde bir noktadaki daha fazla hava hareketi demektir ve bu da türbülans anlamına gelir. Bundan dolayı meteorolojistler troposferi mükemmel karışım olarak tanımlarlar. Eğer troposfere kirlilik ilave edilirse, atmosfere karışan bu kirleticiler birkaç gün ya da birkaç hafta sonra asit yağmurları vb. olarak yere geri dönecektir. Bu troposferin kendi kendini temizleme mekanizmasıdır.
STATOSFER (0 ila -60 derece)
Stratosfer; atmosferde 11-12 km. den 50 km'ye kadar sıcaklık enverziyonunun bulunduğu seviyedir. Bu seviyede sıcak hava soğuk hava üzerinde uzanır, burada biraz hava akımı vardır, dolayısıyla stratosfer, az karışımlı bir bölge olarak tanımlanır. Troposferden stratosfere geçen partiküller uzun süre yeryüzüne dönmeden birkaç yıl orada kalabilir. Örnegin büyük volkanik patlamalardan oluşan küller, stratosferde korunur ve global soğuma işlemine neden olur.
Stratosfer seviyesinin başlangıcı, büyük konvektif fırtınaların bulunduğu alanlarda kolayca görülebir. Atmosferin %19.9'u bu tabaka içerisinde yer alır.
Bu fırtınaların tepesi, en alçak statosfer sevisesinin içine kadar uzanır. Sıcaklık enverziyonundan dolayı oraj içindeki hava yükselmesi durur ve sonuç olarak soğuma çevreden daha fazla olur ve statosferde havanın yükselmesi son bulur. Yükseklikle sıcaklık artışı stratosferde içinde devam eder. Çünkü ozon tabakası bu seviyede bulunmaktadır. Ozon güneşten gelen UV radrasyonlarını absorbe ettiğinden, bu durum ozon moleküllerinin hareketini yükseltmektedir. Ozon moleküllerinin hava içerisindeki çarpışmaları statosferdeki sıcaklığı yükseltmektedir.
Ozon tabakasının iki önemli işlevi vardır: Birincisi yeryüzündeki temel ısı dengesine yardımcı olmak, ikincisi zararlı UV radrasyonunun yeryüzüne ulaşmasına engel olmak.
Ozon her iki işlemi de stratosfer tabakasında gerçekleştirir. Ozonun yok olması ya doğal (UV radrasyon veya moleküllerin çarpışması) ya da insan kaynaklıdır (kloraflorakarbonlar, vs.).
MEZOSFER
Mezosfer atmosferde 50 ila 80-90 km arasında yer almaktadır. Sıcaklık yükseklikle azalır.
Mezosferdeki hava basıncı ve yoğunluğu en düşük seviyededir (1/1000 yere göre). N2 ve O2 gazları bulunur ancak O3oldukça azdır. Atmosferin en soğuk bölgesidir, sıcaklık -100 dereceye kadar düşer. Mezosfer tabakası yeryüzününü uzaydan gelen meteorlardan korur, meteorlar bu tabakaya girdiklerinde yanarlar. Bu seviyede nefes alacak oksijen yoktur. Oksijenin atmosferdeki yüzdesi hava ile aynıdır. Mezosferin en alt seviyesini stratosfer ısıtır, ısı yavaş dönüşümle mezosfere geçmektedir.
TERMOSFER
Termosfer 80- 90 km'nin üzerinde uzanır. Hava çok incedir. Sıcaklık yükseklikle artar, sıcaklık çok yüksektir, burada ultraviyole radrasyonu ısıya dönüşmektedir. Bu tabakada sıcaklık 2000 dereceye kadar ulaşmaktadır. 100-200 km.'lerde atmosferdeki temel bileşenlerden nitrojen ve oksijen bulunmaktadır. Oksijen UV radrasyonunu absorbe etmektedir ve büyük miktarda kinetik enerji ortaya çıkmaktadır.
Troposfer ve stratosferin aksine termosferdeki sıcaklık, solar aktivite miktarına bağlı olarak yüzlerce derece olarak değişebilmektedir.
Bu ekstrem yükseklikte gaz molekülleri ayrışmaktadır, burada moleküler oksijen ve nitrojenden oldukca fazla atomik oksijen vardır.
Termosfer tabakası ikiye ayrılır: İyonosfer ve Eksosfer.
1. İYONOSFER:
Bu tabaka termosferin alt bölümüdür, 80 ila 550 km arasında yer alır. Gaz partikülleri güneşten gelen ultraviyole ve X-ray radrasyonunu absorbe eder. Gaz partikülleri elektrik yüklenir (ionlar). Radyo dalgaları bu seviyeden yeryüzüne döner. Elektron yoğunluğuna bağlı olarak iyonosfer tabakası üçe ayrılır: D tabakası (60-90 km), E tabakası (90-140), F tabakası (140 km. nin üzerinde)
2. EKSOZFER:
Eksozfer yeryüzeyinden oldukça uzak mesafede bir bölgedir. 550 km'den binlerce kilometreye kadar uzanır, genellikle uydular bu bölgede bulunur. Bu bölge yeryüzü atmosferi ile gezegenler arası uzayda bir geçiş zonu olarak adlandırılır.
Yükseklikle Basınç Değişimi
Basınç, genellikle yükseklikle azalır ve yere yakın seviyelerde hızla artar. Eğer atmosfer içinde yukarıya doğru çıkarsak, havanın bizim üzerimizdeki ağırlığı azalır.
Basınç yere yakın seviyelerde hızla artar, bunun nedeni yerçekiminin etkisi ile yere yakın sevilerdeki gazların artışıdır.
Eğer daha fazla havayı aynı genişlikteki dikey kolon içerisine koyarsak, hava kolonunun ağırlığı artacaktır, böylece havanın basıncı da artacaktır.
Hava basıncının yükseklikle değişim oranını belirleyen en önemli faktör kolon içerisindeki ortalama sıcaklıktır. Deniz seviyesindeki basınc; 1 Atmosfer=1.01325 bar =1013.25 milibar (mb) =101326 Pascal=1013.25 hectopascal(hPa) =29.92 in.Hg=760mm Hg=14.7 Lb/inch dir.
Soğuk bölgelerdeki atmosferik basıncın yükseklikle azalması sıcak bölgelerden daha hızlıdır. Bundan dolayı tropopoz seviyesi kutuplarda daha düşük, ekvatorda daha yüksektedir.
Yükseklikle Sıcaklık Değişimi
Yeryüzü ve yeryüzüne yakın havanın ısınması güneş radyasyonuna bağlıdır, dolayısıyla sıcak hava yeryüzündedir. Hava sıcaklığının yükseklikle değişimi “lapse rate” olarak tanımlanır. Troposferde lapse rate genellikle -6.5 °C/km. (Kuru havada lapse rate -9.8 °C/km.dir)
Sıcaklık alt troposferde yükseklikle artabilir. Bu durum enverziyon (negatif lapse rate) olarak adlandırılır. Eğer yükseklikle sıcaklık aynı kalıyorsa bu durum “izotermaldir”.
Aktüel lapse rate değişimi, lokal şartlara, gün içindeki zamana, hava şartlarına ve mevsime göre farklılık gösterir.
Sıcaklık daha fazla karmaşık bir yapıya sahiptir. Çünkü sıcaklık radyasyondan ulaşan moleküllerin enerjilerine bağlıdır. Atmosferde iki ana radyasyon kaynağı vardır: Bunlar güneş ve yeryüzü. Güneş radrasyonunun yaklaşık %37'si kızılötesi, %44'ü görünür, %7'si morötesidir.
Yer radrasyonu ise çoğunlukla kızılötesidir. Kızılötesi genellikle hissettigimiz ısı, görünür ise gördüklerimiz, morötesi ise cildimizin absorbe ettiği bronzlaştırdığı ya da yaktığı radrasyon şeklidir. Bölgeleri etkileyen, atmosferdeki sıcaklık yapısını kontrol eden bu üç radyasyon tipidir.
Kaynak DMİ'dir.