Ankara tahmincimiz White Fox’tan (M.C.Tanyeri) bahar ve yaz aylarınızı şenlendirecek bir makale. Kendisine teşekkür ederiz. – Havadelisi

Sevgili meteoroloji meraklıları, sizlere bu makalemde Skew-T Log-P ve Hodograf model çıktılarından nasıl faydalanılması gerektiği konusunda, kendi kişisel araştırmalarımla öğrendiklerim neticesinde, basit ifadelerle bazı temel bilgiler vereceğim. Sindirerek okuyanları fırtına tahminlerinde, amatör olmaktan kurtaracağını düşünüyorum. Bu makaleyi okumaya başlamadan evvel hemen aşağıya yerleştirdiğim GFS çıktısı olan Skew-T Log-P modelini inceleyin – Mehmet Can Tanyeri.

Şekil 1 Skew-T Log-P ve Hodograf Modeli – Weatheronline

Kırmızı kalın çizgi = Sıcaklığın atmosfer sütunu boyuncaki durumu
Kalın mavi çizgi = Yoğunlaşma noktasının dikey atmosfer sütunu boyuncaki durumu
Kalın gri çizgi = Hava parselinin gezintisi ~ Parcel Lapse Rate

İnce kırmızı çizgiler = Kuru adyabatik düşme oranı
İnce yeşil çizgiler = Doygun adyabatik düşme oranı

İnce mavi çizgiler = Eş değer sıcaklık çizgileri (°C)
İnce siyah çizgiler= Eş değer basınç yükseklikleri (hPa)

Skew-T Log-P diyagramı GFS sounding çıktısıyla üretilir. Weatheronline Skew-T Log-P diyagramının, sağ tarafında ise knot değerinde, atmosferin çeşitli seviyelerinde olan rüzgârın şiddeti ve yönleri var. Radar gibi gözüken şekil ise, hodograftır, onunla birlikte kullanılan ve kullanmanız gereken bazı temel hesaplamaları da aşağıda açıklayacağım.

K Index (KI – K)

Resim sadece “K” ile kısaltması yapılmış. Gök gürültülü bir sağanak yağışı tahmin edebilmek için tek başına referans alındığında çok tutarlı bir indeks çeşidi değildir. Nedeni ise 700 hPa’da bulunabilecek kuru hava parseli de konvektif kararsızlık gösterebilir.

Hesaplaması da şu şekilde: (T₈₅₀ – T₅₀₀) + (Td₈₅₀ – Tdd₇₀₀)

(T = sıcaklık, Td = Yoğunlaşma Sıcaklığı, Tdd ise “Dewpoint Depression” Yoğunlaşma Depresyonu – yani sıcaklık ile çiğ noktasının birbirinden farkı )

K değeri 26’nin üstünde olduğu zaman, bir kaç oraj aktivasyonu oluşabilir. (26’nın altındaki değerleri gök gürültülü fırtına oluşumu çok zordur.)

Değerin 30’un üstüne çıktığı durumlarda, gökgürültülü sağanak yağış kütlesi etkisini gece saatlerinde de yoğun biçimde sürdürebilir.

K değeri 40’ın üstüne geçtiği zaman, gök gürültülü fırtına oluşma ihtimali kesine yakındır.

Totals (Total Totals Index)= Wetterzentrale’den görmeye alışkın olduğumuz lifted indeks’le beraber gösterilen ve oraj aktivitelerini tahmin ederken kullandığımız bir tür indeks…

Hesaplaması: T₈₅₀ + Td₈₅₀ – 2T₅₀₀

Totals değerinin 60’tan büyük olması, kesine yakın ihtimalle, bir (gök gürültülü) fırtınanın oluşabileceğine işaret sayılabilir, 48’den yüksek olduğu değerlerde ise yaptığım araştırmalara göre, şiddetli hava koşulları arasında yakın bağlantısı var, ancak diğer verilerin (örneğin, lifted indeksin, K indeksin vs..) bunu desteklemesi gerekir. Aralıksal yorumlaması ise şu şekilde;

44-45 = tekil fırtına kütleleri
46-51 = aralıklı fırtına kütleleri
52-55 = yaygın fırtına kütleleri

Lifted Index(LI) = Atmosferin kararlılık durumunu gösteren indekstir.

Hesaplaması: LI = T₅₀₀ – Tp₅₀₀ ( Tp = Parsel Sıcaklığı )

Değeri 11 ‘den fazla ise, aşırı derece de istikrarlı hava koşulları vardır. Gök gürültülü fırtına oluşum ihtimali yok gibidir.

8…11, çok kararlı koşullar vardır ve gök gürültülü fırtına oluşturma ihtimali çok düşüktür.

4…7, kararlıdır ve gök gürültülü fırtına oluşturma ihtimali azdır.

0…3, çoğunlukla kararlıdır bu yüzden yine gök gürültülü fırtına oluşma ihtimali düşüktür.

-3…-1, az da olsa kararsızlık durumudur, artık havanın bir gök gürültülü fırtına oluşturma kapasitesi oluşmuştur.

-5 …-4, kararsızlık durumudur. Büyük olasılıkla bir gök gürültülü fırtına oluşabilecektir.

-7…-6, çok fazla kararsızlık durumuna işaret eder. Şiddetli bir gök gürültülü fırtına oluşabilir.

-7’den de düşükse, aşırı derece de kararsızlık durumu vardır, hatta bir hortum bile oluşabilir.

NOT: Lifted indeks değerin -5’in altında olduğu durumlarla, şiddetli hava koşulları arasında güçlü bir korelasyon var.

Thompson Index: (TI) Arada karşınıza çıkabilir. K indeksi(KI) ile lifted indeksin(LI) farkına dayanarak ortaya atılmış bir indeks çeşidi, Amerika Birleşik Devletleri’nde denenmiş ve şiddetli hava koşullarının tahmininde başarılı korelasyon olduğu tespit edilmiş.

Hesaplaması: TI = KI – LI

[ (T₈₅₀ – T₅₀₀) + Td₈₅₀ – (T₇₀₀ – Td₇₀₀) ] – (T₅₀₀ – Tp₅₀₀)

TI    < 25 Gök gürültü fırtına ihtimali düşük
TI    25-34 Gök gürültülü fırtına potansiyeli var
TI    35-39 Şiddeti artabilecek bir gök gürültülü fırtına potansiyeli var
TI    => 40 Şiddetli bir gök gürültülü fırtına olasılığı var

Vertical Totals: (VT) 850 hPa sıcaklığı ile 500 hPa sıcaklığının farkı ile hesaplanan düşey farkıdır.

Hesaplaması: VT = T₈₅₀ – T₅₀₀

Düşey toplamla ilgili olarak sadece şunu bilmek yeterli;

VT > 28 ise gök gürültülü bir fırtınanın oluşma ihtimali fazladır.

S Index: Bu indeks, Total totals ve düşey fark kullanılarak hesaplanan bu indeks, her mevsim başarılı bir korelasyona sahip olduğundan oldukça kullanışlıdır.

Hesaplaması: SI = TT – ( T₇₀₀ – Td₇₀₀) – A (Kısa Yazılış: TT = Total Totals A’yı aşağıda açıklayacağım)

SI = (T₈₅₀ + Td₈₅₀ – 2T₅₀₀ )– ( T₇₀₀ – Td₇₀₀) – A

A, burada düşey fark (vertical totals)…

T₈₅₀ – T₅₀₀ farkı 25’ten büyükse A= 0
T₈₅₀ – T₅₀₀ farkı 22 ve 25 civarlarında ise A=2

T₈₅₀ – T₅₀₀ farkı 22’den küçükse A=6 alınmalı

39’dan küçük olduğunda %10 gibi çok küçük bir ihtimalle gök gürültülü sağanak oluşabilir.

39 ve 46 civarlarında bu ihtimal %35-55’e çıkıyor.
46’dan büyükse en az 75%

Cross Totals: (CT) 850hPa yoğunlaşma sıcaklığı ile 500hPa sıcaklığının farkı ile hesaplanan düşey farkıdır. Korelasyon ilişkisi incelenmemiştir. Stability Index olarak da biliniyor.

Hesaplaması: CT = Td₈₅₀ – T₅₀₀

18’den küçük ise  gökgürültülü bir sağanak yağış oluşumu için zayıf potansiyel vardır

18 ve 19  değerlerinde gök gürültülü bir sağanak yağış oluşumu için orta dereceli potansiyel vardır

20 ve 21  değerlerinde gök gürültülü bir sağanak yağış oluşumu için güçlü bir potansiyel vardır.
22 ve 23  değerlerinde şiddetli bir gök gürültülü bir sağanak yağış oluşumu için potansiyel zayıftır.
24 ve 25  değerlerinde şiddetli bir gök gürültülü bir sağanak yağış oluşumu için potansiyel orta derecededir.
25’ten büyük ise, şiddetli bir fırtına oluşumu için çok güçlü bir potansiyel vardır.

Yapılan denemelere göre, Cross Totals değerleri 24’ten büyük olduğunda kuvvetli hava olayları tahmini açısından oldukça başarılı bir indeks çeşidi.

Soaring İndeks: (Yükselme İndeksi) Bu da, yüzeyden ilk 6.096 km arasındaki yükselen termal ısıya dayalı bir indeks çeşididir. Bundan da gök gürültülü fırtınaların ve konvektif bulutların tahmini yapılabilir

-10’nun altı – Zayıf

-10…5 -Orta – Termal ısı ile bulut oluşabilir.

5…20 İyi – Termal, ısı ile bulut oluşabilir.

20’nin yukarısı – Mükemmel – Termal ısı ile bulut çok kolay oluşur.

Yükselme Endeksinde Önemli Değerler

15-20 arası Tekil Sağanaklar, %20 ihtimalle gök gürültü fırtına

20-25 Birkaç Sağanak, %20-40 ihtimalle gök gürültülü fırtına

25-30 Yaygın Sağanaklar, %40-60 ihtimalle gök gürültülü fırtına

30-35 %60-80 ihtimalle gök gürültülü fırtına

35’ten fazlası >%80 ihtimalle gök gürültülü fırtına alâmeti

PW = “Precipitable Water” kelimesinden türemiş bir kısaltma. Bir hava sütunundaki, su buharını toplamsal olarak santimetre ile gösteriyor. “Yağış değil”

4,4’ün üstünde olduğu değerlerde bol yağışlı (gök gürültülü) fırtına olaşabilir.

4,3…2,5 arası (gök gürültülü) bir fırtınaya işaret eder.

2,50’den küçükse az yağışlı bir (gök gürültülü) bir fırtına oluşabilir.

Yüksek PW değerleri ile şiddetli hava koşullarının net bir bağlantısı yok, ama 1’den küçük olduğu değerlerde gök gürültülü fırtına pek oluşmuyor.

Temp = ‘Temperature’ Yüzey sıcaklığı, yani yüzey sıcaklığı

Dewp = ‘Dewpoint’ Yoğunlaşma noktası

Ben sounding tablosunu, sis ve bulut oluşumu tahmini yaparken de eşsiz bir kaynak olacağı kanısındayım. Çünkü yer seviyesindeki yoğunlaşma noktası ile sıcaklık arasındaki farkı doğrudan görmeniz açısından faydalı, ayrıca yüksek sis tahminini de yaparken oldukça kullanışlı. Yapmanız gereken, kalın mavi çizgi ile kırmızı kalın çizginin yani yoğunlaşma noktası ve sıcaklığın birbirini kesmesi veya birbirine değecek kadar yakınlaştığını gözlemlemek. Yalnız, sis tahminini yaparken atmosferin orta katmanının da bulut oluşmaması gerekiyor, başka bir ifadeyle orta katmanda kırmızı ve mavi kalın çizginin birbirine yakın durmaması veya kesmemesi gerekir ki, orta katmanda bulut oluşumu olmasın. Böylece, gece uzaya yansıyan ısı kaybı daha fazla olabiliyor ve sabaha doğru güneş doğarken sıcaklık, yoğunlaşma sıcaklığını kolayca yakalayabiliyor. Yüksek katmanda bulut oluşumu, sis açısından zorlaştırıcı bir faktör değil.

Bazen, orta katmanda bulut olduğunda da sis oluşabilir ancak, bunun için ön şart yağışın olduğu bir zaman veya yağıştan hemen yüksek nemli havanın belli coğrafik koşullarla yükselip doyma aşamasına geldikten sonra oluşmasıdır. Bu yamaç sisidir (upslope fog). Bunun için sadece, sis oluşabilecek bir yamaçta veya tepe zirvesinde rüzgâr yönüne ve şiddetine(hafifliğine) ve yüzeydeki sıcaklık ve yoğunlaşma noktasındaki farkın az olması gerek. Yamaç sisi kısa sürelidir.

θS (K) = Eş değer potansiyel sıcaklık ancak Kelvin cinsinden…(buradaki “K” , Kelvinin kısaltması) Modellerde bunu Celcius tipinde, THETA-E haritalarında görüyoruz.

Eşdeğer potansiyel sıcaklık, atmosfer katmanlarında yoğunlaşma noktası ve/veya sıcaklık yükseldiğinde doğru orantılı şekilde yükselir.

Bunun hava tahmini yaparken ki önemi şudur. Yüksek potansiyel sıcaklığın olduğu yer göreceli olarak kararsızlık koşullarına sahiptir. Yüksek aşağı seviye sıcaklıkları ve yukarı atmosfer seviyelerindeki yüksek yoğunlaşma sıcaklığı kararsızlık durumu yaratır. Eşdeğer Potansiyel sıcaklığın yüksek olduğu seviyeler, konvektif hareketlerin tomurcuklanmaya, patlamaya başladığı yerlerdir.

CAPE = Convective Available Potential Energy = Elverişli Potansiyel Konvektif Enerji (J/kg) Değerlerine göre;

<300           = Hiç veya çok az konvektif potansiyel

300-1000   = Zayıf konvektif potansiyel

1000-2500 = Orta derecede konvektif potansiyel

> 2500        = Güçlü konvektif potansiyel

CIN = Convective Inhibition= Konvektif Engelleme

Dikey atmosferik düzlemde bulunan bir hava parselinin serbestçe yükselmesini(serbest yükselimi – free convection) önleyen negatif enerji alanıdır.

< 25    = Hava bir hortum üretme potansiyeline sahiptir.

50  = Dereço (Derecho) (Sahan şeklindeki bir fırtına bulutu – shelf cloud) ile özdeşleştirilir. Değeri 50’ye yaklaştıkça, fırtına bulutu gittikçe dereçoya benzer. Dereço, İspanyolca bir kelime,“raf” anlamına geliyor. Artan CIN etkisi ile yükselme engellenmeye başladığı için fırtına bulutu artık yukardan üzerine bir kuvvetle basılmış gibi raf şeklini alıyor.

> 100 = Çok ciddi bir kararsızlık durumu yoksa kolay kolay oraj aktivitesi oluşmaz, negatif enerji alanı engelleme yapar.

Şekil 2 Dereço Örneği

HODOGRAF (HODOGRAPH) KULLANIMI

Hodograf Nedir?

Hodograf, konvektif atmosferik ortamda dikey yönlü rüzgâr hız değişiminden yola çıkarak, (gök gürültülü) fırtınanın tipini ve hareket biçimini değerlendirmemiz açısından kullanılır. Başka bir ifadeyle; konvektif yağışların bir noktayı önceden nasıl etkileyebileceğine ilişkin kritik ipuçları sağlar. Bu bakımdan; hodograf kullanmadan, hortum tahmininde bulunmak fantezi veya müneccimlikten öteye geçemez. Radara bakıp, el kadar çocuğun bile fark edebildiği bir kütleyi görüp de, hemen yağmur yağacak diye uyarıyı basan Devlet Meteoroloji İşleri gibi hava tahmini yaptığını zannedenlerden olmayın. Radar görüntüsü, zaten atı alanın Üsküdar’ı geçtiği durumdur, gerçekleşmekte olan bir şeydir, çünkü 1-2 önceden fırtınanın geldiği radar bakıp söylemenin, ceketini ve ayakkabısını giyip evden dışarı çıkmakta olan birisinin dışarı çıkacağını söylemekten hiç bir farkı yoktur. Hodograf kullanarak, kütlelerin radar da kaybolup kaybolmayacağına, çok önceden ne biçim de, ne nitelikte oluşup oluşmayacağına ve yön tespitinde büyük oranda isabetli şekilde karar verebilirsiniz. Radarı ise yaptığınız öngörüyü, sadece kontrol etmek için kullanırsınız.

Hodografta Kullanılan Önemli Veriler

EH = Environmental Helicity – m²/s² = Potansiyel Dönme/Rotasyon Ölçüsü (çevreye göre) EH değerinin yüksek olması da fırtına kabiliyetini önemli ölçüde arttırabilecek bir faktördür.

SREH = Storm Relative Helicity – m²/s² = Potansiyel Dönme/Rotasyon Ölçüsü, bunu özellikle Türkiye’nin Ege ve Akdeniz sahillerinde denizde hortum tahmini yaparken göz ardı etmemek gerekiyor. (Bu fırtına durumundaki çevresel potansiyel dönme enerjisidir.)SREH değerlerinde dikkat edilmesi gereken önemli ölçüler şunlar;

150-300 Arası= Küçük CAPE değeri ile birlikte de tek hücreli bir gök gürültülü fırtına oluşabilir. Büyük CAPE değeri ile birlikte süper hücre gelişimi de olabilir, ayrıca zayıf hortumlar da bu değerlerle oluşabilir. (F0, F1 kategorilerinde)

300-450 Arası = Küçük CAPE değerlerinde de süper hücre oluşma ihtimali vardır. Ayrıca güçlü hortum oluşum riski de vardır (F2, F3 kategorilerinde). İnsanları uyarın ve dikkatle önleminizi alın, mümkünse uzaklaşın.

450’den büyük ise = Bunu gördüğünüz zaman hemen bulunduğunuz yerdeki, diğer insanları da uyararak derhal tabanları yağlayıp bölgeden kaçmadan önce diğer kararsızlık ve konvektif faktörleri de incelemeniz kesinlikle şarttır, çünkü tek başına SREH değerlerinin ağır hava koşulları ile sağlıklı biçimde bir korelasyonu yok. Bu nedenle tek başına SREH 500 ise, emin olmak için bütün faktörleri gözden geçirin, aksi takdirde tahmininin eksik olduğundan, öngördüğünüz netice gerçekleşmeyebilir. Bu bütün SREH değerleri için aynen geçerlidir. Eğer diğer faktörlerde, SREH değerlerini çok net biçimde destekliyorsa; tahmin yaptığınız bölgede bir süper hücre oluşma ihtimali fazladır, bu değerdeki bir SREH ile diğer faktörlerle desteklendiğinde ayrıca çok güçlü hortumlar da oluşabilmektedir(F4, F5)

SREH’i şu şekilde izah edebiliriz; fırtınanın dönüş/rotasyon enerjisi, sistemin altında bulunduğu havayı dönerken zaten kendisi yukarı doğru çıkartabiliyor. Bu şu şekilde düşünün. Bir bardağa su koyun, içine şeker atın, kaşıkla hafifçe karıştırmaya başlayın. Bardağın dibinde, şekerler tabanın tam ortasına yığılma yapacak ve oradan yükselmeye başlayacaktır. Yüksek SREH değerleri uygun şartlarda havayı aynen bu şekilde dönerken yükseltebiliyor.

Şekil 3: İşte bu da süper hücrenin(supercell) görüntüsü; görüldüğü gibi rotasyonu o kadar kuvvetli ki kümülonimbus bulutu başlı başına kendisi yerel bir alçak basıncından ibaret olmuş (mezosiklon), bu yüzden yuvarlak görünüyor, çünkü o da tıpkı bir alçak basınç (Kuzey yarımkürede) gibi saatin tersi yönünde dönüyor.

• SREH, Thompson İndeks, CAPE, Lifted Index, Totals gibi bütün fırtına bileşen bilgilerini sunan çok güzel bir kaynak: http://www.lightningwizard.com/maps/ Böyle kaynaklardan yararlanabilmeniz için, terimlerin İngilizce karşılıklarını da bu makalem boyunca Türkçesi ile birlikte yazdım. Bu siteyi hodograf kullanırken, çok kullanacaksınız, bu yüzden kaydedin.

Severe Thunderstorm Index(STI) :

Adından da belli olduğu gibi, şiddetli gök gürültülü fırtınaların şiddetinin tahminini yaparken kullanılan bir indeks çeşididir. Bunun formülü diğerlerine göre karmaşık yapıda. Türkiye’de tahmin edeceğiniz gibi pek kullanılmayan bir indeks, bilgi, kullanmasının faydası açısından makaleye eklemeyi uygun gördüm. Amerikalılar, her yıl hortumların ve diğer güçlü fırtınaların yapmış olduğu milyonlarca dolarlık zararlardan, çiftçilerinin mağdur duruma düşmesinden, bıkmış usanmış önceden fırtınanın şiddetini bilelim ki insanları uyaralım, önlem alınsın diye bu indeksi geliştirmişler.

Formülü karmaşık gözüyor, makalemin tamamını sindirerek okuduktan sonra, bunun bir basit bir hesaplama olduğunu anlayacaksınız.

STI = 4.943709 – 0.000777 x CAPE – 0.004005 x WMAX + 0.181217 x EHI – 0.026867 x SSPD – 0.006479 x SREH

UYARI: İnternet sitelerindeki CAPE değerleri yerden 2 metre yükseklikten itibaren başlar (SBCAPE), bu formülün tamamında gereken CAPE değeri 100 hPa seviyesinden başlaması gerekiyor (ML 100 CAPE)

STI değerini bunun gibi otomatik hesaplayan bir programla da yapabilirsiniz.

Buradan deneyin: http://einstein.atmos.colostate.edu/~mcnoldy/SevereIndex.html

Manüel hesaplamalarda, EHI değerini, CAPE(100 hPa) ile SREH’i birbirine çarpıyor sonrada 160.000’e bölüyorsunuz. Direktif için, yan taraftaki tabloya bakın.

WMAX ise soundingde görülen, (dikey hava sütununda) en şiddetli rüzgârın knot değeri oluyor.

Çıkacak sonuçlara göre, yapılması gereken değerlendirmeler şu şekilde:

STI >3.5            şiddetli durum söz konusu değil
STI 2,5 – 3.5   küçük ve orta şiddette durum
STI 1,5 – 2.5    şiddetli durum

STI <1.5            hortum oluşturabilecek durum

Stmdr = Storm Direction – Fırtınanın açısal yönünü gösterir. Hodografta gösterilir. 700 hPa seviyesindeki rüzgârda bunu büyük oranda belirler.

StmSpd (kt) = Storm Speed = Fırtına hızı (knot değerinde), 10’dan düşükse hava kütlesi orajı olma ihtimali fazladır.

Gelelim, radara benzeyen ancak kullanımı yeni başlayanlar için hiç de kolay olmayan, şahsen benim de tam olarak çözemediğim Hodograf şeklini yorumlamaya:

AŞAMA 1: Önce sade bir hodograf nasıl bir şeydir görelim.

NOT: Çizmiş olduğum şekilleri kullanmanız serbest, ancak lütfen medeni bir şekilde referans göstermeden kullanmayınız, bu ayıptır.

Şekil 4 – Sade bir “Hodograf” Uyarı – Bu şekli bazı hava tahmin sitelerindeki, rainSPOT ile karıştırmayınız.

Yönler, haritaya göre ters konumda yer alıyor. Hodografı anlamaya çalışırken, bu (ters) yön dizilişine göre yorumlamayı yapacaksınız.

Mavi ile yazdığım değerler ise, benim rastgele olarak çizmiş olduğum bu hodograf da knot(kt) değerinden rüzgârı gösteriyor. Yani halkaları, eş değer rüzgâr izobarıymış gibi düşünebilirsiniz. Burada olan halkaların sayısı önemli değil, halkalar sadece, knot değerindeki rüzgâr hızının göstergesidir. Weatheronline’nın Hodografındaki gibi, çizgilerle bir rüzgâr cetveline sahip olan hodograflarda var.

AŞAMA 2: Bir hodograf nasıl okunmalıdır?

Bu aşamada numaralandırılmış bir hodografı anlamaya çalışmak oldukça basit. Numaralandırılmasa da üst rüzgârların, aşağı seviyedeki rüzgârlardan daha kuvvetli olacağını hesaba katarak anlayabilirsiniz.

Hodografı anlamayı belli başlı örnekler üzerinden aşağıda anlatacağım.

Tip 1: Süper Hücre ‘ Supercell ’

Değer 1 = 950 hPa Doğugüneydoğu 37 knot (eğer “raw data” şeklinde bulursanız, hodografı, “950hPa ESE 30kt” olarak gözükür.

Değer 2 = 850 hPa Güneydoğugüney 44 knot

Değer 3 = 700 hPa Güneybatıgüney 63 knot

Değer 4 = 500 hPa Güneybatı 76 knot

Değer 5 = 300 hPa Batıgüneybatı 109 knot

Rastgele çizmiş olduğum bu Hodografın niçin bir süper hücre olabileceğine gelince;

Öncelikle süper hücrenin oluşabilmesi için bazı temel koşullar var:

Koşul 1: Alçak seviyelerden orta seviyelere kadar uzanan rüzgârdaki etkili yön değişikliğinin var olması gerekir. Şekil 4’te etkin bir yön değişikliği var. Yani, rüzgârın yönünde (directional shear) mutlak değişimler var.

Koşul 2: Kuvvetli rüzgârların (speed shear) hodograf boyunca etkin olması gerekir, genel olarak çizmiş olduğum hodograf örneği buna uygun.

Koşul 3: Rüzgâr hızı alçak tabakalarda, 20 knotun üzerinde olması, 500 ve 300 milibar düzeyinde ise 100 knotu aşması, süper hücre oluşumu için makbuldür.

Koşul 4: Hodograf da basınç yükseltileri arasında açık şekilde bükümlü kavislerin varlığı süper hücre oluşumunu kolaylaştırır. Değer 2 ile değer 4 arasında bir net bir büküm var.

Tip 2: Tek Hücre / Hava Kütlesi Orajı ‘ Single-Cell / Pulse Thunderstorms ‘

Az önce vermiş olduğum süper hücre örneğine göre ne kadar cılız bir görüntü, tabakalar arasındaki rüzgârda yön değiştirme ve hızı oldukça düşük olması hodografı bu hale sokmuş.

Değerleri okumak yine aynı;

Birinci değer için; 950 hPa Kuzeybatıkuzey 7 knot – İkinci değer için; 850 hPa Batıkuzeybatı 11 knot

Üçüncü değer için 700 hPa Batıkuzeybatı 15 knot – Dördüncü değer için, 500hPa Kuzeybatı 20 knot ve beşinci değer içinse 300 hPa Kuzeybatı 15 knot diyeceğiz.

Hodografta böyle bir görünüm varsa; yağış ve etki bakımından oldukça kısa ömürlü tek-hücre (single-cell veya pulse storm olarak) bilinen bir gök gürültülü fırtınanın olabileceği sonucunu çıkartabilirsiniz.

UYARI: Sadece bu görüntünün tek başına olması kesinlikle yeterli değil, sounding tablosundaki lifted indeks, CAPE, CIN, K indeks gibi unsurları da kesinlikle göz önünde tutacaksınız, yoksa sakin havalarda da hodografın benzer şekiller hep var.

Peki, tek hücre denilen, bu gök gürültülü fırtınanın diğer özellikleri nelerdir?

1- Rüzgâr hızı yavaş olduğu için, bu kütle de yavaş hareket edecektir.

2- Yavaş hareket ettiğinden dolayı, aşağı yönlü rüzgârlar, yukarı yönlü rüzgârları kısa süre içinde kesecektir, bu nedenle fırtına kısa süre içinde radardan silinebilir.

3- Kısa süreli olması, mutlak az yağış bırakabileceği veya çevresini az (mesela rüzgâr bakımından) etki altına bırakacağı anlamına gelmez. Yalnız, birkaç dakikalık içinde olabilir. Varlıkları genellikle 1 saatten az hüküm sürer.

Şekil 5 – Wikipedia, “Air-mass thunderstorm” isimli makaleden alınmış. Tarafımca ayrıntılı biçimde Türkçeleştirilmiştir.

Peki, tek hücre tipi gök gürültülü fırtına nasıl görünür?

Aşağıdaki resim, yaz ve bahar aylarında son derece alışık olduğumuz bir görüntü, işte budur “tek hücre”…

Şekil 6 – Tek hücre tipi bir fırtına bulutu, ya da diğer bir adıyla hava kütlesi orajı, bahar ve yaz aylarında alışıla gelinen bir görüntü

Hava kütlesi orajı ile yüksek korelasyonlu birkaç indeks:

Modified Jefferson Index: (MJI) Sadece, tek hücre veya hava kütlesi orajı tahminlerinde yüksek korelasyon gösteren bir indeks biçimidir.

Hesaplaması: MJI = 1.6 x Tw₈₅₀ – T₅₀₀ – 0.5 x Tdd₇₀₀ (Tdd – yoğunlaşma depresyonu = T – Td, Tw = eşdeğer sıcaklık )

Değerlendirmesi:

27’den büyükse kutupsal hava kütlesinde gök gürültülü bir fırtına gelişebilir.
30’dan büyükse gök gürültülü sağanak kütleleri gelişebilir.

Rackliff Index: (RI) Bu indeks çeşidi de tek hücre veya hava kütlesi orajı tahminlerinde, yukarıdaki Modified Jefferson İndeks gibi yüksek korelasyon gösteren bir indeks türüdür

Hesaplaması: RI = Tw₈₅₀ – T₅₀₀ (Tw = eşdeğer sıcaklık )

Değerlendirmesi

25 olduğu zaman sağanak yağışlar olabilir

25 – 29 civarlarında ise, sağanaklara gök gürültüsü eşlik edebilir

30’dan büyükse, gök gürültülü fırtınaların oluşma ihtimali fazladır

TİP 3: Çok Hücreli Sistemler / Fırtına Hattı ‘ Multicells / Squall Line ‘

1- Genellikle 850 milibar 300 milibar seviyeleri arasında yani yukarı doğru çıkıldıkça, rüzgârın yönü çok değişmez, Yani süper hücreden temel farkı, süper hücrede rüzgârın yönü atmosfer seviyeleri boyunca değişmesidir.

2- Rüzgâr, hodograf boyunca oldukça kuvvetlidir, özellikle üst seviyelere çıkıldıkça rüzgârın şiddeti de giderek artar.

3- Türkiye’de bu tür fırtına sistemi, tek hücre tipindeki gibi bolca görülür. Radarda genellikle, kütlelerin batısında, güneybatında veya güneyinde sürekli yeni kısımlar oluşurken(sarı, hatta kırmızı, eflatun gibi); doğu ve kuzeydoğu tarafında ise erimeler görülür, yani radarda yeşilden maviye döner ve kaybolur.

4- Bu bakımdan, çoklu hücre sistemi, tırnak gibidir, bir taraftan fırtınanın aktif kısmı doğarken, bir tarafın da ölür. Her bir hücre yaklaşık 20 dakika sürer. Ancak, hücreler doğuştan birbirine yapışıktır. Hücreler, yeni doğarken genellikle (güney)batı tarafta, olgunluk döneminde sistemin ortasında yer alır. Sistemde sürekli bir devir söz konusudur. Oluşan yeni bir hücrenin aşağı yöndeki rüzgârı, bir önceki hücreyi zayıflatır ve öldürür, arkasından onu başkası zayıflatır. Süreç, koşullar korunduğu sürece böyle süregelir.

5- Şimşek haritalarında, soğuk cephelerle görülen şimşek sıraları, bu fırtına hattının varlığının sonucudur.

6- Dereçolar da hodografta böyle gözükürler.

Şekil 7 – NOAA sitesinden almış olduğum çok hücre sisteminin (fırtına hattı) oluşum görüntüsü

Şekil 8 – Çok hücreli sistemin/fırtına hattının radar görüntüsü

Önemli Not: Vermiş olduğum 3 tip hodograf örneği karmaşık olmayan durumlardır. Yani, çok hücreli bir fırtına sistemi, birden çok süper hücrenin bir araya gelmesi ile de oluşabilir. Ayrıca, süper hücreleri de az yağış bırakan, çok yağış bırakan tipler şeklinde ayrıma gitmedim. Bu diğer ayrıntılarda sizin araştırma konunuz olsun:

Çok hücreli fırtına sistemlerini kışın tahmin edebilmek için kullanılabilecek bir indeks çeşidi daha yazayım.

Boyden Index: Bu yaz dönemli çok başarılı çalışan bir indeks çeşidi değil, ancak kışın cephesel veya trof kaynaklı gök gürültü fırtınaların tahmininde oldukça başarılı sonuçlar veriyor. 700 milibarın altındaki kalınlıktan yola çıkarak kararsızlık incelemesi yapıyor.

Hesaplaması: Boyden = (700 – 1000 coğpotansiyel yükselik farkı) – T₇₀₀ – 200

İşlemin sonucu 94’ten büyük çıkarsa gök gürültülü bir yağış kütlesi gelişebilir.

Hodograf Oluşturmak İçin Öneriler

Burada, Meteoblue’nun sunmuş olduğu ETA model paneli var.

Bu modele ulaşmak için; http://www.meteoblue.com sitesine gidin.Sol tarafta bulunan, ‘Mymap Server’ bölüme gidin. Açılacak sayfa da sizi mail adresi soracak, ama sayfanın altında, “Register as a new user (Yeni kullanıcı olarak kaydol) diye başlayan bir forum var. Forumu doldurun. ‘Company/Institution’ (Şirket) kısmına öğrenciyseniz rastgele bir şey yazabilirsiniz. Formu doldurup, ‘ Register ‘ (Kaydol) dedikten kısa bir süre sonra vermiş olduğunuz e-posta adresinize şifreniz yollanacaktır. Bu sunucu, güvenlik sebebiyle 30 günlük aktif hesap sağlamakla birlikte, çok yüksek çözünürlükte istediğiniz, bölgenin istediğiniz boyutta çeşitli haritalarını çıkartmanızı da sağlar.

Buradaki, Java formatı, en iyi Google Chrome’da çalışıyor. Mozilla ve İnternet Explorer’da koordinatlar kayıyor, harita bozulabiliyor, tabi öncelikle Java eklentisinin, bilgisayarınızda çalışır durumda olması gerekiyor.Şifre size yollandıktan sonra, Mymap Server bölümüne giderek, kaydolduğunuz e-posta adresinizi kullanıcı adı bölümüne yazarak, panele erişiyorsunuz.

Panel’den ‘Sounding’ kısmına tıklayın. Ayrıca, ‘ Meteograms/City Forecast’ bölümüne de tıklayarak atmosferik seviye rüzgârlarına ulaşabilirsiniz.

Aşağıdaki harita da ben bu makaleyi yazarken ki, uydu analizi analizinin durumuydu. Sicilya adası civarlarında bir şimşekler rapor edilmiş, bir taraftan hodograf çizmeyi gösterirken bir taraftan da, bu hareketli bölgenin durumu nasılmış bakalım:

Hemen Meteoblue’nun sunduğu haritadan, o şimşekli bölgenin biraz batısında bir noktayı (Adanın doğusunda bulunan Syracuse isimli bir yerleşim yerini) tıklayıp seçtikten sonra, sağ üst köşeden, ‘ make Map ‘ (Harita oluştur) kısmına tıklıyorum ve sounding modeli açılıyor.

Bakalım, Sicilya’daki Syracuse isimli yerleşim yeri ne durumdaymış.

Şekil 9 Syracuse’un Sounding Modeli – Saat 06.00

Şekil 10 Uydu Analizi

Şekil 11 – Bu sefer rüzgâr aralıklarını hodografı çizerken, hayli genişlettim. Yan tarafta da, tabakaların rüzgâr hızını not ettim.

Zira yukarıda 104 knotluk rüzgâr da var. Çok hücreli sisteme oldukça uygun bir görüntü

Görüldüğü gibi rüzgâr, atmosferin seviyeleri boyunca, yön değişikliğine çok uğramıyor. Yukarı seviyelere çıkıldıkça şiddeti iyice artmış. Belki çok hücreli fırtına sistemine işaret ediyor olabilir. Bu yorumu yapmak hodograf oluşturmadan da mümkün. 300 seviyesinde rüzgâr 105 knot Batı güneybatı yönünden, 975 seviyesinde ise sadece 10 knot güneybatıdan esiyor. Süper hücre gelişemez, çünkü yön değişikliği ve aşağı seviyedeki rüzgâr hızı genelde 30 knotun altında… Zaten uydu analizinde hemen soğuk cephenin arkasında olması da bunun fırtına hattı olduğunu doğruluyor.

Fakat hodograf yok. Hemen sağ tarafta ise, atmosferin yukarı seviyelerindeki rüzgâr durumu oklarla belirtilmiş. Hatta bu sounding de bulunan rüzgârlar, Weatheronline’nın sounding modelinden de detaylı, yani daha detaylı bir hodograf oluşturabiliriz (elle de çizebilirsiniz, paint kullanarak da bilgisayarda oluşturulabilir.). Ben aşağıdakini, örnek olarak somutlaştırmak için hodografa çevireceğim. Yalnız buradaki gibi ayrıntıya girmeyeceğim. Sadece 5 katmana bakacağım; yer seviyesi, 975, 850, 700, 500 ve 300 seviyeleri ile ilgileneceğim. Sıcaklık ve Çiy noktası gezintileri boyunca, her iki değer birbirine uzak kalmış. Yani bulut oluşumu çok zor durumda gözüküyor. Yani, aslında hodograf çizmenin anlamı yok, çünkü zaten bulut oluşamıyor ama sırf göstermek için çiziyorum.

Önemli Not: Rüzgâr oklarının tablosal açıklaması aşağıda var.

Hiç yabancı dil bilmeyenler için de gayet net anlaşılır olduğu için, Türkçeye çevirmedim.

Şekil 12 – Wunderground’dan Alınmıştır

Burada da faydalanabileceğiniz otomatik rüzgâr çevirici var: http://www.csgnetwork.com/windspeedconv.html

Şekil 13 – İtalya Uydu Görüntüsü, ben ise 1 saat 45 dakika öncesinin sounding durumundan hodografı oluşturmuştum, görüldüğü gibi Syracuse’a bir kütle güneybatıdan gelmiş.

Hareketli Animasyon için BURAYI tıklayın – WEATHERONLINE

Bazı Faydalı Modeller;

Soaring Index (Yükselme İndeksi)

SREH, Thompson İndeks, CAPE, Lifted Index, Totals gibi bütün fırtına bileşen bilgilerini sunan çok güzel bir kaynak: http://www.lightningwizard.com/maps/

İnternet üzerinden böyle kaynaklardan yararlanabilmeniz açısından, terimlerin İngilizce karşılıklarını da bu makalem boyunca Türkçesi ile yazdım – bu siteyi hodograf kullanırken, kullanabilirsiniz, bu yüzden kaydedin.

Weatheronline Hodograf ve Skew-T Log-P Diyagramı

FANTEZİ SEVERLERE İNCE DETAYLAR

A. Dolu Tahmininde Dikkat Etmeniz Gereken 5 Altın Kural:

1- Rüzgarın yön değişimi atmosfer farklı tabakları boyunca fazla olmalı
2- CAPE değeri yüksek olmalı, özellikle 2000’den büyük olduğu değerlerde ceviz kadar dolu yağma olasılığı büyüktür.
3- PW (Predictable Water) değerinin 3.8 cm’den az olması gerekir. Fazla su yüklemesi işi zorlaştırır.
4- Dolu yağabilmesi için sıfır seviyesinin (freezing level) yer yüzüne yakın olması gerekir (650mb ve üstende). Ancak rakımca yüksek yerlerin, sıfır seviyesine daha yakın oldukları için her zaman daha fazla olduğunu unutmamak gerekir.
5- Atmosferin orta seviyelerinin nispeten kuru olması ıslak termometre sıcaklığını sıfırın altına düşebileceği için dolu olasılığını arttırır.

B. Şimşek Fırtınalarının Tahminde Dikkat Edilmesi Gereken 4 Altın Kural
1- CAPE değerinin 3.000 j/kg ve üstünde olduğu,
2- Çiğ noktasının alçak seviyelerde 18 dereceden fazla olduğu ,
3- PW (Predictable Water) değerinin 5.1 cm ve bunu aştığı zamanlar,
4- Rüzgarın yön değişimi atmosfer farklı tabakları boyunca fazla olursa aşağıdaki gibi bir şimşek fırtınası gelişebilir.


C. Deniz/Göl Etkisi İle Oluşan Yağışların Tahmininde Dikkat Edilmesi Gereken 5 Altın Kural

1) 850 milibar seviyesi ile yer seviyesi arasındaki rüzgârın yön değişimi 30 ° dereceden az olması gerekir.

2) 700 milibar seviyesi ile yer seviyesi arasındaki rüzgârın yön değişimi de 60 ° dereceden az olması gerekir.

3) Su (deniz) sıcaklığı ile 850 milibar sıcaklık farkının en az 13 derece olması şarttır.

4) 700 milibar seviyesinin üstünde enverziyon varlığı, deniz etkisi ile olan kar yağışını güçlendirir.

5) Ortalama rüzgâr hızının troposferin alt seviyesinde, 9 ila 40 knot arasında olması gerekir.

NOTLAR:

Koordinatörlüğünü yaptığım Weatheronline Türkiye sayfasındaki  sounding modellerine; İstanbul, İzmir, Antalya, Muğla, Bursa, Ankara/Esenboğa, Ankara, Çanakkale, Diyarbakır, Erzurum, Isparta, Kayseri/Erkilet, Samsun, Konya ve memleketim Kırşehir’i ekledim. Bütün şehirleri eklemek niyetindeydim ancak, bu sayıdan fazla olması istenmedi. Yunanistan kısmında Rodos ve Midili adasının çıktısı da olduğundan; Marmaris, Dalaman, Datça’dakiler, Muğla Hodografı ile beraber Rodos’a; Ayvalık, Dikili, Bergama, hatta Edremit’de bulunanlar ise İzmir çıktısıyla beraber Midilli’ye bakabilirler.

Bu makalemde adyabatik durumları çok açıklayamadım. Onu da gelecek sefer ki
makalemde açıklayacağım.

Umarım faydası olmuştur.

MEHMET CAN TANYERİ (White Fox)

m_tanyeri@ug.bilkent.edu.tr

REFERANSLAR:

Bollay B., and B. Beers, 1945: Hand Book of Meteorology, Mc GRAW – HILL, s. 300-385

Boyden, C. J. 1963: Meteor. Mag, 92, 198–210

Dixon, M., and G. Weiner, 1993: TITAN: Thunderstorm Identification, Tracking, Analysis, and Nowcasting—A radarbased methodology. J. Atmos. Ocean. Tech., 10, 785 – 797.

Haby J. , WAA, CAA And Hodographs – The Ultimate Weather Education Website – http://www.theweatherprediction.com/

Haby J. , Shear And Thunderstorm Type – The Ultimate Weather Education Website

Haby J. , Forecasting Hail – The Ultimate Weather Education Website

Galway, J. G., 1956: The lifted index as a predictor of latent instability. Bull. Amer. Meteor. Soc., 528–529.

Jefferson, G. J., 1963: A Modified Instability

Jefferson, G. J., 1963: A Further Development of the Instability Index

Maglaras, G.J. and K.D. LaPenta, 1997: Development of a Forecast Equation to Predict the Severity of Thunderstorm Events in New York State. National Weather Digest

Miller, R. C., 1972: Notes on analysisand severe storm forecasting procedures of the Air Force Global Weather Central. Tech. Rept. 200(R), Headquarters, Air Weather Service, USAF, 190 pp.

SkyStef’s Weather & Aviation Page – Source – http://www.skystef.be/

MAKALE EKİ
BURADAN İNDİRİN