Denizcilik Meteorolojisi Küresel Rüzgar Sistemleri ve Yerel ve Gerçek Rüzgarlar

Basit olarak yatay hava hareketine RÜZGAR Basit olarak yatay hava hareketine rüzgar denir. Bu hareketin oluşabilmesi için yatay basınç farkının olması gerekir. Rüzgar veya yatay hava hareketi yüksek basınçtan alçak basınca doğrudur. Rüzgarın başlıca 3 özelliği vardır; Rüzgarın yönü Şiddeti Frekansı dır. Rüzgar Yönü: Rüzgar yönü istasyona veya gözlemcinin bulunduğu noktaya doğru olan esiş yönünü ifade eder.Rüzgar yönü, 4 ana yön ve bunlardan türemiş 4 ara yönden olu- şur.Rüzgar yönü, pusula derecesi olarak ( 0 – 360 derece arasında) ifade edileceği gibi kerte (0 – 32) cinsinden de ifade edilebilir.

açısından önemi büyük olduğu için bölgelerin hakim Rüzgar yönünün iklimler ve hava koşulları açısından önemi büyük olduğu için bölgelerin hakim rüzgar yönleri saptanır.Hakim rüzgar yönü o bölgede rüzgarın en sık estiği yöndür. Rüzgarın Şiddeti: Rüzgarın şiddeti, havanın belirli bir sürede kat ettiği mesafeyi gösterir ve çeşitli birimlerle gösterilir. 1 (m/s) = 3.6 km/h 1 (m/s) = 2 knot 1 kn = 1 deniz mili / saat 1 km/sa = 0,54 kt

Rüzgar Frekansı: Rüzgar frekansı, belirli bir zaman aralığındaki esme sayısının yüzde cinsinden ifadesidir. Rüzgar frekansları, aylık, mevsimlik, ve yıllık olarak belirlenebilir. Aylık rüzgar frekansı, ay içinde rüzgarın çeşitli yönlerden kaçar defa estiğinin belirlenmesi ile elde edilir. Mevsimlik rüzgar frekansları, aylık rüzgar frekanslarından elde edilir. Örneğin; ilkbahar rüzgar frekansı Mart, Nisan, Mayıs aylarında her bir yönden esen rüzgarın esme sayıları toplanarak elde edilir.Rüzgar esme sıklığını ifade eden rüzgar frekansları rüzgar gülü denen diyagramlarla gösterilir.

HAVA HAREKETLERİYLE İLGİLİ BAĞINTILAR Newton’ un Hareket Kanunları Newton’ un hareket kanunda, bir cisme uygulanan kuvvetin, cismin kütlesiyle ivmesinin çarpımına eşit olduğu ifade eder. F = M . A Havayı hareket ettirmek, hızını artırmak, azaltmak veya yönünü değiştirmek için dış kuvvete ihtiyaç vardır. Bu bağıntıya göre bir cismin ivmesi sabit kaldığında, cisme etki eden kuvvet, doğrudan doğruya cismin ivmesine bağlıdır.İvme cismin hızını artırır, azaltır veya yönünü değiştirir. Cisim daima üzerine etki eden toplam kuvvet doğrultusunda ivme kazanır. Buna göre, rüzgarın estiği yönü tayin etmek için (hava– nın yatay hareketine etki eden) kuvvetleri belirlemeliyiz. Bu kuvetler şunlardır; Basınç gradyanı kuvveti (P) Coriolis kuvveti (C) Merkezcil kuvvet (M) Sürtünme kuvveti (F) Birim kütledeki bir hava parseli için denklem, a = dV/ dT

etkilerinin önemli olduğu tabakadır. Sürtünme Tabakasının Üstündeki Rüzgar Atmosferik basınçtaki yatay farklılıklar havanın hareketine neden olur ve rüzgar oluşur. Sürtünme tabakasının üzerinde rüzgara etki eden kuvvetler basınç gradyanı kuvveti ve coriolis kuvvettir. Basınç gradyanı kuvveti; Rüzgarı getiren kuvvet olup, coriolis kuvveti ise sadece rüzgarın doğrultusunu etkiler. Sürtünme tabakası, yerden 1000- 1500m’ ye kadar olan ve sürtünme etkilerinin önemli olduğu tabakadır. Basınç gradyanı kuvveti; Basınç gradyanı verilen birim mesafedeki basınç değişimidir. Basınç gradyanı kuvveti= basınç farkı/mesafe İzobarlar arasındaki fark hava haritalarında sabittir. ancak izobarın birbirine olan mesafesi değişir. İzobarlar arasındaki mesafe artarsa, basınç gradyanı küçülecektir. Basınç gradyanı, büyükse, kuvvetli basınç gradyanı denir. küçükse, zayıf basınç gradyanı olarak adlandırılır. Yatay hava basıncı farkı mevcut ise havaya etki eden net bir kuvvet vardır. Bu kuvveti basınç gradyanı kuvveti denir.

Kuvvetli basınç gradyanı durumunda, büyük basınç gradyanı kuvveti vardır, zayıf basınç gradyanı durumunda da küçük basınç gradyanı kuvveti söz konusudur. Rüzgarı, basınç gradyanı kuvveti doğurur.Bundan dolayı bir hava haritasındaki izobarların sıklaştığı yerlerde, kuvvetli basınç gradyanı, dolayısıyla da kuvvetli rüzgarlar söz konusudur. İzobarlar arasındaki mesafe büyük olduğunda da zayıf rüzgarlar oluşur. Şayet, havaya etki eden kuvvet, sadece basınç gradyanı kuvveti olsaydı, rüzgarlar daima yüksek basınçtan alçak basınca doğru esecekti. Fakat hava harekete başladığında dünyanın dönüşün- den doğan coriolis kuvvet etki ederek rüzgarı saptanır. Coriolis Kuvveti; Dönen bir platformun merkezinden karşı tarafına yürümeye çalışan biri tarafından anlaşılabilir. Yü – mek istediği tarafa doğru dik açıyla itildiği görülür. Benzer şekilde, dönen yer kürenin yüzeyi üzerinde hareket eden hava, kuzey yarım kürede hareket yönünün sağına, güney yarım kürede soluna sap – tırır. Bu saptırma gücüne coriolis kuvveti denir.

Coriolis kuvveti nedeniyle rüzgarlar irtifada izobarlara yaklaşık 10 derece açı ile paralel, alçak basınca meyilli eser. Yeryüzünün sürtünme etkisi sonucu rüzgar alçak irtifada daha yavaştır, dolayısıyla coriolis kuvveti daha zayıftır. Bunun sonucunda rüzgarın izobarlara yaptığı açı denizde yaklaşık 20, karada da 30 dereceye kadar çıkar. Bu kuvvet dünyanın dönmesinden ileri gelir. Bunun fiziksel kaynağını anlamak için düz, dönen bir disk düşünelim. Bir parçacığın diskin bir tarafından diğer bir tarafına hiçbir kuvvet etkimeksizin hareket ettiğini kabul edelim . Bu durumda eylemsiz bir gözlemci onun çap boyunca karşı tarafa doğru bir çizgi üzerinde hareket ettiğini görür. Diskin dönmesi nedeniyle disk üzerindeki gözlemci ise parçacığı, ardışık yarıçapların kesiştiği yerden geçen eğri bir yol izlediğini görür. Eğer diskin döndüğünün farkında değil ise, parçacığın yolundaki eğriliği, parçacık üzerine etkiyen ve onun hızının sağa doğru bükülmesine neden olan kuvvetten kaynaklandığını sanacaktır. İşte bu coriolis kuvvetidir. .

Benzer olay, dünya gibi üç boyutlu dönen bir sisteme göre hareket ettiğinde görülür. Rüzgar ve okyanus akımlarında da bu kuvvetin etkisi görülür. Yörüngelerine dik hareket etme eğilimi gösterirler, bu kuvvetler uzun menzilli füzelerin yörüngelerinin hesaplanmasında da önemli rol oynar.

Jeostrofik Rüzgar Jeostrofik rüzgar hızı basınç dağılımından tahmin edilebilir ve yüzeyden yeterince yukarıda izobarların paralel olması durumunda gerçek rüzgara eşdeğerdir. Çoğu zaman izobarların eğriliği fazla olmadığından jeostrofik rüzgar gerçek rüzgara iyi bir yaklaşımdır. Jeostrofik yaklaşımı 30 derecenin kutba doğru tarafında kullanılabilir. Ekvatoryal bölgeler civarında Coriolis Kuvveti sıfıra yaklaşır ve rüzgarlarda kuvvetli bir sapma meydana getirmez.

Jeostrofik rüzgar için koşullar şunlardır, Sürtünme yoktur, İvme yoktur, İzobarlar paralel ve doğrusaldır, Coriolis kuvvet ile basınç gradyanı kuvveti dengededir. Atmosferde izobarlar nadiren doğrusal ve paralel olduğundan rüzgar şiddeti sabit değildir. Bu yüzden, jeostrofik rüzgar, genellikle sadece gerçek rüzgarın bir yaklaşımı olup teorik bir durumdur. Jeostrafik rüzgar şiddeti, doğrudan basınç gradyanıyla ilgilidir. Basınç gradyanı yoksa, rüzgarda yoktur.

Gradyan Rüzgar Basınç gradyanı kuvveti, havayı alçak basınç merkezine, içeri doğru ivmelendirir ve coriolis kuvveti hareket eden havayı sağa doğru saptırır. Bu durum, hava konumunda izobarlara paralel oluncaya kadar devam eder. Rüzgar, jeostrofik olduğunda hava sabit bir hızda, eğrisel izobarlara paralel olu- cak şekilde esecektir. Bu şekilde esen rüzgara gradyan rüzgar denir. Yüzey Rüzgarları Yeryüzünde rüzgarlar izobarlara tam paralel olarak esmezler. Rüzgarlar izobarlara bir a açısı yapacak şekilde, yüksek basınçtan alçak basınca doğru eserler. Yerdeki ve yukarı seviyedeki basınç gradyanları eşit olsa bile yerde aynı rüzgar şiddetini yaratmaz. Bunun sebebi sürtünmedir.

Sürtünme kuvveti, rüzgara zıt yönde etki eden bir kuvvet olduğundan rüzgar şiddetini azaltır. Rüzgar şiddeti ile orantılı olan coriolis kuvvet de azalır. Bu durumda, coriolis kuvvetle sürtünme kuv – vetinin bileşkesi basınç gradyanı kuvveti ile dengelenir. Gradyan rüzgar durumunda da sürtünme kuvveti rüzgar şiddetini azaltacak, dolayısıyla da coriolis kuvveti azalacaktır. Kuzey yarımkürede bir alçak basınç alanında rüzgarlar saat ibrelerinin dönüş yönünün tersi yönde dönerler, buna backing denir. Yine kuzey yarımkürede bir yüksek basınç alanında rüzgarlar sa- at ibrelerinin dönüş yönünde eserler. Bunada veering denir. Güney yarım kürede de rüzgarların dönüş yönleri kuzey yarımküredekinin tersinedir.

Gerçek ve Bağıl Rüzgar Seyir halindeki bir gemide gözlenen rüzgar gerçek rüzgar değildir. Bu bağıl rüzgar olup geminin hareketi ile oluşan ve baştan alınan gemi rüzgarı ile, gerçek rüzgarın bileşkesidir. Vektörel olarak aşa- ğıdaki gibi ifade edilir. AW – SW+TW Eğere hava tamamen durgunsa sadece gemi rüzgarı söz konusudur. Gemi rüzgarı geminin gidiş doğrultusunda olup, gemiye doğru esen rüzgardır. Gemi rüzgarının şiddeti geminin süratine eşittir. Gerçek rüzgar, geminin gidiş istika- metine dik olarak esiyorsa, bağıl rüzgar, bileşke vektörün doğrultusundadır. Gerçek rüzgar baştan estiği zaman bağıl rüzgarda baştan eser. Gerçek rüzgar baştan alınıyorsa bağıl rüzgar gerçek rüzgardan büyük olur. Kıçtan estiği zaman gemi rüzgarı ile aynı doğrultudadır fakat zıt yönlüdür. ve gerçek rüzgardan daha küçüktür.

YEREL RÜZGARLAR Bütün rüzgarların sıcaklık farklılıklarından doğduğu bilinmektedir. Atmosferin genel dolaşımına genel dolaşımına ilişkin rüzgarların dışında, yeryüzünün topoğrafyası ve yapısının neden olduğu sıcaklık farklılıklarına bağlı olarak bazı küçük ölçekli rüzgar tipleri oluşur. Yerel rüzgar adının verildiği bu rüzgar- lar küçük alanlarda etkili olup kısa süreli rüzgarlardır. Deniz ve Kara Meltemleri Dünyanın ana rüzgar sistemleri, çeşitli yerel etkilerle değişimlere uğrarlar. Bu değişimin başlıca nedeni kara ve denizlerin eşit olmayan ısınma ve soğumasıdır. Karaların ve denizlerin üzerindeki hava da buna bağlı olarak ısınır veya soğur. Sonuçta da yerel rüzgarlar meydana gelir. Gündüzleri yere yakın seviyelerde, denizden karaya doğru esen rüzgarlara deniz meltemi denir. Deniz meltemleri öğleden son- ra en kuvvetlidir.

Geceleri de denizler karalara göre daha sıcak olduğundan deniz üzerinde, ısınan hava yükselir, bulutlar meydana gelir ve kara üzerindeki serin havada denize doğru eser. Buna da kara meltemi denir. Geceleri deniz üzerinde alçak, kara üzerinde de termal yüksek oluşur. Deniz ve kara meltemlerinde dolaşımın tamamlanabilmesi için yukarı sevi – yede de ters yönde bir hava akımı vardır. Bu sirkülasyona, termal sirkülasyon denir.

Dağ ve Vadi Meltemleri Dağ ve vadi meltemleri dağın eğimli yamacı boyunca gelişirler. Gündüzleri, güneş ışınları vadi yamaçlarını ısıtır ve temas eden hava da ısınır. Isınan havanın yoğunluğu azalarak yamaç boyunca yükselir. Buna vadi meltemi denir. Geceleyin akış tersine olur. Dağın yamaçları çabucak soğur. Temas eden havanın yoğunluğu artar ve yamaç boyunca bir akış başlar. Buna da dağ meltemi denir.

Chinook veya Fön Rüzgarları Farklı basınç alanları arasında, yüksek basınçtan alçak basınca yönelen hava hareketi sırasında bir dağ ile karşılaşırsa, dağın eğimine uyarak yükselir. Yükselen hava, kuru adyabatik oplarak soğur. Yoğuşma seviyesine ulaşınca dağın rüzgar üstü tarafına ve tepesine yağış bırakır. Yoğuşma esnasında açığa çıkan gizli ısı ile ısınan hava, sıcak ve kuru olarak dağın arkasına doğru akar. Dağın rüzgar altı tarafında esen bu kuru ve sıcak rüzgarlara chinook rüzgarları denir.

Akdeniz Civarındaki Yerel Rüzgarlar - Bise Genellikle, Güney Fransa da esen, kuzeyli ve kuzeydoğulu soğuk rüzgarlardır. - Bora Kuzey Adriyatik te görülür. Kuzeydeki yüksek platolardan güneye doğru esen soğuk ve şiddetli rüzgarlardır. - Etezyen Doğu Akdeniz de ve Ege de yazın esen kuzey yönlü rüzgarlardır. - Gregale Orta ve Batı Akdeniz de fırtına kuvvetinde esen kuzeydoğu yönlü rüzgarlardır.Kışın oluşurlar. - Hamsin Bahar aylarında Mısır ve Kızıldeniz de oluşan bu rüzgarlar güney yönlü olup sıcak, kuru ve tozludur. - Lavek İspanya da esen güney yönlü, sıcak ve kuru rüzgarlardır. - Samum Suriye, Irak ve Arabistan da güneyden esen sıcak, kuru çöl rüzgarlarıdır.

SORULAR 1- Rüzgar nedir. Başlıca 3 özelliği. 2- Hakim rüzgar yönü ne demektir. 3- Rüzgarın estiği yönü tayin etmek için belirlenen kuvvetler. 4- Basınç gradyanı kuvveti ne demektir. 5- Coriolis kuvveti nedir. 6- Başka hangi kuvvetlerde coriolis etkisi görülür. 7-Jeostrofik Rüzgar nedir. 8-Gerçek ve Bağıl rüzgarlar hakkında bilgi veriniz. 9- Yerel rüzgarlar oluşumu hakkında bilgi veriniz. 10- Yerel rüzgar çeşitleri nelerdir.