METEOROLOJİ DERSİ Atmosferin Katları Güneş Dünya Sıcaklık Prof.Dr. Belgin ÇAKMAK

1.GAZLARA GÖRE ATMOSFERİN KATLARI UZAY HİDROJEN KATI HELYUM KATI ATOMİK OKSİJEN KATI MOLEKÜLER OKSİJEN KATI 10 000 km 2400 km 115 km 965 km -Hidrojen katı uzayla içiçedir. -Helyum katında helyumun %10’u iyon halindedir. -Atomik oksijen katında, gazlar güneş ışınlarının etkisi ile atomlara ayrılır. Atom halindeki gazlar moleküler haldeki gazlardan daha hafif olduğu için atmosferin üst katlarındadır. -Moleküler oksijen katında Oksijen ve Azot molekül haldedir.

-Homosferde gazların hacimsel oranı değişmez. %78 N, %21 O…. 2.KİMYASAL ÖZELLİKLERİNE GÖRE ATMOSFERİN KATLARI 10 000 km HETEROSFER HOMOSFER 90 km -Heterosferde O ve N dışında Helyumda bulunur. Güneş ışınlarının etkisi ile atmosferin bileşimi değişkendir. -Homosferde gazların hacimsel oranı değişmez. %78 N, %21 O….

3.FİZİKSEL VE KİMYASAL ÖZELLİKLERİNE GÖRE A. K. EKZOSFER 10 000 km Sıcaklık 1000-2000 0C üstte Hidrojen altta Helyum. İYONOSFER 300-325 km Sıcaklık yükseldikçe artar. İyonlar var, radyo dalgalarını iletiyor. KEMOSFER 90 km Üstünde iyonlar altta ozon bulunur. Ultraviyole etkisi altındadır. 45 km STRATOSFER (OZONOSFER) Ozon tabakasıdır. TROPOSFER 12 km

Gerçek sınıflandırma sıcaklığa göre yapılır. 4. SICAKLIĞA GÖRE ATMOSFERİN KATLARI 10 000 km TERMOSFER MEZOSFER 80 km MEZOPOZ (-90 0C) STRATOSFER (OZONOSFER) 45-50 km STRATOPOZ (0 0C) TROPOSFER 12 km TROPOPOZ (-56.5 0C) + 15 0C Gerçek sınıflandırma sıcaklığa göre yapılır.

Troposfer (0↔12) (15-56.5 oC): İçinde canlıların yaşadığı ekvatorda 17 km kutuplarda 7 km kalınlığındaki tabakadır. İnce olmasına rağmen atmosfer ağırlığının %75’ini oluşturur. Tüm su buharının % 90’ını içerir. Yükseldikçe sıcaklığın azalmasına Lapse-Rate denir. Bu tabakada 100 m de 0.65 0C lik + Lapse-Rate yani azalma vardır. Bazen yükseldikçe sıcaklığın azalma yerine arttığı görülür. Buna inversiyon ya da sıcaklık tersimesi denir. Yükseklikle sıcaklık değişmiyorsa buna izotermal durum denir. Hava kuruysa Lapse-Rate 10C/100 m Hava nemliyse Lapse-Rate 10C/150 m Hava doygunsa Lapse-Rate 0.50C/100 olur.

Yükseklikle sıcaklık azalmasının durduğu yere tropopoz denir Yükseklikle sıcaklık azalmasının durduğu yere tropopoz denir. Burası Troposfer ile Stratosfer arasında bir geçiş bölgesidir. Tropopozun yerden yüksekliği enlem derecesine göre değişir. Tropikal tropopoz: 0-30 enlemde; (-70 oC) Subtropikal tropopoz: 30-45 enlemde; (ort.sıcaklık-56.5 oC) Polar tropopoz: 45 enlemde; kutup (-40 oC)

Stratosfer (12↔45-50) (-56.50oC): Bu katmanda sıcaklık yükseklikle artar (-Lapse-Rate). Yükseldikçe sıcaklık artışının nedeni katman içindeki ozon nedeniyledir. Bu nedenle bu katmana ozonosfer denilmektedir. Ozon güneş ışınlarını emerek bu tabakanın sıcak olmasını sağlar. Kutuplarda kalın, ekvatorda incedir. Yükseklikle sıcaklık artışının durduğu yere stratopoz denir. Mezosfer (45-50↔80) (0-90oC): Sıcaklık yükseklikle azalır (+L-R). Yükseklikle sıcaklık azalmasının durduğu yere mezomoz denir. Atmosferin en soğuk katmanı. Buz halinde parçacıklar bulunur. Termosfer (80↔10000) (-90 1000-2000 oC): Yükseldikçe sıcaklık hızlanarak artar. Gece ile gündüz arasında 600 0C civarında fark vardır.

Işık küre (Fotosfer) 2000-3000 km Saydam Akkor halinde GÜNEŞ Güneş, dünyanın enerji kaynağı olan sıcak gazlardan oluşan gök cismidir. Samanyolu galaksisindeki 1014 (Yüz Trilyon) yıldızdan biridir. Dünyamıza 150 milyon km uzaklıktadır. GÜNEŞ’İN TABAKALARI Işık küre (Fotosfer) 2000-3000 km Saydam Akkor halinde Renk küre (Kromosfer) 10 000 km Parlak kırmızı H ve Ca dan oluşur. Taş küre (Corona) Renk küreden daha sıcaktır. Kalınlığı 682000 km dir.

DÜNYA 1. Atmosfer: Hava küre 2. Hidrosfer: Su küre DÜNYA’NIN YAPISI 1. Atmosfer: Hava küre 2. Hidrosfer: Su küre 3. Litosfer: Taş küre LİTOSFER Derine doğru sıcaklık 1 0C/ 33 m artar.60 km derinlikte sıcaklık 2000 oC dir. NİFE çekirdek NİFSİMA SİMA(Pirosfer) Ateş küre SİAL(Kabuk) 2000oC 6500 km Nikel Demir 1700 Silisyum Magnezyum 1200 60 km

Dünyanın Hareketleri 1. Kendi ekseni etrafında 2. Güneş etrafında 3. Koniksel hareketi 4. Güneş sistemiyle beraber 5.Dünyanın içerisinde bulunduğu samanyolu ile birlikte hareketi 1. Kendi ekseni etrafında 24 saatte olur. Buna 1 gün denir. Dönüş hızı ekvatorda 27 km/dak. Türkiye’de 20 km/dak. 21 Mart ve 23 Eylül’de güneş ışınları ekvatora dik gelir ve gece ve gündüz 12 h olur. 21 Haziranda kuzey yarım kürede 21 Aralıkta da güney yarım kürede en uzun gün yaşanır.

Sıcaklığın yeryüzünün heryerinde eşit olmamasının nedenleri: Dünyanın eğimli eksen etrafında batıdan doğuya doğru dönmesi Yer yapısının çeşitli maddelerden oluşması, Atmosfer şartlarının her yerde aynı olmaması, Güneşe doğru olan uzaklığın değişmesi

2. Güneş etrafında:365 gün, 5 h, 48ı, 46ıı = 1 yıl SONBAHAR 21 Aralık 23 Eylül Y A Z K I Ş 10 Ocak 149 milyon km 152 milyon km 1 Temmuz 21 Haziran 21 Mart İLKBAHAR

Güneş ışınları yılda iki defa ekvatora, birer defada dönencelere dik gelir. Ekvatora dik gelmesine Ekinoks (21 Mart, 23 Eylül) denir. Dünyanın ekseninin 23o27’ eğik olması nedeniyle, dünya güneş ışınlarını değişik açılar altında almakta ve farklı ısınmakta, bunun sonucu mevsimler oluşmaktadır.

Dönencelere dik gelmesine ise Solstis (21 Haziran, yaz solstisi; 21 Aralık, kış solstisi) denir. Yengeç D. Kuzey yarımkürede ekvatordan 23o 27’ uzakta bulunan paralel dairesine yengeç dönencesi, Güney yarımkürede ekvatordan 23o 27’ uzakta bulunan paralel dairesine oğlak dönencesi denir. 21 Aralık Oğlak D.

3.Dünyanın koniksel hareketi: Dünya ekseni etrafında koniksel hareket yapmaktadır. Bir devri 26000 yıldır.Bu hareketin nedeni yerçekimi kuvvetinin kutuplarda diğer yerlerden fazla olmasıdır. Meteorolojik yönden fazla önemli değildir. 4. Dünyanın güneş sistemiyle birlikte hareketi: Bu hareket saniyede 19.65 km lik bir hızla samanyolundaki vega yıldızına doğrudur. 5. Dünyanın samanyolu ile birlikte hareketi: Başka galaksideki yıldızlara doğru saniyede 280 km hızla ilerlemektedir.

Cisimlerin molekülleri, kütleleri içerisindeki enerjinin etkisiyle sürekli titreşim halindedirler.Bu titreşim gelen enerjinin şiddetine göre artar ya da azalır. Öyle bir noktaya gelirki; bu noktadan sonra titreşim durur, bu nokta mutlak sıfır noktasıdır ve -273°C’dir. Bütün gazlar için basıncın sıfır olduğu andaki sıcaklık değeridir. mutlak sıfırın tanımı:Kelvin ölçeğinde 0 K, Celcius ölçeğinde -273.15 °C ve Fahrenheit ölçeğinde -459.67 °F.

SICAKLIK Doğada 2 tip denge var. 1.Enerji ve sıcaklık dengesi (Gelen=Giden enerji) 2.Su dengesi (Hidrolojik döngü) Cisimlerin molekülleri titreşiyor ancak –273 0C de duruyor. Buna mutlak sıfır deniyor. IsıSıcaklık Isı:Bir cismin kütlesi içerisinde sahip olduğu enerji toplamıdır yani ısı mevcut potansiyel güç, sıcaklık ise bu gücün kinetik enerjisidir. Isı birimi → kaloridir. 1Kalori=1 gram suyun sıcaklığını +4 0C den +5 0C ye çıkarmak için gerekli enerjidir. Sıcaklık birimi ise 0Cdir.

3.1 Sıcaklık Değişimi ve Isınma Güneş ışınlarının yeryüzüne iletilmesi ile kara deniz ve atmosfer ısınır. Sıcaklığı farklı ortamlar arasında ısı değişimi üç şekilde olur. 1. Kondüksiyon: iki kitlenin birbirine teması sonucunda meydana gelen ısı transferidir. Birbiri ile temas eden iki cisim arasında sıcaklık dengeleninceye (sıcaklık farkı kalmayıncaya) kadar sıcak cisimden soğuk cisime doğru ısı akışı meydana gelir. Atmosfer kondüksiyonla ısının tekrar uzaya dönmesini engeller.

2. Konveksiyon: kütle hareketiyle ısı transferidir 2. Konveksiyon: kütle hareketiyle ısı transferidir. Farklı sıcaklıkta kütlelerin hareket etmesiyle ısı akışı olur. Atmosferde sıcaklık konveksiyonla dengelenir. Atmosferdeki kütle hareketi ve ısı iletimi yatay doğrultuda ise adveksiyon denir. Sıcaklık farkından doğan ve sürekli olan hava hareketlerine termik konveksiyon denir. Hava kütlelerinin hareketi rüzgar vasıtasıyla oluyor ve rüzgar bu hareketi hızlandırıyorsa buna dinamik konveksiyon denir.

3. Radyasyon:Güneşten gelen ısı enerjisinin dalgalar halinde bir yerden bir yere iletilmesidir. Güneşten gelen radyasyonun bir kısmı atmosfere girdikten sonra ve yeryüzünden geri döner, bir kısmı atmosfer ve yeryüzünde tutulur.Gelen ve giden radyasyon arasında bir denge vardır. Atmosfere ulaşan güneş enerjisinin %25 i bulutlar ve atmosfer etkisi ile uzaya geri dönerken, %25 i dağılmaya (difüzyona) uğrar, %15 i atmosfer tarafından absorbe (emilir) edilir, %8 i yere çarptığında geri yansır, %27 si de yeri ısıtır. Güneşten gelen radyasyonun ancak %67 si yeryüzünün aydınlatılması ve ısıtılmasında kullanılır. Yeryüzü kazandığı enerjinin %24’nü uzun dalga ışınları halinde atmosfere geri verir. Buna giden radyasyon (yer radyasyonu) denir. Bunun %8’i uzaya geri döner, %16’sı havadaki su buharı ve gazlar tarafından emilir.

3.2 Sıcaklığın Yatay Dağılımı Belirli zamanlarda aynı sıcaklık değerlerinin birleştirilmesi ile oluşturulan eğrilere izoterm denir. Gerçek ve ayarlanmış olmak üzere iki tip izoterm vardır. Gerçek izotermlerde düzeltme yapılmamış gerçek sıcaklık değerleri kullanılır. Ayarlanmışlarda ise, sıcaklık değeri deniz seviyesine ayarlanmıştır, haritalarda yükseklikler de gösterilir.

3.3 Sıcaklığın Düşey Değişimi Atmosferde yukarı çıkıldıkça sıcaklık düşer. Bu duruma Gradiyent sıcaklık azalması denir. Bu azalma troposfer tabakasının üst sınırı 12 km’ye kadar devam eder. Adiyabatik sıcaklık değişimi:Yükselen hava kütlelerinde hacim genişlemesi sonucu soğuma, alçalan hava kütlelerinde ise sıkışma yani hacim azalması sonucu ısınma oluşur, bu olaya adiyabatik sıcaklık değişimi denir. Yükselen hava genleşir ve soğur. Yani yükselmeyle sıcaklık değişimidir. Bu hacimsel genişleme ve daralma kuru hava koşullarında ise kuru adiyabatik sıcaklık değişimi, nemli koşullarda oluşuyorsa nemli adiyabatik sıcaklık değişimi denir.

Kuru adiyabatik sıcaklık değişimi her 100 m’de 1 °C dir Kuru adiyabatik sıcaklık değişimi her 100 m’de 1 °C dir. Bu yoğunlaşma noktasına kadar devam eder. Yoğunlaşma başladıktan sonra nemli adiyabatik sıcaklık değişimi etkili olur.Yükselme ile birlikte soğuma olduğu için bağıl nem oranı%100’e erişir, sıcaklık düşüşü her 100m’de oldukça az meydana gelir. Bağıl nem %100’ü geçince yoğunlaşma başlamakta ve çevreye enerji verilmektedir. Yoğunlaşan su çevresine 539 kcal enerji verir. İnverziyonlar: Düşey sıcaklık eğimi güneşlenme ile ilişkilidir. Yaz aylarında değeri büyümekte, kış aylarında ve geceleri küçülmektedir. Geceleri ve kış aylarında bazan atmosferin bazı kısımlarında yükseklerde sıcaklık azalması yerine sıcaklık artışı görülür. Bu duruma inverziyon denir. Yani yükseldikçe sıcaklığın artmasına inverziyon denilir. Yükseklikle sıcaklık artışı toprak yüzeyinden başlamak üzere ortaya çıkarsa toprak inverziyonu denir.Toprak inverziyonu genellikle kış geceleri ortay çıkar ve sise neden olur.

Güneşten gelen ışınlar yeryüzüne inerken atmosfer içinde değişikliğe uğramaktadır. Yerküresinin atmosferin ısınmasındaki rolü: a) Güneş ışınlarının yere geliş açısı b) Işınların aydınlatma süreleri Havanın yoğunluğunu azaltmak ve genleşmesi için verilen sıcaklığa virtüel artım ve bu artımın gerçek hava sıcaklığına ilave dilmesiyle elde edilen sıcaklığa virtüel sıcaklık denir. Havadaki spesifik nemin sabit basınç altında yoğunlaşması sonucunda sıcaklığın artmasına ekivalent artım, bu sıcaklığın mevcut hava sıcaklığına eklenmesiyle bulunan hava sıcaklığına ekivalent sıcaklığı denir.

3.4 Çeşitli Sıcaklık ve Isı Deyimleri Hava kütlesinin 1 atm. basınçta sahip olduğu sıcaklığa havanın potansiyel sıcaklığı denir. Bir ortamdaki basınç değişirse sıcaklıkta değişir. 1 gr su 1 gram buhar Isınma Isısı 1 gram suyun buharlaşması için alması veya subuharının tamamı ile buharlaşması için vermesi gereken ısı miktarına ısınma ısısı denir. Buharlaşan suyun kendi içinde sakladığı enerjiye gizli ısı denir.

1 gr buz 1 gram su Ergime Isısı 1 gr buzun erimesi için çevresinden aldığı veya 1 gr suyun buz haline gelmesi için etrafına verdiği ısı miktarına ergime ısısı denir. 1 gr buz 1 gram buhar Süblimleşme Isısı 1 gr subuharının buz haline geçebilmesi için çevresine vermesi gereken ısı miktarına süblimleşme ısısı denir.

3.5 Sıcaklığın Ölçülmesi Sıcaklık yerden 2 m yüksekte güneş görmeyen beyaz boyalı siperlerde termometrelerle ölçülür. Termometrede civa veya alkol vardır. Termometrelerin derecelendirilmesinde esas; damıtık suyun donma ve kaynama noktalarının arasındaki açıklıktır. 4 farklı derecelendirme var. 1.Celsius ıskalası (santigrat) Donma = 0 . . . .100 eşit dilim . . . . Kaynama=100 oC 2.Fahrenhayt ıskalası Donma = 32 . . . .180 eşit dilim . . . . Kaynama=212 oF 3.Reomur ıskalası Donma = 0 . . . . 80 eşit dilim . . . . Kaynama=80 oR 4.Mutlak ıskala (Kelvin ıskalası) Mutlak sıfır denen -273oC den başlar M=oC+273

Sıcaklık Çevrimleri Örnek: 40 R= ? oC = ? oF oC oF

3.6 Günlük Sıcaklık Ölçümleri Günlük sıcaklık ölçümleri saat 7,14 ve 21 de yapılır. Günlük ortalama sıcaklık Aylık ortalama sıcaklık Maksimum Termometre Minimum Termometre

Tarımsal üretimin çeşitli aşamalarında bitkilerin dondan zarar görmesi söz konusu olduğundan, ilkbaharda meydana gelen son don ile sonbaharda meydana gelen ilk donun yüzde (%) olarak meydana gelme olasılığını bilmek faydalı olup, üreticilerin tedbir alması ve verebileceği zararı kısmen önlemesi mümkündür. Oluş şekline göre donlar; a) Radyasyon donu ve b) Rüzgar veya adveksiyon donu olmak üzere iki grupta toplanır. Radyasyon donu : Sakin ve bulutsuz gecelerde yeryüzünden kaçan radyasyonun kontrolsüzce boşluğa yayıldığı zamanlarda toprak sıcaklığı ve aynı şekilde toprakla temas halindeki havanın da sıcaklığı azalır. Eğer soğuma oldukça yüzeyde olursa soğuk hava tabakası gece ilerledikçe derinleşerek hava sıcaklığı donma noktasının altına düşer ve radyasyon donu meydana gelir.

b) Rüzgar veya adveksiyon donu : Kutup bölgelerinden gelen soğuk hava kütlelerinin, hava hareketi (rüzgar) ile bölgenin hava sıcaklığını aniden düşürerek dona neden olmakta ve rüzgar (adveksiyon) donu olarak tanımlanmaktadır. Donun cinsi Rüzgar hızı < 10 knot Rüzgar hızı > 10 knot Hafif don 0.0 oC - - 3.5 oC 0.0 oC - - 0.4 oC Mutedil don - 3.6 oC - - 6.4 oC - 0.5 oC - - 2.4 oC Şiddetli don - 6.5 oC - - 11.5 oC - 2.5 oC - - 5.5 oC Çok şiddetli don -11.6 oC’ den düşük - 5.6 oC’ den düşük

3.7. Sıcaklık Yönünden Belirli Günler Maksimum sıcaklık 25 0C=Yaz günü, 30 0C=Tropik gün -0.1 0C=Kış günü Sıcaklık Herhangi bin an için 0 0C ise Donlu gün -10 0C ise Şiddetli donlu gün İlk don: Belirli bir bölgede yazdan kışa girerken görülen ilk donun tarihidir. Son don: Belirli bir bölgede kışdan yaza girerken görülen son donun tarihidir.

3.8. Sıcaklık ve Bitki Bitkiler için en önemli iklim parametresi sıcaklıktır. Bitkilerin optimum sıcaklık istekleri belirlenmelidir. Tarımsal meteoroloji bu konuyla ilgilenir. Genel olarak bitkiler 7 - 38 0C arasında optimum gelişir. Bitkilerin dona dayanımları birbirinden farklıdır. Zeytin –10 0C ye dayanırken, turunçgil -10 0C’ye ancak birkaç saat dayanabilir.

Günlük sıcaklık değişmelerine termoperyot denir. Öğleye kadar sıcaklık artar, nisbi nem düşer, Öğleden sonra tersi olur; sıcaklık düşer, nisbi nem artar. Bu nedenle bitkiler gündüz yüksek,gece düşük sıcaklık ister.Bitkilerin gündüz ve gece sıcaklıklarında değişiklik istemelerine ve bu sıcaklık değişmelerine gösterdikleri tepkiye termoperiyodizm denir.