Havacılık Meteorolojisinde Basınç, Yoğunluk ve Sıcaklık

BASINÇ (PRESSURE): Meteorolojide, herhangi bir yerdeki birim alana atmosfer ağırlığının yarattığı kuvvettir. Atmosfer basıncı veya baro metrik basınç olarak da bilinir. Herhangi bir noktadaki atmosfer basıncı denilince, bu nokta birim alan üzerinde dikey olarak uzanan havanın ağırlığı akla gelir. Standart atmosferde bu değer 760 mm.lik cıva sütununa eşittir. Basınç birimlerinin çeviri formülleri ise şöyledir.

Milibar = inç * 2.54 * 13.5951 * 980.665 * 10 -3


Milibar = mm * 13.5951 * 980.665 * 10 -4

BAROMETRİK BASINÇ (BAROMETRIC PRESSURE): Atmosferik basınç olarak ta bilinen, atmosfer tarafından bir noktaya yapılan basınçtır. Milibar veya milimetre ile ölçülür.

İSTASYON BASINCI VE ORTALAMA DENİZ SEVİYESİ BASINCI (MSL): Bir havaalanında basınç ölçüldüğünde, bu hava alanının üstündeki havanın ölçülen ağırlığıdır. Buna istasyon basıncı denir. Basınç yükseklikle birlikte azalma gösterir, bu nedenle atmosferde yüksek noktadaki basınç, alçak bir seviyedekinden daha azdır. Meteoroloji haritalarını analiz etmek için farklı gözlem istasyonlarındaki basınç karşılaştırılmalıdır. İstasyon basıncı istasyonun yüksekliğiyle değiştiği için, bütün istasyon basınçları, karşılaştırma yapabilmek için bazı ortak seviyelere ayarlanmalıdır. Ortak olarak düşürülen seviye, ortalama deniz seviyesi (MSL) dir.

MSL BASINCI: Barometre basıncındaki en büyük değişim yükseklikle ilgilidir. Atmosferin çoğunun yer çekiminden dolayı yoğunlaştığı troposferin alt birkaç bin feet lik seviyesi dahilinde her 1.000 feet lik irtifa için cıva cinsinden değişiklik aşağı yukarı 1 inch’e denk gelir.

BASINÇ FARKLARI: Basınç farklılıkları, belirli bir yer ve zamanda sürekli olarak meydana gelmektedir. Cep hesel geçişler, orajlar, yüksek ve alçak basınç sistem lerinin hareketinden ötürü ani değişimler gerçekleşir. İyi oluşmuş alçak ve yüksek basınç geçişlerinde bazen 1 veya daha fazla inch’lik büyük değişiklikler 2-3 saat içinde gerçekleşebilir. Daha aşamalı farklı lıklar, haftalık, aylık ve mevsimlik bir temelde gerçekleşir. Ancak basınç, daha çok dikey irtifa değişimleri ve bunun yerini tutan hava sıcaklığı değişimlerine göre farklılık gösterir.

İZOBAR: Basınçları eşit olan noktaları birleştiren eğriye izobar adı verilir. Yer (Ortalama Deniz Seviyesi – ODS) Meteoroloji haritalarında izobarlar belirli aralıklarla genellikle 4 milibar aralıklarla çizilir ler. Haritadaki münhaniler nasıl arıza engebelerini ifade ediyorsa, izobarlarda basınç alanlarını aşağı yukarı aynı tarzda ifade etmeye yararlar. Bazen basınç paternleri yada basınç sistemleri diye adlandırılan aşağıdaki beş basınç alanı yer haritalarında izobarlar ile gösterilirler.

Alçak Basınç : Alçak, her yanı daha yüksek basınçla sarılmış olan alçak basıncın merkezidir.

Yüksek Basınç : Yüksek, her yanı daha alçak basınçla sarılmış olan yüksek basıncın
merkezidir.

Geçit : Geçit, iki yüksek ve iki alçak basınç arasındaki boyun bölgesidir.

Oluk : Oluk, alçak basınç alanının uzantısıdır.

Sırt : Sırt, Yüksek basınç alanının uzantısıdır.

BASINÇ, SICAKLIK VE YOĞUNLUK ARASINDAKİ İLİŞKİ :

Atmosfer içinde yoğunlaşmanın meydana gelmesi için iki önemli olayın vuku bulması gerekmektedir;

• Havadaki su buharının artması,

• Havanın soğutulması.

Havadaki su buharı %100′lük nisbi rutubete ulaştığı zaman, doyma meydana gelir. Bunun ötesinde ilave edilecek su buharı, buharların bir kısmının sıvı hale dönüşmesine sebep olur ki, buna da yoğunlaşma diyoruz.

Yoğunlaşmanın en çok bilinen şekilleri, bulutlar ve sistir. Eğer sühunet yeteri kadar düşük ise (sıfırın bir hayli altında) su buharı doğrudan doğruya katı hale yani buz kristalleri haline dönüşür.

Havaya su buharının ilavesiyle de doyma ve yoğunlaşma meydana gelmekle beraber, havanın doymuş hale gelmesi daha çok, soğuma yoluyla olmaktadır. Soğuma yoluyla hava doymuş hale geldikten sonar bunun da ötesinde soğutmaya devam edilmesi halinde, genellikle yoğunlaşma ya da süblimleşme sonucu bulutlar veya sis teşekkül eder.

Atmosferdeki soğuma aşağıdaki şekillerde olur.

• Havanın soğuk bir yüzey üzerinden geçmesiyle (adveksiyonla),

• Yükselen havanın genişleyerek ısı kaybetmesiyle (adyabatik soğuma),

• Havanın altındaki yüzeyin gece ışınımla (radyasyonla) soğuması sonucu, atmosferin alt tabakasının soğumasıyla. Bu çeşit soğuma, ekseriya buluttan çok sis teşekkülüne sebep olur; ancak rüzgar hızının 15 Knot’tan fazla olması halinde, sisi yükselerek alçak bir bulut tabakası meydana getirebilir.

Adyabatik soğuma (genişleyerek soğuma), yukarıya hareket eden havanın, daha düşük basınçlı yüksek irtifalara çıkması ile olur. Doğal olarak kaldırma, mihaniki veya ısısal nedenlerle olmaktadır. Isısal kaldırma (konvektif kaldırma) yerin ısınmasının bir sonucudur; mihaniki kaldırma ise, havanın dağlar üzerinde (orografik olarak) soğuk hava kitleleri üzerinde (cephesel) ya da toplanma (conver gence) bölgelerinde yükselmeye zorlanması suretiyle olur. Soğuk bir yüzey üzerinden geçen hava da yeteri kadar soğuyarak yoğunlaşmaya uğrar ve genellikle sis ya da alçak bulutlar teşekkül eder.

Sis ve bulutlar sıvı veya katı haldeki küçük su damlacıklarından meydana gelirler. Küçük su damlacıkları, havada bulunan toz duman yada tuz gibi katı maddelerin küçük zerrecikleri üzerinde oluşur ve birikirler.

Eğer yoğunlaşma zerrecikleri diye adlandırılan bu cisimcikler atmosferde bulunmasaydı yoğunlaşmanın meydana gelmesi için % 400′lük bir nisbi rutubete ihtiyaç duyulacaktır. Atmosferin alt tabakalarında bu yoğunlaşma zerrecikleri mevcuttur. Onların atmosfer içinde bol miktarda bulunması ile, yoğunlaşma genellikle nisbi rutubet %100 civarında iken meydana gelmektedir; bununla beraber, atmosferde bazen nisbi rutubetin %85 olduğu yerlerde bile yoğunlaşmanın meydana geldiği, bilinen bir gerçektir. Bunun ortaya koyduğu gerçek şudur ki, bazı yoğunlaşma zerrecikleri nisbi rutubet %100′ün bir hayli altında iken suyu toplamaya başlamaktadırlar.

Atmosferde sıvı haldeki su damlacıklarına, donma sühunetlerinde bile, hatta -40 derece C lara kadar sık sık rastlanır. Bu duruma aşırı soğuma adı verilir ve bulutlar içinde -15 derece C’ a kadar çok yaygındır.

Atmosferik Basınç ve Hava Yoğunluğu: Hava basıncı ve hava sıcaklığı, hava yoğunluğunu belirler. Bu durum, diğer faktörlerin değişmediği kabul edildiğinde uçağın kaldırma gücünü etkiler. Hava yoğunluğu düşük ise, bir uçak konumunu muhafaza etmek için daha süratli uçmak zorundadır. Yüksek sıcaklıklarda yeterli kalkış hızına ulaşabilmek için pist uzunluğunun arttırılması gerekir. Basınç düştüğünde yoğunluk azalacağından kalkış için gerekli pist uzunluğu için aynı durum söz konusu olacaktır. Kalkış planlamasında dikkate alınması gereken basınçtaki genel sinoptik değişimin etkisi alçak basınçlarda çok daha fazladır. Bir havaalanının rakımındaki artma, ortalama basıncı azaltır ve bu durum ortalama hava yoğunluğuna etki eder. Bu nedenle yüksek rakımlı havaalanlarında daha uzun kalkış mesafelerine ihtiyaç duyulur. Hava yoğunluğundaki azalmanın diğer bir etkisi de motor gücünü düşürmesidir.

Rutubet : Havanın su buharı tutma kapasitesi doğrudan doğruya sıcaklığı ile ilgilidir. Genel olarak bilirli sıcaklıktaki hava, belirli miktardan daha fazla su buharı ihtiva edemez. Havanın sıcaklığı ne kadar yüksek olursa taşıyabileceği azami su buharı miktarı da o nispette çok olur. Hava, taşıya bileceği azami su buharını ihtiva ettiği zaman doymuş haldedir; eğer daha az su buharı ihtiva ediyorsa doymamıştır.

Havanın ihtiva ettiği su buharını ifade etmek amacı ile kullanılan birçok terim vardır. Bunlardan yalnızca ikisini bir arada tartışmamız gerekiyor. Çiğ noktası ve nisbi rutubet.

Çiğ Noktası: Çiğ noktası, sabit basınç altında soğutulan havanın doymamış hale geldiği sühunettir. Çiğ noktası sühuneti ile gerçek sühunet arasındaki fark, havanın doyma durumuna ne derece yakın olduğunu gösterir. Bu iki sühunet arasındaki fark ne kadar az ise, yoğunlaşma sonucu bulut ve sis teşekkül ihtimali o derece fazla demektir.

Çiğ noktası sühuneti aynı zamanda atmosfer içindeki su buharı miktarı hakkında da yaklaşık bir bilgi verir; yani herhangi bir basınç altındaki havanın çiğ noktası sühuneti ne kadar yüksekse, içindeki su buharı miktarı da o kadar çok demektir.

Nispi Rutubet: Nispi rutubet, belirli bir sühunetteki havanın içindeki su buharı miktarının , aynı havayı doymuş hale getirecek su buharı miktarına oranıdır. Bu oran, yüzde ile ifade edilir ve atmosferin doymuş hale yakınlığı hakkında fikir veren başka bir olgudur. Örneğin, hava belirli bir sühunetteki mümkün olan tüm su buharını ihtiva ediyorsa nisbi rutubeti %100 olarak ifade edilir. Taşıyabileceği tüm su buharı miktarının sadece yarısını ihtiva ediyorsa, nisbi rutubeti %50 olur. Arada bir bazı şartlar altında atmosferde kısa süreli olarak %100′ü aşan nisbi rutubetlere rastlanmaktadır.