Nem ve yağış

Ağustos, İzmir, öğle arası. Defne buzdolabından aldığı soğuk su bardağını çalışma masasına bırakıyor, deneme kitabına dönüyor. On dakika sonra bardağın dış yüzü damla damla ıslak, altında masada yuvarlak bir su izi. Bardak çatlak değil, su taşmamış. Akşam aynı denemeyi Konya'daki kuzeni de yapıyor; onun bardağı neredeyse kuru kalıyor. Bardağın dışındaki su, odanın havasından geldi: görmediğimiz su buharı, soğuk camın değdiği incecik hava katmanında sıvıya döndü. Neden İzmir'de olup Konya'da olmadı? Cevap üç ayrı nem ölçüsünde ve havanın soğudukça neden «taşmaya» başladığında.

• Mutlak, maksimum ve bağıl nemi birbirinden ayırır, bağıl nemi verilen değerlerden hesaplarsın.
• Sıcaklık değiştiğinde bağıl nemin hangi yönde değişeceğini ve havanın ne zaman doyacağını çıkarırsın.
• Bulut, sis, çiy ve kırağıyı oluştukları koşula göre birbirinden ayırırsın.
• Bir yağışın konveksiyonel, orografik ya da cephesel olduğunu havayı yükselten nedenden tanırsın.

Havadaki görünmez su

Okyanuslardan, göllerden, nemli topraktan ve bitkilerin yapraklarından her an su buharlaşır. Buhar bir gazdır; havaya karışır ve gözle görülmez. Atmosferdeki bu su buharına nem denir. Gökyüzünde gördüğün beyaz bulut ya da sabah vadiyi dolduran sis artık buhar değildir: onlar buharın yeniden sıvı damlacığa ya da buz kristaline dönmüş hâlidir. Nemle ilgili her sorunun özü bu dönüşümün ne zaman ve neden başladığıdır.

Üç ölçü: mutlak, maksimum ve bağıl nem

Mutlak nem, bir metreküp havada o an bulunan su buharının gram cinsinden miktarıdır; birimi g/m³'tür. Havada gerçekten ne kadar su olduğunu söyler.

Maksimum nem, havanın belli bir sıcaklıkta taşıyabileceği en fazla su buharıdır; birimi yine g/m³'tür. Bu sınır sıcaklığa bağlıdır: hava ısındıkça daha fazla buhar alabilir, soğudukça alabileceği miktar küçülür. Aşağıdaki değerler yaklaşık ve yuvarlatılmıştır; bu dersteki hesaplarda örnek veri olarak kullanılacak:

Tablonun eğilimine bak: her 10 derecelik artışta sınır neredeyse iki katına çıkıyor. Sıcak hava, soğuk havaya göre çok daha büyük bir «kap» gibidir.

Bağıl nem, mutlak nemin maksimum neme oranının yüz katıdır:

bağıl nem (%) = mutlak nem ÷ maksimum nem × 100

Bu oran kabın ne kadar dolu olduğunu gösterir. 20 °C'deki bir metreküp havada 8,5 g buhar varsa ve sınır 17 g ise kap yarı yarıya doludur, bağıl nem %50'dir. Bağıl nemi ölçen alete higrometre (nemölçer) denir. Hava durumu raporlarında «nem» diye okunan değer çoğunlukla bağıl nemdir; bunaltıcı ya da kuru hava hissini veren de odur.

Sıcaklık değişince bağıl nem

Bir hava kütlesine dışarıdan su eklenmediğini ya da ondan su çekilmediğini düşün. Mutlak nemi sabittir. Sıcaklık yükselince maksimum nem büyür, aynı miktar buhar daha büyük bir kabın içinde kalır ve bağıl nem düşer. Sıcaklık düşünce sınır küçülür, kap daralır ve bağıl nem yükselir. Mutlak nem sabitken sıcaklık ile bağıl nem ters yönde hareket eder.

Gün içindeki değişim buradan okunur. Öğleden sonra hava en sıcak hâldeyken bağıl nem en düşük düzeyine iner; gece ve sabaha karşı hava soğurken bağıl nem en yüksek değerine çıkar. Kancadaki iki şehrin farkı da mutlak nemle ilgilidir: deniz kıyısındaki İzmir'in yaz havası genellikle iç kesimdeki Konya'nınkinden daha çok buhar taşır, bu yüzden soğuk camın yanında doymaya daha çabuk ulaşır.

Doyma ve çiy noktası

Mutlak nem maksimum neme eşit olduğunda bağıl nem %100'e ulaşır; hava doymuş olur. Doymuş hava daha da soğursa sınır, içindeki buharın altına iner. Fazla gelen buhar artık gaz olarak kalamaz ve sıvıya döner. Bu olaya yoğuşma denir.

Bir havanın içindeki buhar miktarı değişmeden soğutulduğunda doyduğu sıcaklığa çiy noktası denir. Tablodan bir örnek: metreküpünde 9 g buhar bulunan hava, 30 °C'de bağıl nemi %30 olan oldukça kuru bir havadır. Bu hava 10 °C'ye kadar soğutulursa sınır 9 g'a iner ve hava doyar; çiy noktası yaklaşık 10 °C'dir. 10 °C'nin altına inerse fazlası yoğuşur.

Hesap sorularının hepsi aynı iki adımla çözülür. Önce mutlak nemi bul ya da sabit tut. Sonra yeni sıcaklığın maksimum nemine bak: mutlak nem bu sınırdan küçükse hava doymamıştır ve yeni bağıl nemi oranla hesaplarsın; sınıra eşitse hava doymuştur; sınırı aşıyorsa aradaki fark yoğuşur ve bağıl nem %100'de kalır.

Yoğuşma ürünleri

Yoğuşma için havanın soğuması yetmez; buharın üzerinde toplanacağı küçük parçacıklar da gerekir. Toz, deniz tuzu ve duman taneleri bu işi görür; ders kitaplarında bunlara yoğuşma çekirdekleri denir. Soğumanın nerede olduğuna göre farklı ürünler doğar:

• Bulut: yükselen hava soğuyup çiy noktasına inince havada asılı kalan çok küçük su damlacıkları ve buz kristallerinden oluşur.
• Sis: yere yakın hava çiy noktasına kadar soğuyunca oluşur; yere değen bir bulut gibi düşünülebilir. Görüş uzaklığını azaltır, karayolu ve havayolu ulaşımını aksatır.
• Çiy: açık ve durgun gecelerde soğuyan otların, yaprakların, araba camlarının üzerinde buharın su damlası olarak toplanmasıdır. Kancadaki bardağın dışındaki damlalar da aynı olayın küçük bir örneğidir.
• Kırağı: çiy noktası 0 °C'nin altında olduğunda buhar yüzeylerde damla yerine ince buz kristalleri olarak birikir. Kış sabahları çimlerin ve camların beyaz örtüsü budur.

Bulut ve sis havanın içinde, çiy ve kırağı soğuk yüzeylerin üstünde oluşur.

Damladan yağışa

Bulut damlacıkları o kadar küçüktür ki yükselen hava onları kolayca taşır. Damlacıklar çarpışıp birleştikçe ya da buz kristalleri büyüdükçe ağırlaşır; yükselen havanın taşıyamayacağı boyuta gelince yere düşer. Bulutlardan yere ulaşan su ya da buza yağış denir: yağmur, kar ve dolu en bilinenleridir. Yağış miktarı plüviyometre (yağış ölçer) ile ölçülür ve milimetre olarak verilir; 1 mm yağış, düz bir metrekarelik alana 1 litre su düşmesi demektir.

Yağış için hava büyük ölçüde soğumalıdır; bunun en etkili yolu havanın yükselmesidir. Yükselen hava genleşir ve soğur; yeterince yükselirse çiy noktasının altına iner. Yağış türleri, havayı yukarı iten nedene göre üçe ayrılır.

Havayı yukarı iten nedenler

Konveksiyonel yağış (yükselim yağışı), yerden ısınan havanın hafifleyip kendiliğinden yükselmesiyle oluşur. Ekvator çevresinde yıl boyunca görülür: sabah güneşle ısınan nemli hava gün içinde yükselir, öğleden sonra kalın bulutlar kurulur, sağanak ve gök gürültüsü gelir. Orta kuşakta ise karaların iç kısımlarında ilkbahar sonu ve yaz başında öğleden sonra yaşanır. Türkiye'de İç Anadolu ve Doğu Anadolu'da bu mevsimde görülen öğleden sonra sağanakları ders kitaplarında kırkikindi yağışları adıyla anlatılır.

Orografik yağış (yamaç yağışı), nemli havanın bir dağ sırasına çarpıp yamaç boyunca tırmanmasıyla oluşur. Hava yükseldikçe soğur, buharını bulut ve yağış olarak rüzgârı karşılayan yamaçta bırakır. Dağı aşıp öbür yamaçtan inen hava hem nemini yitirmiştir hem de alçalırken ısınır; ısınınca maksimum nemi artar, bağıl nemi düşer. Bu yüzden dağın arka yamacı ve gerisindeki alanlar kuru kalır. Bu kuru alana yağış gölgesi denir. Rüzgârlar dersinde adını öğrendiğin föhn, işte bu inişte ısınıp kuruyan havadır. Doğu Karadeniz kıyısının her mevsim yağış alması ile aynı dağların iç kesime bakan yüzünün daha kurak olması bu mekanizmayla açıklanır.

Cephesel yağış, sıcaklıkları farklı iki hava kütlesinin karşılaşmasıyla oluşur. Sıcak hava soğuk havadan hafif olduğu için onun üstüne çıkar; yükselen sıcak hava soğur ve yağış bırakır. Orta kuşakta, Türkiye'de de özellikle kış yağışlarının önemli bölümü bu yolla düşer.

Sözel harita: kıyıya paralel bir dağ sırası

Kâğıdın kuzeyi yukarıda kalsın. Yukarıdaki kenar boyunca mavi bir şerit çiz: deniz. Şeridin hemen altına, kıyı çizgisine koşut bir dağ sırası yerleştir; kıyıyla dağ arasında dar bir ova bırak. Dağın güneyine geniş bir iç plato çiz. Kuzeydeki denizden gelen nemli rüzgârı oklarla dağa doğru yönelt.

Şimdi yağışı işle. Aynı yağış miktarına sahip noktaları birleştiren eğrilere izohiyet (eş yağış eğrisi) denir. Kıyıdan dağ sırtına doğru, örnek veri olarak 1000, 1500 ve 2000 mm izohiyetlerini dağa paralel çiz; değerler yamaç boyunca artıyor. Sırtın hemen güneyine 800 mm, platonun ortasına 400 mm eğrisini koy. Eğrilerin sırtın güneyinde birbirine sıklaşması, yağışın kısa mesafede hızla azaldığını gösterir. Bu çizim tek bakışta orografik yağışı ve yağış gölgesini birlikte anlatır.

Sıcak ile soğuğun buluştuğu sınır

Cephesel yağışı bir cümleyle geçtik, ama orada bir soru açık kaldı: karşılaşan bu hava kütleleri nereden geliyor ve sıcaklıklarını, nemlerini nasıl kazanıyor? Sonraki ders hava kütlelerini doğdukları kaynak bölgelere göre sınıflandırıyor ve ikisinin arasındaki sınırı, yani cepheyi inceliyor: soğuk hava sıcağın altına girdiğinde ve sıcak hava soğuğun üstüne tırmandığında neden farklı bulutlar ve farklı yağışlar oluştuğunu orada göreceksin.

Örnek 1 — Bağıl nemi hesaplamak

Soru: Sıcaklığı 20 °C olan bir havanın maksimum nemi 17 g/m³, mutlak nemi 8,5 g/m³'tür. Bu havanın bağıl nemi yüzde kaçtır?

• A) %8,5
• B) %17
• C) %25
• D) %50
• E) %200

Çözüm: Bağıl nem, mutlak nemin maksimum neme oranının yüz katıdır: 8,5 ÷ 17 = 0,5; 0,5 × 100 = %50. A ve B, verilen gram değerlerini yüzde sanan öğrenciyi yakalar. E, oranı ters kuran öğrencinin bulduğu sonuçtur (17 ÷ 8,5 × 100); bağıl nem %100'ü aşamaz. Cevap: D.

Örnek 2 — Soğuyan havadan çıkan su

Soru: 30 °C'de maksimum nemi 30 g/m³ olan bir havanın bağıl nemi %50'dir. Bu hava, içine buhar eklenmeden 10 °C'ye kadar soğutuluyor; 10 °C'de maksimum nem 9 g/m³'tür. Her metreküpte kaç gram su buharı yoğuşur?

• A) 3
• B) 6
• C) 9
• D) 15
• E) 21

Çözüm: Önce mutlak nem: %50 × 30 = 15 g/m³. Soğuma sırasında bu miktar değişmez. 10 °C'de sınır 9 g'dır; 15 g sınırı 6 g aşar ve bu fazla yoğuşur. Hava doymuş kalır, bağıl nemi %100'dür. C sınırın kendisini, D mutlak nemin tamamını yoğuşuyor sayar. Cevap: B.

Örnek 3 — Hangi yoğuşma ürünü?

Soru: Ocak ayında açık ve rüzgârsız bir gecenin ardından sabah sıcaklığı −4 °C ölçülüyor. Havanın çiy noktası −2 °C'dir. Sabah park hâlindeki arabaların camlarında ve çimlerin üzerinde görülmesi beklenen ürün hangisidir?

• A) Sis
• B) Çiy
• C) Bulut
• D) Dolu
• E) Kırağı

Çözüm: Yüzeyler çiy noktasının altına soğumuş, yani yoğuşma olmuştur. Çiy noktası 0 °C'nin altında olduğu için buhar damla değil buz kristali olarak birikir; bu kırağıdır. Çiy aynı olayın 0 °C üstündeki karşılığıdır. Sis ve bulut havanın içinde oluşur, dolu ise buluttan düşen bir yağıştır. Cevap: E.

Örnek 4 — Sözel haritayı okumak

Soru: Konu anlatımında çizdiğin haritada izohiyet değerleri kıyıdan dağ sırtına doğru 1000 mm'den 2000 mm'ye çıkıyor, sırtın güneyinde 800 mm'ye ve platonun ortasında 400 mm'ye iniyor. Bu dağılışı en iyi açıklayan ifade hangisidir?

• A) Kuzeyden gelen nemli hava yamaçta yükselip yağışını bırakmış, güneye inen hava ısınıp kurumuştur.
• B) Platonun ortası en sıcak yer olduğu için en çok konveksiyonel yağışı almıştır.
• C) Güneyden gelen nemli hava dağın güney yamacına yağış bırakmıştır.
• D) Yağış dağılışını yalnız denizden uzaklık belirlemiş, dağın etkisi olmamıştır.
• E) Dağın iki yamacı eşit yağış almıştır.

Çözüm: Yağışın artışı rüzgârı karşılayan kuzey yamacında, azalışı ise dağın arkasında; bu orografik yağış ve yağış gölgesinin izidir. B platoya en fazla yağışı verir, oysa en az değer oradadır. C rüzgârın yönünü ters çevirir. D, sırtın hemen güneyindeki hızlı düşüşü açıklayamaz; E değerlerle çelişir. Cevap: A.

• Bağıl nemi su miktarı sanmak. Bağıl nem bir orandır; %90 bağıl nemli soğuk bir hava, %40 bağıl nemli sıcak bir havadan daha az buhar taşıyabilir. Su miktarını mutlak nem söyler.
• Isınan havanın «nemlendiğini» düşünmek. Buhar eklenmeden ısınan havanın mutlak nemi aynı kalır, maksimum nemi artar ve bağıl nemi düşer.
• Oranı ters kurmak. Bağıl nem mutlak bölü maksimumdur; sonuç %100'ü aşıyorsa oran ters kurulmuştur.
• Yoğuşan miktarı yanlış çıkarmak. Soğuyan havada yoğuşan buhar, mutlak nemin yeni sıcaklıktaki maksimum nemi aştığı kısımdır; mutlak nemin tamamı değildir.
• Çiy ile kırağıyı karıştırmak. İkisi de yüzeyde oluşur; ayıran ölçüt çiy noktasının 0 °C'nin üstünde mi altında mı olduğudur.
• Yağış gölgesini rüzgâr alan yamaca koymak. Nemini bırakan yamaç rüzgârı karşılayan yamaçtır; kuruluk dağın arkasında, havanın alçalıp ısındığı tarafta görülür.