Hava kütleleri ve cepheler

Önce bir not: müfredatta bu ders yalnız AYT Coğrafya-1'e ayrılmıştır. Yalnız TYT'ye çalışıyorsan doğrudan iklim tiplerine geçebilirsin; AYT'ye giriyorsan burada kal.

Mart sonu, Eskişehir. Ece sabah okula ince ceketle çıkıyor; hava ılık, güneyden yumuşak bir esinti geliyor. Öğleden sonra batı ufku kurşuni bir duvara dönüyor. Rüzgâr birden dönüp sertleşiyor, on dakikalık bir sağanak camları dövüyor, araya birkaç dolu tanesi karışıyor. Akşam eve yürürken gökyüzü pırıl pırıl ama hava sabahkinden belirgin biçimde soğuk; ertesi sabah otların üstünde kırağı var. Ece aynı gün içinde iki ayrı havanın içinden geçti. Aradaki sınırın adı cephe.

• Bir hava kütlesini kaynak bölgesinin enlemine ve kara ya da deniz oluşuna göre adlandırırsın.
• Soğuk cephe ile sıcak cepheyi yükselen havanın eğimi, bulut türü ve yağış biçimi üzerinden karşılaştırırsın.
• Bir cephe geçişinde sıcaklık, basınç, rüzgâr ve bulut değişimini sırasıyla yorumlarsın.
• Türkiye'ye kuzeyden ve güneyden ulaşan hava kütlelerinin getirdiği hava koşullarını kaynak bölgesinden çıkarırsın.

Kaynağının izini taşıyan hava

Sibirya'nın kar örtülü düzlüklerinde haftalarca durgun kalan hava ne olur? Alttaki buz gibi yüzey onu yavaş yavaş soğutur; üstünde buharlaşacak açık su olmadığı için de kuru kalır. Sahra'nın üstünde bekleyen hava ise ısınır ve yine kurudur. Kuzey Atlantik'in serin suları üzerinde oyalanan hava hem serinler hem nem toplar.

Yatay doğrultuda yüzlerce, hatta binlerce kilometre boyunca sıcaklığı ve nemi birbirine benzeyen bu büyük hava yığınlarına hava kütlesi (air mass) denir. Hava kütlesinin özelliklerini kazandığı yere kaynak bölgesi adı verilir. İyi bir kaynak bölgesi geniş ve düzgün yüzeylidir: okyanuslar, büyük ovalar, kar ya da buzla örtülü düzlükler, geniş çöller. Ders kitaplarında kaynak bölgelerinin çoğunlukla yüksek basınç alanları olduğu vurgulanır; basınç dersinde gördüğün antisiklonlarda hava alçalır ve sakin kalır, bu da yüzeyle uzun süre temas etmesini sağlar.

Adı nereden gelir: enlem ve yüzey

Bir hava kütlesine ad verilirken iki soru sorulur. Kaynağı hangi enlemde? Soğuk yüksek enlemlerden geliyorsa kutbi (polar, P), sıcak alçak enlemlerden geliyorsa tropikal (tropical, T) diye anılır. Bazı kaynaklar bunlara çok soğuk arktik ve Ekvator kökenli ekvatoral kütleleri de ekler; ders kitabı düzeyinde temel ayrım kutbi ile tropikal arasındadır.

Kaynağı kara mı, deniz mi? Kara üzerinde oluşan kütle karasal (continental, c) ve kurudur; deniz üzerinde oluşan denizel (maritime, m) ve nemlidir. Bu iki sorunun yanıtı birleşince dört temel tür çıkar:

Kısaltmanın küçük harfi yüzeyi, büyük harfi enlemi söyler. Tabloyu ezberlemek yerine kaynağı düşün: çölden gelen hava nemli olamaz, kutup okyanusundan gelen hava sıcak olamaz.

Yolda değişen kütle

Hava kütlesi kaynağında kalmaz; basınç farkları onu sürükler. Yol boyunca geçtiği yüzey onu yavaşça değiştirir. Soğuk bir kütle daha sıcak bir yüzeyin üstüne gelirse alttan ısınır; alt kısmı hafifler ve yükselmeye başlar, bu yüzden böyle bir kütlede sağanaklı yağış olasılığı artar. Sıcak bir kütle soğuk bir yüzeye gelirse alttan soğur; en alttaki katman yoğunlaşıp kararlı hâle gelir, hava kolay kolay yükselmez. Böyle durumlarda sis ve alçak bulut sık görülür.

Türkiye'den tanıdık bir örnek: Kışın kuzeyden inen kuru, soğuk hava Karadeniz'in üstünden geçerken denizden nem alır. Ders kitaplarında Karadeniz kıyılarında ve kuzeye bakan yamaçlarda bu yolla kar yağışının arttığı anlatılır. Kaynakta kuru olan kütle, bir denizi geçince kıyıya kar taşır.

Türkiye'yi etkileyen hava kütleleri

Türkiye orta enlemlerde, soğuk ve sıcak kaynak bölgelerinin arasında yer alır; bu yüzden iki yönden de hava kütlesi alır. Ders kitaplarındaki genel tablo şöyledir:

• Kuzeyden gelen soğuk kütleler. Sibirya ve Balkanlar üzerinden ulaşan karasal kutbi hava soğuk ve kuru kışlar, kar, ayaz ve don getirir. Avrupa ve Kuzey Atlantik yönünden gelen denizel kutbi hava ise serin ve nemlidir, özellikle kuzeybatıda yağış bırakır.
• Güneyden gelen sıcak kütleler. Kuzey Afrika ve Arap Yarımadası kökenli karasal tropikal hava yazın sıcak ve kurak dönemleri uzatır; zaman zaman toz taşır. Akdeniz üzerinden gelen ılık, nemli hava kışın ılık ve yağışlı günler getirir.

Kabaca kışın kuzeyli kütlelerin, yazın güneyli kütlelerin etkisi ağır basar. Kış aylarında bu iki farklı hava Türkiye üzerinde sık sık karşı karşıya gelir.

Sözel harita: Türkiye'ye dört yönden

Türkiye'yi temsil etmesi için enine uzun bir dikdörtgen kur ve kuzeyi sayfanın üstüne al. Dikdörtgenin hemen üstüne, batı ucundan başlayıp doğu ucuna varmadan biten bir şerit çiz ve ona Karadeniz yaz; şeridin doğusunda, sağ üstte kara kalsın. Altına da batıdan başlayan ikinci bir şerit çiz ve ona Akdeniz yaz; bu şerit dikdörtgenin doğu ucundan epey önce bitsin, güneydoğu köşesinin altı kara olarak kalsın. Kâğıdın sağ üst köşesinden dikdörtgene doğru kalın bir ok indir ve üstüne cP — Sibirya yaz. Sol üst köşeden, Balkanlar üzerinden gelen ikinci oku çiz: cP/mP — Balkanlar ve Avrupa. Sol alt köşeden Akdeniz şeridinin üstünden geçip kıyıya varan oka mT/ılık nemli — Akdeniz yaz. Sağ alt köşeden gelen son oka cT — Arap Yarımadası ve Suriye Çölü yaz.

Şimdi oku: üst iki ok soğuk havayı, alt iki ok sıcak havayı temsil ediyor. Sağ üstteki ok kara üzerinden indiği için doğuya kuru ve sert bir soğuk taşır; aynı soğuk hava Karadeniz şeridinin üstünden dolaşıp kıyıya varırsa yanında nem de getirir. Alt sağdaki ok hiç deniz geçmez; o yüzden en kuru ve en sıcak havayı o getirir.

Cephe: iki havanın sınırı

Sıcaklığı ve nemi farklı iki hava kütlesi karşılaştığında hemen karışmaz. Aralarında eğik bir geçiş yüzeyi oluşur; bu yüzeye ve onun yeri kestiği hatta cephe (front) denir. Her cephede değişmeyen kural şudur: yükselen taraf her zaman sıcak ve hafif olan havadır, yoğun ve soğuk olan kütle zemine yakın kalır. Cephenin türünü belirleyen soru, hangi kütlenin ilerlediğidir.

Soğuk cephe

İlerleyen soğuk havaysa soğuk cephe (cold front) oluşur. Ağır, soğuk hava önündeki sıcak havanın altına kama gibi girer ve onu dik bir yüzey boyunca hızla yukarı iter. Hızlı ve dik yükselme dikey gelişen bulutlar doğurur: yüksek kuleler hâlinde büyüyen kümülonimbüs bulutları. Bunun sonucu kısa süreli ama şiddetli sağanak yağış, gök gürültüsü ve zaman zaman doludur. Yağış cephe hattı boyunca dar bir şeritte düşer. Ece'nin öğleden sonrası tam olarak buydu.

Sıcak cephe

İlerleyen sıcak havaysa sıcak cephe (warm front) oluşur. Sıcak hava, geri çekilen soğuk havanın üstüne az eğimli bir yüzey boyunca yavaş yavaş tırmanır. Yükselme yavaş olduğu için bulutlar dikey değil yatay yayılır; katman katman uzanan stratus türü bulutlar oluşur. Yağış hafif ya da orta şiddette, fakat uzun süreli ve geniş alanlıdır; saatlerce süren ince yağmur ya da çiseleme bu cephenin tipik görüntüsüdür. Yüzey çok yatık olduğu için cephe hattı gelmeden çok önce gökyüzünün yükseklerinde ince bulutlar belirir; onlar yaklaşan sıcak cephenin habercisidir.

Cephesel yağış nasıl oluşur

Önceki derste yükselen havanın soğuyup yoğuşmasıyla yağış oluştuğunu gördün. Cephede yükselmeyi sağlayan şey ısınma ya da dağ değil, iki hava kütlesinin karşılaşmasıdır. Sıcak ve nemli hava cephe yüzeyi boyunca yükselir; yükseldikçe genleşir ve soğur. Doyma noktasına ulaşınca içindeki su buharı yoğuşur, bulut oluşur, damlalar büyüyünce yağış düşer. Bu yolla oluşan yağışa cephesel yağış denir. Orta enlemlerde, özellikle kış aylarında yaygındır; Türkiye'de de kış yağışlarının önemli bir kısmı bu yolla açıklanır.

Cephe geçerken hava nasıl değişir

Aşağıdaki tablo, bir soğuk cephe geçerken bir istasyonda tutulan saatlik kaydı öğretici örnek veri olarak veriyor. Değerler gerçek bir günün ölçümü değildir; değişimin yönünü göstermek için seçilmiştir.

Satırları sırayla oku. Cephe yaklaşırken basınç düşer, en düşük değere cephe hattı geçerken iner, ardından hızla yükselir. Sıcaklık cephe öncesinde ılıktır, geçişte birden düşer. Rüzgâr yön değiştirir ve geçiş anında sertleşir; tablodaki örnekte güneyli rüzgârın yerini kuzeyli rüzgâr alıyor. Bulut önce batı ufkunda yığılır, geçişte sağanak bırakır, sonra gökyüzü açılır. Sıcak cephe geçişinde ise tablo başka türlü dolardı: uzun süre yağış, geçişten sonra yükselen sıcaklık ve artan nem.

Orta enlem siklonları

Kutbi ve tropikal hava kütlelerinin en sık karşılaştığı yer orta enlemlerdir; basınç dersinde 60° enlemleri çevresinde gördüğün dinamik alçak basınç kuşağı bu karşılaşmanın ürünüdür. Bu kuşakta oluşan, batıdan doğuya ilerleyen alçak basınç sistemlerine orta enlem siklonu (cephe siklonu) denir. Bir orta enlem siklonunda önde bir sıcak cephe, arkada bir soğuk cephe bulunur. Soğuk cephe daha hızlı ilerler ve zamanla sıcak cepheye yetişir; bu birleşmeye kapanmış cephe (occluded front) adı verilir. Türkiye'ye kışın batıdan ulaşan alçak basınç sistemleri, art arda gelen bu cephelerle birlikte yağış bırakır.

Havadan iklime

Bir cephe birkaç saatte geçer; bıraktığı yağış günlük havanın konusudur. Aynı cepheler her kış aynı enlemlerden art arda geçince ise bir yerin yağış takvimini belirlemeye başlar. Sıradaki ders bu takvimlere bakıyor: sıcak ve ılıman iklimlerin her birinin yağışı hangi mevsimde aldığını ve bir sıcaklık-yağış grafiğinde Ekvatoral, Akdeniz ya da Çin tipini birbirinden nasıl ayırdığını.

Örnek 1 — Kaynaktan özelliğe

Soru: Kaynak bölgesi Arap Yarımadası'nın iç kesimleri olan bir hava kütlesinin adı ve özelliği aşağıdakilerin hangisinde birlikte doğru verilmiştir?

• A) Denizel kutbi; serin ve nemli
• B) Karasal tropikal; sıcak ve kuru
• C) Denizel tropikal; sıcak ve nemli
• D) Karasal kutbi; soğuk ve kuru
• E) Denizel tropikal; serin ve kuru

Çözüm: Arap Yarımadası'nın içi alçak enlemde ve kara üzerindedir. Alçak enlem «tropikal», kara «karasal» adını verir. Kara üzerinde buharlaşacak su az olduğu için kütle kurudur; enlem sıcaklığı da yüksek tutar. Kutbi seçenekler (A, D) enlemle, denizel seçenekler (C, E) yüzeyle çelişir. Cevap: B.

Örnek 2 — Hangi cephe?

Soru: Bir istasyonda gökyüzü sabahtan itibaren yükseklerde ince bulutlarla kaplanıyor, öğleden sonra katmanlı bulutlardan ince bir yağmur başlıyor ve gece boyunca sürüyor. Ertesi gün hava eskisine göre ılık ve nemli. İstasyondan geçen sistem için hangisi söylenebilir?

• A) Soğuk hava, sıcak havanın altına girerek onu hızla yukarı itmiştir.
• B) Yağışı dağ yamacı boyunca yükselen hava oluşturmuştur.
• C) Sıcak hava, soğuk havanın üstüne az eğimli bir yüzey boyunca tırmanmıştır.
• D) Yağış kümülonimbüs bulutlarından düşmüştür.
• E) Geçişten sonra basınç ve sıcaklık birlikte hızla düşmüştür.

Çözüm: Uzun süreli hafif yağış, katmanlı bulut, önceden beliren yüksek bulutlar ve geçişten sonra ılıyan hava sıcak cephenin işaretleridir. A ve D soğuk cepheyi anlatıyor; B orografik yağıştır; E geçiş sonrası ısınmayla çelişir. Cevap: C.

Örnek 3 — Kaydı okumak

Soru: Konu anlatımındaki saatlik örnek kayda göre cephe hattının istasyondan geçtiği zaman aralığı ve buna dayanak hangisidir?

• A) 09.00 ile 12.00 arası; sıcaklık yükselmiştir.
• B) 18.00 ile 21.00 arası; gökyüzü açılmıştır.
• C) 09.00 ile 12.00 arası; rüzgâr güneyden esmektedir.
• D) 18.00 ile 21.00 arası; rüzgâr zayıflamıştır.
• E) 12.00 ile 15.00 arası; sıcaklık birden düşmüş, rüzgâr kuzeybatıya dönmüş, sağanak başlamıştır.

Çözüm: Soğuk cephenin geçişi sıcaklığın ani düşüşü, rüzgârın yön değiştirip sertleşmesi, şiddetli yağış ve basıncın en düşük değere inmesiyle tanınır. Bunların hepsi 12.00–15.00 arasında görülüyor. 18.00 sonrası cephenin arkasında kalan soğuk havadır. Cevap: E.

Örnek 4 — Türkiye'ye gelen kütle

Soru: Ocak ayında Türkiye'nin iç kesimlerinde günlerce süren açık, çok soğuk, kuru ve ayazlı bir hava yaşanıyor. Bu duruma yol açan hava kütlesi en olası hangisidir?

• A) Sahra kökenli karasal tropikal hava
• B) Akdeniz üzerinden gelen ılık, nemli hava
• C) Kuzey Atlantik kökenli denizel tropikal hava
• D) Sibirya kökenli karasal kutbi hava
• E) Basra çevresinden gelen sıcak, kuru hava

Çözüm: Hem soğuk hem kuru bir hava, yüksek enlemli ve kara üzerinde oluşmuş bir kaynağa işaret eder. Tropikal seçenekler (A, C, E) soğuğu, Akdeniz havası kuruluğu açıklayamaz. Cevap: D.

• Cephede soğuk havayı yükseltmek. Hangi cephe olursa olsun yükselen sıcak havadır; daha yoğun olan soğuk kütle zemine yakın durur.
• Cephenin adını sıcaklığa göre değil yöne göre koymamak. Adı, ilerleyen ve yerini alan kütle verir: soğuk hava ilerliyorsa soğuk cephe, sıcak hava ilerliyorsa sıcak cephedir.
• Şiddetli sağanağı sıcak cepheye bağlamak. Dik yüzey ve hızlı yükselme kümülonimbüs ile kısa, sert yağış üretir; bu soğuk cephedir. Sıcak cephenin yağışı uzun ama hafiftir.
• Kısaltmanın harflerini karıştırmak. Küçük harf yüzeyi (c karasal, m denizel), büyük harf enlemi (P kutbi, T tropikal) gösterir; mT «denizel tropikal» okunur.
• Hava kütlesinin yolda hiç değişmediğini sanmak. Kuru kütle bir denizi geçerken nem toplayabilir; Karadeniz kıyısındaki kar bunun örneğidir.
• Cephesel yağışı konveksiyonel yağışla karıştırmak. Konveksiyonelde hava yüzey ısındığı için, cephede iki kütlenin karşılaşmasıyla yükselir.