Rüzgar Neden Eser? Rüzgarlar Nasıl Oluşur?

Bayrak direğine sertçe çarpan bir bayrağın sesini duydunuz mu? Yüksekten uçan uçurtmaları görüyor musunuz? Sudan gelen o serinletici esintiyi hissediyor musunuz? Rüzgar, her yerdedir. Pek çok şekil ve biçimde ortaya çıkar. Rüzgar, zarif bir ruh hali veya tehlikeli bir fırtınanın öfkeli bir erken uyarıcısı olabilir. Tehdit edici olmadığı sürece, çok az insan rüzgarı çok fazla düşünse de, bu hareket eden "hava nehirleri", çevremizi yönetecek şekilde havayı yönlendirir.

Birçok farklı rüzgar türü vardır. Her biri farklı şekillerde ve farklı nedenlerle oluşur. Ancak bu nedenler arasında belki de en önemlisi, hava basıncındaki değişikliklerdir. Televizyondaki hava durumu sunucuları, haritalardaki düzenli olan yüksek ve alçak basınçlı alanlara işaret eder; bu mantıklıdır, çünkü hava basıncındaki değişiklikler, "hava akışı" anlamına gelen rüzgarlara sebep olan asıl şeydir. Aslında rüzgar, doğanın hava basıncındaki farklılıkları eşitleme yoludur.

ESPERE

Hava basıncı, havanın içinde bulunduğu her şeye uyguladığı kuvvettir. Bir balondaki havanın basıncı, dışarıdaki havadan daha yüksektir. Bu yüzden havanın çoğu, balonda bir delik açıldığında balonun terk edecektir. Atmosfer söz konusu olduğunda, hava basıncı, belirli bir alan üzerindeki havanın ağırlığını ifade eder. Havanın sıcaklığı, hacmi ve yoğunluğu bu kütle tarafından belirlenir.

Genişleyen hava, yüksek basınçlı bölgeler oluşturur; bunlar, civardaki diğer havayı iter. Büzülen hava, düşük basınç bölgeleri oluşturur; bunlar, civardaki havayı içe doğru çekerler. Rüzgarın esmesinin nedeni budur: Yüksek basınçlı bölgelerden basıncını daha düşük olduğu bölgelere doğru hava hareketi... Yüksek ve alçak basınç alanları arasındaki bölge, basınç gradyanı veya "basıncın yüksekten düşüğe değiştiği bir bölge" olarak bilinir.

Termal Rüzgar Dengesi

Termal rüzgar, dört ana atmosferik akış türünden ilkidir. En karmaşık rüzgar türüdür ve dünya çapında hava akımlarını yönlendirir. Bu tür rüzgarlar, ekvator ve kutuplar arasındaki sıcaklık farklarından doğar.

Yerden troposferin (içinde yaşadığımız atmosfer tabakası) tepesine bir hava sütunu düşünün. Güneş üzerine vurduğunda, bu hava ısınır ve genişler; sütunun tepesinin yükselmesine yol açar. Bu durum, Ekvator yakınlarında yaygındır. Bir hava sütunu, kutuplarda gördüğümüz gibi, soğuduğunda büzülür ve küçülür. Hâlâ aynı miktarda olan aynı hava yığını, şimdi daha kısa ve daha yoğun olacaktır.

Bu durum, sabit yoğunluklu hayali yüzeylerin kutuplara doğru gradyanlı (geçişimli) olduğu anlamına gelir. Bu gradyan sabit değildir ve yerel koşullara bağlı olarak, bir battaniyenin içindeki tümsekler ve kırışıklıklar gibi, yukarı aşağı yükselir; ancak genel örüntüsü itibariyle aşağı doğru gradyan, hava kütlelerinin kutuplara doğru kaymasına izin verir.

Termal rüzgar, bu kütleler bu yamaçtan aşağı doğru akarken ısıyı ekvatordan uzaklaştırdığında yaratılan durumdur. Meteorologlar, güneş enerjisinin ekvatordan bu doğal hareketini kutuplara doğru ısı taşınımı olarak adlandırıyorlar. O olmasaydı, tropiklerin dışında yaşayan çoğu insan bir buz tabakasının altına gömülürdü. Ekvator ayrıca bir fırın kadar sıcak olurdu.

Güneş'in ısıttığı hava, ekvatorun yakınında yükselip kutuplara doğru hareket ederken, aynı zamanda doğuya doğru sürüklenmeye başlar. Bu, dünyanın dönüşünden kaynaklanmaktadır; gezegenin etrafında havayı batıdan doğuya doğru döndürür.

Science News for Students

Kutuplara doğru hareket eden bu havada ciddi bir şekilde hızlanır. Bunun nedeni, Dünya'nın yassı bir küremsi olmasıdır. Gezegenin yatay dilimlerini alırsanız, bu dilimler ekvatorda en geniş ve kutuplarda en dar olacaktır. Kişi kutuplara yaklaştıkça, Dünya'nın yarıçapı küçülürken, havanın hızlanması gerekir. Bunun nedeni havanın gittikçe daha küçük bir yola aktarılmasıdır. Bunu yaparken akış hızı artar, bu süreç açısal momentumun korunumu olarak bilinen şeyden kaynaklanmaktadır.

Kuzey yarım kürede bu artan hız, hava akışını doğuya doğru kaydırır. Bu dönen kuvvet, Coriolis kuvveti olarak bilinir. Dünya'nın dönüşü ve gezegenin yarıçapındaki değişim, hareket eden havanın her zaman Kuzey yarım kürede biraz doğuya ve Güney yarım kürede ters yönde biraz batıya dönmek isteyeceği anlamına gelir. Bu, çoğu şeyi etkiler: Kuzey yarımkürede, bir stadyumun ucundan diğerine atılan bir futbol topu, doğal olarak 1.26 santimetre sağa saptırılır! Üst atmosferdeki rüzgarların ekvator yakınlarında görece zayıf olmasının nedeni de budur. Orta enlemleri yaklaştıkça rüzgarlar sağa o kadar kırılırlar ki etkileyici bir şekilde çoğu zaman doğuya doğru hızlanırlar.

Jet Akışı

Bir hava akımı saatte 322 kilometreden daha yüksek hızlarda gezegenin etrafında kıvrıldığında ve yüzeydeki en yüksek sıcaklık farklılıklarının hemen üzerinde dolanırsa, jet akışı meydana gelir.

Bu sıcaklık gradyanı, havanın hızla aşağıya doğru aktığı atmosferde dik bir yoğunluk tepesi yaratır. Hava ne kadar hızlı hareket ederse, Kuzey jet akımı da o kadar doğuya doğru kıvrılır. Bu durum, tıpkı bir tepeden aşağı bisiklet sürmek gibidir; yokuş ne kadar dik ise, o kadar hızlı inersiniz.

Ancak hava kutuplara doğru hareket ederken, aslında asla kutuplara ulaşamaz. Bunun yerine, Dünya'nın dönüşü ve Coriolis kuvveti nedeniyle kuzey kutbunda hızla doğuya doğru kıvrılır. Sonuç olarak, jet akıntısı her yarım kürede Dünya'yı dolaşırken kıvrılmaya maruz kalır (bunu buradan görebilirsiniz). Kuzeyde havayı orta enlemler etrafında bir daire içinde batıdan doğuya (ve Güney yarım kürede tam tersi yönde, doğudan batıya olacak şekilde) hareket ettirerek, yolunu mevsimden mevsime değiştirir.

Jet akımının kutbunda atmosfer türbülanslıdır. Düzinelerce yüksek ve alçak basınç girdabı Dünya'nın dört bir yanında dönerek tuhaf hava koşullarını beraberinde getirir. Ekvator tarafında ise, akış laminer olarak tanımlanır. Bu rüzgarın rahat bir şekilde aktığı ve kaotik olmadığı anlamına gelir.

Wikipedia

Jet akımında sıcaklık sınırı boyunca şiddetli bir "atmosferik savaş alanı" meydana gelir. Farklı sıcaklıklardaki çarpışan hava kütleleri, siklonları ve diğer şiddetli hava koşullarını oluşturur. Nitekim, meteorologların jet akımının konumundan fırtına yolu olarak bahsetmelerinin nedeni budur.

Jet akımının konumu, bir bölgenin karşılaştığı hava tipini etkiler. Örneğin Kuzey yarım küreyi düşünün. Aralıktan şubata kadar güneş, Kuzey kutup bölgesine ulaşamaz. Bu geniş bir süper soğuk hava kubbesinin birikmesine izin verir. Bilim insanları, bu akan soğuk hava ve düşük basınç havuzunu kutupsal girdap olarak adlandırıyor. Kutupsal girdap kışın şişer ve bu soğuk hava akışı güneye doğru yükseldiğinde, jet akımını Kuzey Amerika'ya doğru iter. Bu durum, kışın bitimi sırasında Orta Batı ve Kuzeydoğu'ya sonsuz gibi görünen kar fırtınaları getirebilir.

Jeostrofik Rüzgarlar

Yazın, Kuzey Kutbu ılıktır ve bu bölge ile ekvator arasındaki sıcaklık gradyanı zayıflar. Jet akımı kuzeye yaklaşık 1.600 km geri çekilerek yanıt verir. Bu, ABD'nin 48 eyaletinin aşağısındaki havanın sakinleşmesi anlamına gelir. Elbette zaman zaman rastgele dağıtılmış gök gürültülü fırtınalar patlar. Ancak günlük olayları etkilemek için 1.600 kilometre veya daha fazla alana uzanan devasa fırtına yaratıcı koşullar yoktur. Bunun yerine hava jeostrofik, yani nispeten daha sakin bir hale gelir.

Normalde hava, yüksek basınçtan düşük basınca akar ve bir basınç gradyanı boyunca hareket eder. Dolayısıyla itici kuvvet, basınç gradyan kuvveti olarak bilinir. Ancak Coriolis kuvveti hala oyundadır; hava kütleleri gradyanda aşağı doğru hareket etmeye çalışırken, Kuzey yarım kürede doğuya doğru, ve Güney yarım kürede batıya doğru çekilir. Bu iki kuvvet birbirini götürür. Mükemmel uyumlu bir halat çekme oyunu gibi, hava iki yöne de çekilemez. Sadece büyük basınç sistemleri arasında yavaşça dolanır.

Wikipedia

Sonuç olarak hava, yüksek veya düşük basınçlı sistemlere veya onlardan uzaklaşmadan dönmeye başlar. Yüzeye daha yakın olan akış, yüzeydeki veya yakınındaki nesnelerle sürtünmenin etkilerinden dolayı biraz ajeostrofiktir. Yani rüzgarlar artık tam dengede değildir.

Diğer Büyük Ölçekli Rüzgar Dengeleme Etkileri

Bazen düşük basınçlı bir sistem o kadar hızlı döner ki üçüncü bir kuvvet gelişir. Atlıkarıncada veya köşeyi dönen bir araçta hissettiğiniz gibi dışa doğru bir itme kuvveti görülür; bu, merkezkaç kuvvetidir. Her ne kadar bu kuvvet "gerçek" bir kuvvet değilse de, olan biteni anlamak ve anlatmak için kolay bir araçtır.

Bu iki kuvvet arasındaki sabit dengede olan hava halkaları, sonsuza kadar bir fırtınanın merkezinde döner. Merkezden oldukça sabit olan uzaklıkları, siklostrofik dengesi olarak bilinen dengeden kaynaklanmaktadır. Bu basınç gradyanı ve merkezkaç kuvvetlerin birbirini tamamlamasını ve uyumunu temsil eder.

Nadir durumlarda Coriolis, merkezkaç ve basınç gradyanı kuvvetleri birbirini etkisiz hale getirebilir. Bu mükemmel üçlü, bilim insanlarının degrade rüzgar dengesi dedikleri durumu işaret ediyor. Bununla birlikte, hava kütlelerinin herhangi bir dönen hava sütunu olan bir siklonun dış kenarları boyunca hangi yöne hareket edeceğini belirler. Açıkçası, rüzgarın esişini kontrol eden birçok hareketli parça vardır.

Yerel Rüzgarlar

Son rüzgar kategorisi, her gün deneyimlediğiniz rüzgarlardır ve nerede olduğunuza göre farklılık gösterirler. Mesela sahilde, öğleden sonra güneşli günlerde kara üzerindeki hava ısınır ve yükselir. Okyanusun üzerinde bulunan daha soğuk hava, kıyı bölgelerine hızla girerek karadan yükselen havanın neden olduğu boşluğu doldurur.

Wikimedia Commons

Bu durum, güneş battıktan sonra sönen bir dizi küçük kümülüs bulutları oluşturur. Florida gibi yarım adalar boyunca çarpışan deniz meltemleri yakınsak rüzgarlara neden olabilir. Bu çarpışan hava kütleleri, nemli hava cephelerini atmosfere yükselterek gök gürültülü fırtınalar oluşturur. Bu nedenle Güneydoğu'daki insanlar güneşli sabahlarda bile her zaman şemsiye taşır. "Kendi kendini yok eden güneş ışığı", rutin olarak öğleden sonraları dağınık patlamalara sebep olur. Bunlar, hava kütlesinin aşırı dengesiz olmasından kaynaklanır.

Bu fırtınaları tetikleyen süreç, bir gecede tersine döner. Zemin sudan daha hızlı soğuduğu için havanın akış yönü tersine döner. Deniz meltemi yerine, kara meltemi gelişir. Şimdi fırtınalar karadan denize doğru hareket eder. Körfez sahilindeki birçok insanın açık denizde akşam şimşeklerinin muhteşem gösterilerinin tadını çıkarmasının nedeni budur.

Rüzgar, ayrıca sabit cepheler boyunca yerel olarak değişebilir. Bunlar, sıcak ve soğuk hava bölgeleri arasındaki çok keskin sınırlardır. Bazen sabit cepheler vadilere asılabilir. Bunu yaptıklarında, ılık ve soğuk hava kütleleri ileri geri sallanabilir. Bir kaptaki su ve yağ gibi, birbirine karışmazlar. Bunun yerine birbirlerini kızgın okyanus dalgaları gibi ileri geri iterler. Bu, kısa süreler içinde ciddi sıcaklık dalgalanmalarını tetikleyebilir.

Özellikle dikkate değer bir örnek, 22 Ocak 1943'te Güney Dakota'daki Black Hills'te meydana gelmiştir. Eyaletin batı kısmındaki eteklere sabit bir hava cephesi yerleşmişti. Rapid City'deki Ulusal Hava Durumu Servisi ofisine göre, sıcaklık sadece iki dakika sonra sabah 7.32'de -20°C'dan 7,2°C'a fırladı. O günün öğleden sonrasında cephe geri çekilirken, sadece 27 dakikalık bir süreç içinde sıcaklık 32,2°C kadar düştü.

Öğleden sonra, civarda benzer şiddetli salınımlar görüldü. Sürücüler, sıcak ve soğuk cepheler arasında geçiş yaparken ön camlarının buğulanması ve hatta çatlaması nedeniyle sürüşte sorun yaşadıklarını bildirdi. O günkü hava durumuna göre giyinmeye çalıştığınızı hayal edin!

Nerede veya hangi mevsimde olursanız olun, rüzgar birçok bilgiyi barındırır. Yönü, sıcaklığı ve hızı atmosferin durumu hakkında değerli ipuçları sunar. Bir dahaki sefere dışarı çıktığınızda, doğanın sesine kulak vermek için bir saniye ayırın. Eğer ona doğru bir şekilde kulak vermeyi bilirseniz, size söyleyecek ne kadar çok şeyi olduğunu fark edebilirsiniz.