Hava tahmini
Hava tahmini, Hava değişikliklerinin önceden kestirilmesi. İnsanlar çok eski çağlardan bu yana hava tahminlerinde bulunmuşlardır; ama havanın bilimsel yöntemlerle incelenmesi, oldukça yenidir. Hava tahmini konusunda önemli girişimler, ancak elektrikli telgraf gibi haberleşme araçlarının ortaya çıkmasıyla gerçekleşmiştir.
İngiltere Meteoroloji Kurumu'nun ilk başkanı olan amiral Fitzroy, 1863'te alçak basınç alanlarının oluşmasında sıcak ve soğuk hava kütlelerinin rolünü belirledi. 1918-1921 arasında, V. ve J. Bjerknes adlı iki Norveçli, siklonların oluşmasını açıklayan Bergen kuramını geliştirdiler (bu kuram, günümüzde de, hava tahminleri konusunda ve havanın incelenmesinde birçok yöntemin temelini oluşturur). 1940 yıllarında İngiliz R. C. Sutcliffe ve İsveçli S. Peterssen, üç boyutlu inceleme ve hava tahmini yöntemlerini ortaya attılar ve bütün meteoroloji uzmanlarının yararlanabileceği çözümleyici ve deneysel araçlar geliştirdiler.
Bundan sonra, bilgisayarların ortaya çıkışına kadar büyük bir ilerleme görülmedi. Günümüzde dünyanın önde gelen meteoroloji istasyonlarında, yüksek hızlı bilgisayarlar kullanılmaktadır. Bilgisayarlar, başlangıç ölçümlerini, hava değiştikçe sürekli yenileyerek, gerçek zaman boyutunda hava tahmin çizelgeleri hazırlamaktadırlar.
Kısa vadeli hava tahmini. Bulutların hareketini ya da sağnak biçimindeki yağışı radardan izleyen gözlemci, belli bir yer ve bir iki (hattâ altı) saat sonrası için, oldukça doğru hava tahminleri yapabilir. Ancak, daha uzun vadeli tahminler yapabilmek için, çok geniş bir alandaki hava koşullarını bilmek gerekir. Bu alan, 24 saatlik bir hava tahmini için 5 000 km'yi daha uzun süreler içinse, bütün bir yarıküreyi içine alabilir.
Yarıkürenin bir yerindeki atmosfer olayları, havanın genel dolaşımı nedeniyle, yarıkürenin başka yerlerindeki gelişmelere bağlı olabilir. Ayrıca, oluşan süreçler, yalnızca yer değiştirme biçiminde değildir. Hava tahmincisi, kendi yöresindeki hava sistemlerinde büyük bir değişiklik görülmese bile, bütün yarıküredeki atmosfer oluşumlarını bilmek zorundadır.
Bir Birleşmiş Milletler kuruluşu olan Dünya Meteoroloji Örgütü'nün (WMO) desteğiyle kurulmuş olan meteoroloji haberleşme sistemi, bütün yarıkürede 12 saatte bir, yarıkürenin yarısında 6 saatte bir, daha küçük bölgelerde de 3 saatte bir, eksiksiz bilgi alışverişi sağlamaktadır. Yapılan gözlemlerin (Bk. METEOROLOJİ) sonuçları, bölgelere, ülkelere ve kuşaklara göre düzenlenir. Böylece, beş basamaklı yedi ya da sekiz sayıdan oluşan bir şifre dizisi, belirli bir yerdeki hava konusunda bütün bilgiyi verir. Aynı yöntemle, veri alışverişinde de bulunulur ve bütün yarıküre için, düzenli aralıklarla çizelgeler hazırlanır. Böylece, herhangi bir ülkedeki bir meteoroloji uzmanı, gerekli hava raporunu, gözlemin yapılışından aşağı yukarı iki saat sonra elde edebilir. Veriler, ulusal meteoroloji merkezlerindeki bilgisayarlara verilerek, tahmin için gerekli hesaplara uygun nitelikleri ve tutarlılığı taşıyıp taşımadıkları denetlenir. Aynı anda atmosfer ses aygıtlarından (radyosonda) gelen veriler, dünyanın her yanına ulaştırılarak, rüzgârlar, sıcaklık ve nem derecesi konusunda bilgi verilir.
En yaygın hava tahmini yöntemi, "izobar"lar (eşbasınç çizgileri) ve "cepheler (iki kütlenin karşılaştığı sınır) içeren bir dizi hava tahmin çizelgesi hazırlamaktır. Atmosferin belirli bir andaki durumunu yansıttıkları için, bunlara, “sinoptik çizelgeler" denir. Hem yer düzeyi için, hem de 15 000 m yüksekliğe kadar düzenli aralıklarla hazırlanan çizelgeler, hava tahmincisine, atmosferin son durumu ile hava sistemlerinin hareketi ve gelişmesi konusunda, üç boyutlu, oldukça iyi bir gösterge verir.
Hava değişikliklerinin yer alabileceği alanların, sözgelimi bir alçak basınç alanının oluşmasını, genişlemesini ve hareket yönünü ya da bir yüksek basınç alanının oluşmasını belirlemek için, bu çizelgelere, çeşitli matematiksel ve deneysel kural ve deneyler uygulanabilir. Zamanla, hava tahmincileri, çizelgeleri ve bunlarla ilgili deneysel tahmin yöntemlerini kullanmada oldukça uzmanlaşmışlardır. Günümüzde sayısal yöntemler, bu uzmanlığı tamamlamıştır (bir ölçüde de yerlerini almıştır). Sayısal yöntemlerde atmosfer hareketini betimleyen temel matematiksel ve fiziksel denklemler, son veriler kullanılarak, gerçek zaman için çözülür.
Matematiksel betimleme. Temel denklemler, açısal momentumun korunumu ilkesine dayanan hareket denklemleri (en yalın biçimiyle, rüzgâr ile basınç değişiklikleri ve dünyanın dönmesinden doğan kuvvet arasında bir ilişki kurarlar) ve basınç ile yükseklik ve yoğunluk arasında ilişki kuran hidrostatik denklemlerdir. Hava tahmini sorununun karmaşık olması nedeniyle ve bu denklemlerin çözülebilir olması için, birçok fiziksel ve matematiksel varsayım yapmak gerekir. Ayrıca, bir girdabın ya da atmosferdeki sarmal dönme olayının matematiksel gözlemi gibi, bir ya da daha çok denklemden yararlanmak da gerekebilir. Belirli denklemler ve varsayımlar topluluğuna, "hava tahmin modeli"denir. Normal olarak, bilgisayarın verdiği sonuçlar, atmosferdeki çeşitli basınç düzeylerini gösteren çizelgelerden oluşur. Bu düzeyler 700 milibar (3 000 m), 500 milibar (5 600 m), 300 milibar (9 000 m) ve 200 milibar (12 000 m) kadardır. Çizelgedeki çizgiler, 60 metrelik bölümler halinde yükseklikleri gösterir ve çizgi aralıkları ile rüzgâr arasında doğrudan ilişki vardır.
En gelişmiş modeller bile, ancak çok genel bir hava tahmini tablosu sunabilmektedir. Bu, özellikle tahmin kısa bir süre içinde yapılacaksa geçerlidir. Bununla birlikte, önceden yapılan hesaplar, beklenilen basınç dizisini ve rüzgârları oldukça iyi belirtmekte, rüzgârların rol oynadığı olaylarda (sözgelimi uçuş rotasının belirlenmesinde) başarılı sonuçlar vermektedir.
Bir ulusal hava tahmin istasyonundaki sorumlu hava tahmincisi, meteoroloji uzmanlarından oluşan bir ekiple birlikte sinoptik çizelgelerden, sayısal tahminlerden, uydudan çekilen resimlerden ve radar verilerinden oluşan bütün bilgileri toplar ve yapacağı hava tahmini için önemli gördüğü bütün olayları belirlemeye çalışır. Bir, iki ya da üç gün sonrasının hava tahminini içeren bir dizi çizelge hazırlanır. Bu çizelgeler, uluslararası anlaşma gereğince, öbür hava tahmin kuruluşlarına gönderilir. Beklenilen hava konusunda teknik terimlerle yapılan bir değerlendirme, tarım, ticaret ve sanayi alanlarına uygun, ayrıntılı tahminler yapacak olan yerel tahmincilerin başlıca dayanağıdır.
Birçok ülke, hava tahminini her altı ya da on iki saatte bir, Greenwich saatiyle 00.00, 06. 00, 12.00 ve 18.00 olan ana haber saatlerinde yeniler. Aradaki saatlerde önemli yerel değişmeler ortaya çıkarsa, o bölgenin hava tahmincisi tarafından gözlenir.
Hava tahminlerinden yararlananlar
Halk için gerekli hava tahminleri radyo, TV ve basın aracılığıyla yayınlanır. Resmî yayınlar, geniş alanlar için genel hava tahminlerini iletirler; yerel radyo istasyonlarıysa, ayrıntılı bilgi verirler. Ekonomik açıdan hava tahminciliğinin en önemli yanı, hava durumunun önemli olduğu işler için, bunlara özgü tahminlerin yapılabilmesidir. Hava ve deniz taşımacılığında rüzgâr durumunun düzenli olarak bilinmesi, büyük önem taşır. Gaz ve elektrik kurumlan da,(enerji sistemini etkileyecek etmenler (sıcaklık gibi) konusunda, uzun ve kısa vadeli tahminleri bilmek zorundadır. Taşımacılık ve ulaşımda kar, don, sis olaylarının bilinmesi gerekir. Çiftçiler, belirli hastalıkları körükleyen hava koşullarıyla ve kuraklık dönemleriyle ilgilenirler. Hem ticaret, hem de sanayi alanlarında, hava durumundan etkilenen ve hava tahmincisinin önerilerine gerek duyan daha birçok kesim vardır. Sanayileşmiş ülkelerde hava tahmini hizmetinin, GSMH'ye % 0,1-0,5 kadar katkıda bulunduğu hesaplanmıştır.
Havanın tahmin edilebilirlik oranı. Hava tahmininin doğruluk oranı, göz önüne alınan hava olaylarının çapına bağlıdır. Tahminin geçerli olma süresiniyse, söz konusu hava özelliğinin sürekliliği belirler. Sözgelimi, sağnak yağmur yaklaşık 30 dakika sürer. Bundan sonra çevrede başka bir yağmur daha yağabilir; ama bu, ilkine benzemez ve yeri tam olarak kestirilemez. Bu durumda hava tahmincisi, "yer yer yağmurlu" gibi genel tanımlamalarla yetinir.
Normal alçak ve yüksek basınç alanları, yaklaşık 4-5 gün (daha küçük olanlar daha kısa süre) etkilerini sürdürürler. Bu durum, kısa vadeli hava tahminlerinde kullanılan geleneksel yöntemlerin uygulanmasını sınırlar; çünkü geleneksel yöntemler, bir basınç haritasında belirlenebilen hava olaylarının incelenmesine dayanır. Oysa modern yöntemler, yeni gelişmelerin de izlenmesine olanak vermekte, ancak, gelişmenin beklendiği bölgeyi genel olarak belirleyebilmektedir. Tahminin kapsadığı süre ne kadar uzun olursa, verilen alan da o kadar genel olmak zorundadır. Bu yüzden, ayrıntılı bir hava tahmini, 24 ya da 36 saatle sınırlı olur. Daha sonraki bir-iki gün konusundaki beklentilerse, genel olarak belirtilir.
Uzun vadeli hava tahmini
Uzun vadeli hava tahminleri için istatistik yöntemleri ve örnekseme yöntemleri kullanmak gerekir. Genellikle 30 günlük bir dönemi kapsayan bu tür tahminler, beklenilen hava durumu konusunda ancak genel bir fikir verebilir. Bu tahminlerden, belirli bir gün havanın nasıl olacağı çıkarılamaz. Kullanılan yöntem, belirli bir süre (genellikle bir ay) boyunca elde edilebilen bütün verileri toplamak, bu süre içinde görülen yüzey basıncı ve sıcaklık değişmelerini belirlemek, sonra da kayıtları bulunan geçmiş yıllar içinde, yani 100 yıllık bir süre içinde, buna benzer değişme biçimleri aramaktır. Söz konusu ay içinde ve daha önceki aylarda görülen hava olayları da göz önüne alınır. Yöntemin içerdiği başlıca güçlük, hava olaylarının hiçbir zaman tam anlamıyla yinelenmemesi, 100 yıllık bir süre içinde bile gerçek benzerlikler bulunmamasıdır. Bu yüzden, belli bir uzlaşmaya gitmek zorunlu olur. Kusursuz bir örneksemenin yapılabilmesi için, yalnızca hava olaylarının değil, dünyanın her yanında yer yüzeyinin fiziksel durumunun da aynı olması gerekir. Özellikle deniz yüzeyinin sıcaklığında ya da tropikal bölgelerdeki bitki örtüsünde ortaya çıkan değişiklikler, atmosfere giren ısı tutarını, dolayısıyla da hava sistemlerinin evrimini, önemli ölçüde etkiler.