Havacılık Meteorolojisi Ders Notları. 3. Atmosferin tabakaları - PDF
Download "Havacılık Meteorolojisi Ders Notları. 3. Atmosferin tabakaları"
1 Havacılık Meteorolojisi Ders Notları 3. Atmosferin tabakaları Yard.Doç.Dr. İbrahim Sönmez Ondokuz Mayıs Üniversitesi Ballıca Kampüsü Havacılık ve Uzay Bilimleri Fakültesi Meteoroloji Mühendisliği Bölümü
2 Atmosfer katmanları Atmosfer katmanları farklı şekillerde sınıflandırılabilir 1. Gazlara Göre Katlmanlar : UZAY km. Hidrojen Katı km. Helyum Katı km. Atomik Oksijen Katı km. Moleküller Oksijen Katı Yeryüzü 2. Kimyasal özelliğine göre katmanlar: Heterosfer Km. Homosfer Yeryüzü
3 Atmosfer katmanları Meteorolojik sınıflandırma, atmosferdeki sıcaklık değişimine göre yapılır. Buna göre atmosfer 4 farklı tabakaya ayrılır: troposfer, stratosfer, mezosfer ve termosfer. Tabaka yükseklikleri sabit midir?
4 Atmosfer katmanları Atmosfer tabakalarına ait olan yükseklik değerleri ortalama değerler olup, mevsimlere anlık hava olaylarına enleme göre değişir.
5 Atmosfer katmanları Atmosferin düşey profili(parametrelerin yükseklikle değişimi) nasıl çıkarılır?
6 Atmosferin düşey ölçümü Atmosferin düşey profili radiosonde ölçümleri ile elde edilir. Radiosonde ölçüm sistemi, balon, sensörler, radyo vericisi ve yer alıcı sisteminden oluşur. Balon havadan daha hafif olan Helium(veya hidrojen) gazı ile doludur. Balona bağlanan kutu içinde basınç, sıcaklık ve nem sensörleri bulunur. Kutu içinde bulunan radio vericisi yardımıyla ölçümler yer istasyonuna ulaştırılır.
7 Atmosferin düşey ölçümü Yerde ~1.5 m yarıçaplı balon 30 km yüksekliğe kadar çıkabilir(r=~10m). Ölçümler sabit basınç seviyelerinde yapılır. Tüm dünyada 00 ve 12 GMT de atılır. Neden ulusal saat değil? Ülkemizde sadece Meteoroloji Bölge Müdürlüklerinden(7) atılır. Düşey profilini için diğer bir yöntem dropsonde dir. Dropsonde, -radiosondenin aksineatmosferden yere doğru alçalarak yapılan ölçümlerdir.
8 Atmosferin düşey ölçümü Diğer bir ölçüm parametresi rüzgar nasıl ölçülür? Radiosonde sisteme rüzgar da dahil ise sitemin ismi rawinsonde dir. Sıcaklık, nem ve rüzgar parametrelerinin yükseklik değişkeni ile çizilmesine sondaj denir.
9 Radyosonde gözlemi
10 1-) Troposfer Troposfer:Yunanca tropein( to turno or to change ) kelimesinden gelmektedir. Yerden ortalama 11 km lik kısma kadar olan bölgenin adıdır. Bildiğimiz tüm meteorolojik olaylar bu bölgede meydana gelir. Su buharının ~%99, diğer gazların %75 bu bölgede yer alır. Aşağı ve yukarı hava akımları atmosferin bu bölgesinde gözlenir.
11 1-) Troposfer Sıcaklığın Troposferde yükseklikle lineer azaldığı gözlenir. Neden? Dikey haraket eden hava kütleleri tropopoza kadar çıkabilir. Neden?
12 1-) Troposfer Sıcaklığın bu bölgede yükseklikle azalmasına lapse rate denir. Lapse rate neden önemlidir? Lapse rate oranı: standart bir atmosferde için dt/dz=-6.5 o C/1000m dt/dz <0 (pozitif lapse rate) dt/dz >0 (negatif lapse rate) Lapse rate ortalama bir değerdir. Sıcaklığın yükseklikle değişme oranı ise atmosferin günlük yapısı ile alakalıdır. Dolayısıyla lapse rate günden güne, mevsimden mevsime, vs değişir.
13 1-) Troposfer / Enversiyon Troposferde nadiren de olsa sıcaklığın yükseklikle arttığı gözlenir. Bu olaya sıcaklık enversiyonu denir. Enversiyon genellikle güneş battıktan sonra görülür. Neden? Enversiyon özellikle kış aylarında ölümcül etkilere sahiptir. Neden? Troposferden sonra sıcaklığın yükseklikle sabit kaldığı tropopoz bölgesi bulunur. Tropopoz ekvator ve kutuplarda farklı yüksekliktedir.
14 Tropopoz Tropopoz yaz mevsiminde kış mevsimine göre daha yüksektir. Tropopoz yüksekliği(ortalama) Ekvator=~17 km Kutuplar=~7km Tropopoz yüksekliği(kış) Ekvator=~17 km Kutuplar=~6km Tropopoz yüksekliği(yaz) Ekvator=~17 km Kutuplar=~9km
15 Tropopoz Troposfer ile stratosfer arasındaki geçiş bölgesidir. Sıcaklık bu bölgede yükseklikle sabittir. Tropopoz, troposfer ve atmosferin yüksek bölgeleri arasında hava geçişine engel olan bir kapak görevi yapar. Neden? Su buharının troposferde tutulmasının nedeni tropopozdur.
17 2-) Stratosfer Stratosfer kararlı tabaka anlamındadır. Dikey hava hareketi görülmez. Sadece yatay hava hareketi görülür. Neden? Troposferden stratosfere geçen partiküller uzun süre yeryüzüne dönmeden birkaç yıl orada kalabilir. Örneğin büyük volkanik patlamalardan oluşan küller, stratosferde korunur ve global soğuma işlemine neden olur. Atmosferdeki su buharının %1 lik bir kısmı bu tabakadadır(nemsiz tabaka) Stratosferin alt tabakasında sıcaklık 57 o C iken üst kısmında 0 o C ye çıkar.
18 2-) Stratosfer Uzaydan gelen meteor taşları bu tabakada parçalanır. Neden? Stratosfer en belirgin özelliği, sıcaklık enversiyonunun (dt/dz>0) gözlenmesidir. dt/dz>0 nedeni bu tabakada bulunun ozon tabakasıdır. Bu nedenle stratosfere ozonosfer de denir.
19 2-) Stratosfer Maksimum ozon miktarına ~30 km. de rastlanır. Ozon aynı zamanda bazı metal yüzeylerde korozyon etkisine sahiptir ve bu yüzden yüksek ozon tabakalarında uçan süpersonik bir uçak için çok büyük bir öneme sahiptir.
20 2-) Stratosfer Ozon neden ısınmaya neden olur?
21 3-) Mezosfer Mezosfer de sıcaklık yeniden yükseklikle azalır Bu tabakada sıcaklık ~0 o C den -90 o C ye kadar düşer. Güneşe daha fazla yakınlaşıldığı için sıcaklığın artması gerekmez mi? Bu tabakada hava molekülleri çok seyrektir dolayısıyla basınç çok düşüktür. Bu seviyede N 2 ve O 2 molekülleri vardır Mezosfer tabakasının tepesindeki -90 o C lik sıcaklık atmosferin en soğuk sıcaklığına eşittir.
22 4-) Termosfer Termosfer tabaksında sıcaklık yükseklikle hızlı bir şekilde artar. Neden? Bu tabakada çok az sayıda hava molekülü bulunur. Bir hava molekülünün diğer bir molekül ile çarpışmak için katetmesi gereken mesafe ~1km dir. Aynı çarpışma mesafesi, yer seviyesinde ise 1 cm nin milyonda biridir!