Hava sıcaklığı
Hava sıcaklığı, atmosferi oluşturan gaz moleküllerinin ısı enerjisi ile gerçekleşen titreşimlerinin ortaya çıkardığı etki. İklimin en önemli elemanı, diğer elemanlardan nem-yağış ile basınç ve rüzgarın oluşum sebebi.
Sıcaklığın kaynağı
Dünyadaki sıcaklığın temel kaynağı güneştir. Dünyanın iç sıcaklığı mevcut yerkabuğunu aşıp yer yüzeyini etkilemez. Jeolojik geçmişte iç sıcaklığın yüksek olduğu zamanlarda etkili olabileceği kabul edilebilir fakat bugün bu etki yoktur. Güneşten gelen sıcaklıkla buharlaşma, yağış, rüzgar ve okyanus akıntıları oluşur. Bitkilerin fotosentez ile besin üreterek besin zincirini başlatması da güneşin eseridir. Petrol, kömürler, doğalgaz geçmiş jeolojik devirlerdeki güneş enerjisinin depolanmış halidir.
Isınmanın gerçekleşmesi
Güneşten atmosferin üst sınırına 1 cm²'ye 1 dakikada ulaşan enerji miktarı 2.0 cal/cm²/dakikadır ve güneş sabitesi (Solar konstant) olarak isimlendirilir. Güneşten gelen enerjinin tamamı yeryüzünü ısıtmaz. Gelen ışınların %25'i atmosfer ve bulutlardan geri yansır, %25'i atmosferde dağılır (difüzyon), %15'ini atmosfer absorbe eder (emer), %8'i yeryüzünden uzaya yansır (albedo), %27'si yeryüzünü ısıtır. Toplamda gelen enerjinin %67'si dünyayı ısıtırken, %33'ü uzaya geri yansır. Işınların yansımayan %67'sinin 1/4'ü atmosfer tarafından emilir, 3/4'ü yer tarafından emilir. Tutulan bu ısı atmosferi ısıtır. Atmosfer bir miktar direkt güneşten gelen ışınlarla ısınırken, önemli miktarda ısınan yerden yansıyan ışınlarla ısınır. Atmosferin çoğunlukla yerden yansıyan ışınlarla ısınması, yükseklikle sıcaklığın azalmasının temel sebebidir.
Yeryüzünde sıcaklık dağılışını etkileyen faktörler
Güneşten dünyaya ulaşan enerji tüm yeryüzünü eşit oranda ısıtmaz. Sıcaklık dağılışındaki farklılıkların nedenleri şunlardır:
Güneş ışınlarının düşme açısı
Güneş ışınları dik düştükleri alanda daha dar bir alanı ısıtırken, eğik geldikleri alanda geniş alana yayılarak daha az ısıtma yaparlar. Güneş ışınlarının geliş açısı dünyanın şekline, eksen hareketine, mevsime ve yer şekillerine bağlıdır.
- Dünyanın şekli: Güneş ekvator çevresinde ufuk düzleminde çok yükselir ve ışınları yere dik ve dike yakın düşer. Kutuplar dünyanın şeklinden dolayı güneş ışınlarını eğik açıyla alır ve ısınamaz. Ekvatordan kutuplara doğru sıcaklık enlem etkisiyle azalır.
- Günlük hareket: Sabah doğan güneş ufuk düzlemine yakındır ve ışınlar eğik gelmektedir. Isınma azdır. Öğleye doğru yükselen güneşin ışınları daha dik düşer ve ısınma artar. Akşam yaklaştıkça güneş ışınları eğik gelir ve güneş batar. Gece boyu güneşten enerji gelmediğinden, yer radyasyonu ile ısı kaybeden yeryüzü soğumaya başlar. Güneş doğmadan önce günün en soğuk zamanı yaşanır.
- Eksen eğikliği ve yıllık hareket: Dünya güneş çevresinde döndüğü yörüngesinde 23° 27′ eğik bulunmaktadır. Eksen eğikliği, yıllık hareket sırasında güneş ışınlarının farklı alanlara dik düşmesine neden olur. Ekinoks tarihlerinde (23 Eylül, 21 Mart) ekvatora dik gelen ışınlar, Yaz gündönümünde (21 Haziran) Yengeç dönencesine (23° 27′ K), kış gündönümünde Oğlak dönencesine (23° 27′ G) dik düşer. Güneş ışınlarının dik düştüğü yarımkürede yaz yaşanırken diğer yarımkürede kış mevsimi, yaşanır.
- Yer şekilleri:Güneş ışınlarının düşme açısını etkileyen diğer bir etmen yer şekilleridir. Kuzey yarımkürede güneş güneyde kalır. Güneye bakan yamaçlar güneş ışınlarını düz alanlara göre daha dik açıyla alır. Güneş ısıtma sistemleri buna örnektir. Aynı dağın kuzeye bakan yamaçları ışınları oldukça eğik aldıklarından (veya hiç almazlar) daha soğuktur. GYK'de bu durumun tersi görülür. Kuzey yamaçlar sıcak, güney yamaçlar soğuktur. Buna Bakı etkisi denir.
Güneş ışınlarının atmosferde aldığı yol
Atmosfer içindeki yolun uzaması atmosfer tarafından ışınların tutulmasına (emilme, dağılma, yansıma) yol açar. Ekvator üzerine düşen güneş ışınları dik geldiklerin atmosferde daha kısa yol alırlar. Kutuplara düşen ışınlar daha uzun bir yol kat ederler. Ekvatorda yere ulaşan enerji daha fazla iken kutuplarda daha az enerji ulaşır.
Güneşlenme süresi
Yaz mevsiminde sıcaklık artışını tek başına ışınların dik gelmesi sağlamaz. Aynı zamanda gündüzlerde uzamıştır. Gündüzlerin uzaması güneşten alınan enerjinin artmasına neden olur. Kışın durum tam tersidir. Kısalan gündüzler güneşten alınan enerjinin azalmasına neden olur. Türkiye'de kışın gündüz uzunluğu 9 saatken, yazın 15 saate çıkar. Güneş ışınlarının en dik geldiği zaman yerel saat ile 12:00'dır. Fakat günün en sıcak anı öğleden sonra, yaklaşık olarak 14:00'dür. Bunun nedeni enerji depolanmasıdır(ısı birikimi).
Yükselti
Troposfer içinde yükseklikle sıcaklık ortalama 100 metrede 0.65 °C'dır. Bu azalmanın sebepleri şunlardır:
- Atmosfer güneş ışınların kırılmasıyla yerden ısınır, üst kısmından uzaya doğru ısı kaybeder, soğur.
- Yoğun olan alt katmanlar daha fazla enerji tutar.
- Su buharının alçaklarda fazla olması ısınmaya yardım eder.
- Alt katmanlarda hava kütleleri daha hareketlidir.
Normal şartlarda yükseklikle sıcaklığın azalması gerekirken bazı durumlarda arttığı da görülür. Bu duruma sıcaklık terselmesi (sıcaklık inversionu) denilir.
Kara ve denizlerin dağılışı
Karalar ve denizlerin özgül ısıları ve ısınma özellikleri birbirinden farklıdır. 1 gr taşı 1 °C ısıtmak için 0,5 °C ısıya ihtiyaç varken, 1 gr suyun sıcaklığını 1 °C yükseltmek için 1 °C sıcaklığa ihtiyaç vardır. Aynı oranda güneş alan; karalar hızlı ısınır hızlı soğur, çok ısınır, çok soğur. Denizler yavaş ısınır, yavaş soğur, az ısınır, az soğur.
Deniz suyunun hareketli olması yavaş ısınmasının sebeplerindendir. Isınan su buharlaşır, tuzluluğu artar ve ağırlaşır. Dibe çöken bu suyun yerine soğuk sular gelir. Derinlere depo edilen bu ısı, gece veya kışın denizlerin karalara oranla daha ılık olmasına neden olur. Denizlerde ısı taşınmasının bir başka yolu da dikey ve yatay akıntılardır. Gulf Stream Meksika körfezindeki sıcak suları kuzeybatı Avrupa kıyılarına kadar taşır. Termohalin Döngü okyanuslar arasında sıcaklık farkının neden olduğu genel bir akıntıdır. Sıcak ve soğuk suların yer değiştirmesiyle dünya ısısı dengelenir.
Denizler üzerinde bulunan buhar tabakası denizin güneşten fazla ısınmasını engeller. Geceleyin de ısı kaybını engeller. Bu özelliği bulunmayan karaların gece gündüz sıcaklık farkı daha fazladır. Sonuçta karalar denizlere göre daha fazla ısınır. Bu nedenle karaların daha fazla olduğu Kuzey Yarımkürede sıcaklıklar Güney Yarımküreden daha fazladır. Karaların daha fazla yer kapladığı Kuzey Yarımkürede yıllık ortalama sıcaklık Güney Yarımküre'den 2 °C daha fazladır.
Nemlilik
Kısa dalga boyu ışınların yeryüzüne inmesine engel olmayan su buharı yerin ısınmasına olanak sağlar. Fakat ısınan yeryüzünden uzaya kaçan uzun dalga boyu ışınları tutar. Bu olay nemli bölgelerin fazla ısınmasını ve soğumasını engeller. Deniz kıyılarında nemlilik fazladır. Buradaki kentlerde gece-gündüz sıcaklık farkları da karasal bölgelere göre daha azdır. Karasal bölgeler gündüz fazla ısınırlar fakat gece de çok soğurlar. Günlük sıcaklık farkı fazladır. Aynı durum yıllık sıcaklık farkı için de geçerlidir. Akdeniz ve Güneydoğu Anadolu bölgeleri aynı enlemlerde yer alır. Yazın karasal olan Güneydoğu Anadolu daha sıcaktır, nemlilikten dolayı Akdeniz kıyıları fazla ısınmaz. Kışın Güneydoğu Anadolu, Akdeniz'e göre karasallıktan dolayı daha fazla soğur. Gündüz ısınan yeryüzünün gece ısının atmosferin üst kısımlarına doğru yükselmesiyle soğumasına ışıma (yer radyasyonu) denir.
Güneş ışınlarının yıl boyu dik ve dike yakın düştüğü Ekvator çevresi dünyanın en sıcak yeri olması gerekir. Fakat durum böyle değildir. Nemliliğin az olduğu Sahra çölü yıllık ortalamada dünyanın en sıcak bölgesidir. Ekvator bölgesinde nemlilik ısının fazla yükselmesini engeller.
Okyanus akıntıları
Okyanus akıntıları dünya ısısının dağıtılmasında rüzgârlarla birlikte önemli görev üstlenirler. Rüzgar ve okyanus akıntıları sıcaklığı taşımasaydı, ekvator çevresi daha sıcak, kutuplar çevresi daha soğuk olacaktı. Gulf stream sıcak su akıntısı, Meksika körfezinden aldığı sıcak suları kuzeybatı Avrupa kıyılarına kadar sürükler. Dünya nehirlerinin 100 katı büyüklüğündeki su kütlesi günde 97 km yol alır. Batı Avrupa kıyılarının Kanada Atlas okyanusu kıyılarından daha sıcak olmasını sağlar. Kanada'nın Atlas okyanusu kıyılarının daha soğuk olmasında, kutup civarından Baffin körfezinden yola çıkan Labrador soğuk su akıntısının da katkısı bulunur.
Rüzgarlar
Uzun süre belli bir alanda kalan hava kütleleri bulunduğu alanın sıcaklık ve nem özeliklerini kazanır. Rüzgâr olarak başka alanlara estiğinde ise bu özelliklerini gittikleri yerlere taşırlar. Enlem etkisinden dolayı ekvatordan kutuplara doğru esen rüzgarlar sıcaklığı yükseltir. Kutuplardan ekvator civarına doğru esen rüzgârlar sıcaklığı düşürür. Türkiye için kuzey sektörlü rüzgarlar soğutucu, güney sektörlü rüzgarlar ısıtıcı etki yapar. Denizden karaya esen rüzgarlar, kışın ılıtıcı, yazın serinletici etki yapar. Karadan denize doğru esen rüzgarlar ise, yazın ısıtıcı, kışın soğutucu özelliktedir.
Bitki örtüsü
Bitki örtüsü gündüz gelen güneş ışınlarının direkt yeryüzüne düşmesine engel olur. Orman içleri gündüzleri bu nedenle açık alanlara oranla daha serindir. Bitkiler gece yer radyasyonu ile kaçan ısıyı tutarak fazla soğumayı engeller.
Sıcaklık haritaları
İzoterm (Eş sıcaklık eğrisi): Sıcaklıkları aynı olan noktaların birleştirilmesi ile elde edilen kapalı çizgiler. Sıcaklığı haritalarda ifade edebilmek için kullanılır.
Sıcaklığın harita ile ifade edilmesi için iki tür sıcaklık kullanılır.
- Gerçek sıcaklık: Termometrenin ölçtüğü sıcaklıktır. Genelde dar alanların sıcaklıkları gösterilir. Yükseklikle sıcaklık 200 metrede 1 °C düştüğü için, farklı yükseklikteki alanların karşılaştırmasında yetersiz kalır. Karasallık ve enlemin sıcaklık üzerindeki etkisi görülmez, yalnızca yüksekliğin etkisini ifade eder.
- İndirgeniş sıcaklık: Gerçek sıcaklığa yükseklikten dolayı kaybedilen sıcaklık eklenerek bulunur. Bu durumda sıcaklık deniz seviyesine indirgenmiş olur. Enlem ve karasallığın sıcaklık üzerindeki etkisini gösterirler.
İndirgenmiş sıcaklık= Yükselti/200+Gerçek sıcaklık