[Yıllar önce hava durumunu tahmin etmeye başlandığından beri hava tahmin teknikleri ve araçları uzun bir yol kat etmiştir. Hava tahmini araçları, belirli bir zaman ve yer için atmosferin gelecekteki koşullarını tahmin etme girişiminde bilim ve teknoloji uygulamalarında hayati bir bileşendir. % 100 doğru olmasalar da, binlerce yıldır kesinlikle çok yol kat etmiştir. Bu hava tahmini araçları ve icatları, bugünkü hava durumunu nasıl tahmin edildiğini tanımlamaya ve iyileştirmeye yardımcı olmuştur.
Hava Durumu Uyduları
Hava durumu uydularının bloktaki çıkışlardan yeni biri, hava tahmincilerinin kullanabileceği en yüksek teknoloji seçenekleridir. Eşsiz görünümlerle Dünya’nın hava durumu ve iklimi hakkında büyük miktarda veri görüntüleyebilir ve toplayabilirler. Ya asenkron yörüngeleri (bu nedenle tüm Dünya yüzeyini kaplar) ya da sabit (böylece uzun süreler boyunca tek bir noktaya odaklanırlar) tutma eğilimindedirler. 1946 gibi bir tarihte, kameraları uzaya yerleştirme arzusu zaten geliştirilmiştir. İlk hava durumu uydusu Vanguard 2, Şubat 1959’da Dünya’nın yörüngesine ulaşmıştır. Bu, hava durumu uydu fırlatmalarının çoğalmasının başlangıcını ateşlemiştir. Yörüngeden, Dünya’nın bulut sistemlerinin engelsiz görünümlerine gizlidirler ve okyanus sıcaklıklarından orman yangınları veya kum fırtınalarına kadar her şey hakkında bilgi toplayabilirler.
Hava durumu uyduları meteorologlara, hava durumu radarı gibi daha geleneksel sistemlerden saatler veya günler önce hava modellerini gözlemleme olanağı sunar. Ayrıca geniş ölçekli alanlardaki hava sistemlerinin görünümlerini sunabilmeleri bakımından benzersizdir. Genellikle kasırgalar ve El Nino gibi büyük ölçekli hava durumu modellerini izlemek ve gözlemlemek için kullanılırlar.
Piranometre
Piranometreler, belirli bir düzlemsel yüzeydeki güneş ışınımını ölçmek için kullanılan özel bir hava durumu tahmin ekipmanı türüdür. Ayrıca, 0,3 ila 2,8 mikrometre dalga boyu aralığında güneş radyasyonu akı yoğunluğunu (W/m2) tespit etmek ve kaydetmek için tasarlanmıştır. Dünya Meteoroloji Örgütü’nün standart aracı haline gelmişlerdir ve Uluslararası ISO 9060 standardı kapsamındadırlar. Bu tür cihazlar, İsviçre’deki Dünya Radyasyon Merkezi tarafından sağlanan Dünya Radyometrik Referans kullanılarak kalibre edilme eğilimindedir. Piranometreler bazı ana bileşenlerden oluşur ve bunlar aşağıdaki gibidir:
• Seri olarak termokupllardan yapılmış ve güneş emici bir malzeme ile kaplanmış bir sensör olan bir termopil.
• Cihaza girebilen ışığın dalga boylarını kısıtlayan cam kubbe, ayrıca termopili rüzgâr, yağmur ve konveksiyondan korur.
• Yayılmış radyasyonu ölçen ve yüzeyden ışın radyasyonunu bloke eden bir occulting disk
Bu cihazlar normalde pasiftir ve herhangi bir güç kaynağı gerektirmez. Modern elektronik piranometreler ise az seviyelerde elektriğe ihtiyaç duyar.
Disdrometre
Disdrometre, yağmur damlalarının (meteorolojik terimlerle hidrometörler) damla boyutu dağılımını ve hızını ölçmek için kullanılan hava tahmin araçlarıdır. Disdrometre çeşitli şekillerde gelir ve bunlar aşağıdaki gibidir:
• Yağmur damlalarının kinetik enerjisini doğrudan ölçen Darbe Disdrometreleri,
• Yağmur damlası kinetik enerjisini belirlemek için piezoelektrik sensörler ve diyaframlar kullanan Akustik Disdrometreler
• Yağmur damlalarını müdahaleci olmayan bir şekilde ölçmek için ışığı kullanan Optik Disdrometreler
Daha sofistike enstrümanlar, dolu taşları, yağmur damlaları ve graupelleri bile ayırt edebilir. Trafik kontrolünden bilimsel çalışmalara ve hidrolojiye kadar çeşitli uygulamalarda kullanılma eğilimindedirler. Modern enstrümanlar, mikrodalga veya lazer teknolojisinin yanı sıra kar taneleri analiz etmek için kullanılabilecek bir 2D video kullanır.
Transmissometer
Transmissometer, atmosferin ve deniz suyunun yok olma katsayısını ölçmek ve vekâleten görünürlüğü tahmin etmek için kullanılan hava tahmin araçlarıdır. Bu cihazlar dar enerji ışınları, genellikle bir lazer hava yoluyla belirli bir mesafeye karşılık gelen alıcıya doğru gönderir. Dedektör ve kaynaklar arasında hava tarafından emilen veya saçılan herhangi bir foton dedektöre ulaşmaz. Yol iletim ve yok olma katsayısı belirlenerek yerel görünürlük belirlenebilir. Bu cihazlar aynı zamanda telefotometer, transmitans ölçerler veya pus ölçerler olarak da bilinir.
Silyometre (Ceilometer)
Silyometre (ceilometreler), bulutların veya bulut tabanlarının yüksekliğini belirlemek için lazer veya diğer ışık kaynaklarını kullanan cihazlardır, ayrıca bulut kalınlığını belirlemek için de kullanılabilir. Atmosferdeki aerosol konsantrasyonlarını ve volkanik külü belirlemeye yönelik uygulamaları da vardır. İki genel biçimde gelirler ve bunlar aşağıdaki gibidir:
• Optik tamburlu tavan ölçerler, bulutların tabanına yansıtılan bir ışık noktasından bulut yüksekliğini belirlemek için üçgenleme kullanır. Bunlar genellikle dönen bir projektör, detektör ve kayıt cihazından oluşur.
• Lazer selyometreler aynı yerde dikey olarak hizalanmış bir lazer ve lidar alıcıdan oluşur. Yansıyan ışığın lidar alıcıya dönmesi için geçen süre, cihazın bulut örtüsü yüksekliğini belirlemesini sağlar. Bu teknoloji, havadaki her türlü partikül maddeden (toz, yağmur, duman vb.) etkilenebileceği için yanlış pozitiflere de eğilimli olabilir.
Ayrıca silyometrelerin, kendilerinden yayılan ışık huzmeleri nedeniyle yönlerini şaşırtıkları için kuşlar için ölümcül olduğu gösterilmiştir. Kaydedilen en kötü silyometre lazer olmayan ışık huzmesi olayında, 1954’te bir gece Amerika Birleşik Devletleri’ndeki Warner Robins Hava Kuvvetleri Üssü’nde 53 farklı türden yaklaşık 50.000 kuş ölmüştür.
Stevenson Ekranı
Teknik olarak bir hava tahmin aracı olmasa da, Stevenson ekranı yine de hayati önem taşır. Bir alet ekranı olarak da bilinen Stevenson ekranı, dünyanın her yerindeki meteorolojik aletlerin etrafındaki temel muhafazayı oluşturur. Bu yeniliğin temel amacı, aletleri yağıştan ve güneşten gelen doğrudan ısı radyasyonundan korumak ve aynı zamanda ortam havasının içerideki enstrümantasyona doğru dolaşımına izin vermektir. Bu önemlidir, çünkü aksi takdirde hava istasyonundaki herhangi bir enstrümantasyonun sonuçlarını gerçek yerel hava modellerinden ziyade maruziyete bağlı olarak çarpıtır.
Stevenson ekranları termometreler, higrometreler, çiy hücreleri, barometreler ve termograflar gibi aletleri koruma eğiliminde olur. İskoç bir inşaat mühendisi olan ve aynı zamanda deniz fenerleri tasarlayan Thomas Stevenson’un beyniydi. Babası ünlü Robert Louis Stevenson’dır. Bugünkü şekli, 1884 yılında yürürlüğe giren standardizasyonu ile yıllar içinde bazı küçük değişikliklerin sonucudur. Otomatik meteoroloji istasyonları, giderek dünya çapında Stevenson Ekran tipi izleme istasyonlarının yerini almaktadır.
Hava Gemisi
Okyanus istasyon gemileri olarak da bilinen hava gemileri, yüzey ve üst atmosfer hava gözlemleri için platformlar olarak dünya okyanuslarının etrafına stratejik olarak yerleştirilmiş gemilerdi. Hava durumu uydularının ortaya çıkmasından önce hava tahmini için hayati bir veri toplama aracı olarak kullanılırlarmış. Hava gemileri Atlantik ve Kuzey Pasifik Okyanusları çevresinde konuşlandırılmış ve gözlemlerini radyo ile bildirmişlerdir. Bu tür gemiler, arama kurtarma gemileri transatlantik uçuşları destekledikçe ve oşinografik araştırmalara yardım ettikçe ikiye katlanmıştır.
Konsept ilk olarak 1921’de Meteo-France tarafından denizcilik ve transatlantik uçuş operasyonlarını desteklemek için önerilmişlerdir. Bu gemiler, İkinci Dünya Savaşı sırasında çok faydalı olmuşlardır, ancak tamamen savunmasız oldukları için U-Boat saldırılarına da ağır şekilde maruz kalmışlardır. Öyle ki Uluslararası Sivil Havacılık Örgütü (ICAO) 1948’de küresel bir hava gemileri ağı kurmuştur. Bu organizasyon 1985 yılına kadar yürürlükte kalmış ve hava gemileri kademeli olarak şamandıralarla değiştirilmiştir. Son hava durumu gemisi, 1 Ocak 2010’da operasyondan kaldırılan ve hava durumu istasyonu M (“Mike”) olarak bilinen Polarfront’dur. Gemilerden hava durumu gözlemleri, rutin ticari operasyonda gönüllü ticaret gemileri filosundan devam etmektedir.
Şamandıra
Hava durumu şamandıraları, dünya çapında hava durumu ve okyanus verilerini toplamak için platformlar olarak büyük ölçüde hava durumu gemilerinin yerini almıştır. Demirli versiyonlar, 1970’lerin sonlarından bu yana sürüklenen şamandıraların ortak kullanımıyla 1950’lerden beri kullanılmaktadır. El Nino sistemlerini incelemek için 1980’lerde ve 1990’larda Pasifik Okyanusu çevresinde büyük bir şamandıra ağı kurulmuştur. Kaydedilen ilk hava durumu şamandırası 1927’de konuşlandırılmış ve 2.Dünya Savaşı sırasında çok popüler olmuştur. Yerel sıcaklığı, rüzgâr hızlarını ve barometrik basıncı ölçmek için aletlerle donatılmış olma eğilimindedirler.
Çiğ Noktası Ölçüm Cihazı
Çiğ noktası ölçüm cihazı, herhangi bir noktada ve zamanda çiğ noktasını belirlemek için kullanılan özel higrometreler ve hava tahmin araçlarıdır. Her biri, bir lityum klorür çözeltisi ile çevrili küçük bir ısıtılmış elementten oluşur. Lityum klorür, havadaki nemi emme eğilimindedir ve bu da ısıtma elemanı boyunca iletim potansiyelini artırır. Bu, çözeltideki nemi buharlaştıran ısının artmasına neden olur. Her bir çiy hücresinin içinde, ısıtma elemanından gelen sıcaklıktaki değişikliklerle elektrik direncini değiştiren bir termistör kompoziti bulunur, Bu süreç dengeye ulaşılıncaya kadar devam eder, dolayısıyla çiğ noktası tespit edilir. Çiğ noktası ölçüm cihazı (Dewcell), özellikle otomatik meteoroloji istasyonları için gözlem amaçlı kullanılır.
Ombrometre
Yağmurölçerler olarak da bilinen ombrometer, meteorologların yağış miktarını ölçmesine olanak tanıyan özel cihazlardır. Oldukça basit aletlerdir ve normalde basitçe üzerinde milimetre ölçeği olan bir kaptan (genellikle plastikten yapılmıştır) oluşur. Yağmur yağdıkça tüp içinde su toplanır ve miktarı kolaylıkla ölçekten okunabilir. Daha sofistike cihazlar, yağışın bir bilgisayara otomatik olarak çizilmesine izin verebilen dijital ölçekli bir konteynere sahiptir.
Rüzgâr Çorabı
Rüzgâr çorabı, nispeten basit ancak çok önemli bir hava durumu aracıdır. Kumaştan yapılmış bir koni oluşturma eğilimindedirler, rüzgârın yönünü ve yaklaşık hızını belirtmek için bir araç sağlamak üzere tasarlanmıştır. Öncelikle havacılık endüstrisinde kullanılırlar ancak kimya fabrikalarında da bulunabilirler. Özellikle gaz kaçağı riskinin yüksek olduğu yerlerde kullanılmaktadır.
Tüm Gökyüzü Kamerası
Tüm gökyüzü kamerası yine bir başka önemli hava durumu aracıdır. Bunlar, hava koşullarına dayanıklı bir kubbe içine yerleştirilmiş bağımsız video cihazları olma eğilimindedir. Tüm gökyüzünün geniş bir görünümünü sağlarlar ve görüntüleri internet üzerinden bir dizüstü bilgisayara veya PC’ye aktarırlar. Her bir kameranın balıkgözü lensi, ufuktan ufka kadar gündüz veya gece 180 derecelik bir gökyüzü görünümü sağlar.
Gün doğumunu, gün batımını, bulut aktivitesini, hareketli fırtınaları, yıldızlı gece gökyüzünü ve daha fazlasını gözlemlemek için kullanılabilirler. Bulut örtüsünü, UV indeksini değerlendirmek, bulutların zaman atlamalı fotoğrafını sağlamak, gökyüzü polarizasyonu, bulut taban yüksekliğinin hesaplanması ve bulut yüksekliklerindeki rüzgâr hızını değerlendirmek için kullanılma eğilimindedirler.
Rüzgâr Profil Oluşturucu
Bir rüzgâr profilleyici, başka bir önemli hava durumu aracıdır. Bu cihazlar, zeminden çeşitli yüksekliklerde rüzgâr hızını ve yönünü belirlemek için radar veya ses dalgalarını (sodar) kullanır. Rüzgâr yönü ve hızından ölçülen değişkenler, uçuş planlaması için meteorolojik tahmin ve zamanında raporlama için kullanışlıdır.
Nefelometre (Türbidimetre)
Nefelometre, bir sıvı veya gaz kolloidindeki küçük partiküllerin süspansiyonunu belirlemek için kullanılan araçlardır. Bir ışık kaynağı ve ışık demetine 90 dereceye ayarlanmış bir fotosensörden oluşurlar. Parçacık yoğunluğu, tek tek parçacıklardan yansıyan ışık miktarı ile belirlenir. Bu, parçacığın şekline, rengine ve yansıtıcılığına bağlıdır. Daha sonra bulanıklık ve askıda katı maddeler arasında bir korelasyon yapılır. Bu cihazlar genellikle kirlilik kontrolü, iklim izleme ve görünürlük için hava kalitesini değerlendirmek için kullanılır.
Pilot Balon
Pilot balon, yerden bulutların alt tarafının yüksekliğini ölçmek için kullanılan özel bir tür hava balonudur. Gündüz saatlerinde fırlatılma eğilimindedirler. Bulut yükseklikleri, balonun bulutların içinde fırlatılması ve saklanması için geçen sürenin zamanlamasıyla belirlenir. Bu bilgileri kullanarak bulut örtüsü yüksekliği kolayca hesaplanabilir. Diğer bazı önemli bilgileri edinmek için de kullanılabilirler. Örneğin yörüngeyi daha önce bir teodolit ile ve bugün de radar veya GPS ile takip ederek, yüksek irtifa rüzgârlarının yönü ve hızı belirlenir.
Kar Göstergesi
Adından da anlaşılacağı gibi kar göstergesi, belirli bir dönemdeki kar yağışı miktarını hesaplamak için kullanılan hava durumu araçlarıdır. Manuel kayıtlar için dikey bir metrik ölçeğe sahip olma eğilimindedirler veya otomatik kayıt için ultrasonik, kızılötesi veya lazer ölçüm sistemleri ile donatılmıştır. Konsept olarak yağmurölçerlerine oldukça benzerler ancak kar yağışını kaydetmek için özel olarak tasarlanmışlardır.
Yıldırım Dedektörü
Yıldırım dedektörü, fırtınaların ürettiği yıldırım veya ışık ışınlarını tespit etmek için kullanılan bir tür hava durumu aracıdır. Üç temel biçimde gelirler ve bunlar aşağıdaki gibidir:
• Dünya sistemleri: Bunlar, yıldırımı algılamak için birden çok sabit anten kullanır.
• Mobil sistemler: Bunlar hassas anten kullanır, genellikle uçak gibi araçlarda taşınır
• Uzay tabanlı sistemler: Bunlar, yörüngeden doğrudan gözlem yoluyla yıldırım menzilini, yönünü ve yoğunluğunu bulmak için kullanılabilen uydulara monte edilmiş dedektörlerden oluşur.
Dünya ve mobil dedektörler, genellikle radyo tekniklerini kullanarak bir montaj konumundan yıldırımın yönünü ve şiddetini otomatik olarak hesaplar. Karasal sistemler, bir yıldırım olayından uzaklığı belirlemek için birden fazla yerden üçgenleme de kullanabilir.
Pan Buharlaştırıcı
Pan buharlaştırma cihazları veya durma kuyuları, belirli bir zamanda etkili buharlaşmayı ölçmek için kullanılan basit hava durumu aletleridir. Çeşitli şekillerde gelirler ancak Sınıf A tavalı buharlaştırıcılar en yaygın olanıdır.Bu, yaklaşık 1.21 metre çapında ve 25 cm derinliğinde, silindirik galvanizli çelik bir tanktır. Tahta bir platforma monte edilme eğilimindedirler ve tamamen yatay tutulurlar. Pan buharlaştırıcılar, belirli bir süre boyunca sabit bir seviyeyi korumak için gereken su hacmini ölçerek çalışır ve bu 6, 12 veya 24 saat olabilir. Tüketilen su hacmi, genellikle mm cinsinden kaydedilen buharlaşma oranına eşittir.
Kaynakça:
longdom.org/open-access/weather-forecasting-from-the-early-weather-wizards-to-modernday-weather-predictions-2332-2594-1000229.pdf
sciencedaily.com/terms/weather_forecasting.htm
Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu