Bir anlığına bir internet makalesi okuyan bir insan olmadığınızı ve bunun yerine bir pire olduğunuzu hayal edin – ve sadece herhangi bir pire değil, tüm hayatı boyunca bir boz ayının kürkünde yaşayan bir pire. Böylesine düşmanca bir ortam göz önüne alındığında, hayatta kalmak için birkaç gerçeği bulmanız gerekir. Ayı en sık nerede çiziyor veya ısırıyor? Ne zaman uyur En iyi kan nerede ? Geçmişte parazitlerinin peşinden ne kadar acımasızca gitti ve gelecekte nasıl davranabilir? Bu stresli bir varoluş gibi görünüyorsa, her gün yaşadığımız bir çevrenin ayısını düşünün.
İnsanlar , atmosfer olarak adlandırdığımız 5.5 katrilyon tonluk (4.99 katrilyon metrik ton) bir gaz tabakası olan Dünya’nın kabuğunun en dış bölgesinde yuvalarını yaparlar . Örnek piremizde olduğu gibi , yaşamlarımız tam olarak çevremizdeki çevrenin nasıl davrandığına bağlıdır. Hava, daha sakin anlarında mahsullerimizi besler, nefes almamız için bize temiz hava verir ve genel olarak rahat bir ortam sağlar. Ama en kötü ihtimalle, Nasıl Hava Durumu Çalışır kitabında derinlemesine kapsanan atmosfer, tüm şehirleri çöpe atabilecek ölümcül donlar, kavurucu sıcaklıklar, yıkıcı seller ve fırtınalar sağlar. Hayatta kalma konusunda bilgili herhangi bir parazit gibi, ev sahibinizin bir sonraki adımda ne yapmak zorunda olduğunu bilmek öder.
Sabahları hava tahminlerini kontrol etmeden okula ya da işe koştuysanız, muhtemelen bir ayı pençesiyle taraklanmanın eşdeğerini deneyimlememişsinizdir. Belki karda kaydınız ya da işe gidip gelme biraz yavaştı, ama peki, değil mi? Günün sonunda muhtemelen sıcak bir evde sıcak bir akşam yemeği yiyeceksiniz.
Yine de hayatlarımız her zaman bu kadar hava koşullarına dayanıklı olmamıştı. Gelişmekte olan ülkelerde ve daha zorlu ortamlarda, günlük hayatta kalmak hala Tabiat Ana’ya bağlıdır. Kuraklık ve sele karşı modern önlemlere rağmen, hava durumu en gelişmiş ülkelerde bile yiyecek ve su kaynaklarına zarar verebilir. Ancak antik dünyada, hava durumunu tahmin etmek için geçmiş ve şimdiki gözlemleri kullanma yeteneği sizi bir hava durumundan daha fazlası yaptı – sizi bir şaman , bir peygamber ve hatta bir lider yaptı. Günümüzde meteorologlar , daha az hayati olmayan bir hizmet gerçekleştirmek için modern teknoloji, fizik ve istatistiklerle gözlemlerini artırıyorlar, ancak onları mutlaka peygamberler olarak görmüyoruz.
Bu yazıda, meteorolojiyi , atmosferin bilimsel çalışmasını ve onu etrafımızda sürekli dönüp dolaşmasını sağlayan sayısız fenomeni inceleyeceğiz.
Örüntü tanıma, zekanın temel özelliklerinden biridir. Köpeğiniz bir numara yaparsa bir ödül alacağını biliyor çünkü onu yuvarladıktan sonra her zaman besliyorsunuz. Teyzenin muhtemelen sana Noel için pijama vereceğini biliyorsun çünkü dolabın çirkin, ekose pijamalarla dolu. Zihnimiz, çevremizde algıladığımız kalıplara göre öğrenir ve hareket eder. Daha önce ne olduğunu bilerek, geleceğin ne getireceğini biliyoruz.
İlk insanlar hava koşullarını gözlemlediler ve yiyecek tedariklerini ve refahlarını etkileyen değişiklikleri tahmin etmeyi öğrendiler. Gezinmelerine ve daha sonra mahsullerinin büyüme döngülerine rehberlik etmek için mevsimler ve hatta takvim formları için isimler yarattılar. İnsanlar, atalarının kendilerine aktardığı deneyimlerin yanı sıra kendi birikimli deneyimlerine dayalı olarak havanın nasıl olacağını biliyorlardı. Örneğin, bazı Avustralya Aborjin kabileleri yanlarında 18.000 kuşak değerinde yerel hava durumu gözlemleri taşırlar [kaynak: BBC]. Kendi bölgelerinin dışında, bilgileri yavaş yavaş ortadan kalkar, ancak hava durumu anlayışları büyük miktarda yerel ayrıntı içerir. Bir kabile, yerel yağış ve sıcaklık faktörlerine bağlı olarak en az iki veya altı mevsimi tanıyabilir.
İlk insanlar, soğuma sıcaklıklarının kışın geleceği anlamına geldiğini biliyordu. Bir yağmur fırtınasından önce gelen manzaraları ve kokuları biliyorlardı . Ve kendi duyularının onları hayal kırıklığına uğrattığı yerde, doğadakilere döndüler: çeşitli bitki örtüsünün yaşam döngüleri ve diğer hayvanların göçü. Ayrıca, birçok hayvan türü, genellikle fırtınalara ve diğer atmosferik değişikliklere işaret eden hava ve su basıncındaki değişikliklere çok daha fazla uyum sağlamıştır .
İnsanlar bu koşulları ölçmek için cihazlar icat etmeden çok önce, sadece gökyüzüne ve tarlalara baktılar. Hayvanlar atmosferdeki ince kalıpları fark ettiler ve tepki verme davranışlarındaki kalıpları fark ettik. Bu gelenekler, The Old Farmer’s Almanac’ın sayfalarında ve Groundhog Day gibi uygulamalarla bu güne kadar devam ediyor. Hayvanlar ve hava durumu hakkında daha fazla bilgi edinmek için Hayvanlar havayı tahmin edebilir mi? Başlıklı makaleyi okuyun.
Bir bölgedeki veya kabile topraklarındaki havayı takip etmek bir şeydir, ancak küresel ölçekte atmosferik modellerin grafiğini çizmek tamamen farklı bir girişimdir. Son birkaç yüzyılda, sinoptik meteoroloji veya havanın geniş bir alanda kapsamlı bir şekilde haritalanması fikri ortaya çıktı. Bilim insanları, bitişik bölgelerdeki eşzamanlı hava koşullarını karşılaştırarak, daha geniş bir alandaki hakim koşulları daha iyi anlayabildiler ve her gün televizyonda ve internette görüntülediğimiz hava durumu haritalarının türlerini sağlayabildiler .
Meteorologlar mevcut hava koşullarını nasıl kaydeder? Şu anda hava durumumuzun ne yaptığını belirlemeye nasıl devam ettiğimizi öğrenmek için sonraki sayfayı okuyun.
Muhtemelen bir albüme, iş girişimine ve hatta bir spor takımına atıfta bulunarak “çok fazla aşçı et suyunu bozar” sözünü duymuşsunuzdur. Bu, bir proje üzerinde çok fazla insan çalıştığında, sonuçların genellikle kafa karıştırıcı, yetersiz veya sadece berbat olduğu anlamına gelir. Bir bakıma, atmosfer çok fazla aşçının karıştırdığı bir et suyudur: yerçekimi , güneş ışığı , rotasyon, çelişen basınç bölgeleri, soğuk okyanuslar, sıcak çöller, sıradağlar ve devasa hava akımları, sadece birkaç isim. Bu kuvvetler sürekli olarak atmosferi harekete geçirir ve herhangi bir saniyede ne yaptığını anlamak, çok fazla çalışma ve gözlem gerektirir.
Temel atmosferik özelliklerden üçü hava basıncı , hava sıcaklığı ve nemdir . Neler olduğunu gerçekten anlamak için bu koşulları ölçebilmelisiniz. Bu nedenle meteoroloji, 17. yüzyılda hava basıncını ölçen barometre ve sıcaklığı ölçen güvenilir bir termometre icat edene kadar bir bilim olarak ortaya çıkmadı . 1600’ler sona ermeden önce, bilim adamları ayrıca nemi ölçmek için güvenilir higrometreler geliştirdiler . Bu araçlar, yağmur ölçerleriyle birlikte, gelişmiş tarımsal planlama ve deniz yolculuğuna izin verdi.
Ancak mevcut hava koşullarının gerçek anlamda özet bir görünümünü elde etmek için , diğer bölgelerdeki diğer gözlemcilerle iletişim kurmanın bir yoluna ihtiyacınız var. Telgrafın 1837 icadı bunu mümkün kıldı. 19. yüzyılın ortalarına gelindiğinde, çeşitli meteoroloji istasyonlarındaki meteorologlar birbirleriyle hızlı bir şekilde iletişim kurabiliyor ve büyük resmi bir araya getirebiliyorlardı.
19. yüzyılın sonlarına doğru, meteorologlar üst atmosferi incelemek için hava balonları kullandılar. Bunu yaparken, üst hava basıncı ve rüzgar düzenleri hakkında çok önemli keşifler yaptılar. Bu sayede meteorologlar , hava koşullarında düşük basınç merkezlerinin oynadığı rolü keşfedebildiler . Hava tahminlerinde muhtemelen bu merkezlerin haritada gösterildiğini görmüşsünüzdür. Çevreleyen bölgelerden daha sıcak, düşük basınçlı alanlara daha soğuk, daha yoğun hava spiralleri çıkar. Bu da sıcak havayı havanın her yöne doğru spiral olarak dışarı çıktığı üst atmosfere iter. Bu oluşumlara siklon adı verilir ( bazı bölgelerde siklon olarak adlandırılan kasırga ve tayfunlarla karıştırılmamalıdır ).
Ancak bu hava yükselmesi sadece düşük basınçlı merkezlerde gerçekleşmez. Aynı zamanda iki hava kütlesi bir cephede buluştuğunda da olur . Her iki durumda da, yüksek hava genellikle bulutları ve fırtına sistemlerini oluşturur. Bu keşiflerle meteorologlar hava durumunu tahmin etmeye daha iyi hazırlandı. Sadece örüntü tanımaya dayalı eğitimli tahminlerde bulunmuyorlardı; atmosferin nasıl çalıştığını anlıyorlardı.
20. yüzyılda, havacılıktaki gelişmeler, üst atmosferi daha iyi incelememizi mümkün kıldı ve yeni radyo teknolojisi, meteorologların balonlarla hassas ekipmanları yüksek irtifalara göndermesine izin verdi – bugün de devam eden bir uygulama. Benzer şekilde, radyo hava durumu şamandıraları, su sıcaklığı, rüzgar hızı ve dalga yüksekliği dahil olmak üzere denizdeki koşulları geri bildirmiştir . II.Dünya Savaşı’nın ardından bilim adamları hava durumunu incelemek için radar kullanmaya başladılar çünkü teknoloji, uçaklara ek olarak yağmur miktarını da tespit etmeyi mümkün kıldı.
1960 yılında, Dünya atmosferini gözlemleme ve ölçme yeteneğimize bir başka gelişme eklendi: hava durumu uydusu. Bu otomatik gözlemevlerini kuzeyden güneye kutup yörüngelerine ve doğudan batıya sabit yörüngelere yerleştirerek , insanlar atmosferlerini dışarıdan görebildiler ve fırtına sistemlerini gerçekten sinoptik bir bakış açısından gözlemleyebildiler. Hava durumu uyduları, dünya dışı bir hava durumu görünümünden daha fazlasını sağlar; ayrıca sıcaklık, nem ve güneş radyasyonunu ölçmek için sensörler taşırlar.
Modern teknoloji, meteorologlara Dünya atmosferinin eşi benzeri görülmemiş bir anlayışını ve hava durumunu gözlemlemek için mükemmel bir bakış açısı sağlar . Ancak meteorologlar bunu, havanın ne yapmaya devam edeceğine dair makul bir tahmine nasıl çevirirler?
Meteorologlar, sadece mevcut koşullara bakmak ve geçmiş gözlemlere dayanarak tahmin yapmak yerine sayısal hava tahmini (NWP) modelleri oluşturur . Bu modeller, bir bilgisayar aracılığıyla işlendiğinde , mevcut havanın gelecekte nasıl görüneceğini tahmin eden objektif, fizik tabanlı hesaplamalardır . Bu modellerde yer alan denklemler karmaşıktır ve çok sayıda atmosferik değişkeni içerir. Bu değişkenler hataya yer bırakır, bu nedenle meteorologlar ne kadar fazla tahmin yapmaya çalışırsa, hata olasılığı o kadar artar.
Herhangi bir saatlik hava tahminine bakın: Her bir saatlik hava tahmini, olası geleceğe doğru bir adımdır. İlk tahmin (havanın şu andan itibaren bir saat sonra nasıl olacağı gibi), havanın şu anda ne yaptığına bağlı olarak bir bilgisayar modeli çalıştırmanın sonucudur. Ardından, havanın iki saat içinde ne yapacağına dair bir model çalıştırmak için, ondan önceki modele çeşitli denklemleri uygularsınız. Dolayısıyla, ilk tahmin gerçek koşullara dayalıyken, ikincisi doğru olandan daha düşük olabilecek tahmini koşullara dayanıyordu. Sonraki her tahmin, hata olasılığını artırır. Bu nedenle, daha ileriye bakmaya çalıştığınızda NWP modelleri giderek daha fazla kusurlu hale geliyor.
Meteorologlar, 1980’lerden beri NWP modellerini istikrarlı bir şekilde geliştirdiler. Onları sürekli değiştirerek, daha az hata ile daha doğru denklemler oluşturdular. Model Çıktı İstatistikleri adı verilen başka bir teknik, mevcut koşullara dayanan NWP modelini alıp belirli bir bölge için geçmiş yüzey koşullarıyla karşılaştırarak tahmin ederek hava tahminlerini iyileştirir. Bu yöntem esasen bir NWP modelinde bulunan bazı hataları dengelemek için geçmiş hava durumu okumalarını kullanır.
Meteorolojide devam eden ilerlemelere rağmen, yakın zamanda kusursuz bir hava durumu tahmini beklemeyin. Bir NWP modelindeki çok sayıda değişkeni ele alırken, küçük bir tutarsızlığın bile ne kadar fark yaratabileceğini anlamak önemlidir. 1961’de meteorolog ve kaos teorisinin kurucusu Edward N. Lorenz, tek bir ondalık noktanın farkının yaratabileceği son derece farklı modellere yakından baktı. Bu bulgulara dayanarak Lorenz , ” Brezilya’da bir kelebeğin kanat çırpışı Teksas’ta bir kasırga mı tetikliyor?” Sorusunun sorulduğu kelebek etkisi terimini icat etti.
