Hava Tahmin Sanatı Ve Bilimi

BRİTANYA’DA 15 EKİM 1987 GÜNÜ BİR TEELVİZYON İSTASYONUNU ARAYAN BİR KADIN, FIRTINANIN YAKLAŞMAKTA OLDUĞUNU DUYDUĞUNU SÖYLEDİ. HAVA DURUMU YORUMCUSU DİNLEYİCİLERİNE GÜVENCE VEREREK ŞÖYLE DEDİ: “TASALANMAYIN. BÖYLE BİR ŞEY YOK.” ANCAK, O GECE KUVVETLİ BİR FIRTINA GÜNEY İNGİLTERE’Yİ ETKİLEYEREK 15 MİLYON AĞACI YIKTI, 19 KİŞİNİN ÖLÜMÜNE NEDEN OLDU VE ARDINDA 1,4 MİLYAR DOLARI AŞAN HASAR BIRAKTI.

ARAMIZDAN milyonlarca kişi, her sabah hava raporunu dinlemek için radyosunu ve televizyonunu açar. Gökyüzü bulutlu olduğuna göre yağmur mu yağacak? Sabahki güneşli hava sürecek mi? Sıcaklıktaki yükselme kar ve buzu eritecek noktaya ulaşacak mı? Ne giyeceğimize ve yanımıza şemsiye alıp almayacağımıza hava raporunu dinledikten sonra karar veririz.

Ancak, hava tahminlerinde zaman zaman apaçık şekilde yanılmalar olur. Her ne kadar hava tahminlerinin doğruluğu son yıllarda göze çarpan biçimde arttıysa da, hava durumuna ilişkin tahminler bilim ve sanatın büyüleyici bir karışımıdır ve hatasız değildir. Hava durumunun tahmin edilebilmesi için neler gereklidir ve hava raporlarına ne kadar güvenilebilir? Bu soruları yanıtlamak için önce hava tahmini işinin nasıl geliştiğine bakalım.

Havayla İlgili Ölçümler

Mukaddes Kitap devirlerinde hava tahmini esas olarak çıplak gözle yapılan gözlemlere dayanıyordu. (Matta 16:2, 3) Bugünün meteoroloji uzmanlarının elinin altında bir dizi çok gelişmiş araç gereç bulunmaktadır; bunların çoğu temel olarak havanın basıncını, sıcaklığını, nemini ve rüzgârı ölçerler.

İtalyan fizikçi Evangelista Torricelli 1643’te hava basıncını ölçen ilk basit barometreyi icat etti. Çok geçmeden, hava basıncının hava değişimine bağlı olarak alçalıp yükseldiği ve basınçtaki düşüşün çok kere bir fırtınanın habercisi olduğu fark edildi. Atmosferdeki nemi ölçen higrometre 1664 yılında geliştirildi. Sonra, 1714’te Alman fizikçi Daniel Fahrenheit cıvalı termometreyi geliştirdi. Artık sıcaklıklar kesin doğrulukla ölçülebiliyordu.

1765’te, Fransız bilim adamı Antoine-Laurent Lavoisier hava basıncının, nem miktarının, rüzgâr hızı ve yönünün her gün ölçülmesini önerdi. “Tüm bu bilgilerle hava durumunu bir ya da iki gün önce makul ölçüde bir doğrulukla tahmin edebilmek hemen hemen her zaman mümkündür,” dedi. Ne yazık ki, bunun o kadar da kolay olmadığı görüldü.

Hava Durumunun İzlenmesi

1854’te bir Fransız savaş gemisi ve 38 ticaret gemisi Kırım yakınlarındaki Balaklava limanı açıklarında güçlü bir fırtınada battı. Fransız yetkililer, Paris Gözlemevi’nin müdürü Urbain-Jean-Joseph Leverrier’den durumu araştırmasını istediler. O, meteoroloji kayıtlarını kontrol ettiğinde fırtınanın felaketten iki gün önce patlayıp kuzeybatıdan güneydoğuya  doğru tüm Avrupa’ya yayıldığını gördü. Fırtınanın hareketini izleyecek bir sistem olsaydı, gemiler önceden uyarılabilecekti. Böylece Fransa’da ulusal bir fırtına uyarı servisi kuruldu. Modern meteoroloji böyle doğdu.

Ancak, bilim adamlarının başka yerlerden gelen verileri almaları için hızlı bir yol bulmak gerekliydi. Ve kısa bir süre önce Samuel Morse tarafından icat edilen elektrikli telgraf tam bu iş içindi. Paris Gözlemevi bu sayede 1863’te modern formattaki ilk meteoroloji haritasını yayımladı. 1872’de, aynı şeyi Britanya Meteoroloji Bürosu da yaptı.

Meteoroloji uzmanları daha çok veri aldıkça, hava durumunun muazzam karmaşıklığının daha da farkına vardılar. Böylece, meteoroloji haritalarının başka bilgiler de içerebilmesi için yeni grafik yöntemleri geliştirildi. Örneğin, izobarlar, barometrik basıncı aynı olan noktaları birleştiren çizgilerdir. İzotermler ise sıcaklığı aynı olan yerleri birbirine bağlar. Meteoroloji haritalarında bunların yanı sıra rüzgârın yönünü ve kuvvetini gösteren simgelerle, sıcak ve soğuk hava kütlelerinin karşılaşmasını belirten çizgiler kullanılır.

Karmaşık donanımlar da geliştirildi. Bugünlerde dünyanın her yerinde bulunan yüzlerce meteoroloji istasyonu havaya radyosondalar taşıyan balonlar bırakıyor; radyosonda atmosfer koşullarıyla ilgili ölçümler yapıp bilgiyi radyo dalgalarıyla yollayan bir alettir. Ölçümlerde radarlardan da yararlanılıyor. Meteoroloji uzmanları, radyo dalgalarının yağmur damlalarından ve bulutlardaki buz parçacıklarından yansımasına bakarak fırtınaların hareketini izleyebiliyorlar.

Hava gözlemlerinde kesinlik konusunda büyük bir gelişme, 1960 yılında dünyanın ilk meteoroloji uydusu olan ve bir televizyon kamerası taşıyan TIROS I’in gökyüzüne fırlatılmasıyla oldu. Artık Yer’in bir kutbundan diğerine dolanan meteoroloji uyduları ile yerötesinde sabit konumda kalan ve yerin görüş alanına giren kısmını sürekli gözleyen yer eksenli uydular var. Her iki tür uydu da yukarıdan görüldüğü şekliyle hava durumuyla ilgili resimleri aşağıya gönderiyorlar.

Hava Tahmini

Havanın şu anda nasıl olduğunu tam olarak bilmekle, bir saat, bir gün ya da bir hafta sonra ne olacağını kestirmek birbirinden çok farklıdır. I. Dünya Savaşından kısa bir zaman sonra, Britanyalı meteoroloji uzmanı Lewis Richardson, atmosfer fizik yasalarına bağlı olduğuna göre, hava tahmininde matematikten yararlanabileceğini düşündü. Fakat formüller öyle karmaşıktı ve hesaplamalar o kadar zaman alıyordu ki, hava tahmincileri işlerini tamamlayamadan hava cepheleri  uzaklaşıyordu. Üstelik, Richardson altışar saat aralıklarla alınmış bilgilerden yararlanıyordu. Fransız meteoroloji uzmanı René Chaboud’a göre, “Yalnızca biraz başarılı bir tahmin için, en az otuzar dakika aralıklı ölçümler alınmalıdır.”

Bununla birlikte, bilgisayarın ortaya çıkmasıyla uzun hesaplamaları hızla yapma olanağı doğdu. Meteoroloji uzmanları Richardson’un hesaplamalarını kullanarak karmaşık bir sayısal model geliştirdiler; bu, atmosfere hükmeden, bilinen tüm fiziksel yasaları kapsayan bir dizi matematiksel denklemdir.

Meteoroloji uzmanları, bu denklemleri kullanabilmek için, Yer yüzeyini enine ve boyuna çizgilerle bölerek bir koordinat sistemi oluşturdular. Bugün Britanya Meteoroloji Bürosu’nca kullanılan bir küre modeli 80’er kilometre aralıklı koordinat noktalarından oluşmaktadır. Her bir karenin üzerindeki atmosfer, bir kutu olarak adlandırılır ve atmosferdeki rüzgâr, hava basıncı, sıcaklık ve nem 20 farklı yükseklikte kaydedilir. Bilgisayarlar, dünyanın her yerindeki gözlem istasyonlarından alınan verileri analiz eder –dünyada 3.500’ü aşkın istasyon vardır– sonra da ilk 15 dakika için dünyadaki hava durumunu tahmin ederler. Bundan sonraki 15 dakikanın tahmini çabucak yapılır. Bilgisayar bu süreci defalarca tekrarlayarak, yalnızca 15 dakikada küresel hava durumu için altı günlük tahminde bulunabilir.

Britanya Meteoroloji Bürosu yöresel hava durumunun daha ayrıntılı ve doğru tahmini için Kuzey Atlas Okyanusu ve Avrupa kesimini içine alan Sınırlı Alan Modelini kullanmaktadır. Bu modelde, 50 kilometre aralıklarla yerleştirilmiş koordinat noktaları kullanılır. Yalnızca Britanya adalarını ve çevre denizleri kapsayan bir model de vardır. Bu model 15 kilometre aralıklı 262.384 koordinat noktası ve 31 dikey çizgi içerir.

Yorumcunun Rolü

Yine de, hava tahmini salt bilim değildir. The World Book Encyclopedia’nın belirttiği gibi, “bilgisayarların kullandığı formüller yalnızca atmosfer hareketleriyle ilgili yaklaşık tanımlamalardır.” Üstelik, geniş bir alan için doğru bir tahmin bile, belirli bir yörede arazinin hava durumuna etkisini hesaba katmamış olabilir. Bu yüzden bir parça sanat da gerekmektedir. İşte yorumcu burada devreye girer. Aldığı verilere ne ölçüde değer vereceğini kararlaştırırken deneyimini ve yargı yeteneğini kullanır. Bu, ona daha doğru tahminlerde bulunma olanağı verir.

Örneğin, Kuzey Denizi’nin soğuttuğu hava Avrupa kıtası üzerine hareket ettiğinde, havada genellikle ince bir bulut katmanı oluşur. Bu bulut katmanı, Avrupa kıtasında ertesi gün yağacak yağmurun habercisi olabileceği gibi, güneşin ısısıyla buharlaşıp kaybolabilir de; yarım dereceden çok daha az bir sıcaklık farkı bu seçeneklerden hangisinin gerçekleşeceğinde belirleyici olabilir. Yorumcunun elindeki veriler ve daha önceki benzer durumlarla ilgili bilgisi güvenilir tavsiyelerde bulunmasını mümkün kılar. Sanatın ve bilimin harmanlanması doğru tahminler yapmakta can alıcı noktayı oluşturur.

Ne Derece Güvenilir?

Britanya Meteoroloji Bürosu 24 saatlik tahminlerinde doğruluk oranının yüzde 86 olduğunu öne sürüyor. Avrupa Orta Vadeli Meteorolojik Tahminler Merkezi’nden yapılan beş günlük tahminler yüzde 80 doğruluğa sahiptir; bu, 1970’lerin başındaki iki günlük tahminlerin güvenilirliğiyle karşılaştırıldığında çok daha iyi bir orandır. Etkileyici olmakla birlikte kusursuz değil. Neden daha da güvenilir tahminler yapılamıyor?

Bunun basit bir nedeni var; o da atmosferdeki sistemlerin muazzam karmaşıklığıdır. Ve hatasız tahminlerde bulunmak üzere gereken tüm ölçümleri elde etmek olanaksızdır. Geniş okyanus alanlarında verileri uydu aracılığıyla yer istasyonlarına gönderecek yüzer gözlem noktaları bulunmamaktadır. Gözlem yerlerinin hava durumu modellerindeki koordinat noktalarının tam üzerinde  bulunması da enderdir. Üstelik, bilim adamları hava koşullarımızı etkileyen tüm kuvvetlerin doğasını hâlâ anlamış değiller.

Yine de, hava tahmini konusunda sürekli ilerlemeler kaydediliyor. Örneğin, yakın zamana dek, hava tahmini esas olarak atmosferin gözlenmesine dayanıyordu. Oysa küremizin yüzeyinin yüzde 71’i okyanuslarla kaplı olduğundan, araştırmacılar şimdi dikkatlerini enerjinin okyanusta nasıl depolandığını ve havaya aktarıldığını anlamaya yönelttiler. Küresel Okyanus Gözlem Sistemi, yüzer gözlem noktalarını oluşturan bir şamandıralar sistemiyle, bir bölgedeki suyun sıcaklığında oluşan ve uzaklardaki hava durumunda önemli etkiler yaratabilen hafif bir değişikliğin öğrenilmesini sağlar. *

Eyub peygamber şöyle dedi: “Evet, bulutun yayılmasını, [Tanrı’nın] çadırının gürlemesini insan anlıyabilir mi?” (Eyub 36:29) Bugün de insanlar hava durumunun nasıl oluştuğu hakkında nispeten az şey biliyor. Yine de, modern hava tahminciliği ciddiye alınacak doğruluktadır. Demek istediğimiz, hava raporu yağmur yağabileceğini söylüyorsa, herhalde yanınıza bir şemsiye almayı yararlı bulacaksınız!

[Dipnot]

[Sayfa 13’teki resimler]

Leverrier

Torricelli

Lavoisier laboratuvarında

İlk cam termometrelerden biri

[Tanıtım Notları]

Leverrier, Lavoisier ve Torricelli’nin resimleri: Brown Brothers

Termometre: © G. Tomsich, Science Source/Photo Researchers

[Sayfa 15’teki resimler]

Uydular, balonlar ve bilgisayarlar hava tahmininde kullanılan bazı araçlardır

[Tanıtım Notları]

2. ve 15. sayfalar: Uydu: NOAA/Department of Commerce; kasırga: NASA fotoğrafı

Komutan John Bortniak, NOAA Corps