Tarımsal Meteoroloji Dersi 2. Ünite Özet

Atmosfer

Yeryüzünün etrafını çevreleyen ve çeşitli gazlar, su buharı ve toz zerreciklerinin karışımından oluşan, ortalama olarak 1.000 km kalınlığa sahip olan tabakaya atmosfer adı verilir.

Atmosfer, içerisinde oksijen ve su buharı bulundurması nedeniyle diğer gezegenlerin hava tabakalarından kimyasal bileşim yönünden ayrılık gösterdiğinden, canlıların yaşamını sürdürmesine olanak sağlar.

Atmosferin şekli hemen hemen yeryüzünün aynıdır. Atmosferde de tabakalar kutuplar üstünde basık, ekvatorda daha yüksektir. Atmosferin yüksekliği gazların yok olduğunu kabul ettiğimiz yüksekliktir. Yerçekimi dolayısıyla havanın yeryüzüne yaptığı ağırlık hava basıncı olarak tanımlanır. Yükseklerde öyle bir noktaya gelinir ki bu noktada yerçekimi kuvveti ile merkezkaç kuvveti birbirine eşit olur. Bu noktada hava basıncı sıfırdır. Bu noktadan sonra merkezkaç kuvveti yerçekimi kuvvetinden daha fazladır, bu nedenle gazlar atmosferde tutunamayarak uzaya gitmektedir. Atmosferin son noktası merkezkaç kuvveti ile yerçekimi kuvvetlerinin birbirine eşit olduğu yüksekliktir.

Genellikle atmosferik olayların büyük bir kısmı atmosferin yeryüzünden itibaren ilk 10 km’sinde oluşmaktadır.

Atmosferin deniz seviyesinde 1 cm ² yüzeye yaptığı basınç 76 cmHg sütununa eşittir. Atmosferin basıncı yükseklikle azalır.

Atmosfer basıncını etkileyen bazı faktörler bulunmaktadır. Bu faktörlerden bazı ları aşağıda verilmiştir. Bunlar:

1. Sıcaklık: Hava ısındıkça genleşir ve hafişer buna karşın soğudukça sıkışır ve ağırlaşır. Bu nedenle havanın soğuk olduğu yerlerde basınç yüksek, sıcak olduğu yerlerde ise düşük olmaktadır.
2. Mevsim: Mevsime göre sıcaklık değiştiği için atmosfer basıncı da değişir. Örneğin; Türkiye’de yaz mevsiminde daha çok alçak basınç alanları, kış mevsiminde ise yüksek basınç alanları oluşur.
3. Yükseklik: Yükseklik ile basınç arasında ters orantı vardır. Yükseklere çıkıldıkça gaz yoğunluğu ve atmosferin kalınlığı azaldığından atmosferin basıncı düşer.
4. Yerçekimi: Yerçekimi ile basınç arasında doğru orantı vardır. Yerçekimi arttıkça basınç da artış gösterir. Cisimlerin ağırlığı yerçekimine bağlıdır. Yerçekimi dünyanın şeklinden ötürü ekvatorda az, kutuplarda fazladır. Buna bağlı olarak hava basıncı ekvatorda, kutuplara göre daha azdır.

Atmosferi oluşturan tabakalar içerdiği gazlara, fiziksel ve kimyasal özelliğine ve sıcaklığa göre sınıflandırılabilir.

Atmosferi oluşturan tabakalar sıcaklığına göre 5’e ayrılmaktadır. Bu tabakalar; Troposfer, Stratosfer, Mezosfer, Termosfer, Ekzosfer’dir.

Yer yüzeyinden itibaren yaklaşık 15 km’ye kadar uzanan, sıcaklığın hızlı ve düzgün bir şekilde azaldığı tabakaya troposfer denilmektedir. Bu tabakada sıcaklık, yerden itibaren yükseldikçe her kilometrede yaklaşık 6 °C azalarak üst sınırda -50 °C ile -60 °C’ye kadar ulaşmaktadır. Tüm hava hareketleri troposfer tabakasında meydana gelir.

Atmosferdeki ikinci büyük tabaka stratosferdir. Troposfer tabakasının üst sınırından itibaren 50 km yüksekliğe kadar erişmektedir. Bu tabakada sıcaklık, troposferin tersine yükseldikçe yavaş yavaş artış göstermekte ve stratopoz seviyesinde 0 °C’ye kadar ulaşmaktadır. Ortalama sıcaklık -45 °C civarındadır. Kuzey ve Güney Yarım Kürelerinin orta enlemlerinde tabakanın 35 km’sine kadar sıcaklık sabittir. Tropik bölgelerde ise sıcaklık bu bölgede yukarı çıkıldıkça artmaktadır. Çünkü bu tabakada bulunan ozon ultraviyole ışınlarını absorbe ederek sıcaklığın artmasına neden olur. Bu tabakaya ozonosfer adı verilir.

Stratosfer tabakasının üzerinde, yaklaşık olarak 50 ile 80’inci km’ler arasında sıcaklığın tekrar azaldığı mezosfer tabakası bulunmaktadır. Mezosferdeki hava basıncı ve yoğunluğu en düşük seviyededir. Bu tabakada ozon ve önemsiz miktarda su buharı bulunmaktadır. Bu nedenle sıcaklık troposfer ve stratosfer tabakalarına göre daha düşük olup, atmosferin en soğuk bölgesidir.

Mezosfer tabakasının hemen üzerinde, yerden yaklaşık 100 ile 200’üncü km’ler arasında, sıcaklığın yaklaşık 1.100 °C ile 1.650 °C arasında değiştiği termosfer tabakası bulunmaktadır. Güneşten dünyaya gelen ışınların bu tabakada emilmesi nedeniyle bu tabakada sıcaklık hızla artmaktadır.

Yer yüzeyinden yaklaşık 960 ile 1.000 km yükseklikte ve atmosferin en dış bölümünü oluşturan tabakaya da ekzosfer denilmektedir Bu tabaka, Dünya atmosferi ile uzay arasındaki geçiş bölgesini oluşturmaktadır.

Atmosfer bir gaz kütlesidir ve çeşitli gazların, değişik oranlarda karışımından oluşmuştur. Atmosferin bileşenlerinin kısa süreli iklim değişimlerinde ve hava olaylarının oluşumunda önemli bir rolü vardır.

Atmosferde bulunan gazları üç grupta toplayabiliriz.

• Birinci grupta, atmosfer içinde zamana ve mekâna göre oranları değişmeyen, sürekli bulunan gazlar bulunmaktadır. Bunlar azot ( ), oksijen ( ), argon (Ar), neon (Ne), helyum (He), kripton (Kr), ksenon (Xe) gibi asal gazlar olup hayatın devamını sağlar
• Atmosferde sürekli bulunan ancak oranları zamana ve mekana göre değişen gazlar bulunmaktadır. Bunlar karbondioksit ( ), su buharı ( ), ozon ( ) olup hava olayları ve iklim üzerine etkilidirler.
• Havada her zaman bulunmayan gazlar ve tozlar. Amonyak ( ), hidrojen sülfür ( ), kükürtdioksit ( ) bu gazlardandır.

Atmosferde bulunan bu gazların kendilerine özgü çeşitli işlevleri vardır.

Oksijen: Oksijen bütün canlıların yaşaması için önemli olan bir gazdır ve atmosferde belirli oranda ve sürekli bulunur. Canlıların solunumu ve yanma olayı bakımından önemi büyüktür. Havadan biraz daha ağır olup suda erime özelliğine sahiptir. Özellikle de soğuk suda erir. Hava ısındıkça sudaki oksijen havaya verildiğinden yaz aylarında havadaki oksijen miktarı az da olsa artar.

Karbondioksit: Atmosfer içinde değişik oranlarda bulunur. Havada bulunuş oranı çok az olmasına karşın (%0,03) etkisi oldukça fazladır. İklimler üzerine oldukça etkili bir gazdır. Havadan daha ağırdır ve miktarı yerleşim yerlerinde oldukça fazladır. Başlıca kaynakları; çeşitli yanma olayları, volkanlar, maden ocakları, maden suları, canlı solunumu ve bakteri atıklarıdır. Bitkilerin fotosentezinde önem taşır. Karalar üzerinde denizlere göre daha fazla olan bu gaz güneşten gelen ve topraktan geri dönen ışık ve ısı dalgalarını tutar. Böylece gündüzleri atmosferin ısınmasında geceleri ise soğumanın gecikmesinde rol oynar.

Son yıllarda dünyada meydana gelen sera etkisi ve yeryüzü sıcaklığının birkaç derece artma eğilimi göstermesi, havadaki oranının artmaya başlamasıyla ilişkilendirilmektedir.

Azot: Azot troposfer tabakasında atmosferin 3/4’ünü oluşturur. Serbest halde bulunduğu gibi karışım olarak da bulunur. Genellikle kokusuz, renksiz ve tadı olmayan bir gazdır. Azot tek başına canlıların yaşamasına olanak vermez. Hava içerisinde iki önemli rolü vardır.

1. Oksijenle birleşerek onun yakma özelliğini hafifletir. Bu şekilde solunuma yardımcı olur.
2. Endüstri ve tarımda büyük yarar sağlayan nitrat ve nitritleri oluşturur. Havadaki azotu alamayan bitkiler, azot gereksinimlerini topraktaki azot bileşiklerinden kökleri yardımıyla karşılarlar.

Su Buharı: Su buharı atmosferde sürekli ve değişik oranlarda bulunur. Su buharı gazında olduğu gibi güneşten ve topraktan gelen enerjinin tutulmasında böylece gündüzleri ısınmada geceleri ise soğumanın yavaşlamasında etkilidir.

Atmosferdeki su buharının kaynağı denizler, göller, akarsular ve nemli yüzeylerdir.

Su buharı, nem ve zamana göre hava içerisindeki miktarı en fazla değişen gazdır. Hava sıcaklığı ile hava içerisindeki su buharı oranı arasında çok yakın bir ilişki vardır. Hava sıcaklığı arttıkça su buharı miktarı da artar. Su buharının faydaları;

1. Yağışların oluşmasını sağlar.
2. Atmosferde koruyucu bir örtü görevi görerek çabuk soğumayı önler.
3. Havayı yumuşatarak nefes almamızı sağlar,
4. Cildin çatlamasını önler,
5. Hava içerisinde bakterilerin yaşamasını sağlar.

Atmosferdeki su buharı miktarı aşağıdaki özelliklere göre değişim gösterir.

• Enlem derecesine göre: Ekvatorda %2-3 oranında iken bu oran kutuplarda %0,2’ye kadar düşmektedir.
• Mevsimlere göre: Sıcak mevsimlerde soğuk mevsimlere göre daha fazladır.
• Gece ve gündüzlere göre: Gündüzleri hava sıcaklığı fazla olduğundan su buharı da fazladır.
• Yüksekliğe göre: Su buharı atmosferin yeryüzüne yakın kısmında fazladır. Miktarı yükseldikçe hızla azalır.
• Coğrafi bölgelere göre: Su buharı deniz, göl ve akarsuların bulunduğu yerlerde daha fazladır.

Ozon: Genellikle hava içerisindeki molekül halindeki oksijenin ultraviyole ışınlarının etkisiyle halinde çevrilmesidir. Sulu ve gaz durumunda mavi renk gösteren ozon, atmosferin de bu rengi göstermesinde rol oynar. Kuvvetli bir oksidasyon özelliği olan ozon, amonyağı azot asidine çevirir. Havada birçok azot tozlarının oluşumuna neden olur. Bunlar yağmur sularıyla birlikte toprak yüzeyine kadar inerler. Ozonun atmosferdeki oranı özellikle ilkbaharda yükselir. Bu gazın canlılar yönünden önemi büyüktür. Güneşten gelen ışınlar arasında önemli bir yer tutan ultraviyole ışınların canlı organizmalar üzerinde öldürücü etkisi vardır. Güneş ışınlarında mikropların ölmesi bu nedenledir. Atmosferde bulunan ozon ultraviyole ışınlarını emme özelliğine sahiptir. Bu nedenle güneşten gelen ultraviyole ışınlar atmosfere bol miktarda girmelerine karşın toprak yüzeyine daha az miktarda inerler. Atmosferdeki diğer moleküllerle reaksiyona giren ozonun, bitki ve hayvanların canlı dokularına çeşitli zararları bulunmaktadır. Atmosferdeki ozonun yaklaşık %90’ı yeryüzünden itibaren 10-40 km arası yükseklikte ve stratosfer tabakasında bulunur.

Atmosferde bulunan tozlar: Yapıları itibariyle organik, mineral olabilen tozlar atmosferde sürekli mevcuttur. Mineral biçimindeki tozlar toprak yüzeyinden havalanabilecekleri gibi yanardağlardan çıkan küller aracılığı ile de atmosfere karışabilirler. Organik tozlar, ormanların ve ağaçların ürettikleri erkek çiçek tozları olabilirler. Gerek organik gerekse mineral tozlar kuvvetli hava akımlarının etkisi ile çok yükseklere kadar çıkabilirler. Tozların en büyük görevi, havanın ısınması ile toprağın radyasyonla ısı kaybetmesini önlemesidir.

Sanayi devriminin ilk yıllarından itibaren atmosferdeki sera gazları bileşeni artmaktadır. Önümüzdeki yıllarda kirlenme devam ettikçe dünyamızın ortalama sıcaklığı artacaktır. Bununla birlikte küresel iklim değişikliği ve küresel çevre etkileşimi ile atmosferde, Ultraviole (UV B) radyasyonu yükselmekte, stratosferik ozon azalmakta ve atmosferdeki sera gazı miktarları yükselmektedir. İklim sistemi için önemli olan doğal etmenlerin başında sera etkisi gelmektedir. Bitkisel seralarda kısa dalgalı güneş ışınları sera içerisine girmekte, buna karşılık uzun dalgalı (termik) ışınların büyük bölümü tutulmaktadır. Sera içinde tutulan termik ışınlar, seranın ısınmasını sağlayarak, hassas ya da ticari değeri bulunan bitkiler için uygun bir yetişme ortamı sağlamaktadır.

Atmosferdeki gazların gelen güneş ışınlarına karşı geçirgen, buna karşılık geri salınan uzun dalgalı yer ışınlarına karsı çok daha az geçirgen olması nedeniyle yeryüzünde beklenenden daha fazla ısınma sağlayan ve ısı dengesini düzenleyen bu doğal süreç sera etkisi olarak adlandırılmaktadır.

Küresel ısınma üzerinde etkili olan sera gazları arasında ’in ayrı bir yeri ve ayrı bir önemi vardır. Karbondioksit ( ) Güneşten doğrudan gelen kısa dalga boylu ışınları büyük ölçüde geçirdiğinden, ancak yerden verilen uzun dalga boylu ışınları tuttuğundan, atmosferin alt kısımlarının ısınmasında çok önemli rol oynayan bir sera gazıdır.