Hortum, “iyi gelişmiş derin bir konvektif fırtına bulutunun tabanından siklonik bir sirkülasyonla birlikte yeryüzüne ulaşan küçük ama şiddetli-derin bir alçak basınç alanının çevresinde hızla dönen bir hava sütunu” olarak tanımlanabilir. Hortumlar, oluşumlarına neden olan etmen ve süreçlerin yanı sıra büyüklükleri ve doğasına göre nasıl sınıflandırılabilir?
“Gökgürültülü Fırtınalar ve Oluşum Düzenekleri” konulu önceki makalemizde (Türkeş, 2015), asıl olarak, “Gökgürültülü-şimşekli konvektif fırtına (gökgürültülü fırtına) nedir? Nasıl gelişir? Oluşumlarına neden olan etmen ve süreçlerin yanı sıra büyüklükleri ve doğasına göre nasıl sınıflandırılabilir?” konusunu ayrıntılı biçimde tartışarak, bu soruları yanıtlamaya çalıştık. Elinizdeki bu makalede ise, ağırlıklı olarak, “Hortum nedir? Nasıl gelişir? Oluşumlarına neden olan etmen ve süreçlerin yanı sıra büyüklükleri ve doğasına göre nasıl sınıflandırılabilir?” şeklindeki soruları bilimsel olarak yanıtlamaya çalışacağız.
Uygun yüzey ve yüksek atmosfer koşullarında tam gelişme olanağı bulan şiddetli bir gökgürültülü fırtına, özellikle bir ya da birden fazla hortumla birlikte geliştiğinde, kara üzerinde çok yıkıcı ve afet boyutunda hava koşulları oluşturabilir. Hortumların son yıllarda ABD dışındaki ülkelerde daha fazla ilgi görmesi, oluşum sıklıklarındaki değişimlerden çok, şiddetlerindeki ve etkilerindeki artış ya da kuvvetlenme ile küresel iklim değişikliği, özellikle yüzey (kara ve deniz) ve alt atmosfer (troposfer) sıcaklıklarının ve buharlaşmanın (özellikle denizler ve okyanuslardan) artışı arasında yakın bir bağlantı kurulmasıdır. Kuramsal olarak ve bazı iklim model çalışmalarına göre, yüzey ve alt atmosfer sıcaklıklarının, buharlaşmanın ve atmosferin su buharı içeriğinin (ör. özgül nemin) artması sonucunda, konvektif kararsızlık (havanın dikine yükselme eğilimi) ya da konveksiyon (yükselici hareketlerin) artabilecektir (Türkeş, 2010, 2014). Bunun sonucunda, özellikle daha fazla yoğunlaşma gizli ısısının açığa çıkması, hava kütlesi orajlarının ve süper hücre fırtınalarının şiddetlerinin ve hortum oluşturma kapasitelerinin kuvvetlenmesi beklenebilir. Şiddetli gökgürültülü fırtına ve hortum sıklıklarının değişmesi konusu ise, oluşumları farklı düzeneklere, fiziki coğrafya öğe ve etmenlerine bağlı olduğu için, henüz daha az kesinlikle öngörülebilir bir aşamadadır.
Hortum oluşumu
Gökgürültülü fırtına, “gökgürültüsü ve şimşek-yıldırım ile birlikte gelişen, çoğunlukla kuvvetli yağmur ve dolu sağanaklarının, ender olarak kar sağanaklarının, kuvvetli ve hamleli rüzgârların gözlendiği bir ya da birden fazla cumulonimbus (Cb) hücresinin oluşturduğu şiddetli hava” olarak tanımlanabilir (Türkeş, 2010, 2015). Uygun yüzey ve yüksek atmosfer koşullarında tam gelişme olanağı bulan şiddetli bir gökgürültülü fırtına, özellikle bir ya da birden fazla hortumla birlikte geliştiğinde, kara üzerinde çok yıkıcı ve afet boyutunda hava koşulları oluşturabilir.
Hortumlar (İngilizce, tornado’nun yanı sıra twister ya da cyclone olarak da adlandırılır), gökgürültülü fırtınaların ürünüdür. Hortumların çoğu süperhücre fırtınaları gibi şiddetli orajlardan kaynaklanmakla birlikte, özellikle oraj çizgileri ve soğuk cephe orajları gibi öteki gökgürültülü fırtınalarda da oluşur. Ayrıca, çok yaygın olmamakla birlikte, hava kütlesi orajları da ender olarak hortum oluşturabilir.
Hortumlar, dönen halat biçimli bir hortuma, büyük ve şiddetli bir oraj bulutunun (ör. süperhücre orajının) tabanından sarkan bir filin hortumuna ya da yoğun siyah bulut sütunlarına benzeyebilir. Başlangıçta bulut hortumu ya da hunisi (İng: funnel cloud), döngüsü yeryüzüne ulaşmamış olan tornadodur. Tornado bulut sirkülasyonu yeryüzüne ulaştığında ise, gerçek hortum olarak adlandırılır. Yüzey ve uydu gözlemleri, Kuzey Yarımküre ve Kuzey Amerika hortumlarının çoğunluğunun yüzey yakınında oluşan alçak basınç merkezinin çevresinde siklonik bir dönüş sergilediğini göstermiştir. Bu çerçevede, hortum, “iyi gelişmiş derin bir konvektif fırtına bulutunun tabanından siklonik bir sirkülasyonla birlikte yeryüzüne ulaşan küçük ama şiddetli-derin bir alçak basınç alanının çevresinde hızla dönen bir hava sütunu” (Şekil 1 ve 3) olarak tanımlanabilir.
Bir hortum oluşturan büyük bir gökgürültülü fırtına bulutu, ilk hortumun ortadan kalkmasından sonra ya da gelişimin sonuna doğru, başka bir hortumun gelişmesini de sağlayabilir. Tornadolar, çoğunlukla birkaç dakika sürer, ama bu sürede çok yıkıcı olabilirler. Hortum hunisinin içindeki alçak basınçla ve siklonik dönüşle bağlantılı kuvvetli rüzgârlar, evleri, otomobilleri, kamyonları ve tren lokomotif ve vagonlarını havaya kaldırabilir ve tahrip edebilir; ormanları tıraşlayabilir ve geniş yollar açabilir. Bu etkilerin pek çok örneğini, dünyanın değişik bölgelerinde, özellikle ABD’de görmek olasıdır.
Tornadolarda kuvvetli rüzgârların oluşması, onu çevreleyen atmosferik dolaşımla karşılaştırıldığında, daha küçük ölçekli olmaları nedeniyle, fiziksel olarak olasıdır. Hortumun çapı çoğunlukla 100-600 m arasında olmasına karşın, çapları ancak birkaç metre genişliğinde olanlar ile çapları 1600 metreyi geçenler de bulunur. Buna karşılık, hortumu oluşturan oraj, yaklaşık 30 km çapında olabilir. Geniş ölçekli dolaşımın çapı küçülürse ve moment korunabilirse rüzgâr hızı artar. Hortum içindeki rüzgâr hızının 300 km/saat olduğu, bunun bazı örneklerde 400 km/saate çıktığı gözlenmiştir. İlerleyen bir soğuk cephenin önünde oluşan hortumlar, sıklıkla güneybatılı rüzgârlarca yönlendirilir; bu yüzden, hortumlar, güneybatıdan kuzeydoğuya doğru genellikle 20-40 knot arasında değişen hızlarla hareket etmektedir. Ancak, hortumların bazıları 70 knot’tan daha hızlı hareket edebilir. Çoğu tornado yalnız birkaç dakika etkili olabilir ve ortalama yol uzunluğu da yaklaşık 7-10 km’dir. Kuzey Amerika’da yüzlerce kilometre yol kat eden ve yaklaşık 7 saat etkili olan hortumların varlığı kaydedilmiştir. Bu tür tornadolar, çoğunlukla bir tek hücre orajı ile birlikte gelişmiştir.
Hortum gelişimi
Hortum oluşumu çeşitli atmosferik hareket düzeneklerine ve sinoptik etmenlere bağlı olduğu için, hortum gelişimini açıklayan tek bir model ve tüm durumlara uyan tek bir hortum yapısından söz edilemez. Bu bölümde, çok sayıda ve güçlü hortumların ana kaynağı özelliğini taşıyan bir süperhücreye bağlı olarak oluşan bir süperhücre hortumu üzerinde durulacak.
Süperhücre orajındaki hortum gelişimi üç aşamada gerçekleşir: a) dönen kalın bir Cb bulutu ya da mezo siklon; b) duvar bulutu; c) hortum (Şekil 1-3). Hortumun (a) evresinde, dönen oraj (mezo siklon) bulutu, geniş, kısa ve sonraki evrelerine göre daha yavaş dönüşlüdür; (b) evresine geçişte, süperhücre dikine uzar, yatay olarak ise daralır. Bu biçim değişikliğinin sonucunda, çekirdeğinin çevresindeki dönüşü açısal momentini koruduğu için, daha hızlı olur. Buluttaki bu dikine yöndeki gelişmenin, başka bir deyişle uzamanın ve dönüş hızındaki artışın nedeni kesin olarak bilinmemekle birlikte, belki de bu değişiklikler, çevreden buluta yönelen vortisiti adveksiyonundan kaynaklanmış olabilir. Nedeni ne olursa olsun, sonuçta çok karanlık, yavaş hareket eden ve duvar bulutu olarak adlandırılan bir bulut gelişir ve mezosiklonun bulut tabanından aşağıya uzanır (Şekil 2). Duvar bulutu, normal koşullarda, kuzeydoğuya doğru hareket eden bir fırtınanın güneybatı bölümünde, başka bir deyişle arka bölümünde oluşur.
Dönen süperhücre ve duvar bulutu, aynı zamanda derin bir alçak basınç özelliği taşır. Bulut tabanının altındaki hava, hızla bu siklonik buluta girer ve açısal momenti koruyarak, büyük hızlara ulaşır. Bulutun altındaki basınç çevresine göre azaldığında, dönerek yükselen hava genişler ve adyabatik olarak soğur (Şekil 1, 3 ve 4). Adyabatik soğuma, doyma noktasına ulaşılmasına ve yoğunlaşmaya neden olarak, yoğunlaşan havanın bir bulut hortumu ya da hunisi olarak görünmesini sağlayabilir (Şekil 3 ve 4).
Su hortumları
Su yüzeyleri (okyanus, deniz ve büyük göller) üzerinde oluşan hortumlara su hortumu (İng: water spout) adı verilir (Şekil 4). Su hortumları, yüzey sularının sıcak olduğu yerlerde gelişir ve hortumlara göre biraz daha yaygındır. Yazın, ABD’nin Florida kıyılarında çok yaygın olarak oluşur; Büyük Göller ile Kanada’nın Breton Burnu açıklarında da oluştukları gözlenmiştir. Son yıllarda, özellikle ilkbahar sonu ve yaz aylarında (Mayıs ve Haziran ağırlıklı), Türkiye’nin Akdeniz (özellikle Antalya ve İskenderun körfezlerinde) ve Ege Denizi kıyılarında, Batı Karadeniz, İstanbul, Bandırma yörelerinde ve Kuzey Ege’de Gökçeada ve Çanakkale çevrelerinde oluştuklarına ilişkin giderek artan sayıda haber, gözlem, amatör ya da profesyonel (haber muhabirleri ağırlıklı) fotoğraf ve video kaydı vardır.
Su hortumları, kara doğuşlu kuzenlerine göre genellikle daha az şiddetlidir. Gerçekte su hortumları, öteki hortumlardan farklı olarak, süperhücre orajları, mezosiklonlar ya da duvar bulutlarıyla bağlantılı olmaktan çok, sıklıkla küçük bir tek hücre orajının ürünü olarak oluşur. Örneğin, ABD’nin güneydoğu ve doğu kıyılarında ve Meksika Körfezinde oluşan su hortumları, çoğunlukla küçük bir gökgürültülü fırtınadan oluşur. Bu koşullarda oluşan su hortumları yaklaşık 8 km yükseltiye ulaşabilir. Olağan bir su hortumu, olağan bir oraj hortumu kadar yıkıcı olmamasına karşın, bazıları can ve mal kayıplarına, afetlere neden olabilir. Bunun çok sayıda örneği, ABD’nin Florida kıyılarında ve Meksika Körfezinde, Türkiye’de ise, İskenderun ve Antalya körfezlerinin kıyıya yakın bölümleri ile İstanbul’un Marmara kıyılarında kaydedilmiştir.
Su hortumlarının oluşumunda genellikle üç temel oluşum düzeneğinin etkili olduğu kabul edilir:
1) Kara temelli olağan bir gökgürültülü fırtınanın (hava kütlesi orajı), sıcak bir su yüzeyine doğru hareket etmesi;
2) Okyanusların, denizlerin ya da geniş göllerin üzerinde gelişen görece küçük Cb bulutlarının varlığı ve
3) Kasırgaların (kasırga şiddetindeki tropikal siklonların) dönen yağmur kuşaklarının içerisinde gelişen oraj bulutları.
Sinoptik ölçekli hortum oluşum koşullarına Türkiye’den bir örnek: Çubuk (Ankara) hortumu
Buraya kadar öğrendiklerimize göre, orajlara bağlı şiddetli hortumlar, bir soğuk cephe önündeki sıcak ve nemli kararsız havanın içinde, soğuk cephenin önündeki oraj çizgisinin üzerinde ve önünde ve/ya da yüksek atmosfer oluklarına bağlı oluk biçimli cephesel siklonların üzerinde ve önünde oluşur. Türkiye’deki hortumların önemli bir bölümü de, burada açıklananlara çok benzeyen sinoptik ölçekli atmosferik dolaşım düzenekleri, hava sistemleri ve yüzey koşulları ile bağlantılı ve onların tetiklemesiyle oluşur. Başka bir deyiş ile gezici orta enlem siklonlarının neden olduğu gökgürültülü fırtına olaylarına bağlı olarak oluşan hortumlar için uygun atmosfer koşulları, Türkiye’de de gelişebilmektedir.
19 Haziran 2004 gününde daha kuvvetli olmak üzere, 18 ve 19 Haziran günlerinde, Türkiye’nin önce batı ve kuzeybatısında, sonra kuzeyini de içeren geniş bir bölümünde, gökgürültülü fırtınalar ve sağanak yağışlar için uygun koşullar ortaya çıkmıştır. Ancak aşağıda açıklanan böyle bir sinoptik ölçekli hava deseni ya da atmosferik koşullar bütünü ortaya çıktığında, buna koşut olarak mutlaka bir hortum oluşmayabilir. Ne yazık ki Ankara’nın Çubuk ilçesi yakınındaki bir köyde 3 yurttaşın ölümüne ve maddi kayba yol açan ve bir “meteorolojik afet” olarak tanımlanması gereken hortum, burada özetlemeye çalıştığımız özel atmosferik koşulların bir araya gelmesi ve karşılıklı etkisiyle oluşmuştur. Öyleyse, bunlar neler olabilir?
1) Birincisi, yüksek atmosferde Avrupa’nın önemli bir bölümünü kaplayan bir uzun atmosferik dalganın içindeki ikincil bir oluğun ya da kısa dalganın, Balkanlar, Ege Denizi ve Türkiye’nin kuzeybatısını kaplayan alana yerleşmiş olması;
2) İkincisi, bu yüksek atmosfer oluğunun denetiminde yine aynı bölgede etkili olan bir soğuk cephenin bulunması;
3) Üçüncüsü, soğuk cephenin önündeki alanda, Türkiye’ye doğru yerde ve yüksek atmosferde güneybatılı hava akımlarının sıcak ve nemli kararsız bir havayı Türkiye’ye doğru taşımasıdır.
Bunlara, Türkiye’nin iç ve kuzey bölgelerinde etkili olan yağışlı hava koşullarının, yerel olarak Anadolu üzerinde daha nemli koşulların oluşmasına katkı sağlamış olma olasılığı da eklenebilir. Bu koşullar, gündüz ısınmasıyla yüzeyden buharlaşmanın, konveksiyonun ve konvektif kararsızlığın başlaması gibi hava kütlesi orajlarının oluşmasında rol oynayan etmen ve süreçleri içerebilir.
Bazı bölgesel ve ülkesel farklılıklar olmakla birlikte, hortumların neden olduğu fırtınanın ve etkilerinin büyüklüğünü ölçmek, değerlemek ve açıklamak için dünyada yaygın olarak kullanılan ölçek, “Fujita (F) Tornado Şiddet Ölçeğidir” (Çizelge 1). Çubuk Hortumun oluşturduğu can ve mal kayıp ve hasarlarının büyüklüğüne bakıldığında, coğrafi olarak küçük bir alanda gerçekleşmiş olmasına karşın, hortumun şiddeti, Fujite Hortum Ölçeğine göre Önemli Hortum (F-2) ya da olasılıkla Şiddetli Hortum (F-3) olarak nitelenebilir.
Kaynaklar
1) Byers H. R. and R. R. Braham. 1949. The Thunderstorm Project. U.S. Government Printing Office, Washington, DC, 287 pp.
2) 2Danielson, E. W., Levin, J. and Abrams, E. 2003. Meteorology. Second Edition, McGraw-Hill, New York, 558 pp.
3) Türkeş, M. 2010. Climatology and Meteorology. First Edition, Kriter Publisher – Publication No. 63, Physical Geography Series No. 1, ISBN: 978-605-5863-39-6, 650 + XXII pp.: İstanbul (in Turkish).
4) Türkeş, M. 2014. Örneklerle Dünya’da ve Türkiye’de iklim değişikliği ve değişkenliği. Bilim ve Gelecek 129: 60-64.
5) Türkeş, M. 2015. Gökgürültülü fırtınalar ve oluşum düzenekleri. Bilim ve Gelecek 131: 84-87.
6) Wallace, J. M. and Hobbs, P. V. 2006. Atmospheric Science, An Introductory Survey, Second Edition. Elsevier Academic Press, New York, 483 pp.
İnternet Kaynakları
7) http://sozcu.com.tr/2014/genel/istanbulda-hortum-cikti-537122/; erişim; 20 Haziran 2014.
8) http://www.nhc.noaa.gov/pastprofile.shtml#ncy, erişim: 16 Temmuz 2009.
9) http://www.tornadoproject.com, erişim: 20 Eylül 2008.
