Havada bulunan gazları üç grupta toplayabiliriz:
* Havada devamlı bulunan ve çoğunlukla miktarları değişmeyen gazlar (azot, oksijen ve diğer asal gazlar)
* Havada devamlı bulunan ve miktarları azalıp çoğalan gazlar (karbondioksit, su buharı, ozon)
* Havada her zaman bulunmayan gazlar (kirleticiler)
Havadaki gazların oranı:
| Gaz | Formül | Oran (%) |
|---|---|---|
| Azot | N2 | 78.084 |
| Oksijen | O2 | 20.946 |
| Argon | Ar | 0.930 |
| Karbondioksit | CO2 | 0.034 |
Geri kalan %1 oranındaki kütleyi oluşturan gaz ise argon'dur. Buna ilaveten karbondioksit ve az miktarda neon, helyum, kripton, ksenon, hidrojen, metan ve nitro oksit mevcuttur.
Meteorolojik açıdan en önemli gaz su buharıdır. Havanın en değişken kısmı olan su buharı en nemli havada bile %3’ten daha az bulunursa da hayatın devamı için gerekli bir maddedir. Hayat için gerekli olan diğer bir değişken bileşen ozon (O3)dur. Deniz seviyesinde milyonda 0,07 olan yoğunluğu denizden 30 km yüksekteki ozon tabakasında milyonda 10’a yükselir. Ozon tabakası güneşten gelen ultraviyole ışınlarının çoğunu toplayarak, dünyayı zararlı ışınlardan korur. Havada ayrıca sülfür dioksit, azot dioksit ve çok az miktarda amonyak, karbon monoksit ve iyot bulunur. Dünyanın ilk atmosferindeki hava muhtemelen su buharı, amonyak, hidrojen ve metandan meydana gelmiştir. Oksijen, daha sonra su buharından fotosentez yani bitkilerin nefes almaları sonucu meydana gelmiştir. Argon gibi diğer gazları dünyadaki radyoaktif maddelerin zamanla ayrışmasından ortaya çıkmıştır. Hidrojen gibi ilk atmosferdeki hafif gazlar dünyadan çok önce kaçmışlardır.
Hava sürekli olarak canlılar (biyosfer) vasıtasıyla çevrim izinde bulunur. Tüm oksijenin biyosfer çevriminde yaklaşık 3000 yılda bir defa geçtiği tahmin edilmektedir. Havanın karbondioksit bileşiminin ise her 10 yılda bir kullanılıp, yerine konduğu da diğer bir tahmini meydana getirmektedir.
Havanın bileşenlerinin oranı 17. asırda tesbit edilmiştir. Bunlardan karbon dioksit ve su buharı dünyadan yansıyan radyasyonun tutulmasında etkili olur. Böylece dünya ise dengesinde önemli rol oynar. Karbondioksit atmosfere hayvan ve bitkilerin nefes almaları ve bakterilerin organik maddeleri bozmasıyla ve karbonlu yakıtların yanmasıyla geçer. Yakıtların yanmasıyla atmosferdeki karbondioksit seviyesi yükselmektedir ve muhtemelen iklim değişikliklerine de sebep olmaktadır. Karbondioksit, bitki ve denizlerin alınmasıyla havadan ayrılır.
Çok az miktarda bulunan radyoaktif gazları kozimik radyasyon sonucu ve radon gibi radyo aktif maddelerin ayrışmasıyla ortaya çıkar. 1945’ten bu yana atom maddeleri ile yeni radyoaktif kirlilikler meydana gelmiştir. Bir atom bombası noktasından sonra suni radyoaktivit yere hemen düşer, ancak bazı kısmı düşmeden aylarca havadan kalabilir.
Yükseklerde hava, elektrik yüklü iyon ve serbest elektronlarından ibarettir. Havanın yaklaşık 80 km’ye kadar kimyasal bileşimi aynıdır. Bunun üstünde atomik oksijen artar ve 130 km’nin üzerinde oksijenin çoğunluğu atomiktir. Atomik oksijen moleküler oksijenin ultraviyole ile ayrışması ile meydana gelir. Meteorolojide ise hava denince, sıcaklık, barometrik basınç, rüzgarın hızı ve yönü, rutubet, bulut durumu, görüş şartları ve yağış durumu vs. akla gelir.
Bulutların Önemi
Bulutlar yere düşmeyecek kadar küçük, milyonlarca buz kristalinin veya su damlacıklarının bir araya gelmesinden teşekkül eder. Havadaki su damlacıkları hava sıcaklığının donma noktasına geldiği kritik anda bulutları meydana getirirler. O zaman su damlacıkları buz halini alabilirler. Ama gerek su ve gerekse buz parçacıklarının teşekkülü için iki şey lazımdır. Bunlardan birincisi, nemli hava yükselmeli, basıncını ve sıcaklığını etrafındaki atmosfere bırakmalıdır. İkinci şart; üzerinde yoğunlaşarak buz kristali veya su buharı haline gelebileceği bir toz parçası mevcut olmalıdır. Bu toz parçacıklarına “yoğunlaşma çekirdeği” veya “buz çekirdeği” denir.Bir bulutun teşekkül etmesi demek, mutlaka yağış hadisesinin meydana gelmesi demek değildir. Yoğunlaşma damlaların veya kristallerin aşağı düşmesine sebep olmaz. Yükselen su, havanın kuvvetini yenecek kadar büyük olsalar bile buharlaşırlar. Buz, kristal (bergeron) proses (olayı) ve birleşme prosesi (işlemi, olayı) yoğun taneciklerin büyüklüğünü izah etmeye yardım eder. Hem buz kristalleri, hem de 0°C’nin altındaki sıcaklığa sahip su damlacıkları, buz kristallerinin üzerinde yoğunlaşır. Düşecek kadar büyümeden düşmezler. Bazan düşerlerken eriyerek yağmura dönerler. Şayet bulut hiçbir buz kristaline sahip değilse, bulut içinde aşağı düşen parçacıklar, birleşerek büyürler. Bir parça ne kadar büyürse, diğer parçaları kendine ekleme ve zemine ulaşma ihtimali fazladır. Bulutların meydana geliş şekilleriyle hava geniş bir bölgede saniyede birkaç santimetre hızla yükselirse, tabaka şeklinde bulutlar meydana gelir. Bilhassa siklonlarda ve sıcak bölgelerde görülür. Saniyede birkaç metre gibi ve daha yüksek hızla yükselen havada konveks bir yapı görülür. Yani yükseldikçe kalınlaşır. Bunlar kümülo-nimbus bulut adını alır. Bir bulutu ayırd etmenin en kolay yolu, şekline ve yüksekliğine bakmaktır.
İlk bulut sınıflandırmasını 1833’te Lukettoward adındaki Londralı bir kimyager yapmıştır. Dünya Meteoroloji Teşkilatının sınıflandırmasına ışık tutan bu sınıflandırmaya göre 10 çeşit bulut vardır. Bunlar üç ana sınıfa ayrılır:
En yüksek bulutlar
Yükseklikleri 8-10 kilometre arasındadır. Buzdan meydana gelmişlerdir. Cirrus, Cirro-stratus ve Cirro-cumulus adını alırlar. Orta yüksek bulutlar: Su ve buz parçacıklarından meydana gelir. Alto-cumulus ve alto-stratus denir. Alçak bulutlar: Üç kilometreden az yükseklikteki bulutlardır. Su damlacıklarından müteşekkildir. Stratus-stratocumulus ve nimbo-stratus adı verilir. Diğer iki çeşit bulutun adı Cumulo-nimbus ve cumulustur. Bazan bu bulutlar birleşerek değişik tipte bulutlar meydana gelir.Güneş, rüzgar ve rutubet: Uzun zaman güneş açması antisiklonlarda havanın alçalması demektir. Alçak irtifada rüzgarın hızı ve istikameti hava ile zeminin sürtünmesi ve yeryüzü şekliyle yakından ilgilidir. Hava, engebeli zeminde; deniz yüzeyindeki ve bilhassa yüksek irtifadaki hava kütlelerinden daha yavaş hareket eder. Bu da sürtünmenin mevcudiyetini göstermektedir. Hava akımı, vadilerde ve meskun mahalde tabiatın yapısına göre kanalize olur.
Havanın rutubetini ifade etmenin çeşitli yolları vardır. Bunlardan Rölatif Rutubet “Bağıl Nem” usulü en çok kullanılanıdır.
Sis
Zemin seviyesindeki bulutumsu hava kütlesine denir. Görüş şartlarına mani olur. Tayyare ve motorlu vasıtalar için tehlike arz edebilir.Hava kütleleri
Aynı sıcaklık ve nem seviyesindeki büyük hava sahaları. Yüzlerce kilometre genişliğinde hava sahaları, aynı seviyede nem ve sıcaklık olan deniz veya kara parçaları üzerine çökünce hava kütleleri meydana gelmiş olur. Hava kütleleri aşağılarındaki sathın özelliklerini taşırlar. Sıcak olan tropikal ve soğuk kutbi hava kütleleri belli başlı hava kütleleridir.Hava kütleleri, dünya yüzeyi üzerinde hareket ederek ısı dağılımını dengelemeye çalışırlar. Meydana geldikleri bölgelerden ayrılıp farklı özelliklerdeki sahalar üzerinde gezdikçe sıcaklık ve nem seviyeleri devamlı değişikliğe uğrar. Fakat bir yandan da kutuplarda ve tropik bölgelerde yeni hava kütleleri meydana gelir.
Çok farklı özellikleri olan hava kütleleri, karşılaştıkları zaman birbirleri ile karışmazlar. İki yarımkürede de, yumuşamış tropikal ve kutupsal hava kütleleri arasında bir sınır teşkil eden “kutup cepheleri” vardır. Bu sınırlar, belirsiz ve düzensiz hava durumu olan bölgelerdir.
Kutup cephelerinde, ekvatora doğru hareket etmek isteyen kutupsal hava kütleleri ile kutuplara doğru hareket etmek isteyen tropikal hava kütleleri arasındaki mücadele sonucu depresyonlar (hava çöküntüleri) meydana gelir. Bu depresyonlar, fırtınalı ve yağmurlu havaya sebebiyet verirler.
Sıcak tropikal hava kütlesiyle soğuk kutupsal hava kütlesi karşılaştığı zaman, sıcak hava soğuk havanın üzerine doğru yükselmeye başlar. Sıcak havanın boşalttığı yerlerde basınç düştüğü için o bölgelere soğuk hava akımı olur. Böylece, depresyonun teşekkül ettiği bölgenin çevresinde bir hava devri meydana gelir. Soğuk hava güneye, sıcak hava da kuzeye doğru hareket ederler ki, bunlara soğuk hava dalgaları ve sıcak hava dalgaları denir. Yüzlerce kilometre uzunluğunda olan bu dalgalar boyunca bulutlar teşekkül eder ve çeşitli şekillerde yağışlara sebebiyet verebilirler.
Daha hızlı hareket etmekte olan soğuk hava dalgası, sıcak hava dalgasına yetiştiği zaman hava çöküntüleri sona ererler. İki hava dalgası birleşirler ve tek bir yağışlı hava dalgası meydana getirirler. Bunlar yağmur veya kar yağışlarına sebeb olurlar.
Hava tahmini
Hava durumu, büyük hava kütlelerinin hareketine bağlıdır. Hava kütlelerinin özellikleri ise altlarında bulunan kara parçası ve deniz yüzeyi ile ilgilidir. Bazı hava kütleleri meydana geldikleri yerde günlerce, hatta haftalarca hareketsiz dururlar. Tropik çöllerde, okyanuslarda ve büyük kıtaların iç kısımlarında çok vaki olan böyle hava durumunu tahmin etmek kolay olabilir. Diğer hava kütleleri yer küresinin dönmesinin tesiri altında kalarak hızlı ve dönerek hareket ederler. Böylece etrafındaki hava kütlelerine de çarparak onları da harekete geçirirler. Bu tür havayı tahmin etmek çok zordur.Hava şartlarına tesir eden faktörler: Hava tahmini yapabilmek için o bölgede, o anda mevcut olan hava kütlesinin özelliklerini, yani geçmişteki sürekli hareket tarzını ve doğan sonuçları periyotları ile birlikte bilmek gerekir. Bu zaman periyodu umumiyetle birkaç saat veya birkaç gün olur. Benzer sebeplerin benzer neticeleri doğurabileceği düşüncesi ile tahmin yapılır.