Türkiye şiddetli konvektif fırtına klimatolojileri, çevre koşulları ve etkileri

Şiddetli konvektif fırtınalar, iri taneli dolu, hortum, şiddetli doğrusal rüzgârlar, şiddetli yağışlar ve yıldırımlar gibi pek çok zarar verici hadisenin kaynağıdır. Bu hava olayları dünyanın pek çok yerinde olduğu gibi ülkemizde de can ve mal kayıplarına neden olmaktadırlar. Küresel ölçekte artış gösteren sayıları ve neden oldukları can ve mal kayıpları nedeniyle şiddetli konvektif fırtınaların hem kısa vadeli olasılıksal tahminleri, hem de anlık tahminleri (nowcasting) oldukça önemlidir. Bu hadiselerin mevsimsel ve coğrafi dağılımlarının belirlenmesi, onları oluşturan çevre koşullarının anlaşılması ve tahmin edilebilmeleri için gerek şarttır. Başka bir deyişle, bu hadiselerin tahminlerinin iyileştirilebilmesi için öncelikle coğrafi, mevsimsel ve günlük dağılımlarını içeren veri setleri oluşturulmalıdır. Bu tez, öncelikli olarak "Türkiye Şiddetli Konvektif Fırtına Veri Tabanı"nın oluşturulmasına katkı sağlamaktır. Konvektif fırtınalar lokal ölçekleri nedeniyle genellikle geleneksel gözlem ağları tarafından yakalanamamaktadırlar. Bu nedenle hadiselerin oluşumlarının hangi bölgelerde yoğunlaştığını, hangi sıklıkta, hangi şiddette meydana geldiklerini, günlük ve mevsimlik dağılımlılarını belirlemek oldukça zordur. Dünyada şiddetli konvektif fırtına veri tabanlarının ve klimatolojilerin oluşturulmasının çok bileşenli ve kapsamlı çalışmalar olduğu görülmektedir. Bu hadiselere ait raporların tutulmasında başta meteoroloji birimlerinde çalışan gözlemciler olmak üzere, gönüllü meteorolojistler, medya muhabirleri gibi birçok bileşen rol oynamaktadır. Bu raporların toplanması için gazete ve haber ajansı arşivleri, sosyal medya gibi pek çok kaynaktan yararlanılabilmektedir. Bu araştırma kapsamında Türkiye iri taneli dolu ve şiddetli doğrusal rüzgâr klimatolojileri oluşturulmuştur. Tükiye'deki iri taneli dolu (≥1,5 cm) hadiselerinin farklı tipteki konvektif fırtınalarla ilişkili olduğu ve yılın her mevsiminde gözlemlenebileceklerini görülmüştür. Çok iri taneli dolu (≥4,5 cm) hadiseleri ise genellikle süperhücre fırtınaları ile ilişkilidirler. Coğrafi dağılımları ele alındığında ülke genelinde her yerde bu hadiselere rastlanabilmekle birlikte bazı küçük bölgesel farklılıklar dikkat çekmektedir. Örneğin, kış aylarında ülke genelinde seyrekleşen dolu hadiselerinin Akdeniz ve Ege kıyılarındaki frekansları nispeten yüksek kalmaya devam ettmektedir. Aylık dağılımlarına bakıldığında ise hadiselerin Mayıs ve Haziran aylarında iç ve özellikle doğu kesimlerde sıklıkla oluştukları görülmektedir. Ayrıca, öğleden sonra ve ikindi vakitleri iri taneli dolu oluşumunun en sık görüldüğü zaman dilimleridir. Şiddetli doğrusal rüzgârların büyük bir kısmı ise, yaz aylarında oluşmakla beraber bu hadiseler yılın her ayında gözlemlenebilmektedirler. En sık oluştukları ay Haziran ayı olarak belirlenmiştir. Fırtına süresi bilgisi içeren raporlar göstermektedir ki şiddetli doğrusal rüzgârların büyük bir kısmı 1 ila 3 saat arasında sürmektedir. Çalışmanın ikinci kısmı şiddetli konvektif fırtınaların toplum üzerindeki etkisine ilişkindir. Çalışma kapsamında Ocak 1930 ve Haziran 2014 yılları arasında Türkiye'de gerçekleşen yıldırıma bağlı ölüm ve yaralanmalara ait bir veri seti oluşturulmuştur. Veri seti, 898 ölüm, 150 ağır yaralanma ve 536 yaralanma ile sonuçlanan 745 olay içermektedir. Veri setinin homojen olmaması, geçmiş dönemler ve günümüz için raporlama ve mevcut raporların ulaşılabilirliği gibi farklılıklar nedeniyle uzun dönem ortalamalar anlamlı bilgi verememektedir. Geçmiş dönemdeki hadise sayısının azlığı büyük oranda elde edilebilen rapor sayısındaki azlıktan kaynaklanmaktadır. Son yıllara ait veriler ise şöyledir: 2014 yılı ölü sayısı (Ocak–Haziran) 25, yaralı sayısı 62; 2013 yılı ölü sayısı 26, yaralı sayısı 36; 2012 yılı ölü sayısı 31, yaralı sayısı 36. Yaklaşık nüfusu 73,7 milyon olan Türkiye için yıldırıma bağlı ölüm sayıları 2014 (Ocak- Haziran) için milyonda 0,34; 2013 için milyonda 0,35 ve 2012 için milyonda 0,42 olarak belirlenmiştir. Yaralı sayıları ise sırasıyla milyonda 0,86; milyonda 0,49 ve milyonda 0,49 şeklindedir. Yıldırma bağlı ölüm ve yaralanmaların ülke genelinde en sık görüldüğü dönem bahar sonu ve en az görüldüğü dönem ise kış aylarıdır. Gün içinde gerçekleşme saatlerine bakıldığında olayların büyük çoğunluğunun öğleden sonra, çok küçük bir kısmının da gece gerçekleştiği görülmektedir. Toplumun yıldırımdan en çok etkilenen kesimini tarım ve hayvancılık gibi açık hava faaliyetlerine katılanlar oluşturmaktadır. Olayların çoğu kırsal kesimde gerçekleşmiştir. Ayrıca erkek kurbanların sayısı kadın kurbanların sayısının neredeyse iki katıdır. Ağaç altında gerçekleşen ölüm ve yaralanmaların çokluğu toplumun yıldırımdan korunma yöntemleri konusunda bilinçsiz olduğunu göstermektedir. Rapora dayalı veri setleri şiddetli konvektif fırtına klimatolojileri için birincil kaynak olmakla birlikte bazı dezavantajlara sahiptirler. Konveksiyon kaynaklı zarar verici, iri dolu, hortum, şiddetli rüzgâr gibi hava hadiselerinin gözlemleri genellikle sübjektiftir. Nüfus dağılımındaki farklılıklar, günün hangi saatinde oluştukları ve raporlanmalarına ilişkin birçok parametreden şiddetle etkilenmektedirler. Bu nedenle bu hadiselerin bölgesel klimatolojilerinin oluşturulması, zaman içindeki değimleri, trendleri hakkında yargıya varmak oldukça güçtür (örn. Diffenbaugh vd. 2008). Bu konularda yorum yapabilmek için objektif yöntemlerle klimatoloji oluşturulması gerekmektedir. Dünyada objektif konvektif fırtına klimatolojilerinin oluşturulmasında reanaliz verilenin kullanıldığı görülmektedir. Daha önce yapılmış olan çalışmalar, şiddetli konvektif fırtınalar ve onlara ilişkin CAPE (Convective Available Potential Energy) ve düşey rüzgâr kayması gibi çevresel parametrelerin dağılımları arasında güçlü bir benzerlik olduğunu göstermektedir (örn. Brooks vd. 2003, Romero vd. 2007, Gensini ve Ashley 2011). Bu araştırmanın son aşaması olarak objektif bir şiddetli konvektif fırtına çevre koşulları klimatolojisi oluşturulmuştur. Bu klimatolojide 1979–2014 periyodu için mevcut olan ECMWF ERA-interim verisi kullanılmıştır. Klimatoloji yalnız Türkiye için değil, Avrupa, Orta Doğu ve Kuzey Afrika'yı içeren bir domain için üretilmiştir. Surface-based Convective Available Potential Energy (SBCAPE), Mixed-layer Convective Available Potential Energy (MLCAPE), Most Unstable Convective Available Potential Energy (MUCAPE), Surface-based Convective Inhibition Energy (SBCIN), Mixed-layer Convective Inhibition Energy (MLCIN), Most Unstable Convective Inhibition Energy (MUCIN), Surface-based Lifting Condensation Level (SBLCL), Mixed-layer (lowest 500m) Lifting Condensation Level (MLLCL), 0–6 km wind shear, 0–3 km wind shear, 0–1 km wind shear ve orta troposferik (700–500- hPa) lapse rate (LR7050) değerleri domain içerisindeki tüm grid noktalarında 35yıl için hesaplanmıştır. Ayrıca kompozit parametrelerin şiddetli konvektif fırtınaları tespit etmedeki başarısının müstakil parametreler karşındaki üstünlüğü bilindiğinden (örn. Davies ve Johns 1993, Johns vd. 1993, Craven ve Brooks 2004, Gensini ve Ashley 2011) MLCAPE ve 0–6 km wind shear çarpımlarına dayalı bir parametre yardımıyla şiddetli konvektif fırtınalarının bu coğrafyadaki proxy dağılımları incelenmiştir. Bölge üzerindeki CAPE dağılım paternlerinde ITCZ, Akdeniz, Kızıl Deniz ve Umman Denizi'nin yoğun etkisi görülmektedir. Bu etki sadece denizler üzerinde sınırlı kalmayıp, bu denizlere kıyısı olan karalar üzerinde de gerçekleşmektedir. CAPE değerlerinin mevsimsel salınımı çok belirgin bir döngü sergilemektedir. En yüksek CAPE değerleri yazın, en düşük CAPE değerleri ise kışın mevcuttur. Geçiş mevsimlerine bakıldığında CAPE değerlerinin Akdeniz, Kızıl Deniz, Umman Denizi ve çevrelerinde sonbaharda ilkbahara oranla daha yüksek olduğu görülür. Bu büyük su kütleleri yazın gerçekleşen maksimum seviyedeki güneşlenmenin ardından haftalarca sıcak kalarak sonbaharda bölge için önemli bir ısı ve nem kaynağı teşkil eder ve yüksek CAPE değerlerine neden olurlar. Bu etki, yüksek enlemlerinden dolayı yazın daha az ısınan Karadeniz ve Hazar Denizi'nin güney kesimlerinde de az da olsa görülür. En yüksek 0–6 km rüzgâr kayması değerleri ise kuvvetlenen jet rüzgârlarına bağlı olarak kış aylarında jeti takip eden bir kuşak üzerinde görülür. Domain içerisinde şiddetli konvektif fırtına oluşumu için en önemli bileşenleri teşkil eden yüksek CAPE değerleri ve yüksek rüzgâr kayması değerlerinin kesişiminin gerçekleşmesinin en muhtemel olduğu dönem bahar ayrında ve Güney Avrupa, Kuzey Afrika ve Türkiye'yi içeren zonal bir kuşak üzerindedir. Somali ve Umman Deniz'i üzerinde Haziran'dan Eylül'e kadar gözlemlenen ve Somali aşağı seviye jeti ile ilişkili olan ekstrem 0–1 km rüzgar kayması değerleri aynı aylarda bölgede gözlemlenen yüksek CAPE değerleri düşünüldüğünde oldukça dikkat çekicidir. Ayrıca, konvektif fırtına çevre koşullarının mevsimsel ve coğrafi dağılımlarının Türkiye hortum ve iri taneli dolu klimatolojileri ve mevcut gök gürültülü fırtına gözlemleri ile oldukça uyumlu olduğu görülmektedir.