Bugün dünyanın hemen her yerinde havanın nasıl olacağını öğrenebiliyoruz. Ancak Jack ve Vilhelm Bjerknes’in katkıları olmasaydı, hatta iki dünya savaşı yaşanmasaydı, bugün bile yarın yağmur yağıp yağmayacağını bilemeyebilirdik.
14 Kasım 1854’te Fransız ve İngiliz donanmaları, Karadeniz’de çıkan şiddetli bir fırtınaya yakalandı. Bu fırtına, en seçkin gemilerden bazılarının ağır hasar almasına yol açtı. Yaşanan felaketin ardından kamuoyu, fırtınaların önceden kestirilip kestirilemeyeceğini sorgulamaya başladı.
Fransa İmparatoru Napolyon III, bu sorulara yanıt aramak için dönemin saygın bilim insanlarından birine başvurdu. Bu kişi, Uranüs’ün yörüngesindeki sapmaları inceleyerek Neptün’ün varlığını doğru biçimde öngören Urbain Jean Joseph Le Verrier idi.
Le Verrier, bu sorunu sistemli bir yaklaşımla ele aldı. Kırım Yarımadası üzerinde oluşan fırtınaya ilişkin mümkün olduğunca çok meteorolojik veri topladı. Ardından, aynı hava basıncının ölçüldüğü noktaları birleştirerek haritalar hazırladı. Zaman içindeki değişimleri incelediğinde, siklonun merkezine yakın bölgelerde hava basıncının belirgin biçimde düştüğünü tespit etti.
Bu bulgu, hava koşullarıyla eş zamanlı olarak çizilen meteorolojik haritaların, büyük fırtınaların oluşumunu ve hareketini öngörebileceğini gösterdi. Keşfin ardından Avrupa genelinde hava gözlem istasyonları kuruldu. Yetkililer, bu istasyonları telgraf hatlarıyla birbirine bağlayarak kıtayı kapsayan bir iletişim ağı oluşturdu.
Ancak erken dönem hava tahminlerinin önünde ciddi bir engel vardı. Bu tahminler yalnızca gözlemlerden ve deneyimlerden elde edilen bilgilere dayanıyordu. Örneğin, hava basıncındaki ani düşüşlerin kötü havayı haber verdiğini biliyorlardı. Buna rağmen, gelecekteki hava durumunu güvenilir şekilde hesaplayacak matematiksel denklemleri henüz geliştirememişlerdi.
Bu tablo, 20. yüzyılın başlarında köklü biçimde değişti. Bu dönüşümde, Norveçli jeofizikçiler olan baba–oğul Vilhelm ve Jacob Bjerknes’in çalışmaları belirleyici bir rol oynadı. Bjerknes’ler yaşamlarını atmosferin nasıl işlediğini anlamaya adadı. Bu çabaları, bugün kullandığımız hava tahmin modellerinin ortaya çıkmasına katkı sağladı.
Hava Durumu Tahmini Nasıl Yapılır?
1897’de, Jacob’ın babası Vilhelm Bjerknes önemli bir bilimsel atılım gerçekleştirdi. Atmosferde etkileşen hava kütlelerine benzer biçimde, homojen olmayan bir akışkan içindeki girdabın hareketini tanımlayan bir teorem geliştirdi.
Bjerknes’e göre atmosferin mevcut durumu yeterince iyi tanımlanabilirse, gelecekteki hava koşulları da matematiksel denklemler yardımıyla hesaplanabilirdi. Başlangıç koşulları bilindiğinde, atmosferin zaman içindeki değişimi teorik olarak öngörülebilirdi. Ancak bilgisayarların henüz bulunmadığı bir dönemde bu kadar karmaşık hesaplamaların yeterince hızlı yapılması mümkün değildi. Bu nedenle yöntem uzun süre uygulamaya geçirilemedi.
Bjerknes’in temel fikri, atmosferi küçük birimlere ayırmaktı. Atmosferi bir ızgara şeklinde düşünerek, her birimde sıcaklık, nem, basınç ve rüzgâr gibi temel değişkenlerin tanımlanabileceğini varsaydı. Bu birimler zamanla değişiyor ve birlikte atmosferin genel davranışını belirliyordu.
Bugün meteorologlar aynı yaklaşımı kullanmaktadır. Süper bilgisayarlar, atmosferin her bir noktasına ait verileri fizik yasalarına göre işleyerek bu noktaların zaman içindeki değişimini hesaplar. Bu sayede bir haftadan daha uzun süreli hava tahminleri yapılabilmektedir.
Neden Vilhelm Ve Jack Bjerknes Meteorolojinin Öncüsüdür?
1913’te Vilhelm Bjerknes, Almanya’daki Leipzig Üniversitesi’nde kurulan yeni bir jeofizik enstitüsünün başına geçti. Burada etrafı yetenekli öğrencilerle çevriliydi. Bunlardan biri, rüzgârın deniz akıntılarını nasıl yönlendirdiğini açıklayan kuramıyla tanınacak olan Vagn Walfrid Ekman’dı. 1915’e gelindiğinde, Vilhelm’in oğlu Jacob da bu gruba girdi.
Ne var ki bu çalışmalar, I. Dünya Savaşı’nın patlak vermesiyle zor bir döneme girdi. Avrupa’daki telgraf hatlarının kesilmesi, küresel hava haritalarının hazırlanmasını neredeyse imkânsız hâle getirdi. Bu durum, yıllardır hava gözlemlerinin ve hesaplamalarının haritalar üzerinde birleştirilmesini savunan Vilhelm Bjerknes için özellikle yıpratıcıydı.
1916 yılında, Vilhelm Bjerknes’in doktora öğrencilerinden Herbert Petzold, Verdun Muharebesi’nde hayatını kaybetti. Vilhelm, Jack Petzold’un yarım kalan araştırmalarını devraldı. Bu çalışmalar, atmosferdeki belirgin hava kütlelerinin hareketini ifade eden ve “yakınsama çizgileri” olarak adlandırılan yapıları inceliyordu.
Kısa bir süre sonra Jack, ilk bilimsel makalesini yayımladı. Bu çalışmada rüzgâr çizgilerinin binlerce kilometre boyunca uzanabildiğini, genellikle doğuya doğru sürüklendiklerini ve bulutlanma ile yağışla bağlantılı olduklarını ortaya koydu.
1917’ye gelindiğinde Almanya’daki çatışmalar Bjerknes ailesini ülkeden ayrılmaya zorladı ve Norveç’e geri döndüler. Vilhelm Bjerknes, Bergen’deki Norveç Müzesi bünyesinde kurulan yeni Jeofizik Enstitüsü’nde profesör oldu. Burada, daha sonra Bergen Okulu olarak anılacak olan hava analizi yaklaşımını geliştirmeye başladı.
Norveç kıyıları Bergen Okulu’nun doğal çalışma alanı hâline geldi. Vilhelm, hükümetle yaptığı görüşmeler sayesinde güneydeki hava gözlem istasyonlarının sayısını büyük ölçüde artırdı. Savaş yıllarında yaşanan kıtlık, bu çalışmaları hayati kıldı. Bu nedenle hava tahmini Vilhelm için yalnızca bilimsel bir uğraş değil, tarımsal üretimi desteklemeye yönelik acil bir ihtiyaçtı.
Bjerknes’lerin topladığı büyük miktardaki hava verisi, Jack’in kuramını geliştirmesine imkân verdi. 1918 sonbaharına gelindiğinde önemli bir keşfe ulaştı. Bu hava çizgileri, düşük basınç etrafında dönen büyük hava kütleleri olan siklonlarla bağlantılıydı.
Jack, hava haritalarının ve hava tahminlerinin en ayırt edici unsurlarından birini tanımlamıştı. Savaşla ilişkilendirilen bu yapılar, ilerleyen orduların hatlarını andırdıkları için bu adla anılacaktı. Jack Bjerknes, “cephe”yi keşfetmişti.
Sonuç Olarak
Okuma önerisi: Hava Durumunda Yüzde 30 Yağmur İhtimali Var Dediklerinde Ne Anlamalıyız?
Bergen Okulu, I. Dünya Savaşı boyunca Jack’in kuramları doğrultusunda çalışmalarını sürdürdü. Matematiksel analizleri ve kendi hava istasyonlarından gelen verileri kullanarak hava haritalarını köklü biçimde yenilediler. Daha sonra “soğuk cephe” ve “sıcak cephe” olarak adlandırılacak farklı yakınsama çizgilerini tanımladılar.
İzleyen on yıllarda hava tahmini geliştikçe, Jack Bjerknes’in ilgisi atmosferin daha geniş ölçekli sorunlarına yöneldi. El Niño’nun, daha önce yalnızca Peru’ya özgü yerel bir olgu olarak bilinirken, aslında küresel bir salınımın sonucu olduğunu ve dünyanın birçok bölgesini etkilediğini ilk fark eden kişi oydu.
Temmuz 1939’da Jack Bjerknes, eşi ve çocuklarıyla birlikte geçici olması planlanan bir konferans turu için ABD’ye gitti. Ancak Nisan 1940’ta Almanya’nın Norveç’i işgal etmesiyle ülkesindeki hava uyarı servisi faaliyetlerini durdurdu ve bu yolculuk kalıcı bir göçe dönüştü.
Savaş sırasında Müttefikler için kritik bir uzman hâline gelen Bjerknes, ABD Hava Kuvvetleri’nin isteğiyle Los Angeles’taki Kaliforniya Üniversitesi’nde hava subayları yetiştiren bir okul kurdu. Aynı dönemde Bergen Okulu’nun geliştirdiği Norveç siklon modeli de savaşın yarattığı ihtiyaçlar sayesinde resmî olarak uygulanmaya başladı.
Günümüzde hava tahminlerinin büyük bir bölümü hâlâ Norveç siklon modeli üzerine kuruludur ve bu model varlığını Jack ve Vilhelm Bjerknes’e borçludur.
Kaynaklar ve ileri okumalar:
- Grønås, Sigbjørn. (2005). Vilhelm Bjerknes’ Vision for Scientific Weather Prediction. Washington DC American Geophysical Union Geophysical Monograph Series. 357-366. 10.1029/158GM22.
- How a Father And Son Helped Create Weather Forecasting as We Know It. Kaynak site: Atlas. Yayınlanma tarihi: 22 Kasım 2016. Bağlantı: How a Father And Son Helped Create Weather Forecasting as We Know It
- Alley, R.B., K.A. Emanuel and F. Zhang. “Advances in weather prediction.” Science, 365, 6425 (January 2019): 342-344 © 2019 The Author(s
Matematiksel
