Oraj

Oraj gök gürültülü yağmur demektir. Atmosferde şiddetli rüzgârların, gök gürültülü, şimşekli ve yıldırımlı çok şiddetli yağmurların olduğu gökyüzü durumunu anlatmak için kullanılır. Bu tür fırtınalara oraj fırtınaları adı verilir.

Bulutlar yüksekliklerine göre yüksek, orta ve alçak bulutlar olarak sınıflandırılır.Yüksek bulutların tabanları 4.000-4.500 metre arasında değişir. Buz kristallerinden oluşmuşlardır. Orta bulutların taban yükseklikleri 2.000-7.000 metre arasında değişir. Sıcaklıklar donma derecesinin altına düştüğünde veya aşırı soğumanın olduğu durumlarda oluşurlar ve buz kristalleri ile su damlalarından meydana gelirler.Alçak bulutların tabanları yer yüzeyinden başlayarak 2.000 metre kadar yükselir. Aşırı soğumuş su damlalarından veya bazen buz kristallerinden oluşurlar.

Yüksek bulutlar kendi içlerinde Sirrüs, Sirrokümülüs ve Sirrostratüs olarak ayrılırlar. Sirrüs bulutlarının en yüksek olanıdır. Gökyüzünde dalgalı serpintiler halinde, çok ince, zayıf tül gibi demetler veya iplikler halinde olurlar. Sirrokümülüs bulutları pamuk ve kar lapaları gibi görünen bulutlardır. Sirrostratüs bulutları çok ince çarşaf bulutlardır. İçlerinden güneş ve ay görünür ve hale oluşur. 

Orta bulutlar iki gruba ayrılırlar. Bunlar; altokümülüs ve altostratüstür. Altokümülüsler ruplar veya düz hatlar oluşturacak yuvarlak bulut kütleleridir. Altostratüs bulutları genelde tüm gökyüzünü kaplayan kalın gri çarşaf gibi bulutlardır. Altostratüsün varlığı yaklaşan bir sıcak cepheyi gösterir.

Alçak bulutlar üç gruba ayrılır. Bunlar; stratüs, stratokümülüs ve nimbostratüstür. Yukarı seviyelerde oluşmuş sis tabakasına benzer bulutlara stratüs denir. Stratokümülüs bulutları seri hâlinde yuvarlak hava parsellerinden veya yuvarlak hatlı
bulut parçalarından oluşur. Nimbostratüs bulutları ise alçak seviyede oluşan homojen, karanlık gri bulutlardır.

Oluşma mekanizmalarına göre bulutlar iki gruba ayrılır. Bunlar; kümülüs (veya kümülüform) ve stratüs (veya stratiform) bulutlarıdır. Kümülüform tipi bulutlar düşey olarak büyüyen pamuk gibi bulutlardır. Stratiform tipi bulutlar ise yatay yönde çok geniş alanlara yayılan koyu renkli kalın bulutlardır. Kümülüs tipi bulutlar konvektif olarak yükselen akımların olduğu kararsız havalarda oluşurlar. Stratüs tipi bulutlar kararlı havalarda meydana gelirler.

Konvektif olarak yükselen akımların olduğu kararsız havalarda oluşan oluşan bulut tipi kümülüform tipi bulutlardır.

Kümülüs tipi bulutlar kendi içlerinde kümülüs, kümülüs kuleleri ve kümülonimbüs olmak üzere 3 alt grupta incelenir. Kümülüsler çok yoğun düşey gelişimli bulutlardır. Kalın, yuvarlak hatlı, pütürlü ve pamuk şekerini andıran bir görüntüye sahiptirler. Genellikle düz taban hattına ve yuvarlak tavan hattına sahiptirler. Kümülüs kuleleri yükselici akımlar nedeni ile dikine gelişerek kuleleşen ve parseller halinde oluşan kümülüs bulutlarına verilen isimdir. Bu bulutun altında çok sert bir hava vardır. Çok kuvvetli buzlanmaya neden olurlar. Kümülonimbüsler donma seviyesinin çok üzerinde sıcaklıkların bulunduğu yüksekliklere ulaşan yoğun kümülüs kütleleridir. Oraj fırtınalarına ve yıldırıma neden olurlar.

Oraj fırtınaları kararsız bir atmosferde sıcak ve nemli bir hava parselinin yükselmesi sonucunda meydana gelir. 

Kararsız bir atmosferde sıcak ve nemli bir hava parselinin yükselmesine neden olarak oraj fırtınalarının oluşmasını sağlayan etken yer yüzeyinin eşit olmayan ısınması, arazinin şekli (topografya), sıcak havanın cephe zonu boyunca yükseltilmesidir. Eğer yukarı seviyelerde yukarı yönlü akımların olduğu diverjans alanları var ise bu alanlar da oraj fırtınalarının oluşumu için en uygun şartları sağlar. Çünkü bu tür rüzgârlar hemen altlarındaki havayı yukarı seviyelere taşıyarak oraj fırtınasının gelişmesine yardımcı olurlar.

Oraj fırtınaları oluşum nedenlerine göre iki gruba ayrılır. Bunlar; hava kütlesi oraj fırtınaları ve şiddetli oraj fırtınalarıdır.

Hava kütlesi oraj fırtınalarının gelişimi üç safhada olur. Bunlar: Oluşma (Kümülüs) safhası, Olgunlaşma safhası ve Dağılma safhasıdır.Oluşma safhası kümülüs safhası olarak da bilinir. Nemli hava kütlesi yükselir, yükselirken soğur, yoğunlaşır ve tek bir kümülüs bulutunu veya bir kaç tane sıra ile tekil kümülüs bulutları grubunu oluşturur. Olgunlaşma safhasında oraj bulutu en şiddetli hâlindedir. Bulutun üst kısmı kararlı atmosfere ulaşmıştır. Bu safhada bulut 12 km ve üstünde bir yüksekliğe ulaşmıştır, taban kısmında ise birkaç km çapındadır. Yıldırım ve gök gürültüsü bu aşamada görülür. Şiddetli yağmur ve bazen küçük çaplı dolu, buluttan aşağı düşer. Dağılma safhası, bulut içerisindeki yağmur nedeni ile oluşan aşağı yönlü akımlar tüm bulutu kapladığı zaman başlar. Bu aşamada sıcak ve nem yoksunu olan bulut içerisinde artık bulut damlacıkları oluşmaz. 

Hava kütlesi oraj fırtınalarında yıldırım ve gök gürültüsü olgunlaşma safhasında görülür.

Dağılma safhası, olgunlaşma safhasının başlangıcından 5 dakika ile yarım saat sonra
başlar. Dağılma safhası bulut içerisindeki yağmur nedeni ile oluşan aşağı yönlü akımlar
tüm bulutu kapladığı zaman başlar.

Aşağı yönlü akımlar yer yüzeyine değdiğinde yerdeki sıcak nemli havanın yukarı doğru
hareket etmesine ve bu şekilde soğuk cephenin oluşmasına neden olur. Bu yükselen hava da kendisi bir dizi oraj fırtınası bulutları oluşturabilir. Bu şekilde oluşan oraj fırtınası bulutları dizisine çok hücreli oraj fırtınaları denilir. Bu şartlar altında oluşan cephesel oraj fırtınaları çok şiddetlidirler ve tekil hava kütlesi oraj fırtınaları ile aynı safhalardan geçerler.

Hava kütlesi oraj fırtınalarında olduğu gibi nemli havanın karasız havada yükselmesi sonucunda oluşurlar. Ancak hava kütlesi oraj fırtınalarından farklı olarak, şiddetli oraj fırtınaları çok kuvvetli rüzgâr kaymalarının olduğu bölgelerde de oluşur. Rüzgâr kaymaları, olgunlaşma safhasında görülen bulut içerisindeki yukarı yönlü akımların eğilmesine neden olur. Bulutun tabanından giren sıcak yukarı yönlü akımlar, soğuk aşağı yönlü akımlar üzerinden eğik eksen boyunca yükselir. Bulut içerisindeki yağmur yukarı yönlü akımların tutamayacağı kadar ağırlaştığında,yağmur aşağı yönlü akımlarla beraber düşer. Hava kütlesi oraj fırtınalarında olduğu gibi yukarı yönlü akımlara karşı hareket etmezler. Bu nedenle yukarı yönlü akımlar kuvvetlidir ve kolayca dağılmazlar. 

Soğuk aşağı yönlü akımlarla yüzeydeki yukarı yönlü ve sıcak nemli akımları birbirinden ayıran zon “fırtına zonu” (gust front) olarak adlandırılır. Fırtına zonunun geçişi sırasında rüzgâr kayması meydana gelir, rüzgâr şiddeti 45 knot’ı aşacak şekilde artar, ve fırtına oluşur. Sıcaklık hızlı bir şekilde düşer ve soğuk ve ağır havanın yer aldığı aşağı yönlü akımların olduğu kısımda basınç yükselir. 

Çok şiddetli oraj fırtınalarında bulutun alt kısmındaki aşağı yönlü akımlar çok küçük bir alanda lokalize olabilir. Bu tür küçücük alanlarda görülen aşağı yönlü akımlar “aşağı yönlü hava patlaması – downbursts” oluşturur. Bu hava patlamaları zayıf binalara ağır hasar verebilir, ağaçların yıkılmalarına vb. neden olurlar. Aşağı yönlü bu hava patlamaları, bölgeye giren uçakların yükseklik kaybederek düşmesine neden olur. Bu tür aşağı yönlü hava patlamaları Cb bulutlarının da en üst kısımlarında oluşur ve yere kadar inebilir.

Şiddetli oraj fırtınalarının iki tipi vardır. Bunlar: Süper hücreli oraj fırtınaları, Sağanak hatlı oraj fırtınalarıdır.

Süper hücreli oraj fırtınaları, kendilerini tek bir varlık olarak saatlerce tutabilecek kadar
şiddetli aşağı ve yukarı yönlü akımların olduğu oraj fırtınalarıdır. Bu tür süper hücreli oraj fırtınaları çok büyük dolu hasarlarına ve tornadoların oluşmasına neden olur.

Sağanak hatlı oraj fırtınaları veya kısaca sağanak hatları şiddetli oraj fırtınasının fırtına
zonu (gust front) boyunca meydana gelen oraj ve şiddetli yağmur getiren fırtınalardır.
Sağanak hatları birden fazla oraj fırtınasının soğuk cephenin önünde oluşmasından meydana gelir. Bir sağanak hattı bazen soğuk cephe boyunca veya sıklıkla soğuk cephenin biraz ilerisinde, 100-300 km ötesinde, oluşur. Soğuk cephenin ötesinde oluşan sağanak hatlarının nedeni soğuk cephe üzerinde gelişen hava dalgasıdır. Sağanak hatları yüzlerce km uzunluğunda olabilir. Bir sağanak hattı konvektif kısım ve stratiform kısım olmak üzere iki kısımdan oluşur. Konvektif kısım fırtınanın ilerleyen kısmındadır ve genellikle çok dardır. Çok kuvvetli yukarı yönlü akımlarla, yıldırımla ve şiddetli yağmurla belirgindir.  Sağanak hattının stratiform kısmı konvektif kısmını takip eder ve genellikle yüzlerce km genişliğindedir. Bazen yıldırımlı olmak üzere hafif ve orta şiddetli yağmur ile karakterize edilir.

Sıcaklığın ve nemin bir kombinasyonunun sonucu olarak ekvatoral karasal hava kütleleri oraj fırtınasının oluşumu için en muhtemel kaynaklardır. Bu bölgelerde her üç günde bir oraj fırtınası oluşabilir. Oraj fırtınaları aynı zamanda okyanuslar üzerinde, yükselici hareketi sağlayacak alçak seviye konverjans hattının olduğu Tropiklerarası Konverjans Zonu (ITCZ) boyunca da görülürler

Oraj fırtınaları kutup bölgeleri ve subtropikal bölgelerdeki çöl alanları gibi kuru iklimlerde çok nadir oluşurlar.

Ülkemizin Doğu Karadeniz, Doğu Anadolu, İç Anadolu’nun batısı, Trakya, Ege Bölgesi’nin batısı ve Akdeniz Bölgesi’nin doğusunda yıllık ortalamalara göre orajlı gün sayısı 20-30 arasındadır. Biraz daha az sıklıkta 10-20 arasında ise İç Anadolu’nun ortası, Güneydoğu Anadolu ve Marmara bölgesinin doğusunda oluşmaktadır. Türkiye'de oraj fırtınalarının en sık görüldüğü yerler lokalize olmuş bölgelerdir. Bunlar: Akdeniz Bölgesi’nin güney batısı, Kars ve Iğdır’dır.

Bulutların yük ayrışımı konusunda kabul edilen en yaygın teori, dolu tanelerinin bulut içinde aşağıya doğru hareket ederken etrafındaki buz kristalleri ve damlacıkları elektriklendirdiği teorisidir. Sıvı damlacıklar dolu ile çarpıştıklarında dolu parçacığı üzerinde donarlar. Bu esnada gizli ısı açığa çıkar. Bu ısı dolu tanesinin yüzeyini çevresindeki buz kristallerine göre daha sıcak tutar. Elektronlar sıcak cisimden soğuk cisme doğru akar. Buna göre dolu taneciği buz kristali ile temas ettiğinde, dolu üzerindeki elektronlar buza doğru hareket eder. Böylece dolu taneciği negatif yüklenirken, buz kristali pozitif yüklü hâle gelir.

Zıt yükler birbirini çekeceğinden negatif yüklü bulut tabanı yerde pozitif yüklerin toparlanmasına neden olur. Oraj bulutu hareket ettikçe yer yüzeyindeki bu pozitif yüklü bölge de bulut ile beraber hareket eder. Pozitif yük yerden yukarı doğru çıkan, binalar, ağaçlar, direkler vb. sivri uçlu objeler üzerinde en yoğun hâlde bulunur. Bulut tabanı ile pozitif yüklü yer arasında elektrik potansiyeli farkı oluşur. Kuru havada, hava çok iyi bir yalıtkan olduğundan, akım oluşmaz. Bulut tabanı ile yer arasında yavaş yavaş elektrik potansiyeli artar. Elektrik alanı 3 milyon V/m’i aştığında havanın yalıtkanlık özellikleri kalmaz. Elektrik akımı meydana gelir ve yıldırım oluşur.

Buluttan yere oluşan yıldırım bulutun orta kısmından bulut tabanına ve yere doğru akan elektron akımıdır. Bu elektron boşalması bir kaç adımda meydana gelir. Her bir elektron boşalması sırasında elektronlar 50 m ilerler. Sonra bir saniyenin 50 milyonda biri kadar duraklar. Sonra tekrar 50 m ilerler. Bu akıma “ilerleyen rehber akım” denilir.

Yıldırım boşalması sırasında elektronların hareket ettiği hat boyunca sıcaklık 30.000 C’ye kadar yükselir ve bulut içerisinde o bölgedeki hava ısınır. Bu aşırı ısınma havanın çok gürültülü bir şekilde genleşmesine ve bu şekilde genişleyen bir ses dalgasına neden olur. Bu ses dalgası duyduğumuz yıldırıma mahsus tipik “gök gürültüsü” oluşturur.