Yeryüzünü kuşatan atmosfer, troposfer diye adlandırılan alt tabakadan ibarettir. Deniz seviyesinden itibaren yüksekliği 10 km. dir. Bacadan ve egzozdan atılan kirleticilerin atmosferde dağılmasını etkileyen parametreler meteorolojik şartlar ile bölgenin topografik özellikleridir.

Günlük yaşamımızı etkileyen tüm meteorolojik olaylar troposferde oluşmaktadır. Troposferde düşük basınç şartları altında, sıcaklık yükseklikle azalır. Böyle durumlarda yer seviyesindeki hava kütlesi ve bacalardan atılan gazlar yükselir ve dağılır. Sıcaklık genelde yerden yükseklikle 0, 65 oC/100 metre oranında azalır. Hava yerden yukarı doğru yükselirken genişler ve soğur. Hava içindeki nem, bulut oluşturmak üzere yoğunlaşır. Bu şartlar altında troposferde hava kirliliği ile ilgili sorun olmaz ve gazlarda çökme meydana gelmez.

Kararsız (anstabil) ve nötr şartlarda, yere yakın hava, üstteki havadan daha hızlı olarak ısınır. Isınan hava soğuk tabakaya doğru yükselir. Sıcaklığın yerden yükseklikle azalması, havayı karıştırarak bacalardan ve egzozlardan atılan kirleticilerin dağılmasına ve seyrelmesine yardımcı olur. Bir parsel hava, çevre havasından daha sıcaksa bu hava atmosferde kendi sıcaklığına, yoğunluğuna ve basıncına ulaşıncaya kadar yükselir. Böylece kararsız ve nötr şartlarda bacadan ve egzozdan atılan gazların atmosferde yükselmesi ve dağılması hızlı bir şekilde gerçekleşir.

Sıcaklık İnversiyonu

Sıcaklık inversiyonu, yüksek basınç şartlarının hakim olduğu günlerde, açık hava ve sakin rüzgar şartlarında meydana gelir. Özellikle açık hava (bulutsuz) ve sakin rüzgarlı (hızı düşük) gecelerde, yer infra-kızıl radyasyonu yayarak hızlı şekilde soğur. Böylece yer ve yere yakın yüzey, yukarıdaki yüzeyden daha soğuk olur. Bu duruma sıcaklık inversiyonu denir. Böyle zamanlarda hava kütlesi yukarı doğru değil daha soğuk ortam olan aşağı doğru hareket etme meylindedir.

İnversiyon, atmosferik şartların en muhtemel sonucunda meydana gelir. Sıcaklık inversiyonu, bacadan veya egzozdan atılan kirleticiler olmazsa, genel olarak zararlı sonuçlar oluşturmayan normal bir meteorolojik olaydır. Sanayi bölgeleri ile şehir içi bölgelerde inversiyon olayı hava kalitesi üzerinde olumsuz etki oluşturabilir. Bacadan atılan sıcak ve hafif gazlar yükselir, genleşir ve sonra soğur. İnversiyonlu günlerde bacadan atılan sıcak kirleticiler yer seviyesinde tutulabilir ve birikebilir. Bu durumda bacalardan ve egzozlardan atılan kirleticiler inversiyon tabakası içinde veya altında tutulur ve birikmeye başlar. Bacadan atılan kirletici miktarı azaltılmıyorsa ve inversiyon süresi de uzuyorsa o bölgede ciddi hava kirliliği problemi yaşanabilir. Çünkü inversiyonlu şartlarda gazların dikey değil düşey hareketi ve birikmesi söz konusudur. Ayrıca soğuk hava, sıcak havadan daha yoğundur. Bu durum yer seviyesindeki havanın ve kirleticilerin yükselmesini ve seyrelmesini önler.

İnversiyon tabakasının üzerinde ise sıcaklık yükseklikle azalmaya devam eder.

Bulutlarla örtülü havalar termal radyasyonu absorbe eder ve radyasyonun yeryüzüne dönmesine neden olur.

Üç temel inversiyon vardır. Bunlar; radyasyon inversiyonu, çökme inversiyonu ve adveksiyon inversiyonudur.

Bölüm1 : Radyasyon inversiyonu, Çökme İnversiyonu

RADYASYON İNVERSİYONU

Yüksek basınç şartları altında bulutsuz ve sakin rüzgarlı günlerde radyasyon inversiyonu gerçekleşir. Radyasyon inversiyonu genel olarak geceleri başlar. Bulutsuz gecelerde yer ısısını hızlı şekilde yayar. Sonuç olarak hem yer ve hem de yere yakın hava tabakası hızlı şekilde soğur. Üst tabakadaki hava tabakası ise daha sıcak hale geçer. Böylece radyasyon inversiyonu oluşur. Bu durumda yer daha soğuktur. Radyasyon inversiyonu havada sis oluşumunu başlatır, aynı zamanda gazları ve partikülleri içinde tutar. Güneş ışınları sabahleyin soğuk yer tabakasına nüfuz ederek inversiyonu kırmaya çalışır. Isınan hava ile sis tabakası ortadan kalkar. Eğer hava çok sakin ve aşırı nemli ise güneş ışınlarının radyasyon inversiyonunu ortadan kaldırması zaman alabilir. Bu süre birkaç saatten birkaç güne kadar sürebilir.

Radyasyon inversiyonu sonbahar ve ilkbahar aylarında sık aralıklarla olmakla birlikte kış ve yaz aylarında da meydana gelir. Radyasyon inversiyonu genellikle gece saatlerinde başlar ve sabah saatlerinde etkisini devam ettirir. İnversiyon, hava kirliliğinin yoğun olduğu il ve ilçelerde daha uzun süre devam etmektedir.

Londra'da 1952 yılında gerçekleşen ve binlerce kişinin ölümüne neden olan inversiyon, radyasyon inversiyonudur. Yer seviyesinde ciddi sis oluşmuştur. Yüksek basınclı, sakin havada bacadan atılan kirleticiler sis tabakası içinde tutulmuştu. Radyasyon inversiyon 5 Aralıkta başlamış 10 Aralığa kadar devam etmiştir. Güneş ışınları sis tabakasını ısıtıp ortadan kaldıramamıştı. İngiltere'de yaşanan radyasyon inversiyonu görüntüleri Şekil 1'de verilmiştir.


Şekil 1. İngiltere'de Yaşanan Radyasyon İnversiyonu Görüntüleri

ÇÖKME İNVERSİYONU

Dağ eteği bölgeleri ile vadilerde çökme inversiyonu sık aralıklarla meydana gelmektedir. Yüksek basınç şartları altında açık havalar (bulutsuz havalarda) ile sakin rüzgarlı hallerde, bir tepe, dağ bölgesi, engel gibi yüksek bölge üzerinden dağ eteği veya vadi üzerine gelen soğuk hava tabakası yüksek bölgeden aşağı doğru inerken sıkışır. Sıkışan hava kütlesi ısınır. Böylece yerden belli bir yükseklikte sıcak hava tabakası oluşur. Yer seviyesindeki hava kütlesi inversiyon tabakasına kadar yükselir. İnversiyon tabakası bir kapak gibi hareket ederek hava kütlesinin ve kirleticilerin daha fazla yükselmesini ve dağılmasını engeller.

Los Angeles'de bu tür inversiyon sık aralıklarla meydana gelir. Doğudan gelen sıcak çöl havası dağ üzerinden şehir üzerine eser. Pasifikten (denizden) gelen soğuk hava ise yere yakın yere yerleşir. Böylece yüksekten gelen sıcak hava tabakası denizden gelen soğuk hava tabakası üzerine yerleşerek bir tabakalaşma oluşur.

Çökme inversiyonu, radyasyon inversiyonuna göre daha etkilidir. Etki süresi daha uzundur. Bu tür inversiyonlar genel olarak ilkbahar ve sonbahar aylarında daha sık aralıklarla meydana gelir.

Atmosferde bir kaç km. içinde çökme inversiyonu meydana gelir. İnversiyon tabakasının yerden yüksekliği oldukça önemlidir. İnversiyon tabakası yerden ne kadar yüksekte oluşmuşsa bacadan ve egzozdan atılan kirleticilerin atmosferde seyrelmesi o kadar yüksek olur. İnversiyon tabakası yere ne kadar yakın ve ortamdan kalkma süresi uzun ise hava kirliliği bakımından etkisi o kadar şiddetlidir.

Dağlarla veya yüksek tepelerle çevrili şehirlerimizde yüksek basınç şartlarının hakim olduğu açık hava ve sakin kış aylarında bu tür inversiyon sık aralıklarla meydana gelebilir. Eğer bu tür bölgelerde kış aylarında kalitesiz yakıtlar (kükürdü, külü ve nemi yüksek, kalorisi düşük) ısınma amaçlı olarak kullanılıyorsa bacadan atılan kirleticilerin çevre üzerinde etkisi inversiyonlu günlerde fevkalade ölümcül olabilir.

Yüksek tepe veya dağlarla çevrili bölgelerde oluşan çökme inversiyonuna ait detaylar Şekil 2'de verilmiştir. Şekil 2'de görüldüğü gibi yerden belli yüksekliğe kadar sıcaklık yerden yükseklikle azalmaktadır. Belli bir yükseklikte ise sıcaklık yükseklikle artmaktadır. Bu tabakanın üzerinde de sıcaklık yine yükseklikle azalmaktadır. İnversiyon tabakası bir kapak gibi hareket ederek yer seviyesindeki gazların daha fazla yükselmesini ve dağılmasını engellemektedir.

Çökelme inversiyonu kalitesiz yakıt ve yakma sistemlerinin kullanıldığı il ve ilçelerde daha etkili olmaktadır.

Şekil 2. Çökme İnversiyonunda Sıcaklığın Yükseklikle

Şekil 3. Vadide Gerçekleşen Çökelme İnversiyonun Etkileri

Prof. Dr. Mustafa ÖZTÜRK

Müsteşar Yardımcısı

Çevre ve Orman Bakanlığı

Kaynak: "HAVA KİRLİLİÄžİNİ ARTIRAN SICAKLIK İNVERSİYON"