Türbülans nedir, neden olur? Beş ana kaynak

Temel bilgiler

• Türbülans atmosferdeki girdaplardan doğar ve genellikle kaynağına göre gruplanır: konveksiyon, açık havadaki rüzgâr kesmesi, dağ dalgaları, yüzey özellikleri ve uçak izleri [1].
• 2009–2018'de ABD havayollarındaki türbülans kazalarının %57,7'sinde konvektif türbülans, %28,8'inde açık hava türbülansı vardı [1].
• Jet akımları 6–13 km (4–8 mil) yükseklikte, saatte 440 km'yi (275 mil) aşabilen dar ve güçlü rüzgâr kuşaklarıdır [2].
• Rüzgâr kesmesi havanın kararlılığına göre yeterince güçlendiğinde (Richardson sayısı yaklaşık 0,25'in altında), hava dalgalara ve türbülansa dönüşebilir [3].
• Dağ dalgaları, 15 knotu (yaklaşık 28 km/sa) aşan rüzgâr bir sırtın üzerinden estiğinde oluşur; içlerindeki yukarı ve aşağı akımlar dakikada 610 metreye (2.000 fit) ulaşabilir [4].
• Bir uçağın arkasındaki iz girdapları genellikle 1 ile 3 dakika sürer ve uçuş yolunun altına doğru çöker [5].
• Kuzey Atlantik'teki tipik bir noktada şiddetli açık hava türbülansı 2020'de 1979'a göre %55 daha sıktı [3].

Türbülans nedir?

Türbülans, uçağı yukarı-aşağı ya da sağa-sola sarsan, havadaki düzensiz ve girdaplı harekettir. Hava suya çok benzer davranır: akıntılar hâlinde akar, engellerin çevresinde girdaplar oluşturur, farklı hızdaki katmanların buluştuğu yerde dalgalar yapar. Böyle bir havadan geçen yolcu uçağı, rüzgârlı bir günde gölü geçen bir tekneye benzer.

Kemeri bağlı bir yolcu için türbülans rahatsız edicidir ama nadiren tehlikelidir; verileriyle birlikte türbülans uçak düşürür mü rehberimizde anlattık.

NTSB'nin türbülans çalışması onu beş kaynağa ayırır [1]. İşte en çok konuşulanından en yerel olanına doğru:

1. Açık hava türbülansı ve jet akımı

Açık hava türbülansı (CAT), orta ve yüksek irtifalarda güçlü rüzgâr kesmesinden kaynaklanan ve onu belli edecek bir bulutun olmadığı türbülanstır [6]. Çoğu insanın “birden sallanmaya başladı” dediği şey budur.

Baş sorumlu jet akımıdır. Jet akımları üst atmosferde görece dar, güçlü rüzgâr kuşaklarıdır; genellikle 9.100 metre (30.000 fit) civarında, 6 ile 13 km (4–8 mil) arasında değişen yüksekliklerde bulunur ve saatte 440 km'yi (275 mil) aşabilir [2]. Sıcak ve soğuk havanın buluştuğu yerde oluşur ve bu sıcaklık farkının en büyük olduğu kışın en güçlü hâline gelir [2]. Dünya Meteoroloji Örgütü (WMO) kılavuzu, yolcu uçaklarının seyir yaptığı irtifalarda jet akımının kenarına yakın yerlerde türbülans olabileceğini belirtir [6].

Hızlı rüzgâr neden sarsıntıya yol açar? Çünkü hız, yükseklikle birlikte keskin biçimde değişir. Bir hava katmanının diğerinin üzerinden hızla kaydığı yerde sınır, rüzgârın suda dalga yapması gibi kıvrılıp dalgalara dönüşebilir. Meteorologlar bu dönüm noktasını Richardson sayısıyla ölçer: kesme havanın kararlılığını bastırdığında (yaklaşık 0,25'in altındaki bir değer), bu Kelvin–Helmholtz dalgaları oluşup kırılarak türbülansa dönüşebilir [3].

CAT'i önceden fark etmek zordur. Yolcu uçaklarının taşıdığı hava radarında görünmez ve uzaktan algılamayla “uçağın rotasından önce gözlemlenmesi zordur” [3]. Hava modelleri de küçük girdapları doğrudan göremez; bu yüzden tahminciler modelin rüzgârlarından türbülans endeksleri hesaplar [3]. Türbülans haritası ve tahminleri de böyle çalışır.

2. Fırtınalar ve konveksiyon

Konveksiyon, ısının ve nemin atmosferde, özellikle yukarı ve aşağı akımlarla dikey olarak taşınmasıdır [1]. En bilinen biçimi gök gürültülü fırtınalardır ama tek biçimi değildir [1]. Sıcak bir günde kabarık kümülüs bulutları da aynı yükselen havanın daha küçük işaretleridir. WMO kılavuzu bunu sade bir dille söyler: türbülans her zaman konveksiyonla birliktedir [6].

Yaralanmalar açısından en önemlisi konvektif türbülanstır. NTSB'nin 2009–2018 ABD havayolu türbülans kazaları çalışmasında kazaların %57,7'sinde vardı [1]. Fırtınalar aynı zamanda en kolay kaçınılabilen nedendir: hava radarında görünürler ve pilotlar etraflarından dolaşır. Kemer işaretinin tırmanış ve alçalma sırasında bulutların yakınında sık sık yanmasının bir nedeni de budur.

3. Dağ dalgaları

Dağ dalgaları, yüksek arazinin rüzgâr altı tarafında havanın yukarı-aşağı salınmasıdır [4]. Bir derede taşın üzerinden akan suyu düşün: arkasında dalgacıklar oluşur.

Genellikle şu durumlarda oluşurlar [4]:

• rüzgâr sırta neredeyse dik açıyla (30 derece içinde) eser ve yükseklikle yönünü pek değiştirmez;
• sırt tepesindeki rüzgâr 15 knotu (yaklaşık 28 km/sa) aşar ve yükseklikle artar;
• dağların hemen üzerinde kararlı bir hava katmanı (enversiyon) bulunur.

Dalgaların içinde dikey akımlar dakikada 610 metreye (2.000 fit) ulaşabilir [4]. Hava nemliyse dalga tepelerinde düzgün, mercek biçimli lentiküler bulutlar oluşabilir; bunlar dalgaların varlığını gösteren görünür bir işarettir [4]. Tahminciler dağ dalgası tahminleri ve uyarıları yayımlar; ABD türbülans kılavuz haritaları da bunları içerir [7]. Onları en çok hissedebileceğin yerler Rocky Dağları, Alpler ya da And Dağları üzerinden geçen uzun rotalardır; bkz. en çok türbülans yaşanan rotalar (İngilizce).

4. Yüzey (mekanik) türbülansı

Yere yakın yerlerde tepelerin, ağaçların ve binaların üzerinden sürtünerek geçen rüzgâr, taşlı bir dere yatağında yuvarlanan su gibi girdaplara bölünür. NTSB buna yüzey özelliklerinden kaynaklanan türbülans der: hava ile engebeli arazi ya da insan yapımı yapılar arasındaki sürtünme [1].

Bunu çoğunlukla rüzgârlı günlerde kalkışta ve inişten önceki son dakikalarda hissedersin. Kısa sürer, rüzgârlı havada inişlerin biraz yalpalı hissettirmesinin nedeni budur ve pilotlar bunun için sürekli eğitim alır.

5. İz türbülansı

Taşıma kuvveti üreten her kanat, uçlarının arkasında dönen iki girdap bırakır [5]. Uçak ne kadar ağırsa girdaplar o kadar güçlüdür; en güçlülerini büyük, geniş gövdeli jetler üretir [5]. Girdaplar oluştuktan sonra alçalma ve rüzgârla sürüklenme eğilimindedir; genellikle bir ile üç dakika arasında sürer [5].

Hava trafik kontrolörleri, izler alçalıp sönümlenecek zaman bulsun diye uçaklar arasında mesafe bırakır; büyük uçakların arkasında bu mesafe daha fazladır [5]. Bir yolcu uçağı seyir irtifasında eski bir ize nadiren denk geldiğinde yolcular genellikle kısa, keskin bir sarsıntı ya da yalpalama hisseder.

İklim değişikliği türbülansı artırıyor mu?

Açık hava türbülansı için kanıtlar evet diyor. Geophysical Research Letters'ta yayımlanan 2023 tarihli bir çalışma 1979–2020 dönemini 21 türbülans hesaplamasıyla inceledi [3]. Kuzey Atlantik üzerindeki tipik bir noktada şiddetli ve üstü CAT ile geçen yıllık süre %55 artarak 17,7 saatten 27,4 saate çıktı; orta ve üstü %37, hafif ve üstü %17 arttı [3]. En büyük artışlar ABD ve Kuzey Atlantik üzerindeydi [3]; İstanbul–New York gibi uçuşlar da bu okyanusu geçer.

Aynı çalışma, daha fazla türbülans olsa bile gelişen tahminlerin onunla gerçekten karşılaşma olasılığını azaltıyor olması gerektiğine dikkat çeker [3].

Neden bazı uçuşlar daha sarsıntılı geçer?

Nedenleri bir araya koyunca sarsıntılı uçuşların çoğu açıklanır:

• Rota: güçlü bir jet akımı boyunca ya da büyük sıradağların üzerinden geçen uçuşlar daha çok CAT ve dağ dalgasıyla karşılaşır.
• Mevsim: jet akımları kışın en güçlüdür [2]; fırtınalar ise sıcak ve nemli havada daha büyük bir etkendir.
• Uçuşun evresi: tırmanış ve alçalma bulut katmanlarından ve fırtına bölgelerinden geçer; ABD havayolu türbülans kazalarının yaklaşık yarısı alçalma ya da yaklaşma sırasında yaşanır [1].
• Günün saati: bkz. daha az türbülans için en iyi uçuş saatleri (İngilizce).

Sorapuff nasıl yardımcı olur?

Sorapuff'ın rota türbülans tahmini göremediğin nedenlere bakar. Rotan boyunca NOAA'nın GFS rüzgârlarını indirir, bilinen bir açık hava türbülansı endeksini telefonunda hesaplar ve aviationweather.gov'dan fırtına ve dağ dalgası uyarılarını (SIGMET) ve son pilot raporlarını ekler. Binlerce gerçek pilot raporuyla karşılaştırılarak sınandı ve bir olasılık gösterir, asla bir söz değil. Bir tahmin ücretsiz; Pro sınırsız tahmin ekler (fiyat).

Sık sorulan sorular

Türbülans neden olur?

Türbülans, uçağın düzensiz hareket eden havadan geçmesiyle olur. Beş ana kaynağı vardır: jet akımı çevresindeki güçlü rüzgâr kesmesi (açık hava türbülansı), fırtınalar ve yükselen sıcak hava (konveksiyon), dağların rüzgâr altındaki dalgalar, yere yakın engellerin çalkaladığı hava ve diğer uçakların iz girdapları. Bunların çoğu tahmin edilebilir ya da pilotlar etrafından dolaşabilir.

Açık hava türbülansı nedir?

Açık hava türbülansı, orta ve yüksek irtifalarda, genellikle jet akımı yakınındaki güçlü rüzgâr kesmesinden kaynaklanan ve onu belli edecek bulutun olmadığı havadaki sarsıntıdır. Görünmez olduğu ve hava radarında çıkmadığı için “birden başladı” gibi hissettiren türdür. Tahminciler onu hava modellerinin rüzgârlarından öngörür, pilotlar da birbirine rapor eder.

Pilotlar türbülansı radarda neden göremez?

Yolcu uçaklarının hava radarı su damlacıklarını ve buzu algılar; bu yüzden fırtınaları ve yoğun yağışı açıkça gösterir. Açık hava türbülansı ise kuru, bulutsuz havada olur; radarın yansıyacağı bir şey yoktur. Pilotların bu tür için tahminlere ve diğer uçakların raporlarına güvenmesinin, sarsıntı beklendiğinde de kemer işaretini yakmasının nedeni budur.

Jet akımı türbülans yapar mı?

Çoğu zaman evet. Jet akımı hızlıdır ama çekirdeği sakin olabilir. Türbülans daha çok kenarlarında, rüzgâr hızının yükseklikle ya da mesafeyle keskin biçimde değiştiği yerlerde oluşur. Havayolları doğuya giderken arka rüzgârdan yararlanmak için jet akımına binmeyi sever; sarsıntı başladığında da ekipler daha sakin hava bulmak için irtifa değiştirir.

Dağların üzerinde neden daha çok sallanır?

Bir sıradağın üzerinden esen rüzgâr, dağın rüzgâr altı tarafında havayı, bir derede taşın arkasındaki dalgacıklar gibi yukarı-aşağı salındırabilir. Bu dağ dalgaları en çok güçlü rüzgâr sırta dik estiğinde ve üstünde kararlı hava olduğunda oluşur. Tahminciler bunlar için uyarı yayımlar; pilotlar da yolculuğu olabildiğince yumuşak tutacak irtifa ve rotaları seçer.

Başka bir uçak türbülansa neden olabilir mi?

Evet. Her kanat arkasında dönen iki girdap bırakır; en güçlüleri ağır uçakların arkasındakilerdir. Bu girdaplar birkaç dakika içinde alçalır ve söner. Hava trafik kontrolörleri izlerin dağılmasına zaman tanımak için uçaklar arasında mesafe bırakır; bu yüzden yolcular onları nadiren hisseder, hissettiklerinde de genellikle kısa bir sarsıntıdır.

Kaynaklar

1. Preventing Turbulence-Related Injuries in Air Carrier Operations Conducted Under Title 14 CFR Part 121, Safety Research Report SS-21/01 (2021), NTSB
2. The Jet Stream, NOAA JetStream: An Online School for Weather
3. Evidence for Large Increases in Clear-Air Turbulence Over the Past Four Decades, Geophysical Research Letters (2023)
4. Mountain Waves, SKYbrary Aviation Safety
5. Wake Vortex Turbulence, SKYbrary Aviation Safety
6. Aviation Hazards: Turbulence and Wind Shear, World Meteorological Organization
7. Graphical Forecasts for Aviation help: Turbulence, Aviation Weather Center (NOAA)