İlk hava durumu tahmini: Birinci Dünya Savaşı'nın sonunda araştırmacılar bunun nasıl çalıştığını keşfettiler.

Hava durumu uygulamaları ve şiddetli hava durumu uyarılarının olduğu bir çağda, bu neredeyse hayal bile edilemez. Ancak 20. yüzyılın başlarında, neredeyse hiçbir güvenilir hava durumu tahmini yoktu. Yağmura hazırlıksız yakalanan ordular çamura saplanıyordu. Çiftçiler, ekim ve hasat gibi birçok günlük kararda deneyimlerine güvenmek zorundaydı.

Avrupa ve Kuzey Amerika'nın birçok yerinde sıcaklıklar, rüzgar hızları ve diğer meteorolojik değişkenler düzenli olarak ölçülüp haritalarda görselleştirilse de havanın gerçekte nasıl işlediği hâlâ tam olarak anlaşılamamıştır.

Bilim insanları bile önümüzdeki birkaç saat veya ertesi gün için adına yakışır bir hava durumu tahmini oluşturamıyor. En iyi ihtimalle, eğilimleri gösterebilirler. Bu durum 20. yüzyılın ilk yarısında kökten değişecekti.

Oslo doğumlu Vilhelm Bjerknes, meteorolojinin öncülerinden biridir. 1917'de, daha önce araştırma yaptığı ve ders verdiği Leipzig'den memleketine döndü. Ülkenin batı kıyısındaki yağmurlu Bergen şehrinde, Bjerknes yeni kurulan bir jeofizik enstitüsünün müdürlüğünü devraldı. Orada, daha sonra Bergen Okulu olarak anılacak bir grup bilim insanını etrafına topladı.

Enstitüdeki araştırmacılar, aynı zamanda sıcaklık, hava basıncı ve rüzgâr ölçüm cihazları gibi hava durumu gözlemlerini genişletmek ve atmosfer mekanizmalarını daha iyi anlamak için çalışıyorlar. Bir gün hava durumunu tahmin edebilme gibi iddialı bir hedefin peşindeler.

Birinci Dünya Savaşı'nın sonlarına doğru, Kuzey Denizi üzerinden bir Alman işgali tehdidi Norveç üzerinde hâlâ asılıydı. Hava durumu askeri operasyonlar için çok önemli bir faktör olduğundan, Bjerknes hükümeti ülke genelinde 75 hava durumu istasyonu kurmaya ikna etti.

Özellikle kış aylarında, Norveç kıyılarında şiddetli yağmur ve kuvvetli rüzgarlarla fırtınalar düzenli olarak meydana gelir. O dönemde meteorologlar bu fırtınaların nasıl oluştuğunu henüz bilmiyorlardı. Ancak bu bilgi, yalnızca askeri amaçlar için değil, hava durumu tahminleri için de önemliydi.

Vilhelm Bjerknes'in oğlu Jacob Bjerknes de Bergen'deki enstitüde çalışıyor. Baba-oğul ikilisi, hava gözlemlerine dayanarak, fırtınalar oluştuğunda soğuk ve sıcak hava kütlelerinin çok özel bir şekilde çarpıştığını ve birbirlerinin yerini değiştirdiğini fark ediyor. Norveçliler, belirli bir zaman dilimi için hava istasyonlarından elde edilen tüm ölçüm verilerini birleştiren hava haritalarında, farklı sıcaklıklardaki hava kütleleri arasında belirgin sınırlar keşfediyorlar.

Hava kütlelerinin birbirinin yanından kayıp birbirinin etrafında dönmeye başlaması, Vilhelm Bjerknes'e savaştaki orduları hatırlatıyor. Farklı sıcaklıklardaki iki hava kütlesi arasındaki sınıra "cephe" adını veriyor.

Meteorologlar, sıcak havanın soğuk havanın üzerinden geçtiği sıcak cepheler ile soğuk havanın yerden sıcak havanın altından geçtiği soğuk cepheler arasında ayrım yaparlar. Sıcak cepheleri kırmızı kalemle, soğuk cepheleri ise mavi kalemle çizerler. Ancak siyah beyaz baskı için ayrı sembollere ihtiyaç vardır.

1924'te, Bergen Okulu'nun İsveçli üyesi meteorolog Tor Bergeron, Vilhelm'in oğlu Jacob Bjerknes'e bir kartpostalda basit bir öneride bulundu: Sıcak cepheler, ısınan güneşe atıfta bulunmak için yarım daire biçimli eğrilerle, soğuk cepheler ise buz sarkıtlarına atıfta bulunmak için pürüzlü kenarlarla işaretlenmeliydi. Bergeron'un sembolleri popülerlik kazandı. Bugün hâlâ birçok hava durumu haritasında, Yeni Zelanda'dakiler de dahil olmak üzere, yer alıyorlar.

Vilhelm Bjerknes'in grubu, cepheleri o dönemde keşfetmekle kalmadı. 1918 gibi erken bir tarihte, Jacob Bjerknes fırtınaların gelişimine dair bir teori ortaya attı ve bu teori, grubun diğer üyeleri tarafından desteklenip geliştirildi. Bu teori, günümüzde de temel olarak geçerliliğini korumaktadır. Bu teoriye göre, bir fırtınanın sıcak cephesi, soğuk cepheye yavaş yavaş yetişirken, iki cephe ortak bir merkez etrafında döner (bkz. şema).

Meteorologlar artık hava durumunu daha iyi anlıyor. Peki ya hava durumunu tahmin edebilirler mi? 19. yüzyılın başlarında, özellikle İngiltere'de, birkaç tahmin denemesi yapılmıştı. Ancak bunlar çok sınırlı bir başarı elde etti.

20. yüzyılın başlarında, döneminin en önemli meteorologlarından biri olan Avusturyalı Max Margules, hava tahmini çalışmasını "ahlaksız ve meteoroloğun karakterine zarar verici" olarak nitelendirmişti. Margules, hava dinamiklerini tanımlayan meteorolojik denklemlere dayanarak, hesaplamalı bir tahminin ne kadar hataya açık olduğunu fark etmişti.

Ancak Vilhelm Bjerknes, olaylara farklı bakıyordu. Gaz ve sıvıların dolaşımı üzerine yaptığı temel çalışmalar, hava durumunu matematiksel olarak tahmin etmenin gerçekten mümkün olduğuna inanmasına yol açmıştı.

Norveçliler, 1904 gibi erken bir tarihte hava durumu tahminleri yapmak için bir program sundular. Bu program, atmosferin mevcut durumunun hassas ölçümlerini gerektiriyordu. Meteorolojik-matematiksel denklemlere dayanarak, gelecekteki gelişmeler hesaplanabiliyordu.

Bergen Okulu'nun cephe ve fırtına teorisini geliştirdiği dönemde önemli bir ilerleme kaydedildi. 1922'de, İngiliz matematikçi, fizikçi ve meteorolog Lewis Fry Richardson, "Sayısal Süreçle Hava Tahmini" adlı çığır açan bir kitap yayınladı. Richardson, bu kitapta hava tahmini için gerekli denklemleri formüle etmekle kalmadı, aynı zamanda bunların nasıl çözüleceğini de adım adım anlattı.

1916'dan 1919'a kadar, kararlı bir pasifist olan Richardson, Birinci Dünya Savaşı sırasında ambulans şoförü olarak çalıştı. Boş zamanlarında kitabının taslaklarını inceledi. O zamanlar bile, hesaplanmış bir hava durumu tahmininin gerçekten mümkün olduğunu kanıtlamaya çalışıyordu. Araştırmacı, Münih yakınlarındaki bir nokta için, 20 Mayıs 1910 sabahı hava durumu gözlemlerinden başlayarak, sonraki altı saat için bir hava durumu tahmini hesapladı.

Ancak deney başarısız olur. Richardson'ın hesaplamalarına göre, o noktadaki hava basıncının 145 hektopaskal artması gerekirdi; böylesine büyük bir artış meteorolojik olarak imkansızdır. Gerçekte ise hava basıncı neredeyse sabit kalmıştır. Ancak daha sonra keşfedilen bir matematiksel hata, Richardson'ın hesaplamalarını altüst eder.

Hata olmasa bile, dönemin uzmanları hesaplamalı hava durumu tahmininin anlamını sorguladılar. Richardson'ın altı saatlik tahmini için birkaç haftaya ihtiyacı vardı. Hesaplamalı hava durumu tahmini tek bir kişi için fazlasıyla büyüktü. Teorik olarak, tahminin işe yaraması için yeterince hızlı tamamlanması adına çok sayıda kişinin aynı anda çalışması gerekecekti.

Richardson, kitabında bir noktada hayal gücünü serbest bırakıyor. Duvarları dünya haritasıyla kaplı bir tür tiyatro hayal ediyor. Bu alanda "binlerce bilgisayar" çalışacak ve hava durumunu tahmin edecek. Bunlar modern bilgisayarlar değil, insan bilgisayarları. Richardson, gerekli sayının 64.000 olduğunu tahmin ediyor. Vizyonunda, dört kıdemli çalışan tahmin sonuçlarını merkezi bir kabinde toplayıp pnömatik tüp aracılığıyla sessiz bir odaya gönderiyor; burada şifreleniyor ve radyo aracılığıyla uzaktan yayınlanıyor.

Bu vizyondakine benzer bir hesaplama deneyi aslında hiç gerçekleşmedi. Ancak birkaç yıl sonra, hesap makinesi icat edildi.

Bjerknes ve Richardson'ın fikirlerinin hayata geçirilmesi yüzyılın ortalarını buldu. Ardından, ABD'deki ilk bilgisayarlar nihayet gerekli hesaplamaların yeterince hızlı yapılmasını sağladı. Bu hesaplama makineleri hantal olsa da bir tiyatro salonunu dolduracak kadar büyük değillerdi.

Kaynaklar: Sayısal İşlemle Hava Tahmini, Lewis Fry Richardson, Cambridge University Press (1922); Bergen Meteoroloji Okulu: Modern hava tahmininin beşiği, Ralph Jewell, Amerikan Meteoroloji Derneği Bülteni (1981); Jacob Aall Bonnevie Bjerknes, Arnt Eliassen, Ulusal Akademi Yayınları (1995).