Aralık 2015 Etna Patlamasının

Volkanik Kül Takibi

Gökhan Keskin

Meteoroloji Genel Müdürlüğü

Gaziantep Meydan Meteoroloji Müdürlüğü

Gaziantep

gkeskin@mgm.gov.tr

Nihal Aktaş

Türk Hava Yolları

Uçuş Eğitim Başkanlığı Yer Eğitim Müdürlüğü

İstanbul

naktas@thy.com

ÖZET

Tarih boyunca doğa ile iç içe olan insanlık, doğanın birçok parçasından olduğu gibi,

volkanlardan da etkilenerek yaşamıştır. Kimi zaman verimli topraklarıyla insanları

çevrelerinde toplarken, kimi zaman da şiddetli patlamalarıyla yıkıcı etkiler bırakmışlardır.

Teknolojinin gelişmesiyle birlikte volkanların etkilediği alanların arasına havayolu ulaşımı da

eklenmiştir: Havayolu ulaşımının patlamadan nasıl etkileneceğini ön görebilmek adına,

volkanik kül bulutlarının takibi büyük önem arz etmektedir.

Bu çalışmada, Aralık 2015’te patlayan Etna Volkanı'nın kül bulutları izlenmiştir. Bunun için

meteorolojik haritalardan, uydu verilerinden ve havacılık kodlarından faydalanılmıştır.

Volkanik kül bulutlarının izlediği yolu takip etmek için ayrıca, ilgili uydu kanallarından elde

edilen RGB görüntüler kullanılmıştır. Bu görüntüler ile meteorolojik haritaların

karşılaştırılması sonucunda, kül bulutlarının izlediği yol ile meteorolojik haritaların uyum

gösterdiği tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler — Etna, meteorolojik haritalar, uydu görüntüleri, volkan.

1. GİRİŞ

İçinde yaşadığı dünyayı merakla izleyen ve inceleyen insanoğlu, teknolojinin gelişmesiyle

birlikte bilgiye ulaşma sürecini de hızlandırmıştır. Meteoroloji de bu gelişmeden olumlu anlamda

etkilenen bilim dallarından biridir. Geçmişte insanların sadece bulunduğu ortamda ve/veya

ulaşılması kolay olan bölgelerde gerçekleşen meteorolojik olayları incelemesi mümkünken, artık

uydular sayesinde dünyanın en ücra köşesindeki olaylar bile kolaylıkla tespit edilebilmektedir.

Bu çalışmada incelenen olay ise 2015 yılının aralık ayında, İtalya’nın Sicilya eyaletinde bulunan

Etna Yanardağı’nın patlayarak oluşturduğu volkanik kül bulutunun takibidir. Etna Yanardağı,

3350 metrelik yüksekliği ve 35 km’lik taban çapı ile Avrupa’nın en büyük yanardağıdır. Sicilya

adasının doğu kıyısı boyunca uzanmakta ve 1250 km2’lik bir alanı kaplamaktadır. Oluşumu

100.000 yıl öncesine dayanmaktadır. Stratovolkan tipine bir örnek olan Etna, konik şekli ve

yüksek aktivitesinden kaynaklanan periyodik patlamaları ile sık sık gündeme gelmektedir. Kimi

zaman püskürttüğü lavlar yerleşim birimlerine kadar ulaşsa da Vezüv Yanardağı’ndaki gibi insan

hayatını yüksek tehlikeye atacak güce sahip bir patlaması henüz olmamıştır. Buna rağmen

yarattığı yoğun kül emisyonları nedeniyle solunum yolu rahatsızlıklarına, tarımsal zarara ve hava

trafiğine olumsuz etkileri bulunmaktadır. Bu çalışmada meteorolojik kartların yanı sıra, uydu

görüntüleri de incelenmiştir. Her ne kadar uydu görüntüleri, ulaşılması zor olayların takibini

kolaylaştırsa da bazı noktalarda bir miktar eksik kalmaktadır ve bu eksikler de bilim insanlarının

geliştirdiği yöntemlerle tamamlanmaktadır. Uydulardan alınan görüntüler, elektromanyetik

spektrumun farklı kanallarından alınan bilgiler sonucu oluşturulmaktadır. Her bir kanal, farklı bir

özelliğe duyarlıdır. Örneğin IR (infrared-kızılötesi) kanallar sıcaklığa duyarlı olup sıcaklık

bakımından farklı olan bölgelerin tespitini kolaylaştırırken VIS (visible-görünür ışık) kanallar

bulut kalınlığı gözlemi bakımından fayda sağlamaktadır. Ancak kimi zaman ihtiyaç duyduğumuz

bilgiler karmaşıklaşmakta ve bunun sonucunda yeni yöntemler geliştirmemiz gerekmektedir.

Örneğin atmosferde uçuşan bir toz kütlesinin ya da volkanik kül bulutunun takibini yapmak

gerektiğinde uydu kanallarının sadece birini kullanmak yeterli olmayacaktır. Bu durumda ise

RGB (Red-Green-Blue, Kırmızı-Yeşil-Mavi) olarak isimlendirilen kompozit görüntülere ihtiyaç

duyulmaktadır. RGB görüntüler isminden de anlaşılacağı üzere 3 farklı kanalın, ya da birbiriyle

kombine edilmiş farklı kanal gruplarının 3 farklı renk ile işaretlenmesi sonucunda oluşturulmuş

görüntülerdir. RGB ifadesi üç rengi içerse de sonuçta oluşan görüntü renkli bir görüntü olacaktır.

Bu kompozitlerde, her renk farklı bir bilgiyi simgelemektedir. Örneğin volkanik aktiviteler

sonucunda oluşan sülfür dioksit gazı yeşil renkte gözükmektedir. İnce cirrus bulutları siyah

olarak gözükürken, yüksek bulutlar ve gök gürültülü fırtınalar kahverengi ile temsil edilmektedir.

Yer yüzeyine yakın sıcaklık değerleri ise yeşil ve mavi tonlarda gözükmektedir. Yükseklik,

sıcaklık ve parçacık büyüklüğüne bağlı olarak da kül tonları kırmızıdan (çok soğuk olduğunda)

magenta (sıcak olduğunda) ve sarıya (küçük kül parçacıklarından oluştuğunda) doğru

gitmektedir. RGB görüntülerin en önemli faydası, 3 temel volkanik içeriğin (kül, sülfür dioksit

ve buz kristalleri) belirgin bir şekilde görünmesini sağlamaktır. Kullanıcı bu şekilde patlamanın

gerçekleştiği bölgeden itibaren sürüklenen içeriği gözlemleyebilmektedir. Ancak şu

unutulmamalıdır ki, buz içine gömülmüş kül ve sülfür dioksiti belirlemek bu yöntemle mümkün

değildir.

2. METEOROLOJİK ANALİZ

Bu bölümde patlamanın ardından kül bulutlarının takibi için 300 ve 500 mb kartları ile skew T

diyagramından yüksek seviye rüzgarları ile birlikte uydu görüntüleri incelenmiştir.

2.1. Yüksek Seviye Haritaları ve Skew-T Analizi

3 Aralık 2015 tarihinin 300 ve 500 mb haritalarına baktığımızda [1] Avrupa’nın merkezindeki

omega blokajını görmekteyiz. Bu olay yüksek basınç alanının, bir alçak basınç sisteminin olağan

hareketini engellemesi şeklinde tanımlanabilir. Etkili oldukları dönemde orta vadeli tahmin

yapmak kolaylaşır, tutarlılık yükselir. Oluk bölgesinde yağışlı hava kütleleri ve rüzgarlar hüküm

sürerken sırt bölgesinde hava yağışsız ve sakindir. Jet akımlarının etkili olduğu 200-300mb

seviyelerinden de çok kolay bir şekilde bu tipte engellemeyi teşhis edebilirsiniz. Normal şartlarda

batıdan doğuya doğru hızlı bir şekilde hareket etmesi gereken alçak basınç sistemi, yüksek basınç

alanının set çekmesi sonucunda bu yüksek basınç alanının etrafından dolaşmak zorunda kalır ve

kuzey güney doğrultusunda hareket eder.

Skew T diyagramlarında da açıkça görülüyor ki [2] yüksek seviyedeki kül bulutu güney batılı

rüzgarlarla Yunanistan üzerinden Türkiye’nin batısına, ardından güneye hareket ederek Akdeniz

üzerine geliyor. Buradan da batılı jet akımlarının etkisiyle Suriye’ye ilerliyor.

Şekil 1: 500hp kartı. Şekil 2: 300hp kartı.

Şekil 3: Skew-T diyagramları.

Şekil 4: 500hp kartı. Şekil 5: 300hp ka

2.2. Uydu Görüntüleri Analizi

3 Aralık 06:00 UTC civarında volkanik kül bulutu ince buz (siyah) ve SO2’den (yeşil) oluşan

karışık bir bulut gibi görülmektedir. 09:00 UTC’den sonra bulutun tamamı yeşile (SO2) dönüyor

ve bulutun bir kısmı kuzeye giderken (yüksek seviyede, yaklaşık 10 km) diğer kısmı alçak

seviyede (6.5 km civarı) güneye doğru devam ediyor. Daha sonraki analizler, farklı seviyelerde

en az iki bulutun var olduğunu ve iki farklı yöne sürüklendiğini ortaya koydu. 4 Aralık itibariyle,

yüksek bulutun ön kısmı Irak üzerindeydi. Met Office’in sonraki izlemelerine göre de bu bulut

10 km civarında seyahat ediyordu. Bulutun diğer ana kısmının ise 6.5 km yükseklikte seyahat

ederek Girit’e ulaştığı tahmin ediliyor.

Şekil 6: Dust RGB görüntüleri.

Airmass RGB görüntüleri de 03:00 UTC’de başlıyor ve patlamanın başında geniş volkan alanının

üzerinde güçlü, beyaz bir sinyal oluşturuyor. Normalde bu RGB kombinasyonuyla yükseklere

ulaşan kalın bulutlar beyaz tonlarla görülür, ama sadece çok yüksek bulutlar bu kadar parlak bir

sinyal verebilir. İlerleyen zamanlarda bulutların incelmesi ve sadece SO2’den oluşması söz

konusu olduğunda ise renk “şeftali” rengine dönmektedir.

Şekil 7: Airmass RGB görüntüleri.

Ana patlamanın başlangıç safhası kutupsal yörüngeli uydular tarafından yakalanamadı çünkü

uydunun geçiş zamanı ile patlamanın başlama zamanı uyuşmuyordu. SEVIRI verileri patlamanın

ilk safhasında buz bulutunun SO2 işaretlerini maskelediğini gösteriyor. Bunun nedeni ya buz

parçacıklarının radyatif etkisini SO2’yi görmeyi engellemesi ya da SO2 gazının buz partikülleri

tarafından absorbe edilip buz partikülleri buharlaştıkça SO2 gazının süblimleşmesi olabilir [3-4].

Şekil 8: Volkanik Kül RGB.

Yukardaki uydu görüntülerinden anlaşılacağı üzere kül bulutlarını RGB kanalları olmadan tek

başına bir kanaldan ayırt etmek çok zor. Volkanik kül RGB’lerinde 3 adet bilgi bir arada

bulunmaktadır. Bu bilgiler aşağıdaki gibi özetlenebilir [5]:

• Red = IR12.0-IR10.8 (-4°C ‘den +2°C’ye)

• Green = IR10.8-IR8.7 (-4°C’den +2°C’ye)

• Blue = IR10.8 (-30°C’den 30°C’ye)

Gözlemler gösteriyor ki; zayıflayan volkan külü Japonya’yı ve ardından Pasifik Okyanusu’nu

geçerek Kanada’ya kadar ulaşmıştır.

Şekil 9: Volkanik külün yolculuğu.

2.3. Volkanik Kül Simülasyonu

Kanada Meteoroloji Servisi bu volkan küllerinin takibini geriye dönük bir simülasyonla

gerçekleştirmiştir. Bu simülasyon British Columbia sahilindeki bir SO2 bölgesi gözleminden 8

Aralık 2015 tarihinde 06:36 UTC'de başlatılmıştır. SO2 alanındaki yer değişimine dayanarak

hesaplanan rüzgar hızları ve yükseklik tahminlerine dayanarak; yüksekliğin yer seviyesinden

itibaren 8-12 km yukarda olacağı varsayılmıştır.

Şekil 10: Simülasyon görüntüleri.

Bu şekildeki ısıtıcı renkler daha yüksek bağıl konsantrasyonları belirtir, ancak ölçek bir

görüntüden diğerine değişmektedir. Geriye dönük simülasyon sonuçlarının farklı zamanlardaki

gözlemlerle karşılaştırılması, tespit edilen SO2'nin 3 Aralık 2015 tarihinde Etna Dağı'nın

patlamasından geldiği hipotezini doğrulamaktadır [6].

3. ETKİLENEN MEYDANLAR

Yanardağın en yakınında iki tane havalimanı bulunmaktadır: Catania, Reggina – Calabria.

Şekil 11: Havalimanların konumu.

Küller kuzey doğu yönünde ilerledikçe yakınlarındaki 4 kasabaya çöktüğü gözlemlenmiştir. Bu 4

kasabadan sadece Calabria’da havalimanı bulunmaktadır. Bu havalimanının METAR

gözlemlerine baktığımız zaman [7] volkanik kül hadisesi işlenmiş ve yatay görüş mesafesi 5000

metreye kadar düşmüştür. (Tablo 1) Birkaç gün meydan uçuşa kapatılmıştır. Ancak Catania

havalimanının konumu Etna’nın güneyinde olduğu için herhangi bir çökme gözlemlenmemiştir.

Buna rağmen meydanın etrafı küllerle kaplı olduğu için kısa süreliğine de olsa uçuşa kapatılmıştır.

Buna ek olarak İtalya’da da iç hat seferlerinde aksamalara neden olmuştur.

Tablo 1: Calabria havalimanının METAR rasat kodlamaları

03/12/2015 10:50-> METAR LICR 031050Z 34009KT CAVOK 18/12 Q1030=

03/12/2015 09:50-> METAR LICR 030950Z 33010KT 9999 VA NSC 18/11 Q1030=

003/12/2015 08:50-> METAR LICR 030850Z 09002KT 8000 VA NSC 16/09 Q1031=

03/12/2015 07:50-> METAR LICR 030750Z 01005KT 350V070 5000 VA NSC 15/10

Q1031=

03/12/2015 06:50-> METAR LICR 030650Z 05004KT 7000 SCT060 14/08 Q1030=

03/12/2015 05:50-> METAR LICR 030550Z 03004KT CAVOK 12/07 Q1030=

Volkan küllerine SIGMET rapolarında da görmek mümkündür.

Şekil 12: SIGMET kartı.

4. SONUÇLAR

Bu çalışmada 300 ve 500 mb seviyesi için meteorolojik kartlar incelenmiş, yukarı atmosfer

rüzgarlarının yönlerini tespit etmek için ise ayrıca Skew-T diyagramları kullanılmıştır. Bu veriler

uydu görüntülerinden elde edilen Dust RGB ve Airmass RGB kompozitleri ile kıyaslanmıştır.

Tüm kartların ve görüntülerin gösterdiği ortak bir sonuç vardır ki o da Etna Yanardağı'nın

patlaması sonucunda oluşan volkanik kül bulutunun yukarı seviye rüzgarlarıyla önce İtalya'dan

Türkiye üzerine geldiği, sonrasında Suriye ve İran üzerinden geçerek Japonya, Pasifik Okyanusu

ve Kanada'ya ulaştığıdır. Bu örnekten de anlaşılacağı üzere, volkanik küller sadece patlamanın

gerçekleştiği alanı değil, dünyanın farklı bölgelerini de etkileyebilmektedir. Yukarı seviyedeki

rüzgarların yönü ve şiddeti kül bulutunun ulaşacağı yerler üzerinde önemli rol oynamaktadır.

Volkanik kül bulutlarının havacılık açısından tehlike arz ettiği göz önünde bulundurulacak olursa,

kül bulutlarının takibinin hem meteorolojik tahminler, analizler, hem de uydu görüntüleri

vasıtasıyla izlenmesi önemlidir. Bu şekilde yayınlanacak TAF ve SIGMET raporlarının doğruluk

miktarı arttırılabilir, uçakların daha emniyetli bir rota izlemeleri için gerekli önlemler alınabilir.

KAYNAKLAR

[1] WETTER3

http://www1.wetter3.de/

[2] UNIVERSITY OF WYOMING

http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html

[3] EUMETSAT.

https://www.eumetsat.int/website/home/Images/ImageLibrary/DAT_2868529.html

[4] ISTITUTO NAZIONALE DI GEOFISICA E VULCANOLOGIA

http://www.ct.ingv.it/it/component/content/article/11-notizie/news/433-what-is-a-paroxysm.html

[5] EUMETRAIN

http://eumetrain.org/data/1/144/navmenu.php?page=3.3.0

[6] Bensimon, D., Berneoud, P.,2015. Comparison of observations of SO2 from the eruption of

Mount Etna on 3 December 2015 with a model simulation.

[7] OGIMET

https://www.ogimet.com/