Kar
Kar, beyaz, parlak, çoğunlukla altıgen şekilli, buz kristallerinden oluşan bir yağış çeşididir. Buz kristalleri 0°C altında su buharının yoğunlaşması ile oluşur. ⓘ
Çok sayıda kar kristal çeşidi olmasına rağmen hepsi altı köşelidir. Kar tanelerinin kristal yapıları birbirinin tıpa tıp aynısı değildir. Mikroskopla büyütülen kar taneleri üzerinde yapılan araştırmalarda, kristal yapıları birbirinin aynı olan iki kar tanesine rastlanmamıştır. Kar kristalleri üzerinde ilk araştırmaları yapan Amerikalı Wilson Bentley, gördüğü muhteşem sanat karşısında adeta büyülenmiş ve elli yıl boyunca sürekli kar kristali fotoğrafı çekmiştir. Elde ettiği 6000 resim içinde kristal yapıları birbirinin aynı olan iki kar tanesine rastlayamamıştır. Daha sonraları diğer bilim adamlarının sürdürdüğü çalışmalar neticesinde şimdiye kadar kar tanecikleri arasında aynı büyüklükte, aynı şekilde ve aynı sayıda su molekülü ihtiva eden iki kristal bile bulunamamıştır. ⓘ
Kar kristallerinin şekillerinin çok fazla çeşitlilik göstermesi, popüler olan "birbirine benzer iki tane yok" ifadesine yol açmıştır. İstatistik olarak mümkün olmasına rağmen, yere inerken kristalin maruz kaldığı sıcaklık ve nem çok fazla değişkenlik gösterdiği için aynı şekilde iki kristal oldukça ender oluşur. 1885 yılından itibaren mikroskopla fotoğraflama yöntemi ile ikiz kar kristali arama girişimleri sonucunda bugün binlerce kar kristalinin farklı varyasyonlarını bilmekteyiz. Aynı koşullarda oluşan kar kristallerinin birbirlerine benzer olmaları, oluşum ortamları birbirine ne kadar çok benzerse, o kadar olasıdır. Birbirinin aynısı iki kar kristali 1988 yılında Amerika Birleşik Devletleri'nin Wisconsin eyaletinde tespit edilmiştir. ⓘ
Çapları 2–4 mm, ağırlıkları ise yaklaşık 0,005 gram olan kar tanecikleri havanın gösterdiği direnç sebebiyle süzülerek (limit hızla) yere inerler. Bu inme sırasında tanecikler birbirlerini ittiklerinden yapışmazlar. Özelliklerini koruyarak yere inerler. Bunlar güneş ışığını tamamen yansıttıkları için beyaz olarak görülürler. Kar yağışı genellikle hava sıcaklığı -4 °C ilâ -20 °C arasındayken olur. Bu yağış, sıcaklık sıfırın altında birkaç derece olduğunda ağır, nemli, ebatları bir santimetreye ulaşan parçalar halinde gerçekleşir. “Lapa lapa kar yağması” tabiri bu durum için kullanılır. Atmosfer ile toprağın sıcaklıkları eşit olursa yüzeye ulaşan kar hemen erimez. Toprak sıcaklığı atmosfer sıcaklığının üzerinde ise, yere düşen kar kısa sürede erir. ⓘ
Dünya üzerinde bir bölgede, kar yağışı olma ihtimali, o bölgenin ekvatordan uzaklık ve deniz seviyesinden yüksekliği ile doğru orantılıdır. Buna rağmen ılıman bölgelerin kara iklimi görülen kısımlarında, ekvatordan uzaklık ve denizden yükseklik şartları yeterli durumda olmasa bile, kar yağışı görülür. Yapılan araştırmalarda bütün yağışların altı veya sekizde birinin kar olarak gerçekleştiği anlaşılmıştır. Karın, tarım toprağını koruması ve nemli tutmasında önemi büyüktür. Kar, yeryüzü ve yeraltı su rezervlerinin ana kaynağıdır. ⓘ
Kar, -8 °C’de, bitkilerin üzerinde ince bir hava tabakası bırakarak, bu bölgeyi 0 °C olacak şekilde örter. Kış boyunca toprak ve bitkileri donmaktan koruyan kar, ilkbaharda sıcaklığın artmasıyla eriyerek nehirlere ulaşır. Ayrıca kışın yağan ve dörtte üçü üst kısımlarda kalan kar, yaz kuraklığına karşı da toprağı ve bitkileri korumuş olur. Karda bulunan amonyak, kar erimesiyle birlikte toprakta kalır. Bu amonyak, azot bakterileri tarafından kalsiyum nitrat gibi azot tuzlarına çevrilerek bitkilerin azot ihtiyacını karşılar. ⓘ
| Kar ⓘ | |
|---|---|
 Norveç treni sürüklenen karın içinden geçiyor | |
| Fiziksel özellikler | |
| Yoğunluk (ρ) | 0,1-0,8 g/cm3 |
| Mekanik özellikler | |
| Çekme dayanımı (σt) | 1,5-3,5 kPa |
| Basınç dayanımı (σc) | 3-7 MPa |
| Termal özellikler | |
| Erime sıcaklığı (Tm) | 0 °C |
| Termal iletkenlik (k) 0,1 ila 0,5 g/cm3 yoğunluklar için | 0,05-0,7 W/(K-m) |
| Elektriksel özellikler | |
| Dielektrik sabiti (εr) Kuru kar yoğunluğu için 0,1 ila 0,9 g/cm3 | 1–3.2 |
| Karın fiziksel özellikleri olaydan olaya, örnekten örneğe ve zaman içinde önemli ölçüde değişir. | |
| Bir serinin parçası ⓘ |
| Hava Durumu |
|---|
 |
Kar fırtınaları atmosferik nem ve soğuk hava kaynaklarından beslenerek organize olur ve gelişir. Kar taneleri, altıgen şekilli kristaller halinde donan aşırı soğutulmuş su damlacıklarını çekerek atmosferdeki parçacıkların etrafında çekirdeklenir. Kar taneleri çeşitli şekiller alabilir, bunlar arasında temel olarak trombositler, iğneler, sütunlar ve kireç vardır. Kar bir kar yığını halinde biriktikçe, sürüklenmeler halinde savrulabilir. Zaman içinde biriken kar sinterleşme, süblimleşme ve donma-çözülme yoluyla başkalaşır. İklimin yıldan yıla birikim için yeterince soğuk olduğu yerlerde bir buzul oluşabilir. Aksi takdirde, kar tipik olarak mevsimsel olarak eriyerek akarsu ve nehirlere akar ve yeraltı sularını yeniden doldurur. ⓘ
Başlıca kar eğilimli alanlar arasında kutup bölgeleri, Kuzey Yarımküre'nin en kuzey yarısı ve dünya çapında yeterli nem ve soğuk sıcaklıklara sahip dağlık bölgeler yer alır. Güney Yarımküre'de kar, Antarktika dışında öncelikle dağlık alanlarla sınırlıdır. ⓘ
Kar, ulaşım gibi insan faaliyetlerini etkiler: yolları, kanatları ve pencereleri açık tutma ihtiyacı yaratır; tarım: mahsullere su sağlar ve çiftlik hayvanlarını korur; kayak, snowboard ve kar makinesi seyahati gibi sporlar; ve savaş. Kar, kış aylarında bitki ve hayvanların soğukta hayatta kalabilmelerini sağlayan bir yalıtım tabakası oluşturarak ekosistemleri de etkiler. ⓘ
Yağış
Kar, kendileri de daha büyük bir hava sisteminin parçası olan bulutlarda gelişir. Bulutlardaki kar kristali gelişiminin fiziği, nem içeriği ve sıcaklıkları içeren karmaşık bir dizi değişkenden kaynaklanır. Düşen ve düşen kristallerin ortaya çıkan şekilleri, bir dizi temel şekil ve bunların kombinasyonları olarak sınıflandırılabilir. Nadiren, çok soğuk bir sıcaklık terselmesinin mevcut olduğu açık bir gökyüzü altında bazı plaka benzeri, dendritik ve yıldız şekilli kar taneleri oluşabilir. ⓘ
Bulut oluşumu
Kar bulutları genellikle, en önemlisi alçak basınç alanı olan ve tipik olarak dolaşımlarının bir parçası olarak sıcak ve soğuk cepheleri içeren daha büyük hava sistemleri bağlamında meydana gelir. İki ek ve yerel olarak verimli kar kaynağı, göl etkili (aynı zamanda deniz etkili) fırtınalar ve özellikle dağlardaki yükseklik etkileridir. ⓘ
Alçak basınç alanları
Orta enlem siklonları, bulutluluk ve hafif kar fırtınalarından şiddetli kar fırtınalarına kadar her şeyi üretebilen alçak basınç alanlarıdır. Bir yarımkürenin sonbahar, kış ve ilkbahar mevsimlerinde, kıtalar üzerindeki atmosfer troposferin derinliği boyunca kar yağışına neden olacak kadar soğuk olabilir. Kuzey Yarımküre'de, alçak basınç alanının kuzey tarafı en fazla karı üretir. Güney orta enlemlerde ise bir siklonun en çok kar üreten tarafı güney tarafıdır. ⓘ
Cepheler
Daha soğuk bir hava kütlesinin ön kenarı olan bir soğuk cephe, yüzeyde sıcaklık donma noktasına yakın olduğunda yoğun bir cephe konvektif hattı (yağmur bandına benzer) olan cephe kar şelaleleri üretebilir. Oluşan güçlü konveksiyon, hattın geçtiği yerlerde kar fırtınasına neden olacak kadar nem içerir. Bu tür kar fırtınası genellikle yolu boyunca herhangi bir noktada 30 dakikadan az sürer, ancak hattın hareketi büyük mesafeleri kapsayabilir. Cepheden gelen kar fırtınaları yüzeydeki soğuk cephenin kısa bir mesafe ilerisinde ya da derinleşen bir alçak basınç sisteminin ya da geleneksel soğuk cephe geçişine benzer şekilde hareket eden bir dizi çukur hattının bulunduğu soğuk cephenin arkasında oluşabilir. Fırtınaların cephe sonrası geliştiği durumlarda, her biri yaklaşık 30 dakika arayla aynı noktadan geçen ve aralarında sadece 25 mil (40 kilometre) mesafe bulunan iki veya üç doğrusal fırtına bandının hızlı bir şekilde arka arkaya geçmesi olağandışı bir durum değildir. Büyük miktarda dikey büyüme ve karışımın olduğu durumlarda, kar fırtınası gömülü kümülonimbus bulutları geliştirebilir ve bu da gök gürültülü kar olarak adlandırılan şimşek ve gök gürültüsüne neden olabilir. ⓘ
Sıcak bir cephe, ılık ve nemli havanın donma noktasının altındaki havayı geçerek sınırda yağış oluşturması nedeniyle bir süre için kar üretebilir. Genellikle kar, cephenin arkasındaki sıcak bölgede yağmura dönüşür. ⓘ
Göl ve okyanus etkileri
Göl etkisi karı, daha soğuk atmosferik koşullarda, soğuk bir hava kütlesinin daha sıcak göl suyunun uzun genişlikleri boyunca hareket etmesi, gölden su buharı alan alt hava tabakasını ısıtması, yukarıdaki daha soğuk hava boyunca yükselmesi, donması ve leeward (rüzgar altı) kıyılarında birikmesi sonucu oluşur. ⓘ
Tuzlu su kütleleri üzerinde meydana gelen aynı etki okyanus etkisi veya körfez etkisi karı olarak adlandırılır. Hareket halindeki hava kütlesi, rüzgarın estiği kıyılardaki yüksek rakımların orografik etkisiyle yükseldiğinde bu etki daha da artar. Bu yükselme, dar ama çok yoğun yağış bantları oluşturabilir ve bu bantlar saatte birkaç santim kar biriktirerek genellikle büyük miktarda toplam kar yağışına neden olabilir. ⓘ
Göl etkisi karından etkilenen bölgelere kar kuşakları denir. Bunlar arasında Büyük Göllerin doğusu, kuzey Japonya'nın batı kıyıları, Rusya'daki Kamçatka Yarımadası ve Büyük Tuz Gölü, Karadeniz, Hazar Denizi, Baltık Denizi ve kuzey Atlantik Okyanusu'nun bazı kısımlarına yakın bölgeler yer alır. ⓘ
Dağ etkileri
Orografik veya kabartma kar yağışı, nemli havanın büyük ölçekli bir rüzgar akışı tarafından sıradağların rüzgar tarafına doğru itilmesiyle oluşur. Nemli havanın bir sıradağ yamacından yukarı kaldırılması adyabatik soğumaya ve nihayetinde yoğuşma ve yağışa neden olur. Bu süreçle havadaki nem kademeli olarak giderilir ve alçalan ya da rüzgar almayan tarafta daha kuru ve sıcak hava kalır. Bunun sonucunda artan kar yağışı, yükseklikle birlikte sıcaklıktaki düşüşle birleşerek kar yağmaya eğilimli bölgelerde kar derinliğini ve kar örtüsünün mevsimsel kalıcılığını artırır. ⓘ
Dağ dalgalarının, yoğunlaşma ve yağış için gereken yükselmeyi artırarak sıradağların rüzgar yönünde yağış miktarını artırmaya yardımcı olduğu da tespit edilmiştir. ⓘ
Bulut fiziği
.jpg)
Bir kar tanesi kabaca 1019 su molekülünden oluşur ve bu moleküller kar tanesinin yere düşerken geçtiği atmosferdeki değişen sıcaklık ve neme bağlı olarak farklı oranlarda ve farklı şekillerde çekirdeğine eklenir. Sonuç olarak, kar taneleri benzer şekiller izleseler de birbirlerinden farklıdırlar. ⓘ
Kar kristalleri, aşırı soğumuş küçük bulut damlacıklarının (yaklaşık 10 μm çapında) donmasıyla oluşur. Bu damlacıklar -18 °C'den (0 °F) daha düşük sıcaklıklarda sıvı halde kalabilir, çünkü donmak için damlacıktaki birkaç molekülün tesadüfen bir araya gelerek buz kafesindekine benzer bir düzen oluşturması gerekir. Damlacık bu "çekirdek" etrafında donar. Daha sıcak bulutlarda, bir aerosol parçacığı veya "buz çekirdeği", çekirdek olarak hareket etmek için damlacık içinde (veya onunla temas halinde) bulunmalıdır. Buz çekirdekleri, üzerinde sıvı damlacıkların oluştuğu bulut yoğunlaşma çekirdeklerine kıyasla çok nadirdir. Killer, çöl tozu ve biyolojik parçacıklar çekirdek olabilir. Yapay çekirdekler gümüş iyodür ve kuru buz parçacıklarını içerir ve bunlar bulut tohumlamada yağışı teşvik etmek için kullanılır. ⓘ
Bir damlacık donduğunda, aşırı doymuş ortamda büyür - sıcaklık donma noktasının altında olduğunda havanın buza göre doymuş olduğu bir ortam. Damlacık daha sonra havadaki su moleküllerinin (buhar) toplandıkları buz kristali yüzeyine difüzyonuyla büyür. Su damlacıkları buz kristallerinden çok daha fazla sayıda olduğu için, Wegener-Bergeron-Findeisen süreci sayesinde kristaller su damlacıkları pahasına yüzlerce mikrometre veya milimetre boyutuna kadar büyüyebilir. Bu büyük kristaller etkili bir yağış kaynağıdır, çünkü kütleleri nedeniyle atmosferde düşerler ve kümeler veya agregalar halinde çarpışıp birbirlerine yapışabilirler. Bu kümeler kar taneleridir ve genellikle yere düşen buz parçacığı türüdür. Buz berrak olmasına rağmen, kristal fasetleri ve boşluklar/ kusurlar tarafından ışığın saçılması, küçük buz parçacıkları tarafından tüm ışık spektrumunun dağınık yansıması nedeniyle kristallerin genellikle beyaz renkte görünmesi anlamına gelir. ⓘ
Kar tanelerinin sınıflandırılması
Wilson Alwyn Bentley ile başlayarak 1885'ten itibaren binlerce kar tanesinin mikrografisi, sınıflandırılabilir bir dizi desen içinde kar tanelerinin geniş çeşitliliğini ortaya çıkarmıştır. Birbiriyle yakından eşleşen kar kristalleri gözlemlenmiştir. ⓘ
Ukichiro Nakaya, kristal şekillerini oluştukları sıcaklık ve nem koşullarıyla ilişkilendiren ve aşağıdaki tabloda özetlenen bir kristal morfolojisi diyagramı geliştirmiştir. ⓘ
| Sıcaklık ve su doygunluğunun bir fonksiyonu olarak + Kristal yapı morfolojisi ⓘ | |||||
| Sıcaklık aralığı | Doygunluk aralığı | Kar kristali türleri | |||
|---|---|---|---|---|---|
| °C | °F | g/m3 | oz/cu yd | doygunluğun altında | doygunluğun üstünde |
| 0 ila -3,5 | 32 - 26 | 0.0 ila 0.5 | 0,000 ila 0,013 | Katı plakalar | İnce plakalar
Dendritler |
| -3,5 ila -10 | 26 - 14 | 0.5 ila 1.2 | 0,013 ila 0,032 | Katı prizmalar
İçi boş prizmalar |
İçi boş prizmalar
İğneler |
| -10 ila -22 | 14 ila -8 | 1.2 ila 1.4 | 0,032 ila 0,038 | İnce plakalar
Katı plakalar |
Sektörlü plakalar
Dendritler |
| -22 ila -40 | -8 ila -40 | 1.2 ila 0.1 | 0,0324 ila 0,0027 | İnce plakalar
Katı plakalar |
Sütunlar
Prizmalar |
Nakaya, şeklin aynı zamanda yaygın nemin doygunluğun üstünde ya da altında olmasının bir fonksiyonu olduğunu keşfetmiştir. Doygunluk çizgisinin altındaki formlar daha katı ve kompakt olma eğilimindeyken, aşırı doymuş havada oluşan kristaller daha dantelli, narin ve süslü olma eğilimindedir. Koşullara ve buz çekirdeklerine bağlı olarak yan düzlemler, mermi rozetleri ve düzlemsel tipleri içeren daha karmaşık birçok büyüme modeli de oluşur. Eğer bir kristal -5 °C (23 °F) civarında bir sütun büyüme rejiminde oluşmaya başlamışsa ve daha sonra daha sıcak plaka benzeri rejime düşerse, sütunun sonunda plaka veya dendritik kristaller filizlenerek "kapaklı sütunlar" üretir. ⓘ
Magono ve Lee, yeni oluşan kar kristalleri için 80 farklı şekil içeren bir sınıflandırma geliştirmiştir. Her birini mikrograflarla belgelediler. ⓘ
Birikim
Kar, mevsimsel veya uzun süreli olarak kar tutacak kadar soğuk olan bölgelerde donma ve çözülme ile noktalanan bir dizi kar olayından birikir. Başlıca kara eğilimli bölgeler arasında Kuzey Kutbu ve Antarktika, Kuzey Yarımküre ve dağlık bölgeler yer alır. Kar yağışının sıvı eşdeğeri, bir kar ölçer kullanılarak veya bir huni ve iç silindir çıkarılarak kışa göre ayarlanmış standart bir yağmur ölçer ile değerlendirilebilir. Her iki tip gösterge de biriken karı eritir ve toplanan su miktarını rapor eder. Bazı otomatik meteoroloji istasyonlarında yağış ölçeri desteklemek için ultrasonik bir kar derinliği sensörü kullanılabilir. ⓘ
Etkinlikler
Kar sağanağı, kar yağışı, kar fırtınası ve kar fırtınası giderek artan süre ve yoğunluktaki kar olaylarını tanımlar. Kar fırtınası kar içeren bir hava durumudur ve dünyanın farklı yerlerinde farklı tanımları vardır. Amerika Birleşik Devletleri'nde üç saat veya daha uzun bir süre boyunca iki koşulun bir araya gelmesi halinde kar fırtınası meydana gelir: sürekli rüzgar veya saatte 35 mil (56 km/sa) hızla esen rüzgar ve havada görüş mesafesini 0,4 kilometrenin (0,25 mil) altına düşürecek kadar kar olması. Kanada ve Birleşik Krallık'ta da kriterler benzerdir. Yoğun kar yağışı genellikle kar fırtınası koşullarında meydana gelirken, yağan kar bir gereklilik değildir, çünkü savrulan kar yerde kar fırtınası yaratabilir. ⓘ
Kar fırtınasının yoğunluğu görüş mesafesi ve birikim derinliğine göre kategorize edilebilir. Kar yağışının yoğunluğu görüş mesafesine göre aşağıdaki gibi belirlenir:
- Hafif: 1 kilometreden (0,6 mil) daha fazla görüş mesafesi
- Orta: 0,5 ila 1 kilometre (0,3 ila 0,6 mil) arasında görüş kısıtlamaları
- Ağır: görüş mesafesi 0,5 kilometreden (0,3 mil) azdır ⓘ
Yerdeki Mevsimlik Kar için Uluslararası Sınıflandırma "yeni kar yüksekliğini" 24 saatlik bir gözlem süresi veya başka bir gözlem aralığı boyunca bir snowboard üzerinde biriken ve cetvelle ölçülen santimetre cinsinden yeni yağmış kar derinliği olarak tanımlar. Ölçümden sonra, kar tahtadan temizlenir ve bir sonraki aralığın sonunda doğru bir ölçüm sağlamak için tahta kar yüzeyiyle aynı hizaya getirilir. Erime, sıkıştırma, savrulma ve sürüklenme kar yağışını ölçmenin zorluğuna katkıda bulunur. ⓘ
Dağıtım
Kalıcı kar yığınlarıyla buzullar dünya yüzeyinin yaklaşık %10'unu kaplarken, mevsimlik kar, 1987'de yapılan bir tahmine göre, mevsimlik karın yaklaşık 40 milyon kilometrekareyi (15×106 sq mi) kapladığı Kuzey Yarımküre'de yaklaşık %9'unu kaplamaktadır. Kuzey Yarımküre üzerindeki kar örtüsüne ilişkin 2007 yılında yapılan bir tahmin, ortalama olarak kar örtüsünün her Ağustos ayında minimum 2 milyon kilometrekare (0,77×106 sq mi) ile her Ocak ayında maksimum 45 milyon kilometrekare (17×106 sq mi) arasında değiştiğini veya bu yarımküredeki kara yüzeyinin neredeyse yarısını kapladığını ortaya koymuştur. 1972-2006 dönemi için Kuzey Yarımküre kar örtüsü kapsamı üzerine yapılan bir çalışma, 35 yıllık dönemde 0,5 milyon kilometrekarelik (0,19×106 sq mi) bir azalma olduğunu göstermektedir. ⓘ
Kayıtlar
Aşağıda kar yağışı ve kar taneleriyle ilgili dünya rekorları yer almaktadır:
- En yüksek mevsimsel toplam kar yağışı - En yüksek mevsimsel toplam kar yağışı dünya rekoru 1998-1999 sezonunda Amerika Birleşik Devletleri'nde Bellingham, Washington şehrinin dışındaki Mt. Baker Kayak Alanı'nda ölçülmüştür. Baker Dağı 2.896 cm (95,01 ft) kar alarak, 1971-1972 sezonunda 2.850 cm (93,5 ft) kar alan bir önceki rekorun sahibi Washington'daki Rainier Dağı'nı geride bırakmıştır.
- En yüksek mevsimsel ortalama yıllık kar yağışı - En yüksek ortalama yıllık kar yağışı için dünya rekoru, 1981-2010 dönemi için Sukayu Onsen, Japonya'da ölçülen 1.764 cm'dir (57,87 ft).
- En büyük kar tanesi - Guinness Dünya Rekorları'na göre, dünyanın en büyük kar tanesi Ocak 1887'de bugünkü Miles City, Montana'nın dışına düşmüştür. Çapı 38 cm (15 inç) olarak ölçülmüştür. ⓘ
Yıllık kar yağışının en yüksek olduğu şehirler (100.000'den fazla nüfuslu) Japonya'da Aomori (792 cm), Sapporo (485 cm) ve Toyama (363 cm), Kanada'da ise St. John's (332 cm) ve Quebec City'dir (315 cm). ⓘ
Metamorfoz
Biriktikten sonra kar, kaderini belirleyen iki yoldan birinde ilerler; ya ablasyon (çoğunlukla erime yoluyla) ya da firndan (çok yıllık kar) buzul buzuna geçiş. Bu geçiş sırasında kar, "sürekli bir buz yapısından ve sürekli bağlantılı bir gözenek boşluğundan oluşan ve birlikte kar mikro yapısını oluşturan oldukça gözenekli, sinterlenmiş bir malzemedir". Neredeyse her zaman erime sıcaklığına yakın olan bir kar yığını, metamorfizma olarak bilinen ve gözenek boşluğunu kısmen dolduran sıvı su da dahil olmak üzere suyun her üç fazının da bir arada bulunabildiği bir süreçte bu özellikleri sürekli olarak dönüştürmektedir. Toz halinde birikmeye başlayan kar, kendi ağırlığı altında sıkışmaya başladığında, rüzgar tarafından savrulduğunda, parçacıkları bir araya getirdiğinde ve erime ve yeniden donma döngüsünü başlattığında daha taneli hale gelir. Su buharı, soğuk ve hareketsiz koşullarda kırağı olarak bilinen buz kristallerini biriktirdiği için bir rol oynar. ⓘ
Mevsimsel kar paketi
Zaman içinde bir kar yığını, yoğunluğu suyun yaklaşık %30'u olana kadar kendi ağırlığı altında çökebilir. Bu ilk sıkışmanın üzerindeki yoğunluk artışları, öncelikle donma noktasının üzerindeki sıcaklıklar veya doğrudan güneş radyasyonunun neden olduğu erime ve yeniden donma ile meydana gelir. Daha soğuk iklimlerde kar tüm kış boyunca yerde kalır. İlkbaharın sonlarına doğru kar yoğunluğu tipik olarak maksimum %50 su oranına ulaşır. Yaz boyunca devam eden kar, kısmen erimiş, yeniden donmuş ve sıkıştırılmış granüler kar olan névé'ye dönüşür. Névé'nin minimum yoğunluğu metreküp başına 500 kilogramdır (31 lb/cu ft), bu da sıvı suyun yoğunluğunun yaklaşık yarısıdır. ⓘ
Köknar
Köknar, uzun yıllar boyunca devam eden ve névé'den daha yoğun, ancak buzul buzundan daha az yoğun ve sert bir maddeye yeniden kristalleşen kardır. Firn, topaklanmış şekere benzer ve küremeye karşı çok dayanıklıdır. Yoğunluğu genellikle metreküp başına 550 kilogram (34 lb/cu ft) ile metreküp başına 830 kilogram (52 lb/cu ft) arasında değişir ve genellikle bir buzulun başında biriken karın altında bulunabilir. Bir buzulda firnın biriktiği minimum yüksekliğe firn sınırı, firn hattı veya kar hattı denir. ⓘ
Hareket
Biriken karın hareketi için dört ana mekanizma vardır: Sinterlenmemiş karın sürüklenmesi, dik yamaçlarda biriken karın çığ düşmesi, çözülme koşulları sırasında kar erimesi ve kar birkaç yıl devam ettikten ve buzul buzuna metamorfoz geçirdikten sonra buzulların hareketi. ⓘ
Sürüklenme
Kar toz halindeyken, rüzgarla birlikte ilk düştüğü yerden sürüklenir ve izole yerlerde birkaç metre derinliğe sahip birikintiler oluşturur. Yamaçlara yapıştıktan sonra, savrulan kar, dik yamaçlarda çığ tehlikesi oluşturan bir kar kütlesine dönüşebilir. ⓘ
Çığ
Çığ (kar kayması veya kar kayması olarak da adlandırılır) eğimli bir yüzeyden aşağı doğru hızlı bir kar akışıdır. Çığlar tipik olarak bir başlangıç bölgesinde, kar paketindeki mekanik bir arızadan (levha çığı), kar üzerindeki kuvvetler gücünü aştığında, ancak bazen sadece kademeli olarak genişleyerek (gevşek kar çığı) tetiklenir. Başladıktan sonra çığlar genellikle hızla hızlanır ve daha fazla kar sürükledikçe kütle ve hacim olarak büyür. Çığ yeterince hızlı ilerlerse karın bir kısmı havayla karışarak bir tür yerçekimi akımı olan toz kar çığı oluşturabilir. Üç ana mekanizmada meydana gelirler:
- Slab çığları, birikmiş ya da rüzgar tarafından yeniden biriktirilmiş karda meydana gelir. Çevresinden kırıklarla ayrılmış bir kar bloğunun (levha) karakteristik görünümüne sahiptirler. Arazi ölümlerinin çoğunun nedeni bunlardır.
- Toz kar çığları, taze kuru tozun birikmesi sonucu oluşur ve yoğun bir çığın üzerinde bir toz bulutu oluşturur. Saatte 300 kilometre (190 mph) hızı ve 10.000.000 tonluk (9.800.000 uzun ton; 11.000.000 kısa ton) kütleyi aşabilirler; akışları düz vadi tabanları boyunca uzun mesafeler kat edebilir ve hatta kısa mesafelerde yokuş yukarı çıkabilir.
- Islak kar çığları, kar ve suyun düşük hızlı süspansiyonudur ve akış patikanın yüzeyiyle sınırlıdır. Düşük hareket hızı, patikanın kayan yüzeyi ile suya doymuş akış arasındaki sürtünmeden kaynaklanmaktadır. Düşük seyahat hızına rağmen (saatte ~10 ila 40 kilometre (6 ila 25 mph)), ıslak kar çığları büyük kütle ve yoğunluk nedeniyle güçlü yıkıcı kuvvetler oluşturabilir. ⓘ
Kar erimesi
Dağlık veya yüksek enlemli bölgelerden doğan birçok nehir, akışının önemli bir kısmını kar erimesinden alır. Bu durum genellikle nehrin akışını mevsimsel hale getirerek bahar aylarında periyodik taşkınlara ve en azından ABD'nin batısındaki dağlık bölgeler ya da İran ve Afganistan'ın çoğu gibi kuru dağlık bölgelerde yılın geri kalanında çok düşük akışa neden olur. Bunun aksine, erimenin büyük bir kısmı buzullaşmış ya da neredeyse buzullaşmış bölgelerden geliyorsa, erime sıcak mevsim boyunca devam eder ve en yüksek akışlar yaz ortasından sonuna kadar gerçekleşir. ⓘ
Buzullar
Buzullar, kar ve buz birikiminin erimeyi aştığı yerlerde oluşur. Bir dağ buzulunun oluştuğu alana sirk (corrie veya cwm) adı verilir, tipik olarak koltuk şeklinde bir jeolojik özelliktir, kar toplar ve kar yığınının birbirini takip eden biriken kar katmanlarının ağırlığı altında sıkışarak névé oluşturduğu yerdir. Tek tek kar kristallerinin daha fazla ezilmesi ve karda hapsolmuş havanın azalması onu buzul buzuna dönüştürür. Bu buzul buzu, jeolojik bir zayıflıktan veya iki dağ arasındaki boşluk gibi bir kaçış yolundan taşana kadar sirki dolduracaktır. Kar ve buz kütlesi yeterince kalınlaştığında, yüzey eğimi, yerçekimi ve basıncın bir kombinasyonu nedeniyle hareket etmeye başlar. Daha dik yamaçlarda bu durum 15 m (50 ft) kadar az bir kar-buz kütlesi ile gerçekleşebilir. ⓘ
Bilim
Bilim insanları, kimyasal bağların ve bulutların fiziğini; kar yığınlarının dağılımını, birikimini, başkalaşımını ve erimesini; ve kar erimesinin nehir hidroliğine ve yer hidrolojisine katkısını içeren çok çeşitli ölçeklerde kar üzerinde çalışmaktadır. Bunu yaparken, incelenen olayları gözlemlemek ve ölçmek için çeşitli araçlar kullanırlar. Elde ettikleri bulgular, araçları ve yapıları kara uyarlayan mühendisler, kar erimesinin tarım için kullanılabilirliğini ele alan tarım uzmanları ve kar üzerindeki spor faaliyetleri için ekipman tasarlayanlar tarafından uygulanan bilgilere katkıda bulunur. Bilim insanları kar sınıflandırması sistemleri geliştirmekte ve diğerleri de bu sistemleri kullanarak karın fiziksel özelliklerini tek bir kristalden toplu kar yığınına kadar değişen ölçeklerde tanımlamaktadır. Bir alt uzmanlık alanı da, hem mühendisleri hem de açık hava sporcularını ilgilendiren çığlardır. ⓘ
Kar bilimi karın nasıl oluştuğunu, dağılımını ve kar yığınlarının zaman içinde nasıl değiştiğini etkileyen süreçleri ele alır. Bilim insanları fırtına tahminlerini geliştirmekte, küresel kar örtüsünü ve bunun iklim, buzullar ve dünya genelindeki su kaynakları üzerindeki etkisini incelemektedir. Çalışma, değiştikçe malzemenin fiziksel özelliklerini, yerinde kar yığınlarının yığın özelliklerini ve kar örtüsüne sahip bölgelerin toplam özelliklerini içerir. Bunu yaparken, geniş alanlarda karla ilgili süreçlerin anlaşılmasını geliştirmek için zemin gerçeğini ve uzaktan algılama tekniklerini oluşturmak için sahada fiziksel ölçüm tekniklerini kullanırlar. ⓘ
Ölçüm ve sınıflandırma
Sahada kar bilimciler genellikle içinde temel ölçümler ve gözlemler yapmak için bir kar çukuru kazarlar. Gözlemler rüzgarın, suyun süzülmesinin ya da karın ağaçlardan boşalmasının neden olduğu özellikleri tanımlayabilir. Bir kar yığınının içine sızan su, akış parmakları ve göllenmeler oluşturabilir ya da kılcal bariyerler boyunca akarak kar yığını içinde yatay ve dikey katı buz oluşumlarına dönüşebilir. Yerdeki Mevsimlik Kar için Uluslararası Sınıflandırmanın içerdiği kar yığınlarının özelliklerinin ölçümleri arasında şunlar bulunmaktadır: kar yüksekliği, kar suyu eşdeğeri, kar gücü ve kar örtüsünün kapsamı. Her birinin kodu ve ayrıntılı açıklaması olan bir tanımı vardır. Sınıflandırma, Nakaya ve haleflerinin önceki sınıflandırmalarını ilgili yağış türlerine genişletmekte ve aşağıdaki tabloda alıntılanmaktadır:
| Alt sınıf | Şekil | Fiziksel süreç |
|---|---|---|
| Graupel | Ağır kenarlı parçacıklar, küresel, konik,
altıgen veya düzensiz şekilli |
Parçacıkların ağır kenarları
aşırı soğutulmuş su damlacıklarının birikmesi |
| Dolu | Laminer iç yapı, yarı saydam
veya sütlü sırlı yüzey |
Birikim yoluyla büyüme
aşırı soğutulmuş su, boyut: >5 mm |
| Buz peletleri | Şeffaf,
çoğunlukla küçük sferoidler |
Yağmur damlalarının donması veya büyük ölçüde erimiş kar kristallerinin veya kar tanelerinin yeniden donması (sulu kar).
İnce buz tabakası ile kaplanmış kar taneleri veya kar topakları (küçük dolu). Boyut: her ikisi de 5 mm |
| Rime | Düzensiz birikintiler veya daha uzun koniler ve
Rüzgâra dönük iğneler |
Yerinde donmuş küçük, aşırı soğumuş sis damlacıklarının birikmesi.
Süreç yeterince uzun devam ederse kar yüzeyinde ince kırılabilir kabuk oluşur. |
Aşırı soğumuş neme maruz kalan nesneler üzerinde oluşan kireç hariç hepsi bulut içinde oluşur. ⓘ
Ayrıca havadaki karla ilgili olanlardan daha kapsamlı bir birikmiş kar sınıflandırması vardır. Bu kategoriler hem doğal hem de insan yapımı kar türlerini, kar kristallerinin başkalaşım ve erime süreçlerini, kar yığınında kırağı gelişimini ve buz oluşumunu içerir. Bir kar yığınının bu türden her bir katmanı, bitişik katmanlardan, mikro yapısını veya yoğunluğunu tanımlayan, birlikte kar tipini ve diğer fiziksel özellikleri tanımlayan bir veya daha fazla özellik ile farklılık gösterir. Dolayısıyla, herhangi bir zamanda, bir katmanı oluşturan karın türü ve durumu tanımlanmalıdır çünkü fiziksel ve mekanik özellikleri bunlara bağlıdır. Fiziksel özellikler arasında mikro yapı, tane boyutu ve şekli, kar yoğunluğu, sıvı su içeriği ve sıcaklık yer alır. ⓘ
Yerdeki kar örtüsünü ölçmek söz konusu olduğunda, tipik olarak üç değişken ölçülür: kar örtüsü kapsamı (SCE) - karla kaplı arazi alanı, kar örtüsü süresi (SD) - belirli bir alanın ne kadar süreyle karla kaplı olduğu ve genellikle kar suyu eşdeğeri (SWE) olarak ifade edilen kar birikimi, karın tamamı erimiş olsaydı ne kadar su olacağını ifade eder: bu sonuncusu kar paketinin hacminin bir ölçümüdür. Bu değişkenleri ölçmek için çeşitli teknikler kullanılır: yüzey gözlemleri, uzaktan algılama, arazi yüzey modelleri ve reanaliz ürünleri. Bu teknikler genellikle en eksiksiz veri setlerini oluşturmak için birleştirilir. ⓘ
Uydu verileri
Uydular ve diğer platformlarla kar yığınlarının uzaktan algılanması tipik olarak çok spektrumlu görüntülerin toplanmasını içerir. Elde edilen verilerin çok yönlü yorumlanması, gözlemlenenler hakkında çıkarımlarda bulunulmasını sağlar. Bu uzaktan gözlemlerin ardındaki bilim, gerçek koşulların yer doğruluğu çalışmalarıyla doğrulanmıştır. ⓘ
Uydu gözlemleri, uydu gözlemlerinin başladığı 1960'lardan bu yana karla kaplı alanlarda bir azalma olduğunu kaydetmektedir. Çin gibi bazı bölgelerde 1978'den 2006'ya kadar kar örtüsünde artış eğilimi gözlenmiştir. Bu değişiklikler, daha erken erimeye ve daha az kaplama alanına yol açabilecek küresel iklim değişikliğine bağlanmaktadır. Bununla birlikte, bazı bölgelerde 40°'nin kuzeyindeki enlemlerde daha yüksek sıcaklıklar nedeniyle kar derinliğinde bir artış olabilir. Bir bütün olarak Kuzey Yarımküre için ortalama aylık kar örtüsü kapsamı her on yılda %1.3 oranında azalmaktadır. ⓘ
Kar kapsamını, kar derinliğini ve kar suyu eşdeğerini haritalamak ve ölçmek için en sık kullanılan yöntemler, karın varlığını ve özelliklerini çıkarmak için görünür kızılötesi spektrumda birden fazla girdi kullanır. Ulusal Kar ve Buz Veri Merkezi (NSIDC), bulutlar ve kar arasında ayrım yapabilen radyasyon parametrelerinin bir oranı olan normalleştirilmiş fark kar indeksini hesaplamak için görünür ve kızılötesi radyasyonun yansımasını kullanır. Diğer araştırmacılar, daha doğru değerlendirmeler yapmak için mevcut verileri kullanarak karar ağaçları geliştirmiştir. Bu değerlendirmenin önündeki zorluklardan biri, kar örtüsünün, örneğin birikme veya erime dönemlerinde ve ayrıca ormanlık alanlarda düzensiz olduğu durumlardır. Bulut örtüsü, yüzey yansımasının optik olarak algılanmasını engeller, bu da bulutların altındaki zemin koşullarını tahmin etmek için başka yöntemlere yol açmıştır. Hidrolojik modeller için kar örtüsü hakkında sürekli bilgi sahibi olmak önemlidir. Pasif mikrodalga sensörleri, bulutların altındaki ve karanlıktaki yüzeyi haritalayabildikleri için zamansal ve mekansal süreklilik açısından özellikle değerlidir. Yansıtıcı ölçümlerle birleştirildiğinde, pasif mikrodalga algılama, kar örtüsü hakkında mümkün olan çıkarımları büyük ölçüde genişletir. ⓘ
Uydu ölçümleri, 1978'den bu yana dünyanın birçok bölgesinde kar örtüsünün azaldığını göstermektedir. ⓘ
Modeller
Kar bilimi genellikle küresel iklim değişikliğini tanımlamaya yardımcı olan kar birikimi, kar erimesi ve kar hidrolojisini (Dünya'nın su döngüsünün unsurları) içeren tahmin modellerine yol açar. ⓘ
Küresel iklim değişikliği modelleri (GCM'ler) hesaplamalarında karı bir faktör olarak kullanmaktadır. Kar örtüsünün bazı önemli yönleri arasında albedo (ışık dahil gelen radyasyonu yansıtma özelliği) ve deniz buzunun mevsimsel erime hızını yavaşlatan yalıtkan nitelikleri yer almaktadır. 2011 yılı itibariyle, GCM kar modellerinin erime aşamasının, bitki örtüsü ve arazi gibi kar erimesini düzenleyen karmaşık faktörlere sahip bölgelerde zayıf performans gösterdiği düşünülmektedir. Bu modeller tipik olarak kar suyu eşdeğerini (SWE) bir şekilde kar örtüsünün uydu gözlemlerinden türetir. Yerdeki Mevsimlik Kar için Uluslararası Sınıflandırma SWE'yi "kar kütlesinin tamamen erimesi halinde ortaya çıkacak su derinliği" olarak tanımlar. ⓘ
Kar erimesinin tarım için önemi göz önüne alındığında, tahminlerine karı da dahil eden hidrolojik akış modelleri, kar yığınının birikme aşamalarını, erime süreçlerini ve eriyen suyun akarsu ağları ve yeraltı sularına dağılımını ele alır. Erime süreçlerini tanımlamanın anahtarı güneş ısısı akısı, ortam sıcaklığı, rüzgar ve yağışlardır. İlk kar erime modelleri, kar suyu eşdeğerini (SWE) hesaplamak için hava ile kar paketi arasındaki sıcaklık farkını vurgulayan bir derece-gün yaklaşımı kullanmıştır. Daha yeni modeller, erime için mevcut enerji olan Qm'yi hesaplamak için aşağıdaki faktörleri dikkate alan bir enerji dengesi yaklaşımı kullanmaktadır. Bu, Qm'ye katkıda bulunan altı ısı akış mekanizmasını hesaplamak için bir dizi kar paketi ve çevresel faktörün ölçülmesini gerektirir. ⓘ
İnsan faaliyetleri üzerindeki etkiler
Kar, insan faaliyetlerini ulaşım, tarım, yapılar ve spor olmak üzere dört ana alanda etkiler. Ulaşım modlarının çoğu, seyahat yüzeyindeki kar nedeniyle engellenir. Tarım genellikle mevsimsel nem kaynağı olarak kara dayanır. Yapılar kar yükü altında çökebilir. İnsanlar karlı manzaralarda çok çeşitli rekreasyonel faaliyetlerde bulunurlar. ⓘ
Ulaşım
Kar, otoyolların, hava meydanlarının ve demiryollarının geçiş haklarını etkiler. Kar temizleme için ortak bir araç olan kar küreme aracını paylaşırlar. Bununla birlikte, uygulama her durumda farklıdır - karayolları buzun yapışmasını önlemek için buzlanmayı önleyici kimyasallar kullanırken, hava alanları kullanmayabilir; demiryolları raylarda çekişi artırmak için aşındırıcılara güvenir. ⓘ
Otoyol
Kuemmel tarafından 1994 yılında hazırlanan bir rapora göre, 20. yüzyılın sonlarında Kuzey Amerika'da kar ve diğer kış hava olayları nedeniyle karayolu kış bakımı için yılda tahmini 2 milyar dolar harcanmıştır. Çalışma, 44 ABD eyaleti ve dokuz Kanada vilayetindeki yetki alanlarının uygulamalarını incelemiştir. Kış bakımı için kullanılan politikalar, uygulamalar ve ekipman değerlendirilmiştir. Benzer uygulamaların ve ilerlemelerin Avrupa'da da yaygın olduğu tespit edilmiştir. ⓘ
Karın aracın yolla teması üzerindeki baskın etkisi sürtünmenin azalmasıdır. Bu durum, karı çekişi artıracak şekilde sıkıştırmak üzere tasarlanmış bir dişe sahip olan kar lastiklerinin kullanılmasıyla iyileştirilebilir. Ancak, kar yağışı sırasında ve sonrasında trafiğe uygun bir karayolu sağlamanın anahtarı, hem kimyasalların hem de kar küremenin kullanıldığı etkili bir buzlanmayı önleme programıdır. FHWA Etkili Bir Buzlanmayı Önleme Programı Uygulama El Kitabı, kar ve buzun yola yapışmasını önleyen "buzlanmayı önleme" prosedürlerini vurgulamaktadır. Uygulamanın temel unsurları arasında şunlar yer almaktadır: belirli bir karayolunda elde edilecek hizmet seviyesi, karşılaşılacak iklim koşulları ve buz çözücü, buz önleyici ve aşındırıcı malzemelerin ve uygulamaların farklı rolleri ışığında buzlanmanın önlenmesinin anlaşılması ve biri operasyonlar, biri karar verme ve diğeri personel için olmak üzere buzlanmanın önlenmesi "alet kutularının" kullanılması. Alet kutularının unsurları şunlardır:
- Operasyonlar - Klorür-tuzların önceden ıslatılması da dahil olmak üzere çeşitli teknikler kullanılarak katı ve sıvı kimyasalların uygulanmasını ele alır. Ayrıca, kullanılan kar küreme araçları ve bıçak türleri de dahil olmak üzere küreme kapasitesini de ele alır.
- Karar verme - Varlıkların uygulanması için yaklaşan ihtiyaçları değerlendirmek ve devam eden operasyonlarla tedavi etkinliğini değerlendirmek için hava tahmini bilgilerini yol bilgileriyle birleştirir.
- Personel - Uygun malzeme, ekipman ve prosedürleri kullanarak buzlanmayı önleme programını etkin bir şekilde yürütmek için personelin eğitimi ve görevlendirilmesini ele alır.
Kılavuz, uygulamaları uygun ve verimli bir şekilde uyarlamak için farklı kar türlerini ve kar yağışı oranını ele alan matrisler sunar. ⓘ
Karayollarının rüzgar yönünde inşa edilen kar çitleri, rüzgarla savrulan ve sürüklenen karın istenen bir yerde birikmesine neden olarak karın sürüklenmesini kontrol eder. Demiryollarında da kullanılırlar. Ayrıca, çiftçiler ve çiftlik sahipleri, ilkbaharda hazır su temini için havzalarda sürüklenmeler oluşturmak için kar çitlerini kullanırlar. ⓘ
Havacılık
Kış fırtınaları sırasında havaalanlarını açık tutmak için pistlerin ve taksi yollarının karla temizlenmesi gerekir. Karın kaldırım yüzeyine yapışmasını önlemek için klorür kimyasal işleminin yaygın olduğu karayollarının aksine, bu tür kimyasallar alüminyum uçaklar üzerindeki güçlü aşındırıcı etkileri nedeniyle genellikle havaalanlarında yasaklanmıştır. Sonuç olarak, kar küreme araçlarının hareketini tamamlamak için genellikle mekanik fırçalar kullanılır. Büyük uçaklara hizmet veren havaalanlarındaki pistlerin genişliği göz önüne alındığında, pist ve taksi yollarındaki karı temizlemek için büyük küreme bıçaklarına sahip araçlar, bir küreme aracı kademesi veya döner kar küreme araçları kullanılır. Terminal apronlarının temizlenmesi için 6 hektar (15 dönüm) veya daha fazla alan gerekebilir. ⓘ
Uygun şekilde donatılmış uçaklar aletli uçuş kuralları çerçevesinde kar fırtınaları boyunca uçabilirler. Kalkıştan önce, kar fırtınaları sırasında kanatlar ve gövdeler üzerinde kar ve diğer yağışların birikmesini ve donmasını önlemek için buz çözücü sıvıya ihtiyaç duyarlar, bu da uçağın ve yolcuların güvenliğini tehlikeye atabilir. Uçuş sırasında, uçaklar bulutlardaki kireçlenmeyi ve diğer buzlanma türlerini önlemek için çeşitli mekanizmalara güvenir; bunlar arasında titreşimli pnömatik botlar, ısı üreten elektro-termal alanlar ve yüzeye akan sıvı buz çözücüler bulunur. ⓘ
Ray
Demiryolları geleneksel olarak rayları temizlemek için iki tür kar küreme aracı kullanmıştır: karı her iki tarafa da atan kama küreme aracı ve yoğun kar yağışı ile mücadele etmek ve karı bir tarafa ya da diğer tarafa atmak için uygun olan döner kar küreme aracı. Yaklaşık 1865 yılında döner kar küreme aracının icadından önce, derin karda bir kama küreme aracını sürmek için birden fazla lokomotif gerekiyordu. Rayların bu tür kar küreme araçlarıyla temizlenmesinin ardından, diğer kar küreme araçlarının erişemeyeceği rayların arasındaki karı temizlemek için bir "flanger" kullanılır. Buzlanmanın lokomotif tekerleklerinin ray üzerindeki çelik-çelik temasını etkileyebileceği yerlerde, daha dik yokuşlarda çekiş sağlamak için aşındırıcılar (tipik olarak kum) kullanılmıştır. ⓘ
Demiryolları, Alpler ve Rocky Dağları gibi karlı dağlık bölgelerde yoğun kar birikmesini veya çığ düşmesini önlemek için rayları örten yapılar olan kar sundurmaları kullanmaktadır. ⓘ
- Farklı ulaşım modları için kar küreme araçları
Missouri'de bir otoyolda kar küreyen kamyonlar
Havaalanı kar temizleme operasyonları, küreme ve fırçalamayı içerir
İsviçre düşük profilli, trene monteli kar küreme aracı ⓘ
.jpg)
Karlı yollar ve pistler
Kar, bir kar yolu oluşturmak için sıkıştırılabilir ve araçların kış aylarında izole topluluklara veya inşaat projelerine erişmesi için bir kış yolu güzergahının parçası olabilir. Kar, Antarktika'daki Phoenix Havaalanı'nda olduğu gibi bir pistin destekleyici yapısını ve yüzeyini sağlamak için de kullanılabilir. Karla sıkıştırılmış pist, ağır yük askeri uçaklarının yılda yaklaşık 60 tekerlekli uçuşuna dayanacak şekilde tasarlanmıştır. ⓘ
Tarım
Kar yağışı, termal yalıtkan görevi görerek, Dünya'nın ısısını muhafaza ederek ve mahsulleri dondurucu havalardan koruyarak tarıma faydalı olabilir. Bazı tarım alanları, kış boyunca biriken ve ilkbaharda yavaş yavaş eriyerek hem doğrudan hem de sulama kanallarını besleyen akarsu ve nehirler yoluyla mahsulün büyümesi için su sağlayan kar birikimine bağlıdır. Aşağıda, sulamanın bağlı olduğu akışlarının önemli bir parçası olarak buzullardan veya mevsimsel kar yığınlarından gelen eriyik suya dayanan nehirlere örnekler verilmiştir: Birçok kolu Himalayalar'da doğan ve Hindistan'ın kuzeydoğusunda sulama sağlayan Ganj Nehri, Tibet'te doğan ve hızla geri çekilen Tibet buzullarından Pakistan'a sulama suyu sağlayan İndus Nehri ve suyunun çoğunu Rocky Dağları'ndaki mevsimlik kar yığınlarından alan ve yaklaşık 4 milyon dönüme (1. 6 milyon hektar) sulama suyu sağlayan Colorado Nehri. 6 milyon hektar) sulama suyu sağlamaktadır. ⓘ
Yapılar
Kar, yapılar üzerindeki yükler için önemli bir husustur. Bunları ele almak için Avrupa ülkeleri Eurocode 1: Yapılar üzerindeki eylemler - Bölüm 1-3: Genel eylemler - Kar yükleri'ni kullanmaktadır. Kuzey Amerika'da, ASCE Binalar ve Diğer Yapılar için Minimum Tasarım Yükleri kar yükleri konusunda rehberlik etmektedir. Her iki standart da beklenen maksimum zemin kar yüklerini çatılar için tasarım yüklerine çeviren yöntemler kullanmaktadır. ⓘ
Çatılar
Kar yükleri ve buzlanmalar çatılar için iki temel konudur. Kar yükleri bir yapının bulunduğu iklimle ilgilidir. Buzlanmalar genellikle binanın veya yapının üzerindeki karı eriten ısı üretmesinin bir sonucudur. ⓘ
Kar yükleri - Binalar ve Diğer Yapılar için Minimum Tasarım Yükleri, aşağıdaki faktörlerin çatı kar yüklerine nasıl dönüştürüleceği konusunda rehberlik eder:
- Zemin kar yükleri
- Çatının açığa çıkması
- Çatının termal özellikleri
- Çatı şekli
- Sürüklenme
- Binanın önemi
Bölgelere göre zemin kar yükleri için tablolar ve yakındaki ölçülen değerlerden yüksekliğe göre değişebilen zemin kar yüklerini hesaplamak için bir metodoloji verir. Eurocode 1, Avrupa'nın bazı bölümleri için tablolaştırılan zemin kar yüklerinden başlayarak benzer metodolojiler kullanır. ⓘ
Buzlanmalar - Çatılar, eriyen suyun çatıdaki karın altına akması ve saçakta donması sonucu oluşan buz barajlarını önlemek için de tasarlanmalıdır. Çatılardaki buz barajları, eğimli bir çatıda biriken kar eridiğinde ve tipik olarak saçaklarda donma sıcaklığının altındaki havaya ulaşana kadar yalıtıcı kar örtüsü altında çatıdan aşağı aktığında oluşur. Eriyen su dondurucu havaya ulaştığında, buz birikerek bir baraj oluşturur ve daha sonra eriyen kar barajdan düzgün bir şekilde tahliye edilemez. Buz barajları, yapı malzemelerinin hasar görmesine veya buz barajının düşmesi ya da buz barajını kaldırma girişimleri nedeniyle hasar veya yaralanmalara neden olabilir. Erime, yüksek yalıtımlı kar tabakasının altındaki çatıdan geçen ısıdan kaynaklanır. ⓘ
Hizmet hatları
Ağaçların bulunduğu bölgelerde, direklerdeki elektrik dağıtım hatları kar yükünden daha az etkilenir, yoğun ve ıslak kar nedeniyle üzerlerine düşen ağaçlardan zarar görebilirler. Başka yerlerde kar, elektrik hatları üzerinde kireç buzu "kolları" olarak birikebilir. Mühendisler kg/m (lb/ft) cinsinden ölçülen bu tür yükler için tasarım yapar ve enerji şirketlerinin bu tür birikimlere neden olabilecek hava türlerini öngören tahmin sistemleri vardır. Kireç buzu elle ya da elektrik hatlarının etkilenen bölümünde yeterli kısa devre oluşturularak birikintilerin eritilmesi yoluyla giderilebilir. ⓘ
Spor ve rekreasyon
Kar, kayak ve kızak dahil olmak üzere birçok kış sporunda ve rekreasyon biçiminde yer almaktadır. Yaygın örnekler arasında kros kayağı, Alp disiplini kayağı, snowboard, kar ayakkabısı ve kar motosikleti yer almaktadır. Kayak ve snowboard gibi kullanılan ekipmanların tasarımı tipik olarak karın taşıma gücüne dayanır ve kar üzerindeki sürtünme katsayısı ile mücadele eder. ⓘ
Kayak, kış rekreasyonunun açık ara en büyük şeklidir. 1994 yılı itibariyle, dünya çapında tahminen 65-75 milyon kayakçının yaklaşık 55 milyonu Alp disiplini, geri kalanı ise kros kayağı yapmaktadır. Yaklaşık 30 milyon kayakçı (her türden) Avrupa'da, 15 milyonu ABD'de ve 14 milyonu Japonya'daydı. 1996 yılı itibariyle, 26.000 telesiyej işleten ve yılda 390 milyon kayakçının ziyaret ettiği 4.500 kayak alanı olduğu bildirilmektedir. YokuĢ aĢağı kayak için en baskın bölge Avrupa iken, onu Japonya ve ABD takip etmektedir. ⓘ
Kayak merkezleri, kayak pistlerinde su ve basınçlı havayı bir kar tabancasından geçirerek kar üretme yöntemi olan kar yapımına giderek daha fazla güvenmektedir. Kar yapımı, çoğunlukla kayak merkezlerindeki doğal karı desteklemek için kullanılmaktadır. Bu, kar örtüsünün güvenilirliğini artırmalarına ve kayak sezonlarını sonbaharın sonlarından ilkbaharın başlarına kadar uzatmalarına olanak tanır. Kar üretimi düşük sıcaklıklar gerektirir. Nem azaldıkça kar yapımı için eşik sıcaklık artar. Islak termometre sıcaklığı, hava sıcaklığı ve bağıl nemi hesaba kattığı için bir ölçüt olarak kullanılır. Kar yapımı, enerji tüketimi açısından nispeten pahalı bir süreçtir ve bu nedenle kullanımını sınırlamaktadır. ⓘ
Kayak mumu, sürtünme katsayısını azaltarak bir kayağın (ya da başka bir koşucunun) kar üzerinde kayma kabiliyetini artırır; bu da hem karın hem de kayağın özelliklerine bağlıdır ve kayakla sürtünerek karın erimesinden optimum miktarda yağlama ile sonuçlanır - çok az olursa kayak katı kar kristalleriyle etkileşime girer, çok fazla olursa eriyen suyun kılcal çekimi kayağı geciktirir. Bir kayağın kayabilmesi için maksimum değerdeki statik sürtünmenin üstesinden gelmesi gerekir. Kinetik (veya dinamik) sürtünme kayak kar üzerinde hareket ederken meydana gelir. ⓘ
Savaş
Kar kış aylarında, dağlık bölgelerde ya da yüksek enlemlerde yürütülen savaşları etkiler. Başlıca faktörler, yağan kar sırasında hedefleri yakalamak için görüş mesafesinin azalması, hedefleme için karlı arka planlara karşı hedeflerin görünürlüğünün artması ve hem mekanize hem de piyade birlikleri için hareket kabiliyetinin azalmasıdır. Kar yağışı birliklerin ikmal lojistiğini de ciddi şekilde engelleyebilir. Kar aynı zamanda küçük silah ateşine karşı siper ve tahkimat sağlayabilir. Kar ve diğer faktörlerin operasyonları etkilediği önemli kış savaşı harekatları şunlardır:
- Fransa'nın Rusya'yı işgali, kötü koşullardaki atların çekiş gücünün zayıf olması ikmal arabalarının birliklere yetişmesini zorlaştırmıştır. Bu harekat da soğuktan büyük ölçüde etkilenmiş ve geri çekilen ordu, aynı yılın Haziran ayında Rusya'yı işgal etmek üzere yola çıkan 420.000 kişiden sadece 10.000'i ile Aralık 1812'de Neman Nehri'ne ulaşmıştır.
- Sovyetler Birliği'nin 1939'un sonlarında Finlandiya topraklarını ele geçirme girişimi olan Kış Savaşı, Fin Ordusu'nun kar üzerinde hareket kabiliyeti, kamuflaj ve arazinin kullanımına ilişkin üstün kış taktiklerini ortaya koymuştur.
- Dünya Savaşı sırasında 16 Aralık 1944'te başlayan bir Alman karşı taarruzu olan Bulge Muharebesi, müttefiklerin kara birliklerine hava desteğini engelleyen ve aynı zamanda Almanların ön hatlarına ikmal yapma girişimlerini aksatan yoğun kar fırtınalarıyla damgasını vurdu. Doğu Cephesi'nde Nazilerin 1941'de Rusya'yı işgali, Barbarossa Operasyonu, hem Rus hem de Alman askerleri Rus kışı boyunca korkunç koşullara katlanmak zorunda kaldı. Kızıl Ordu'da kayak piyadesi kullanımı yaygınken, Almanya kayakla hareket için sadece bir tümen oluşturdu.
- Kuzey Kore'nin Güney Kore'yi işgal etmesiyle 25 Haziran 1950'den 27 Temmuz 1953'teki ateşkese kadar süren Kore Savaşı başladı. Çatışmaların çoğu kış koşullarında, özellikle de soğuk havanın askeri operasyonları, özellikle de araçları ve silahları etkilediğinin çarpıcı bir örneği olan Chosin Rezervuarı Savaşı sırasında kar yağışı altında meydana gelmiştir. ⓘ
- Karda askeri operasyonlar
Moskova'dan kış çekilişi sırasında Napolyon'un Grande Armée ordusunun ordugâhı
Finlandiya'nın Sovyetler Birliği tarafından işgali sırasında Fin kayak birlikleri
İkinci Dünya Savaşı'ndaki Bulge Muharebesi sırasında karla mücadele eden ordu araçları.
Norveç ordusunun 2009 Soğuk Müdahale tatbikatı sırasındaki hazırlıkları
Donanma SEAL'leri Mammoth Dağı, Kaliforniya'da kış savaşı için eğitim alıyor. ⓘ
Ekosistemler üzerindeki etkiler
Karla kaplı bölgelere özgü hem bitki hem de hayvan yaşamı uyum sağlamak için yollar geliştirir. Uyum mekanizmaları arasında bitkiler için dormansi, mevsimsel geri dönüş, tohumların hayatta kalması; hayvanlar için ise kış uykusu, yalıtım, antifriz kimyası, yiyecek depolama, vücut içindeki rezervlerden yararlanma ve ortak ısı için kümelenme yer alır. ⓘ
Bitki yaşamı
Kar, bitki örtüsü ile iki temel şekilde etkileşime girer; bitki örtüsü karın birikmesini ve tutulmasını etkileyebilir ve tersine, karın varlığı bitki örtüsünün dağılımını ve büyümesini etkileyebilir. Ağaç dalları, özellikle de kozalaklı ağaçlar yağan karın önünü keser ve yerde birikmesini engeller. Ağaçlarda asılı kalan kar, güneşe ve hava hareketlerine daha fazla maruz kalması nedeniyle yerdekinden daha hızlı erir. Ağaçlar ve diğer bitkiler, aksi takdirde başka bir yere savrulacak veya güneş tarafından eritilecek olan karın yerde tutulmasını da sağlayabilir. Kar bitki örtüsünü çeşitli şekillerde etkiler, depolanmış suyun varlığı büyümeyi teşvik edebilir, ancak büyümenin yıllık başlangıcı, altında gömülü olan bitkiler için kar paketinin ayrılmasına bağlıdır. Ayrıca, çığlar ve kar erimesinden kaynaklanan erozyon, bitki örtüsünün bulunduğu araziyi aşındırabilir. ⓘ
Hayvan yaşamı
.jpg)
Kar, hem yüzeyde hem de altında çok çeşitli hayvanları destekler. Örümcekler, eşek arıları, böcekler, kar akrepleri ve yay kuyrukları da dahil olmak üzere birçok omurgasız karda gelişir. Bu tür eklembacaklılar tipik olarak -5 °C'ye (23 °F) kadar düşük sıcaklıklarda aktiftir. Omurgasızlar, donma noktasının altındaki sıcaklıklarda hayatta kalma konusunda iki gruba ayrılır: donmaya dayanıklı olanlar ve donmaya duyarlı oldukları için donmaktan kaçınanlar. İlk grup, vücut sıvılarında antifriz maddeleri üretme yeteneği sayesinde soğuğa dayanıklı olabilir ve bu da donma koşullarına uzun süre maruz kalındığında hayatta kalmayı sağlar. Bazı organizmalar kış aylarında oruç tutarak sindirim sistemlerindeki donmaya duyarlı içerikleri dışarı atarlar. Buzda oksijen yokluğunda hayatta kalma yeteneği ek bir hayatta kalma mekanizmasıdır. ⓘ
Küçük omurgalılar karın altında aktiftir. Omurgalılar arasında, Alp semenderleri -8 °C (18 °F) kadar düşük sıcaklıklarda karda aktiftir; ilkbaharda yüzeye çıkarlar ve yumurtalarını eriyen göletlere bırakırlar. Memeliler arasında aktif kalanlar tipik olarak 250 gramdan (8,8 oz) daha küçüktür. Omnivorların torpora girme veya kış uykusuna yatma olasılığı daha yüksekken, otçulların kar altında yiyecek önbellekleri tutma olasılığı daha yüksektir. Tarla fareleri 3 kilograma (6,6 lb) kadar, pikalar ise 20 kilograma (44 lb) kadar yiyecek depolar. Tarla fareleri ayrıca birbirlerinin sıcaklığından faydalanmak için ortak yuvalarda toplanırlar. Yüzeyde kurtlar, çakallar, tilkiler, vaşaklar ve gelincikler yiyecek için bu yeraltı sakinlerine güvenir ve onları bulmak için genellikle kar yığınına dalarlar. ⓘ
Dünyanın Dışında
Dünya dışı "kar", su bazlı yağışların yanı sıra Güneş Sistemi'ndeki diğer gezegenlerde ve uydularda yaygın olan diğer bileşiklerin yağışını da içerir. Örnekler şunlardır:
- Mars'ta, Phoenix Mars iniş aracının gözlemleri, su bazlı kar kristallerinin yüksek enlemlerde meydana geldiğini ortaya koymaktadır. Buna ek olarak, karbondioksit Mars kışları boyunca kutuplardaki bulutlardan çökelir ve bu gezegenin buzullarının ana bileşeni olan bu bileşiğin mevsimsel olarak birikmesine katkıda bulunur.
- Venüs'te, Magellan uzay aracından yapılan gözlemler, "Venüs karı" olarak çökelen ve Venüs'ün en yüksek dağ zirvelerinin tepelerinde karasal kara benzeyen oldukça yansıtıcı bir madde bırakan metalik bir maddenin varlığını ortaya koymaktadır. Venüs'teki yüksek sıcaklıklar göz önüne alındığında, çökelti için önde gelen adaylar kurşun sülfür ve bizmut (III) sülfürdür.
- Satürn'ün uydusu Titan'da Cassini-Huygens uzay aracının gözlemleri metan ya da başka bir tür hidrokarbon bazlı kristal çökeltilerin varlığına işaret etmektedir. ⓘ
Dünyada kar yağışı
Dünyada kutup bölgeleri ve ılıman iklimin iç kısımları kar yağışının yoğun olduğu bölgelerdir. Kar yağış sınırı, kuzey yarımkürede 30° enlemini, Güney yarımkürede 25-30° enlemleri aralığını takip eder. Dağlık alanlarda yükselti nedeniyle kar yağışı artar. Kar yağış sınırının en yüksek olduğu alan subtropikal çöl alanlarıdır. ⓘ