Dijital ortamda f�rt�nalar kopuyor
Bilgisayarlar sayesinde, hava ve �klim tahminleri eskiye g�re �ok daha hassas ve �sabetli. Meteoroloji istasyonlar� ve d�nyam�z�n etraf�nda d�nmekte olan uydular, s�per bilgisayarlar�n de�erlendirmesi i�in veri topluyor.
K ARIN HAYATIMIZI OLUMSUZ ETK�LED��� GE�T���M�Z g�nlerde de g�r�ld��� �zere, teknolojinin ba� d�nd��r�c� geli�imine ra�men insano�lu do�a �artlar� kar���s�nda hala yeterince g�vende de�il.
Her y�l yakla��k 1.000 hortum, 5.000 sel bask�n� ve 10.000 a��r f�rt�na, d�nya �ap�nda 14 milyar dolar� bulan maddi ha�sara neden oluyor. Bu y�zden gelecek on, hatta y�zy�l� kapsa�yacak, g�venilir hava tahminlerinin �nemi b�y�k. Bu kadar geni� zaman dilimlerine ili�kin hesaplamalar da elbette paha�l� ve y�ksek performansl� s�per bilgisayarlara, zeki iklim ben�zetimlerine (simulasyonlara) ihtiya� duyuyor. �rne�in Hamburg'da yer alan Alman �klim Hesaplama Merkezi'nde-ki (DKRZ) olanaklar, yararlanmak isteyen b�t�n iklim ara��t�rmac�lar�n�n hizmetinde. 34 milyon Euro de�erindeki he�saplama canavar� NEC SX6, bilim adamlar�n�n hem labora�tuar�, hem de deney t�p�. Bu canavar�n di�er ad� D�nya Sis�temi Ara�t�rmas� ��in Y�ksek Performansl� Hesaplama Siste�mi, k�saca HLRE. Ayg�t�n yap�l�� amac�ysa iklimi etkileyebile�cek t�m �artlar�n g�z �n�ne al�nd���, kapsaml� bir d�nya modeli olu�turmak. Bu etkilerden baz�lar� topograf�k �artlar oldu�u gibi, fiziksel s�re�ler; atmosferdeki, yerdeki, okyanus�lardaki ya da kutup buzullar�ndaki biyokimyasal d�ng�ler de olabilir. Bir atmosfer modeli, farkl� y�ksekliklerdeki r�zgar h�z�, atmosfer bas�nc�, s�cakl���, nemi, g�ne� ���n�m�, bulut �zellikleri ve hava katman�n�n kal�nl���na ili�kin denklemler, i�eriyor. Atmosfer modelinin elde etti�i veriler de bir okya�nus modeliyle birle�tirilerek b�t�n iklimin modeli ��kart�la-;
bilir. Modellerin birle�tirilmesini de HLRE �stleniyor. Okya�nus modelinin d�nya denizlerindeki herhangi bir yerdeki su s�cakl���n� hesaplamas� ve atmosfer modelinin alt katmanlar-daki r�zgar h�z�yla hava s�cakl���n� belirlemesi sonucu, he-saplay�c�, deniz ak�nt�lar�n� ve buharla�ma oran�n� da hesap�layabiliyor. Bunlar da bulut modelini tekrar etkileyerek yer modeli i�in ya��� durumunu g�steriyor, yani her �ey birbiri�ne ba�l�. Hamburg'daki Max Planck Meteoroloji Enstit�s�n�de k�resel iklim modelleri uzman� olan Dr. Erich R�chner, bunu sonsuz bir hikaye olarak tan�ml�yor. "Hala t�m�yle ya�banc� oldu�umuz yepyeni etkile�imler ortaya ��k�yor."
Politika bile hava �artlar�n� etkileyebiliyor
Politik geli�meler de iklim hesaplamalar�n� etkileyebiliyor. K�k�rt bile�iklerindeki aerosoller atmosferde ve sera etkisin�de �nemli bir rol oynuyorlar. Bu s�lfat aerosolleri, esas�nda volkan patlamalar� ve linyit k�m�r�n�n yanmas� sonucu or�taya ��k�yor. �in'deki �evre politikas�ndaki bir de�i�im iklim modelini etkiledi: H�k�metin, g�� santrallerine kurum filt�releri takmay� kararla�t�rmas� sonucu, aerosol yo�unlu�u �zerine yap�lm�� tahminleri d�zeltmek gerekiyor. B�t�n mo�dellerin beraber i�lendi�i laboratuvar, her birinde 8 vekt�r merkezi i�lem �nitesi, 8 Gigaflop ��lem g�c� ve 64 Gigabyte ana bellek olmak �zere 24 hesap noktas�ndan olu�uyor B��t�n sistemde 1,5 Teraflop (Tera - 1 trilyon, Flop = saniyede yap�lan i�lem miktar�) ve 1,5 Terabyte hard disk bulunuyor. Kar��la�t�rma i�in s�yleyelim, g�ncel bir Athlon i�lemcisi 1
Gigaflop de�erine eri�ebiliyor. Ve-
DA�ITIK B�LG� ��LEM �LE HAVA TAHM�N�
rilerin h�zl� bir �ekilde kaydedilme-
si ve ihtiya� durumunda tekrar ula���labilmesi i�in �� ayr� NEC TX7 hesaplay�c�s� �nbellek olarak hiz�met veriyor. Geriye de bu s�rada ve�rileri merkezi hesaplay�c� ve yakla���k 60 Terabyte sabit disk aras�nda y�netmek kal�yor. B�t�n verilerin kaydedilmesi ��in robot destekli dev bir sistem devreye giriyor. D�rt siloda toplam kay�t kapasitesi 3,5 Petabyte olan yakla��k 24.000 man�yetik bant kaseti bulunuyor (bkz.resim (189). Robot kollar
Siz de isterseniz iklim modellerinin hesap�lanmas�nda rol alabilirsiniz: www.clima-teprediction.net adresinde �ngiliz ara�t�r�mac�lar, 1811 den 2065'e kadar iklim mo-dellemesini yapabilecek, bilgisayar�n�zda �al��t�raca��n�z b�r yaz�l�m sunuyorlar. Her payla��mc�, toplamda ger�ek�i bir sonucu hedeflemek i�in di�erlerinden ufak sap�malar� olan kendi modeliyle yer al�yor. Ara�t�rman�n yarar� nedir derseniz, bir s��per bilgisayar�n bu hesaplamalar� �rne�in sadece on defa yapt��� yerde, payla��mc��lar milyonlarca hassas sapma hesaplaya�rak daha ger�ek�i bir yakla��m sa�l�yor.
gerekti�inde bantlar� raflardan �e�kiyor. 2003 Eyl�l ay�ndan bu yana
bantlara bir Petabyte'tan fazla iklim sim�lasyon verisi girildi ve g�nde yakla��k 3-4 Terabyte yeni veri ekleniyor. "Labora-tuvardaki D�nya" n�n Faydas�: HRLE iklimimizin gelece�i i�in bir kristal k�re g�revi yap�yor. Ara�t�rmac�lar 30 y�ld�r devaml� olarak geli�en programlama dili Fortran'da say� s��tunlar� olu�turuyorlar. ��lemci, bu veri giri�inden �� boyutlu modeller ortaya ��kar�yor. Bu sayede �rne�in New York ve Napoli'deki iklimlerin, iki �ehir ayn� enlemde bulunmas�na ra�men neden farkl� oldu�u anla��labiliyor. ABD metropol�leri yaz�n parlak g�ne� ���nlar� alt�n�
�urdu: Pekin'de kanatlar�n� ��rpan bir kelebek, Avrupa'da ha�vay� etkileyebilir. Ger�ekten d�nya �ap�nda havay� ��ld�rta�cak b�lgesel fenomenler bulunuyor. �rne�in �1 Nino (a�a��ya bak�n�z) G�ney Pasifik'te olu�uyor ve Orta Avru�pa'da devaml� ya�murlara neden oluyor.
Hassas �l��mler: Birim alanlara b�lerek �nceleme
�klim modelinin co�rafi sonucu da bilgi miktar� kadar
da kavrulup k���n da bembeyaz y�l-ba�lar� kutlarken, Napoli'de s�cak yazlar�yla Akdeniz iklimi ve en fazla ya�murlu k��lar ya�an�yor. Hesapla�malar s�ras�nda �al��anlar�n ilk g��revi hassasl�kt�r. S�rf virg�lden son�raki basamaklarda yap�lan hatalar
»Ba�ar�l� hava tahminleri i�in fazla babadan kalma y�ntemlere, uzun y�llar�n deneyimine ve sa�lam alt�nc� hislere ihtiya� duyuyoruz.
J�rg Kachelmann, Meteorolog
bile iklim sim�lasyonunu mahve�debilir. Bu, meteorolog Edward Lo-
renz'in ba��na 1961'de yapt��� deneyde iki kez geldi. Mete-orolog, fazla zaman almamas� i�in deney verilerinin tekrar�lanmas�nda virg�lden sonra alt� basamak yerine sadece �� basamak hassasiyetle �al��t�. Sonu�: Hesaplanan hava tama-miyle farkl� ��kt� ve bu durum Kelebe�in Kaos Teorisi'ni do-
�nemli. �klim sim�lasyonlar�n� uygulayabilmek ��in ara�t�r�mac�lar, d�nyay� ve atmosferi �� boyutlu birim alanlar�na ay�r�yorlar. Bu alanlar ne kadar k���k olursa, tahmin de o kadar kesinlik ta��yor. Tabii bu da daha fazla i�lem g�c� an�lam�na geliyor, i�lemcinin g�c� de bu kesinlik �zerinde rol
EL NIN0 FELAKET�
► El Nino sadece Pasifik Okyanusunda ortaya ��kt� ve �o�unlukla Noel zaman�nda, birka� y�l arayla meydan geldi. Bu fenomen a��rl�kl� olarak ekvatora yak�n su k�tlelerinde ortaya ��kt�: Bat�da Endonezya civar�ndan, do�uda G�ney Amerika'n�n Pasifik sahilleri aras�ndaki bir b�lgede.
Normalde Pasifik, bat�da, do�usuna g�re daha �ok �s�n�r. Bunun nedeni Passat r�zgarlar�n�n g�c�yle su de�i�ikli�ine zorlanmas�. En y�ksek s�cakl�klar da ekvator civar�nda ortaya ��k�yor.
Bir El-Nino f�rt�nas� s�recinde Passat r�zgarlar� etkisini kaybediyor. Bu y�zden do�u Pasifik'te y�ksek su s�cakl�k�lar� olu�uyor. Kaliforniya'dan Peru'ya kadar olan b�lgede b�ylece a��r� ya��� var.
Bat� Pasifik'te a��r� kurakl�k�lar meydana geliyor, bu da �o�unlukla orman ve �al� yang�nlar�ndan kaynaklan��yor. Tele ileti�im �zerinden E Nino hatta Avrupa'daki havay� bile etkileyebiliyor.
CHIP | MART 2004
oynuyor. �ncelenen alan�n yar� b�y�kl���ne indirilmesi, he-saplamalardaki noktalar�n�n d�rt , gereken i�lemci perfor�mans�n�n yakla��k on kat�na ��kmas�na neden oluyor. Max-Planck Enstit�s�ndeki ara�t�rmac�lar, Orta Avrupa ikliminin hesaplanabilmesine yetecek kadar k���k birim alanlar�yla �al���yorlar. Gelecek 100 y�l i�in do�ru tahminlerin yap�lma�s�nda yakla��k olarak 200 km geni�likte birim alanlar�n kulla�n�lmas� yeterli. K���k alanlarda k�sa va�deli sonu�lar i�in yar�m paralel geni�li��inde (yakla��k 55 km) bir ��z�n�rl�k yeterli oluyor. Yokohama'da bulunan (pek al�akg�n�ll� say�lmayacak ismiyle) "Earth Simulator" adl� bir bilgisayar daha �ok tahmin imkan� sa�layarak Ham-burg'lu canavar� g�lgede b�rak�yor. Earth Simulator Research and Development Center'da (D�nya Sim�lat�r� Ara�t�rma ve Geli�tirme Merkezi) kullan�lan bilgisayar, d�nyan�n en b�y�k bilgisayar� ve NEC taraf�ndan �retilmi�. Bu bilgisayar kendisi ��in �zel olarak tasarlanm�� 3.250 m2 b�y�kl���nde�ki Yokohama Institute for Earth Sciences binas�nda bulunu�yor. 640 hesap noktas� ve 5.120 i�lemciden olu�an bilgisayar, 40 Teraflop i�lem g�c�ne sahip. Her hesap noktas� i�in 16 Gi�gabyte b�y�kl���nde ortak ar�iv hizmet veriyor ve b�t�n sistem i�in ar�iv 10 Terabyte'tan fazla veri topluyor. Japon d�nya modelinin ��z�n�rl��� k���k co�rafi alanlarda da tahminlerin yap�lmas�n� m�mk�n k�l�yor. Hamburg'da uy�gulanan 200 km ��z�n�rl�kte, k���k boyutlu baz� hava olay�lar� g�zden ka�abiliyor.
�rne�in okyanuslarda birim alanlar i�in �ok k���k say��lacak, yakla��k 30 km �ap�nda girdaplar (Eddie ak�mlar�) or�taya ��kar. Bazen de bulutlar �ok k���k alanlara yay�l�rlar. Bu olaylar parametrelere ba�l� tan�mlanarak, tam bir kafes h�c�resi i�erisinde yakla��k olarak hesaplan�yor. Bilim adamlar� bu durumda bir kafes h�cresi i�in tamamiyle bulutlu ya da bulutsuz demek yerine, yakla��k y�zde otuz kesinlik ta��yan ortalama bir de�er belirtiyorlar. Tahminlerin g�venilir olma�s� i�in bir�ok deney "Monte Carlo Sim�lasyonlar�" olarak y��r�t�l�yor: Ayn� deney, bir yerine yakla��k on defa, ba�lang�� de�erlerinde (�rne�in s�cakl�k veya r�zgar g�c�) �ok k���k
de�i�iklikler yap�larak tekrarlan�yor ve al�nan de�erlerden bir ortalama elde edilerek, sonucun ne kadar kesinlik ta��yaca�� belirleniyor. Ara�t�rmac�lar�n, iklim sim�lasyonlar�n� takip ediyor olmalar�ndan, modellerin hassasl�k s�k�nt�s� i�inde ol�mad���n� anlayabiliriz. �rne�in El Nino kas�rgas� bu �ekilde �ok kesin ve ger�ek�i �ekilde modellenebiliyor. �nsano�lunun do�aya yapt��� m�daheleler kar��s�nda dev bilgisayarlar ve
»�nsanlar, �imdiye kadar davrand�klar� gibi davranmaya devam ederlerse, t�m �klim modellerindeki dominant etken olacaklar
Prof. Mojib Latif, Kiel �niversitesi, Meteorolog
hesaplamalar her zamankinden daha �nemli oluyor. 2002 ya�z�ndaki f�rt�na ve 2003'teki kurakl���n insan m�dahalesinin bir sonucu mu oldu�u, yoksa do�al fenomenlere mi geri d��n�ld��� halen net de�il. Bunlar bir iklim de�i�ikli�ini i�aret etmiyor, zira toplamda maksimum ve minimum de�erler birbirini dengeliyorlar. Uzun vadelere �li�kin modeller, ya�a�d���m�z enlemde havan�n daha kuru oldu�u bir iklime, ku�rakl�k ve yo�un ya���lar gibi a��r� olaylar�n g�r�lmesine i�aret ediyor. Yani hava tahminlerini hesaplamak daha da zor ola�cak.
Hava tahmini: �nsan fakt�r� hala b�y�k rol oynuyor
Kiel �niversitesi Deniz Ara�t�rmalar� Enstit�'s�nden Profe�s�r Mojib Latif, DKRZ bilgisayar�yla El Nino fenomeni (190) i�in g�venilir �ng�r�lerde bulunabiliyor. Baz� y�llar Pasifik okyanusu noel zaman� �ok �s�n�yor ve b�ylece b�t�n d�nya iklimini etkiliyor (El Nino �spanyolca'da hristiyan �o�cu�u anlam�nda). Latif, El Nino'nun etkisini g�sterece�i y�l�lar� zaten �nceden belirleyebiliyordu. Ona g�re, insano�lu hesaplamalarda bir rol oynad��� s�rece, uzun vadeli hava tah�minleri pek ge�erlilik ta��mayacak: "Politikan�n ve ekonomi�nin nas�l geli�ece�ini bilmiyoruz," diyor bilim adam�. �nsan�lar �imdiye kadar davrand�klar� gibi davranmaya devam et-
CHIP I MART 2004
tikleri s�rece, b�t�n iklim modellerinde bask�n etken ola�caklar. "Yar�n g�ne�in parlay�p parlamayaca��n�, pahal� s�per bilgisayarlar elbette bilemeyebilirler." Bu, ayn� zamanda hava durumu sunucusu olan J�rg Kachelmann gibi meteorologla-r�n i�i.
Kachelmann, Sylt ve Oberstdorf aras�nda bulunan 440 �l���m istasyonu sayesinde, Almanya'n�n her �ehir ve eyaleti i�in f�rt�na tahminleri ni hatas�z yapabiliyor (www.unwetter-zentrale.de). Kachelmann ve �irketinin s�rr�, be� y�ll�k istatis�tiklerde ve �ok miktarda deneyimde gizli. Meteorologlar�n pahal� bilgisayarlardan vazge�mekte oldu�unu s�yleyen Kac�helmann, tahminlerdeki isabeti hala babadan kalma y�n�temlerle, el i��ili�iyle �l��m yapmaya bor�lu. "�yi hava tah�minleri sat�n al�namaz." Bu y�zden, bilgisayarlar�n verdi�i sonu�lar insanlar taraf�ndan kontrol ediliyor ve sonu�lar Kachelmann'� hakl� ��karacak cinsten. G�venilir hava tah�minlerinin kapsam�, bilgisayar teknolojisindeki h�zl� geli��melere ra�men 7�'lerden bu yana 24 saatten yaln�zca 48 saate y�kselebildi.
Sigorta �irketleri de iklim ara�t�rmalar�yla ilgileniyor
Sadece k�sa vadeli hava raporlar�na de�il, uzak gelecekteki �k�lim tahminlerine de ba�lanan bir�ok �ey var. �rne�in d�n�yan�n en b�y�k sigorta �irketi olan M�nchner R�ck, D�nya Risk Ara�t�rma Grubu'nda sadece iklim ara�t�rmalar�yla ilgi�lenen 23 ki�i �al��t�r�yor. Bir sigortac�, s�zgelimi gelecekte daha �ok sel bask�n� olup olmayaca��n� bilmek zorunda. Pe�ki gelecekte iklim nas�l olacak? Hamburg ve Yokohama'daki
s�per bilgisayarlar bize gelece�e ili�kin hi� de�ilse genel bir fikir sa�l�yorlar. Tahminlerin en kadar g�venilir oldu�unuy-sa gelecekte kar��la�aca��m�z sonu�lar g�sterecek. R�chner gelecek 100 y�l i�inde deniz seviyesinin 50 cm'den fazla y�k-sdmeyece�ine kesin g�z�yle bak�yor. Bu kadar kesin konu��mas�n�n nedeni, sera etkisine yol a�an hatalar�n �ok uzun s��re �nce ba�lam�� olmas�. 100 y�l sonra nelerin olaca�� ise bu�g�nden �ng�r�lecek gibi de�il. Kyoto Protokol�'n�n yayg�n�l�k kazanmas� durumunda uzak gelece�e umutla bakmak m�mk�n olabilir. Ancak o zamana kadar "k�t� hava yoktur, yanl�� giyinmi� insan vard�r" s�z�n� akl�m�zdan ��karma�mam�z gerekiyor.
SR/ Garo Antikac�o�Iu, agaro@chjp.com.tr
�KL�M VE HAVA BA�LANTILARI
www.meteor.gov.tr Devlet Meteoroloji Genel M�d�rl��� sayfas�, hava tahmini konusunda resmi a��klamalara ula�abilece�iniz bir kaynak.
www.koeri.boun.edu.tr Bo�azi�i �niversitesi Kandilli Rasathanesi, deprem ve astronomi bilgilerinin yan� s�ra hava raporlar� ve haritalar da sunuyor.
wwww.nws.noaa.gov Amerikan Meteoroloji Merkezi'nin ana sayfas�. Hava tahminleriyle birlikte ayr�nt�l� haritalar.
CHIP | MART 2004