Szupercellák

Csirmaz Kálmán (Országos Meteorológiai Szolgálat)
Kun Sándor (Viharvadászok Egyesülete)

 
Szupercellák definiálása és kialakulásuk feltételei

A gyakran jelentős károkért és emberáldozatokért felelős szupercellák olyan forgó feláramlást tartalmazó speciális zivatarok, amelyeket szignifikáns jég (átmérő >= 5 cm), nem ritkán 120 km/h feletti szélvihar és olykor tornádó is kísérhet. Élettartamuk jellemzően igen hosszú, mely egyes esetekben akár a 8 órát is meghaladhatja. Egy széles körben elfogadott kritérium a cella hosszú élettartama mellett a feláramláshoz kapcsolódó tartós és mély középszinti ún. mezociklon jelenléte. A mezociklon egy átlagosan 3–8 km széles, vertikális tengelyű örvény, mely függőlegesen a zivatar jelentős hányadára (legalább harmadára-felére) kiterjed, és amelynek forgási sebessége elér egy bizonyos küszöbértéket.

A szupercellák leggyakrabban akkor alakulnak ki, ha a légkörben rendelkezésre álló instabilitási energia (amit a légkör megfelelő függőleges hőmérsékleti rétegződése teremt meg) jelentős vertikális szélnyírással is párosul. A szélnyírás nem más, mint a szél sebességének és irányának változása a tér egy kitüntetett iránya mentén, jelen esetben a magasság szerint. Könnyen belátható, hogy a vertikális szélnyírás egyben egy horizontális tengelyű örvényességet is jelent, ugyanis az ilyen tulajdonságú levegőtömegbe helyezett virtuális részecskére a tetején illetve az alján eltérő erősségű és irányú szél hat, ami tulajdonképpen elnyírja a részecskét, így az forgásba kezd (1. kép). A szupercellás zivatarok kialakulásánál ezeket a horizontális örvényeket „állítja fel” a zivatar feláramlása, és így vertikális tengelyű örvény alakul ki (2. kép). A folyamat során egy örvénypár jön létre a feláramlás két oldalán: a jobb oldalon egy ciklonális (azaz az óramutató járásával ellentétesen forgó), a bal oldalon egy anticiklonális örvény (az óramutató járásával megegyező irányban forgó), amelyekből a Föld északi felén általában a jobb oldali, ciklonálisan forgó örvény marad meg, a bal oldali elhal. Emiatt az északi féltekén a legtöbb szupercellában a forgás ciklonális értelmű, bár ritkán előfordulnak anticiklonálisan forgó zivatarok is.

 1. kép

2. kép

A szupercellák igazi hazájának sokan az USA-t tartják, de rengeteg szupercella alakul ki Európa területén is, sőt Magyarországon is rendszeresen megjelennek, leginkább a nyári félévben. Bár kiterjedt statisztikák nem állnak rendelkezésre (csak egyes kitüntetett évek feldolgozásai), elmondható, hogy hazai előfordulásuk jellemzően körülbelül az évi több tucat és száz között mozog.

Szupercellák vizuális és radaros szerkezete

A szupercellák speciális viselkedésük miatt egy sor olyan vizuális és radaros jegyet hordoznak, amelyek alapján egy gyakorlott szem könnyen és egyértelműen beazonosíthatja őket. Fontos azonban hangsúlyozni, hogy egyetlen egy tulajdonság megléte még nem perdöntő, viszont minél többet ismerünk fel a következőkben felsorolt jegyekből, annál biztosabbak lehetünk benne, hogy szupercellával van dolgunk.

Vizuálisan szembeötlőek a forgást megfestő képződmények (3. kép). Ilyenek pl. a fő feláramlási torony oldalán az íves felhőcsíkozások vagy felhőbordák, továbbá a gyakran lencseszerű (ovális) csapadékmentes felhőalap. A szélnyírás következtében a feláramlási torony és a hozzá tartozó feláramlási alap, valamint a csapadékos leáramlási területek térben jól elkülönülten helyezkednek el.

3. kép

A feláramlás alapjánál, ahhoz csatolódva gyakran egy alacsonyabb felhőalappal rendelkező képződmény, az ún. falfelhő figyelhető meg, ami a zivatar szívóerejének köszönhetően jön létre: a feláramláshoz szükséges levegő egyre nagyobb része a csapadék által lehűtött nedves régióból származik (4. kép). A csapadék felőli szívás gyakran egy elkeskenyedő, a falfelhőhöz csatlakozó, kötélszerű képződményben végződik, ez az ún. farokfelhő. A zivatar haladása szerinti jobb-hátsó oldalon (jobbra mozgó szupercella esetén) alkalmanként látható szárnyfelhő-tornyok (5. kép) területén szintén feláramlás zajlik. A szárnyfelhőtornyok a hátoldali leáramlás kifutószele és a beáramlási régió közötti konvergencia mentén alakulnak ki. További jellegzetesség az intenzív beáramlást megfestő, a csapadékmentes feláramlási alaphoz csatlakozó beáramlási sáv vagy hódfarok, ami általában az előoldali csapadék és a beáramlási régió határán található felhősáv.

4. kép

5. kép

Távoli megfigyelés esetén (6. kép) a visszanyíródó üllő egy tipikus árulkodó jel: ez akkor alakul ki, amikor a nagy szélnyírás az üllő anyagának nagy részét elfújja, ám a feláramlás olyan erős, hogy az üllő a szélnyírással szemben is képes terjeszkedni. Az intenzív feláramlásra utal az üllőn túlnyúló csúcs, ami tulajdonképpen a zivatar "túllövése" a troposzféra felső zárórétegén, a tropopauzán (a zivatarok üllője lényegében a tropopauza szintjében terjed szét).

6. kép

A radarképeken a szupercellák általában egyetlen, jól körülhatárolható, hosszú életű, és a többi zivatarcellához képest deviánsan mozgó (általában jobbra térülő), igen erős jelként azonosíthatók. A szupercellás radarechó egyes esetekben kampós formát is ölthet, ami a forgás és az intenzív feláramlás jele, de legtöbbször a jel ovális vagy ahhoz hasonló alakú, erős reflektivitási értékekkel, ami felhőszakadásra illetve nagyméretű jégszemekre utal. A 7. képen vegyük szemügyre a fekete karikával jelölt szupercella deviáns mozgását, izoláltságát és hosszú élettartamát! A zivatar átlépve a Tisza vonalát határozottan jobbra térült, mintegy 3 órán keresztül folyamatosan fennállt, és igen erős reflektivitást mutatott a Viharsarok területén áthaladva (Orosházán pedig szignifikáns méretű, károkozó jeget produkált).

7. kép

Szupercellák osztályozása

A szupercellákban megkülönböztetünk előoldali és hátoldali leáramlási régiókat, ezekben hullanak ki a zivatar által termelt csapadékelemek (a zivatar haladásához képest kell értelmezni a hátoldal-előoldal fogalmát). A szupercellákat aszerint osztályozzuk, hogy az ún. hátoldali leáramlási régiójukban mennyi csapadék hullik. Ez alapján három típust különböztethetünk meg. Az egyik az ún. klasszikus szupercellák, melyeknél a csapadék zöme az előoldali leáramlás területén hullik le, és az hátoldali leáramlásban csak kis mennyiség található (9. kép). A gyenge csapadékú (angolul low precipitation - LP) szupercelláknál a csapadék nagy része a feláramlástól igen messze helyezkedik el az előoldalon, a hátoldali régióban pedig szinte nem is zajlik számottevő csapadéktevékenység (8. kép). A nagy csapadékú (angolul heavy vagy high precipitation - HP) szupercellák hátsó oldalán (az echó kampójában) jelentős mennyiségű csapadék található (10. kép). Léteznek olyan ún. miniszupercellák is, melyek kis (néhány km-es) függőleges kiterjedésűek, és horizontális méreteik is elmaradnak az átlagos szupercellákétól (11. kép). Mindazonáltal a miniszupercellák is veszélyesek lehetnek, akár károkozó tornádót is képesek létrehozni, mint például az 1997. november 11-én Kunszentmárton térségében pusztító tornádó esetében.

8. kép: LP szupercella Vas megyében

9. kép: Klasszikus szupercella Baján

10. kép: HP szupercella a Balaton térségében

11. kép: Miniszupercella a Balaton térségében

Tornádók szupercellákban

Bár jelen írásnak nem tárgya a tornádók bemutatása, a jelenség leggyakrabban és legmarkánsabban a szupercellákhoz köthető, ezért itt is ejtünk pár szót róluk. A tornádók sebesen forgó, vertikális tengelyű légoszlopok, melyek egy konvektív felhőből alányúlva elérik a földfelszínt, és ott különféle erősségű pusztítást végeznek. Mivel a tornádók lényege a forgás, ezért nem meglepő, ha kialakulásuk szorosan - de nem kizárólagosan - kapcsolódik az intenzív örvényekkel rendelkező szupercellákhoz. Általánosságban és nagy vonalakban azt mondhatjuk, hogy a mezociklonális tornádók a szupercellákban már eleve meglévő függőleges tengelyű örvénylő mozgást szűkítik le egy kis térrészbe, ezáltal felerősítve annak intenzitását, ami már károkozó méreteket ölthet. Általában minden tízedik szupercella tartalmaz tornádót, de azt eldönteni, hogy a tízből melyik szupercellában fog tornádó létrejönni, manapság még mindig tudományos kihívást jelent. Magyarországon minden évben – átlagosan - néhány tornádó alakul ki szupercellákból. A hazai tornádók egy hányada nem szupercellákhoz köthető, ezek azonban többnyire gyengébbek, mint szupercellás társaik. Egy hazai, szupercellás tornádót vehetünk szemügyre a 12. képen, amit Gátér térségében 2008. május 20-án fogtak el szervezett körülmények között a szupercella.hu viharvadászai.

12. kép

Az írás bővebb változata további magyarázó ábrákkal és szakmai részletekkel elérhető a szupercella.hu oldalán (megtekintéséhez bejelentkezés szükséges).