2015. augusztus 17-i villámárvizeket okozó időjárás elemzése

Horváth Ákos

Augusztus 17-én a lassan áthelyeződő zivatarcellákból hulló csapadék hatására percek alatt kiáradtak a helyi vízfolyások, létrejött az un. villám árvíz (flash flood) jelensége. Az időjárási helyzet és a csapadék mennyiségének bemutatásával az OMSZ honlapján két érdekes írás is foglalkozik („Vasárnapi és hétfői özönvíz és okai” és „Felhőszakadás 2015. augusztus 17-én”). Jelen tanulmány az augusztus 17-i „flash flood” jelenség néhány sajátosságára próbálja a meteorológiai választ megadni. Az írás kiemelten foglalkozik a Balaton nyugati területein behullámzó frontrendszer keltette nagy csapadékkal és a főváros szívében a zivatarcellák retrográd mozgásának hatására létrejövő felhőszakadással.

A forró periódust lezáró ciklon

Az augusztus 5-én kezdődött rendkívül forró időjárási periódus oka kettős volt: egyrészt az Afrika irányából kialakult tartós légáramlás – amely augusztusban nem ritka jelenség – szokatlanul meleg levegőt sodort a korábbi hőhullámoktól már egyébként is erősen felmelegedett Földközi-tenger és Dél-, illetve Közép-Európa fölé. Ehhez járult hozzá az erős napsugárzás, amelyet napokon keresztül legfeljebb gyenge fátyolfelhőzet mérsékelt. A kiszáradt talaj sem volt képes nedvességet adni a légkörnek, így a talaj párolgása sem csökkentette a hőséget, gomolyfelhők sem képződtek. A sivatagon keresztül áramló légtömeg azonban paradox módon jelentős nedvességet tartalmazott. A meleg levegő ugyanis sok vízgőzt képes magába foglalni, így az un. specifikus nedvesség értékek (hány gramm vízgőz van egy kg levegőben) akár a 7–8 g/kg értéket is elérték hazánk felett. A nagyobb melegben azonban a léghőmérsékletnek 8–10 fokot is csökkennie kellett volna ahhoz, hogy ez a nedvesség kicsapódjon, vagyis telítetté váljon a levegő. Ez a hőmérsékletcsökkenés a nyugatról, illetve délnyugatról közeledő hűvösebb levegő hatására augusztus 17-én megindult. Nagy jelentősége van annak, hogy ezúttal nem a szokásos északnyugatról délkelet felé gyorsan mozgó ciklon, vagy hidegfront hozta a változást, így a felhalmozódott meleg és magas specifikus nedvességgel rendelkező levegő nem sodródott el a térségünkből. A hideg levegő első hulláma először a Földközi-tenger medencéjét árasztotta el, és egy ciklon kialakulása során keveredett az itteni levegővel (1. ábra). A kialakuló ciklon viszont nem tudott az ilyenkor szokásos pályán északkeleti irányba mozdulni, mivel azt egy hatalmas északkeleti anticiklon nem tette lehetővé. A mélyülő és alig mozduló ciklonban a nedvesség (kinematikai okok miatt) fokozatosan felcsavarodó sávokba, karokba (nedves szállítószalagokba) kezdett rendeződni, melyek a specifikus nedvesség mezejében (2. ábra) és a felhőzetben is kirajzolódtak (3. ábra). A légköri instabilitást, illetve a zivatarok számára hozzáférhető energiát csak növelte, hogy a magasban (kb. 5500 m) dél felől erősödő széllel hidegebb levegő kezdett áramlani a Kárpát-medence fölé (4. ábra). A fentiek szerint kialakult szinoptikus helyzetben 17-én a kora délutáni órákban megkezdődött a zivatarok kialakulása.

Intenzív csapadékkal járó zivatarok

A csapadékrendszer vonalas szerkezete már a folyamat első hullámában is megfigyelhető volt (5a. ábra), amely a kora délutáni órákban markánsan megmutatkozott a radar képeken is (5b. ábra). Már ekkor láthatóvá vált, hogy a Dunántúl déli területein keleties irányú mozgásra váltottak a cellák, míg az ország legnagyobb részén még az északnyugati irányú áthelyeződés volt a meghatározó. Délután közepére egyre inkább Somogy-megye fölé helyeződött a forgó rendszer centruma, a Nyugat-Dunántúlon a talaj közelében beáramló hideg levegő fölé keletről sodródó zivatarok veszíteni kezdtek erejükből (5c. és 5d. ábra). Ugyanakkor a koraesti órákra az északi ágon elvonuló csapadékrendszerből (amely Budapesten 14 UTC körül csak gyenge záporokat okozott) egy szokatlan retrográd irányú fejlődés indult meg (5e. ábra), amely a fővárosi felhőszakadásokat is kiváltotta. A ciklon centruma lassan keleti irányba helyeződött át, azonban a keleti országrészben még több napig fennmaradtak, illetve a délutáni, esti órákra újra kifejlődtek a vonalas szerkezetű zivatarok, helyenként újabb, 60-70 mm mennyiségű csapadékot okozva 24 óra alatt. A továbbiakban két markáns csapadékgóc kialakulásának körülményeit vizsgáljuk meg: a Balaton nyugati területein, Keszthelytől délkeletre lévő sármelléki és a budapesti felhőszakadásokat.

Felhőszakadás a Balaton nyugati partjainál (Sármellék)

A sármelléki csapadékmérő adatai szerint 12 és 14 óra között kb. 60 mm eső esett (6. ábra). A kiugró érték magyarázata az lehet, hogy a délkeleti irányból jövő nedves szállítószalag éppen a kialakuló légörvény centrumába jutott. A centrumtól délre már nyugat-keleti mozgás kezdett kialakulni, míg attól északra a talaj közeli hideg levegő torlasztó és emelő hatást váltott ki. A centrum csak lassan mozgott keleti irányba, így az oda folyamatosan beáramló nedvesség órákon keresztül táplálta a fejlődő zivatarokat (7. ábra). Az északnyugati széllel a talaj közelében folyamatosan áramló hideg levegő mind vastagabb réteget töltött ki, ezért az arra felsikló keletről sodródó zivatarfelhők jelentősen veszítettek erejükből (8. ábra). Főként a nyugat-balatoni csapadék hatására a Balaton vízszintje két nap alatt 2 cm-rel emelkedett.

Felhőszakadás Budapesten

A budapesti felhőszakadás körülményei eltértek a sármellékitől. Az északi csapadéksáv már délután átvonult a főváros felett, azonban gyengébb záporokat okozott (9. ábra). A keletről nyugatra mozduló csapadékrendszer felhőkaréja 17 órára a Budai-hegyektől nyugatra helyeződött át (5c. ábra), és úgy tűnt, hogy Budapesten a következő órákban nem lesz több eső. Az elvonuló hullám okozta kisebb csapadék nedvessége teljesen telítetté tette az alsó légkört, és ehhez hozzájárult, hogy a zárt felhőtakaró a főváros fölött, illetve attól keletre felszakadt és a nap is kisütött (10. ábra). Az egyébként is extrém labilis légtömegben tovább nőtt a zivatarok számára is hozzáférhető hasznosítható energia (11. ábra). Délután 17 óra után a légköri folyamatok skáláján mérve is rendkívül gyorsan kezdtek zajlani az események. A Budapesttől északnyugati irányba elvonuló cellákból (12a. és 12b. ábra) váratlanul az áramlással szemben megindult a felhőképződés egy viszonylag keskeny sávban (12c. ábra), egyenest a városcentrum irányába (12d. ábra). A legintenzívebb csapadék Budán 18:30-körül volt, egy óra leforgása alatt kb. 80 mm hullott, majd a továbbfejlődő cellák délkeleti irányba vonultak (12e. ábra), és a város délkeleti területein is 50–60 mm csapadékot okoztak. A felhőszakadás okozta hirtelen árvizet a csatornarendszer nem tudta elvezetni, az nem ilyen intenzitású esőre készült. A károk közismertek.

A felhőszakadást kiváltó ok – a balatoni csapadékkal szemben – nem közvetlenül a ciklonban keresendő. A budapesti szélprofilban csak másnap figyelhető meg a markáns szélfordulás, a zivatarok okozta északnyugati szélfordulás csak a legalsó rétegekre koncentrálódik (13. ábra). A legvalószínűbb magyarázat az, hogy a cellák (főleg a folyamat kezdetén) nem annyira áthelyeződtek, hanem sokkal inkább fejlődtek északnyugatról délkelet felé, vagyis a cellák a keleties áramlással szemben fejlődtek. Az elmúlt forró időszakban egyébként is felmelegedett város okozta feláramlások, az első hullámból lehullott csapadéktól benedvesedett levegő, majd az átmenetileg kisütő nap és a párolgás az elvonult első hullám mögött ismét megnövelte a labilitást. Az északnyugatra lévő zivatarcellákból kifutó szél váltotta ki azt a konvektív hullámot, amely mentén a zivatarcellák robbanásszerűen kialakultak, és délkeleti irányba fejlődtek, felhasználva a város és környéke fölötti megújult labilitást.

Összefoglalás

Az augusztus 17-én történt felhőszakadások és az azokkal járó hirtelen árvizek a szinoptikus skálájú időjárási folyamatok egyenes következményei voltak. A megelőző forró periódusban a térségünk fölé sodródó meleg levegő jelentős mennyiségű nedvességet tartalmazott, amely a levegő hűlésével telítetté vált, a konvektív folyamatok számára hozzáférhető lett. Az érkező hideg, illetve az itt lévő meleg levegő lassú keveredése és az azzal járó ciklonfejlődés során a nedvesség sávokba, nedves szállítószalagokba rendeződött, amelyek előre meghatározták a jellemzően vonalba rendeződő zivatar struktúrát (szemben a korábbi hőségeket leváltó gyorsan mozgó hidegfrontokkal, ahol a szélviharokért felelős zivatarláncok voltak a meghatározók). A vonalak mentén kialakuló zivatarok az előzetes számításoknak megfelelően intenzív és jelentős csapadékot okoztak, azonban néhány helyen speciális körülmények között extrém intenzitással extrém mennyiségű eső hullott. A felhőszakadásokra lehetett számítani, és a szakemberek időben ki is adták a riasztásokat. Budapest belvárosát sújtó felhőszakadás körülményei azonban egészen speciálisak voltak. A három nappal az augusztus 20-i tömegrendezvények előtti ítéletidő pontos előrejelzésére napjainkban még nincs biztos eljárás.

1. ábra
Időjárási helyzet 2015. 08. 17. 00:00 UTC-kor az ECMWF analízis szerint.
A folytonos vonalak a tengerszinti légnyomást, a színezett területek az 1500 m körüli (850 hPa nyomásszint)
hőmérsékletet, a szélzászlók a 800 m körüli (925 hPa nyomásszint) szelet mutatják.
A hullámzó frontrendszer délnyugatról és nyugatról közelítette meg a Kárpát-medencét.

 
2. ábra
Nedvességi és áramlási viszonyok kb. 3000 m magasságban (700 hPa) 2015. 08. 17. 00:00 UTC-kor (ECMWF analízis).
A folytonos vonalak a 700 hPa nyomásszint magasságát, a színezett területek a levegő vízgőztartalmát (specifikus nedvesség g/kg)
mutatják. A fejlődő ciklonban kialakuló nedvesség konvergenciákat a vastag nyilak jelzik.

3. ábra
Műholdkép és áramlási viszonyok 2015. 08. 17. 06:00 UTC-kor. A folytonos fekete vonalak a 700 hPa szint magasságát,
a szélzászlók a 700 hPa szélviszonyait mutatják az EUMETSAT infra műholdképre helyezve.
A kék vonalak a főbb nedvesség karokat jelzik.

4. ábra
Az 500 hPa nyomásszint (kb. 5500 m) hőmérsékleti és szélviszonyai 2015. 08. 17. 06:00 UTC-kor.
A magasban a hidegbeáramlás délnyugatról indult, növelve az instabilitást.

5a. ábra
Országos radarkép 2015. 08. 17. 11:00 UTC-kor.
A főbb cellacsoportok mozgását a nyilak mutatják. A zivatarok a nedvesség karok mentén kezdenek kialakulni.

5b. ábra
Országos radarkép 2015. 08. 17. 13:00 UTC-kor.
A főbb cellacsoportok mozgását a nyilak mutatják. Az egyre erősödő zivatarcellák alapvetően nyugat, északnyugati irányba
mozdulnak, de délnyugaton már megjelennek a keleti irányú áthelyeződések is.

 
5c. ábra
Országos radarkép 2015. 08. 17. 14:45 UTC-kor. A főbb cellacsoportok mozgását a nyilak mutatják.
A ciklon áthelyeződésével a cellák egyre inkább körpályán kezdenek mozogni.

5d. ábra
Országos radarkép 2015. 08. 17. 16:00 UTC-kor.
A főbb cellacsoportok mozgását a nyilak mutatják. Az északi zivatarsáv elhagyja a főváros térségét.

5e. ábra
Országos radarkép 2015.08.17. 17:10 UTC-kor. A főbb cellacsoportok mozgását a nyilak mutatják.
Budapest térségében az áramlással szemben kezdenek fejlődni a cellák (fehér hullámos vonallal jelezve).

 
6. ábra
Sármelléki napi csapadékeloszlás 2015. 08. 17-én.

 
7. ábra
Radar reflektivitás és a felszíni szélanalízis 2015. 08. 17.11:40 UTC-kor.
A Balaton nyugati részén a nedvesség konvergencia folyamatosan táplálta a front mentén torlódó zivatarokat.

 
8. ábra
A pogányvári radar (Sármellék mellett) vertikális szélprofilja.
A talaj közelben előrenyomuló hidegfront meghatározó szerepet játszott az intenzív csapadék kialakulásában.

 
9. ábra
Budapest-belváros csapadékeloszlása és hőmérséklet változása 2015. 08. 17-én.
Az első (gyenge) csapadékhullámot követően az átmeneti napsugárzás hatására megemelkedett a hőmérséklet.
Az intenzív csapadék legnagyobb része (kb. 80 mm) 1 óra alatt hullott le.

 
10. ábra
Infravörös tartományban készült műholdkép 2015. 08. 17. 14:50 UTC-kor.
Budapesten és tőle keletre átmenetileg felszakadt a felhőzet, és kisütött a nap.

 
11. ábra
Rádiószondás hőmérsékleti profil Budapesten a 2015. 08. 17. 12 UTC-s mérés szerint.
A piros terület a labilitás mértékét mutatja. A harmatpont görbe alapján (pontozott vonal) a légoszlop rendkívül nedves volt.

 
12a. ábra
Radar vertikális metszet 2015. 08. 17. 14:45 UTC-kor.

 
12b. ábra
Radar vertikális metszet 2015. 08. 17. 15:15 UTC-kor.
Az előző ábrával összevetve látható, hogy a csapadékrendszer északnyugati irányba távolodik Budapesttől.

12c. ábra
Radar vertikális metszet 2015. 08. 17. 16:00 UTC-kor.
Az északnyugati rendszerből megindul a zivatarok retrográd irányú fejlődése, vissza Budapest irányába.

 
12d. ábra
Radar vertikális metszet 2015. 08. 17. 16:30 UTC-kor. A fejlődő zivatarok keskeny sávban elérik Budapest-belvárosát.

 
12e. ábra
Radar vertikális metszet 2015. 08. 17. 17:30 UTC-kor.
A kelet felé fejlődő cellák elérik a főváros keleti részét, a belváros fölött pedig újraerősödik a zivatarcella.

 
13. ábra
A budapesti radar (Pestszentlőrinc) vertikális szélprofilja.
A zivatarok hatására csak közvetlenül a talaj közelben volt szélfordulás, másutt a szél egész másnap reggelig keleti maradt.