A 2017 augusztus elejei forró periódus időjárási háttere

Horváth Ákos

A kiugróan meleg időjárási helyzetek kialakulásában több tényező is közrejátszik. Mindenekelőtt az olyan nagytérségű, egész kontinensre kiterjedő (un. makroszinoptikus) folyamatok állnak a háttérben, mint az Afrika partjaitól egészen Kelet-Európáig nyúló anticiklon. A nagytérségű folyamatok mellett a kisebb skálájú jelenségek is befolyásolhatják a szélsőséges hőmérsékletek alakulását. Erre példa, amikor az Alpokalján kialakuló zivatarok cirrusz felhőzete a Dunántúl fölé sodródva csökkenti az éjszakai lehűlést, így másnap – a felhők eltűnése után – magasabbról indul a napi felmelegedés. Végezetül az olyan helyi hatások is szerepet kapnak, mint a talaj nedvességtartalma, vagy éppen a forró száraz talaj fölött kialakuló kisméretű forgószelek (porördögök), amelyek hatására néhány percre megugrik a hőmérséklet, és megdőlhet a napi, vagy éppen az országos rekord. Elsősorban a városokban lakók számára jelent nehézséget a forróság elhúzódása, amely a napi minimum hőmérséklet magas értékeit eredményezheti, káros élettani hatások tucatjait hozva létre.

Az észak-afrikai sivatag szerepe a szélsőségesen meleg időjárási helyzetek kialakulásában

Az északi félteke, főként pedig Európa nyári időjárását alapvetően meghatározza az észak-afrikai sivatag, a Szahara, annak is elsősorban a nyugati rész. A nyári hónapokban a Szahara úgy viselkedik, mint a légkör fűtőteste: a nappali zavartalan besugárzás következtében felmelegedő felszín jóval több hőt juttat a légkörben, mint amennyit az éjszakai kisugárzás visszajuttat a világűrbe. Azonban a nyugati szelek övének felhőrendszere időnként besodródik a sivatag fölé is, így ha jelentősebb csapadékot nem is okoz, de valamelyest csökkenti a napsugárzást. Abban az esetben, ha a nyugati áramlások zónája északabbra tolódik, a besugárzás zavartalan lesz, a sivatag a szokásosnál is jobban felmelegszik. Az elmúlt fél év időjárására az Atlanti-óceán felett kialakuló és a szokásosnál is erősebb anticiklonok (az un. azori anticiklonok) voltak a jellemzők, amelyek északabbra tolták a nyugati szelek zónáját. A felmelegedett sivatag hője vagy a déli oldalon, a keleties passzátszelek segítségével indul el az óceán felé, vagy az északi oldalon, a nyugati szelek mentén hagyja el a sivatagot. A déli ág a markánsabb és ott megfigyelhető egy határozott 5-7 napos periódus. Ennek a pulzációnak a mechanizmusa látható az 1. ábrán. A passzát szelekkel nyugatnak induló meleg légtömeg Amerika partjáig is eljuthat, és áramlása során megerősíti a tőle északra lévő anticiklont, amely gyakorlatilag Afrika és Amerika között az egész óceán fölé kiterjed. A megerősödő atlanti-anticiklonnak kettős, Európa időjárását is meghatározó hatása van. Egyrészt elzárja a trópusi nedves légtömegek északra történő feláramlásának csatornáit, így a nyugati szelek övébe kevesebb nedvesség jut, ami a ciklonok számának csökkenésével jár. Másrészt az anticiklon északi oldalán kialakuló áramlási rendszer hozzájárul a nyugati áramlások erősödéséhez, így kialakul egy nagyon hosszú elválasztó felület (polár front) az északi és a déli légtömegek között. A polár front (vagy arktikus front) két oldala között nagy lesz a hőmérsékleti különbség (2. ábra), illetve a front mentén megerősödik a magassági futóáramlás, a jet stream (3. ábra). A 3. ábrán látható, hogy az pólust körbevevő futóáramláson alig vannak hullámok, ami merőben szokatlan, és sok tekintetben hasonlít a déli féltekére jellemző, a szélességi körökkel szinte párhuzamosan haladó jet streamekre. Az északi pólus ilyetén történő „bezárkózása” azt eredményezi, hogy nagy lesz a kontraszt a poláris és a szubpoláris légtömegek között (4. ábra), egyetlen éles front alakul ki, amely északi oldalán szokatlanul hűvös, déli oldalán pedig nagyon meleg légtömegek jönnek létre. Az éles front mentén heves zivatarok alakulnak ki gyakran orkán erejű széllel, jégesővel, felhőszakadásokkal.

A szaharai túlmelegedett légtömegek másik kiáramlási csatornája az északi irány, amikor a nyugati szelek övébe bejutva délnyugat-északkeleti vonalon a Földközi-tenger medencéjét, illetve Európát árasszák el. Az északi kiáramlás periódusa nem olyan egyértelmű, mint a déli pulzáció esetén, mivel a nyugati szelek övében vonuló ciklonok áramlási rendszere turbulensebb, mint a passzát öv mozgásai. Valószínűsíthető, hogy a déli és északi csatornákon történő meleg kiáramlás nem teljesen független egymástól. Ha a déli pulzáció kevésbé hatékony, akkor az északi kiáramlás erősebb. Az Európát elárasztó hőhullámok az északi kiáramlások egyenes következményei.

A forróság szinoptikus-meteorológiai háttere

Augustus elején a forró afrikai légtömegek már hosszabb ideje uralták a Földközi-tenger medencéjét, és egy nagyon éles hidegfront vágta ketté a kontinenst. A frontrendszer alig helyeződött át, és annak összeáramlási zónája délről a meleg, északról a hideg levegőt szívott magához, így igen nagy lett a hőmérsékleti különbség és az ezzel járó légköri labilitás (baroklin instabilitás). Az instabilitás miatt a fronton hullámok jelentek meg, és az augusztus 3-án kialakult meleg hullámban a szaharai eredetű levegő megindult Közép-Európa fölé (5. ábra). A szélsőségesen meleg légtömegek elárasztották a Balkánt és a Kárpát-medencét, és a sokadik hőhullámot okozták Olaszországban. Az 1500 m körüli magasságokban (850 hPa nyomásszinten) Afrika északi partjainál a 30 fokot is elérte a hőmérséklet, de Olaszország felett is 25 fok meleg volt, amelyek rendkívül magas értékeknek számítanak. A front augusztus 4-én lassan déli irányba mozdult el, és első hullámai a Kárpát-medencében augusztus 5-én hajnalra mérsékelték az extrém meleget (6. ábra).

Forróság a Kárpát-medencében

A Kárpát-medence szélsőségesen meleg időjárási szituációinak tipikus esete volt augusztus 3. és 4. időjárási helyzete. Augusztus 3-án a hidegfrontról leszakadva egy nagyon gyenge hullám északnyugatról megközelítette az országhatárt (7. ábra). A gyenge konvergencia vonal azonban nem jutott be az országba, viszont két szempontból is hozzájárult ahhoz, hogy másnap még melegebb legyen. Egyrészt a határ közelében kialakult zivatarokról a magassági szél által lefújt magas szintű felhőzet besodródott a Dunántúl fölé, és csökkentette az éjszakai kisugárzást, így magasabb lett a hajnali minimum hőmérséklet. Másrészt a konvergencia vonal dél felől még jobban magához szívta a meleg levegőt, így az ország nyugati felén a 23 fokot is elérte a 850 hPa nyomási szint hőmérséklete. A hőhullám csúcspontja augusztus 4-e volt, amikor az ország délkeleti részén, több helyen is 40 fok fölötti értéket mértek az automata állomások hőmérői (8. ábra). A hideg levegő északnyugatról jövő újabb próbálkozása a délutáni órákra érte el az országot (9. ábra), és másnap, 5-én hajnalra csökkentette kissé a hőmérsékletet (10. ábra). Ez a léghullám azonban jelentősen még nem tudta lejjebb vinni a maximum hőmérsékleteket, 5-én a napsütés hatására és az előző napokban felmelegedett talaj miatt még nyugaton is 30-33, délkeleten pedig 37-39 fokig melegedett a levegő. A jelentősebb lehűlést az augusztus 6-án érkező hidegfront okozta, amely először csak az alacsonyabb szinteken árasztotta el hűvösebb levegővel a Kárpát-medencét, majd délutántól az egyre hevesebb zivatarok jelezték a nedves levegő megérkezését is (11. ábra). A markáns hidegfront és az erős magassági áramlás kedvezett a különösen heves zivatarok kialakulásának, amelyek a hőségtől legtöbbet szenvedő délkeleti országrészt sújtották leginkább. A zivatarok okozta orkán erejű szél, a jégeső és az intenzív villámlás jelentős károkat okoztak főleg Békés-megyében így például Orosházán is.

Új országos hőmérsékleti rekord ezúttal nem volt. Tízévvel ezelőtt, 2007. július 20-án az abszolút országos hőmérsékleti maximum is megdőlt; Kiskunhalason 41.9 fokig melegedett a levegő. A 2007 júliusi hőhullám sok tekintetben hasonlított a mostani meleg időjárási helyzethez, amikor ugyancsak egész Dél- és Közép-Európát elárasztotta a forró afrikai eredetű levegő (12. ábra). Akkor a szabadlégkör alján, a 850 hPa nyomási szinten Budapesten 24, Szegeden 23 fokot mértek a rádiószondák, amelytől a mostani maximum (22 fok) kissé elmaradt.

Epilógus: újabb hőhullám hat nappal később (2017. augusztus 10.)

Az augusztus 4-i hőhullámot követően az afrikai eredetű légtömegeknek még egy kísérletük volt Közép-Európa elfoglalására. Ezúttal azonban nem egy széles, nagy területeket fokozatosan elárasztó hullámról volt szó, hanem egy dinamikusabb jellegű, de meglehetősen keskeny meleg áramlatról, amely egy a polár-fronton kimélyülő ciklon előoldalán ért a Kárpát-medence fölé (13. ábra). Ezúttal közvetlenül Afrikából érkezett a légtömeg, amelyek rendkívül száraz és erősen poros volt. A 850 hPa szinten augusztus 10-én a 18 UTC-s szegedi rádiószondás mérés 23.7 fokot mutatott (14. ábra), amely alapján akár az abszolút rekordot is megközelíthették volna a 2 méteren mért maximum hőmérsékletek. Hogy ez mégsem így történt, annak alapvető oka az volt, hogy a gyorsan jövő meleg nem tudott átkeveredni a talaj menti levegővel, illetve a poros levegőben a talajt melegítő augusztusi napsugárzás sem volt eléggé hatékony.

A klímakutatók véleménye szerint gyakoribbá válhatnak a szélsőségesen meleg időjárási periódusok. Ebben az esetben a mostani, vagy ehhez hasonló időjárási helyzetekre a jövőben gyakrabban kell számítanunk.

1. ábra
A sivatagi pulzáció déli ága az ECMWF analízisek alapján.
Időpontok: a) 2017. július 28. 18 UTC; b) július 30. 12 UTC; c) augusztus 1. 12 UTC; d) augusztus 3. 00 UTC.
A színezett területek a 850 hPa nyomásszint hőmérsékletét (szaggatott vonal: 23 fok), a fekete vonalak a tengerszinti légnyomást,
a szálzászlók a 925 hPa nyomási szint szélviszonyait mutatják. A piros nyilak a sivatagról leszakadó meleg légtömegeket jelölik.

2. ábra
A középső troposzféra (500 hPa nyomási szint) hőmérséklete (színezett területek), az 500 hPa szint magassága (folytonos vonalak)
és szélviszonyai 2017. augusztus 2-án 18 UTC-kor az ECMWF analízis alapján.
Látható az atlanti és európai térség felett szinte egyenes vonalban elhelyezkedő, élés hőmérsékleti kontraszttal megjelenő polárfront.

3. ábra
A felső légkör időjárási helyzete 2017. augusztus 4-én 12 UTC-kor az ECMWF alapján.
A színezett területek a 300 hPa (kb. 9000 m) szélerősségét, a folytonos vonalak a 300 hPa nyomásszint magasságát,
a szélzászlók ugyanazon szint szélviszonyait mutatják.
Látható, hogy a poláris légtömegeket körbevevő futóáramlásokon alig van hullám, hasonlóan a déli félteke állapotához.

4. ábra
A 700 hPa nyomásszint (kb. 3000 m) hőmérsékleti viszonyai 2017. augusztus 4-én 12 UTC-kor az ECMWF alapján.
A színezett területek a hőmérsékletet, a fekete vonalak a 700 hPa nyomásszint magasságát mutatják.
Látható, hogy a poláris légtömegek egységes zárt rendszerben élesen elkülönülnek a szubpoláris légtömegektől.

5. ábra
Időjárási helyzet a) 2017. augusztus 3. 06 UTC-kor, b) augusztus 4. 00 UTC-kor az ECMWF analízise alapján.
A színezett területek a 850 hPa nyomási szint (kb. 1500 m) hőmérsékletét, a fekete vonalak a szint magasságát jelzik.
A szélzászlók a 925 hPa szélviszonyait mutatják.

6. ábra
Időjárási helyzet a) 2017. augusztus 4. 18 UTC-kor; b) augusztus 5. 12 UTC-kor az ECMWF analízise alapján.
A színezett területek a 850 hPa nyomási szint (kb. 1500 m) hőmérsékletét, a fekete vonalak a szint magasságát jelzik.
A szélzászlók a 925 hPa szélviszonyait mutatják.

7. ábra
A Kárpát-medence Időjárási helyzete 2017. augusztus 3. 18 UTC-kor.
A színezett területek a 850 hPa nyomási szint (kb. 1500 m) hőmérsékletét, a szélzászlók a 925 hPa szélviszonyait mutatják.
A szaggatott vonal az északnyugatról közeledő, de az országhatár előtt megálló konvergencia vonalat jelzi.

8. ábra
2017. augusztus 4-én mért legmagasabb hőmérsékleti értékek.

9. ábra
A Kárpát-medence Időjárási helyzete 2017. augusztus 4. 12 UTC-kor.
A színezett területek a 850 hPa nyomási szint (kb. 1500 m) hőmérsékletét, a szélzászlók a 925 hPa szélviszonyait mutatják.
A szaggatott vonal a hidegfrontról leszakadt első hullámot mutatja.

10. ábra
A Kárpát-medence Időjárási helyzete 2017. augusztus 5. 00 UTC-kor.
A színezett területek a 850 hPa nyomási szint (kb. 1500 m) hőmérsékletét, a szélzászlók a 925 hPa szélviszonyait mutatják.
A szaggatott vonal a hidegfrontról leszakadt első hullámot mutatja.

11. ábra
Vertikális metszet a Kárpát-medencén keresztül 2017. augusztus 6. 18 UTC-kor.
A jobb felső ábra a metszet irányát és a radar képet mutatja. A színezett területek az ekvipotenciális hőmérséklet eloszlását mutatják.
Látható, hogy a hideg levegő a talaj közelében árasztotta el a térséget.

12. ábra
Időjárási helyzet 2007. július 20-án a legutóbbi hőmérsékleti maximum megdőlésekor.
A színezett területek a 850 hPa nyomási szint (kb. 1500 m) hőmérsékletét mutatják (a pontozott vonal a 23 fokos izotermát jelzi).
A folytonos vonalak a 850 hPa nyomási szint magasságát jelölik.

13. ábra
Időjárási helyzet 2017. augusztus 10. 18 UTC-kor az ECMWF analízise alapján.
A színezett területek a 850 hPa nyomási szint (kb. 1500 m) hőmérsékletét, a fekete vonalak a szint magasságát jelzik.
A szélzászlók a 925 hPa szélviszonyait mutatják.
A Kárpát-medence fölé benyúló meleg nyelv rendkívül magas hőmérsékletű, de keskeny volt.

14. ábra
Rádiószondás profil 2017. augusztus 10. 18 UTC-kor Szeged fölött.
A piros vonal a hőmérsékletet,  pontozott vonal a harmatpontot jelöli.