2022. július 3. vasárnap
Tanulmányok

OMSZ: 2022. január 25. 08:20

Szupercellák és extrém méretű jég 2021. június 25-én

A június 25-i vihar a Dél-Dunántúlon igen nagy számban kialakuló szupercellás zivatarokról és az azokban előforduló károkozó jégverésekről maradt emlékezetes.

Kolláth Kornél, Csirmaz Kálmán


Bevezetés

A június 25-i vihar a Dél-Dunántúlon igen nagy számban kialakuló szupercellás zivatarokról és az azokban előforduló károkozó jégverésekről maradt emlékezetes. A konvekció szerveződésére jellemző volt, hogy szinte kizárólag egyedi szupercellás zivatarok alakultak ki. Említésre méltó, hogy a vezető áramláshoz képest jobbra és balra kitérő cellák egyaránt igen intenzívek és hosszú életűek voltak, ezáltal nem volt ritka, hogy ugyanazon megfigyelőpontról egyszerre több szupercellát is észlelni lehetett, valamint a különböző irányokba tartó cellák egymással ütköztek, összeolvadtak. A cellák kifutó frontjainak egyesülése, vonalba rendeződése, illetve bow echók kialakulása csak kevés helyen és rövidebb ideig volt megfigyelhető. Ezzel összefüggésben komolyabb (80-90 km/h feletti) szélrohamokat a balatonparti szélmérők kivételével nem mért az OMSZ állomáshálózata, azok jelenlétére inkább csak néhány lokális káreseményből lehetett következtetni. Ugyanakkor a jégészlelések száma, azon belül különösen a nagyobb (legalább cseresznye méretű) jégről tanúskodó jelentések napi darabszáma az országban messze a legnagyobbnak adódott az elmúlt években.

Az időjárási helyzet főbb jellegzetességei egy korábbi ismeretterjesztő tanulmányban bemutatásra kerültek (Horváth, 2021). Jelen írásunk egy átfogóbb képet kíván bemutatni, melyben részletesen taglaljuk a zivatarcellák radaros mérésekből származó karakterisztikáit, az extrém méretű jég kialakulási körülményeit, a helyzet előrejelzési nehézségeit és a kiadott veszélyjelzéseket.

1. kép

1. kép

Szupercella Szombathely mellett
(fotó: Jákli Imre)
2. kép

2. kép

Nagy méretű jégdarabok Pécsett
(fotó: Salamon Ivett)


Nagytérségű időjárási helyzet, légtömeg karakterisztikák

Nyugat-Európa fölött egy teknő helyezkedett el. A magasban ennek peremén Észak-Olaszországtól a Kárpát-medencén keresztül Lengyelországig egy hullámzó frontzóna húzódott, a magasban futóáramlással (30-35 m/s) (1a. ábra), a talajon relatíve alacsonyabb nyomású területtel és összeáramlással (1c. ábra: a Dél-Dunántúl fölött alacsony szinteken szélcsendes zóna analizálható). A lassan kelet felé araszoló frontzóna mentén a megelőző napokban is rendre egymással metszésbe került az erős magassági áramlás és az igen labilis légtömeg. Említésre méltó a megelőző nap, június 24-én hatalmas pusztítást okozó és emberéleteket követelő tornádós szupercella Csehország déli részén. A front ezen hullámvetése nyomán kialakult zivatarok, szupercellák hazánk északi határvidékét is érintették az éjszakai, hajnali órákban.

A meleg légtömeg tengelye tőlünk keletre helyezkedett el 20 °C fokot elérő 850 hPa-os hőmérséklettel. A 850 hPa-os ekvivalens potenciális (ThetaE) hőmérsékleti mezőben ugyanakkor hazánktól kissé délre is megjelent egy másodlagos maximum 60 fokot meghaladó értékekkel (1d. ábra). A futóáramlásba ágyazódva a reggel még a Genovai-öböl felett elhelyezkedő rövidhullámú teknő estére a Dunántúl fölé ért, ami egyben átfedésbe került a délnyugat felől érkező meleg-nedves szállítószalaggal (továbbiakban MNSZ) (2-3. ábra). Az MNSZ-nek köszönhetően a déli határnál 35 mm közelében alakult a kihullható vízmennyiség, illetve a függőleges hőmérsékleti gradiens kissé meghaladta a 7 fok/km-t (lásd a 8. mellékletben lévő térképeket).

1a. ábra 1b. ábra
1c. ábra 1d. ábra

1. ábra: 300, 500, 925-ös áramlás, illetve ThetaE 850 hPa és Retop500/1000hPa mezők 12 UTC-kor

 

2. ábra

2. ábra

MNSZ és felső troposzérikus anomália helyzete 03 UTC-kor. Az áramlás a Tirrén-tenger felől szállítja a magasabb
nedvességtartalmú (PW ~35 mm) és labilisabb levegőt.

 

3. ábra

3. ábra

A felső troposzérikus rövidhullámú teknő 15 UTC körül az MNSZ fölé ér.

 

Mezoskálájú helyzetleírás

Helyzetkép kora délután

A Kárpát-medencében a déli órákban relatíve szárazabb profil a jellemző, általában 50% alatti átlagos relatív nedvességgel (4. ábra). Ezen körülmények között kora délután (13 UTC) még csak a környező magasabb hegyvidéki tájakon alakultak ki csapadékgócok (5. ábra). Utóbbiak közül viszont figyelemre méltók a Bosznia-Hercegovinában megjelenő zivatarok, melyek az MNSZ tengelyében már magasabb nedvességtartalom (átlagos rh>65%) mellett fejlődtek. Az MNSZ tengelyétől északnyugatra (Isztria-Zágráb vonalában) jóval szárazabban alakult a levegő, az Alpok déli lábánál viszont ismét magasabb volt a relatív nedvesség. Baranya-Tolna térsége, Bács-Kiskun nyugati része ekkor az MNSZ peremének tekinthető, ahol a talajközeli rétegben, az alsó 1-2 km-en összeáramlás és gomolyfelhő-képződés volt jellemző (7-9. ábra) (a határréteg specifikus nedvessége is magasabb a déli, délnyugati tájakon, 17-20 fokos 2m-es harmatponttal). Az MLCAPE értéke ekkorra a Dél-Dunántúlon 1000-1500 J/kg, a 0-6km-es szélnyírás 15-25 m/s, nyugat felé növekvő értékekkel (6. ábra). Elmondható, hogy a nedvességi viszonyok a Dél-Dunántúlon is azon a határon táncoltak (40-60% közötti átlagos RH), mely környezetben inkább csak az erősebb lokális összeáramlások mentén képes kialakulni mélykonvekció. A model vertikális profiljai alapján több rácspontban 2-3 km környékén jelentős kiszáradás kezdődött, és egy vékonyabb stabil réteg gátat szabott a konvekciónak. Ugyanakkor a konvergencia vonalak rácspontjai feletti profilokon egyenletesebbnek mutatkozott a nedvesség az alsó 3 km-en (10. ábra).

Helyzetkép késő délután, este

Az első zivatarok Kalocsa mellett, illetve Baranya déli részén alakultak 13:30 és 14:00 UTC között (a cellákat nevekkel láttuk el: Bence és Máté). Az óránkénti pillanatképek (12. ábra), a cellák pályája (18. ábra) mellett azok karakterisztikáit, elnevezéseit lásd a 2. táblázatban! A rövid idő alatt intenzívvé váló cellák jó részénél a kettéválás és a vezető áramláshoz képesti eltérő áthelyeződés egyértelmű szupercellás viselkedésre utalt. 15 UTC körül a nyugat felől a már stabilabb Alpokalja fölé sodródó cella elhalt (Szombathelynél viharos közeli széllökés). A Bosznia-Hercegovinából induló és Tolna megyéig jutó szupercella (Ádám) 15 UTC után lépett be az országba és dió nagyságú jeget produkált. A Csongrád megye északi része fölé besodródott szupercella (Hanna) a szentesi szélmérőn produkált viharos szélrohamot, majd ezt követően gyors ütemben erejét vesztette (feltételezhetően kezdetben az Alföld DK-i része fölött túl száraz volt a légtömeg). A zivatarok számossága igazán 16 UTC után kezdett megnövekedni az Alpokalja déli részétől Csongrádig tartó területen. Ebben a periódusban haladt el a terület fölött a magassági áramlásba ágyazódó örvényességi mag, és ehhez kapcsolódóan itt hidegadvekció is zajlott (11. ábra). Ez mind a profil labilizálódását, az addigi esetleges negatív záróréteg eltűnését, mind az alsó troposzféra frontzónájának megerősödését, az északi áramlás fokozatos előretörését is jelentette a Dunántúl déli felén. Kiemelt jelentőségűek az Őrség, Zala és a Zselic körüli gócpontokból életnek induló szupercellák, melyek több településen is extrém méretű jeget okoztak, de a szélrohamok csak nagyon lokálisan jelentkeztek (erős vihart csak a Balatonnál regisztráltak a szélmérők).

Helyzetkép késő este

19 UTC után délnyugat felől a Dél-Dunántúl fölött kezdett stabilizálódni, kiszáradni a légkör, a magasban pedig a leáramlás kezdett dominálni. A Bács-Kiskun fölé helyeződő, jobbra tartó szupercellák (Léna, Emma, Lili, Mira) közül még igen hevesek is akadtak, dió nagyságú jéggel, de a szélmérők itt sem regisztráltak komolyabb szélrohamot. Az utolsó hevesebb cellák a déli határnál vonultak kelet felé kb. 22 UTC-ig.

 

4. ábra

4. ábra

Hazánk környékén kora délután az átlagos relatív nedvesség csak foltokban haladja meg az 50%-ot.
A délnyugati irányból fejlődő MNSZ-en, Bosznia-Hercegovinában azonban érdemben magasabb a nedvességtartalom
és egyben az RH értéke is 60-65% fölött alakul, emellett a nyugati határvidéken alakul 55% felett az RH.
Nyugaton és Dél-Dunántúlon a 700 hPa-os áramlás ekkor 10-15 m/s között alakul.
(ECMWF 00 UTC+12h. megjegyzés: az analízis kissé eltér, lásd a 9. mellékletet.)

5. ábra

5. ábra

Helyzetkép 13 UTC-kor a Kárpát-medencében.
Csapadék ezen időpontig csak országhatáron kívül, a magasabb hegyvidéki tájakon tudott kialakulni.
Az Alpokalján, Dél-Dunántúlon több a gomolyfelhő, míg a legtöbb helyen derült az ég

6. ábra

6. ábra

MLCAPE és 0-6km-es szélnyírás 12 UTC időpontban (ECMWF 06-os futás).
A Dél-Dunántúlon 1000-1500 J/kg mellett 15-25 m/s-os a szélnyírás, utóbbi nyugatról kelet felé fokozatos csökken.

7. ábra

7. ábra

Az északi országrészben jelen lévő nagyobb nyomási gradiens élénk északnyugati,
nyugati szelet von maga után, de ettől délre szétnyílik a nyomási mező és egyben konvergensebb az áramlás

8. ábra

8. ábra

A Dél-Dunántúl és az Alpokalja környékén határozott konvergens áramlás uralkodik,
de csapadék még nem alakul ki 13 UTC-ig. (a radarképen országhatáron belül még csak fals jelek vannak).

9. ábra

9. ábra

925-ös nyomási szint 13 UTC-kor. Konvergencia a Nagykanizsa-Paks vonalban.

10a. ábra 10b. ábra

10. ábra
Labilis, de száraz profil erős magassági áramlással Pécs, illetve Paks fölött 13 UTC-kor (ECMWF 06 UTC-s futása).

11. ábra

11. ábra

500 hPa-on örvényességi mag érkezik Horvátország felől 15 UTC-kor.

12a. ábra 12b. ábra
12c. ábra 12d. ábra
12e. ábra 12f. ábra
12g. ábra 12h. ábra

12.ábra
Radar+műhold-képek 14 és 21 UTC között óránként

 

Környezeti konvektív paraméterek

Az alábbiakban összefoglaljuk a konvekciót befolyásoló fontosabb termodinamikai és áramlási karakterisztikákat, melyek alapján behatárolható a várt zivatarok és a különböző kísérőjelenségek hevessége. A különböző paraméterekről az 1. táblázat nyújt összegzést.

Zivatar egzisztencia, heves zivatar potenciál

A délutáni órában a kezdetben még elégtelen légnedvesség (50% alatti 0-6 km-es RH) és a jelen lévő konvektív gátlás megakadályozta a zivatarok kialakulását. Késő délutánra, estére azonban a Dél-Dunántúlon és a környező térségekben bőven adottak voltak mind a dinamikai (divergencia a magasban, konvergencia a talaj közelében), mind a termikus és nedvességi viszonyok. Az 1000-1500 J/kg körüli MLCAPE és 20-25 m/s-os 0-6 km-es szélnyírás együttese önmagában a heves zivatarok igen magas kockázatát vetítették előre. Az MLCAPE és a 0-6 km-es nyírás kombinációjából előálló CAPE-SHEAR paraméter 1000-1500 m2/s2 körüli (13. ábra), az ún. szupercella kompozit paraméter nagy területen haladja meg az 1-es értéket (14. ábra).

Széllökés potenciál

A konvektív széllökések nagysága alapvetően három tényező összegzéséből adódik (csapadék hűtőhatás, csapadékterhelés, magassági szél lekeverés).

Egyrészt fontos a csapadékhullás során annak potenciális hűtőhatása a csapadékképződés helye és a felszín között. A hűtőhatás miatti lefelé gyorsuló légtömeg mozgási energiájával a DCAPE (leáramlási CAPE) paraméter arányos. Ennek nagyságrendje 1000 J/kg körül alakult. (Az irodalom szerint kb. 800 J/kg fölött már számolni lehet károkozó (90-100 km/h feletti) szélrohamokkal). A szintén a hűtőhatást jellemezni hivatott DeltaThetaE paraméter kb. 15-20 fok, amely esetén az irodalom és a hazai tapasztalatok szerint is már lehetséges komolyabb szélroham. A hulló csapadékelemek továbbá igyekeznek magukkal ragadni a levegőt (csapadékterhelés), ami már önmagában erős széllökésekhez vezethet a talaj fölött szétterülő levegőben. Ez utóbbi hatás erősségét azonban ritkán szoktuk a napi gyakorlatban konvektív paraméterekkel számszerűsíteni.

A magassági szélből fakadó lekeveredés hozadékának megítélésekor egyrészt figyelembe kell vennünk, hogy várható-e a zivatarok vonalba rendeződése és ahhoz kapcsolódó szélroham vonal kialakulása. Ezt általában a 0-2,5 km-es szélnyírás nagyságából és a zivatarokat kiváltó kényszer (pl. front vagy örvényesség advekció vonala) és a szélnyírás vektor által bezárt szög alapján becsülhetjük. A 0-2,5 km-es nyírás nagysága délnyugaton 10-15 m/s, máshol jellemzően 5-10 m/s körül alakult (15. ábra). Az előbbi értékek már elegendőek lehetnek vonalas zivatarrendszer kialakulásához is. Az adott helyzetben a szélnyírásvektor délnyugati irányának kedvező vagy kedvezőtlen voltának már nehezebb a megítélése. Zala megyében, Somogy északi része, illetve a Balaton térségében délután, kora este egyfajta frontogenezist analizálhattunk, ehhez képest a délnyugati irány a fonttal kb. párhuzamos, illetve részben a front mögötti stabilabb légtömeg felé mutatott. Ez az említett térségben inkább kedvezőtlen konfigurációnak tekinthető, attól délre azonban felmerült a nyugat, délnyugati irányból keletre, északkeletre áthelyeződő zivatarrendszer kialakulásának lehetősége. A vonalas zivatarrendszer beáramlási rétegének tetején uralkodó szélsebesség szoros összefüggést mutat a széllökések nagyságával. Ennek számszerűsítésére szolgál a Windinf paraméter, ami 5-9 m/s-nak adódott az ország déli felén. Az irodalom 8 m/s-t említ küszöbértéknek.

A helyzetben tehát nagyvonalakban adott volt az akár több helyen előforduló károkozó szélrohamok lehetősége. A DCAPE és a Windinf szorzatából (800 J/kg-al és 8 m/s-al normálva) számolt damaging windgust (DMGWND) paraméter nagy területen haladta meg az 1-es értéket. Az alsó 1-2 km-es réteg gyenge áramlási viszonyai, illetve a zivatarok várható szerveződésének bizonytalansága azonban árnyalta a várakozásokat.

Felhőszakadás potenciál

A nagy (jellemzően 8-10 m/s-ot meghaladó) áthelyeződési sebesség (lásd 16. ábra) és a viszonylag szárazabb profil (70% alatti átlagos RH) összességében inkább csak a rövidebb idejű intenzív csapadékot támogatta. Ennélfogva a 30-50 mm-t meghaladó csapadék, illetve a hirtelen árvizek kialakulási kockázata még heves zivatarcellák esetén sem volt számottevő.

Nagy méretű jég potenciál

A szupercellás zivatarok általában magukban hordozzák a nagy méretű jég esélyét. Ugyanakkor a nagyvonalakban hasonló körülmények mellett (hasonló labilitás, nedvesség profil, 0-6 km-es szélnyírás) kialakuló heves zivatarok meglehetősen eltérő maximális jégméretet képesek produkálni a valóságban. Az extrém jégméret előrejelzése túlmutat a hagyományosan alkalmazott néhány konvektív paraméter „szerencsés” együttállásán. Jelen tanulmány fő motivációját a különösen nagy mértéket elérő jégkárok adták, így a problémakört egy későbbi fejezetben részletesen taglaljuk.

Tornádó potenciál

A szupercellák kialakulási feltételei (magas MLCAPE és 0-6km-es nyírás) mellett a mezociklonális tornádók esélyét a 0-1 km-es szélnyírás, 0-1 km-es Storm-Relative Helicity és a kondenzációs szint magassága (alacsony felhőalap) alapján szokás behatárolni. Tekintettel arra, hogy az alsó 1 km-en gyengébb áramlási viszonyok uralkodtak, illetve a száraz profil miatt a felhőalap magassága is jóval 500 méter fölött határolható be, így a szupercellás tornádó kialakulásához kisebb esély rendelhető. Az említett paraméterek szorzatával arányos szignifikáns tornádó paraméter (STP) jellemzően 1.0 alattinak adódott.

térség és időpont leírás MLCAPE
(J/kg)
RH (%)
0-6km
PW
(mm)
T850hPa
(°C)
ThetaE
850hPa
(°C)
T-Td
(°C)
delta-
ThetaE
DCAPE
(J/kg)
14 UTC
Tolna/Baranya
lokális konvergencia, kezdetben konvektív gátlás, száraz profil 700-1200 40-50 25-30 15-18 54-60 11-18 15-22 1000-1100
16-19 UTC
Zala, Balaton Ny.
nagytérségű emelés és frontogenezis, 2 km felett igen erős szélnyírás 700-1000 55-65 28-32 14-16 52-56 5-14 14-17 800-1100
16-19 UTC
Somogy, Baranya, Tolna
nagytérségű emelés és frontogenezis, legmagasabb labilitás és CAPE-SHR értékek 1000-2000 55-65 26-34 15-18 52-60 3-14 14-22 900-1200
15-18
Dél-Alföld
kezdetben kelet felé haladva igen száraz profil, nagytérségű emelés nélkül 500-1700 45-65 25-33 16-19 52-62 5-18 15-20 900-1200
18-21
Dél-Alföld
nagytérségű emelés, nyugat felől telítődő profil, a déli határnál igen magas CAPE-SHR értékek 300-1700 50-70 30-35 15-18 52-60 2-10 10-20 800-1100
térség és időpont shear
0-6km
shear
0-2.5km
windinf
(m/s)
speed
800hPa
(m/s)
SR-Helicity
right
(m2/s2)
SR-Helicity
left
(m2/s2)
motion
0-6km
(m/s)
motion
right
(m/s)
motion
left
(m/s)
SCP mean div
(10–5 s–1)
500-200
hPa
14 UTC
Tolna/Baranya
15-20 7-10 5-8 7-12 50-100 < 25 11 15 11 0.5-2 < 0.5
16-19 UTC
Zala, Balaton Ny.
25-27 8-15 4-9 5-8 150-300 0-50 6-8 10-12 8-9 3-6 >1.0
16-19 UTC
Somogy, Baranya, Tolna
20-25 5-15 5-8 5-10 50-300 0-50 8-11 11-14 10-15 1-6 >1.0
15-18
Dél-Alföld
15-25 5-10 4-8 6-12 50-100 < 50 9-11 11-14 11-14 0.1-1.5 0.0-1.0
18-21
Dél-Alföld
15-25 4-15 5-8 5-12 50-150 < 50 8-11 10-13 10-14 0.1-3 1.0-3.0

1. táblázat
Környezeti paraméterek néhány kitüntetett térségben és időszakban.

13. ábra

13. ábra

CAPE-SHEAR paraméter 17 UTC-kor

14. ábra

14. ábra

Szupercella kompozit paraméter 17 UTC-kor.
A 0-3km-es helikalitás miatt délnyugaton adódtak legmagasabb értékek.

15. ábra

15. ábra

Alacsony szintű szélnyírás (0-2.5 km) és a MUCAPE 17 UTC-kor.
Nagyobb szélnyírási értékeket délnyugaton és a Balaton térségében láthatunk.

16. ábra

16. ábra

Számított cellamozgás vektorok. A konvektív cellák általában a 0-6 km-es átlagszéllel (fekete), a jobbra tartó
szupercellák a piros, a balra kitérő tagok a kék vektornak megfelelően helyeződhetnek át.

17. ábra

17. ábra

Damaging Windgust (DMGWND) paraméter 17 UTC-kor.

Szupercellák jellemzése radaros karakterisztikák alapján; extrém jégméret kialakulása

A radarképek vizuális tanulmányozásával azonosítottuk a június 25-i szupercellákat, amelyek trajektóriái a 18. ábrán láthatók. A cellák kiinduló és befejező pontjának azt a pontot tekintettük, ahol és amikor legelőször és legutoljára elérte az oszlopmaximum reflektivitás a 45 dBZ-t. Csak azokat a cellákat tekintettük, amelyek élettartama meghaladta az 1 órát. Amennyiben cellaösszeolvadás történt, akkor az élettartamot csak az összeolvadásig tekintettük. A viszonylag gyakori cellaösszeolvadás miatt a vizsgálatból kihagytunk jónéhány olyan szupercellát, amelynek a haladása a gyors egymást követő összeolvadások miatt nehezen volt követhető (különösen a somogyi-baranyai régióban). Az egyes szupercellákhoz tartozó karakterisztikák az 1. táblában láthatók.

18. ábra

18. ábra

Szupercella trajektóriák 2021. június 25-én.
A cellaszámokhoz tartozó karakterisztikákat lásd az 1. táblában!

A fenti módszerrel ezen a napon összesen 19 szupercellát azonosítottunk, ezekből hét volt balra térülő, anticiklonális forgású, ami egy meglepően magas szám, ám az egyenes hodográf alakból ez egyértelműen következik. A legrövidebb élettartamú cella 1 óra 10 percig élt, mindössze 35 km-t tett meg ezalatt (4-es cella), míg a leghosszabb, 4 óra 35 perces élettartammal a 11-es cella rendelkezett, ezalatt 215 km-t tett meg. Érdekes a viszonylag rövid (2 órát nem meghaladó) élettartamú zivatarok nagy száma (11 db), ennek ellenére ezek is produktívak voltak heves jég szempontból. A legmagasabb oszlopmaximum reflektivitást a 8-as cella produkálta (68,0 dBZ), a legmagasabb VIL érték (63,3) az 5-ös cellában fordult elő, a legmagasabb H45-H0 különbséget is ez produkálta (10,1 km). A NAK hálózatában észlelt legnagyobb jégméret tojás volt Zalaegerszegen, ez a 18-as cellából hullott. Meg kell jegyezni, hogy bár ezen a napon mindössze két helyen észleltek tojás méretű jeget a NAK részéről, az internetes források (főképp Időkép) jónéhány helyen előfordult tojás vagy azt is meghaladó, igen nagy jégméret.

Mivel a szupercellák közel haladtak el a pogányvári radarhoz, ezért a mezociklonjuk azonosítása is lehetségessé vált. Erre mutat példát a 19. ábra, ahol a 3,0 fokos magassági szögön végzett Doppler-szélmérésből előállított mező látható. Ebben az időpontban (17:18 UTC) három mezociklon is megfigyelhető a radarképen: a fekete és piros nyíllal jelölt, ciklonális forgású, valamint a zöld nyíllal jelölt anticiklonális forgású örvény. Érdemes megfigyelni a fekete nyíllal jelölt cella esetében a határozott kampós echó formát, és ezzel összefüggésben a gyenge reflektivitású területet (WER) 1000 m-en, amely egybeesik a mezociklon középpontjával.

19. ábra

19. ábra

A pogányvári radar doppler szélmezeje 17:18 UTC-kor. Az azonosított szupercellákat nyilak jelölik.

Mi idézhet elő nagyon nagy jégszemet szupercellás zivatarban?

USA-beli kutatások (Kumijan et al., 2021) alapján manapság kezdik részleteiben megérteni azokat a jelenségeket, körülményeket, amelyek a szupercellákban igen nagy jégszemek kialakulásához vezetnek. Általában szokás azt gondolni, hogy szupercellákban magától értetődően kialakulhatnak nagyon nagy jégszemek a nagy labilitás és szélnyírás következtében, de a megfigyelések alapján ez nincs így: gyakoriak az olyan esetek, amikor csak kisebb jégméretet produkálnak, ez hazai példák is alátámasztják. Ebből adódik a kérdés, hogy melyek lehetnek azok a feltételek, amelyek megszabják, hogy az adott szupercellában kialakul-e nagyon nagy jégszem-e vagy sem. A kritériumokat extrém nagy (8-10 cm vagy afeletti átmérővel) állapították meg, de érdemes megvizsgálni, hogy ezek teljesültek-e a 5-7 cm körüli jégszemeket produkáló június 25-i cellák esetében is.

Tételesen az alábbi feltételek szükségesek igen nagy jégszemek kialakulásához:

  1. Kellően nagy 0-6 km-es szélnyírás (szupercella, szélesebb feláramlás)
  2. Megfelelően nagy instabilitás (de nem túl nagy)
  3. Nagy zivatarhoz képesti alacsony szintű beáramlás
  4. Kellően nagy zivatarhoz képesti szélfordulás alul, a beáramlási rétegben
  5. Gyenge zivatarhoz képesti szelek a beáramlási réteg tetején, merőlegesen a 0-6 km-es szélnyírásvektorra
  6. Megfelelően nagy nedvesség a beáramlási réteg tetején

A következőkben röviden áttekintjük, hogy a fenti körülmények hogyan és miért befolyásolhatják a felszínre hulló jégszem méretét.

A jégszem növekedése akkor hatékony, ha

  • A. A Kellően hosszú ideig tartózkodik a felhőben
  • B. Elegendően nagy a túlhűlt víztartalom, amelyekkel ütközve gyorsan növekedhet.
A) Hosszú tartózkodási idő

A kellően hosszú tartózkodási időt egyrészt okozhatja a hosszú trajektória a feláramlásban vagy/és a lassú áthelyeződés (advekció) a feláramlásban.

Mi idézhet elő hosszabb trajektóriát a feláramlásban?

  • a) Nagyobb területű (szélesebb) feláramlás
  • b) Megfelelő áramlás (pl örvénylés a feláramlás körül), amitől megnyúlik a jégszem trajektóriája

a) Szélesebb feláramlás

Kutatások azt mutatják, hogy a mély rétegeket átfogú szélnyírás növekedésével növekszik a feláramlás szélessége. A nagyobb szélnyírás óhatatlanul nagyobb alacsonyszintű beáramláshoz vezet. Ha erősebb a beáramlás, akkor az erősebb feláramláshoz vezet (kontinuitási egyenlet), ez pedig növeli a feláramlás szélességét, mivel a nagyobb vertikális sebességű feláramlási csatornához nagyobb olyan sugár is tartozik (henger alakú feláramlást feltételezve), amelyen ez a vertikális sebesség lecsökken 0-ra (tulajdonképpen ez a sugár definiálja a feláramlás szélességét). -> 1. kellően nagy 0-6 km-es szélnyírás és 3. nagy zivatarhoz képesti alacsonyszintű beáramlás

Nagyobb feláramlási szélességhez vezet a magasabb LFC=LCL is. Ennek oka nem teljesen tisztázott még, egy lektorálás alatt lévő cikk alapján azzal lehet összefüggésben, hogy a magasabb LFC esetén vastagabb a beáramlási réteg, ami szélesebb feláramláshoz vezet. Ha LFC≠LCL, akkor a helyzet komplikáltabb. Nagyobb feláramlási területet okozhat nagyobb CAPE is. Lin & Kumijan friss kutatásában a CAPE-et 1800 J/kg-ról 3000-re növelve kétszeresére nőtt a feláramlás szélessége. Az ő teóriájuk szerint mindez azért történik, mert adott hodográf mellett, ha növeljük a CAPE-t, akkor valamelyest módosul a zivatar haladási iránya, ami a relatív beáramlás növekedéséhez vezet, ami növeli a feláramlás területét. -> 2. megfelelően nagy instabilitás

b) Megfelelő áramlás és lassú sebesség

Az örvénylő áramlás a feláramlás körül növeli a jégszem tartózkodási idejét. Ezt előidézheti az erősen forduló szél a magassággal (a különböző szintek beáramlásának eredője a feláramlásban ciklonális trajektóriát eredményez) -> 4. kellően nagy zivatarhoz képesti szélfordulás alul, a beáramlási rétegben

Ugyanakkor a feláramlás körül jelentkező horizontális nyomási perturbációs erők lassíthatják a jégszem horizontális sebességét. Nagyobb CAPE esetén kevésbé lassul a jégszemcsíra beáramlása a feláramlásba és gyorsabban is távozik a feláramlásból. Túl nagy CAPE esetén ez a nagy jég esélyét csökkentő feltétel. Emiatt a CAPE hatása kettős: növeli a feláramlás területét, de gyorsabban is távozik a jégszem a felhőből.

B) Megfelelő jégszem növekedési ütem (elegendően nagy nedvességtartalom)

Modellszimulációk alapján a legintenzívebb növekedési zóna levegője a beáramlási réteg tetejéről származik, ezért az a feltételezés, hogy igazából a nagy nedvességtartalomnak a beáramlási réteg felső részében kell nagynak lennie. -> 6. megfelelően nagy nedvesség a beáramlási réteg tetején

Továbbá, ha ebben a felső régióban kellően lassú a zivatarhoz képesti beáramlás, akkor eleve kisebb horizontális komponenssel lép be a feláramlásba, ezért tovább tartózkodhat az intenzív növekedési zónában -> 5. Gyenge zivatarhoz képesti szelek a beáramlási réteg tetején, merőlegesen a 0-6 km-es szélnyírásvektorra (Megj.: a merőleges feltétel nem derül ki, miért szükséges). Ez a feltétel emiatt logikailag inkább az A) szekcióhoz tartozik (kellően lassú áramlási sebesség).

Vizsgáljuk meg, hogy a hat feltételből melyek teljesültek ezen a napon a déli szupercellák környezetében!

1. Kellően nagy szélnyírás

A 00 UTC-s ECMWF-ből készült konvektív paramétermezők alapján a 0-6 km-es szélnyírás nagy területen volt 20-25 m/s, 16 UTC-kor 25-27 m/s-os értékekre is számítani lehetett a Dél-Dunántúlon (20. ábra). Azaz a szupercellaképződéshez és a széles feláramláshoz szükséges szélnyírás bőven rendelkezésre állt.

20. ábra

20. ábra

0-6 km-es szélnyírás a 2021. 06. 25. 00 UTC-s futású ECMWF előrejelzésében 16 UTC-re

2. Megfelelően nagy instabilitás (nem túl nagy)

Az ECMWF előrejelzése alapján a 12-18 UTC-s időszakban az SBCAPE 1500-2000 J/kg körül mozgott a térségben (21. ábra), az MLCAPE 1000-2000 J/kg körül (22. ábra), mindezt az aktuális konvektív analízis mezők is megerősítették. Tehát rendelkezésre állt elegendő mennyiségű konvektív energia erőteljes feláramlások, és hosszú életű zivatarok kialakulásához, de nem kiugróan nagy mértékű, ami miatt az erős feláramlások a jégcsírákat idejekorán kilőtték volna az üllő szintjébe.

21. ábra

21. ábra

SBCAPE a 2021. 06. 25. 00 UTC-s futású ECMWF előrejelzésében 17 UTC-re

22. ábra

22. ábra

Az alsó 100 hPa-ból számolt MLCAPE a 2021. 06. 25. 00 UTC-s futású ECMWF előrejelzésében 17 UTC-re

3. Nagy zivatarhoz képesti alacsony szintű beáramlás

E feltétel vizsgálatához előállítottuk az előrejelzett Bunkers-féle jobbra és balra haladó cellamozgás, mint vektor és a 100 m-es előrejelzett átlagszél különbségét. A térségben az előrejelzések szerint a jobbra és balra haladó cellák egyaránt 12-16 m/s-os relatív alacsonyszintű beáramlást tapasztalhattak (23. és 24. ábra). Kumijan előadása alapján a 15-20 m/s körüli relatív beáramlás már elegendően nagy lehet ahhoz, hogy széles feláramlások alakuljanak ki, ami növeli a jég tartózkodási idejét a növekedési zónában.

23. ábra

23. ábra

Zivatarhoz képesti beáramlás (jobbra térülő szupercellára) 100 m-s magasságban (vektorok és színezés),
valamint a beáramlási réteg teteje m-ben (fehér kontúrok) a 2021. 06. 25. 00 UTC-s futású ECMWF előrejelzésében 17 UTC-re

24. ábra

24. ábra

Ugyanaz, mint az előző ábra esetében, de a balra térülő szupercellára számolva

4. Kellően nagy zivatarhoz képesti szélfordulás alul, a beáramlási rétegben

A feltétel vizsgálatához kiszámoltuk a beáramlási réteg alsó és felső határának magasságát. Minden olyan szintet, amelyből indítva a részecskét legalább 100 J/kg CAPE-t és legfeljebb 250 J/kg-os CIN-t kapunk, a beáramlási réteg részének tekintünk. Nyilván a legalsó és legfelső olyan szint, ahol ez a feltétel teljesül, adja a réteg alját és tetejét. A feltételt még Thompson et al. (2007) állapította meg, és Nowotarski et al. (2020) is arra jutott, hogy a kritérium megfelelően leírja szupercellák esetében a beáramlási réteget.

A kérdéses napon a dél-dunántúli térségben kezdetben (12 UTC-kor) 1500-2000 m körül alakult, a délután folyamán folyamatosan növekedett, jellemzően 2000-2500 körüli értékekre, egyes helyeken meghaladt a 2700 m-t.

A szélfordulást az ECMWF-ből előállított (00 UTC-s futás) hodográfokon állapítottuk meg a felszín és a beáramlási réteg teteje között. A Kaposvár térségére vonatkozó 17 UTC-s hodográfon látható (25. ábra), hogy a szélfordulás mértéke közelíti a 60 fokot (a 2700 m körüli beáramlási réteg felső határt feltételezve) a jobbra és balra eltérülő cellára egyaránt (az előbbit a hodográfon lila szaggatott nyilakkal, utóbbit narancssárga szaggatott nyilakkal jelölve). Kumijan idei előadásában egy olyan extrém nagy jéggel járó szupercellás esetet mutatott, ahol ez a fordulás szintén elérte a 90 fokot, így ez a nagy jéghez szükséges körülmény úgy tűnik, esetünkben is fennállt. Árnyalja a helyzetet, hogy a pécsi hodográfon ez a szélfordulás nem mutatkozott olyan markánsnak (26. ábra), mivel eleve ott jóval alacsonyabb is volt a beáramlás réteg magassága is (1700-2000 m).

25. ábra

25. ábra

Hodográf a kaposvári rácspont fölött a 2021. 06. 25. 00 UTC-s futású ECMWF előrejelzésében 17 UTC-re.
A hodográf görbe menti (fekete) számok a magasságot jelölik (m-ben), a BUNKERS_R lila nyíl a jobbra térülő, a BUNKERS_L a balra térülő
szupercella Bunkers-módszerrel meghatározott áthelyeződési vektorát, a SHR_0_6KM zöld vektor a 0-6 km-es szélnyírás vektorát,
a SHR_0_2.5KM piros vektor a 0-2,5 km-s szélnyírásvektort, az AVG_0_6KM halvány barna nyíl a 0-6 km-es átlagszelet jelöli.
A narancssárga és lila szaggatott nyilak szerepének értelmezéséhez lásd a szöveget!

26. ábra

26. ábra

Ugyanaz, mint az előző ábra esetében, de Pécs térségére 16 UTC-re.

5. Gyenge zivatarhoz képesti szelek a beáramlási réteg tetején, merőlegesen a 0-6 km-es szélnyírásvektorra

Szintén a 17 UTC-s kaposvári hodográfon az látható (25. ábra), hogy a cella áthelyeződési pontjából a feláramlási réteg tetején uralkodó szélhez húzott vektor hozzávetőlegesen merőleges a 0-6 km-es szélnyírásvektorra, de a jobb oldalra térülő cella esetében ez a vektor viszonylag hosszú (6 m/s körüli), a bal oldali cella viszont elég közel helyezkedik el a hodográf görbe ezen szakaszához. Így a bal oldalra térülő cella esetében ez a feltétel bizonyosan teljesült, a jobb oldali cella esetében viszont véleményes, mivel konkrét küszöbértékek nem állnak rendelkezésünkre. A pécsi hodográfon némileg más a helyzet, ott mindkét tag esetén nagyobb ez a vektorkülönbség, ráadásul ott a beáramlási réteg teteje is jóval alacsonyabb (2000 m vagy alatta), és emiatt nem is merőleges a különbségvektor a 0-6 km-es szélnyírásvektorra. Kérdéses, hogy utóbbi körülmény (a merőlegesség) mennyire befolyásoló tényező ténylegesen.

6. Megfelelően nagy nedvesség a beáramlási réteg tetején

Szintén a 17 UTC-s kaposvári pszeudo-felszállást alapul véve a beáramlási réteg tetején a harmatpont (~3 °C fok) görbe megközelíti a hőmérsékleti görbét (27. ábra), ami elegendő nedvesség beáramlásra utal a gyors jégnövekedéshez. Ez a feltétel más felszállásokon is fennáll, például a pécsin (28. ábra), bár tény, hogy nem a teljes időszakban, hanem csak az esti órákban, miközben nagy jeget produkáló szupercellák már kora délután is megjelentek a térségében.

27. ábra

27. ábra

Emagram a kaposvári rácspont fölött a 2021. 06. 25. 00 UTC-s futású ECMWF előrejelzésében 17 UTC-re.
A zöld szaggatott vonal jelöli a beáramlási réteg tetejét (2700 m, T=7 °C fok, Td=2.8 °C).

28. ábra

28. ábra

Ugyanaz, mint az előző ábra esetében, de Pécs térségére 16 UTC-re

A kérdéses időszakban (június 25-e délután és esti órák) és térségben (Dunántúli déli része) az ECMWF előrejelzések alapján legalább egy időpontban a feltételek többsége adott volt igen nagy jegek kialakulásához szupercellákban. Különösen a kaposvári térségben, ahol ténylegesen előfordultak 5 cm feletti jégszemek, a hat feltételből mindössze egy bizonyult gyengébbnek (a jobbra térülő szupercellához képesti relatív szél a beáramlási réteg tetején nagyobbnak adódott, a balra térülő esetében ez talán megfelelően alacsony nagyságú volt), illetve kérdéses, hogy a kb. 60 fokos relatív szélfordulás a beáramlási rétegben kellően nagynak számít-e. Ez el is vezet bennünket ahhoz a kérdéshez, hogy komolyabb klimatológiai vizsgálat hiányában az adott feltétel esetén mi az a küszöbérték, ami differenciál a nagy jeget támogató, illetve nem támogató körülmény között. Valószínűleg helyesebb az adott feltétel esetében erre úgy tekinteni, mint egy folytonos spektrumra: a növekvő értékkel egyre nagyobb méretű jég hullhat ki a cellából. Ennél is fogósabb kérdés, hogy a hat feltételből hánynak kell teljesülnie ahhoz, hogy nagy jég kialakuljon. Továbbá melyek a lényegesebb feltételek, és egy erősebb feltétel teljesülése tudja-e például pótolni egy kevésbé markáns feltétel hiányát. Valószínűleg itt is első közelítésben – amíg nincs a feltétel-sokasághoz megfelelő küszöb társítva – a folytonosságra támaszkodhatunk: minél több feltétel teljesül, annál nagyobb jégszemek várhatók (vagy annál nagyobb az igen nagy jég valószínűsége).

Előrejelzési szempontból árnyalja a helyzetet, hogy a feltétel együttállás nem az egész időszakban állt fenn (azaz a délutáni, esti órákban), mégis a teljes időszakban többször is kialakultak igen nagy jégszemeket produkáló szupercellák. Továbbá olyan helyen is megjelentek nagy jegek (Pécs térsége), ahol kevesebb feltétel teljesült a fentiek közül. Ez lehet annak is következménye, hogy a helyzet kaotikussága miatt a modell nem megfelelően jelzi például előre a labilitást, és ebből következően a beáramlási réteg vastagságát, vagy a legalsó 1-2 km-es réteg szélfordulását, amelyek döntőek a fenti feltételek teljesülése szempontjából. Mindenesetre ha már egy-két időlépcsőben ezek a körülmények összemetszenek, vagy nincs nagy időbeli elcsúszás a feltételek teljesülése között (például az egyik órában az egyik feltétel teljesül egy területen, a következő órában némileg térben arrébb teljesül), az figyelmeztető jel lehet, hogy a szupercellákban fokozott lehet az igen nagy jégszemek veszélye.

A feltételrendszer igazi erőpróbája lehet, ha megvizsgáljuk olyan szupercellás helyzetben is, amikor nem észleltek igen nagy jégszemeket (például legfeljebb cseresznyét): ekkor a feltételek többségének gyengének kell adódnia. A 2021. augusztus 1-i helyzetben előforduló heves zivatarok elemzése többek között ezt a kérdéskört is tárgyalja (Komjáti és Csirmaz, 2021).

  becenév forgás megtett
távolság
(km)
időszak (UTC) és
élettartam
max.
dBZ
max.
VIL
max.
H45-H0
(km)
maximális
észlelt
jégméret
1. Bence A 62 13:50-15:25(1h35m) 67,0 52,7 7,7 cseresznye
2. Hanna C 80 14:55-16:50(1h55m) 66,5 56,8 7,6 -
3. Máté A 42 14:00-15:25 (1h25m) 59,5 32,8 7,6 cseresznye
4. Anna C 35 14:40-15:50 (1h10m) 59,0 51,1 9,0 borsó
5. Ádám A 207 13:20-17:35 (4h15m) 64,0 63,3 10,1 dió
6. Zoé C 65 16:20-17:55 (1h35m) 61,5 48,7 7,2 cseresznye
7. Luca C 77 16:20-18:05 (1h45m) 61,0 29,8 5,6 borsó
8. Léna C 165 17:30-20:25 (2h55m) 68,0 49,6 8,2 dió
9. Dávid A 116 16:20-18:50 (2h30m) 66,0 52,8 8,3 cseresznye
10. Milán A 70 16:25-18:10 (1h45m) 64,5 44,4 6,5 búza
11. Emma C 215 17:35-22:10 (4h35m) 67,0 42,6 7,3 cseresznye
12. Áron A 100 17:35-20:20 (2h45m) 64,5 51,2 9,3 dió
13. Zsófia C 130 20:00-22:45 (2h45m) 61,0 46,0 9,3 dió
14. Lili C 182 19:15-22:50 (3h35m) 66,0 45,4 6,3 cseresznye
15. Márk A 45 19:15-20:40 (1h25m) 57,5 22,4 3,8 -
16. Mira C 100 19:45-21:45 (2h00m) 55,0 17,2 4,4 -
17. Lilien C 84 16:25-18:15 (1h50m) 60,5 24,7 5,6 cseresznye
18. Nóra C 153 16:05-19:40 (3h35m) 66,0 42,5 6,5 tojás
19. Sára C 58 18:10-19:55 (1h45m) 59,5 14,2 3,5 borsó

2. táblázat
A 18. ábra szerint számmal jelölt szupercellák karakterisztikái.
A – anticiklonális, C – ciklonális, a jégméretet a szupercella útvonalában, a NAK hálózatában történt észlelései adják.
A H45 a 45 dBz maximális magassága a 3 dimenziós radarmezőben, a H0 a nulla fokos hőmérséklet magassága az ECMWF alapján


Előrejelzések, veszélyjelzések

Numerikus modellek előrejelzései

A következőkben az előrejelzési modellek olyan mezőit mutatjuk be, melyek a konvekció leírásához, parametrizációjához és a zivatarok kísérőjelenségeihez közvetlenül társulnak, úgymint a csapadékintenzitás, széllökés, villámsűrűség, vertikális feláramlás. Az előrejelzések, veszélyjelzések készítése során a háttérmezők, konvektív paraméterek mellett természetesen ezen modell kimenetek is fontos szerepet játszanak. Az aznap reggel, délelőtt kiadott előrejelzések megfogalmazásában, a veszélyjelzési fokozatok meghatározásában általában kitüntetett szerepe van a 00 UTC-s modell futtatásoknak, így a következőkben főként azokat elemezzük.

ECMWF előrejelzések

Az ECMWF 00 UTC-s futtatása 12-18 UTC között a déli országrészben (főként Baranya, Bács-Kiskun, Csongrád), illetve az Alpokalján jelez erősebb konvekciót, helyenként 10-15 mm/órás csapadékintenzitásokkal és jelentősebb villámsűrűséggel. 18 UTC és éjfél között a Dél-Alföldre (Csongrád, Békés) fókuszálódik a konvekció. A szóban forgó térképeket a 2. mellékletben találjuk, ahol referenciaként az aznapi 12 UTC-s ECMWF futtatások is szerepelnek. Elmondható, hogy az Alföld délkeleti része nagyobb, a Dél-Dunántúl valamivel kisebb hangsúlyt kap a valósághoz képest (a napijelentésben szereplő térképeket lásd az 1. mellékletben), ami a légnedvesség eloszlásának előrejelzési hibájával magyarázható. A nedvességtartalom, kihullható vízmennyiség előrejelzésében délkeleten számottevő fölébecslés tapasztalható (lásd 9. melléklet).

Nem-hidrosztatikus modellek előrejelzései

A nem-hidrosztatikus modellek a mélykonvekció fő jellemzőit, kísérőjelenségeit közvetlenül képesek leírni. Ugyanakkor figyelembe kell venni, hogy különösen az erősebb csapadékgócok szimulálásakor gyakori a jelentősebb fölébecslés a csapadékintenzitásban és széllökések nagyságában. A modell paraméterek eloszlásában a tömörség kedvéért a 24 órás maximumokat mutatjuk, így a csapadékobjektumok idejében a kisebb-nagyobb eltérések vizsgálatától eltekintünk. (Egyes mezők „szaggatott” megjelenése annak tulajdonítható, hogy a maximumok nem az összes modell időlépcsőből, hanem az óránkénti pillanatképekből áll elő, így főként a gyors áthelyeződésű objektumok a térképen nem folytonosak.) Az AROME előző napi futtatásait lásd a 3. mellékletben (38. ábra). A futtatásokban a konvekció az Alföldre és az Alpokaljára fókuszálódik, a Dél-Dunántúlon zivatarhoz társítható csapadékgóc és feláramlás csak a 18 UTC-s futtatásban jelenik meg. Ez a délnyugat felől érkező relatíve szárazabb légtömegnek tulajdonítható. Az aznapi 00 UTC-s futtatás eredményét a 29. ábrán láthatjuk. A zivatarok nagyrészt az Alföldön, Tiszántúlon helyezkedtek el, illetve az Alpokalja irányából Budapest felé is fejlődött a modellben a csapadékrendszer. (A Dél-Dunántúlon egy-egy gyengébb konvektív cella látható volt.) Az erősebb gócokban 10-20 m/s közötti feláramlási maximumok, 20-60 mm csapadék, 20-30 m/s-os széllökés volt megfigyelhető. Említésre méltó, hogy a nyugat felől Budapest közelébe megérkező csapadékgócban 46 m/s-os maximális széllökés is előfordult.

Az AROME-EPS aznap 00 UTC-s előrejelzésében egyes tagokban már megjelentek a heves zivatargócok a Dél-Dunántúlon is, sőt éppenséggel ezekben a konvektív cellákban volt a legnagyobb vertikális feláramlás előrejelezve (a déli határnál 27 m/s). A maximális széllökés eloszlását (tagokból számolt minimum, medián és maximum) a 31. ábrán láthatjuk. Viharos szél a medián értékekben délkeleten jelent meg, egyébként viszont az északi országrész kivételével előfordultak 25-30, délen egy-egy gócban a 40 m/s feletti széllökés értékek is.

29. ábra

29. ábra

24 órás maximumok az AROME 00 UTC-s előrejelzésének mélykonvekcióra jellemző különféle paramétereiben
(feláramlás, reflektivitás, csap. intenzitás, órás csapadék, széllökés, jégméret, jégvalószínűség).

30. ábra

30. ábra

Az AROME-EPS rendszerének összes tagjából származó maximális feláramlás
06.25 péntekre vonatkozóan (24 órás maximum) az aznapi 00 UTC-s előrejelzésből.

31. ábra

31. ábra

Maximális széllökés az AROME-EPS (fönt) és az ECMWF-EPS (lent) 00 UTC-s előrejelzésében.
Bal oldalt, középen és jobb oldalt rendre a tagokból számolt minimum, medián és maximum értékeket láthatjuk.

A WRF hasonló előrejelzési mezőit a 44-45. ábrán (3. melléklet) láthatjuk (melyek technikai okokból csak előző nap 00 és 18 UTC-s futtatásokból elérhetők). A 18 UTC-s futtatásban épp az ország déli megyéiben gyérebben helyezkedtek el a csapadékgócok, ugyanakkor mindkét futtatásban általában az ország déli felén egy nyugatról kelet felé fejlődő zivataros szélrohamvonal alakult ki. A széllökések nagysága a reális 20-25 m/s-s nagyságrendbe esik. A maximális feláramlások ugyanakkor az AROME-hoz képest kissé erősebbek. Fontos megemlíteni, hogy a Dél-Dunántúlon a WRF az AROME-hoz képest hangsúlyosabban jelezte a heves zivatarokhoz társítható konvektív gócokat. /A szárazabb légköri viszonyok között a WRF ilyen eltérése gyakran megfigyelhető az AROME-hoz képest (ezzel összefüggő egyéb részleteket lásd (Kolláth, 2018) és (Tóth, 2021.)/

Modellek által felajánlott veszélyjelzési kategóriák

Az ECMWF és AROME-EPS rendszeréből tájékoztató jelleggel egy egyszerű kiértékelő eljárás napi és megyei bontásban veszélyjelzési kategóriákat számol több jelenségre. Zivatarra vonatkozóan az eljárás az ECMWF „gyári” CAPE-SHEAR és villámsűrűség paraméterén, valamint ezen felül az AROME-EPS tagok vertikális feláramlásán alapszik (legalábbis az első 2 napon), és zöld, sárga, narancs fokozatot különít el. Az előző napok 00 UTC-s futtatásai során a június 25-re vonatkozó eredményeket a 7. mellékletben láthatjuk. Az eseményt megelőző napokon (3-5. nap) a rendre igen magas CAPE-SHEAR értékeknek és a modellbeli konvektív csapadéknak, parametrizált villámoknak köszönhetően Észak-Magyarország kivételével narancs fokozat volt előrejelezve, tehát a potenciális veszélyes helyzetet megfelelő időelőnnyel és stabilan adták a modellek. A megelőző, illetve az aznapi 00 UTC-s futtatásban az AROME-EPS tagokból néhány megyéből hiányzó legalább 10 m/s-os feláramlás miatt pár megyében (Dunántúl északi része, Nógrád) csak sárga fokozat adódott.

Veszélyjelzések

Az előző napokon kiadott figyelmeztetésekben a fokozatosság érvényesült (a térképeket lásd a 5. mellékletben). Narancs fokozat először a megelőző napon (24-én) hajnalban kiadott jelzésekben jelenik meg a déli országrészre, mely a késő este már az ország nagyobb részére kiadásra került. Ekkor még a modellekben konzisztensen jelzett délnyugat-Budapest tengelyű szárazabb légtömeg miatt a Somogy, Fejér, Pest, Nógrád megye sárga fokozatú maradt. A későbbi frissítésekben a Győr-Moson, Komárom-Esztergom, Nógrád kapott sárga fokozatot.

A szöveges figyelmeztető előrejelzések kiterjedt heves zivatarokról szóltak 80-100 km/h-t meghaladó szélrohamokkal és nagy méretű jéggel (lásd 4. melléklet). Aznap délelőtt szöveges előrejelzésben megerősítettük a piros fokozat lehetőségét. Megemlítjük, hogy 2021-ben kísérleti jelleggel egy konvektív ellenőrző listát is elkezdett operatívan alkalmazni a szolgálat, mely veszélyjelzési fokozatot ajánl az értékelés alatt álló térségre és időszakra. Ez a helyzetre illeszkedő konceptuális modellek, illetve a konvektív paraméterek kategóriáinak manuális kiválasztásán alapszik. A rendszer a piros fokozatot ajánlotta az aznap esti helyzetre az ország déli részén (11. melléklet).

Piros fokozatú riasztás 14:54 UTC-kor került kiadásra, mely később a Dél-Dunántúl mellett a Dél-Alföldre is ki lett terjesztve. A riasztás melletti döntést befolyásolta többek között a Horvátország felől fejlődő igen heves zivatarcellák megjelenése. A riasztások fontosabb frissítéseit áttekinthetjük a 6. mellékletben. Általában elmondható, hogy a hevesebb eseményekre megfelelő (jellemzően több órát meghaladó) időelőnnyel kikerültek a narancs fokozatú jelzések. A leghevesebb események piros fokozatú riasztásokkal történő konzisztens kezelése viszont részben eleve problémába ütközött az egyedi szupercellás jelleg miatt. A piros fokozatot klasszikus esetben elsősorban a kiterjedt szélrohamvonallal járó zivatarláncokra adunk ki, amely azonban nem következett be.

Szinoptikus klimatológia

A következőkben arra keressük a választ, hogy a hosszabb időre visszanyúló adatok tükrében hol foglalhat helyet a 2021. június 25-i helyzet? Tekintettel arra, hogy elsődlegesen az extrém méretű jég több helyen történő előfordulása miatt kiemelkedő az esemény, így kézenfekvő, hogy a jégészlelések elérhető adatsorait vegyük szemügyre. A Nemzeti Agrárgazdasági Kamara jégkármérséklő rendszerének keretein belül gyűjtött jégészlelések alapján a 2019-2021 periódusban a szóban forgó helyzet messze kiemelkedik mind az észlelések országos darabszámában, mind a cseresznye és dió nagyságot elérő darabszámokban (a grafikonokat lásd a 16. mellékletben). Ez a tény behatárolja, hogy egy meglehetősen ritka, minimum több éves visszatérési idejű helyzettel állunk szemben.

A helyzet másik kiemelkedő jellemvonása a nagy számban előforduló szupercellás zivatar. Hosszú időre visszamenőleg sajnos nem rendelkezünk egy egységes módszer szerint beazonosított szupercellák adatbázisával. Ugyanakkor feltételezhetjük, hogy az analízisekből a CAPE és a szélnyírás értékeiből számolt CAPE-SHEAR paraméter valamennyire korrelál a szupercellák számával és intenzitásával. Az elmúlt 30 év adataiból a hazai rácspontokban felvett értékek alapján, napi statisztikákat, percentilis értékeket állíthatunk elő. Az aznapi legszélsőségesebb, vagy éppen az egész napra és az egész országra kiátlagolt érték félrevezető lehet, így inkább valamelyik felső percentilist praktikus választani a dátumok, időjárási helyzetek sorbarendezéséhez. Ekkor feltételezhetjük, hogy a CAPE-SHEAR értéke több megyényi területen és több órán keresztül meghaladta az adott küszöbértéket. A 15. mellékletben az 1991-2001-es periódusból napi bontásban a 95. percentilis érték alapján rendeztük sorba a dátumokat. A június 25-i helyzet a 18. helyet foglalja el, ami átlagosan 2 évnél rövidebb visszatérési periódust jelent. Önmagában a CAPE-SHEAR paraméter alapján tehát még nem annyira kitüntetett a helyzet. Ami különlegessé teheti a konvektív környezetet, az a korábbi fejezetben részletezett extrém jégméret kialakulásához szükséges speciális körülményekben keresendő. Ennek kritériumrendszere azonban túl összetett, így csak egyetlen fontos szempont szűrésére tettünk próbát. Általában elmondható, hogy az alacsonyabb szintek (beáramlási réteg teteje) nagy szélsebességei esetén jobb az esély szélrohamvonallal társított zivatarláncok kialakulására is a szupercellák mellett (előbbi esetén kisebb az esély komolyabb jégméretre). Tehát felmerül, hogy olyan helyzetekre végezzük el a szűrést, ahol a nagy CAPE-SHEAR értékek mellett például a 800 hPa-os szint szélsebessége viszonylag kisebb, ami egyben sok esetben azt is jelenti, hogy a szélnyírás nagyobb arányban a közép-troposzférára és nem az alsó 2 km-re összpontosul. A 14. mellékletben olyan eseteket, dátumokat soroltunk fel, ahol megfelelően magas CAPE és 0-6km-es szélnyírás uralkodott, a profil relatív nedvessége is elégséges volt, de mindeközben 800 hPa-on a szélsebesség nem haladja meg a 8 m/s-ot. (Minden dátum esetén csak a legmagasabb CAPE-SHEAR értékű rácsontot szerepeltettük a táblázatban.) A felsorolásban helyet kapott egy június 25-i rácspont is.  Látható, hogy a szóban forgó paraméterek esetén megfelelően célzott szűréssel 10-15 dátum marad a 30 éves periódusból, ami hozzávetőlegesen 2-3 éves visszatérési periódusnak felel meg. A 10. mellékletben látható, hogy a CAPE és a 800 hPa-os szélsebesség aznapi együttes eloszlásában (53. ábra) a 60% feletti relatív nedvességű rácspontokban inkább alacsonyabb (7-8 m/s alatti) a szélsebesség.


Összefoglalás

  • 2021. június 25-én az ország déli felén igen nagy számban alakultak ki szupercellás zivatarok. A 19 cella (12 ciklonális, 7 anticiklonális) pályáját, radaros karakterisztikáit táblázatba foglaltuk. Hasonlóan magas napi cella darabszámra az elmúlt pár évben nem volt példa.
  • A jégészlelések és azon belül a nagyobb átmérőjű jegekről szóló jelentések száma kiugrónak magasnak számít az elmúlt években. Több településről dió és tojás nagyságú jégméretet is észleltek (5-7 cm-es átmérő), melyek komoly károkhoz is vezettek.
  • Az extrém jégméret kialakulási körülményeit a Kumijan és társai által megállapított kritériumrendszeren keresztül ellenőriztük. Ezen kritériumok között a labilitás és 0-6 km-es szélnyírás megfelelő mértéke mellett több érzékeny feltétel is szerepel a szél, nedvesség és labilitás profiljára vonatkozóan. A kritikus dél-dunántúli rácspontok felett jó közelítéssel teljesültek a szóban forgó feltételek.
  • Az ECMWF modell több nappal előre konzisztensen jelezte aznapra a magas labilitás és szélnyírás együttesét, változó mennyiségű konvektív csapadék és származtatott villámsűrűség mellett.
  • Az eseményt megelőző napon a heves zivatarok várható helyét még tájegységi szinten is nehéz volt a modellek előrejelzései alapján pontosabban behatárolni. Aznap délelőtt az előrejelzés szövegében kiemelten a Dunántúl déli felére, Dél-Alföldre jeleztük a piros fokozatú helyzet lehetőségét a nagy jégméretekkel és kiterjedt szélrohamokkal járó heves zivatarok nagyobb valószínűsége miatt. A nagyobb területen károkozó széllel járó zivatarok lehetőségét mind a konvektív paramétereken és konceptuális modelleken alapuló szakmai módszereink, mind a nem-hidrosztatikus modellek közvetlen eredményei is támogatták. A valóságban azonban a 90 km/h feletti szélrohamok sokkal lokálisabban jelentkeztek.
  • A narancs fokozatú riasztások jellemzően több órás időelőnnyel rendre kikerültek a heves zivatarok által érintett térségekre. Az egyedi szupercellás zivatarok miatt azonban a piros fokozatú riasztások konzisztens kiadására csak részben volt szakmai lehetőség (erre csak a nagyobb területen egységesen áthaladó vonalas zivatarrendszereknél van inkább mód).
  • Az elmúlt 30 év analízisei alapján a június 25-i helyzethez nagyvonalakban hasonló labilitási, szélnyírási profil visszatérési periódusa hozzávetőlegesen 2-3 év. A feldolgozást azonban célszerű lenne elvégezni kifejezetten az extrém jégméret kialakulási körülményeinek pontosabb feltételei szerint is.


Hivatkozások

  • Csirmaz, 2021: A konvektív előrejelzéshez használt diagnosztikus paraméterek és indexek számolásának dokumentációja. OMSZ belső dokumentum
  • Horváth Ákos, 2021: Viharzóna Magyarország felett. OMSZ Tanulmányok.
  • Kolláth Kornél, 2018: Elszórtan vagy többfelé? Milyen választ adnak a modellek és mi a valóság? Konvektív csapadék a radarképeken és a nem-hidrosztatikus modellekben, MMT Távérzékelési Szakosztály és az MTA MTB előadóülése, Budapest, 2018.11.05. www.mettars.hu
  • Komjáti K., Csirmaz K., 2021: A 2021. augusztus 1-i piros fokozatú helyzet elemzése. OMSZ Tanulmányok
  • Kumijan, M.R., Lombardo, K., Loeffler, S., 2021: The Evolution of Hail Production in Simulated Supercell Storms. Journal of Atmospheric Sciences, Vol. 78, No. 11, 3417–3440., DOI: doi.org/10.1175/JAS-D-21-0034.1
  • Tóth Boglárka, 2021: A 2020-as év verifikációs eredményei. OMSZ Belső Továbbképzés. 2021.11.29.
  • A tanulmányhoz kapcsolódó mellékletek letöltése PDF formátumban.

 

Tanulmányok