2017 szeptember 26

RSS Facebook

2016. szeptember 28. szerda, 14:00

A nyári zivatarok repülésmeteorológiai vonatkozásai - Veszélyes gomolyfelhők Kiemelt

Értékelés:
(1 értékelés)


A zivatar igen nagy veszélyt jelent a légi járművekre, mivel szinte az összes, repülésre veszélyes időjárási jelenség megtalálható benne (turbulencia, jegesedés, szélnyírás stb.). Minden repülési szabályzat tiltja a Cumulonimbusba, vagyis a zivatarfelhőbe való berepülést, de ez nem jelenti azt, hogy a repülőgép nem kerülhet zivatarba. Ezért nemcsak a meteorológusnak, hanem a repülőgép-vezetőnek is tisztában kell lennie azokkal az időjárási körülményekkel, amelyek a kialakulásukhoz vezetnek, illetve azokkal a nehézségekkel, amelyekkel a bennük való repülés során találkozhat.







Az idei nyár bővelkedett záporokban, zivatarokban. A televízióban, rádióban gyakran elhangzik, hogy egy adott napon záport, zivatart jeleznek előre. De itt álljunk is meg egy rövid időre. Körülbelül tíz évvel ezelőtt kérdőívet juttattunk el nagy számban a lakossághoz, és többek között arra voltunk kíváncsiak, vajon ismerik-e a két fogalmat, tudják-e, mi a kettő között a különbség. Az eredmény lehangoló volt, az emberek nagy része nincs tisztában a meteorológiai alapfogalmakkal.

A zápor intenzív csapadéktevékenységet jelent, a zivatar pedig a légkörben előforduló instabilitás szélsőséges megnyilvánulása, amely erős emelőmozgásokkal kapcsolatos, és elektromos kisülések kísérik. A lényeg az, hogy itt fontos szerepet játszanak a légelektromos jelenségek. A meteorológiá-ban megkívánják, hogy dörgést halljanak, függetlenül attól, hogy látni-e villámlást, ugyanakkor a zivatarok erősségét a percenkénti villámlások számával adják meg. Ha csak villogást látunk és dörgést nem hallunk, akkor távoli zivatart figyelhetünk meg. Percenként három villám esetén gyenge, nyolc villám esetén közepes, nyolcnál több villám esetén pedig erős zivatarról beszélünk. A zivatarfelhők belsejében erős felszálló mozgások találhatók. Ezek, mint tudjuk, nagy függőleges kiterjedésűek, tetejük gyakran a tropopauzáig felnyúlik, sőt, van, amelyik a sztratoszféra alsó részébe is behatol. Kialakulásuk nagyon gyors (10-20 perc), szerkezetük folytonosan változik.

A zivatart – mint más emberi tevékenységre is veszélyes jelenséget – már régóta intenzíven kutatják, nagyon sok ismeretet éppen a repülésnek köszönhetünk. A műholdképektől eltekintve általában kétféle módon lehet ezeket műszeresen felfedezni: időjárási radarok mérésével vagy villámlokalizációs mérőrendszer használatával. Az időjárási radar abban a tartományban mér, ahol a felhőelemekről a legjobban verődnek vissza a kibocsátott elektromágneses hullámok, míg a villámlásmegfigyelő eszközök éppen a villámlás keltette elektromágneses kisugárzást érzékelik.

Nézzünk erre néhány példát. Az ábrán (fent) a villámkisülések láthatók. Az ikszek a felhőn belüli kisülések helyét jelölik, a körök a lecsapó villámokat mutatják. Lecsapó villám esetén a körben lévő plusz- vagy mínuszjel a felhő töltését jelenti.

A másik ábrán (lent) az országos időjárási radarhálózat mérése látható, a különböző intenzitású gócok figyelhetők meg itt. A csapadékintenzitás értéke valójában azt jelenti, hogy az adott radar-visszaverődésnél milyen a jellemző csapadék.

Az aktuális mérések folyamatosan elérhetők az Országos Meteorológiai Szolgálat honlapján, és a zivatarok mozgását akár filmszerűen is nyomon követhetjük.

Zivatarfelhők kialakulásához a következő kezdeti feltételek szükségesek:

• nagy nedvességtartalom a légkör meglehetősen vastag rétegében, illetve nedvesség-advekció,

• a troposzféra nagy részére kiterjedő instabilitás, nedves labilis légrétegződés,

• olyan emelő mechanizmus, amely a levegőt a magasba kényszeríti.

Amikor a kumuluszfelhő kifejlődik, a körülötte lévő levegővel keveredni kezd. Ha a beszívott levegő relatív nedvessége kicsi, a felhőrészecskék gyorsan elpárolognak, így megakadályozzák a további növekedését. Az első feltétel biztosítja, hogy a beszívott levegő fenntartsa a konvektív felhő további növekedéséhez szükséges nedvességet.

Gyakran előfordul, hogy labilis hőmérsékleti rétegződés, Cumulus congestus vagy Cu-mulonimbus calvus kialakulása ellenére a zivatar mégsem jön létre. Ennek oka a nem elegendő vízgőz-koncentrációban rejlik. Fontos szempont, hogy minden rétegben – a talajtól a nagy magasságokig – elegendő legyen a vízgőz, hogy a zivatar fejlődéséhez szükséges latens energiát szolgáltasson. Ez leginkább a kondenzációs szint fölött szükséges, mivel a zivatarfelhő környezetével állandó kölcsönhatásban van, és a felhő szélén a víz elpárolog. Minél szárazabb a környező levegő, annál több víz párolog el a felhőből, illetve annál nagyobb lesz a felhő belsejének energiavesztesége. Ilyen esetekben a felhőképződés gyenge.

A zivatarképződéshez minden esetben szükséges, hogy a környezeti levegő elegendően nedves legyen. A légtömegek nedvességtartalma időben nem állandó, így fontos a légtömeg-beáramlás, azaz az advekció útján történő nedvességváltozás megbecslése. A talaj és 500 hPa közötti rétegben végbemenő nedvesebb vagy szárazabb levegő beáramlása zivatarfejlődéshez vagy a meglévő zivatar feloszlásához vezet. Nagyon fontos a zivatarfelhő kialakulásához, hogy valamilyen emelő mechanizmus is jelen legyen a légkörben.

Az emelő mechanizmusnak az a feladata, hogy a levegő kitágulás és adiabatikus lehűlés (gyors kitágulás, amikor nincs lehetőség a környezettel való hőcserére) révén telítetté váljon annak a szintnek az eléréséig, ahonnan a légkör már nedves labilis állapotban van. A levegő emelkedését előidézheti az alsó légrétegek talajtól való felmelegedése, talajközeli konvergencia, azaz összeáramlás, orografikus vagy frontális emelés. A zivatartevékenység megítélésekor figyelembe kell venni a nagy térségű vertikális mozgások és a konvektív mozgások egymásra hatását. Amennyiben mindkettő egyirányú, a zivatar valószínűségének növekedésével kell számolni, amennyiben a nagy térségű leáramlások a jellemzők, a zivatar valószínűsége csökken. Nagy térségű felszálló légáramlások frontok, magassági hidegcseppek, nyomási teknők körzetében jellemzők, míg leáramlások anticiklonokban, gerincekben.

A zivatarok kialakulásának fontos tényezője a domborzat generálta, azaz orografikus emelés. Az orográfia főként a légtömegen belüli zivatarok létrejötténél játszik szerepet, de hatással van a frontális zivatarok fejlődésére is. Általában kimutatható, hogy hegyvidékeken gyakrabban alakulnak ki zivatarok, a már kialakult zivatarok hosszabb ideig állnak fenn, sokszor regenerálódnak. A talajfelszín növénytakarója, a beépítettség, a vizek is hatással vannak a zivatarok fejlődésére. Így például a vizes területek nedvesség-utánpótlást biztosítanak, és a városok feletti nyári hőszigetek is elősegítik kialakulásukat. Ha a magasban erős áramlási zóna (jet stream) található, akkor ez a Bernoulli-hatás miatt szintén erős feláramlást tud létrehozni.

A lokális klimatológiai hatások felmérése minden repülőtéren fontos feladat, mert nagymértékben befolyásolják a zivatarok kialakulását, élettartamát és leépülését. Amikor konvektív, azaz feláramlási folyamatokról, zivatarokról beszélünk, akkor konvektív celláról vagy cellákról van szó. A cella alatt szűkebb értelemben egy feláramlási zónát, tágabb értelemben pedig – szélesebb körben elfogadott módon – egy (meleg) feláramlási és (hideg) leáramlási rész kettősét értjük.


A konvektív cellák főbb tulajdonságai:

• erős feláramlási zóna (>5 m/s),

• horizontális kiterjedése 10–100 km2,

• vertikális kiterjedése általában eléri vagy meghaladja a tropopauza szintjét.

A zivatarokat két nagy csoportba sorolhatjuk:

• konvektív cellák (mezoléptékű folyamatok),

• frontális zivatarok.

A konvektív cellák fejlettségük szerint három nagy csoportba sorolhatók:

• rövid életű, egyedi cellák (légtömegen belüli zivatarok),

• multicellás zivatarok,

• szupercellák.


A kifejlett és feloszló cellákból származó leáramló, környezeténél hidegebb levegő a felhő alatt a talajon szétterül. Ez a folyamat a legtöbb esetben aszimmetrikus, és a cella mozgásának irányában (tehát előre) kitör, ezt nevezzük a zivatarcella kifutószelének, amely – ha számottevően hidegebb a környező levegőnél – úgynevezett pszeudohidegfrontot hoz létre. A kiáramlás kezdete után 15-20 perccel a pszeudohidegfront orra már 7-10 kilométerre van a cella központjától, és ahogy a környező meleg levegő alá behatol, annak erős emelkedését válthatja ki, ami új zivatarcella kialakulásához vezet. Az is előfordul, hogy két szomszédos cella kifutószele „összeütközik”, így megfelelő konvergenciát hoz létre a szomszédos területeken ahhoz, hogy új cellák kifejlődését indítsa meg. Néha egy feloszlóban lévő cella is regenerálódhat ilyen módon. Adott helyen ez a csapadékintenzitás változásából és a legerősebb centrum áthelyeződéséből figyelhető meg. Kedvező körülmények esetén az „anyacella” körül hamarosan összefüggő felhőklaszter jön létre. A felhőklaszterek átmérője gyakran a száz kilométert is eléri. Az egymást gerjesztő zivatarcellák néha csoportot alkotnak vagy gyűrűbe rendeződnek. Új cellák – haladási irányukat tekintve – általában a zivatarkomplexum előoldalán keletkeznek, ezért az a jó tanács a pilóták számára, hogy a hátoldalon kerüljenek.

Végezetül néhány számadat a zivatarokra vonatkozóan:

• a zivatarfelhők növekedése igen gyors, általában 1000–1500 m/perc, s egy-egy cella élettartama legtöbbször nem haladja meg a 30 percet,

• egy-egy cella átmérője 20 km körüli,

• átlagos magasságuk Közép-Európában 8–11 km, ritkán 12–16 km.

Meg kell még említenünk a multicellás és szupercellás zivatarokat. Ezek azok a zivatarok, amelyek a repülésre fokozott veszélyt jelentenek. A multicellás zivatarok az előbb tárgyalt rövid életű cellatípusok csoportosulásaként képzelhetők el. Kialakulásukhoz a környezet közepesen erős vertikális szélnyírására van szükség. A zivatarcella alól kifutó hideg levegő a környezet szélnyírása miatt újabb cellákat tud kialakítani. Megfigyelések szerint a kisméretű konvektív cellák növekedésére a túl erős szélnyírás általában hátrányosan hat, mert ez egyszerűen széttépi őket. A nagyméretű konvektív cellák esetében azonban épp fordított a helyzet, itt a szélnyírás jelenléte erősíti a cellákat. Ha multicellákat kialakító szélnyírásnál nagyobb szélnyírás alakul ki, akkor eljutunk a szupercellás konvekcióhoz. A megfigyelések azt mutatják, hogy a szupercellák nagy vertikális szélnyírás esetén alakulnak ki. A szupercella struktúrája és fejlődése eltér a közönséges konvekciótól. A szupercella potenciálisan a legerősebb cellatípusok közé tartozik. Nagy szelet, jégesőt és akár hosszú tornádókat hordozhat magában. Veszélyes zivatarról akkor beszélünk, ha a következők bármelyike előáll:

• a szélsebesség meghaladja a 25 m/s-ot,

• legalább két centiméteres jég fordul elő,

• a csapadékintenzitás hosszan tartó és erős,

• heves villámtevékenység látható,

• tornádót lehet megfigyelni,

• downburst vagy microburst észlelhető.

A felsorolt jelenségek közül az egyedi cellák esetében csak ritkán, a multicellás zivataroknál már gyakrabban, a szupercellás zivataroknál pedig szinte minden esetben egyszerre több is előállhat. A vertikális szélnyírás a hulló csapadékot úgy rendezi, hogy a felhő egyik oldalán csupán a feláramlás, míg a másik, csapadékos területen csak a leáramlás az uralkodó. A nyári repülések során, legyen az bármelyik fajta, elengedhetetlenül fontos, hogy a repülőszemélyzet tájékozódjon az időjárás alakulásáról, hogy el tudja kerülni a zivatarfelhővel való találkozást.


 Dr. Wantuch Ferenc

Cikkünk az NKH Légügyi Hivatalának támogatásával készült!


A cikk szövegszerű idézeteket tartalmaz Sándor-Wantuch:  Repülésmeteorológiai című tankönyvéből (OMSZ 2004).


A kategória további elemei: « Földkutatóból égfigyelő