A nyár és a zivatarok kéz a kézben járnak. Nem véletlen, hiszen a magasra tornyosuló, intenzív záport adó és villámokat szóró Cumulonimbus felhőzet kialakulásához többek között kellő mennyiségű hőre van szükség. Bemutatjuk a zivatarképződés alapjait, és segítséget adunk a modell előrejelzések értelmezéséhez.
Anatómia
Felhők akkor jönnek létre, ha a levegő vagy spontán, helyben lehűl (pl. a köd), vagy emelkedés miatt éri el azt a hőmérsékletet, amelyen már nem képes a vízgőzt tovább magában tartani. Ha az emelkedési folyamat lassú, és a légrétegződés viszonylag stabil, akkor réteges felhők jönnek létre, ellenkező esetben gomolyfelhőkről beszélünk.
A gomolyfelhők függőleges kiterjedése összemérhető a vízszintessel, vagy akár meg is haladja azt. Alapjuk lapos, oldaluk karfiolos, tetejük viszont a fejlődési stádiumtól függően változik. A zivatarfelhők jellegzetes szétterülő üllő alakú formációval rendelkeznek, de erről majd kicsit később.
Hőlégballon-hatás
Vegyünk egy átlagosnak tűnő nyári napot, amikor nincs sem erős szél, sem időjárási front a közelben. A Nap délelőtt melegíti a felszínt, forrósodik az aszfalt, a talaj. A felszín ezután először a légkör legalsó rétegét melegíti fel (mint egy tűzhely), a hő pedig így terjed lassan fölfelé. A legmelegebb légrétegeket tehát lent találjuk, a magasban pedig alacsonyabb a hőmérséklet. Ez azonban egy kimondottan labilis állapot!
A meleg levegő ritkább, mint a hideg, ezért szeretne a hideg fölé kerülni. Úgy képzeljük el, mint egy víz alá szorult buborékot. A földfelszínről is ilyen meleg levegőbuborékok szakadnak el, és kezdenek emelkedésbe. Ők a termikek.
Az emelkedés addig tart, amíg a levegőbuborék melegebb, mint a környezete. Pontosan ilyen elven működnek a hőlégballonok is! Ott a ballonban zárt levegőt lánggal melegítjük, ez tartja fent a hőmérséklet-, és ezáltal a sűrűségkülönbséget.
Levegőbuborékunk tehát emelkedésben van, eközben pedig folyton hűl, mégpedig 100 méterenként közel 1 fokot. Könnyen lehet, hogy hőmérséklete hamar eléri a környező levegő hőmérsékletét, ekkor megáll, a folyamat elhal. Olyan ez, mint amikor a vízben a buborék eléri a vízfelszínt – ott az ő sűrűsége hirtelen megegyezik a környezetivel, ezért szintén “megáll”. Ahhoz, hogy az emelkedés tartós legyen, és magas, intenzív zivatarok képződhessenek, extra tüzelőanyagra is szükség van!
Emlékezzünk vissza a hőlégballonra. A természetben gázláng helyett az ún. látens hő szolgál üzemanyagként. Nem kell megijedni tőle, könnyű megérteni. Ha a légbuborék olyan magasra jut emelkedése közben, hogy a benne levő levegő annyira lehűl, hogy nem képes többé a vizet gőz állapotban befogadni, akkor megindul a kicsapódás, kondenzáció. A vízgőz kicsapódása során egyrészt kis vízcseppek jönnek létre – láthatóvá válik a felhő -, másrészt hő szabadul fel. Ez a hő pedig igen jelentős! A korábbi 1 fok / 100 m hűlés helyett immár csak 0.5 fokot hűl a levegőbuborék, azaz sokkal tovább képes melegebb maradni környezeténél, és magasabbra is tud emelkedni.
Zivatar születik
- A termik tehát egy olyan feláramlásban levő légbuborék, amely láthatatlan számunkra.
- A gomolyfelhő a termik azon része, amelyet már megfestettek a kicsapódott vízcseppek.
- Ha a légbuborék kellően nagy, sok utánpótlása van, és sok benne a víz is, akkor zivatarfelhővé alakulhat.
A zivatarfelhő tulajdonképpen egy elfajult gomolyfelhő, amelyben “alul” vízcseppek, “fölül” viszont már jégszemek alkotják a felhőt. A heves áramlások miatt a vízcseppek és jégszemek is sokat ütköznek egymással, köztük spontán töltésszétválasztás történik, a felhőből pedig egy gigantikus kondenzátor lesz. Amikor a kondenzátor kisül, azt úgy hívjuk, villámlik. Ha távolról nézzük a zivatarfelhőt, a legfontosabb ismertetőjegye a tetején szétterülő üllőre emlékeztető formáció. Ha a feláramlás a felhőben elég erős, akkor 10-15 km magasságban eléri és nekiütközik a légkör egy speciális rétegének, amelyen nem képes áthatolni. Jobb híján „felkenődik” erre, és oldalirányban szétterül. Minél több a nedvesség és minél erősebb a feláramlás, annál nagyobb az üllő, erős magassági szél esetén pedig nem egyszer több száz kilométerre is eltávolodhat.
FONTOS: a zivatar nem a csapadékot, hanem a villámtevékenységet jelenti, tehát létezik száraz zivatar is – ekkor bár dörög, villámlik, de eső nincs. Ez persze egészen ritka.
Popkorn konvekció
A fent leírt folyamat a klasszikus hőzivatarok kialakulása. Az angolszász szakirodalomban ugyanezt a jelenséget a popkorn készítésének analógiájával írják le – ott is a felszín, az alsó felület biztosítja a hőt, az pedig, hogy melyik kukoricaszem mikor pattog ki, hasonlóan véleltenszerű, mint az, hogy melyik termikből mikor lesz zivatar. Ha előrejelzésről van szó, ez egy nagyon jelentős bizonytalansági tényező – ha az a kérdés, hogy óra, perc pontossággal mondjuk meg, adott utcában mikor mennyi eső lesz, jelenleg lehetetlen feladattal állunk szemben. De sajnos van még egy ok, amiért könnyen vakvágányra tévedhetünk.
Félrevezető adatok
Jelenleg még elterjedten használják azokat az időjárási modelleket, amelyek ugyan a világ minden tájára készítenek előrejelzéseket, de ezt csak relatíve durvább tér- és időbeli felbontással, valamint egyéb számítási megkötésekkel képesek elvégezni.
Nagyon fontos tudni, hogy az ún. hidrosztatikus modellek (ilyen a legtöbb applikációban is alkalmazott IFS és GFS) nem képesek a függőleges irányú gyorsulásokat számba venni, ami eleve kizárja ezen modellekben a zivatarok kialakulását.
Hogy mégse kapjunk teljesen félrevezető eredményeket, egyéb közelítő módszerekkel a zivatarok hatását “becsempészik” a modellbe, de számszerűen ez gyengébb becslést eredményez. Ezzel szemben vannak olyan, jobb tér- és időbeli felbontású modellek, amelyeket speciálisan a zivatarok előrejelzésére fejlesztettek. Ezek eredményei csak 1-2 napra, illetve csak néhány országnyi területre érhetők el, de nagy segítséget, reálisabb képet nyújtanak.
Amíg az első csoportba tartozó modellekben általában nagyobb területen jelenik meg kisebb mennyiségű csapadék, addig az utóbbiak képesek hűen visszaadni a gócos szerkezetet és a nagy intenzitást is. A csapadék mellett hasonló eltéréseket láthatunk a szél, hőmérséklet, felhőzet lokális értékeiben is. Éppen ezért mi is ezeket részesítjük előnyben, ha fennáll a zivatarveszély.
Korábbi cikkünkben útmutatót adtunk az előrejelzések helyes olvasásához:
https://theweatheronmaps.hu/ezert-erhet-meglepeteskent-az-eso/: Derült égből villámcsapás – a hőzivatarokHa hasznosnak találtad ezt az ismertetőt, oszd meg ismerőseiddel is, ha pedig szeretnél személyre szóló zivatar előrejelzést, írj nekünk!
