A mezoskála és a konvekció fogalma

 

Jelen ismeretterjeszto anyagunkban röviden jellemezzük a konvektív folyamatok térbeli és idobeli skáláit, továbbá a konvekció elméleti alapjaiba is betekinthetünk. Az anyag alappillérül szolgálhat a további ismeretek elsajátításához


A légköri folyamatok skálái

 

A földi légkörben kialakuló zivatarok, zivatarrendszerek és a hozzájuk kapcsolódó folyamatok nem tetszoleges kiterjedésuek, méreteiknek határt szabnak a légköri mozgásokat kormányzó törvényszeruségek. Magyarán egy zivatarcella például nem lehet 1000 km-es átméroju, mint ahogy 10 m-es sem. Ugyanez érvényes a jelenségek idotartamára is. A zivatarcella élettartama jellemzoen 30 perc és 1 óra közé teheto. Olyan zivatart azonban még senki nem figyelt meg, és nem is fog, ami 2 napig élne vagy 45 másodpercig. A légkör belso törvényei egyszeruen ezt nem teszik lehetové.  Ezek a méret- és idobeli korlátok, amelyek minden légköri jelenségre érvényesek, indokolják a jelenségek jellemzo nagyságuk és idotartamuk szerinti osztályozását. A légkör folyamatait Orlanski nyomán három méret illetve idoskálába sorolhatjuk be: makro- (vagy szinoptikus), mezo- illetve mikroskála osztályaiba. A konvektív folyamatok többsége (zivatarcella, zivatarrendszerek stb.) a mezoskála csoportjába tartozik. A fenti táblázatra kattintva láthatjuk részletesebben a légköri mozgásrendszerek Orlanski-féle felosztását.

Az ilyen típusú felosztás hátránya, hogy eléggé merev határok közé próbálja szorítani a jelenségeket, amik természetesen többnyire nem engedelmeskednek az ember alkotta önkényes kategorizálásnak. Magyarán az egyes csoportok között bizonyos mértéku átfedés lehetséges, egy adott jelenségtípus két szomszédos osztályba is besorolható. Egy squall line például felvehet néhány tíz kilométeres méretet, ami a mezo-ß skálának felel meg, de nem ritkák (különösen az USA-ban) a több száz kilométeresre megnövo zivatarláncok, ez pedig már a mezo-a skála csoportja. Tehát a squall line-ok a mezo-ß illetve mezo-a osztályba is besorolhatók, azt mindig a konkrét helyzet dönti el, hogy épp melyik kategóriával van dolgunk. Meg kell  jegyezni továbbá, hogy a méret szerinti felosztás a jelenség horizontális mérete alapján történik, a függoleges kiterjedés alapján történo osztályozásnak nincs jelentosége. 


Szinoptikus (makro-) skála

 

 A mezoskála rövid ismertetése elott érdemes röviden kitérni a szinoptikus skála jellemzésére, mivel ez a skála nem független a mezoskálától, a makroskála folyamatai kihatnak a mezoskálájú képzodmények muködésére, és vica versa. A szinoptikus skálájú folyamatokhoz (legalábbis a mezoskála szempontjából fontos makro-ß alosztályhoz) a mérsékelt égövi ciklonokat illetve az oket közvetlenül kormányzó magaslégköri hosszúhullámokat szokás sorolni. A képzodmények tipikus kiterjedése 1000 km-es nagyságrendu, élettartama pedig néhány nap. A szinoptikus skálán zajló folyamatok adják a hátteret illetve a környezetet a mezoskála eseményeinek, mintegy megágyaznak a konvektív folyamatoknak. Egy ciklon melegszektora, illetve a magasban fölé helyezodo hideg levego egy hosszúhullámú tekno elooldalán többnyire destabilizálja a légkört, kedvezo "táptalajt" biztosítva a zivatarok kialakulásához. Ugyanakkor a makroskálájú folyamatok közvetlenül be is indíthatják (idegen szóval "triggerelhetik") a konvekciót, például a már említett hosszúhullámú tekno mentén megnyilvánuló nagytérségu emelohatás révén.  

 


Mezoskála

 

A mezoskála, ami részletes vizsgálataink tárgyát képezi, jellemzoen a méretben 2-2000 km-ig, idoben pedig az órától a napos nagyságrendig terjedo folyamatokat öleli fel. A mezoskála további 3 alcsoportra osztható (mezo-a, -ß illetve -?, lásd az elso ábrát). A mezoskála felöleli a zivatarok és zivatarrendszerek (egycellás zivatar, multicellás zivatar, szupercella, squall line, MKK) teljes spektrumát. Ezeket késobbi ismerteto anyagainkban részletesen bemutatjuk.

 


Mikroskála

 

A néhány centimétertol az 1-2 km-ig illetve a néhány másodperctol az 1 óráig terjedo tartomány a mikroskála, ami magában foglalja a zivatarokhoz kapcsolódó valamennyi kísérojelenséget, úgymint tornádó, microburst (a macroburst, ami Fujita definíciója szerint a 4 km-nél nagyobb lezuhanó légtestet jelent, már a mezo-? osztályába esik), gustnado, porördög stb. Ezeket a jelenségeket a késobbiek folyamán szintén részletesebben ismertetni fogjuk. A mikroskála szintén felbontható három alosztályra, mikro-a, -ß illetve -? skálára (lásd az elso ábrát).

 


A konvekció fogalma

 

A mezoskálán muködo zivatarok, zivatarrendszerek a konvekció révén alakulnak, ami nem más, mint a levego függoleges (vertikális) irányú elmozdulása. A konvekció azért jön létre, mert a légkör valamilyen hatás következtében kibillen egyensúlyi helyzetébol, aminek következtében vertikális mozgás indul meg. A légkör függoleges irányú egyensúlyi helyzete az ún. hidrosztatika. Ez nem jelent mást, mint hogy a föld felszínére nehezedo levego súlyát (más szóval a nehézségi vagy gravitációs erot) tökéletesen kiegyenlíti a levego függoleges suruségcsökkenésébol adódó (felfelé irányuló) ún. nyomási gradiens ero, azaz eredojük nullát ad (lásd oldalsó ábra). Ha a gravitációs erot kikapcsolnánk, akkor a Föld légköre elillanna az urbe, ha viszont a nyomási gradiens erot szüntetnénk meg, akkor az összes levegomolekula a földfelszín feletti vékony rétegben gyulne össze. Ez a természetszeruleg ébredo két ero egyensúlya alakítja ki a légkörben tapasztalható függoleges suruségeloszlást (nevezetesen a suruség egyenletes csökkenését a magassággal).

 

 

A fentebb vázolt egyensúly akkor bomlik fel, ha megjelenik egy plusz ero, a feláramlás esetében egy felfelé irányuló kényszer, ami a korábban fennálló eroegyensúlyt felbontja, mivel az erok eredoje ekkor nem nullát eredményez. Az erok eredoje maga a már említett felfelé mutató kényszer lesz, ami beindítja a függoleges mozgást (lásd oldalsó ábra). Ha feláramló levego megfelelo mennyiségu nedvességet tartalmaz, akkor egy bizonyos mértéku emelkedés után megtörténik a felhoképzodés, majd további feltételek esetén a zivatarrá fejlodés. A konvekció tehát mindig az eroegyensúly megbomlása miatt alakul. A plusz erot számtalan tényezo jelentheti: felhajtóero, mechanikus emelés (pl. front, konvergenciavonal, domborzat) vagy dinamikus emelés (jet, örvényesség-advekció, nem-hidrosztatikus nyomási járulék). A fentiekbol az is következik, hogy mindig szükség van egy kiváltó körülményre, ami a függoleges átrendezodést megindítja. A konvektív elorejelzések egyik nagy kihívása, hogy a légkörben megnyilvánuló lehetséges kényszerek közül azonosítsuk azokat, amelyek képesek beindítani a mélykonvekciót (a troposzféra csaknem teljes rétegére kiterjedo feláramlásokat). Ha ez sikerül, akkor már jelentos lépést tettünk afelé, hogy a zivatarok kipattanásának helyét és idejét is meghatározzuk.

 

Bevezető: 

Jelen ismeretterjesztő anyagunkban röviden jellemezzük a konvektív folyamatok térbeli és időbeli skáláit, továbbá a konvekció elméleti alapjaiba is betekinthetünk. Az anyag alappillérül szolgálhat a további ismeretek elsajátításához

Írta / készítette: 

Csirmaz Kálmán

Fordította: 

Csirmaz Kálmán

Kategória: 
Tudományos cikk

Kapcsolat

Magyarországi Viharvadászok és Viharkárfelmérők Közhasznú Egyesülete

info@szupercella.hu

1139 Budapest, Fiastyúk utca 57. 3/3

Készítette

Viharvadászok Egyesülete
CodeOne.hu

Jogi tudnivalók

Az oldalon található minden tartalom (az oldal készítői és az oldali felhasználói által a weboldalon vagy a mobil applikációkon keresztül feltöltött szöveg, kép, videó, mérési eredmény, stb.) - kivéve ahol a feltüntetett információk ettől eltérnek - a Magyarországi Viharvadászok és Viharkárfelmérők Közhasznú Egyesületének tulajdonát képezi. Bármilyen nemű felhasználáshoz az Egyesület írásbeli hozzájárulása szükséges. A weboldal tartalmai szabadon hivatkozhatók a forrás feltüntetésével.

Támogatás, pályázat