Arról, hogy miért is alakulnak ki előszeretettel erős szupercellák és tornádók az USA-ban

Az, hogy az USA-ban sokkal markánsabbak a konvektív helyzetek, sokkal gyakoribbak és erősebbek a szupercellák és a tornádók, mindenki által ismert dolog. Az már kevésbé nyilvánvaló, hogy miért is van ez. Másmilyen lenne ott a légkör? Más törvényszerűségek szerint működnek ott a zivatarok? Valamilyen okból mozgékonyabb arrafelé a levegő? Vagy egészen profán módon nagy országnak nagy tornádó dukál?

Nos, a légkört egészen hasonló törvényszerűségek mozgatják Amerikában, mint itthon, sőt, az ország, ezen belül is kitüntetett Tornádó-folyosó (a Sziklás-hegység és az Appalache-hegység közötti sík terület - lásd alábbi képen fekete karikával) is ugyanúgy a közepes szélességeken található, mint Magyarország, és bár az USA valóban nagy ország, ennélfogva a viharok száma is magasabb, viszont ilyen logika mentén Oroszországban is dúlnia kéne a kamionreptető forgószeleknek, ami valamiért mégsem jellemző arrafelé. Ebből is látszik, az okokat valahol máshol kell keresni. 

Amerika kivételezett helyzetét konvektív szempontból leginkább sajátos domborzatának köszönheti. Az ország nyugati harmadát (nagyjából 2000 km szélesen elterpeszkedő) hegyvidék uralja, ahol a legmagasabb csúcsok (a Sziklás-hegységben) 4000 m fölé nyúlnak. A domborzat kelet felé nem hirtelen, hanem fokozatosan megy át alföldi síkságba, a közbenső, megemelt (hozzávetőlegesen 1000 m magas), kelet felé fokozatosan lejtő „fennsíkot” nevezzük Prérinek (angolul „Great Plains” - az alábbi képen kék karikával). A legtöbb tornádó ezene a területen fordul elő, ez a tulajdonképpeni Tornádó-folyosó.

 

 

 

 

 

 

 

Mivel az USA is az északi félteke mérsékelt övében található, természetes, hogy itt is a nyugatias áramlás az uralkodó, ami általában a tavasz közepétől a nyár elejéig legintenzívebb a kontinens és a tengervíz közötti hőmérsékletkülönbség miatt, továbbá ilyenkor még a magassági teknők is jóval agresszívebbek és hidegebbek mintegy a tél utóhatásaként. Az óceán felől nyugatról érkező ciklonokkal és magassági teknőkkel ugyanakkor az USA-ban gyakran furcsa dolog történik. A nyugatias áramlás ugyanis emelkedésre készül a markáns domborzat következtében, ami azt eredményezi, hogy a légköri képződmények nedvességük nagy hányadát csapadék formájában a hegyvidék nyugati részén hagyják. Ez még nem is lenne igazán különleges, viszont azt követően, ahogy a légtömeg átkel a Sziklás-hegységen, útját kelet felé folytatva a Préri felett lassú és fokozatos süllyedésbe kezd, egészen az alföldi területekig. Mivel a már említett okok miatt jelentősen kiszáradt, süllyedése során úgy melegszik, hogy külön energiát már nem kell vízcseppek párologtatására fordítania, így jóval melegebb lesz ugyanazon a magassági szinten a hegyvidék keleti felén, mint a nyugatin (lásd alábbi ábra). Ez a főn hatás tehát a légtömegen belül olyan vertikális hőmérsékleti profilt eredményez, ami a talaj felé közeledve erőteljes melegedéssel, és ami még fontosabb, megfordítva, felfelé haladva erőteljes hűléssel jellemezhető. Azt kisebb utánagondolás után is láthatjuk, hogy az a körülmény, hogy a légkörben erőteljesen hűl a levegő a magassággal, a konvekció szempontjából igen előnyös. A szabad emelkedéshez ugyanis az szükséges, hogy a környezet és az emelkedő légelem közötti hőmérsékletkülönbség minél nagyobb legyen a légelem javára, ergo minél nagyobb pozitív felhajtóerő realizálódjon.

 

 

 

 

 

 

Tehát adott egy bizonyos (többnyire közép) szinteken extrém labilis légtömeg, ami az alföldi államokat elérve teljesedik ki a maga valójában. Ez a rétegződés azonban kétélű fegyver: egyrészt a levegőt kiszárítja, így hiába labilis a légkör, a feláramlásokat és a felhőket a száraz levegő bekeveredése halálra ítéli; másrészt ez a fajta süllyedő melegedés erőteljes inverziót idéz elő az alacsonyabb rétegekben, ami konvektív tiltásként jelentkezik: a talaj alapú konvekciónak át kell törnie a tiltást ahhoz, hogy a labilis rétegeket elérje. Az alábbi ábrán (emagram) tipikusan egy ilyen rétegződést láthatunk bő egy héttel ezelőttről, vasárnapról Oklahoma térségéből.

 

 

Ezt a szituációt az amerikaiak „loaded gun”-nak (magyarul csőre töltött fegyver) nevezik, mivel ha megfelelő emelés átsegíti a légelemet a konvektív tiltás szakaszán, a feláramlás extrém labilitású környezetbe kerül, ami hatalmas légköri energiákat szabadít fel, a feltöltött fegyver hirtelen elsül. A fenti képen egyébként roppant nagy CIN-t figyelhetünk meg, amit szinte képtelenség áttörni, legfeljebb egy erősebb frontnak sikerülhet. Storman kint tartózkodása első néhány napjában leginkább ez és a nedvesség hiánya volt a kerékkötője az érdemleges konvekciónak. A fenti emagram épp annak a napnak a profilját jeleníti meg, amikor Stormanék megfigyelték az inverzió alatt kifejlődött felhőhurkákat: http://szupercella.hu/node/352
 
Kérdés, hogy ezt az izmos tiltás mi képes megszüntetni. Nos, itt jön képbe a térség nyitottsága dél felé a Mexikói-öböl irányába, ahonnan a magassági teknők, és a hozzájuk tartozó, kimélyülő ciklonok előoldalán a tenger felől akadálytalan nedvesség és hőmérséklet advekció mehet végbe, amit a 850-es nyomási szint ekvipotenciális mezején remekül figyelemmel lehet kísérni, lásd alábbi ábrán a nyilat.

 

Ennek az intenzív, zavartalan nedvességadvekciónak a következménye aztán a következő vertikális profil:

 

 
 
Szembeszökő a különbség: a konvektív tiltás teljesen eltűnt, a feláramlás szinte mindenféle komolyabb plusz emelő hatás nélkül beindulhat, továbbá az alsó rétegek alaposan be is nedvesedtek, így a bekeveredés sem gátolja illetve gyengíti a konvekciót. A nedvességi profillal kapcsolatban érdemes megjegyezni, hogy a száraz profil nem feltétlenül jelent bekeveredést, ha kellően nagy labilitás, és a talajon elegendő nedvességutánpótlás társul hozzá (lásd „loaded gun” ábrát). Ekkor ugyanis a feláramlások olyan erősek és gyorsak, hogy a bekeveredés nem tud igazán érvényesülni, a felhő tulajdonképpen elszigetelődik a környezetétől középső és magasabb szinteken.

Ha az imént részletezett, figyelemre méltó labilitási és nedvességi viszonyokhoz kellően nagy vertikális szélnyírás társul, akkor adottak a feltételek igen intenzív szupercellák létrejöttéhez. Ami a szélnyírási feltételeknek az itthonihoz képest egy pluszt ad, az a már említett délies, intenzív áramlás a ciklonok meleg szektorában, amit az ottani terminológia gyakran „low-level jet”-nek nevez (nagyjából a nálunk használatos meleg-nedves szállítószalag megfelelője). Ez az erős délies szél általában markánsan jobbra forduló hodográfot eredményez, ami együtt jár a helikalitás megnövekedésével (lásd alábbi hodográf ábra), és készen is vannak a feltételek hosszú életű szupercellák, erős tornádók garázdálkodásához. Ha még ehhez hozzávesszük, hogy ezek a feltételek egy hatalmas sík, domborzati akadályoktól mentes nagy, homogén tányéron állnak fenn, könnyű elképzelni, hogy milyen pezsgés mehet ott a tavaszi hónapokban.

Egyébként az, hogy ez a low-level jet a 0-6km-es szélnyírás megnövekedésében is szerepet játszik, már nem olyan egyértelmű dolog. Abban az esetben ugyanis, ha az alacsonyszintű áramlás iránya hasonló a magassági áramlás irányával, a két szinten uralkodó szél vektorkülönbsége, azaz a szélnyírás jóval kisebb lesz, mint abban az esetben, ha például az alacsonyszintű délies szélhez a magasban intenzív északnyugatias szél társul. Utóbbi eset az, amikor a low-level jet okozta szélnyírás a megfelelő módon hozzá tud járulni erős szupercellák kialakulásához.

 

Összefoglalva tehát Észak-Amerika konvektív szempontból két lényeges, leginkább domborzati, földrajzi körülménynek köszönheti kivételes helyzetét, nevezetesen:

  • A nyugati hegyvidék felől érkező nyugatias áramlás lassú, fokozatos süllyedése miatt a középső, alföldi államok felett középszinteken extrém labilissá válik a légkör.
  • Alacsony szinteken a ciklonok előoldalán délről, a Mexikói-öböl felől meleg, nedves légtömegek határozott áramlással akadálytalanul haladhatnak észak felé. Ez az advekció nagy területen átfedésbe kerül a középszintű extrém labilis rétegződéssel, így ezeken a helyeken kiemelten kedvezővé válnak a feltételek intenzív zivatarok kipattanásához.
  • Az intenzív délies áramlás megfelelő körülmények között jócskán megnövelheti a szélnyírást, továbbá markánsan jobbra forduló hodográfot eredményezhet, ami megfelelő táptalaj a hosszú életű és erős tornádókat világra hozó szupercellák létrejöttéhez.
Írta: kaLman
 
Indexkép: Nagy Eszter

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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