Sörvényes Wörkshop - febr. 22., péntek

 

Összefoglaló a szupercellás konvekcióról

Hiánypótló új összefoglaló anyagunkban alaposan körülírjuk, mi is az a szupercella, milyen környezeti feltételek mellett jönnek létre, valamint részletesen bemutatjuk a szupercellák jellemzo struktúráját és elterjedt osztályozásukat is.

 

 


 

1. Szupercellák definiálása és kialakulásuk feltételei
 

A gyakran jelentos károkért és emberáldozatokért felelos szupercellák olyan forgó feláramlást tartalmazó speciális zivatarok, amelyeket szignifikáns jég (átméro>= 5 cm), szélvihar (akár downburst) és olykor erosebb tornádó is kísérhet. Élettartamuk jellemzoen igen hosszú, mely egyes esetekben akár a 8 órát is meghaladhatja. Egy széles körben elfogadott kritérium a cella hosszú élettartama mellett a feláramláshoz kapcsolódó tartós és mély középszinti (majd a szupercella életciklusa elorehaladtával már alacsonyszinti is) ún. mezociklon jelenléte. A mezociklon egy átlagosan 3-8 km széles, vertikális tengelyu örvény, mely függolegesen a feláramlás jelentos hányadára (legalább harmadára-felére) kiterjed és melynek örvényessége tartósan meghaladja a 0,01 1/s-ot (magyarán az örvény mintegy 10 perc alatt tesz meg egy teljes fordulatot - ha a merev test feltételezésbol indulunk ki). E kritériumok miatt a kis skálájú, sekély és ideiglenes örvények – például a mezoörvények, melyek konvektív rendszerekben a kifutó(szél)front mentén jelentkeznek - nem definiálhatóak mezociklonként. Az örvénylo tulajdonság mellett a szupercellákat - többek között - az különbözteti meg a leggyakoribb multicellás zivataroktól, hogy bennük egyetlen egy folyamatosan áthelyezodo, hosszú életu feláramlás található - szemben a multicellás zivatarok "osztódó" feláramlási képével (ahol a cellák a kifutószél frontjukon az eredeti feláramlásuktól bizonyos távolságban gerjesztenek újabb feláramlásokat). A multicellás zivatarokról bovebben A konvekció alapjai III. címu anyagunkban olvashatunk.

 

A szupercellák leggyakrabban akkor alakulnak ki, ha a légkörben rendelkezésre álló instabilitási energia jelentos vertikális szélnyírással párosul. A szélnyírás nem más, mint a szél sebességének és irányának változása a tér egy kitüntetett iránya mentén, jelen esetben a magasság szerint. Könnyen belátható, hogy a vertikális szélnyírás egyben egy horizontális tengelyu örvényességet is jelent, ugyanis az ilyen tulajdonságú levegotömegbe helyezett virtuális részecskére a tetején illetve az alján eltéro erosségu és irányú szél hat, ami tulajdonképpen elnyírja a részecskét, így az forgásba kezd (lásd az 1. ábra animációján a szélkerék forgását!). A szupercellás zivatarok kialakulásánál ezeket a horizontális örvényeket „állítja fel” a zivatar feláramlása, és így vertikális tengelyu örvény alakul ki (lásd 2. ábra).

1. ábra: A szélnyírás hatása a nyíródó közegbe helyezett szélkerékre

 

A felállítódás során egy örvénypár jön létre a feláramlás két oldalán: a jobb oldalon egy ciklonális (azaz az óramutató járásával ellentétesen forgó), a bal oldalon egy anticiklonális örvény (az óramutató járásával megegyezo irányban forgó), amelyek ezt követoen dinamikusan egy-egy feláramlást hoznak létre (a jobb és bal irányokat a szélnyírásvektor irányához képest kell érteni). Ennek köszönheto a radarképeken gyakran (olykor szabad szemmel is) megfigyelheto kettéválás jelensége, amely során az északi féltekén leggyakrabban a jobboldali, ciklonális örvénnyel rendelkezo zivatartag marad életben, a baloldali cella pedig elhal (a déli féltekén pont fordítva játszódik let a folyamat, ott az anticiklonális örvényt tartalmazó szupercellák a gyakoribbak). A kettéválást követoen legtöbbször az addig térbelileg elkülönült örvény és feláramlás fedésbe kerül, azaz létrejön a zivatar forgó feláramlása. A szupercellák további jellegzetessége a deviáns mozgás, azaz a cellák mozgása az átlagszélhez képest jelentosen eltérhet: a ciklonálisan örvénylo szupercellák jobbra, az anticiklonálisan örvénylok balra térnek ki, ami a radaros detektálásnál egy alapveto megkülönbözteto jelleg a többi zivatarhoz képest. A vertikális szélnyírás jelenlétét és jellegét a hodográfok nagyon jól ábrázolják (3. ábra), melyek gyakran (de nem szükségszeruen) görbültek szupercellás konvekció esetén.

 

2. ábra: A horizontális tengelyu örvények felállása a szupercellában.

 

A szupercellák kialakulásához nagy vertikális szélnyírás a troposzféra egy jelentos részére kell hogy kiterjedjen, eltéroen a multicelláktól, amelyek gyakran sekély rétegben (0-2 km) megnyilvánuló szélnyírás esetén is létrejönnek. Ilyenkor a 0-6 km-es szélnyírás, mint puszta számérték használata félrevezeto lehet, mert hiába nagy ez az érték, ha a legnagyobb hányada csupán a 0-2 km-es réteget fogja át, s így a feltételek csak a multicellás zivatarok létrejöttét támogatják (ezért fontos mindig a hodográfot is megvizsgálni).

 

 

3. ábra: Jobbra görbülo hodográf.

 

 

A feláramlás és a vertikális szélnyírás kölcsönhatásából származó vertikális nyomási gradiens, valamint a mezociklonhoz kötheto egyéb dinamikus hatások is jelentosen erosítik a feláramlást (emiatt a legerosebb szupercellák esetében a feláramlás sebessége meghaladhatja az 50 m/s-t is). Ez szintén egy lényeges megkülönbözteto tulajdonság a szinte kizárólagosan a felhajtóerobol táplálkozó átlagos zivatarokhoz képest. Habár a szupercellák környezetében is jelentos a hasznosítható konvektív potenciális energia (angolul Convective Available Potential Energy, azaz röviden CAPE: > 1000 J/kg), kialakulásukhoz extrém mértéket ölto labilitásra nincs szükség (egyes esetekben a megfeleloen eros kényszerhatások, pl. a jet divergencia is elegendoek lehetnek egy szupercella létrejöttéhez). Az optimális feltételek akkor adottak a szupercellákhoz, ha a feláramlás olyan erossé tud válni, hogy kibírja a szélnyírás romboló hatását, ekkor ugyanis a szélnyírás nem hogy gátolja, hanem dinamikus úton még inkább erosíti a feláramlást.
A szupercellák igazi hazájának sokan az USA-t tartják, de rengeteg szupercella alakul ki Európa területén is, sot Magyarországon is rendszeresen megjelennek, leginkább a nyári félévben. Bár kiterjedt statisztikák nem állnak rendelkezésre (csak egyes kitüntetett évek feldolgozásai), elmondható, hogy hazai elofordulásuk jellemzoen körülbelül az évi több tucat és száz között mozog.

 
 


 
2. Szupercellák szerkezete

2. 1 Vizuális és radaros azonosításuk

A szupercellák speciális viselkedésük miatt egy sor olyan vizuális és radaros jegyet hordoznak, amelyek alapján egy gyakorlott szem könnyen és egyértelmuen beazonosíthatja oket. Fontos azonban hangsúlyozni, hogy egyetlen egy tulajdonság megléte még nem perdönto, viszont minél többet ismerünk fel a következokben felsorolt jegyekbol, annál biztosabbak lehetünk benne, hogy szupercellával van dolgunk.
Vizuálisan általában szembeötloek a forgást megfesto képzodmények (lásd 1. kép). Ilyenek pl. a fo feláramlási torony oldalán az íves felhocsíkozások vagy felhobordák (angolul striations), továbbá a gyakran lencseszeru (ovális) csapadékmentes felhoalap. A szélnyírás következtében a feláramlási torony és a hozzá tartozó feláramlási alap, valamint a csapadékos leáramlási területek térben jól elkülönülten helyezkednek el.

1. kép: A forgást megfesto vizuális jegyek egy szupercella esetében: lencseszeru felhoalap és ovális felhobordák a feláramlási torony oldalán.

 

A feláramlás alapjánál, ahhoz csatolódva gyakran egy alacsonyabb felhoalappal rendelkezo képzodmény, az ún. falfelho figyelheto meg, ami a zivatar szívóerejének köszönhetoen jön létre: a feláramláshoz szükséges levego egyre nagyobb része a csapadék által lehutött nedves régióból származik (lásd 2. kép). Ez a huvös, nedves levego aztán a feláramlásba kerülve alacsonyabb szinten telítodik és csapódik ki környezetéhez képest. A csapadék feloli szívás gyakran egy elkeskenyedo, a falfelhohöz csatlakozó, kötélszeru képzodményben végzodik, ez az ún. farokfelho. A zivatar haladása szerinti jobb-hátsó oldalon (jobbra mozgó szupercella esetén) alkalmanként látható szárnyfelho-tornyok (lásd 3. kép) területén szintén feláramlás zajlik. A szárnyfelhotornyok a hátoldali leáramlás kifutószele és a beáramlási régió közötti konvergencia mentén alakulnak ki, és jóval sekélyebbek (legfeljebb 1-2 km), mint a legintenzívebb csapadékzónához közel álló domináns feláramlás, ami többnyire a troposzféra teljes vastagságára kiterjed. További jellegzetesség az intenzív beáramlást megfesto, a csapadékmentes feláramlási alaphoz csatlakozó beáramlási sáv vagy hódfarok (angolul beaver's tail), ami általában az elooldali csapadék és a beáramlási régió határán található felhosáv (nem tévesztendo össze az alacsonyabban elhelyezkedo, a falfelhohöz kapcsolódó farokfelhovel, ami az elooldali csapadék felol közvetlenül szív!).
 

2. kép: Tipikus vizuális jegyek egy szupercellában.

 

 

3. kép: A szárnyfelho-tornyok relatív helyzete egy tipikus szupercellában.

 

 

Távoli megfigyelés esetén (lásd 4. kép) a visszanyíródó üllo egy tipikus árulkodó jel: ez akkor alakul ki, amikor a nagy szélnyírás az üllo anyagának nagy részét elfújja, ám a feláramlás olyan eros, hogy az üllo a szélnyírással szemben is képes terjeszkedni. Az intenzív feláramlásra utal az üllon túlnyúló csúcs, ami tulajdonképpen a zivatar "túllövése" a troposzféra felso zárórétegén, a  tropopauzán (a zivatarok ülloje lényegében a tropopauza szintjében terjed szét).
 

 4. kép: Egy tipikus szupercella távoli vizuális jegyei.

 

A radarképeken a szupercellák általában egyetlen, jól körülhatárolható, hosszú életu, és a többi zivatarcellához képest deviánsan mozgó (általában jobbra térülo), igen eros jelként azonosíthatók. Általában a jel ovális vagy ahhoz hasonló alakú (pl. vese), néha kampós formájú, eros reflektivitási értékekkel, ami felhoszakadásra illetve nagyméretu jégszemekre utal. Az 5. képen vegyük szemügyre a fekete karikával jelölt szupercella kettéválását, deviáns mozgását, izoláltságát és hosszú élettartamát! A zivatar átlépve a Tisza vonalát határozottan jobbra térült, mintegy 3 órán keresztül folyamatosan fennállt, és igen eros reflektivitást mutatott a Viharsarok területén áthaladva (Orosházán pedig szignifikáns méretu, károkozó jeget produkált).
 

5. kép: Kompozit radarkép egy tipikus viselkedést mutató szupercelláról (fekete karikával jelölve).

 

A mezociklon egyértelmu azonosítására a Doppler-féle mérésekbol eloállított radiális széltérképek alkalmasak. Ez a forgó mozgás értelemszeruen egy nyírási zónaként jelenik meg, mivel egy viszonylag kis területen, egymáshoz közel eroteljes közeledés, ill. távolodás történik a radarhoz képest (4. ábra). (A mezociklonok radaros azonosításáról bovebben a Radaros alapismerek II címu ismeretterjeszto anyagunkban olvashatunk.) A 5. ábrán a szupercellák radarreflektivitás által megfestett háromdimenziós áramlási rendszerét láthatjuk.

 


 

4. ábra Radar reflektivitás és radiális széltérkép egy tornádós szupercelláról (fehér karikában a mezociklon helyzete) .

 

5. ábra Egy szupercella háromdimenziós áramlási rendszere és reflektivitása sematikus áramvonalakkal (piros 50 dBz; zöld 30 dBz; kék 10 dBz; légáramlás sebessége m/s-ban).

 

 

A szupercellákra alapvetoen jellemzo a körülhatárolt gyenge reflektivitású betüremkedés (bounded weak echo regionBWER - 6. ábra). A BWER létrejöttének oka az intenzív feláramlás, amely olyan gyorsan szállítja a nedves levegot a magasba, hogy a benne található vízgoznek tulajdonképpen nincs ideje kicsapódni, illetve kifagyni, ami végül csak egy bizonyos magasság elérése után történik meg. Alacsonyabb szinteken a BWER nincs „körbehatárolva”, ekkor gyenge reflektivitású betüremkedésrol (weak echo region - WER) beszélünk.

 

6. ábra Egy radarmérés vertikális metszete egy tipikus szupercelláról.

 

A radarképek vertikális metszetén a WER feletti reflektivitási területet átnyúlásnak (angolul overhang) nevezzük. A horizontális radarképen alacsony szinteken megjeleno kampós echót (angolul hook echo) a tulajdonképpen ennek az átnyúlásnak a zivatar hátoldalán történo lesüllyedése alakítja ki. A kampós echó a szupercellák egyik legjellegzetesebb radaros ismertetojegye. Habár egy hagyományos megközelítés szerint a kampós echó kialakulásában nagy szerepet játszik a mezociklon hatására bekövetkezo hidrometeorok advekciója a legintenzívebb csapadékmag felol, ugyanakkor a  szárnyfelho-torony celláiban kialakuló csapadék legalább annyira felelos lehet a hátoldali csapadék megjelenéséért. Nem beszélve arról, hogy a csapadékelemek - nagy esési sebességüknél fogva - nem követik a légáramlásokat, így nem is alkalmasak arra, hogy megfessék a felho áramlási képét. A szupercellák radaros tulajdonságairól a Radaros alapismerek II címu ismeretterjeszto anyagunkban is olvashatunk.

 

2.2 A leáramlási régiók

A szupercelláknak két fo leáramlási régiója van. Az egyik a vihar hátsó részén az ún. hátoldali leáramlás (angolul rear-flank dowdraft RFD), ami tulajdonképpen nem más, mint a radarképen a szupercella kampója. (Megj.: A szupercella hátsó-elülso régióit a középszintu szélvektor jelöli ki, mivel ez fújja el a feláramlásban képzodo csapadékot. Így a zivatarnak a középszinti szélvektor irányába eso régióját nevezhetjük elülsonek, az ezzel szembeni területet pedig hátsónak) A hagyományos teória szerint az RFD úgy alakul ki, hogy a száraz, közép és magas szintu szelek nekiütköznek a feláramlás hátsó oldalának, és az ottani csapadék és felhoelemeket elpárologtatják. Az így bekövetkezo párolgási hoveszteségnek köszönhetoen negatív felhajtó ero lép fel, mely gyorsuló leáramlásokat eredményez (7. ábra) - ez a termodinamikai megközelítés. Azonban a lefelé irányuló nyomási gradiens ero a zivatar szélnyírási vektorral szembeni (jó közelítéssel hátsó) oldalán szintén jelentos szerepet játszhat az RFD kialakulásában - ez a dinamikai megközelítés. Az még nem teljesen tisztázott, hogy az RFD-t milyen mértékben befolyásolják a termodinamikai és dinamikai erok. Ha alacsony ekvipotenciális homérsékletu (?e ) - azaz huvös és/vagy száraz - levego áramlik be középszinteken az RFD-be, akkor nagy valószínuséggel a felszínen is alacsony ?e –t figyelhetünk meg, mindez azt támasztja alá, hogy a termodinamikai tényezonek szerepe lehet az RFD létrejöttében. Az RFD-ben fellépo homérsékletcsökkenés igencsak változó lehet az egyes szupercellák esetében (ez nagyjából 0° C és 10° C között változhat a különbség a környezethez képest), ami nagyban függhet a csapadék koncentrációjától és eloszlásától, valamint a környezet relatív páratartalmától és a bekeveredés mértékétol is.

 

7. ábra Szupercella háromdimenziós áramlási rendszere és az RFD kialakulása, illetve az új feláramlás (d, new U) létrejötte (Lemon és Doswell nyomán 1979).

 

 

            Az alacsony szintu szélnyírás és a magassági szelek következtében a csapadék zöme a feláramlás elotti területre szállítódik. A jég olvadása, szublimációja és az eso párolgása révén fellépo negatív felhajtóero generálta eroteljes leáramlások ebben az elooldali régióban összpontosulnak (7. ábra illetve 8. ábra), amit elooldali leáramlásnak, röviden FFD-nek (angolul forward flank downdraft) nevezünk. Ahogy az RFD esetében, úgy az FFD-nél is homérsékletcsökkenés lép fel (a környezethez képest), amelynek nagysága az egyes zivataroknál eltéro lehet (2° C és 10° C között változhat). E homérsékletdeficit is az alacsonyszintu relatív páratartalomtól és többek között a középszinteken bekeveredo környezet levegotol függ. Az FFD és RFD hatására a felszínen létrejövo kifutószélfront karakterisztikája hasonlóságot mutat a mérsékeltövi ciklonok frontális struktúrájával - innen a mezociklon elnevezés (lásd a 8. ábrán a frontális struktúrát).
        A feláramlás közvetlen közelében, az RFD-ben kialakuló kis skálájú leáramlást okklúziós leáramlásnak (angolul occlusion downdraft) nevezzük (lásd 6. kép). Az elnevezés oka, hogy a jelenség tulajdonképpen rögtön a mezociklon záródása mögött alakul ki, amely záródás - szintén a mérsékeltövi ciklonok analógiájára - egyfajta okklúziónak tekintheto. (Megj.: Okklúziónak nevezzük azt a jelenséget, amikor a mérsékeltövi ciklonok gyors hidegfrontja utoléri a lassabban haladó melegfrontot, ezáltal bezárja a melegszektort.) Az okklúziós leáramlásokra úgy is tekinthetünk, mint az RFD egy elszigetelt intenzív régiójára (általában az RFD-be ágyazódva található meg). Az okklúziós leáramlás kialakulása a mezociklon középpontjában felszíni rotáció felerosödésének köszönheto. Ennek hatására ugyanis egy a középszintektol az alacsonyszintekig irányuló nyomási gradiens ero alakul ki, ami a középszinti levegot magával rántja lefelé. Ez a leáramlás olyan eros lehet, hogy a felho anyagát teljesen elpárologtatja, így közvetlenül a mezociklon mögött egy világos, akár felhomentes régió is kialakulhat az RFD-ben, amit tiszta résnek (clear slot) nevezünk (lásd szintén 6. kép) - ezért lehet számos alkalommal világosabb régiót megfigyelni közvetlenül a tornádó mellett (akárcsak az 6. képen). 

 

6. kép: Egy okkludálódó mezociklon "frontjainak" valamint az okklúziós leáramlás sematikus elhelyezkedése egy konkrét szupercella esetében. A kék folytonos vonalak a kifutószélfrontokat jelölik az elooldali és hátoldali leáramlás peremén (a szaggatott vonal azt érzékelteti, hogy a front vonala a falfelho mögött található), a lefelé irányuló halvány nyílpár mutatja az okklúziós leáramlás és a tiszta rés helyét.

 

2. 3 Alacsony nyomású beáramlási régió

 A szupercellákba beáramló levego sebessége akár a 20 m/s-t is meghaladhatja, ami így károkozásra is képes lehet. Ezt a beáramlási régiót, ahol általában egy 1-3 mb-os nyomási deficit jelentkezik, alacsony nyomású beáramlási régiónak nevezzük (angolul inflow low - lásd 9. ábra). Hasonlóan alacsony nyomást mérhetünk az elooldali kiáramlás területén, ahol a csapadék áltál lehutött, párás levegonek egy részét a feláramlás képes újrahasznosítani (a beáramlás révén) a negatív felhajtó ero ellenére (hasonlóan a falfelho képzodésénél). Egy szupercella a feláramlásában fellépo igen eros vertikális nyomási gradiens ero miatt jóval több negatív felhajtóerovel rendelkezo levegot szippant magába, mint amire a nem szupercellás zivatarok általában képesek. 

 

8. ábra Az elooldali (FFD) és hátoldali (RFD) leáramlások, valamint a feláramlás (UD) és tornádó (T) helye. 9. ábra Az alacsony nyomású beáramlási régió (L), illetve a zivataros magasnyomás (H) területe egy szimulált szupercella esetében.

  


  
3. A szupercellák osztályozása
 

A szupercellák csapadékának térbeli eloszlása igen változó lehet. Ez alapján három típust különböztethetünk meg. Az egyik az ún. klasszikus (classic/CL) szupercellák, melyeknél a csapadék zöme az FFD területén hullik le és az RFD-ben csak kis mennyiség található (10. ábra). A gyenge csapadékú (low precipitation/LP supercell) szupercelláknál a csapadék nagy része a feláramlástól igen messze helyezkedik el az elooldalon, a hátoldali régióban pedig szinte nem is zajlik számottevo  csapadéktevékenység (11. ábra). Az LP szupercellák általában igen látványosak, azonban gyakran igen gyenge radar echó (<45 dBZ) jellemzi oket, kampós forma nélkül. A leáramlások gyengék és az RFD akár teljesen hiányozhat. E szupercella típusra kevésbé jellemzoek a tornádók. A nagy csapadékú (heavy vagy high precipitation/HP) szupercellák hátsó oldalán (az echó kampójában) jelentos mennyiségu csapadék található (12. ábra). Ennek köszönhetoen a feláramlás régióját nagyon nehéz vizuálisan érzékelni e csapadék esetleges takaró hatása miatt. Ezek a zivatarok a radarokon jellemzoen vese/bab alakú formát öltenek. A leáramlások igen intenzívek, lecsapódó légtestek (downburst) és szignifikáns jég kísérheti oket útjuk során. A tornádók nem annyira jellemzoek, mint a CL szupercellák estében, mivel a hátoldali leáramlás sokszor olyan eros, hogy a feláramlást idorol-idore alávágja. A szupercellák osztályozása eléggé szubjektív dolog, hiszen egyazon vihar vizuális és radaros megfigyeléssel más-más típusba is tartozhat. Léteznek olyan ún. miniszupercellák is, melyek kis (néhány km-es) függoleges kiterjedésuek, és horizontális méreteik is elmaradnak az átlagos szupercellákétól (lásd 7. kép). Ezek általában olyan helyzetben jönnek létre, amikor a szükséges szélnyírás és a labilitás a légkör csupán alsó pár kilométerére szorítkozik (pl. télen vagy egy nyári helyzetben, amikor 4-5 km környékén eroteljes inverzió zárja le az alsóbb labilis rétegeket), így tulajdonképpen kisebb skálán jön létre ugyanaz, ami "normál" esetben a 10-15 km magasra felnyúló zivatarcellák esetében. Mindazonáltal a miniszupercellák is veszélyesek lehetnek, akár károkozó tornádót is képesek létrehozni, mint például az 1997. november 11-én Kunszentmárton térségében pusztító tornádó esetében.

 

                     

magasság (km)

 

10. ábra
Gyenge csapadékú (LP) szupercella, melyeknél  8-10 km-es rétegvastagságban a legerosebb a zivatarhoz képesti szélsebesség (piros vastag vonal jelöli az átlagot; ERIK N. RASMUSSEN nyomán).

 


magasság (km)
 

11. ábra
Klasszikus (CL) szupercella.

 


magasság (km)
 

12. ábra
Nagy csapadékú (HP) szupercella, melyeknél  8-10 km-es rétegvastagságban a leggyengébb a zivatarhoz képesti szélsebesség.

 

 

            Az LP-CL-HP szupercella spektrumra úgy is tekinthetünk, mint egy folyamat stádiumaira. A legveszélyesebb tornádós helyzetek az LP és a CL szupercella átmeneténél a legvalószínubbek (Megj.: ez egy amerikai megfigyelések alapján történo megállapítás, az itthoni tornádóelofordulás és a szupercellák spektruma közötti kapcsolat a kis gyakoriság miatt némileg más lehet). Általános megfigyelés, hogy az üllo szintjéhez (9-12 km) közel lévo zivatarhoz képesti szelek (storm-relative winds) erosen befolyásolják a szupercella típusát. Amikor ezek a szelek gyengék (körülbelül <18 m/s) az üllo szinti csapadék egy tekintélyes része a feláramlás köré tekeredik, ami csapadékelemekkel táplálja a leáramlási zónákat, így kedvezve a HP szupercellák kialakulásának. Amikor viszont a szélsebesség meghaladja a 28 m/s-t, akkor a csapadék nagy része jóval távolabbra kerül a feláramlástól a nagy szélsebességek miatt, így kevesebb csapadékelem hasznosul a zivatar számára, ami az LP szupercellák létrejöttét támogatja. Ha viszont a zivatarhoz képesti szélsebesség 18 és 28 m/s közé esik, akkor CL szupercellák kialakulása a legvalószínubb. Egy-egy szupercella akár több stádiumon is áteshet teljes életciklusa során.

 

7. kép: Miniszupercella a Balaton felett 2013. május 3-án.

 


4. Tornádók szupercellákban

Bár jelen írásnak nem tárgya a tornádók bemutatása, mivel azonban a jelenség leggyakrabban és legmarkánsabban a szupercellákhoz kötheto, ezért itt is ejtünk pár szót róluk. A tornádók sebesen forgó, vertikális tengelyu légoszlopok, melyek egy konvektív felhobol alányúlva elérik a földfelszínt, és ott különféle erosségu pusztítást végeznek. Mivel a tornádók lényege a forgás, ezért nem meglepo, ha kialakulásuk szorosan - de nem kizárólagosan - kapcsolódik az intenzív örvényekkel rendelkezo szupercellákhoz. Általánosságban és nagy vonalakban azt mondhatjuk, hogy a mezociklonális tornádók a szupercellákban már eleve meglévo függoleges tengelyu örvénylo mozgást szukítik le egy kis térrészbe, ezáltal felerosítve annak intenzitását, ami már károkozó méreteket ölthet (1. animáció).

1. animáció Az alábbi 3D-s animáción a moore-i (1999. május 3.) tornádó kialakulását követhetjük nyomon. Az örvény leskálázódása (piros cso alakú képzodmény) jól nyomon követheto, ahogy a felszínt elérve törmeléklabdát (debris ball; a tornádó pusztítása során keletkezett törmelék kiugró reflektivitása, lilás színnel) hoz létre. Piros színek az 50 dBz-s vagy magasabb, míg az átlátszó narancsos színek az 45 dBz-s értékeket jelölik. (forrás: http://www.grlevelx.com/)

 

Magyarán a szupercellában ott ideálisak a feltételek a tornádó kialakulásához, ahol ez az örvénykoncentráció könnyen végbe tud menni. Ez a régió legtöbbször a 2.2-s pontban tárgyalt okklúzió - azaz a mezociklon középpontja - közelében valósul meg, ahol az okklúziós leáramlás okozta markáns kiáramlás illetve a beáramlás a találkozási felület mentén egy igen intenzív összeáramlást generál (lásd ismét az 8. ábrán a tornádó helyét és vesd össze a 6. képpel). Az összeáramlás - más néven konvergencia - ugyanis a már meglévo függoleges örvényességet igen kis térrészre képes összehúzni, ami ideális körülmények között egy károkozó erosségu forgó légoszlopot eredményezhet. Ennél az egyszeru elméleti fejtegetésnél a valóságban azért jóval komplikáltabban megy végbe a folyamat, mivel a tornádóképzodéshez egy sor egyéb - ma még csak felületesen ismert - körülménynek is teljesülnie kell. Azt ugyanis még mindig nem lehet eldönteni, hogy két - radaros vagy vizuális - küllemre egyforma szupercellából melyik fog a következo percekben tornádót létrehozni és melyik nem. A kutatások jelenlegi állása szerint nem mindegy az, hogy az RFD és okklúziós leáramlás mennyire "meleg", azaz mennyire huti le benne hulló csapadék. Minél kevésbé történik meg ez a hulés, annál jobban hasznosulhat a leáramlás levegoje, amint visszakerül a mezociklon feláramlási régiójába (azaz a feláramlás annál könnyebben felkapja az RFD levegojét). Továbbá, mivel felszínközeli folyamatokról beszélünk, a súrlódás szerepét sem lehet elhanyagolni, ugyanis a szél fékezodése a talaj felett szélnyírást, ezáltal horizontális tengelyu örvényességet generál, ami a mezociklon környékén uralkodó roppant eros feláramlásba kerülve jelentosen hozzájárulhat a vertikális tengelyu örvényesség további erosödéséhez. Mindezek a körülmények rendkívül érzékenyek a felhoben lejátszódó csapadékképzodési folyamatokra valamint a felszín fizikai tulajdonságaira, amelyek jellegüknél fogva számtalan bizonytalanságot visznek a leírni kívánt rendszerünkbe. Így a tornádók kialakulása körüli kérdések még egy jó darabig bizonyosan izgalomban fogják tartani az emberiséget.
Magyarországon minden évben – átlagosan - néhány tornádó alakul ki szupercellákból. A hazai tornádók egy hányada nem szupercellákhoz kötheto, ezek azonban többnyire gyengébbek, mint szupercellás társaik.

 

8. kép: Mezociklonális tornádó Gátér térségében 2008. május 20-án

 

Bevezető: 

Hiánypótló új összefoglaló anyagunkban alaposan körülírjuk, mi is az a szupercella, milyen környezeti feltételek mellett jönnek létre, valamint részletesen bemutatjuk a szupercellák jellemző struktúráját és elterjedt osztályozásukat is.
 

 
Forrás: 
Írta / készítette: 

Csirmaz Kálmán és Kun Sándor

Fordította: 

Fordította és kiegészítette: Csirmaz Kálmán és Kun Sándor

Kategória: 
Tudományos cikk

Kapcsolat

Magyarországi Viharvadászok és Viharkárfelmérők Közhasznú Egyesülete

info@szupercella.hu

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. Köszönjük a befogadást!

Támogatás, pályázat