Konvektív viharok minden formában

Horváth Ákos, Kurcsics Máté

2023 nyarán számos heves vihar sújtotta a Kárpát-medencét, illetve annak tágabb környezetét Észak-Olaszországtól Ausztrián keresztül Szerbiáig. Ezek közül is kiemelkedtek a 2023. augusztus 4-5. napokon lezajlott időjárási események, amelyek során szinte valamennyi, a zivatartevékenységgel kapcsolatos jelenség előfordult: a zivatar vonaltól a szupercellákon át a villámárvizekig. Ennek megfelelően a károk is óriásiak voltak: a biztosítók becslései alapján országosan több milliárd forint, és ezzel egy napra vetített új rekord is születhetett. A magyarországi súlyos károk azonban eltörpültek a Szlovéniában kialakult árvizek káreseményei mellett. Jelen tanulmány a két nap mozgalmas időjárási eseményeit, illetve annak kialakulásának okait mutatja be.

Viharok Magyarországon: az első hullám (augusztus 4-5. éjszaka)

Az első zivatarok augusztus 4-én délután jelentek meg a délnyugati határ irányából (1.a. ábra). Ezt a rendszert az esti órákig még csak gyengébb zivatarok kísérték a Dunántúlon, azonban estére a keleti országrészben rendkívül gyorsan kialakult egy másik zivatarvonal, erős radar reflektivitású cellákkal (1.b. ábra). Az éjszaka első felére a keleti rendszer legyengült, azonban a Dunántúlon lévő zivatarok felerősödtek és egy vonal mentén délnyugatról északkelet felé haladva több szupercellává alakult zivatar is megindult egymást követve Budapest irányába (1.c. ábra). A cellák augusztus 5-én, a kora hajnali órákban csaptak le a fővárosra (1.d. ábra) felhőszakadást és orkán erejű szelet okozva. A legerősebb széllökést a ferihegyi Liszt Ferenc repülőtéren mérték, 130 km/h-t. A zivatarcellák északkeleti irányba sodródva egyre inkább egymás mellé felsorakozó cellákból álló zivatarlánccá fejlődve haladtak Szlovákia és Ukrajna irányába (1.e-f ábrák). A főváros felett átvonuló rendszer részletesebben követhető a 2. ábra. mozgóképein. A budapesti Liszt Ferenc repülőtérre lecsapó heves zivatar fényképét mutatja a 3. ábra. A hevesebb zivatargócokból nagy mennyiségű csapadék zúdult a talajra, így pl. Budapest Pestszentlőrincen 74.6, Ferihegyen 65, a Mátra nyugati oldalán (Apcon) 55.2, míg Debrecen 65 millimétert mértek az OMSZ automata műszerei. A Dunántúl nyugati és déli területein kevesebb, de egyenletesebb eloszlásban 20-30 mm körüli csapadék hullott.

1. ábra
Heves konvektív viharok átvonulása az ország felett az OMSZ kompozit radarképei alapján:
a) 2023.08.04. 14:30; b) 2023.08.04. 20:00; c) 2023.08.05. 00:30; d) 2023.08.05. 02:30; e) 2023.08.05. 04:00; f) 2023.08.05. 04:30

2. ábra
A 2023.08.05. hajnalán Budapest környékén átvonuló zivatarcella és az OMSZ automata állomásai által mért széllökések

3. ábra
A budapesti Liszt Ferenc repülőtérre lecsapó szupercella fényképe. Köszönet Hérincs Dávidnak a felvételért!

Viharok Magyarországon: a második hullám (augusztus 5.)

Az első hullám elvonulása után átmenetileg megnyugodott a légkör, azonban még aznap (augusztus 5.) délután dél felől ismét fejlődni kezdtek a zivatarok. 15 órára Szerbiából a déli határ felé közeledve a vonal mentén mozgó zivatarfelhők között egy erősen fejlett szupercella is megjelent (4.a. ábra), amely Szeged-Hódmezővásárhely térségében áthaladva gyorsan mozgott északi irányba, és tőle keletre újabb cellák jelentek meg (4.b. ábra). A cellák fokozatosan zivatarláncba rendeződve haladták át a keleti országrész felett (4.c. ábra), mögöttük pedig egy újabb, gyengébb vonal alakult ki (4.d. ábra). 

4. ábra
A második hullám átvonulása az ország felett az OMSZ kompozit radar képei alapján:
a) 2023.08.05. 15:30; b) 2023.08.05. 17:30; c) 2023.08.05. 18:00; d) 2023.08.05. 19:00

A legerősebb dél-magyarországi zivatarcellák fejlődését mutatja az 5. mozgókép ábra. A képsorozatból látható, hogy az egy-egy cella eltér a délkeleti vezető áramlástól. Legtöbbször élesen balra forduló, de jobbra eltérülő cellák is megfigyelhetőek, amelyek szupercella jellegre utalnak. Vélhetően a cellák egymásra hatása is szerepet játszott az eltérő irányok kialakulásában. Az egyik erősen fejlett dél-alföldi zivatar felhő ívelt (rotációra utaló) arcus felhőzetét mutatja a 6. ábra. A szupercellák átvonulását intenzív csapadék és orkán erejű szél kísérte, a károk Hódmezővásárhely térségében voltak a legnagyobbak.

5. ábra
A 2023.08.05. délutáni dél-alföldi konvekció az OMSZ kompozit radarképei alapján

6. ábra
Szupercella a Dél-Alföldön 2023.08.05-én. Köszönet Czirok Bencének a felvételért.

A kétnapos vihar lefolyását az OMSZ radar megfigyelései alapján az 1. videón lehet követni.

A vihar szinoptikus meteorológiai háttere

A Kárpát-medencét és a Nyugat-Balkánt sújtó vihar hátterében markáns szinoptikus skálájú folyamatok álltak. A június végét, illetve júliust jellemző, a mediterrán területet elárasztó rendkívül forró légtömeg északi határán éles hidegfront alakult ki. Ezen a fronton alakult ki egy mély hullám, amely során a nyugat-mediterrán területek fölé hűvösebb levegő áramlott, míg a keleti területeken a meleg légtömegek sodródtak a Balkán fölé. A Kárpát-medencébe augusztus 4-én a déli órákra már besodródott a hidegfront egy gyenge hulláma, amely a Dunántúl középső térségéig jutott (7. ábra). Ennek a hullámnak a vonal menti torlasztó hatása , valamint a front előtti meleg nedves szállítószalag meghatározó lehetett az esti zivatarok kialakulásában, a cellák Pécs-Budapest-Eger vonalon történő mozgásában. Augusztus 5-én hajnalban az Adria térségéből fejlődő ciklon kezdte alakítani az áramlási rendszert és a Kárpát-medence déli területeire is kiterjedt a légörvény (8.ábra). A konvektív rendszerekkel teli légörvény 6-án hajnalban már északkeletre sodródott és a hátoldali hűvösebb levegő fokozatosan, több hullámban végül elárasztotta a Kárpát-medencét (9.ábra).

7. ábra
Időjárási helyzet 2023.08.04. 12 UTC-kor az ECMWF analízise alapján. A színezett területek a 850 hPa hőmérsékleti viszonyait,
a folytonos vonalak a tengerszinti légnyomást, a szélzászlók a 925 hPa szélviszonyait mutatják.

8. ábra
Időjárási helyzet 2023.08.05. 00 UTC-kor az ECMWF analízise alapján. A színezett területek a 850 hPa hőmérsékleti viszonyait,
a folytonos vonalak a tengerszinti légnyomást, a szélzászlók a 925 hPa szélviszonyait mutatják.

9. ábra
. Időjárási helyzet 2023.08.06. 00 UTC-kor az ECMWF analízise alapján. A színezett területek a 850 hPa hőmérsékleti viszonyait,
a folytonos vonalak a tengerszinti légnyomást, a szélzászlók a 925 hPa szélviszonyait mutatják.

A front előtti területeken jelentős volt a légköri instabilitás, amelynek mértékét a két zivatarhullám közötti augusztus 5. 12 UTC-s budapesti rádiószondás mérés mutatja (10. ábra). A konvektív hasznosítható belső energia mellett a szélnyírás mértéke is jelentős volt, ami magyarázza a szupercellák szokatlanul gyakori előfordulását. 

A jelentős instabilitás hátterében az ugyancsak szinoptikus skálájú magassági hidegörvény állt. Az 500 hPa nyomási szinten jól kifejlett zárt légörvény alakult ki a mediterrán térség fölött (11. ábra). Az örvény az erős magassági szelet, azon keresztül a szélnyírást biztosította, illetve a közép troposzférában az örvényességi és hidegadvekciót. A hideg légörvény hatását fokozta, hogy a mediterrán felől ide sodródott meleg légtömeg fölött jelent meg.

10. ábra
A budapesti 2023.08.05. 12 UTC-s rádiószondás mérés emagramon ábrázolva

11. ábra
A 2023.08.05. 00 UTC-s 500 hPa nyomási szint az ECMWF analízise alapján. A folytonos vonalak a nyomásszint magasságát,
a színezett területek a hőmérsékletét, a szélzászlók a szint szélviszonyait mutatják.

A légnedvesség körülményei ugyancsak sajátosak voltak. A 700 hPa nyomási szint viszonyai alapján egészen délről jött az a nagy nedvességtartalmú légtömeg, amely egy viszonylag keskeny szállítószalagba rendeződve sodródott a Nyugat-Mediterrán térségtől a Kárpát-medencén keresztül Oroszország irányába (12. ábra). A forró mediterránon telítetlen állapotban áthaladó nedvesség éppen az Alpok-Adria-Kárpátok vonalban vált telítetté, így ott bőséges táptalajként szolgált a térség intenzív légköri konvekciójához.

A nagytérségű folyamatok markáns hatását ugyancsak jól jellemzi a jet stream helyzete. A 300 hPa-os nyomási szint analízisei alapján a futóáramlásban törés (13. ábra), majd lefűződés jött létre és önálló magassági légörvény keletkezett (14. ábra). A jet stream keltette cirkulációs viszonyok a vertikális szélnyírással együtt ugyancsak elősegítették a heves zivatarok kialakulását.

A légköri folyamatok teljes vertikumban történő fejlődését a 15. mozgó ábra képei foglalják össze.

12. ábra
A 700 hPa nyomási szint analízise 2023.08.04. 00 UTC-kor az ECMWF analízise alapján. A színezett területek a specifikus nedvességet,
a folytonos vonalak a 700 hPa szint magasságát, a szélzászlók a szint szélviszonyait mutatják.

13. ábra
A 300 hPa nyomási szint szélviszonyai 2023.08.04. 00 UTC-kor az ECMWF analízise alapján.
A színezett területek a szélerősséget, a folytonos vonalak a szint magasságát mutatják.

14. ábra
A 300 hPa nyomási szint szélviszonyai 2023.08.05. 00 UTC-kor az ECMWF analízise alapján.
A színezett területek a szélerősséget, a folytonos vonalak a szint magasságát mutatják.

15. ábra
A légköri viszonyok időbeli alakulása a különböző vertikális szinteken: bal felső: tengerszinti légnyomás és hőmérséklet az alsó szinteken;
jobb felső: 700 hPa magasság nedvessége; bal alsó: 500 hPa hőmérséklet és szél; jobb alsó: jet stream a 300 hPa szint alapján.

A mediterrán ciklon lefűződése és a ciklogenezis szinoptikus léptékű folyamata követhető a 2. videón. A konvektív folyamatok nagyobb skálán történő lefolyását a 3. videón lehet látni. Itt látható, hogy a viharoktól legtöbbet szenvedett Szlovéniát először a Pó-síkságról, majd az Adriai-tenger felől érték el az egymás mögött, vonalban vonuló zivatarok. Ezután a kialakuló ciklon örvénylő magjából, végül a ciklon hátoldalán érkező hidegfrontból is jelentős csapadék hullott. A néhány nap alatt sokfelé 100 mm-t is meghaladó csapadékösszeg miatt szerte az országban súlyos árvizek keletkeztek, katasztrófahelyzet alakult ki Szlovéniában. Magyarországon a nyugat-magyarországi folyókon, elsősorban a Rábán, a Murán és a Dráván alakult ki árvízi helyzet.

Összefoglalás

Összefoglalásul elmondható, hogy a 2023. augusztus 4-5-i időjárás rendkívülinek számított, még a megelőző, szokatlanul viharos júliusi eseményekhez képest is. Az erős konvektív aktivitáshoz az évnek ebben a szakaszában egy gyengébb magassági hidegörvény, vagy egy hidegfront is elegendő lett volna. Ezúttal azonban egy markáns magassági hidegörvény sodródott az előző másfél hónapban átforrósodott mediterrán térség fölé és ez okozott nagy instabilitást. Mindehhez hozzájárult, hogy a légköri konvekció meghatározó eleme, a vízgőz kondenzációja magasabb hőmérsékleten zajlott (20 fok körüli volt a 850 hPa, ami a trópusokra jellemző), így a felszabaduló látens hő jobban “fűtötte” a zivatarcellákat és azokból a csapadékhullás is intenzívebb volt (A 2022-es rendkívüli szárazság fizikai-meteorológiai háttere). Ugyancsak meghatározó szerepe lehetett az alacsonyabb szélességi körökről származó nedvességnek. Ahogy egy évvel korábban a trópusokról jövő nedves szállítószalagok hiánya is közrejátszott az aszály kialakulásában (A viz körforgalma a légkörben - a rendkívüli aszály időjárási háttere), úgy most azok aktívabb megjelenése volt az egyik fontos tényező.

A tanulmány elkészítését az MTA Fenntartható Fejlődés és Technológiák Nemzeti Program (FFT NP FTA) támogatta.