A 2021. május 17-i orosházi viharkárok eredetének feltárása, avagy egy tornádó felderítésének lehetőségei

Komjáti Kornél, Kolláth Kornél

A legszélsőségesebb konvektív jelenség a tornádó, melynek detektálása a távérzékelő műszerekkel közvetlenül nem lehetséges (kivételt jelentenek ez alól a kutatási céllal használt mobil Doppler radarok), illetve gyakorlatilag mindig elkerüli a szélmérő műszereket is. 2021. május 17-én Orosházán néhány utcában komoly szélkárok, fakidőlések kísérték az átvonuló frontot, míg a város döntő részén csak átmeneti intenzív csapadék és szélerősödés volt tapasztalható. A vihar idején az orosházi meteorológiai állomás is csak egy teljesen hétköznapinak mondható erős széllökést regisztrált (1. ábra). A következőkben azt járjuk körbe, hogy milyen légköri feltételek, körülmények alakították a térség időjárását és mit lehet „kihámozni” a mindössze 20 km-es távolságban lévő szentesi radarállomás méréseiből.

1. ábra
A károk helyszínétől csupán 1,5-2 km-es távolságban lévő orosházi meteorológiai állomás
mindössze 12,4 m/s-os maximális széllökést mért a vihar átvonulásakor.
A térképen a radarképet (zöld színezés, radarreflektivitás dBz-ben), illetve a Doppler szélsebesség értékeket
(radarhoz közeledő: kék színezés, radartól távolodó: piros színezés, m/s-ban kifejezve) is feltüntettük
abban az időpillanatban, amikor a csapadékzóna épp elhagyta a várost.

Nagytérségi helyzet

Az események napján egy ciklon kezdett el kimélyülni a Kárpát-medence térségében, amely fokozatosan hazánktól keletre helyeződött át. A ciklon hidegfronti szakasza jól azonosíthatóan 17 órakor (15 UTC) a Duna vonalában helyezkedett el, a ciklon mozgásával megegyezően az Alföld irányába haladt (2. ábra). Mindezzel egyidőben a légkör magasabb szintjein, közel 5500 m-es magasságában (az 500 hPa-os nyomási szint magassága) egy rövidhullámú, negatív-dőlésű teknő hatására hideg levegő áramlott a hidegfront előtti, nedves, meleg légtömeg fölé (3. ábra). A magassági hidegadvekció következtében a légkör instabil légállapotba került, amely elősegítette a zivatarok kialakulását. A magassági teknő peremén, hazánktól délre egy jetmag (magassági futóáramlás központi, legnagyobb szélsebességű régiója) húzódott (4. ábra), amelynek baloldali kilépő zónájában dinamikai okoknak köszönhetően feláramlást keltett abban a térségben, ahol a légkör leginkább instabil állapotban volt. A jet, mint magassági szélerősödés jelenléte fokozta a vertikális szélnyírást, ami a labilitással együtt kedvező körülményeket teremtett a forgó feláramlással (ún. mezociklonnal) rendelkező zivatarokat, szupercellákat kialakulásához. A szélerősödés mellett a szél iránya is jelentősen változott a magassággal. A felszínközeli déli szél az alsó 3-4 km-en délnyugatiasra fordult. A szélfordulást jól szemlélteti az ún. hodográf is, melyen láthatóvá válik a szélprofil erőteljes, magassággal történő jobbra fordulása (5. ábra). Az ilyen jellegű szélprofil – megfelelő labilis rétegződés mellett – kedvező a szupercellák kialakulásához.

2. ábra
A 850 hPa-os nyomási szint (~1500 m) potenciális hőmérséklete, a tengerszinti légnyomás és
a 10 m-es szélmező által kirajzolódó hidegfront hozzávetőleges elhelyezkedése az orosházi események időpontjában.

3. ábra
Az 500 hPa-os nyomási szint (~5500 m) hőmérsékleti és magassági térképe, amely
kirajzolja a teknő hozzávetőleges elhelyezkedését az események idején.

 4. ábra
A 300 hPa-os nyomási szint (~9000 m) szélviszonyai, amelyek kirajzolják a hazánktól délre
húzódó magassági futóáramlás hozzávetőleges elhelyezkedését az események időpontjában.

5. ábra
Hodográf Orosháza térségében az események időpontját megelőzően.

Orosházi tornádó

Az áthaladó hidegfront mentén már a délelőtti óráktól zivatarok pattantak ki, kezdetben az ország délnyugati, déli területein, majd a front előrehaladtával később már a Duna–Tisza közén, a Tiszántúlon és az Északi-középhegységben is. A hidegfront hatására a zivatarok az Alföldön kisebb rendszerré szerveződve 17:30-kor (15:30 UTC) megközelítették Orosháza térségét (animált radarkép videó). A rendszert alkotó cellák között szupercellák is megfigyelhetők voltak. Az úgynevezett konvektív analízis mezőkön jól látható, hogy 17:30-kor Orosházától délnyugatra, a rendszer közvetlen közelében a labilitás mértéke megközelítette az 1000 J/kg-ot, miközben a 0-6 km-es szélnyírás is elérte a 20 m/s-ot (6. ábra). A szupercellák környezeti feltételeinek feltérképezése során érdemes megvizsgálni a környezet ún. helikalitását is. A helikalitás annak a számszerűsítése, hogy a légkörben kialakuló horizontális tengelyű örvényesség (egyfajta csavarvonalszerű áramlás) a zivatarok feláramlásába kerülve milyen mértékben képes hasznosulni és a mezociklon kialakulását segíteni. A helikalitást jellemzően a légkör alsó 0-1 és 0-3 km-es rétegében szokás vizsgálni. Orosháza térségében a zivatarrendszer érkezése előtt a 0-1 km-es helikalitás értéke 190 m²/s² volt, míg a 0-3 km-es rétegben 230 m²/s² (7-8. ábra). Mindemellett a zivatarfelhő alapja mindösszesen 200 m körül volt és a 0-1 km-es réteg szélnyírása is meghaladta a 15 m/s-ot. Ezek az értékek az Egyesült Államokban elvégzett kutatások alapján ideális feltételeket jelentenek a tornádós szupercellák kialakulásához [1][2].

Videó a rendszert alkotó zivatarcellák mozgásáról

6. ábra
A légköri instabilitás és a 0-6 km-es réteg vertikális szélnyírása az események időpontjában
a mérési adatokat is magában foglaló ún. konvektív analízis térképen.

7. ábra
A 0-3 km-es vertikális réteg helikalitási értéke (színezett terület), és az ún. szupercella kompozit paraméter (izovonalak)
az események időpontjában a mérési adatokat is magában foglaló ún. konvektív analízis térképen.

8. ábra
A 0-1 km-es vertikális réteg helikalitási értéke az események időpontjában (színezett terület) és az ún.
szignifikáns tornádó paraméter (izovonalak) a mérési adatokat is magában foglaló ún. konvektív analízis térképen.

Az orosházi cella tornádóssá válásához a környezeti feltételek mellett még egy további jelenség is hozzájárulhatott, ami azonban sokkal inkább tekinthető véletlenek összejátszásának, mint előrejelezhető körülménynek. A térségbe érkező rendszer legdélebbi tagja összeütközött az Orosháza irányába haladó szupercellával. A zivatarok interakciója olyan kimenetelű volt, hogy a gócok nemhogy gyengítették volna egymást, hanem még intenzívebbé vált az északabbra lévő tag, amely Orosházán a tornádót is produkálta (9. ábra). Az ilyen jellegű cella-interakciók ugyan nem gyakoriak, de több esetben is megfigyelték már őket, többek között hazánkban is [3]. Ilyenkor előfordul, hogy az összeütköző cellák közül valamelyik igen rövid idő alatt válik hevessé és produkál akár tornádót is. Hasonló cella ütközés történt például az Amerikai Egyesült Államokban 2011. május 22-én Joplin városában is, ahol az összeolvadás következtében rendkívül rövid időn belül, egy perc leforgása alatt EF5-ös erősségű, hatalmas károkat okozó tornádó született.

9. ábra
Összeütköző szupercellák Orosháza felett.

A településen áthaladó szupercellát a szentesi radar ún. Doppler radiális széltérképe is megerősíti. A mérések az Orosháza felett áthaladó zivatarcella pozíciójában kis, azimutális (vagy érintő) irányú távolságon belül távolodó, illetve közeledő mozgást detektált, amely óramutató járásával ellentétes irányú forgásra is utalhat. A mezociklon jelenléte több magassági szögben végzett mérésben is szembetűnő (10. ábra).

10. ábra
Az Orosháza térsége felett áthaladó szupercellák forgó feláramlási csatornájának (mezociklonjának) detektálása
a szentesi radar 30 km-es mérései alapján. A pirosas, lilás, majd türkiz kék árnyalatok
az erőteljes távolodó, míg a zöld árnyalatok a radarhoz közeledő mozgást jelzik (balra).

Szupercellára jellemző ismertetőjegyeket vertikális radarmetszeteken is találhatunk, ugyanis ezeken gyakran megjelenik egy gyenge reflektivitású mag, ami arra utal, hogy az erős feláramlás régiója térben elkülönül az elő- és hátoldali leáramlási régióktól. Az említett gyenge reflektivitású betüremkedés (az angol nyelvű irodalomban ún. Bounded Weak Echo Region, röviden BWER) az Orosháza felett elhaladó zivatarcella metszetén is megjelent (11. ábra), tehát újabb bizonyítékot találtunk arra, hogy a térségben áthaladt zivatarcella szupercella volt, így a kialakuló tornádó is a cella mezociklonjában jelent meg. A térségből jelentett kárnyomok is megerősítik a tornádó tényét, ugyanis a káresemények szinte csak egyetlen utcára koncentrálódtak, valamint a kidőlt fák szabálytalan elrendeződése is arra utalt, hogy a károkat nem heves kifutószél okozta. A heves kifutószél (downburst - légzuhatag) számára egyébként sem voltak ideálisak a légköri feltételek, amelyet a 14 órakor (12 UTC) felbocsátott szegedi rádiószondás mérés is megerősít. Az ilyen károkozó légzuhatagok környezetét ugyanis erőteljes kiszáradás jellemzi, amely nem figyelhető meg a szegedi felszállásban, szinte telített profil jellemzi azt (12. ábra). Az ábra jobb oldalán bemutatott hodográfon látható, hogy a felszín közelében dél-délkeleti szél fújt, amely az alsó pár km-es rétegben fokozatosan délnyugatira fordult, ezáltal mégnagyobb görbület jelenik meg benne, mint az látható volt az 5. ábrán.

 11. ábra
Vertikális radarmetszet az orosházi szupercelláról.

12. ábra
A szegedi rádiószondás felszállás által kirajzolt vertikális profil (balra) és a hozzá tartozó hodográf (jobbra).

A nap további érdekessége, hogy az orosházi eset mellett – amely vizsgálataink alapján mezociklonális tornádó volt – Egerben nem-mezociklonális, azaz nem szupercellában kialakuló tornádót, míg Budapesten a János-hegyen tubát jelentettek.

Záró gondolatok

Mint az a jelen rövid tanulmányban is látható, a rendelkezésre álló adatok sokasága mellett is nagyon nehéz a szakembereknek egyértelmű állást foglalni olyan helyzetekben, amikor időben és térben nagyon kis skálájú folyamatok a meghatározók. Ezekről az eseményekről gyakorta csak utólagosan szerzünk tudomást, s éppen emiatt nagyon fontosak a káreseményekről történő dokumentációk. Ugyan a hazánkban kialakuló tornádók jellemzően ritkábbak, rövidebb életűek, s nem olyan hevesek, mint például az Amerikai Egyesült Államokban, azonban mint az látható, idehaza is károkozó eseményeket okozhatnak, akár nagyobb lakott településeken is. Összességében kijelenthetjük, hogy a rendelkezésre álló információk, adatok alapján az Orosházán tapasztalt, keskeny sávban kialakuló viharkárokat nagy valószínűséggel egy rövid életű, a felszínt csak pillanatokra elérő, mezociklonális tornádó okozhatta.

Köszönjük Hadvári Marianna közreműködését a szentesi radarproduktumok előállításában és értelmezésében, valamint Horváth Ákosnak a perces radaranimáció elkészítését!

Források:

[1] Rasmussen, E.N., és D.O. Blanchard, 1998: A baseline climatology of sounding derived supercell and tornado forecast parameters.
     Wea. Forecasting, 13, 1148-1164.
[2] Rasmussen, E. N., 2003: Refined supercell and tornado forecast parameters. Wea. Forecasting, 18, 530-535.
[3] Kun, S., Bondor, Gy., Csirmaz, K., 2017: A 2015. május 6-i heves konvekció és egy szupercella összeolvadás vizsgálata. Légkör, 62, 1-56.