2021. december 6. hétfő
Tanulmányok

OMSZ: 2021. augusztus 5. 09:10

Ciklon Európa felett: a 2021. július 11-20. közötti villámárvizes időszak időjárási háttere

2021 időjárási szempontból szélsőséges nyarának egyik legmarkánsabb eseménye annak a ciklonnak az átvonulása volt, amely szerte Európában szélsőséges időjárással járt. A kontinens partjait július 11-én elérő ciklon felhőszakadásokat, villámárvizeket, pusztító zivatarokat és jégesőket okozott szerte a kontinensen. Jelen írás célja annak bemutatása, hogy miért volt különleges ez a légörvény, miért okozott rendkívüli időjárást, illetve milyen időjárási események kísérték Magyarország feletti átvonulását.

Horváth Ákos

A ciklon hatása: villámárvizek Európában, jégesők és felhőszakadás Magyarországon

Az Atlanti- óceán felől érkező légörvény július 11-én érte el a Brit-szigeteket, és 12-én Angliából már villámárvizekről érkezett jelentés. Londonban, ahol 24 óra alatt többfelé 50 mm-t meghaladó csapadék hullott le, komoly fennakadások keletkeztek a metropolis infrastruktúrájában [1.]. A legnagyobb pusztítást Németország nyugati részén és Belgiumban okozta a ciklon, a villámárvizek legalább 200 emberéletet követeltek. Abban a térségben a ciklon fő összeáramlási rendszerében hosszantartó és intenzív vonalba rendeződött konvektív csapadékrendszerek alakultak ki július 13. és 16. között [2.]. Július 17-én ugyancsak a ciklonhoz köthető felhőszakadások okoztak súlyos károkat Ausztriában Salzburg és Kufstein környékén [3.], illetve a ciklon keleti oldalán Erdélyben is [4.][5.].

Magyarországon a légörvényhez kapcsolódóan július 14-én jelentek meg az első zivatarok délnyugati irányból a Duna vonaláig jutva. Másnap 15-én elsősorban a keleti országrészben fejlődtek ki heves konvektív rendszerek, melyeket a viharos szél és intenzív csapadék mellett jégesők is kísértek [6.][7.]. A ciklon centrumának közeledtével a zivataros időjárás július 16-19. között is folytatódott, elsősorban a nagy csapadékot adó zivatar vonalak formájában, így többek között Budapest belvárosában is rövid idő alatt 50 mm-t meghaladó csapadékot okozva.

A légörvény kissé legyengülve július 21-én hagyta el végérvényesen Közép-Európa térségét. A ciklon átvonulása az európai kompozit radaron (1. videó) és az EUMETSAT infravörös tartományú műholdképein (2. videó) követhető.


A ciklon eredete és szerkezete

Az Európa-szerte sokfelé pusztító villámárvizeket okozó ciklon sok szempontból különleges légörvény volt. Míg a térségünket elérő ciklonok legnagyobbrészt az atlanti térség felett keletkeznek, a vizsgált légörvény egészen a Csendes-óceán keleti partjáig, Kanada és Alaszka határáig vezethető vissza (1a. ábra). Az akkor még kisebb perturbációnak számító rendszer kelet felé sodródott egy tőle északi irányba lévő hatalmas ciklon déli peremén. Ennek a ciklonnak a hátoldalán délre leáramló sarkvidéki levegő a fejlődő örvénynek a hátoldalára került, és ezzel tovább erősítette a Hudson-öböl térségét elérő rendszert (1b. ábra). Azt Atlanti-óceán partjait már egy fejlett ciklonként érte el a szóban forgó légörvény (1c. ábra), amely a mérsékelt övi ciklonok útját járva jutott el Nagy-Britannia partjaihoz július 11-én (1d. ábra).

 

1a. ábra
1a.
1b. ábra
1b.
1c. ábra
1c.
1d. ábra
1d.

1. ábra
A ciklon áthelyeződése és fejlődése kialakulásától európai partok eléréséig
a) 2021. július 1. 0 UTC; b) július 5. 6 UTC; c) július 8. 6 UTC; d) julius 11. 6 UTC (helyi időben +2 óra)


A vizsgált ciklon legfőbb dinamikai sajátossága az egyenes ciklon tengely. Az óceán felett fejlődő ciklonok tengelye általában hátrafelé dől a magassággal, ami azt jelenti, hogy az alacsonyabb szinteken előbbre van az örvény centruma, mint a magasabb szinteken (2a. ábra). Az idősebb, okkludált ciklonok, illetve a nyugati áramlásról leszakadt ún. "cut off" ciklonok sajátja, hogy a tengelyük kevésbé dől, a frontrendszerek bennük sokszor többszörös okklúzión mentek már keresztül (2b. ábra).  

A dőlt tengelyű ciklonok esetén a magasban a hideg levegő a felszín közeli hidegfront mögött van, távol a melegszektortól és a magassági szélerősödés is rendszerint a frontvonaltól hátrább figyelhető meg. Ezzel szemben az egyenes tengelyű ciklonoknál a magasban a hideg mag, illetve a magassági örvényhez kapcsolódó szélerősödés is előbbre van, az alsó szintek nedves, sokszor meleg levegője felett.   Az egyenes tengelyű ciklon ennél fogva konvektív szempontból labilisabb, és a vertikális szélnyírás is legtöbbször nagyobb benne. Ennek köszönhetően a ciklon magja köré felcsavarodó konvergencia vonal mentén gyakran alakulnak ki záporok, zivatarok, a vonal mentén mozgó cellák pedig egy-egy területen extrém mennyiségű csapadékot képesek adni. A villámárvizek leggyakrabban az ilyen típusú rendszerekhez köthetőek. A július 11-én Európát elérő ciklon ilyen egyenes tengelyű rendszer volt (3a. ábra), és ezt a struktúráját később is megtartotta (3b. ábra).

 

2a. ábra
2a.
2b. ábra
2b.

2. ábra
A ciklonok fejlődésének sematikus képe a tengely dőlése szempontjából:
a) fiatalabb, nyitott meleg szektorú ciklon esetén a kevésbé fejlett magassági örvény az alacsonyabb szintekhez képest hátrébb van;
b) idősebb, okkludált ciklon esetén a magassági hideg az alsó nedves levegő fölé helyeződik, labilis rétegződést okozva


A ciklon átvonulása során intenzív és nagy mennyiségű csapadékhullás történt. Az ehhez szükséges nedvesség három forrásból is származott. Egyrészt a ciklon által magával hozott atlanti nedvesség, másrészt egy korábbi rendszer által Közép-Európában és a Balkánon felhalmozott maradék nedvesség, harmadrészt pedig a trópusi eredetű, Afrika keleti partja felett a térségbe áramló nedvesség jutott a légörvény áramlási rendszerébe. Ennek a három nedves szállítószalagnak a vonulása jól követhető a 700 hPa nyomási szint specifikus nedvességi mezejének alakulásában (4a-b. ábrák). A trópusi eredetű nedvesség támogatást legtöbbször a szélsőséges időjárást okozó ciklonok esetén lehet látni, nyáron a viharzónák [8.] [9.], télen pedig a nagy mennyiséget adó időnként vegyes halmazállapotú- csapadékrendszerek esetén [10.]. 

 

3a. ábra
3a.
3b. ábra
3b.

3. ábra
A kontinens partjához érkező ciklon egyenes tengelyét végig megtartotta;
az ábrákon a 300 hPa (kék vonal) és a 700 hPa (piros vonal) nyomási  szintek magassága és a 300 hPa szint szele látható
a) július 11. 12 UTC-kor és b) július 14. 0 UTC-kor (helyi időben +2 óra)

 

4a. ábra
4a.
4b. ábra
4b.

4. ábra
A ciklon nedvesség forrásai és a nedves szállítószalagok (nyilakkal jelölve) helyzete
a) 2021. július 12. 18 UTC-kor, b) július 14. 6 UTC-kor (helyi időben +2 óra)

 

3. videó
A légörvény Európa feletti átvonulása a különböző vertikális szinteken


A videón az ábrázolt szintek és paraméterek az alábbiak:

  • bal felső kép: 850 hPa hőmérséklet (színezett terület), tengerszinti légnyomás (folytonos vonalak), 925 hPa áramlási viszonyai szélmező (szélzászlók);
  • jobb felső kép: 700 hPa specifikus nedvesség (színezett terület), a nyomási szint magassága (folytonos vonalak) és a szint szélviszonyai (szélzászlók);
  • bal alsó kép: az 500 hPa hőmérséklete (színezett területek), a nyomási szint magassága (folytonos vonalak) és  a szint szélviszonyai (szélzászlók);
  • jobb alsó kép: a 300 hPa szint magassága (folytonos vonalak), a szint szélerőssége (színezett területek) és a szélzászlók.


A légörvény hatása Magyarországon

A ciklon hatásának első markánsabb megnyilvánulása július  14-én a Duna vonalában felsorakozó zivatarok formájában történt a ciklon keleti konvergencia vonala mentén, a ciklon karjában.  A lassan keleti irányba mozduló zivatar vonal mögött 15-én hajnalban egy újabb, ugyancsak a Duna mentén felsorakozott zivatarvonal fejlődött fel, amely délutánra feloszlott. Később a ciklon karja mentén újabb, a korábbinál sokkal hevesebb zivatarok épültek fel, az ország keleti részén szélviharokat és jégesőt okozva (5. ábra).  A Hajdúságra majd Debrecenre lecsapó zivatarcellák között  mozgásuk és reflektivitásuk alapján  több szupercella is lehetett (4. videó). A Nyírségben többfelé 40-60 mm csapadék is lehullott ebből a rendszerből, a legnagyobb értéket Nyírlugoson mérték, 83.7 mm-t.

Az elkövetkező 4 napon, ahogy a ciklon centruma fokozatosan haladt dél-délkeleti irányba az éppen aktuális konvergencia vonal mentén sorra alakultak ki zivatarvonalak, és egy-egy gócban rövid idő alatt 30-40 mm csapadék is lehullott.

 

5. ábra

5. ábra
Az OMSZ országos radarkép és az európai kompozit radarkép a 700 hPa-os geopotenciállal és szélmezővel 2021. július 15. 16 UTC-kor;
a szaggatott vonal a nedves szállítószalagot jelöli; a kelet-magyarországi zivatarok a ciklon külső karjához tartoztak


Nagy mennyiségű konvektív csapadék 

A felhőszakadásos helyzetek közül kiemelkedik a július 17-i siófoki eset, ahol 1 óra leforgása alatt 60 mm körüli, illetve a július 19-i budapesti eset ahol ugyancsak rövid idő alatt a belvárosban 50 mm eső esett. Mint tipikus villámárvízet kiváltó helyzeteket, a két eseményt érdemes részletesebben is megvizsgálni.

2021. július 17-én délután egy zivatargóc közelítette meg a Balaton térségét. A vonalas szerkezetté alakult rendszer délkeletről északnyugati irányba mozdult, és 19 órára (17 UTC) úgy tűnt, hogy elhagyja Siófok térségét. Ekkor azonban váratlanul a mozgásával ellentétes irányba újabb cellák kezdtek fejlődni, amelyek alapvetően az áramlással mozogtak északkelet felé, így az újonnan keletkezett cella mindig áthaladt Siófok felett, tetemes csapadékot adva. A mozgással ellentétes fejlődéshez szükséges nedvességet a konvergencia vonal biztosította (6. ábra).

 

6. ábra

6. ábra
Nagy konvektív csapadékot adó időjárási helyzet alakulása az OMSZ kompozit radarképen 2021. július 17-én;
a) 17:20; b) 17:35; c) 17:55; d) 18:55 UTC-kor; az egyes cellák fejlődési iránya ellentétes a rendszer haladási irányával


A fentihez nagyon hasonló volt a július 19-i reggeli budapesti felhőszakadás. Itt is a rendszer áthelyeződésével ellentétes irányba fejlődtek a cellák: a délnyugati mozgás során északkeleti irányú fejlődés történt. Az eredmény a budapesti belvárosra lezúduló 50 mm körüli csapadék volt (7. ábra).  A retrográd irányba fejlődő rendszert jól mutatja az 1 percre interpolált radarképekből készült 5. videó, a siófoki, illetve az 6. videó a budapesti esetekre.

Hasonló "visszacsapó" zivatar volt felelős a 2015. augusztus 17-i budapesti felhőszakadásért [11.].

7. ábra

7. ábra
A budapesti felhőszakadás az OMSZ kompozit radarképen 2021.július 19-én;
a) 02:45; b) 03:20; c) 03:30; d) 03:45 UTC-kor; az egyes cellák a rendszer haladási irányával ellentétesen fejlődtek

 
Összefoglalás

A 2021. július közepén Európa felett lassan átvonult légörvény fejlődése, szerkezete és dinamikája is egyedi volt. A nagy távolságból jövő ciklon már Európa partjaihoz érve is erősen okkludálódott. A nedvességben bővelkedő rendszerben a centrum körül felcsavarodó konvergencia vonalak alakultak ki, A kialakuló zivatarok egymást követve hatalmas mennyiségű csapadékot adtak egy-egy terület felett.  Azokon a területeken, ahol a lefolyási viszonyok ezt lehetővé tették, villámárvizek alakultak ki, jelentős pusztítást hagyva maguk mögött szerte a kontinensen. Hogy mennyire hozható kapcsolatba a jelenség az éghajlatváltozással, arra nehéz egyértelmű választ adni. Azonban, ha az ilyen, alapvetően ritka légörvények gyakorisága megnövekszik, azt már nem lehet csak az időjárás változékonyságával magyarázni... 


Kapcsolódó oldalak:

Videók:


 

Tanulmányok