2021. december 6. hétfő
Tanulmányok

OMSZ: 2021. november 11. 16:00

MEDIKÁN: ciklon hurrikán jegyekkel a Földközi-tenger felett

A Földközi-tenger medencéjében az őszi időszakban gyakran alakulnak ki a térségre jellemző mediterrán ciklonok és hozzájuk kapcsolódóan nagy csapadékot adó heves zivatarok. Ha a nyár folyamán a tenger vize különösen magas hőmérsékletre emelkedik, akkor az őszi zivatartevékenység következtében olyan légörvények is létrejöhetnek, amelyek a trópusi ciklonok, a hurrikánok jegyeit viselik magukon. A néhány száz kilométer átmérőjű, gyorsan forgó spirális felhőörvény közepén a hurrikán szemére emlékeztető felhőmentes középpont figyelhető meg. Jelen írásban a mediterrán ciklon és a hurrikán közötti átmenetet képző, találóan medikánnak nevezett jelenség időjárási hátterét mutatjuk be a 2021. október végén lezajlott, Apolló névre keresztelt légörvényen keresztül.

Horváth Ákos, Kurcsics Máté, Hérincs Dávid


A medikánok egyfajta meteorológiai „öszvérnek” tekinthető rendszerek, amelyekben a mérsékelt övi ciklonok és a trópusi viharok tulajdonságai egyaránt fellelhetőek [1].

A nyugati szelek övében jellemzően ciklonok vagy anticiklonok alakítják az időjárásunkat. Az 1000 km nagyságrendű légörvények a pólusok közelében lévő hideg és a délebbre lévő melegebb légtömegek közötti hőmérséklet-különbségből merítik energiájukat. A hőmérséklet-különbség keltette nyomáskülönbség miatt létrejövő gyorsító erő (gradiens erő) mellett meghatározó szerep jut a Föld forgása miatti eltérítő hatásnak, a Coriolis erőnek. A mérsékelt övi ciklonok tehát két légtömeg keveredése során jönnek létre, forgásuk során a gradiens erő és a Corilis erő tart egymással egyensúlyt. Az elméleti meteorológiában a légtömegek keveredéséből adódó ciklon fejlődést baroklin instabilitási folyamatoknak is nevezik.

A trópusi viharok a fentiekkel szemben „alulról építkeznek”. Az egymást gerjesztő intenzív zivatarokban lezajló csapadékképződés során jelentős látens hő szabadul fel, így a zivatargóc és a környezete közötti hőmérséklet-különbség alakul át nyomáskülönbséggé. A megjelenő gradiens erő keltette mozgást ugyancsak eltéríti a Coriolis erő, és az eredmény ismét egy forgó rendszer lesz, csak a ciklonokhoz képest jóval kisebb légörvény alakul ki, néhány száz kilométeres nagyságrendű átmérővel. A trópusi ciklonok kialakulásáért tehát alapvetően a zivatarok, vagyis a légköri konvekció, illetve a konvektív instabilitás felelős. Az trópusi óceánok felett kialakuló és a hurrikánokat kialakító zivatarok alapvetően a meleg tengervízből merítik a szükséges hőmennyiséget. A hurrikánokról részletes leírás található egy korábbi tanulmányban [2].

A kétfajta ciklon (mérsékelt övi és trópusi) között van átmenet. Amikor a trópusi vihar a mérsékelt övbe jut, akkor beolvadhat egy ciklonba, vagy éppen kiváltója lehet egy mérsékelt övi léghullámnak [3][4]. Az már kevésbé ismert, hogy a mérsékelt övi ciklon is átalakulhat trópusi viharrá. Amikor a légörvény a szokottnál alacsonyabb földrajzi szélesség fölé sodródik és ott elegendően meleg a tengervíz, akkor a labilizálódó ciklonban intenzív zivatarok keletkeznek, amelyek „felfűtik” a ciklon magját, ezzel tovább erősítik az örvényt, amely végül trópusi viharrá alakul. Ez a folyamat zajlott le az Ophelia nevű hurrikán esetén is 2017 októberében [5], amikor lassú mozgású mérsékelt övi ciklon délre sodródott az Atlanti óceán felett Afrika partjaitól nyugatra. A ciklonban a magasabb szinteken még megvolt az a hidegebb levegő, amely elegendő labilitást okozott a zivatarok fennmaradásához. Ezt a labilitást tovább növelte a meleg tengervíz hatása, amely még hevesebb zivatarokat eredményezett, felmelegítve a ciklon centrumát, amely azután trópusi viharrá, majd hurrikánná alakult [6]. Az európai partok felé sodródó vihar nem csekély izgalmat okozott Portugáliától Nagy-Britannián át Írországig [7]. A ciklon hurrikánná alakulását jól lehet követni az EUMETSAT műhold infravörös tartományú képein (1. videó). A földközi tengeri medikánok kialakulása esetén is hasonló időjárási folyamatok játszódnak le.

1. videó: Az Ophelia hurrikán mozgása az Atlanti-óceán felett az MSG infravörös műholdképen


Medikán a Földközi-tengeren 2021. október 23. - november 2.

A Földközi-tenger medencéjében a 2021-es nyár rendkívül forró volt, Szicíliában közel 49 fokot mértek augusztusban [8]. Ennek következtében a tenger hőmérséklete is rendkívül magas volt, és a meleg anomália kitartott ősszel is. A meleg tengerfelszín miatt a térségben kialakuló mediterrán ciklonokban jelentős volt a konvektív instabilitás, ami a rendelkezésre álló magas nedvességtartalommal együtt nagy csapadékot adó zivatarok kialakulását tette lehetővé.

A Földközi-tenger középső részén 2021 októberének utolsó harmadában igen nagy mennyiségű csapadék hullott, amiben elsődleges szerepe volt egy egyre mélyülő, majd medikánná fejlődő mediterrán ciklonnak. Az extrém csapadékmennyiség a szárazföldi területek közül a legsúlyosabban Olaszország déli részét, különösen Szicíliát és Calabria tartományt érintette. A medikán középpontja és vele együtt a hozzá kapcsolódó áramlási rendszer mozgása miatt jól elkülöníthető két extrém mennyiségű csapadékot hozó időszak az október végi napokban: október 24-26, illetve október 28-30. Ebben a két időszakban Szicíliában és Calabriában helyenként több száz mm eső esett egy-két nap alatt, de egy-egy helyen 24 órán belül is.

A Szicíliától délre létrejövő és mélyülő mediterrán ciklon (1. ábra) peremén október 22-től megindult a konvekció, egyre erősebb zivatarok alakultak ki. Október 24-én a már trópusi jegyeket mutató ciklon dél felől megközelítette az olasz sziget térségét (2. ábra), az előoldalán áramló meleg, nedves levegőben pedig Szicília keleti része felett egy több mint 12 órán át fennálló, lassú áthelyeződésű zivatarrendszer fejlődött ki. A medikán a következő napon is a térségben örvénylett, további zivatarok alakultak ki, majd október 26-án délkelet felé távolodni kezdett Szicíliától.

 1. ábra
1. ábra
A tengerszinti légnyomás (fekete vonalak) és a 925 hPa-os nyomási szint szélmezeje
2021. október 23-én 14 órakor (12 UTC) az ECMWF analízise alapján;
Afrika északi partjánál, a Földközi-tenger középső részén mediterrán ciklon alakult ki

2. ábra
2. ábra
A tengerszinti légnyomás (fekete vonala
k) és a 925 hPa-os nyomási szint szélmezeje
2021. október 24-én 14 órakor (12 UTC) az ECMWF analízise alapján;
A mediterrán ciklon észak felé mozdult, az előoldalán erősödött és Szicília keleti partja felé fordult az áramlás


A legtöbb csapadék október 24-26. között Szicília keleti partján és Calabria déli részén hullott, amiben a légörvény helyzete mellett a domborzatnak is fontos szerepe volt. A hegyek szél felőli oldalán kialakuló feláramlások rásegítettek a zivatarképződésre. Az extrém mennyiségű csapadék az Etna lábánál fekvő Catania városában járt a legsúlyosabb következményekkel. A város mindkét hivatalos mérőállomása 200 mm feletti csapadékösszeget regisztrált (Catania Fontanarossa: 243 mm, Catania Sigonella: 204,1 mm). Calabria tartományban, az 1000 méteres tengerszint feletti magasságban fekvő Serralta San Vito állomáson 216 mm eső esett (3. ábra). A nem hivatalos, szicíliai agrometeorológiai mérések ennél még jelentősebb csapadékösszegeket mutatnak. A sziget középkeleti részén, Catania térségében nagyobb területen, 11 állomáson mértek 200 mm feletti csapadékösszeget, a legtöbbet az Etna északkeleti lábánál, ahol a három nap alatt 603 mm csapadék hullott, ebből 396,8 mm október 24-én.

3. ábra
3. ábra
Az olasz szinoptikus állomásokon mért háromnapos csapadékösszegek 2021. október 24-26. között
Szicíliában és Calabria tartomány déli részén


A heves esőzések miatt több településen, köztük Cataniában a víz elöntötte az épületeket és folyókká változtatta az utcákat, az áradások legalább két emberéletet követeltek. Az intenzív esőzéshez erősen viharos, 100 km/h feletti szél is társult. A térségben a legmagasabb fokú riasztást adták ki, az egyre jobban emelkedő vízszint és a károkozó szél miatt az iskolák bezártak és mindenkit felszólítottak, hogy ne hagyja el az otthonát.

A következő napokban a légörvény délre sodródott és kissé töltődni is kezdett (4. ábra), a műholdképek alapján úgy tűnhetett, hogy rövidesen feloszlik, a numerikus modellek előrejelzései azonban megmutatták, hogy a veszély meg nem múlt el, a medikán újra meg fogja közelíteni a szárazföldi területet. Meg is történt az újraéledés, és az egyre erősebb medikán október 28-tól ismét Szicília felé vette az irányt. Fejlettségének maximumát október 29-én érte el (5. ábra), ekkorra a felhőképeken már kirajzolódott a trópusi viharokra nagyon hasonló légörvény a jellegzetes ciklon szemmel (6. ábra).

 4. ábra
4. ábra
A tengerszinti légnyomás (fekete vonalak) és a 925 hPa-os nyomási szint szélmezeje
2021. október
27-én 14 órakor (12 UTC) az ECMWF analízise alapján;
a légörvény eltávolodott Szicíliától

 5. ábra

5. ábra
A tengerszinti légnyomás (fekete vonalak) és a 925 hPa-os nyomási szint szélmezeje
2021. október 29-én 14 órakor (12 UTC) az ECMWF analízise alapján;
a légörvény elérte legfejlettebb állapotát, jelentősen kimélyült és újra megközelítette Szicília partját

6. ábra
6. ábra
MSG látható tartományú műholdkép 2021. október 29-én 10:40-kor (8:40 UTC);
Szicília délkeleti partja mellett kirajzolódik a ciklon szeme


Az előrejelzések alapján fennállt a veszélye annak, hogy újabb extrém mennyiségű csapadék fog hullani azon a területen, ahol pár nappal korábban is. Catania nagy szerencséjére ez végül nem történt meg, a legintenzívebb csapadék ezúttal elkerülte a térséget, így arrafelé csak a hurrikánra emlékeztető, hosszan tartó viharos szél okozott problémát. Október 28-30. között a medikánhoz kapcsolódó csapadékzóna a szárazföldi területeknek csak kisebb hányadát érintette az első időszakhoz képest, Szicília délebbi részén azonban ekkor is több száz mm csapadék volt.

Szicília délkeleti partján a hivatalos mérések szerint október 28-30. között 253 mm eső esett (Cozzo Spadaro, 7. ábra). Az agrometeorológia mérőhálózat szintén ezen a területen, Szirakúzában mért 342,2 mm-t ebben a három napban. Ezen csapadékösszegek nagy része is jellemzően egyetlen napra esett. Október 28-án Cozzo Spadaro állomáson 142,6 mm, október 29-én Szirakúzában 226,4 mm hullott le.

 7. ábra
7. ábra
Az olasz szinoptikus állomásokon mért háromnapos csapadékösszegek 2021. október 28-30. között
Szicíliában és Calabria tartomány déli részén


Ezt követően a légörvény egy közeledő mérsékelt övi ciklon hatására ismét délkeleti irányba sodródott és gyengülni kezdett. A csapadékos időszak ezzel még nem ért véget Olaszországban. Az egyre távolodó, gyengülő légörvényhez kapcsolódó áramlási rendszer, egy északkelet felől benyúló magassági hidegörvény, majd egy ciklon a folytatásban is kedvező feltételeket teremtettek zivatarok képződéséhez, amik kiadós mennyiségű csapadékot okoztak az országban. A csapadékos terület súlypontja azonban már északabbra helyeződött, és a lehullott mennyiség is jelentősen elmaradt a medikán okozta csapadékhoz képest. A vihar lefolyását az infravörös műholdképeken a 2. videón, a légnyomás mezőben a 3. videón lehet követni.

2. videó: A légörvény mozgása az MSG infravörös tartományú műholdképen

 

3. videó: A tengerszinti légnyomás (fekete vonalak) és a 925 hPa-os nyomási szint szélmezeje
az ECMWF analízise alapján

A folyamat hátterében mérsékelt övi ciklonok állnak. A medikán október 23-i kialakulását is egy mélyen a mediterrán térségbe leszakadt légörvény segítette, amelynek örvényességi mezője jól követhető a középső troposzférában (8a. ábra). A medikán 28-i újraéledése mögött pedig egy újabb leszakadó peremciklon volt (8b. ábra). Ezekkel a légörvényekkel a magasban beáramló hidegebb levegő megnövelte a konvektív instabilitást is, amely újabb heves zivatarok kialakulását hozta maga után.

8a. ábra 8b. ábra

8a. és 8b. ábra
Az 500 hPa-os nyomási szint örvényessége (színezés), geopotenciális magassága (fekete vonalak) és szélmezeje
2021. október 24-én 14 órakor (12 UTC) és október 29-én 2 órakor (0 UTC) az ECMWF analízise alapján


A medikán esetén viszont a trópusi vihar jelleg is tetten érhető. A mediterrán térségében kialakuló ciklonok a meleg tengerfelszínnel együtt hozták létre Szicília térségében a koncentrált zivatartevékenységet, míg a zivatarcellákban lévő feláramlások együttesen okozhatták a légörvény megerősödését és a medikán október 24-i kialakulását. Az így kialakult örvényt viszont a zivatarok elkezdték „bemelegíteni”, ami jól látszik az 500 hPa-os szinten a magassági teknőben megjelenő meleg örvénynél (9a. ábra). Hasonlóan az október 29-én újraéledő medikán esetén ismét megjelenik a meleg mag ezúttal is a mérsékelt övi örvény tengelyében (9b. ábra), visszatükrözve a medikán trópusi vihar jellegét. A felsőlégköri folyamatotokat a 4. videón lehet követni.

9a. ábra 9b. ábra

9a. és 9b. ábra
A medikán fűtő hatása a középső troposzférában;
az 500 hPa-os nyomási szint hőmérséklete (színezés), geopotenciális magassága (fekete vonalak) és
szélmezeje 2021. október 24-én 20 órakor (18 UTC) és október 29-én 20 órakor (18 UTC) az ECMWF analízise alapján

 

 

4. videó: Légköri folyamatok a különböző nyomási szinteken 2021. október 21-30. időszakban

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.


Összefoglalva elmondható, hogy az október végén kialakult medikán kialakulása mögött mérsékeltövi – tehát a baroklin instabilitás által vezérelt – ciklonok voltak. A ciklonokban lévő instabil rétegződés és a meleg tengervíz viszont olyan intenzív, hosszú életű zivatarokat indított be, amelyek egy-egy rövidebb időszakra létre tudtak hozni a trópusi hurrikánokra is jellemző meleg örvény magot. A folyamat azonban nem tudott olyan szintig fejlődni, mint ahogy az például az Atlanti-óceán felett 2017-ben az Ophelia hurrikán esetén történt. A zárt beltenger még a mérsékelt övi ciklonok aktív támogatása esetén sem képes megfelelő mennyiségű konvektív energiát biztosítani, így a medikánok megmaradnak a Földközi-tenger sajátos légörvényeinek.


Hivatkozások:

[1] „Medikán”, avagy mediterrán ciklon trópusi jegyekkel 2015. október elején

[2] Hurrikánok

[3] Lorenzo hurrikán és annak utóélete Magyarország felett

[4] Közép-európai ciklon, trópusi segítséggel – a 2014 októberi rendkívüli időjárás meteorológiai háttere

[5] www.nhc.noaa.gov/data/tcr/AL172017_Ophelia.pdf

[6] Hurrikán tart Európa partjai felé

[7] time.com/4983412/ophelia-atlantic-storm-hurricane-ireland-united-kingdom

[8] www.newscientist.com/article/2286967-sicily-hits-48-8c-the-highest-temperature-ever-recorded-in-europe

 


 

Tanulmányok