2017. december 14. csütörtök
Tanulmányok

OMSZ: 2014. szeptember 17. 08:26

Szeptember eleji heves esőzések meteorológiai leírása

2014 nyarán Magyarország legnagyobb részén a sokévi átlaghoz képest jóval több csapadék hullott. A csapadékos időjárás az ősz első hónapjára is áttevődött, sőt a szeptember 10–15 közötti időszakban az intenzív esőkből, záporokból sokfelé a korábbinál is több csapadék esett, ami árvizeket, elöntéseket, belvizeket okozott. Ebben a tanulmányban a szeptemberi, intenzív csapadékos periódus meteorológiai hátterét kívánjuk bemutatni.

Horváth Ákos

A nyári és a szeptemberi időszak legfőbb sajátossága, hogy a csapadék rendkívül intenzív módon, záporokból és zivatarokból hullott. A nedves levegőben un. „beágyazott zivatarfelhők” alakultak ki, amelyek sok tekintetben eltérőek a nyáron megszokott, látványos zivatarfelhőktől. Az alacsony felhőalapú, lassan mozgó, illetve sokszor egy-egy terület fölött órákon át veszteglő szürke felhőkből rövid idő alatt 40 mm-t meghaladó csapadék esett. Az intenzitásra jellemző, hogy szeptember 13-án Siófoktól néhány kilométerre délre 4 óra alatt 95.6 mm eső esett. Ugyancsak az időszakra jellemző körülmény, hogy a korábbi csapadékos periódusok nyomán a talaj sokfelé telített közeli állapotban volt, így a lezúduló csapadék vagy azonnal elfolyt, vagy a felszínen maradt. A kis vízgyűjtőjű területek felett sokfelé alakultak ki helyi villám árvizek (flash flood) illetve elöntések. A rendkívüli csapadékos időjárást egy a térségünkbe sodródott és hosszan itt tartózkodó ciklon, illetve annak felhőkarjaiban kialakult zivatarok okozták (1. ábra).

A szeptember 10-én kezdődő csapadékos periódus első napján a Dél-Dunántúlon hullott extrém mennyiségű eső, ekkor Sellyén 24 óra alatt 64.1 mm csapadékot regisztráltak (2. ábra). A második napon, szeptember 11-én a Dunántúl középső része kapta a legtöbb esőt, például Fehérvárcsurgón 63.9 mm mért az automata mérőműszer, de Siófokon és a Balatontól délkeletre eső területeken is 4755 mm közötti volt a csapadék mennyisége (3. ábra). Szeptember 12-én ismét a Dunántúl délnyugati részén voltak a legnagyobb felhőszakadások, például Letenyén 67.2 mm (4. ábra), majd 13-án az Alföld közepén, Szentes térségében 69.8 mm-t regisztrált a műszer (5. ábra). Ezen a napon Siófokra is jelentős csapadék zúdult. A térbeli változékonyságra jellemző, hogy míg a Balaton partján 43.9 mm-t mértek, addig onnan délre hullott le a már említett 95.6 mm eső, mindössze 4 óra alatt. Szeptember 14-én ismét rendkívül sok eső esett elsősorban az Alföldön, Dabason 70 mm Tiszaalpáron 66.9 mm (6. ábra). A csapadékos periódus legintenzívebb négy napján szeptember 11. reggeltől szeptember 15. reggelig sok helyen 100 mm-t is meghaladta a csapadék mennyisége. A Kisalföldön 153.1 mm-t (Hanságliget), az Alföld közepén Szentestől délre Derekegyházán 139.6 mm-t, míg a Dunántúl közepén, Siófokon 133.5 mm-t mértek (7. ábra). A hat nap csapadékösszege országos átlagban 77 mm-re tehető, ugyanakkor szeptember hónap átlagos csapadékösszege 47 mm. Azaz alig egy hét alatt a szeptember havi átlag több mint másfélszerese hullott. Ebben az időszakban a legtöbb eső Siófokon (157 mm), illetve Szentesen esett (162 mm), míg a szatmári és beregi térségben csupán 1-2 mm-t mértek (8. ábra). A csapadéktérképeken is megfigyelhető a szélsőséges területi eloszlás, amely a csapadékrendszer konvektív jellegére utal: túlnyomóan záporokból és zivatarokból hullott a nagy mennyiségű eső.


A csapadékos periódus szinoptikus meteorológia háttere

A rendkívüli időjárás hátterében alapvetően két légköri körülmény található. Az első a nedvességgel kapcsolatos, amely hosszabb időszakra vezethető vissza. A Földközi-tenger medencéjében nem alakult ki az év erre a szakára jellemző anticiklonális időjárás, a térségben folyamatosan meglévő sekély ciklonokban jellemző összeáramlás jelentős nedvességet halmozott fel. Részben ez a nedvesség okozta az augusztus első felében jelentkező szokatlanul csapadékos időjárási periódust is. A szárazföldi területek talaja sokfelé telítődött nedvességgel, amelyet a szokatlanul dús növényzet gyorsan visszapárologtatott a légkörbe. Így térségünkben is gyakran alakultak ki záporok, zivatarok a vizsgált periódus előtt is.

A másik körülmény a nyugati szelek övében kialakult szinoptikus helyzettel kapcsolatos: a Brit-szigetek és Oroszország felett két markáns magasnyomású anticiklon közé beszorult ciklon délkeleti irányba mozdult el (9. ábra). A légörvény a Kárpát-medence fölé sodródott és az északnyugati oldalán hűvösebb levegő mozdult dél felé, a délkeleti oldalán pedig a felhalmozódott meleg nedves levegő kezdett északnyugati irányba áramolni, ezek hatására a ciklon gyorsan mélyülni kezdett (10. ábra). Ezt követően a ciklon magja kettészakadt, az egyik megindult északnyugatnak majd töltődni kezdett, a másik pedig lassan mozogva tovább mélyült Horvátország fölé helyeződve (11. ábra). A helyben pörgő, többszörösen felcsavarodott felhőkarokkal rendelkező légörvény végül csak nagyon lassan indult el kelet felé (12. ábra). A ciklon fejlődését és hőmérsékleti viszonyait követhetjük felszínhez közelebb lévő 850 hPa nyomásszint (kb. 1500 m) állapotán keresztül. Ezek alapján látható, hogy a Német-Lengyel-síkság fölött elhelyezkedő ciklon (13. ábra) délkeletre fejlődve nagyon gyorsan kimélyül, és intenzívebb örvénylésbe kezd, a nyugati oldalán hideg, a keleti oldalán meleg légáramlásokat gerjesztve (14. ábra). A felsőbb rétegekben, 5500 m körüli magasságokban (500 hPa nyomásszinten) ugyancsak megfigyelhető, hogy a ciklon kicsiny, zárt, hideg magja miként mozdul a Kárpát-medence fölé (15–16. ábra). A magasban lezajló hideg áramlás és örvényesség erősen labilissá tette térségünkben a levegőt, kedvező feltételeket teremtve a zivatarok kialakulásához. Ebben a fázisban kapott nagy szerepet a térségben már felhalmozódott nedvesség, amely a zivatarfelhőkben kicsapódva jelentős feláramlásokat gerjesztve határozottan hozzájárult a ciklon mélyüléséhez. Abban az esetben, ha az egyébként ilyenkor szokásos száraz levegő helyezkedett volna el a déli területeken, akkor egy gyenge hidegfront átvonulást és a ciklon gyors feltöltődését tapasztalhattuk volna. A 3000 m körüli magasságokban (700 hPa nyomásszint) megfigyelhető nedvesség (17. ábra) a ciklon deformációjának hatására karokba rendeződött (18. ábra) és e karok mentén alakultak ki a legerősebb zivatar-vonalak. A térségünkbe sodródó légörvény a nagy magasságokban is erősen fejlett stádiumban volt, amit bizonyít a 9000 m magasságban (300 hPa nyomásszint) található fejlett örvényesség és az ahhoz tartozó erősen hajló futóáramlás (jet stream) (19. ábra). A délre sodródó örvény magával hozta a futóáramlás rendszert is (20. ábra), amely ugyancsak hozzájárult a zivatarok kialakulásához.

Mindezek alapján elmondható, hogy a ciklon a magasabb szinteken fejlettebb volt, mint az alacsonyabb rétegekben és ez a felülről vezérelt jelleg sokat segített a nedvesség vonalba rendezéséhez és a konvektív folyamatok (záporok, zivatarok) kialakulásához, amely viszont visszahatott a ciklon fejlődésére. A fenti folyamat egy részlete látható a 21. ábrán, ahol az alsó szinteken a nedves meleg levegő torlódását, a magasabb hideg levegőnek a meleg nedves légtömegek fölé sodródását, valamint a magas szintű futóáramlás elhelyezkedését láthatjuk a zivataros periódus kulminációjának időpontjában, szeptember 13-án délután. A labilissá válás, a torlódás valamint a magassági szél jelenléte együttesen extrém körülményeket biztosítottak a zivatarok, akár a forgó zivatarfelhők (szupercellák) kialakulásához is, melyek jelenlétét a radar megfigyelések ugyancsak alátámasztották.


A nagy csapadék közvetlen kiváltói a zivatarok

A ciklonban az áramlás deformáló hatása miatt a nedvesség sávokba koncentrálódva létrehozta a felhőkarokat. A felhőkarokban kialakuló zivatarok ilyen módon vonalba rendeződtek. Mivel a ciklon alig mozdult, a karok sokáig ugyanazon területek fölött helyezkedtek el, így a lehulló csapadék is sávos szerkezetet mutatott. A sávon belül egymást erősítették a cellák, illetve a meleg levegőben kihullott nedvesség gyorsan visszapárologva elősegítette az újabb cellák kialakulását. Ezen felhők legfőbb sajátossága, hogy rendkívül nedves közegben fejlődnek ki, így a felhőalapjuk nagyon alacsony lesz. A felhőben lezajló ütközéses cseppnövekedés alacsonyabb szinten, még a kifagyás előtt, folyadék fázisban megindul, és a cseppek túlnyomórészt még azelőtt kihullnak, mielőtt megfagynának. A felhőkben kevés lesz a jég, így a radarhullámok visszaverődése is csekélyebb. Mindezek miatt a radar megfigyelések nem feltétlenül mutatnak annyira heves csapadékot, mint az a valóságban végbemegy. Hasonló a helyzet a trópusi viharok, a hurrikánok esetében, amikor az időjárási felderítő repülőgépek keresztül tudnak repülni a hurrikán felhőzetén mivel az nem vagy csak kevés jeget tartalmaz. Mindez jó példa arra, hogy az időjárási helyzet meghatározza, hogy a felhőkben milyen mikrofizikai folyamatok mennek végbe.

A légköri konvekciónak határozott napi menete van, és ezt most is meg lehetett figyelni: a zivatarok az éjszakai órákban megszűntek, vagy legalábbis valamelyest legyengültek a délutáni-koraesti maximumhoz képest. Ugyanakkor rendkívül gyorsan, akár egy órán belül is ki tudott alakulni egy újabb zivatarvonal. Több helyen például éppen az okozott kritikus helyzetet, hogy az előző napi közel 40 mm csapadékot követően másnap délelőtt robbanásszerűen felfejlődő zivatarokból újabb 30–40 mm csapadék hullott.

Az egyes területeken lehullott igen nagy mennyiségű csapadék kétféle módon jöhetett létre. Az egyik lehetőség, amikor az adott pont fölött húzódott a csapadékvonal, és egymás után több cella is átvonult a vonal mentén. A legtöbb nagy csapadékösszegű mérés ehhez köthető. Előfordult azonban olyan eset is, amikor rendkívül intenzív csapadék okozta a nagy mennyiséget, ilyenkor a zivatarcellák sajátos összjátéka, egyfajta torlódása is szerepet játszott. Szeptember 13-án két ilyen jelenséget is meg lehetett figyelni Szentes és Siófok térségében. A szentesi esetben egy délnyugatról fejlődő intenzívebb cella együttes ütközött a zivatar vonallal, míg Siófoktól délre a vonalban fejlődő cellák torlódtak egymásra a fentebb leírt szélsőséges csapadékmennyiséget és lokális árvizet okozva (22–25. ábra).


Környezeti hatások

A csapadékos periódus a maga sajátosságaival több hatást is előidézett. A nagy intenzitás miatt és az egyébként is nedves talaj miatt a víz nem tudott sem a talajba szivárogni, sem a szokásos módon elfolyni, így régen elfelejtett vízmosások mentén hömpölygött végig az áradat. Ugyancsak az intenzitás miatt a vízlevezető csatornák és a szennyvíz elvezetők képtelenek voltak elvezetni a felhőszakás-szerű esőt, többfelé közegészségügyi problémát okozva. Sok tetőbeázás és alapzatkárosodás történt, anyagilag komolyan megterhelve az érintett lakosságot. A nagy mennyiségű eső önmagában is problémát okozott a helyi vízfolyásoknál, illetve a Balatonnál, ahol a vízállás kritikus magasságig emelkedett. Feltehetően komoly talajeróziós hatások is felléptek, és a mezőgazdaság számára is komoly problémát jelent a sokáig fennmaradó belvíz, illetve a túlnedvesedett talaj.

 

1. ábra
1. ábra
A heves esőzéseket okozó ciklon műholdképe és az áramlási rendszere 2014.09.13. 14 órakor

2. ábra
2. ábra
2014.09.11. 8 óráig lehullott 24 órás csapadék az OMSZ automata csapadékmérő hálózata alapján

3. ábra
3. ábra
2014.09.12. 8 óráig lehullott 24 órás csapadék az OMSZ automata csapadékmérő hálózata alapján


4. ábra
4. ábra
2014.09.13. 8 óráig lehullott 24 órás csapadék az OMSZ automata csapadékmérő hálózata alapján

 5. ábra

5. ábra
2014.09.14. 8 óráig lehullott 24 órás csapadék az OMSZ automata csapadékmérő hálózata alapján

 6. ábra

6. ábra
2014.09.15. 8 óráig lehullott 24 órás csapadék az OMSZ automata csapadékmérő hálózata alapján

 

7. ábra
7. ábra
A ciklon legaktívabb szakaszában, 2014.09.11. és 2014.09.15. között lehullott  csapadék
az OMSZ automata csapadékmérő hálózata alapján

 8. ábra

8. ábra
A hat nap (2014.09.10-15.) csapadékösszege az OMSZ automata csapadékmérő hálózata alapján

9. ábra
9. ábra

A tengerszinti légnyomás és a 950 hPa nyomásszinten (kb. 500 m) fújó szél 2014.09.10. 14 órakor (12 UTC),
az ECMWF modell analízise alapján; az Északi-tenger partjánál elhelyezkedő ciklon délkeleti irányba,
a Kárpát-medence felé sodródik

10. ábra
10 ábra

A tengerszinti légnyomás és a 950 hPa nyomásszinten (kb. 500 m) fújó szél 2014.09.12. 2 órakor (0 UTC),
az ECMWF modell analízise alapján; a Kárpát-medence fölé sodródott ciklon fokozatosan kimélyül

 

11. ábra
11. ábra

A tengerszinti légnyomás és a 950 hPa nyomásszinten (kb. 500 m) fújó szél 2014.09.13. 2 órakor (0 UTC),
az ECMWF modell analízise alapján; a ciklon kettészakad, az északnyugati mag feltöltődik

 

12. ábra
12. ábra

A tengerszinti légnyomás és a 950 hPa nyomásszinten (kb. 500 m) fújó szél 2014.09.15. 2 órakor (0 UTC),
az ECMWF modell analízise alapján; a ciklon lassan töltődik, illetve keletre vonul

 

13. ábra
13. ábra

A 850 hPa nyomásszint (kb. 1500 m) hőmérsékleti és szélviszonyai 2014.09.10. 14 órakor (12 UTC),
az ECMWF analízis alapján; a ciklon az Északi–tenger felől sodródik térségünk felé, hűvösebb levegőt szállítva

14. ábra
14. ábra

A 850 hPa nyomásszint (kb. 1500 m) hőmérsékleti és szélviszonyai 2014.09.12. 2 órakor (0 UTC),
az ECMWF analízis alapján; a ciklon a mediterrán eredetű meleg és nedves levegővel keveredve felerősödik

15. ábra
15. ábra

Az 500 hPa nyomásszint (kb. 5500 m) hőmérsékleti és szélviszonyai 2014.09.09. 14 órakor (12 UTC),
az ECMWF modell analízise alapján; a leszakadt hidegmaggal rendelkező zárt légörvény
az Északi-tenger felől a térségünk felé sodródik

 

16. ábra
16. ábra

Az 500 hPa nyomásszint (kb. 5500 m) hőmérsékleti és szélviszonyai 2014.09.14. 2 órakor (0 UTC),
az ECMWF modell analízise alapján

 

17. ábra
17. ábra

A 700 hPa (kb. 3000 m) szél és nedvesség viszonyai, 2014.09.10. 14 órakor (12 UTC),
az ECMWF modell analízise alapján; megfigyelhető a térségünk fölött összetorlódott nedvesség,
amely az érkező ciklon megerősödését okozza

 

18. ábra
18. ábra

A 700 hPa (kb. 3000 m) szél és nedvesség viszonyai, 2014.09.14. 2 órakor (0 UTC),
az ECMWF modell analízise alapján; a ciklon a nedvességet spirális karokba rendezte

19. ábra
19. ábra

A 300 hPa (kb. 93000 m) szélviszonyai (szélsebesség színekkel jelezve) 2014.09.11. 2 órakor (0 UTC)
az ECMWF modell analízise alapján; a légörvény a magasban kimélyült, hozzá erős jet stream tartozik

20. ábra
20. ábra
A 300 hPa (kb. 93000 m) szélviszonyai (a szélsebesség színekkel jelezve) 2014.09.13. 2 órakor (0 UTC),
az ECMWF modell analízise alapján

 21. ábra

21. ábra
Az alsó légkör (bal felső ábra) és a középső troposzféra (jobb felső ábra) termikus viszonyai,
a 700 hPa szint nedvesség és szél viszonyai (bal alsó ábra) és a jet stream helyzete (jobb alsó ábra)
2014.09.13. 14 órakor, az ECMWF analízis alapján a ciklon legintenzívebb szakaszában;

A termikus viszonyok leírására a hőmérsékletet és a nedvességet egyaránt tartalmazó un. ekvivalens potenciális hőmérsékletet használjuk. Az alsó szinteken a középső országrészen meleg nedves levegő torlódás figyelhető meg a bal felső ábrán, míg a jobb felső ábrán a magasban (500 hPa) erőteljes hideg áramlás történik a torlódó meleg fölé. A nedvesség konvergencia (bal alsó ábra) a vízgőz keverési aránya és a szélmező 700 hPa-os szintjén figyelhető meg. A futóáramlás (jet stream) konvergencia vonal fölé kerülése extrém feltételeket biztosított az intenzív konvektív csapadék kialakulásának.

22. ábra 23. ábra

22–23. ábra: Az OMSZ országos kompozit radarképe 2014.09.13. 18:40 és 18:50 időpontokban

24. ábra 25. ábra

24–25. ábra: Az OMSZ országos kompozit radarképe 2014.09.13. 19:10 és 19:30 időpontokban


Tanulmányok