2017. december 17. vasárnap
Tanulmányok

OMSZ: 2015. augusztus 25. 11:59

2015. augusztus 17-i villámárvizeket okozó időjárás elemzése

2015. augusztus 17-én az ország több pontján özönvízszerű csapadék hullott szélsőséges területi eloszlás mellett. Jellemző, hogy amíg Budapest belterületén 115 mm eső esett, addig a Velencei-tó környékén többfelé még az 5 mm-t sem érte el a 24 órás csapadék mennyisége. Hasonlóan szélsőséges helyzet volt a Balaton környékén is: Sármelléken 71.9 mm-t, tőle nyugatra kb. 20 km-re (Söjtörön) mindössze 6.3 mm-t mértek az OMSZ csapadékmérő berendezései. Az augusztusi hosszú forró periódus szélsőséges zárása most sem maradt el, azonban míg az előző meleg időszakot az elsősorban szélviharokat okozó gyorsan mozgó zivatarok zárták, ezúttal a rendkívül nagy csapadékot adó lassú mozgású zivataroké volt a meghatározó szerep.

Horváth Ákos


Augusztus 17-én a lassan áthelyeződő zivatarcellákból hulló csapadék hatására percek alatt kiáradtak a helyi vízfolyások, létrejött az un. villám árvíz (flash flood) jelensége. Az időjárási helyzet és a csapadék mennyiségének bemutatásával az OMSZ honlapján két érdekes írás is foglalkozik („Vasárnapi és hétfői özönvíz és okai” és „Felhőszakadás 2015. augusztus 17-én”). Jelen tanulmány az augusztus 17-i „flash flood” jelenség néhány sajátosságára próbálja a meteorológiai választ megadni. Az írás kiemelten foglalkozik a Balaton nyugati területein behullámzó frontrendszer keltette nagy csapadékkal és a főváros szívében a zivatarcellák retrográd mozgásának hatására létrejövő felhőszakadással.


A forró periódust lezáró ciklon

Az augusztus 5-én kezdődött rendkívül forró időjárási periódus oka kettős volt: egyrészt az Afrika irányából kialakult tartós légáramlás – amely augusztusban nem ritka jelenség – szokatlanul meleg levegőt sodort a korábbi hőhullámoktól már egyébként is erősen felmelegedett Földközi-tenger és Dél-, illetve Közép-Európa fölé. Ehhez járult hozzá az erős napsugárzás, amelyet napokon keresztül legfeljebb gyenge fátyolfelhőzet mérsékelt. A kiszáradt talaj sem volt képes nedvességet adni a légkörnek, így a talaj párolgása sem csökkentette a hőséget, gomolyfelhők sem képződtek. A sivatagon keresztül áramló légtömeg azonban paradox módon jelentős nedvességet tartalmazott. A meleg levegő ugyanis sok vízgőzt képes magába foglalni, így az un. specifikus nedvesség értékek (hány gramm vízgőz van egy kg levegőben) akár a 7–8 g/kg értéket is elérték hazánk felett. A nagyobb melegben azonban a léghőmérsékletnek 8–10 fokot is csökkennie kellett volna ahhoz, hogy ez a nedvesség kicsapódjon, vagyis telítetté váljon a levegő. Ez a hőmérsékletcsökkenés a nyugatról, illetve délnyugatról közeledő hűvösebb levegő hatására augusztus 17-én megindult. Nagy jelentősége van annak, hogy ezúttal nem a szokásos északnyugatról délkelet felé gyorsan mozgó ciklon, vagy hidegfront hozta a változást, így a felhalmozódott meleg és magas specifikus nedvességgel rendelkező levegő nem sodródott el a térségünkből. A hideg levegő első hulláma először a Földközi-tenger medencéjét árasztotta el, és egy ciklon kialakulása során keveredett az itteni levegővel (1. ábra). A kialakuló ciklon viszont nem tudott az ilyenkor szokásos pályán északkeleti irányba mozdulni, mivel azt egy hatalmas északkeleti anticiklon nem tette lehetővé. A mélyülő és alig mozduló ciklonban a nedvesség (kinematikai okok miatt) fokozatosan felcsavarodó sávokba, karokba (nedves szállítószalagokba) kezdett rendeződni, melyek a specifikus nedvesség mezejében (2. ábra) és a felhőzetben is kirajzolódtak (3. ábra). A légköri instabilitást, illetve a zivatarok számára hozzáférhető energiát csak növelte, hogy a magasban (kb. 5500 m) dél felől erősödő széllel hidegebb levegő kezdett áramlani a Kárpát-medence fölé (4. ábra). A fentiek szerint kialakult szinoptikus helyzetben 17-én a kora délutáni órákban megkezdődött a zivatarok kialakulása.


Intenzív csapadékkal járó zivatarok

A csapadékrendszer vonalas szerkezete már a folyamat első hullámában is megfigyelhető volt (5a. ábra), amely a kora délutáni órákban markánsan megmutatkozott a radar képeken is (5b. ábra). Már ekkor láthatóvá vált, hogy a Dunántúl déli területein keleties irányú mozgásra váltottak a cellák, míg az ország legnagyobb részén még az északnyugati irányú áthelyeződés volt a meghatározó. Délután közepére egyre inkább Somogy-megye fölé helyeződött a forgó rendszer centruma, a Nyugat-Dunántúlon a talaj közelében beáramló hideg levegő fölé keletről sodródó zivatarok veszíteni kezdtek erejükből (5c. és 5d. ábra). Ugyanakkor a koraesti órákra az északi ágon elvonuló csapadékrendszerből (amely Budapesten 14 UTC körül csak gyenge záporokat okozott) egy szokatlan retrográd irányú fejlődés indult meg (5e. ábra), amely a fővárosi felhőszakadásokat is kiváltotta. A ciklon centruma lassan keleti irányba helyeződött át, azonban a keleti országrészben még több napig fennmaradtak, illetve a délutáni, esti órákra újra kifejlődtek a vonalas szerkezetű zivatarok, helyenként újabb, 60-70 mm mennyiségű csapadékot okozva 24 óra alatt. A továbbiakban két markáns csapadékgóc kialakulásának körülményeit vizsgáljuk meg: a Balaton nyugati területein, Keszthelytől délkeletre lévő sármelléki és a budapesti felhőszakadásokat.


Felhőszakadás a Balaton nyugati partjainál (Sármellék)

A sármelléki csapadékmérő adatai szerint 12 és 14 óra között kb. 60 mm eső esett (6. ábra). A kiugró érték magyarázata az lehet, hogy a délkeleti irányból jövő nedves szállítószalag éppen a kialakuló légörvény centrumába jutott. A centrumtól délre már nyugat-keleti mozgás kezdett kialakulni, míg attól északra a talaj közeli hideg levegő torlasztó és emelő hatást váltott ki. A centrum csak lassan mozgott keleti irányba, így az oda folyamatosan beáramló nedvesség órákon keresztül táplálta a fejlődő zivatarokat (7. ábra). Az északnyugati széllel a talaj közelében folyamatosan áramló hideg levegő mind vastagabb réteget töltött ki, ezért az arra felsikló keletről sodródó zivatarfelhők jelentősen veszítettek erejükből (8. ábra). Főként a nyugat-balatoni csapadék hatására a Balaton vízszintje két nap alatt 2 cm-rel emelkedett.


Felhőszakadás Budapesten

A budapesti felhőszakadás körülményei eltértek a sármellékitől. Az északi csapadéksáv már délután átvonult a főváros felett, azonban gyengébb záporokat okozott (9. ábra). A keletről nyugatra mozduló csapadékrendszer felhőkaréja 17 órára a Budai-hegyektől nyugatra helyeződött át (5c. ábra), és úgy tűnt, hogy Budapesten a következő órákban nem lesz több eső. Az elvonuló hullám okozta kisebb csapadék nedvessége teljesen telítetté tette az alsó légkört, és ehhez hozzájárult, hogy a zárt felhőtakaró a főváros fölött, illetve attól keletre felszakadt és a nap is kisütött (10. ábra). Az egyébként is extrém labilis légtömegben tovább nőtt a zivatarok számára is hozzáférhető hasznosítható energia (11. ábra). Délután 17 óra után a légköri folyamatok skáláján mérve is rendkívül gyorsan kezdtek zajlani az események. A Budapesttől északnyugati irányba elvonuló cellákból (12a. és 12b. ábra) váratlanul az áramlással szemben megindult a felhőképződés egy viszonylag keskeny sávban (12c. ábra), egyenest a városcentrum irányába (12d. ábra). A legintenzívebb csapadék Budán 18:30-körül volt, egy óra leforgása alatt kb. 80 mm hullott, majd a továbbfejlődő cellák délkeleti irányba vonultak (12e. ábra), és a város délkeleti területein is 50–60 mm csapadékot okoztak. A felhőszakadás okozta hirtelen árvizet a csatornarendszer nem tudta elvezetni, az nem ilyen intenzitású esőre készült. A károk közismertek.

A felhőszakadást kiváltó ok – a balatoni csapadékkal szemben – nem közvetlenül a ciklonban keresendő. A budapesti szélprofilban csak másnap figyelhető meg a markáns szélfordulás, a zivatarok okozta északnyugati szélfordulás csak a legalsó rétegekre koncentrálódik (13. ábra). A legvalószínűbb magyarázat az, hogy a cellák (főleg a folyamat kezdetén) nem annyira áthelyeződtek, hanem sokkal inkább fejlődtek északnyugatról délkelet felé, vagyis a cellák a keleties áramlással szemben fejlődtek. Az elmúlt forró időszakban egyébként is felmelegedett város okozta feláramlások, az első hullámból lehullott csapadéktól benedvesedett levegő, majd az átmenetileg kisütő nap és a párolgás az elvonult első hullám mögött ismét megnövelte a labilitást. Az északnyugatra lévő zivatarcellákból kifutó szél váltotta ki azt a konvektív hullámot, amely mentén a zivatarcellák robbanásszerűen kialakultak, és délkeleti irányba fejlődtek, felhasználva a város és környéke fölötti megújult labilitást.


Összefoglalás

Az augusztus 17-én történt felhőszakadások és az azokkal járó hirtelen árvizek a szinoptikus skálájú időjárási folyamatok egyenes következményei voltak. A megelőző forró periódusban a térségünk fölé sodródó meleg levegő jelentős mennyiségű nedvességet tartalmazott, amely a levegő hűlésével telítetté vált, a konvektív folyamatok számára hozzáférhető lett. Az érkező hideg, illetve az itt lévő meleg levegő lassú keveredése és az azzal járó ciklonfejlődés során a nedvesség sávokba, nedves szállítószalagokba rendeződött, amelyek előre meghatározták a jellemzően vonalba rendeződő zivatar struktúrát (szemben a korábbi hőségeket leváltó gyorsan mozgó hidegfrontokkal, ahol a szélviharokért felelős zivatarláncok voltak a meghatározók). A vonalak mentén kialakuló zivatarok az előzetes számításoknak megfelelően intenzív és jelentős csapadékot okoztak, azonban néhány helyen speciális körülmények között extrém intenzitással extrém mennyiségű eső hullott. A felhőszakadásokra lehetett számítani, és a szakemberek időben ki is adták a riasztásokat. Budapest belvárosát sújtó felhőszakadás körülményei azonban egészen speciálisak voltak. A három nappal az augusztus 20-i tömegrendezvények előtti ítéletidő pontos előrejelzésére napjainkban még nincs biztos eljárás.

 

1. ábra
1. ábra

Időjárási helyzet 2015. 08. 17. 00:00 UTC-kor az ECMWF analízis szerint.
A folytonos vonalak a tengerszinti légnyomást, a színezett területek az 1500 m körüli (850 hPa nyomásszint)
hőmérsékletet, a szélzászlók a 800 m körüli (925 hPa nyomásszint) szelet mutatják.
A hullámzó frontrendszer délnyugatról és nyugatról közelítette meg a Kárpát-medencét.

 2. ábra
2. ábra

Nedvességi és áramlási viszonyok kb. 3000 m magasságban (700 hPa) 2015. 08. 17. 00:00 UTC-kor (ECMWF analízis).
A folytonos vonalak a 700 hPa nyomásszint magasságát, a színezett területek a levegő vízgőztartalmát (specifikus nedvesség g/kg)
mutatják. A fejlődő ciklonban kialakuló nedvesség konvergenciákat a vastag nyilak jelzik.

3. ábra
3. ábra

Műholdkép és áramlási viszonyok 2015. 08. 17. 06:00 UTC-kor. A folytonos fekete vonalak a 700 hPa szint magasságát,
a szélzászlók a 700 hPa szélviszonyait mutatják az EUMETSAT infra műholdképre helyezve.
A kék vonalak a főbb nedvesség karokat jelzik.

4. ábra
4. ábra

Az 500 hPa nyomásszint (kb. 5500 m) hőmérsékleti és szélviszonyai 2015. 08. 17. 06:00 UTC-kor.
A magasban a hidegbeáramlás délnyugatról indult, növelve az instabilitást.

5a. ábra
5a. ábra
Országos radarkép 2015. 08. 17. 11:00 UTC-kor.
A főbb cellacsoportok mozgását a nyilak mutatják. A zivatarok a nedvesség karok mentén kezdenek kialakulni.

5b. ábra
5b. ábra
Országos radarkép 2015. 08. 17. 13:00 UTC-kor.

A főbb cellacsoportok mozgását a nyilak mutatják. Az egyre erősödő zivatarcellák alapvetően nyugat, északnyugati irányba
mozdulnak,
de délnyugaton már megjelennek a keleti irányú áthelyeződések is.

 5c. ábra
5c. ábra

Országos radarkép 2015. 08. 17. 14:45 UTC-kor. A főbb cellacsoportok mozgását a nyilak mutatják.
A ciklon áthelyeződésével a cellák egyre inkább körpályán kezdenek mozogni.

5d. ábra
5d. ábra

Országos radarkép 2015. 08. 17. 16:00 UTC-kor.
A főbb cellacsoportok mozgását a nyilak mutatják. Az északi zivatarsáv elhagyja a főváros térségét.

5e. ábra
5e. ábra

Országos radarkép 2015.08.17. 17:10 UTC-kor. A főbb cellacsoportok mozgását a nyilak mutatják.
Budapest térségében az áramlással szemben kezdenek fejlődni a cellák (fehér hullámos vonallal jelezve).

 6. ábra
6. ábra

Sármelléki napi csapadékeloszlás 2015. 08. 17-én.

 7. ábra
7. ábra
Radar reflektivitás és a felszíni szélanalízis 2015. 08. 17.11:40 UTC-kor.
A Balaton nyugati részén a nedvesség konvergencia folyamatosan táplálta a front mentén torlódó zivatarokat.

 8. ábra
8. ábra
A pogányvári radar (Sármellék mellett) vertikális szélprofilja.
A talaj közelben előrenyomuló hidegfront meghatározó szerepet játszott az intenzív csapadék kialakulásában.

 9. ábra
9. ábra
Budapest-belváros csapadékeloszlása és hőmérséklet változása 2015. 08. 17-én.
Az első (gyenge) csapadékhullámot követően az átmeneti napsugárzás hatására megemelkedett a hőmérséklet.
Az intenzív csapadék legnagyobb része (kb. 80 mm) 1 óra alatt hullott le.

 10. ábra
10. ábra
Infravörös tartományban készült műholdkép 2015. 08. 17. 14:50 UTC-kor.
Budapesten és tőle keletre átmenetileg felszakadt a felhőzet, és kisütött a nap.

 11. ábra
11. ábra

Rádiószondás hőmérsékleti profil Budapesten a 2015. 08. 17. 12 UTC-s mérés szerint.
A piros terület a labilitás mértékét mutatja. A harmatpont görbe alapján (pontozott vonal) a légoszlop rendkívül nedves volt.

 12a. ábra
12a. ábra

Radar vertikális metszet 2015. 08. 17. 14:45 UTC-kor.

 12b. ábra
12b. ábra

Radar vertikális metszet 2015. 08. 17. 15:15 UTC-kor.
Az előző ábrával összevetve látható, hogy a csapadékrendszer északnyugati irányba távolodik Budapesttől.

12c. ábra
12c. ábra

Radar vertikális metszet 2015. 08. 17. 16:00 UTC-kor.
Az északnyugati rendszerből megindul a zivatarok retrográd irányú fejlődése, vissza Budapest irányába.

 12d. ábra
12d. ábra

Radar vertikális metszet 2015. 08. 17. 16:30 UTC-kor. A fejlődő zivatarok keskeny sávban elérik Budapest-belvárosát.

 12e. ábra
12e. ábra

Radar vertikális metszet 2015. 08. 17. 17:30 UTC-kor.
A kelet felé fejlődő cellák elérik a főváros keleti részét, a belváros fölött pedig újraerősödik a zivatarcella.

 13. ábra
13. ábra

A budapesti radar (Pestszentlőrinc) vertikális szélprofilja.
A zivatarok hatására csak közvetlenül a talaj közelben volt szélfordulás, másutt a szél egész másnap reggelig keleti maradt.


 

Tanulmányok