A balatoni zivatarok veszélyei: viharos szél és villámlás

Kurcsics Máté, Horváth Ákos, Szilágyi Eszter

 Zivataros kísérőjelenségek

Amikor a távolban megjelennek az első magasra törő, jellegzetes, fehéresen gomolygó felhők, általában még a felvillanó viharjelző lámpák ellenére is nehéz elhinni, hogy hamarosan véget ér a balatoni strandidő. Hiszen még süt a nap, nyári forróság van, a falevél se rezdül. Lassan közelednek a felhők, üllőszerűen szétterül a tetejük, távoli morajlás hallatszik és már nagyon sűrűn villognak a viharjelző lámpák. Ennek ellenére sokan még mindig a vízben várják a fejleményeket, bízva abban, hogy mégsem ér oda a vihar. Aztán rendszerint felgyorsulnak az események, elsötétedik az égbolt, láthatóvá válnak az első lecsapó villámok, majd a szélcsendből hirtelen viharos szél kerekedik és intenzív záporeső kezdődik. A szél által felkorbácsolt hullámok mellett az egyre nagyobb sodrású vízben pedig nehézzé válik a partra jutás. Egy meleg, nyári napon az erős vagy viharos széllel kísért zivatarok érkezése esetén szinte mindig vannak, akiknek ez önerőből nem is sikerül. A Balatoni Vízirendészeti Rendőrkapitányság munkatársai a 2024-es viharjelzési szezon során 406 bajbajutottat [1], míg a Vízimentők Magyarországi Szakszolgálata 2024 nyarán 290 embert mentett ki a Balatonból [2]. Ezek a számok is azt mutatják, hogy a Balatonnál a viharjelzési szabályok betartása kifejezetten fontos. A Balatonra, a Velencei-tóra és a Tisza-tóra a viharjelzések kiadása a HungaroMet Zrt. Siófoki Viharjelző Obszervatóriumából történik. (1. ábra).

1. ábra
A HungaroMet Zrt. Siófoki Viharjelző Obszervatóriuma és a toronytetőn üzemelő viharjelző lámpa.
Drónfelvétel: Varga Dániel

A zivatarokhoz több veszélyes időjárási jelenség is társulhat (2. ábra). Ezek a villámlás mellett a gyakran viharos erejű széllökések, a jégeső, a felhőszakadás és rendkívül ritka esetben a tornádó. A zivatarok kialakulását (azaz magát a villámlás előfordulását is) nagyban befolyásolják a Balaton és a Bakony módosító hatásai, ahogy a második részben már láthattuk.  A vízfelszínre vagy a partra lecsapó villámok pedig közvetlen veszélyt jelentenek a fürdőzőkre. A zivatarfelhők rendre erős vagy viharos széllökéseket okoznak. Ennek következtében nagy, tarajos hullámok, erős sodrás, továbbá ún. porzó vízfüggöny is kialakulhat a Balatonon. A szélre és a villámlásra egyaránt igaz, hogy nem csak közvetlenül a zivatarfelhő alatt alakulnak ki. Különösen a szél az, ami a felhőtől jóval távolabbi területekre is eljuthat. Így viharjelzésre nem csak akkor lehet szükség a Balatonon, amikor a víz felett halad a zivatar, hanem a közelben (sőt, akár a távolban!) elhaladó zivatarok esetén is. A zivatarokat többször jégeső és felhőszakadás (intenzív, nagy mennyiségű záporeső) is kíséri. Bár ezek önmagukban nem teszik szükségessé viharjelzés kiadását a Balatonra, de szinte minden esetben olyan jelenségekkel járnak együtt, amelyek indokolják azt.

2. ábra
Zivatarok veszélyforrásai. A Balatonban tartózkodókra zivatar idején
a legnagyobb veszélyt a viharos széllökések és a villámlás jelentik.

1. Zivatarfelhők szele

A Balatonon a zivatarfelhők legfőbb veszélyforrása a belőlük fújó szél, a balatoni viharjelző rendszer feladata pedig az, hogy ezt a szelet legalább 30 perces időelőnnyel előre jelezze. Elsőre nem tűnhet soknak a 30 perc, de belegondolva, hogy ez alatt a “semmiből” milyen erőteljes zivatarok tudnak kialakulni, már más a kép. Fontos, hogy már a zivatar kialakulása előtt meg tudjuk becsülni, hogy mekkora szél fújhat majd belőle. A kialakulását követően pedig a vizuális megfigyelés, illetve a beérkező mérések alapján ez tovább pontosítható és mindezek alapján döntést lehet hozni a balatoni viharjelzések állapotáról. Abban az esetben, ha van esély erős (40 és 60 km/h közötti) széllökés kialakulására a Balaton valamely medencéjében, akkor ott I. fokú viharjelzés lép érvénybe. Ilyenkor csak a vízpart közelében, a parttól számított 500 méteren belül szabad tartózkodni. Amennyiben viharos (60 km/h feletti) széllökés is előfordulhat, akkor érvénybe lép a II. fokú viharjelzés, ilyenkor a fürdőzőknek, vízibicikliseknek és csónakoknak már egyáltalán nem szabad a vízben és a vízen maradni (3. ábra). 

3. ábra
A balatoni viharjelző rendszer kritériumai.

A zivatarok környezetében a viharos szél kialakulásának két alapvető mechanizmusa van: vagy maga a zivatarfelhő önállóan hozza létre a levegő lehűtése által (légzuhatag, kifutószélfront), vagy ehhez még hozzájárul az is, hogy „lehozza” a magasból az ott már alapból is fújó viharos szelet a leáramlások által. Míg előbbihez többnyire erős radarjeleket produkáló zivatarra van szükség, utóbbi egy gyengébb zápor, zivatar esetén is megtörténhet. Van egy harmadik, ritkán előforduló eset is – amikor a szélvihar a zivataroknak nem a leáramlási, hanem a feláramlási területén jön létre – ennek extrém megnyilvánulása a tornádó. 

A zivatarokból kifújó szél erősségének a meghatározása egy összetett előrejelzési feladat. A balatoni viharjelző meteorológusnak a következő tényezőket szükséges figyelembe vennie ahhoz, hogy megállapítsa, milyen erős szél várható egy zivatarfelhőből a tavon:

• légkör nedvességtartalma;
• felhőben levő vízcseppek és jégrészecskék mennyisége (radarmérés);
• alapszél erőssége (a felszínen és a magasban is);
• zivatarfelhő haladási sebessége;
• zivatar típusa (pl. egycellás, többcellás, szupercellás);
• zivatar életfázisa (pl. fejlődő, leépülő);
• forgó, örvénylő mozgások (pl. gustnadó, víztölcsér).

Légkör nedvességtartalmának szerepe

Talán elsőre nem is gondolnánk, de a légkör nedvességtartalma az egyik legfontosabb befolyásoló tényező a zivataros szélviszonyok alakításában. Ennek az az oka, hogy minél szárazabb a levegő, a csapadékhullás annál jobban le tudja hűteni. Ennek a hűtésnek az oka pedig az, hogy a felhőből kihulló esőcseppek a talaj irányába esve párologni kezdenek. A párolgás azt jelenti, hogy a vízcseppeket összetartó kötések felszakadnak, így a folyékony vízcsepp egy része gáz halmazállapotú lesz. A kötések felszakításához azonban energiára van szükség, amit a környező levegő biztosít, így a párolgó levegőnek csökken a hőmérséklete.

A csapadékhullás tehát hűti a levegőt a felhő alatt, a hűtés mértéke pedig attól függ, hogy mennyi nedvességet, mennyi vízpárát tud befogadni a levegő. Ha telítetté válik nedvességgel a légkör, akkor a párolgás miatt már nem tud tovább hűlni, így pedig nagyobb szelet sem tud okozni. A hidegebb levegő sűrűbb, ezáltal nehezebb lesz, mint a környezete, ami erősíti a zivatarfelhő leáramlását. Ez a leáramló hideg levegő a felszínt elérve szétterül és szelet okoz. Száraz légkör és intenzív csapadékhullás esetén olyan erőteljessé válhat a zivatarfelhő leáramlása, hogy a felszínre lecsapva, majd oldalirányba szétterjedve viharos erejű szelet tapasztalhatunk. Ezt a koncentrált, heves leáramlást légzuhatagnak (downburst) nevezzük. Távolról nézve igen látványos, közelről viszont rendkívül veszélyes időjárási jelenség (4. ábra).

4. ábra
Légzuhatag Siófok-Szabadisóstó felett 2019. augusztus 16-án. Fotó: Szilágyi Eszter 

Közel telített levegőben (80-90%-os relatív nedvességnél) a párolgás hatása minimális. Ilyenkor általában nem alakulnak ki viharos széllökések, hacsak egyéb tényező (pl. a zivatarok rendszerbe szerveződése) nem befolyásolja ezt. Magas nedvességtartalom esetén a zivatarok elsőszámú kísérőjelensége a nagy mennyiségű csapadék. Abban az esetben viszont, ha a légkör alsó részének (körülbelül 0-3 km-es magasság) relatív nedvességtartalma mindössze 55-70%-os, jó eséllyel számíthatunk zivatar környezetében viharos széllökések, akár légzuhatag kialakulására is. Ugyanakkor 50%-os átlagos relatív nedvességtartalom alatt már nagymértékben csökken a zivatarok létrejöttének az esélye. Ezek alapján azt is láthatjuk, hogy igen kevés nedvességtartalombeli különbség választja el egymástól a viharos, akár 80-100 km/h-s széllel járó zivatart és a ki sem alakuló zivatart. Ilyen határhelyzetben a balatoni viharjelző meteorológusnak a légkör minden rezdülését figyelemmel kell követnie. Feleslegesen nem adhat ki viharjelzést, a zivatarképződési folyamatok indulásakor viszont azonnal, sokszor már a mérések beérkezése előtt, a saját szemére hagyatkozva meg kell ezt tennie.

Vízcseppek és jégrészecskék mennyiségének a szerepe

A fentiekből már következik, hogy a zivatarból kifújó szelet meghatározza a csapadékhullás intenzitása és tartóssága is. Hiszen hiába száraz a légkör, ha nem hullik bele és nem párolog el benne elég csapadék, akkor nem tud lehűlni a levegő annyira, hogy leáramlása viharos szelet okozzon. A zivatarfelhőből kialakuló csapadékhullás értelemszerűen annál intenzívebb lehet, minél nagyobb koncentrációban és méretben vannak jelen a felhőben csapadékelemek. Minél magasabbra tud nőni egy zivatarfelhő, annál több (és nagyobb) csapadékelem alakul ki benne, így annál nagyobb eséllyel lehet belőle viharos szél. A csapadékelemek mennyiségéről, nagyságáról, illetve a felhő magasságáról a radarmérések adnak információt. Általában igaz, hogy minél erősebb, „pirosabb” a zivatarhoz tartozó radarjel, annál nagyobb szél alakulhat ki belőle.

Eddig csak párolgásról és vízcseppekről volt szó. Egy zivatarfelhőben azonban a vízcseppek mellett jelentős mennyiségű jégrészecske is jelen van. A felhőben levő jégnek pedig nagyon fontos szerepe van a szélviszonyok alakításában. A jég többféle halmazállapot-változáson is keresztül mehet: elolvadhat, majd elpárologhat, de a szilárd halmazállapotú jégből egyetlen lépésben is vízgőz lehet (szublimáció). A párolgáshoz hasonló okokból a jég olvadása is hűti a levegőt, így a lehűlés, a leáramlás és végeredményben a felszínen kialakuló szél erőssége annál nagyobb lehet, minél több jég van a felhőben. A jég szerepe azért is különösen fontos, mert a párolgás hűtő hatása csak addig tart, amíg telítetté nem válik nedvességgel a levegő. Az olvadás azonban ezt követően is folytatódik (pozitív hőmérséklet esetén) és tovább hűtheti a levegőt. Tehát záporeső esetén van egy fizikai korlátja annak, hogy meddig hűlhet le a levegő (így mekkora szél lehet), míg jégeső esetén nincs ilyen! Így például tavasszal, amikor még hideg a levegő és sokkal inkább jégrészecskék alkotják a felhőt, már a gyengébb záporok is nagy szelet okoznak. Ez akkor is igaz, ha a jégszemek esés közben elolvadnak és a felszínt már folyékony halmazállapotú csapadékelemek (záporeső) érik el, akkor is, ha szilárd halmazállapotú hódara hull, de abban az esetben is, ha a csapadék el sem éri a felszínt, útközben elpárolog, szublimál és csak ún. virga alakul ki (5. ábra).

5. ábra
A felszínt alig elérő csapadéksáv (virga) a Balaton felett.

Magasban uralkodó szélviszonyok szerepe

Abban az esetben, ha gyenge a szél (nem csak a felszínen, hanem a magasban is) és így a zivatarfelhő szinte egyhelyben áll, akkor belőle minden irányban viszonylag egyenletesen áramlik kifelé a lezúduló hideg levegő. Így a zivatarfelhő minden oldalán hasonló az esélye a szélerősödésnek. Az egyhelyben veszteglő zivatarok esetén a belőlük fújó szél általában nem terjed messzire a felhőtől, a zivatar közelében azonban könnyen lehetnek viharos széllökések.

Amikor van egy határozottabb mozgásiránya a zivatarfelhőnek, akkor a belőle leáramló hideg levegő jellemzően a zivatarfelhő előtt okoz szelet. Előbb megérkezik a felhő szele, aztán később a villámlás és a záporeső is. Egy zivatarfelhő mozgását jó közelítéssel az határozza meg, hogy milyen erősségű szél fúj körülbelül 3-5 km-es magasságban (tehát nem a felszínközelben!). Vannak azonban olyan esetek is, amikor a szél erőssége vagy iránya jelentősebben változik a légkör alsó pár km-es tartományában. Ilyenkor az is előfordulhat, hogy a zivatarból nem előrefelé, a cella áthelyeződési irányába, hanem oldalra fúj ki a szél. Sőt, a zivatar ritkább esetben akár „vissza is tud fújni”, azaz áthaladását követően is megindulhat belőle a szél. Így a zivatarfelhő miatt érvényben levő balatoni viharjelzések is csak akkor kerülhetnek visszavonásra, ha az már biztonságos távolságra elhagyta a tavat.

A zivatarból fújó szél erősségét nagyban meghatározza, hogy mennyire és mekkora területen hűti le a levegőt. Ez egyrészt függ a levegő nedvességtartalmától és a csapadékhullás intenzitásától, ahogy az imént már bemutattuk. Másrészt, ha zivatar mozgásban van, akkor újabb és újabb területeket hűt le a csapadékhullás által. Ilyen esetben kialakul egy jelentősebb hideg légtömeg, amely aztán szükségszerűen szétterjed, ez okozza a zivataros kifutószelet. A terjedő hideg levegő élén hirtelen történik meg a szélerősödés, sokszor hasonlóan, mintha egy hidegfront érkezne meg. Emiatt ezt kifutószélfrontnak is nevezzük. A kifutószélfront érkezését követően – a nagy hullámok kialakulása előtt – veszi fel a Balaton az egyik leglátványosabb, haragoszöld színét (6. ábra, 1. videó). A Balaton vize felett az időjárási frontok, így a kifutószélfront is látszólag fel tud gyorsulni, erősebbé tud válni a víz feletti alacsony súrlódás miatt. Emiatt például egy délnyugat felől érkező zivatarlánc a Balaton keleti medencéjében sokkal erősebb kifutószelet okozhat, mint a nyugatiban.

6. ábra
Kifutószélfront érkezése a közelben elhaladó zivatarfelhőből.
A víz felszínén kezdetben még csak kisebb fodrozódás figyelhető meg, majd
a zivatarfelhő áthaladását követően, annak irányából hirtelen felborzolódik, majd hullámossá válik a víz.

1. videó: Kifutószélfront érkezése a Balatonhoz (1:18-nál) 2025. május 22-én.

A zivatarfelhő haladási sebességével egy másik hatás is összefügg. Mint arról a fentiekben szó volt, a zivatarok képesek „lehozni” a felszínre a magasban, akár több kilométeres magasságban fújó szelet. Így a viharos széllökésekhez az is elegendő, ha valahol a légkör alsó 5 km-ében viharos szél fúj, ez a magassági szél zivatar közvetlen környezetében jelentkezhet a felszínen is. Ez a hatás különösen akkor jelentős, ha nagy méretű esőcseppek vagy sok jég hullik lefelé a felhőben. A felszínen pedig minél nagyobb alapszél fúj, értelemszerűen annyival kevesebbet kell hozzátenniük a zivataroknak ahhoz, hogy a széllökések ereje elérje a viharos fokozatot.

Zivatar típusának és életfázisának a szerepe

A tanulmánysorozat első részében már bemutattuk a balatoni zivatarok különböző típusait. A zivatartípus előrejelzésével közvetett módon már a zivatarral várható széllökésekről is fontos információt kapunk. A legnagyobb szelet a zivatarláncok és a szupercellák okozhatják a Balatonon. Ha ilyen zivatarok közelítenek, akkor igen nagy eséllyel számíthatunk 60 km/h-t meghaladó viharos szélre, sőt, még annak a lehetőségével is számolni kell, hogy akár erősen viharos, 90-100 km/h feletti széllökések is lehetnek. Különbség a két típus között, hogy a zivatarlánc nagy területet érint, a szupercella viszont egy keskeny sáv mentén végezhet jelentős pusztítást. A balatoni szélrekord is egy szupercellához kötődik: 2017. július 10-én egy délnyugat felől érkező forgó zivatarfelhőből lecsapó légzuhatag Balatonaligán 157 km/h-s széllökést okozott [3]. A mérések kezdete óta ez volt a Balatonnál valaha mért legerősebb széllökés. Míg a zivatarláncok esetében általában előbb érkezik meg a szél, mint a csapadék, a forgó zivatarfelhőknél nem feltétlenül ez a helyzet. A szupercella esetében ugyanis a szelet okozó leáramlás a forgás következtében körbetekeredhet a cella körül, és akár a legintenzívebb csapadék áthaladását követően is okozhatja a legnagyobb széllökéseket.

Mikor a szakemberek döntenek a viharjelzés állapotáról, nagyon fontos információ számukra az is, hogy a már kialakult zivatar élete milyen fázisában van. A maximális mért radarjel alapján első közelítésben már kapunk némi információt a zivatar erősségéről, így közvetett módon a várható széllökésekről is. Fontos azonban kiemelni, hogy önmagában a radarmérés nem elegendő ahhoz, hogy előrejelezzük a zivatarfelhő szelét, ahhoz a fentebb bemutatott tényezők (pl. légnedvesség, magassági szélviszonyok) mindegyikét számításba kell venni. Radarmérések alapján megállapítható egy zivatarfelhőről, hogy még fejlődni képes, erőteljes vagy már leépülő állapotban van. Egy fejlődő zivatarfelhő esetén még számolni kell azzal, hogy a későbbiekben erősödni fog a leáramlása és még nagyobb szelet fog okozni, míg egy leépülő zivatarfelhőről már feltételezhetjük, hogy környezetébe nem fokozódik tovább a szél, esetleg el sem éri a Balatont a cella.

Örvények

A zivatarokhoz kapcsolódóan kialakulhatnak különböző örvénylő mozgások is, amik a már alapból erős szelet még tovább fokozhatják. Az egyik ilyen a kifutószélfront örvény (gustnado). Nevéből eredően a kifutószélfront mentén, a zivatarból kifutó hideg és a labilisabb meleg levegő határán jön létre. Ezen a határfelületen az eltérő irányba fújó szél örvényeket hoz létre, amelyek a feláramlások hatására függőleges irányba is kiterjednek. Maga a jelenség gyakori, az viszont már ritkább, hogy azt látványosabban meg is „festi” a Balatonból felkapott víz (7. ábra). Vonalban érkező záporok, zivatarok kifutószélfrontja mentén azonban többször megfigyelhető a jelenség. A kifutószélfront örvény a Balatonon mindössze pár 10 méter magas, azt csak a felszín közelében festi meg a tó felszínéről felkapott víz. Átmérője is általában csak pár méter. A kifutószélfront gyakran már önmagában is viharos szelet okoz, ha pedig még ilyen örvény is rakódik rá, az még veszélyesebbé teszi.

A Balatonon a gustnado messze a leggyakoribb, viharos szelet okozó kis átmérőjű örvény, azonban nem az egyetlen. Zivatarfelhőkhöz kapcsolódóan akár a Balaton vizét a zivatarfelhővel összekötő, több száz méter magas vízoszlop, víz feletti tornádó, úgynevezett víztölcsér (tromba) kialakulására is megvan az esély. Rendkívül ritkán fordul elő, akár évtizedek is eltelhetnek anélkül, hogy látnánk víztölcsért a Balatonon, de arra is van példa, hogy egy éven belül többször kialakult. A víztölcsérekről fog szólni a tanulmánysorozat 5. része.

7. ábra
Kifutószélfront örvény (gustnado) a Balatonon a Fonyód előtti vízterületen
egy peremfelhős zivatarhoz kapcsolódóan 2024. május 21-én.
A horizonton két viharjelző lámpa narancssárga felvillanása is megfigyelhető
– természetesen másodfokú viharjelzés volt érvényben.
Fotó: Kiss Győző

Zivatarok közvetett hatásai

A zivatarok nem csak akkor tudnak szelet okozni a Balatonnál, ha közvetlenül érintik a tavat. Olyan változásokat képesek előidézni a légkör szerkezetében (pl. a légnyomási mezőben), hogy akár 50-100 km-es távolságból is eredményezhetnek viharos, akár erősen viharos széllökést a Balatonnál! Ehhez már nem elég egy magányos zivatarfelhő, nagyobb kiterjedésű, szervezett zivatarrendszerekre van szükség ilyen távoli hatás kifejtéséhez. Általánosságban azt mondhatjuk, hogy minél nagyobb egy zivatarrendszer kiterjedése, annál távolabbra tudja kifejteni a hatását. Ehhez hozzá jön még a légkör nedvességtartalma is: ezek a távolra hatások különösen száraz levegőben tudnak érvényre jutni. Okozott már a délnyugati határon elhaladó zivatarrendszer 90 km/h-t meghaladó széllökést a Balatonnál (8. ábra). Nyári éjszakákon pedig gyakori, hogy a Bécsi-medencéből az ottani erős nappali zivatartevékenységet követően éjszakára a Balaton fölé “csorog” a hideg levegő. Ilyenkor az országban egyedül a meleg Balaton felett fúj a szél, sehol máshol.

8. ábra
Nagy kiterjedésű, erős zivatarrendszer elhaladása a délnyugati határszélen.
Az ábrán a 40 km/h feletti széllökéseket is feltüntettük, ezek iránya minden esetben délnyugati volt
(azaz a zivatarrendszer irányából fújt). A zivatarok a Balatont egyáltalán nem érintették,
Szigligeten mégis erősen viharos, 91 km/h-s széllökést okozott a zivatarrendszer.

Miért lehet veszélyes a Balatonon a szél?

Porzó víz: Amikor egy zivatarfelhő kifutószélfrontja a víz fölé ér, nem tudnak rögtön hullámok kialakulni. Ehelyett eleinte a szél felkapja a Balaton felszínéről a vizet és szétporlasztja az apró vízcseppeket a levegőben. Kialakul a víz felett egy olyan vízpermet réteg, amelyben úgy is meg lehet fulladni, hogy az ember feje végig a víz felett van. 

Hullámzás: Idővel aztán létrejön egy egyensúlyi állapot, és kialakulnak a hullámok. A Balaton hullámai azonban veszélyesebbek lehetnek, mint a tengerek azonos méretű hullámai. Ennek az az oka, hogy a Balaton egy sekély tó a maga átlagos 3-4 méteres mélységével. Ez ahhoz vezet, hogy rajta sűrűbben ismétlődő, meredekebb lejtőjű hullámok alakulnak ki, amik hamar átbuknak, tarajossá válnak.

Áramlás: A hullámzás mellett ki kell hangsúlyozni a víz szél hatására történő áramlását is. Ha például a zivatarfelhő szele a szárazföld felől érkezik, akkor a part közelében még nem tudnak kialakulni nagy hullámok. Ettől még azonban a víznek erős sodrása lehet.

Széllökések, szélnyomás: A szél nem csak közvetett módon, a víz mozgásán keresztül, hanem közvetlenül is veszélyes lehet. Hirtelen jelentős nyomóerőt fejthet ki például egy vitorlafelületre. A vitorlások egy része, az ún. tőkesúlyos vitorlások, ugyan nehezen borulnak fel, azonban a le nem vont vitorlát egy hirtelen érkező kifutószélfront viharos szele igen hamar összetépheti. Érdemes megjegyezni, hogy a szél sebessége és nyomóereje nem egyenesen, hanem négyzetesen arányos egymással. Így például a 80 km/h-s szél nem kétszer, hanem négyszer akkora erőt fejt ki a vitorlafelületre, mint a 40 km/h-s.

9. ábra
A vízirendészet motorcsónakja a közeledő zivatarfelhő irányába tart.

 
2. Villámlás

A zivatarfelhők egyik leglátványosabb természeti jelensége a bennük lezajló elektromos kisülés, amit villámlás és mennydörgés formájában érzékelünk. A villámlás kialakulásához összetett folyamatok vezetnek a felhőn belül. Először is a zivatarfelhőben töltésszétválasztódásnak kell történnie, azaz egymástól jól elkülönülő pozitív és negatív elektromos töltöttséggel rendelkező régióknak kell kialakulnia. Ez a csapadékképződési folyamatok során tud végbemenni. Ahhoz, hogy érdemi töltésszétválasztódás kezdődjön, a felhőben szilárd halmazállapotú részecskék (jégkristályok, jégszemek, hódara) jelenléte szükséges. Elsőre azt gondolhatnánk, hogy ehhez elég a felhő felső részének 0 °C alá hűlnie, valójában azonban ennél lényegesen alacsonyabb hőmérséklet szükséges. Egy zivatarfelhőben ugyanis a negatív hőmérsékletből még messze nem következik, hogy az szilárd halmazállapotú részecskékből áll. Például -5 fokos hőmérsékleten még szinte csak folyékony halmazállapotú, úgynevezett túlhűlt vízcseppek alkotják a zivatarfelhőt, és még -40 Celsius fokos hőmérsékleten is előfordulnak benne túlhűlt vízcseppek. Egy felhő akkor válik potenciálisan alkalmassá villámlás kialakulásához, ha teteje eléri a -15 fokos hőmérséklet magasságát, ahol már kellően intenzívvé válik a jégképződés folyamata. Ez tavasszal már 3-4 km-es magasságban teljesülhet, nyáron azonban legalább 5-6 km-ig kell tornyosulniuk a felhőknek.

A zivatarfelhőkben erőteljes fel-, és leáramlások vannak jelen, emiatt pedig a kisebb-nagyobb részecskék (jégkristályok, nagyobb jégszemek, vízcseppek) ütköznek egymással. Ezek az ütközések jelentik a töltésszétválasztódás alapját a felhőben. Egy ütközést követően, ha -15 Celsius foknál alacsonyabb a hőmérséklet, a nagyobb, lefelé eső jégszemek, hódara szemek negatív töltésre tesznek szert, míg a kisebb, felfelé áramló jégkristályok töltése pozitív lesz. Így -15 Celsius fokos magasság körül kialakul egy negatív elektromos töltöttségű pólus, míg a felhő üllőjében, -40 °C körüli hőmérsékleten egy pozitív töltéstartomány jön létre. A zivatarfelhő a felszínen is egy pozitív elektromos töltöttségű tartományt alakít ki maga alatt, míg a felhőtől távolabb a felszín negatív töltöttségre tesz szert (10. ábra).

10. ábra
Egy balatoni zivatarfelhőben lezajló légköri elektromos folyamatok. A felhő különböző részein, illetve
a felszínen eltérő elektromos töltöttségű régiók alakulnak ki, ez pedig felhővillámok, illetve
lecsapó villámok kialakulását eredményezi.

Mindezen folyamatok következtében a pozitív és negatív tartományok között előbb-utóbb az elektromos tér erőssége elér egy olyan kritikus szintet, aminél a légkör egy-egy keskeny csatornában ionizálódik, azaz képessé válik az elektromos áram vezetésére. A villámlás szakaszosan alakul ki. Először a felhőből a talaj felé indulnak meg a negatív töltésű elektronok, pár száz méteres szakaszokban haladva, ezek között pedig rendkívül rövid időtartamra megtorpanva (előkisülés). Ez a szakaszosság adja a villám jellegzetes, cikk-cakkos alakját. Az előkisülés ellenkisülést indít meg a felszínről, majd ezek egy-egy ágának találkozásával létrejön a villámcsatorna, és megtörténik a villámlás látható része, a főkisülés. Ennek során extrém nagy sebességgel pozitív töltések áramlanak a talajról a felhőbe. Főkisülés a villámcsatornában akár 30-40-szer is végbemehet, mindez azonban pillanatok alatt lezajlik.

A villámokat két fő csoportra különíthetjük el: felhővillámokra és lecsapó villámokra. A felhővillámok fő ismertetőjegye, hogy nem a felszínre csapnak le, hanem vízszintes irányba terjednek (11. ábra). Kialakulhatnak egy zivatarfelhő pozitív töltésű üllője és negatív töltéstartománya között, de létrejöhetnek két különböző zivatarfelhő ellentétes elektromos töltöttségű része között is. A felhővillámok általában gyakoribbak, mint a lecsapók. A lecsapó villámok függőlegesen terjednek és villámcsapást okoznak a felszínen (12. ábra). Aszerint, hogy a felhő melyik töltéstartományát kötik össze a felszínnel, megkülönböztetünk pozitív és negatív lecsapó villámokat. Egy zivatarfelhőben rendszerint előbb a negatív lecsapó villámok jelennek meg (a felhő negatív pólusából a felszín pozitív töltésű részére). Ezek sokkal gyakoribbak, mint a pozitív töltöttségű üllőből a felszín negatív töltöttségű részére lecsapók. A pozitív lecsapó villámok azonban sokkal veszélyesebbek, ugyanis a felhőtől több, mint 10 km-es távolságra is lecsaphatnak. Innen ered a mondás: „derült égből villámcsapás”, valójában azonban ilyenkor is vannak felhők az égen, még ha közben akár napsütés is lehet.

11. ábra
Felhővillámok a HungaroMet Zrt. balatongyöröki kamerájának felvételén.
 

12. ábra
Lecsapó villám a Balatonon. Fotó: Simon André

A villámláshoz mennydörgés is társul. Ezt valamikor félelmetes, közeli durranásként, máskor hosszan tartó morajlásként hallhatjuk. A villám kialakulásakor a villámcsatorna extrém mértékben, körülbelül 30.000 Celsius fokos hőmérsékletre hevül fel. Emiatt azonnal és jelentősen ki is kell tágulnia, ez pedig egy lökéshullámot hoz létre. Hasonló ez a lökéshullám ahhoz, mint amikor egy felettünk elhaladó vadászrepülő átlépi a hangsebességet, ezzel hangrobbanást okozva. A villámlás esetén a villámcsatorna tágulási sebessége is meghaladja a hangsebességet. Ha a villámcsapás a közelünkben történik, akkor a dörgést éles, durranó hangként halljuk, ugyanis a hanghullámként érkező lökéshullám erős formában érkezik a fülünkbe. Távolabbi villámlás esetén hosszabban elnyújtott morajlás hallatszik, ugyanis a magasabb frekvenciájú hangokat már kiszűri a légkör. A legnagyobb távolság, ahonnan a dörgést még lehet hallani, körülbelül 20-30 km. Nem csak a dörgés hangszíne ad azonban információt a villám távolságáról, hanem a villámlás és a dörgés között eltelt időtartam is. Míg a villámlást gyakorlatilag azonnal látjuk, a hangsebességgel terjedő mennydörgés 1 km-t körülbelül három másodperc alatt tesz meg.

Míg a dörgés hangja 20-30 km-es távolságból már teljesen elnyelődik a levegőben, addig villámlást akár tízszer ilyen messze is láthatunk. Amikor tiszta a légkör és a Balatonnál kevés a felhő, jól láthatók a vízpartól az alföldi vagy éppen a kisalföldi zivatarfelhők, valamint éjszaka azok villámaiban is gyönyörködhetünk. De sikerült már megfigyelni több, mint 200 km-es távolságban, Csehország déli részén mozgó zivatarcella villámait is. Éjszaka a távoli villámok is közelinek érződhetnek, a rendelkezésre álló mérések alapján azonban ezek helye pontosan megállapítható. Villámlás idején kifejezetten veszélyes a Balatonon tartózkodni. Egyrészt a víz jól vezeti az elektromosságot (bár nem olyan jól, mint a sós tengervíz), így akár a villám lecsapásától távolabb is áramütés érheti a vízben tartózkodókat. Másrészt egy csónak alapból kitett célpont lehet a villámnak. Így ismétlődő villámcsapások esetén rendre másodfokú viharjelzés van érvényben a Balatonon, ami a vízben tartózkodás teljes tilalmát jelenti.
 

2. videó: Villámlás a Balatonnál egy zivatarlánc áthaladása közben.

Következő rész tartalmából

A mostani részében már megismertünk egy kisebb, felszínközeli, zivatarokhoz kapcsolódó örvényt: a gustnadot. A sorozat záró részében is örvényekről lesz szó, azonban egy sokkal ritkább, nagyobb és látványosabb jelenségről, a víztölcsérről. Ezek a víz feletti tornádók összekötik a vízfelszínt a zivatarfelhő több száz méter magas alapjával és az elmúlt 200 évben legalább 20 alkalommal kialakultak már a Balatonnál.

Hivatkozások:

[1] vizimentok.hu/hu/hirek2/a-vmsz-oesszefoglaloja-a-2024-evi-nyari-szezonrol-1778

[2] hirbalaton.hu/ma-veget-er-az-idei-viharjelzo-szolgaltatas-a-balatonon

[3] met.hu/ismeret-tar/erdekessegek_tanulmanyok/index.php?id=1931&hir=Heves_zivatarok,_legzuhatagok_a_Balatonnal