2020. április 8. szerda
Tanulmányok

OMSZ: 2020. február 14. 12:21

Viharciklon Amerikából – Ciara nevű ciklon meteorológiai háttere

2020. február 10-én a reggeli óráktól a Dunántúlon erős délnyugati szél jelezte, hogy Magyarországot is megközelítette a Ciara nevű ciklon, amely az előző napokban súlyos károkat okozott Nyugat-Európában. Az óceán felől a kontinensre lecsapó viharciklon Nagy-Britanniában az orkán erősségű szél mellett árvizeket is okozott. A vihar Németországban egyes tartományokban megbénította a vasúti közlekedést és Közép-Európában is áramellátási zavarok kísérték az átvonulását. A kontinens nyugati részéhez képest Magyarországon visszafogottabb volt a ciklon hatása. Február 10-én a délnyugati szelet a Balaton környékén kísérték 100 km/h körüli széllökések, majd a következő napon, a ciklon hátoldalán ugyancsak a Dunántúlon mértek 110 km/h-t is meghaladó lökést, ekkor már északnyugati irányból. A február 10-én este, illetve 11-én reggel kialakult zivatarok tovább tarkították az időjárási képet. A vihar mellékhatásaként jelentős vízmozgás alakult ki a Balaton hossztengelye mentén.

Horváth Ákos

A viharciklonok bizonyos években nagyobb gyakorisággal fordulnak elő, így például 2013–2014 telén a mostanihoz hasonló erősségű légörvények sújtották Európát (Karácsonyi viharciklonok, Atlanti viharciklonok 2014. február közepén). Közel három hónapja 2019 novemberében is volt már egy, Amelie elnevezésű viharciklon, amely szintén hatással volt hazánk időjárására. A Ciara ciklon azonban kialakulása és erőssége terén is kiemelkedik a hasonló képződmények közül, az egész hemiszférát átfogó folyamatok eredményeként jött létre.


Vihar előélete

Egy légörvényt vagy időjárási frontot ritkán lehet hosszabb időre visszakövetni, azonban a Ciara ciklon esetén már február 2-án analizálni lehetett az Egyesült Államok nyugati partvidékén egy olyan hidegfrontot, amely a ciklon elődjének tekinthető (1. ábra). A léghullám egy sarkvidéki hideg betöréshez rendelhető, amely az alsó és középső troposzféra hőmérsékleti mezejében, illetve a jet stream éles irányváltásában (un. jet streak) is felismerhető. Ez a hidegfront február 4-re már Észak-Amerika keleti partjához közeledett a jól látható lefűződő magassági hideg maggal (2. ábra). A légörvény itt találkozott a Mexikói-öböl felől áramló nagy nedvességtartalmú levegővel, és innen kezdve ez a trópusi eredetű nedvesség is fontos szerepet kapott. A nagy hőmérséklet különbség és az erős áramlás keltette dinamikus instabilitáshoz (baroklin instabilitás) hozzájárult a nedvesség kicsapódás okozta latens hőfelszabadulás, amely gerjesztett egy mélyülő és méretében növekvő ciklont (3. ábra). Végül a harmadik tényező a több napja fennálló erős áramlási rendszer volt, amely Amerikától az angol partokig húzódott. Az itt található több ezer km hosszú erős észak-déli hőmérsékleti és nyomási gradiens zónán egy kisebb légköri perturbáció is gyorsan növekvő hullámot lett volna képes létrehozni. Pár hónappal korábban az Amelie nevű ciklon nagyon hasonló körülmények között fejlődött ki, és akkor egy korábbi trópusi vihar képezte az indító hatást.

Ezúttal azonban nem egy viszonylag kisméretű trópusi örvény, hanem egy önmagában is hatalmasra növekedett mérsékelt övi ciklon „vetette rá magát” a nagy hasznosítható energiát jelentő hosszú zónára, és az egyre erősödő ciklon másfél nap alatt átért az óceán egyik partjáról a másikra (4. ábra). Az óceán fölött átkelő ciklonban jól követhető volt az a dinamikus meteorológiából ismert kapcsolat, miszerint a jet stream magja előtt, a bal kilépő oldalon gerjesztett feláramlás a felszíni nyomásmezőben depressziót okoz. A jet stream ilyen módon az óceáni átkelés során folyamatosan mélyítette a ciklont. (5. ábra). Az óceán felett a ciklon déli oldalán lévő jet stream-ben a szél sebessége a számítások szerint a 120 m/s (432 km/h) sebességet is elérte. (A médiában széles nyilvánosságot kapott, hogy az extrém erős jet stream lehetővé tette a British Airways egyik Boeing 747-es repülőgépének, hogy rekord idő, pár perccel kevesebb, mint 5 óra alatt megtegye a New York – London útvonalat, ami egyébként 6 órát igényelt volna.)


Vihar Európa felett

A ciklon előoldali szele február 9-én a reggeli órákban érte el a dél-angliai partokat (6. ábra), ahol rövidesen 120 km/h feletti széllökések alakultak ki a nyugati-délnyugati áramlás során, illetve a Wight szigeteken 155 km/h erősségű széllökést is mértek. A légörvény a magával hozott trópusi eredetű nedvességét felhasználva sokfelé zivatarokat és felhőszakadásokat is okozott, így Walesben 24 óra alatt 177 mm csapadék is lehullott. A gyorsan vonuló ciklon hidegfrontja a délutáni órákban érte el a szigetországot (7. ábra), majd február 10-én a vihar már a kontinens belsejében volt (8. ábra). Németországban a tengerparton sokfelé 120 km/h, a Harz-hegységben 140 km/h, míg Ausztriában, Tirolban 149 km/h széllökéseket mértek. A Kárpát-medencében is elsősorban a vihar előoldali, délnyugati szele okozott 100 km/h körüli széllökéseket, azonban erőssége alatta maradt a Nyugat-Európában tapasztaltaknak. A ciklon előresiető hidegfrontja február 10-én az esti órákban haladt át a Kárpát-medence felett, illetve a ciklon áramlási rendszerében keletkezett hullámon egy újabb hidegfront érte el a kontinens nyugati partját (9. ábra). Ez a hidegfront közel 100 km/h-s sebességgel haladt keresztül Európán, és másnap reggel már a Dunántúlra csapott le viharos, ezúttal északnyugati szelével (10. ábra).

Angliában és Walesben a szélvihar és a nagy csapadék keltette árvizek együtt okozták a károkat. A kontinensen főként Németország szenvedte meg a hosszan tartó szélvihart, de szerte Európában komoly fennakadások voltak az áramszolgáltatásban, közlekedésben és legkevesebb hét halálos kimenetelű baleset is a Ciara ciklonhoz köthető.


Ciara viharciklon hatása Magyarországon

Az atlanti viharciklonok általában a kontinens északnyugati, illetve északi részén fejtik ki pusztító hatásukat, a Kárpát-medencét legtöbbször csak a ciklon déli oldala érinti. A Ciara viharciklonnál is hasonló volt a helyzet és a nyugat-európaihoz képest nálunk valóban gyengébb volt a szélvihar. Azonban a helyzeten sokat rontott, hogy egy héttel korábban egy még nagyobb, két napig tartó szélvihar sújtotta a Dunántúlt. A korábban meglazult fák, meggyengült szerkezetek, így a Ciara érkezésekor már sérülékenyebbek voltak. A vihar első napjának délnyugati, majd a második napjának északnyugati szele mintegy körbecsavarta az előző héten már amúgy is meggyengült fákat, tereptárgyakat. Ezzel is magyarázhatóak a szokatlanul magas számú viharkárok.

Február 9-én a késő esti óráktól a délnyugati szél fokozatosan felerősödött, és 10-én délelőtt már sokfelé elérte a viharos erősséget. A legerősebb széllökések 11 óra körül voltak, amikor Siófokon 100 km/h, majd Sümegen 102 km/h sebességet mértek az OMSZ műszerei (11. ábra). A déli óráktól egy gyenge konvergencia vonal átvonulását követően jelentősen gyengülni kezdett a szél. Végül az érkező első hidegfront hatására kialakult záporok és zivatarok nyomán több helyen északnyugatira fordult, de már nem erősödött fel a légmozgás. A nagyon gyors mozgású második hidegfront 11-én reggel érte el az országot, és torlasztó hatására februárban szokatlan zivatar vonal alakult ki és vonult át az országon, meglehetősen aktív villámtevékenységgel (12. ábra). A fronthoz tartozó zivatarok, majd a megnövekvő nyomás gradiens hatására ismét viharossá erősödött az északnyugati szél, és az előző napinál is erősebb széllökéseket regisztráltak a Dunántúlon (Mosonmagyaróvár 101 km/h, Tés 112 km/h, Siófok 96 km/h). A szélvihar a késő délutáni óráktól kezdett mérséklődni.


Balaton vízmozgása

A ciklon előoldalán kialakult hosszan tartó, gyakran viharos délnyugati szél hatással volt a Balatonra is, ahogy egy OMSZ közlemény azt több nappal korábban már valószínűsítette. A Balaton hossztengelyében fújó szél (13. ábra) hatására magas, sokfelé az 1 m amplitúdót is megközelítő hullámok alakultak ki, amelyek a tó tengelyében mozogtak északkeleti irányba (14. ábra). Az egyirányú hullámzás szükségszerűen jelentős tömegátrendeződéssel járt, így a keleti medencében megemelkedett, a nyugati medencében viszont lecsökkent a vízszint. A Közép-Dunántúli Vízügyi Igazgatóság tájékoztatása szerint 97 cm vízszint különbség is előfordult Keszthely és Balatonfűzfő között a déli órákban (15. ábra). A vízszintemelkedéshez a keleti parton még hozzájárult a hullámzás is, így fordulhatott elő, hogy nagyobb parti területek víz alá kerültek. A szél hatására történt balatoni vízmozgás nem ritka jelenség, azonban az ilyen nagymértékű kilendüléshez a mostanihoz hasonlóan markáns ciklonra van szükség. Az eddigi rekordot a 2007 januárjában hasonló pályán átvonult Kyrill ciklon okozta, amely akkor 101 cm kilengést hozott létre.


Összefoglalva elmondható, hogy az atlanti térségből jövő viharciklonok nem rendkívül ritka jelenségek, a Ciara viharciklon azonban típusán belül is erősnek számított. Kutatók kapcsolatot látnak olyan több éves periódus idejű légköri oszcillációk, mint például a NAO és a viharciklonok előfordulása között. Mint a jelenlegi és a korábbi tanulmányok alapján is látható, az ilyen légköri kolosszusok kialakulása mögött hemiszférát átfogó folyamatok állnak.

1. ábra 

1. ábra
A Ciara viharciklon elődje az Észak-Amerika nyugati partjainál jelölt hidegfront (bal felső ábra).
Az ECMWF 2020. február 2. 6:00 UTC-s hemiszférikus analízisén a 850 hPa nyomás szint hőmérséklete (bal felső ábra),
a 700 hPa nyomási szint specifikus nedvessége (jobb felső ábra), az 500 hPa-os szint hőmérsékleti mezeje (bal alsó ábra)
és a 300 hPa-os szint szélsebesség mezeje (jobb alsó ábra) látható.

 2. ábra

2. ábra
Az Észak-Amerikán keresztül vonuló hidegfront mögött a sarkvidéki hideg levegő lefűződése látható, míg
a front előtt a Mexikói-öböl felől északnak felnyúló nedves szállítószalag figyelhető meg.
Az ECMWF 2020. február 4. 12:00 UTC-s hemiszférikus analízisén a 850 hPa nyomás szint hőmérséklete (bal felső ábra),
a 700 hPa nyomási szint specifikus nedvessége (jobb felső ábra), az 500 hPa-os szint hőmérsékleti mezeje (bal alsó ábra)
és a 300 hPa-os szint szélsebesség mezeje (jobb alsó ábra) látható.

 3. ábra

3. ábra
Észak-Amerika keleti partjaihoz érkező hidegfront a Mexikói-öbölből származó nedvességgel keveredve mély ciklont hozott létre.
Az ECMWF 2020. február 7. 18:00 UTC-s hemiszférikus analízisén a 850 hPa nyomás szint hőmérséklete (bal felső ábra),
a 700 hPa nyomási szint specifikus nedvessége (jobb felső ábra), az 500 hPa-os szint hőmérsékleti mezeje (bal alsó ábra)
és a 300 hPa-os szint szélsebesség mezeje (jobb alsó ábra) látható.

 4. ábra

4. a-d ábra
A viharciklon átkelése az óceánon a 850 hPa nyomásszint alapján.
Az ECMWF 850 hPa hemiszférikus analízisén az időpontok:
a) 2020. február 8. 6:00 UTC; b) február 8. 12:00 UTC; c) február 9. 0:00 UTC; d) február 9. 12:00 UTC.

 5. ábra

 5. ábra
A jet stream ciklon-erősítő hatása.
A jet stream magja előtt jobbra, a tengerszinti légnyomás mezejében megfigyelhető a ciklon mélyülése.
Az ECMWF analíziseken a 300 hPa szélerősség (színezett területek) és szélirány, valamint
a tengerszinti légnyomás (folytonos vonalak) láthatóak:
a) 2020. február 8. 18:00 UTC; b) február 9. 6:00 UTC; c) február 9. 12:00 UTC; d) február 9. 18:00 UTC időpontokban.

 6. ábra

6. ábra
A gyors mozgású Ciara ciklon 2020. február 9. 6:00 UTC-re elérte Európát.
Az ECMWF analízisén a színezett területek a 850 hPa nyomási szint hőmérsékletét,
a szélzászlók a 925 hPa szint szélviszonyait, a folytonos vonalak a tengerszinti légnyomást ábrázolják.
A sárga színnel jelölt konvergencia vonal mentén érte el a szél a maximumát.

 7. ábra

7. ábra
A Ciara ciklon renkívül nagy nyomás gradiensű déli része egész Nyugat-Európát beborította.
Az ECMWF 2020. február 9. 18:00 UTC analízisén a színezett területek a 850 hPa nyomási szint hőmérsékletét,
a szélzászlók a 925 hPa szint szélviszonyait, a folytonos vonalak a tengerszinti légnyomást ábrázolják.
A sárga színnel jelölt konvergencia vonal mentén érte el a szél a maximumát.

 8. ábra

8. ábra
2020. február 10. 6:00 UTC-kor a Kárpát-medence fölé húzódott a ciklon viharos szelű melegszektora.
Az ECMWF analízisén a színezett területek a 850 hPa nyomási szint hőmérsékletét,
a szélzászlók a 925 hPa szint szélviszonyait, a folytonos vonalak a tengerszinti légnyomást ábrázolják.
A sárga színnel jelölt konvergencia vonal mentén érte el a szél a maximumát.

 9. ábra

9. ábra
2020. február 10. 18:00 UTC-kor a ciklon első hidegfrontja a Kárpát-medence fölé került, míg
az atlanti partok fölött egy újabb hullám mélyült ki rendkívül gyors hidegfronttal.
Az ECMWF analízisén a színezett területek a 850 hPa nyomási szint hőmérsékletét,
a szélzászlók a 925 hPa szint szélviszonyait, a folytonos vonalak a tengerszinti légnyomást ábrázolják.

 10. ábra

10. ábra
2020. február 11. 06:00 UTC-kor a ciklon második, rendkívül gyors mozgású hidegfrontja elérte a Kárpát-medencét.
Az ECMWF analízisén a színezett területek a 850 hPa nyomási szint hőmérsékletét,
a szélzászlók a 925 hPa szint szélviszonyait, a folytonos vonalak a tengerszinti légnyomást ábrázolják.

 11. ábra

11. ábra
A dunántúli délnyugati szél a maximumát a konvergencia vonal előtt érte el.
A 2020. február 10. 10:00 UTC-s időjárási helyzetet mutató ábrán a folytonos vonalak a tengerszinti légnyomást,
a számok a legerősebb széllökéseket mutatják az OMSZ mérőállomásain.
A sárga vonal a nyugatról közeledő konvergencia vonalat mutatja.

 12. ábra

12. ábra
A ciklon második, gyors mozgású hidegfrontja zivatarokat torlasztva vonult végig az országon.
A 2020. február 11. 6:00 UTC-s időjárási helyzetet mutató ábrán a folytonos vonalak a tengerszinti légnyomást,
a számok a legerősebb széllökéseket mutatják az OMSZ mérőállomásain.
A sárga vonal a front előtti konvergencia vonalat jelzi.

 13. ábra

13. ábra
A Siófoki széllökések (sötét vonal) és a szélirány (zöld vonal) regisztrátuma 2020. február 10-én.
A 10 és 12 óra közötti szél maximum a konvergencia vonal előtt alakult ki, majd
a konvergencia vonal átvonulását követően gyengült a szél.

 14. ábra

14. ábra
Az OMSZ nowcasting rendszere által számított szélmező és hullám magasság értékek 2020. február 10. 11 UTC-kor.
A Balaton keleti medencéjében a hullámok elérték az 1 m amplitúdót.

15. ábra 

15. ábra
A Balaton vízjárása a Ciara viharciklon átvonulása során
(Közép-Dunántúli Vízügyi Igazgatóság hozzájárulásával)


Tanulmányok