Álló léghullám a Balaton felett: miért fúj erősebb szél a Balatonnál hidegfront esetén?

Horváth Ákos

A 2020. október 13-i időjárási helyzetben órákon keresztül megfigyelhető volt, hogy míg az északi parton gyakoriak voltak a viharos széllökések, addig a déli parton még az erős fokozatot sem érte el a szél sebessége. Olyan időszak is volt, amikor a tó közepén az erős alapáramlással ellenkező irányban fújt a szél. A jelenség hátterében egy több órán keresztül fennmaradó un. orografikus állóhullám volt, amely nemcsak a szélviszonyokra, de a felhőzetre és a csapadékra, illetve az időjárást alakító ciklon szerkezetére is hatást gyakorolt.

Egy hegyvonulat áramlásmódosító hatása annál határozottabban jelentkezik, minél erősebb a légköri alapáramlás. Az adott napon a viharos szelet egy nagy kiterjedésű ciklon okozta, amelynek a centruma a talajközeli rétegekben a Tiszántúl felett volt, míg a tengelye a magassággal nyugat, délnyugat irányba dőlt (1. ábra). Ennek következtében a Dunántúl középső területein az alsó rétegekben már megindult a hideg levegő viharos északnyugati széllel történő beáramlása, míg 3-4 km felett még éppen ellenkező irányú délnyugati áramlás volt a meghatározó. Az alsó hideglevegőt és a felette lévő meleg légtömeget egy rendkívül éles, hullámzó front választotta el egymástól (2. ábra). A hidegfront ebben a helyzetben annyira megdőlt, hogy tulajdonképpen vízszintes helyzetet vett fel. A hideg és a meleg levegő keveredése, és a csapadékképződés így nem egy keskenyebb sávban, hanem nagyobb területek felett zajlott. Ilyen módon egyszerre fújt a hideg légtömeg bezúdulását jelző viharos északi szél a felszín közelében, és hullott a melegszektorra jellemző réteges esőfelhőből a jelentős mennyiségű csapadék. Ennél kissé erősebb, de hasonló időjárási jelenség figyelhető meg a közép-európai viharciklonoknál, amikor a nagy csapadék és a viharos szél együttes hatására jelentős károk keletkeznek a Dunántúlon. A havazásos-hófúvásos esetek egy része mögött ugyancsak hasonló jelenség áll.

A felszínközeli rétegekre ráfekvő hidegfront egy markáns választófelületként jelent meg az alsó légkörben, amelyen viszont felszíni hullámok, un. gravitációs hullámok tudtak kialakulni, különösen az olyan áramlásra merőleges akadályok mentén, mint a Bakony hegység. Az ilyen hegyek által keltett hullámokat nevezik orografikus hullámoknak vagy lee hullámoknak, amelyek létére az időjárási térképeken a hegyek szél alóli oldalán jelentkező alacsony nyomású teknő utal. 2020. október 13-án az ECMWF globális modell tengerszinti légnyomási mezején is megjelent a Közép-Dunántúlon az alacsonynyomású mező (3a. ábra), de ennél is markánsabban látszott a nagy felbontású nem-hidrosztatikus WRF modell légnyomási mezején (3b. ábra).

A kialakult orografikus állóhullám több órán keresztül fennmaradt, amely legjobban a Balaton déli partja fölött órákon át fennmaradó jellegzetes felhőzeten látszott (1. videó).

1. videó
A Balaton felett tartósan fennmaradó állóhullám 2020. október 13-án délután

A videó mutatja, hogy a Balaton középvonala felett folyamatosan képződtek az alacsony szintű felhők, amelyet a hidegfront ugyancsak alacsonyszintű áramlása déli irányba sodort. A frontok nyomán kialakuló hullámok nem ritkák a térségben, azonban azok ereje legtöbbször csak alacsony szintű, csapadékot nem adó gomolyfelhő-sávok kialakulásával jár (2. videó).

2. videó
Az orografikus állóhullám okozta gomolyos felhőzet egy szárazabb és mélyebb hidegfront esetén
2020. február 5-én

Ezúttal viszont csapadékot is adó felhőzet jött létre, amely a radar képeken is követhető volt (4. ábra). Az álló csapadékrendszer kialakulásához a vízszintesen fekvő hidegfront feletti meleg nedves levegő, illetve a dél-délkeleti irányból jövő konvergencia vonal is hozzájárult, amely az állóhullám emelése hatására intenzívebb csapadékot adott (3. videó).

3. videó
A radarmérésekből készült animáció (csak 30 dBZ feletti értékeket tekintve) alapján
látható a Balaton déli partján kialakuló csapadék vonal

Végül a felszíni szélmérések tekintetében is megfigyelhető, hogy amikor az északi parton viharos közeli szél fújt, a déli parton többször még az erős fokozatot sem érték el a széllökések. Volt olyan időszak is, amikor a keleti medence közepén lévő szélműszer éppen az egyébként erőteljes északias alapáramlással ellenkező irányú szelet jelzett (5. ábra).

A nagy felbontású számítógépes modellel (WRF modell) végzett szimuláció ugyancsak megerősíti az északi part feletti szélerősödést és leáramlást, illetve a Balaton feletti feláramlást (6. ábra).

A fentiek alapján elmondható, hogy a Bakony felől lecsapó bukószél viharos lökéseket okozott az északi parton, majd a Balaton felett ismét feláramlásba fordulva létrehozta a több órán át megmaradó és csapadékot adó hullám felhőt. Így fordulhatott elő, hogy a tó közepén a feláramlási zóna alatt legyengült, akár ellenkező irányúvá is váltott a szél. Valószínűleg az álló hullámhoz tartozó feláramlás erősségéhez hozzájárult az, hogy a Balaton vizének hőmérséklete 3-4 fokkal is melegebb volt a levegő hőmérsékleténél.

A jelenség részben arra is magyarázatot ad, hogy ciklon átvonuláskor, vagy sekély hidegfront betörésekor miért tartozik a Balaton térsége az ország legszelesebb területei közé.

 
1. ábra
Ciklon a Kárpát-medence felett 2020. október 13. 14 órakor (12 UTC);
a bal felső ábra a tengerszinti légnyomást (folytonos vonalak), a 925 hPa nyomásszinti szelet, illetve
a 850 hPa hőmérsékletét (színezett területek) mutatja;
a jobb felső ábrán a 700 hPa áramlási és szélviszonyai mellett a színezett területek a specifikus nedvességi mezőt mutatják;
a bal alsó ábrán az 500 hPa áramlási és hőmérsékleti viszonyai alapján dél felől hideg levegő áramlott a térség fölé;
a jobb alsó ábrán a 300 hPa-os szinten az ország középső része felett húzódó jet stream tengelye figyelhető meg

 
2. ábra
Vertikális szélprofil időbeli változása a Balaton nyugati partja közelében lévő pogányvári radar mérései alapján;
a folytonos kék vonal a szélfordulás alapján az alsó hideg északi szeles területet és
a felette lévő délkeleti területet elválasztó hullámzó frontfelületet mutatja

 
3a. ábra
Az ECMWF hidrosztatikus modellje által számított szél és légnyomás mezején 8 órakor (6 UTC)
megfigyelhető a Balaton térségében kialakuló lee nyomásteknő, illetve...

3b. ábra
...még markánsabban ugyan ez látható a WRF nem-hidrosztatikus modell mezejében is 14 órakor (12 UTC);
gyengébb formában, de a nyomásmezőben kivehető a Mecsek hatása is

 
4. ábra
A ciklon áramlási rendszerében a délnyugatról közeledő konvergencia vonalon (szaggatott vonallal jelölve)
az orografikus hullám emelő hatása miatt intenzívebb csapadéksáv alakult ki a Balaton déli partja felett (nyíllal jelölve);
az OMSZ radar kompozit képe a 2020. október 13. 18:10-s (16:10 UTC) időjárási helyzetet mutatja

 
5. ábra
Széllökések és átlagszél (m/s) a Balaton térségében 15 órakor (13 UTC);
a Balaton keleti területein a déli szél csak élénk maradt, az északi parton viharos közeli lökések voltak,
ugyanakkor a keleti medence közepén gyenge délkeleti szél fújt

6. ábra
Észak-dél irányú vertikális metszet a Balaton térsége felett a WRF modell számításai alapján 2020. október 13. 18 órakor (16 UTC);
az északi part felett a bukószél okozta leáramlással a felszín közelében viharossá fokozódott a szél, a víz felett feláramlás jött létre;
a piros területek a feláramlást, a kék területek a leáramlást jelölik