Szupercella: amikor félelmetes arcát mutatja az elsötétedett égbolt

A hétvégén bekövetkezett markáns időjárásváltozást a kora nyárból az őszbe való hirtelen visszaugrást egy markáns hidegfrontbetörés okozta. A Nyugat-Dunántúl felett kialakult hatalmas szupercella heves esőzést, jégesőt és viharos erejű széllökéseket hozott, a hőmérséklet pedig az egyik pillanatról a másikra jelentősen visszaesett. De mi is valójában a sokat emlegetett és nem egyszer komoly károkat is okozó szupercella?

illusztráció Fotó: NOAA

A szupercella olyan légkörfizikai jelenség, egy magasan fejlett viharfelhő, ami általában a zivatarláncokba fejlődött viharfelhőkből alakul ki. Szupercellának nevezzük azt a kiterjedt zivatarfelhőt, ami több tényező okán úgynevezett forgó feláramlással rendelkezik. A szupercellák a bölcsői a természet egyik legfélelmetesebb és legpusztítóbb jelenségének, a tornádóknak is.

A szupercella olyan fejlett és kiterjedt hosszú élettartamú viharfelleg, ami zivatarfelhők lánszerű sorából áll össze                 Fotó: Header

Szupercella: a pusztító viharok bölcsője

Szupercella kialakulására akkor van a legnagyobb esély, amikor egy magas páratartalmú meleg periódusnak hirtelen betört hidegfront vet véget. A betörő hidegfront ad ugyanis kellő energiájú emelőerőt, úgynevezett triggert a szupercella kialakulásához. A szupercellák alapvető jellegzetességét adó rotáló, vagyis erőteljes forgó feláramlást a meteorológiai szaknyelv mezociklonnak hívja. Feláramlás egyaránt keletkezhet az intenzív nappali besugárzás hatására - ezt nevezik talajalapú feláramlásnak-, valamint légköri front következtében. A szupercella jellegzetességét adó forgás közvetlen oka leggyakrabban a szélnyírás.

Szélnyírás általában komolyabb viharzónák, illetve zivatarfelhők közelében keletkezik. Vízszintes szélnyírás esetén a szél iránya rendkívül gyorsan és kiszámíthatatlanul változik, miközben a szél ereje változatlan marad. Függőleges szélnyírás esetén viszont nem a légáramlás iránya, hanem a szél ereje változik méghozzá igen drasztikus módon. Az erős szélnyírás komoly kockázatot jelent a légi közlekedésben, több súlyos légi katasztrófa is erre az időjárási jelenségre volt visszavezethető.

Amikor a légtömeg horizontális örvénylését a kialakuló zivatarfelhő erős feláramlása függőlegessé változtatja, és a szélnyírás, illetve a feláramlás között kellő egyensúly alakul ki, megteremtődnek a szupercella kialakulásának feltételei. Lényegüket tekintve a szupercellák egyfajta kis ciklonként is felfoghatók, amelyeknek a nagy rokonaikhoz hasonlóan van hideg és melegfrontjuk. 

Fejlett viharfelhő, vagyis egy szupercella        Fotó: NOAA

A szupercellák bárki által jól észlelhető jellegzetessége a csapadékzónától jól elkülönülő lencseszerű és kontrasztos felhőalap, továbbá az elő és hátoldali leáramlások. Utóbbiak alapján három nagyobb típusukat különíthetjük el: az LP (Low Precipitation) osztályú szupercellára a kevés hátoldali, a klasszikusra a jelentősebb, míg a HP (High Precipitation) osztályúra pedig az intenzív csapadék a jellemző.

 Magyarországon leggyakrabban a HP-osztályú szupercellák szoktak kialakulni. 

A rendkívül veszélyes tornádók elsősorban az LP típusú szupercellákban keletkezhetnek, amik hazánk területén rendkívül ritkák, bár az elmúlt három évtizedben a klímaváltozás hatására Magyarországon is egyre gyakoribbá váltak.

Pusztító erejű szél, jégeső és villámlás kíséri a szupercella útját

Ha nyáron a hosszabb ideig kitartó fülledt és párás meleg periódust markáns hidegfront betörése szakítja meg, heves zivatargócok alakulhatnak ki. Amikor a rendkívül jellegzetes és magasba feltornyosodó, a tetejükön pedig üllőszerűen ellaposodó zivatarfelhők (cumulonimbus, nemzetközi jelöléssel Cb) egymást követő láncokba állnak össze, szupercellává egyesülhetnek. A szabályos sorokba rendeződött és akár 10-15 kilométer hosszan elnyúló zivatarfelhőkből álló rendszer amennyiben egyetlen hatalmas viharfelleggé áll össze, óriási energia halmozódik fel a kialakuló szupercellában.

A szupercella útját heves esőzés, intenzív villámlás és erős szél kíséri                  Fotó: MTI/Varga György

 A szupercellán belül jóval erősebb a légáramlás mint a zivatarfelhőkben. 

A felfelé áramló légtömeg sebessége akár a 160-200 km/órás sebességet is elérheti. 

Ennek tudható be, hogy a felhőtömeg teteje egészen a tropopauzáig, 11-12 ezer méteres magasságig, kivételes esetekben pedig 18 ezer méterig, vagyis az alsó sztratoszféráig nyúlhat fel.

A tropopauza a légkör átmeneti rétege, ami az atmoszféra legalsó zónája a troposzféra, valamint második rétege, a sztratoszféra között húzódik. A tropopauza hozzávetőleg 12 ezer méteres magasságban van, ahol - 42 Celsius fok körüli a levegő átlaghőmérséklete.

Az orkánerejű feláramlás miatt a felszín közeléből hirtelen a magasba emelkedő páradús légtömeg kicsapódó vízgőz tartalma jéggé fagy, ami jégeső formájában zúdul vissza a talajszintre. A szupercellából gyakran 2 cm-es vagy még ennél is nagyobb jégdarabok hullhatnak alá. A szupercellát a sűrűn ismétlődő nagy erejű elektromos kisülések, intenzív villámlások jellemzik. 

A szupercellában a villámlások, vagyis az nagy energiájú elektromos kisülések száma meghaladhatja a percenkénti 80 ezer kisülést. 

Éppen ezért a szupercellák kialakulásának körzetét rendkívül heves, nem egyszer a legmagasabb veszélyességi fokozatot jelentő piros riasztási színű viharok kísérik. Azokon a területeken, amelyek felett átvonul a szupercella, rövid idő alatt akár 20-30 mm csapadék hullhat le. A szupercellákból kihulló és nem egyszer extrém mennyiségű csapadék villámárvizeket, a jégeső pedig súlyos mezőgazdasági vagy épületkárokat okozhat.

Szupercella, mint a tornádó bölcsője

A szupercella nem csak a heves viharoknak, jégesőknek és szeleknek, hanem a természet egyik legpusztítóbb jelenségének, a tornádóknak is a szülőanyja. A tornádó a fejlett viharfelhőből kiinduló kis átmérőjű, ám de rendkívül hevesen örvénylő és a talajszintig leérő olyan levegőoszlop, amelyben kisebb a légnyomás mint a környezetében. Éppen ezért a tornádó tölcsérén belül rendkívül erőteljes szívóhatás érvényesül, ami a nagyobb tömegű tárgyakat, így például gépkocsikat is képes a magasba emelni.

A szupercellából származó tornádók a leggyakoribbak és gyakran a legveszélyesebbek               Fotó: NOAA

 Tornádó akkor alakulhat ki, ha a kifejlett viharfelhő, vagyis a szupercella teteje legalább 10 ezer méterre vagy ennél nagyobb magasságra nyúlik fel. Ha a szupercella felső része a futóáramlatok (jetstream) zónájáig felhatol és egy ilyen áramlat keresztezi, az rendkívül erős szívóhatást okoz a felhő belsejében.

A futóáramlat egy hosszú és viszonylag keskeny légfolyosó a troposzféra és a sztratoszféra határán, amelyben rendkívüli sebességgel áramlik a levegő. A futóáramlatok hossza akár több ezer kilométerre terjedhet a szélességük ehhez képest csak egy-két száz kilométer. A futóáramlaton belül a légmozgás sebessége 160 és 320 km/óra között mozog. A futóáramlatok komoly szerept játszanak az időjárás alakításában.

Ha a kifejlett viharfelhő és egy futóáramlat találkozik, a szupercella belseje és a környező légtömeg között kialakuló nyomáskülönbség miatt a légoszlop lefelé irányuló intenzív örvénylésbe kezd és a felhőalap felé halad. Jelentős nyomáskülönbség fennállása esetén a légörvény kilép a felhőből, és amennyiben eléri a talajszintet létrejön a pusztító forgószél, a tornádó. A felhőalapból kilépő légörvény ormányszerű jelenség, amit ha nem éri el a felszínt tubának neveznek.

Egy cumulonimbus, vagyis klasszikus kifejlődött zavatarfelhő      Fotó: Wikimedia Commons

 Noha a pusztító tornádók tradicionális "őshazáját" az Egyesült Államok déli államai alkotják, a globális klímaváltozás miatt Magyarországon is számítani kell az egyre szélsőségesebb nyári vihargócok, szupercellák, sőt akár a tornádók kialakulására is. Ilyenre akadt már több példa a közelmúltban. Utoljára idén április 18-án csapott le egy klasszikus tornádó a Bács-Kiskun vármegyei Soltvadkert külterületére, jelentős károkat okozva. 2008-ban június 8-án Szeged-Algyő térségében alakult ki tornádó, majd három nappal később, június 11-én Miskolc környékén. Az elmúlt bő egy évszázad legpusztítóbb tornádója Biára (ma Biatorbágy) csapott le 1924. június 13-án. 

A 2008. júniusi miskolci tornádó tölcsére     Fotó: Wikimedia Commons

A biai tornádónak öt halálos, valamint több mint hatvan sebesült áldozata volt és ami néhány perc leforgása alatt több millió aranykorona kárt okozott. Az 1990-es évektől megszaporodott a forgószelek száma, a 90-es évtizedben már hat tornádó alakult ki hazai földön. Valószínű, hogy ez a tendencia a közeli jövőben is fennmarad az egyre szélsőségesebbre váló időjárás miatt.

A szupercella:

• egymást követő zivatarfelhőkből kialakuló fejlett viharfelleg,
• olyan hosszú életű kiterjedt légköri képződmény, ami a tengelye körül forgómozgást végez,
• a belsejében nagyon intenzív, orkánerejű a feláramlás,
• aktív villámlás, heves esőzés, jégeső és erős szél kíséri.