Mostanában nem csak az időjárás jelentésekben szerepelnek gyakran zivatarok. Az elmúlt néhány hónap viharai hevességük és pusztításuk okán a híradók szinte állandó vezető anyagai váltak.  Ez a gyakori jelenség távolról megfigyelve az egyik legszebb időjárási jelenség, közelről pedig már a benne lévő hatalmas energia vált ki tiszteletet a megfigyelőből és egyúttal okoz hatalmas károkat a földön.

A zivatarfelhő képződéséhez – és minden felhőképződéshez – a levegőben jelen kell lennie a kellő nedvességtartalomnak, majd ennek fel kell jutnia olyan magasságba, ahol lehűlve megindulhat a víz kicsapódása. A kicsapódáshoz szükség van még a levegőben lévő apró, szilárd magokra (aeroszolokra), például porszemcsékre, amelyekre a nedvesség kicsapódása megindulhat.

A kicsapódott vízgőz így vízcseppek vagy jégkristályok formájában lebeg tovább – ez maga a felhő. A “felhő” szó is jól leírja a folyamatot, vagyis hogy “hő” jut “fel” olyan magasságba, ahol már kicsapódhat a nedvesség.

Gomolyfelhők – az éles, határozott kontúr jelzi az aktívan fejlődő részeket

A zivatarhoz tehát az kell, hogy legyen valamilyen emelő mechanizmus, amely a melegebb, nedves levegőt olyan magasságba kényszeríti, ahol a nedvesség kicsapódhat belőle és ez az emelkedés kitart egészen nagy magasságokig. Az a magasság,  ahol a kondenzáció, vagyis a felhőképződés megkezdődik,  a felhőalap.

A legegyszerűbb esetben egy “magányos” zivatarcella kialakulásához elég lehet a nyáron, a napsütéssel felmelegített talaj által létrehozott termik, vagyis meleglevegő-feláramlás. A tipikus nyári gomolyfelhőket ezek a termikek hozzák létre. Olyanok ezek a gomolyfelhők, mint a termikek nyomjelzői az égen. A meleg légtömeg addig emelkedik, amíg a hőmérséklete nagyobb, mint a környezeté, vagyis a hőmérséklet-különbség miatti sűrűségkülönbség elég felhajtóerőt ad a további emelkedéshez.

Az emelkedés közben kicsapódó vízgőz pedig kialakítja a felhő formáját. Mivel a nedvesség kicsapódása maga is hőleadással járó fizikai folyamat, a gomolyfelhő fejlődése során eljön az a pillanat, amikor a felhő belsejében a nedvesség kicsapódása közben termelődő hő önfenntartóvá teszi a folyamatot. Innentől már nem a termik, vagy az egyéb felfelé kényszerítő erő, hanem maga a felhő fejlődése hozza létre a további emelkedéshez szükséges hőt.

Éles körvonalú, aktív, fejlődő gomolyfelhők

Ha a légköri viszonyok lehetővé teszik, hogy a gomolyfelhő tovább fejlődjön és nagy magasságba felnyúló tornyot alkosson, létrejöhet belőle a zivatarfelhő, mely akár 15 ezer méteres magasságig is felnyúlhat.

Gyakori, hogy egy melegebb levegőből álló légréteg elzárja a gomolyfelhők növekedésének az útját, így azok a fejlődés során beleütközve nem tudnak ennél a magasságánál feljebb jutni. Ilyenkor zivatar sem jöhet létre. Ha a felettünk lévő levegő szerkezete olyan, hogy felül mindig hidegebb légtömeg, alul pedig melegebb és nedves légtömeg helyezkedik el, akkor a légkör labilis és kedvez a zivatarképződésnek.

A meteorológusok ilyenkor figyelmeztetnek arra, hogy zivatarok fordulhatnak elő bárhol az országban. A zivatarok pontos helye előre ilyenkor gyakorlatilag kiszámíthatatlan, hiszen a pillanatnyi, néhány kilométeren belül és akár órákon belül is változó légköri viszonyok határozzák meg, hogy egy-egy heves zivatarcella éppen hol fog kialakulni.

Zivatarfelhők létrejöhetnek tereptárgyak miatt is, amikor a szél egy hegybe, vagy hegyvonulatba ütközve a magasba kényszeríti a melegebb levegőt és megkezdődik a felhőképződés.

Egész zivatarláncokat is létrehozó emelő erő lehet egy hidegfront, ahogy az hazánkban is elég gyakori, főleg az utóbbi hónapokban. Ilyen zivatarláncok végigvonulásakor a hidegfronttal  érkező hidegebb, sűrűbb levegő beáramlik a meleg, nedves, kisebb sűrűségű légtömeg alá és feltolja azt a magasba. Ekkor a hidegfront vonalában zivatarcellákból álló, országrészeken, sőt egész országokon átívelő zivatarláncok jönnek létre.

Hidegfront érkezése az OMSz radarképén egy markáns zivatarlánccal

A gomolyfelhő továbbfejlődésével létrejött zivatarfelhőnek három “életciklusa” van. A kezdeti, fejlődő állapotban a feláramlás dominál, ekkor tornyosul a magasba a gomolyfelhő és alakul ki belőle a zivatarcella.

A zivatarfelhő egyik eltéveszthetetlen ismertetőjele a felhő tetején lévő üllő forma. Az emelkedő melegebb légtömeg lehűlve elér egy egyensúlyi állapotot, amikor a hőmérséklete már nem nagyobb, mint a környezeté, így már nem emelkedik tovább, hanem vízszintesen szétterül a felhő tetején. Amíg a nedvesség vízcseppek formájában van jelen, addig éles, határozott körvonalakat látunk a gomolyfelhő szélein. Az elmosódott, fátyolos körvonalak már azt jelzik, hogy a nedvesség jégkristályokká alakult. A zivatarfelhő felül szétterülő “üllőjének” a körvonalait is ilyen jégkristályok adják.

Zivatarfelhő képződése – tornyosuló gomolyfelhő, majd megjelenik az “üllő”

A fejlődés második szakaszában megindul a csapadék hullása. Eközben elektromos kisülések is létrejönnek. Ilyenkor a felhő első részén még feláramlás van, mögötte pedig a kivált csapadékkal (ez lehet víz vagy jég) együtt megindul a lehűlt levegő leáramlása. Ez a hűvös, nagy sebességű légtömeg a földre leérve és ott szétáramolva (kifutószél) hozza létre a zivatarokkal együtt járó szélvihart, amely a viharkárok döntő többségét okozza.

A zivatarcella életének utolsó ciklusában már csak a leáramlás és a csapadékhullás jellemző, ilyenkor megszűnik a cellát alulról éltető nedves meleglevegő-utánpótlás és a zivatarcella feloszlik.

A zivatarcellák még hevesebb változata a szupercella. Ha a zivatarképződéssel egyidőben nagy magasságban jóval nagyobb szélsebesség uralkodik, mint kisebb magasságban, esetleg a szélirány is megfelelően változik felfelé haladva, akkor az a kéményhatáshoz hasonlóan felülről megszívja a zivatarcellát. A felül kialakult relatív vákuum miatt a zivatarcella belsejében extrém alacsony légnyomás és még hevesebb feláramlás jön létre.

Az ilyen szupercellák az északi féltekén az óramutatóval ellenkező irányú forgó mozgást végeznek. Jellemzően ezekből a felülről is szívott, örvénylő, rendkívül látványos szupercellákból alakulhatnak ki a tornádók. Már idén is több ilyen szupercellás zivatar és tornádó volt Magyarországon.

A négy halálos áldozatot és több, mint 250 sérültet maga után hagyó 2006 augusztus 20-i budapesti vihart is egy északnyugat felől érkező szupercella okozta.

Egy szupercella és egy “hagyományos” zivatarfelhő

Függetlenül attól, hogy milyen emelő mechanizmus hozta létre, a zivatarcella belsejében mindig óriási feláramlások és heves turbulenciák vannak, amelyek minden bele kerülő repülőgépben komoly szerkezeti károkat okozhatnak.  A zivatarcellában a feláramlás sebessége több tíz m/s lehet (állítólag a valaha mért legnagyobb feláramlás egy felhőben 86 m/s volt…) – ez már igen nagyméretű jégdarabokat is lebegésben tarthat, amelyek tovább hízva végül csapadékként lehullanak. A lehulló jég mérete a zivatarban uralkodó feláramlásoktól függ. Minél hevesebbek ezek, annál tovább tudják levegőben tartani a folyamatosan hízó jégszemeket, amelyek végül kihullanak.

A heves légörvények és feláramlások mellett a felhőben lévő villámlások és a lebegésben tartott, vagy kihulló jég is okozhatja egy belerepülő gép pusztulását. 2001 júniusában a Synergon vezérkarát szállító Cessna-210-es is egy zivatarcella áldozata lett – a heves légörvények törték darabokra a repülőgépet.

Zivatarfelhő a világűrből a látványos, szétterülő üllővel

Ez a gyönyörű, de a repülés számára rendkívül veszélyes jelenség kerülőre kényszeríti a legnagyobb repülőgépeket is. Hamarosan a flightradar24 és időjárási radarképek összevetésével láthatjuk, milyen “tisztelet” övez egy-egy zivatarzónát a polgári repülésben.

Korábbi anyagaink:
Villám és repülés

Ajánlott linkek:
A zivatarok típusai
Viharvadászok – gyönyörű zivatar-fotókkal
Szemléletes magyarázó animáció a zivatarképződésről
Alakot ölt a zivatarfelhő -gyorsított videó