Horváth Ákos – Nagy Attila
2011–2012 rendkívüli aszályai

Meteorológiai háttér


A 2012. év rendkívüli szárazsága nem tekinthető egy év elszigetelt időjárási jelenségének és nem szorítkozott Közép-Európa országaira, hanem egy hoszszabb távú és az északi hemiszféra jelentős részére kiható időjárási anomália része. A hosszú aszályos periódusok mögött a nyugati szelek övének cirkulációs rendszerében fellépő változások állnak. A légköri áramlásrendszer tartós megváltozása kihat a légköri nedvesség eloszlására, és ezen keresztül a felhőzetre és a csapadékra. 2011-ben országos átlagban alig több mint 400 mm csapadék hullott, amely a sokéves átlag kétharmad része. Várhatóan az idén sem lesz jobb a helyzet.  Az alábbiakban azt az önmagát gerjesztő folyamatot mutatjuk be, amely végső soron az elmúlt két év rendkívüli szárazságának a hátterében áll.

A víz szerepe a globális cirkulációban
A Föld légköre egy gigászi hőerőgéppel hasonlítható össze. A kazán szerepét a trópusi öv játssza, ahol hatalmas területeken a napsugárzás hatására felmelegszik a levegő. A trópusokon a napsugárzás rövidhullámú energiabevételének és a felmelegedett felszín hosszúhullámú kisugárzásával járó energiaveszteségének a mérlege pozitív.  A hőerőgép hűtőjének szerepét a pólusok körüli területek kapják, ahol a rövidhullámú besugárzás és a hosszúhullámú kisugárzás különbsége negatív. A kazán és a hűtő közötti energiakülönbség egy része kinetikus energiává alakul, és a kialakuló légmozgásokra még rárakódik a föld forgásából jövő eltérítő erő is. A hőerőgép mechanikus szerkezetének szerepét a fenti hatások eredményeként létrejövő és a mérsékelt öv időjárását meghatározó nyugati szelek, a ciklonok öve tölti be.

A globális cirkuláció működésében meghatározó szerepet kap még egy elem: a víz. A hőerőgép hasonlatánál maradva: a víz olyan adalékanyagnak tekinthető, amely képes arra, hogy egy-egy kisebb területre koncentrálja a légköri energia felszabadulását. Konkrétan: a nyugati szelek övében kialakuló ciklonok erősségét alapvetően befolyásolja az, hogy bennük mekkora mennyiségű vízgőz képes kicsapódni és ezzel együtt mennyi látens hő szabadul fel. A ciklonokban történő nedvességkicsapódás felhő- és csapadékképződéssel jár, vagyis a nagyobb csapadékot adó ciklonok általában gyorsabban fejlődnek és mélyebbek lesznek. A ciklonokba beáramló vízgőz sokszor nagy távolságból érkezik, nemegyszer a trópusi meleg tengerekből jut a légkörbe és úgynevezett nedves szállítószalagokba rendeződve áramlik fel a nyugati szelek övébe. Másrészt viszont a ciklonok áramlási rendszerében lezajló összeáramlások és feláramlások teremtik meg a vízgőz kicsapódásának feltételeit, vagyis a csapadékképződést. 

A nedvesség hiánya a felhőzet csökkenésével jár, amely közvetlenül kihat a hőmérsékleti szélsőségek alakulására. A legnagyobb napmagasság idején, júniusban és júliusban Közép- és Dél-Európában úgy is ki tud alakulni rendkívül meleg időjárás, hogy nem áramlik be déli, meleg levegő, mindössze a felhőzet hiányában heteken keresztül zavartalanul sütő nap melegíti fel az alsó légkört. A másik oldalról, a nedvesség hiányában akár egy kora őszi hidegfrontot követő éjszakán a zavartalan hosszúhullámú kisugárzás miatt is fagypont alá süllyedhet a hőmérséklet. Nedvesség hiányában gyengébb lesz a nyugati szelek öve és északabbra terjeszkedik a sivatagot jellemző leszálló légmozgások öve.      

A vízgőznek még nagyobb szerepe van a helyi időjárás alakításában, mindenekelőtt a zivatarok esetén. A gomolyfelhőben a vízgőz kicsapódása látens hő felszabadulásával jár, ami belülről melegíti a felhőt. A környezeténél melegebb gomolyfelhőre ilyen módon felhajtóerő hat, amely így percek alatt a magasba törhet, feltéve, hogy rendelkezésére áll elegendő fűtőanyag, azaz vízgőz. A gomolyfelhőket fűtő vízgőz egy része a nedves talajból származik és a napsugárzás hatására felmelegedett talajból párolog a légkörbe. Nedves telet követően, vízzel telített talajállapot mellett könynyebben alakulnak ki a nyár elejei helyi zivatarok, mint kiszáradt talajfelszín fölött, amikor csak a távolról idesodródott vízgőzre számíthatnak. Az energiaátalakulásban elhasználódott „segédanyag”, a kicsapódott víz és az abból hulló eső, vagy éppen annak hiánya meghatározza a mezőgazdaságot, a környezetet, végső soron az egész életünket.

A földi cirkulációt tovább bonyolítja a légkört alulról határoló földfelszín, az óceánok, szárazföldek vagy a hegységek változatos eloszlásával. A tenger és szárazföld eltérő felszíne közvetlenül hat a cirkulációt meghatározó két fő elemre, az energia háztartásra és a nedvesség forgalomra. Egész Eurázsia éghajlata és időjárása gyökeresen más lenne, ha például a Földközi-tenger jóval délebbre terjedne ki, és a száraz Szahara helyett egy trópusokig lenyúló meleg tenger lenne, hiszen a mérsékelt övi ciklonok jelentős nedvesség forráshoz jutnának, és a napsugárzás energiája nem a levegő melegítésére, hanem párolgásra fordítódna. 
 

1. ábra. A hideg tengervíz hatására az alsó rétegekben lehűlő levegő
nem tud feljutni a szabadlégkörbe (bal oldali kép), míg a meleg víz fölött az átkeveredés zavartalan (jobb oldali kép)

Hasonlóan meghatározó szerep jut a hegyláncoknak. A Sziklás-hegység Alaszkától Mexikóig húzódó hegyláncai a nedvesség áramlás szempontjából szinte elvágják a nyugati áramlást. A hegyláncok által feláramlásra kényszerített légtömegek elveszítik a nedvességük jelentős részét. Az Egyesült Államok középső és keleti részén lehullott csapadéknak csak kis része származik a Csendes-óceánból, a vízgőz túlnyomó többsége a Mexikói-öböl, illetve az Atlanti-óceán trópusi vizéből kerül a légkörbe. Az Atlanti-óceán hatalmas területével meghatározó nedvességforrást jelent Eurázsia számára, azonban ez a nedvesség a hatalmas vízfelületnek csak viszonylag kis területeiről képes a légkörbe jutni. A víz párolgását ugyanis alapvetően befolyásolja annak hőmérséklete, illetve a párolgó vizet befogadó levegő állapota.  A legjobban akkor párolog a tenger, ha felszíne melegebb a fölötte lévő levegőnél és a légáramlások a magasba juttatják a kilépő vízgőzt. Ilyen a helyzet ősszel, az Atlanti-óceán Ráktérítő környéki vízfelületei fölött. A térségben kialakuló hurrikánok éppen ezt a lehetőséget használják fel, és a meleg tengervízből veszik energiájuk túlnyomó többségét. Egyéb helyzetekben viszont a meleg levegőhöz képest hideg tengervíz fölött kialakul egy vékony, hideg légréteg, amely ugyan gyorsan telítődik vízgőzzel, de az így létrejövő hőmérsékleti inverzió miatt ez nem jut ki a szabadlégkörbe (1. ábra). Amikor tehát nyáron a szaharai leszálló légáramlás kinyúlik az óceán fölé, akkor a légkör onnan nem sok nedvességbevételre számíthat. A nyugati szelek övében a ciklonok keltette csapadékképződési folyamatok erősen elhasználják az övben lévő vízgőzt. Az itteni hűvösebb tengerfelszínről kevesebb nedvesség jut a légkörbe, az is elsősorban kisebb térségekből, mint például a Golf-áramlás által érintett területek. Az említettek alapján az észak-atlanti térségben a vízmérleg negatív. A szükséges vízgőz pótlás a távolabbi trópusokról a nyugati szelek övébe jutó nedvességáramok közreműködésével érkezik. 

Cirkulációs anomáliák 
az Atlanti-óceán medencéjében
Átlagos cirkulációs helyzetben a nyugati szelek övében kialakuló ciklonok jelentős nedvességhez jutnak a trópusi térségekből, főként az Atlanti-óceán középső, illetve nyugati területeiről. Ezt a nedvességet időnként az északra sodródó hurrikánok viszik magukkal, de legtöbbször csak gyengébb trópusi ciklonokhoz, zivatarrendszerekhez köthető az áramlás. Ha ez a nedvesség bejut a mérsékeltövi ciklonok déli ágába, akkor egyfajta „légköri folyamok”, ún. nedves szállítószalagok alakulnak ki. A Szahara felől benyúló leszálló légáramlatok viszont leszűkíthetik, vagy akár elzárhatják ezt a csatornát (2. ábra). 
 

2.a ábra. A mérsékeltövi ciklonok
csapadékképződésükhöz szükséges vízgőz
egy részét a trópusokról kapják

2.b ábra. Amikor a sivatagi leszálló légmozgások kiterjednek
az óceán fölé és megerősödik az Azori-anticiklon, akkor a trópusi
nedves légtömegek nem tudnak feljutni a nyugati szelek övébe.
A ciklonok és frontrendszerek északabbra húzódnak

Ilyenkor a nyugati szelek övében lévő ciklonok kevesebb nedvességhez jutnak, kevesebb ciklon lesz és azok pályái is északabbra húzódnak. Az Atlanti-óceán keleti medencéjében a szaharai leszálló légmozgás megerősödése következtében az Azori-szigetek térségében kialakul egy hatalmas anticiklon, amely még a trópusi viharok elől is elzárja az utat (3. ábra). Az anticiklon Közép- és Dél-Európa számára is lezárja a nyugatról jövő áramlást, ugyanakkor növeli a nyomáskülönbséget Észak- és Dél-Európa között. A sűrű izobárok mentén erős nyugat-keleti áramlás és éles hidegfront alakul ki szabályosan kettévágva a kontinens időjárását. Ilyenkor a Brit-szigeteknél szokatlanul hűvös és csapadékos lesz a nyár, míg délen rendkívül meleg és száraz. Ennek a jelenségnek az időről időre történő bekövetkezését Észak-atlanti Oszcillációnak (NAO) is szokták nevezni. Az oszcilláció elnevezés magában foglalja azt, hogy létezik egy másik állapot is, amikor az óceán fölötti anticiklon legyengül és a „nedvességkapu” szélesre nyílik. Az ilyenkor megerősödő ciklonok akár rendkívül nagy csapadékos évet is okozhatnak, mint 2010-ben. Tény, hogy az utóbbi években az Azori-anticiklon megerősödése, vagyis a Szahara kiterjedése az óceán fölé gyakoribbá vált. 

3. ábra. Példa a blokkolásra: az Atlanti-óceán fölé kiterjedő
anticiklon nem engedi a Nadine nevű trópusi vihart
(és a vele járó nedvességet) északabbra húzódni.
A folytonos vonalak a légnyomást, a satírozott területek pedig a nedvesség eloszlást mutatják 2012. szeptember 24-én

A folyamat hátterében valószínűleg a bevezetőben említett globális hőerőgép tulajdonságainak megváltozása áll. A műholdak mérései alapján 1979-től meglehetős pontossággal követhető a jégsapka változása, amely szerint 2012. nyár végére elérte az eddigi legkisebb kiterjedését (4. ábra). Mindez azt mutatja, hogy a hőerőgép hűtőjének teljesítménye lényegesen csökken és a légköri cirkuláció ehhez igazodva módosul.   

4. ábra. A jégtakaró augusztusi kiterjedésének
alakulása az USA Nemzeti Hó- és Jégmegfigyelő
Központja szerint

Változások térségünk időjárásában
A Kárpát-medence időjárását alapvetően a nagytérségű folyamatok határozzák meg. A ciklonok áramlási övének mind gyakoribb északabbra húzódásával térségünket sokszor az időjárási frontoknak csak a déli ága súrolja. Az egész éves csapadék jelentős részét ezek a frontátvonulások, illetve a fölöttünk hullámzó légköri frontok adják. A hidegfrontok térségünket éppen csak érintő déli ága legtöbbször csak a szél északira fordulását, majd a viharos szelet hozza magával, kevés csapadékkal, tavasszal gyakori porviharokkal.

Feltűnő jelenség a nyár elején tapasztalható Medárd-időszak lerövidülése, vagy elmaradása. A nyár eleji többletcsapadék oka a konvekció, vagyis a záporok és zivatarok gyakoriságának megnövekedése. Május–június hónapokban, amikor még a hidegebb felső légkör és a gyorsan melegedő talaj közeli nedves levegő labilissá teszi a légkört, a kialakuló zivatarok hozzájárulnak a frontok, ciklonok erősödéséhez, végső soron a csapadék mennyiségének növekedéséhez. Egy száraz telet követően a talaj kiszáradása miatt romlanak a zivatarok kialakulásának feltételei is, a gomolyfelhők elmaradásával erősebb lesz a napsugárzás, ami tovább szárítja a talajt és a légkört. 

Ugyancsak megfigyelhető a Földközi-tenger medencéjében kialakuló ún. mediterrán ciklonok gyakoriságának csökkenése. Ennek elsődleges oka a már említett szaharai leszálló légmozgások felhőoszlató hatása, amely az elmúlt két évben meghatározó jelenség volt. A mediterrán ciklonok, vagy legalább azok csapadéksávja gyakran okoz jelentős mennyiségű csapadékot hazánkban is, így azok elmaradása ugyancsak hozzájárul az aszály kialakulásához. (Amikor viszont ősszel a sivatagi hatás visszahúzódik, a nyáron felmelegedett Földközi-tenger minden mennyiségben adja át a nedvességet a hűvösebb légkörnek és a déli részeken igen erős csapadékot adó heves ciklonok jöhetnek létre. A hurrikánhoz hasonlítva „medicane” névvel jelölik a jelenséget.) 

Bármilyen különös, de a 2011-2012-es évek eddig mért legszárazabb periódusát a valaha mért legcsapadékosabb év előzte meg. 2010-ben a nyugati szelek öve bőségesen jutott nedvességhez. 2010 májusában és júniusában 10 napon belül a Kárpát-medence fölött elvonult két olyan heves ciklon, amelyek előfordulásának gyakorisága mintegy 10 év. A 2010-es év bővelkedett heves zivatarokban, gyakran előfordultak forgó zivatarok, ún. szupercellák is. A nedves periódust szinte egyik napról a másikra zárta le az Azori-szigetek felett megerősödő blokkoló anticiklon, bezárva a „nedvességkaput”.

Összefoglalás
A térségünket sújtó szélsőségesen aszályos időjárás hátterében az északi félteke cirkulációjának tartós megváltozása áll. A 2011–2012. évek rendkívüli szárazságának közvetlen oka a nyugati szelek övének északabbra tolódása. A folyamatot elősegíti, hogy a sivatagi leszálló légmozgású területekhez kapcsolódó anticiklonok az Atlanti-óceán fölött megerősödnek és blokkolják a trópusi eredetű vízgőz északra áramlását. Ennek hiányában a ciklonok aktivitása csökken, illetve az öv északabbra húzódik, amely tovább növeli a napsugárzás mértékét, kitolva a forró sivatagi öv területét egyfajta pozitív visszacsatolást okozva. Ez a cirkulációs típus jellemezte pl. a 2001–2003. éveket is, amikor Nyugat-Európában alakultak ki rendkívüli hőhullámok, illetve hazánkban a hosszan tartó szárazság hatására 2003 őszére rekord alacsonnyá vált a Balaton vízállása. Az elmúlt 10 évben nyaranta gyakran előfordult a blokkoló cirkulációs típus. Ugyanakkor rövidebb periódusokra leépülhet a blokkoló hatás és a trópusi nedvesség ilyenkor jelentős adalékot jelent a nyugati szelek ciklonjainak fejlődéséhez, esetenként rendkívül csapadékos időszakot okozva térségünkben is. 

Hazánkban számolni kell azzal, hogy a több évig tartó, szélsőségesen száraz időjárási periódusok rendszeresek lesznek. A nyári forrósággal együtt alapvető hatással lesz (illetve már van) a mezőgazdaságra, a vízkészletre, a mindennapi életre. A légkörben fellépő globális változások már nem a jövő problémái, hanem a mindennapi időjárás szintjén itt és most történnek. 

Irodalom 
Czelnai Rudolf: Világóceán. Vince Kiadó 1999
Manfred Kurz: Synoptic Meteorology  Publisher: Deutscher Wetterdienst. 1998
Götz Gusztáv; Rákóczi Ferenc: A dinamikus meteorológia alapjai. Budapest, Tankönyvkiadó. 1981
J.R.Holton: An Introduction to Dynamic Meteorology, Fourth Edition. Elsevier Academic Press. 2006
J. W. Hurrell, Y. Kushnir, G. Ottersen, and M. Visbeck: The North Atlantic Oscillation: Climatic Significance and Environmental Impact. Geophysical Monograph Series Vol.. 134, 279 PP., 2003.
F.  Ahmadi-Givi, G.  C. Craig, R.  S. Plant. The Dynamics of a Mid-latitude Cyclone with Very Strong Latent Heat Release. Q. J. R. Meteorol. Soc., Vol. 130:295-323, 2004.
R.  S. Plant, G.  C. Craig, S.  L. Gray. On a Threefold Classification of Extratropical Cyclogenesis. Q. J. R. Meteorol. Soc., Vol. 129:2989-3012, 2003
Horányi A., Bartholy J., Krüzselyi I., Pieczka I., Pongrácz R., Szabó P., Szépszó G., és Torma Cs., 2011: A hazai regionális klímamodellek eredményeinek együttes kiértékelése. 36. Meteorológiai Tudományos Napok, beszámolókötet, 113-128.
National Snow and Ice Data Center: www.nsidc.gov
I. Overland: The recent shift in early summer Arctic atmospheric circulation. In: Geophysical Research Letters, Vol. 39, 2012


Természet Világa, 143. évfolyam, 12. szám, 2012. december
http://www.termeszetvilaga.hu/ 
http://www.chemonet.hu/TermVil/