Csapadékképződési folyamatok számítógépes modellezése

Abstract

A csapadékképződés megismerése, illetve modellezése nemcsak a mindennapi előrejelzési feladatok ellátásában kiemelkedő fontosságú, de klimatológiai szempontból is jelentős. A mikrofizikai folyamatok a felhőzet kiterjedésén, optikai tulajdonságán, illetve a lehulló csapadékon keresztül befolyásolják az időjárást és az éghajlatot. A pontos előrejelzések készítésének elengedhetetlen feltétele, hogy a numerikus modellekben a felhő- és csapadékelemek kialakulását és növekedését leírófolyamatokat is a lehető legrészletesebben vegyük figyelembe. Azonban az összefüggések bonyolultsága és a számítógépek teljesítménybeli korlátai miatt még napjainkban is többnyire csak közelítő, parametrizációs eljárások segítségével tudjuk leírni a csapadékképződést. A legtöbb, operatívan alkalmazott numerikus modellben (pl. WRF, AROME) az ún.„bulk” parametrizációs sémát alkalmazzák. A séma számtalan előnye ellenére még mindig nem ad elég pontos képet a valós folyamatokról, ami az előrejelzések – akár rövidebb távú, akár klimatológiai – bizonytalanságát növeli. Az ultrarövid-, illetve rövidtávú előrejelzések szempontjából a lehulló csapadék mennyiségének és halmazállapotának meghatározása kiemelkedő fontosságú. Például az olvadás meghatározza a csapadék halmazállapotát (eső, havazás, illetve ónos eső) és a vízcseppek méret szerinti eloszlását is. Az olvadás és a vízcseppek méret szerinti eloszlásától függő párolgás hatással van a zivatarok mozgását meghatározó hideg légtömegek (cold pool) kialakulására. Mint ahogy a példa is mutatja,a zivatarfelhők esetében a dinamikai és a mikrofizikai folyamatok közötti erős kölcsönhatás miatt is fontos a csapadékképződési folyamatok pontos modellezése. A zivatarfelhőkhöz számos veszélyes időjárási jelenség kapcsolódik, például:erős szél, villámlás, vagy jégeső. A felszínre hulló jégszemek mérete igen széles skálán változhat: a néhány milliméteres átmérőtől akár a teniszlabda nagyságig is. Az eddigi legnagyobb – mintegy 0,9kg tömegű és 20cm átmérőjű – jégszemet az Amerikai Egyesült Államokban, 2010-ben regisztrálták. A jégeső hazánkban is igen jelentős károkat tud okozni, elég csak a 2010-es mezőhegyesi eseményre gondolni, amely csaknem a teljes mezőgazdasági termést elpusztította a környéken. Hasonló példákat az ország bármely területéről említhetnénk: a 2015. májusi jégkár Baranya megyében,vagy a 2006. augusztus 20-i intenzív zivatartevékenység Budapesten.