Ha ott van a vízgőz a levegőben, miért nem esik eső?
Az elmúlt hetek, sőt, hónapok tartós aszálya végett minden jóérzésű ember esőért fohászkodik. Miért nincs mégsem tartós csapadék?
A Klímapolitikai Intézet arra adott választ a napokban, hogy miért nincs tartós, országos eső, és ha a légkörben ennyi vízgőz található, akkor hová tűnik, és miért nem hullik ki felettünk. Az intézet szerint a válasz a légkör fizikájában és nem az összeesküvés-elméletekben (pl. Jéger) rejlik.
Tisztázzuk, hogyan és miként van jelen a vízgőz a légkörben!
A légkör mindig tartalmaz vízgőzt – olvasható a posztban. Ez a Föld légkörének egyetlen jelentős összetevője, amely folyamatosan halmazállapotot vált: elpárolog a tengerekből, tavakból, folyókból, a talajból és a növényzetből, majd felhővé alakul, végül csapadék formájában visszakerül a felszínre. Ez a hidrológiai körforgás egyik alapvető eleme.
Fontos azonban megérteni, hogy a vízgőz láthatatlan gáz. A felhő, a köd vagy az eső nem vízgőzből áll, hanem apró folyékony vízcseppekből vagy jégkristályokból, amelyek csak akkor jönnek létre, amikor a vízgőz kondenzálódik.
Ehhez a kondenzációhoz (kicsapódáshoz – a szerk.) azonban nem elegendő pusztán a vízgőz jelenléte. A levegőnek el kell érnie a telített állapotot, vagyis a relatív páratartalomnak meg kell közelítenie a 100%-ot, emellett szükség van kondenzációs magvakra – például porszemcsékre, tengeri sókristályokra vagy más aeroszolokra –, amelyek körül a vízcseppek kialakulhatnak. A legfontosabb feltétel azonban a lehűlés. Ha a levegő nem hűl le a harmatpont közelébe, a vízgőz egyszerűen gáz halmazállapotban marad.
A fizika választ ad
Hogy egy adott hőmérsékleten mennyi vízgőzt képes a levegő megtartani, azt a termodinamika írja le. Elméleti alapját egy egyenlet adja, amely azt mutatja meg, hogyan változik a telítési vízgőznyomás a hőmérséklettel. Ez a kapcsolat nem lineáris, hanem közel exponenciális: minél melegebb a levegő, annál több vízgőzt képes befogadni anélkül, hogy telítetté válna. Általános ökölszabály, hogy minden egyes Celsius-fokos melegedés körülbelül 7%-kal növeli a levegő maximális vízgőz-tároló képességét. Ez azt jelenti, hogy egy 35 °C-os légtömeg akár lényegesen több vízgőzt tartalmazhat, mint egy 20 °C-os, még akkor is, ha a relatív páratartalma jóval alacsonyabb.
Más szóval: rengeteg vízgőz lehet jelen a légkörben úgy, hogy közben egyetlen csepp eső sem képződik. Ezért lehetséges, hogy ősszel ugyanennyi vízgőz mellett, sokkal több eső hullik.
Kép: canva
Hiába a vízgőz, fulladozik Európa
A fenti tendencia figyelhető meg jelenleg Európa jelentős részén – írja a poszt. A műholdfelvételek és a meteorológiai modellek alapján jól látható, hogy a kontinens középső és délkeleti része fölött egy kiterjedt blokkoló anticiklon, illetve annak magasnyomású gerince helyezkedik el. Eközben a futóáramlás, vagyis a jet stream jóval északabbra húzódik, így az atlanti ciklonok és a hozzájuk kapcsolódó frontrendszerek Észak-Európa felé haladnak. A Kárpát-medence ennek a blokkoló magasnyomású rendszernek a peremén helyezkedik el, ahol a légkör rendkívül stabil.
Az anticiklonok egyik legfontosabb sajátossága, hogy bennük a levegő nagy területen lassan süllyed. Ez a folyamat alapvetően meghatározza az időjárást. Ahogy a levegő lefelé mozog, egyre nagyobb légnyomás alá kerül, ezért összenyomódik. A termodinamika törvényei szerint a süllyedő levegő külső hőcsere nélkül is felmelegszik. Száraz levegő esetén ez közel 9,8 °C kilométerenkénti felmelegedést jelent.
Ez a felmelegedés kulcsszerepet játszik abban, hogy miért marad el a csapadék. Ahogy nő a levegő hőmérséklete, a telítési vízgőznyomás is emelkedik, vagyis ugyanaz a vízgőzmennyiség már kisebb relatív páratartalmat eredményez. A levegő egyre távolabb kerül a telített állapottól, ezért a kondenzáció nem indul meg. Hiába van tehát sok vízgőz a légkörben, az nem tud felhővé alakulni.
A csapadékképződéshez ugyanis feláramlásra lenne szükség. Amikor a levegő emelkedik, kitágul, lehűl, eléri a harmatpontot, majd megindul a kondenzáció. Ezt az emelkedést általában hidegfrontok, melegfrontok, ciklonok, zivataros konvekció vagy hegyvidéki emelés biztosítják. A jelenlegi blokkoló helyzetben azonban ezek a folyamatok nagyrészt hiányoznak (de a hegyvidéki emelés következtében kialakuló zárporok, zivatarok nem zárhatók ki jelen helyzetben sem).
A hegyvidéki (más néven orografikus) emelés akkor jön létre, amikor a vízszintesen áramló levegő egy fizikai akadályba, például egy hegyvonulatba ütközik. Mivel a levegő nem tud egyszerűen átfújni a hegyen, kénytelen a hegyoldal mentén felfelé áramlani. Ahogy egyre magasabbra jut, a csökkenő légnyomás miatt kitágul és lehűl. Ha a levegő elegendő nedvességet tartalmaz, ez a gyors lehűlés elindítja a kicsapódást. Ennek eredményeként felhők képződnek, és helyi záporok vagy zivatarok alakulnak ki a hegy szél felőli oldalán – mindez tisztán a domborzatnak köszönhetően, frontok vagy egyéb nagyobb időjárási rendszerek jelenléte nélkül is létrejöhet.
Az anticiklon éppen az ellenkezőjét teszi: gátolja a feláramlásokat, stabilizálja a légkört, és sok esetben úgynevezett süllyedési inverziót alakít ki, amely mintegy fedőként akadályozza a gomolyfelhők függőleges fejlődését. Emiatt a légkörben lévő nedvesség nem tud csapadékká szerveződni.
Hová lesz a vízgőz?
Felmerül a kérdés: ha nem hullik ki, akkor hová lesz ez a vízgőz? A válasz egyszerű: sehová. A vízgőz nem tűnik el, hanem továbbra is a légkör része marad, és a nagytérségű légáramlásokkal együtt folyamatosan vándorol. Egy-egy vízmolekula akár több ezer kilométert is megtehet, mielőtt végül csapadék formájában visszakerül a felszínre. A légkör tehát egy óriási, folyamatosan változó vízraktárként működik.
Kép: canva
Csapadék akkor alakul ki, amikor ez a stabil állapot megszűnik. Egy közeledő hidegfront, egy mélyülő ciklon, egy magassági teknő vagy bármilyen olyan folyamat, amely emelkedésre és lehűlésre kényszeríti a levegőt, elvezethet a telített állapot kialakulásához. Ekkor megkezdődik a kondenzáció, kialakulnak a felhők, majd a felhőcseppek a Bergeron–Findeisen-folyamat, illetve a cseppek ütközése és összeolvadása révén fokozatosan növekednek. Amikor méretük már elegendő ahhoz, hogy a gravitáció legyőzze a feláramlásokat, esőként vagy más csapadékformában kihullanak.
A klímaváltozás ezt a folyamatot tovább erősíti. A melegedő légkör egyre több vízgőzt képes tárolni, miközben a magasabb hőmérséklet fokozza a párolgást a talajból, a felszíni vizekből és a növényzetből is. Emiatt a légkör átlagos vízgőztartalma világszerte növekszik. Ugyanakkor a felmelegedéssel együtt egyre gyakoribbá és tartósabbá válhatnak a blokkoló anticiklonok, amelyek hosszabb időre megakadályozzák a csapadékképződést. Így kialakulhat az a látszólagos ellentmondás, hogy a légkörben minden korábbinál több vízgőz található, miközben a felszínen egyre súlyosabb aszály alakul ki – emeli ki a Klímapolitikai Intézet.
Amikor azonban végül megérkezik egy front vagy ciklon, ez a hosszabb idő alatt felhalmozódott nedvesség rövid idő alatt kondenzálódhat, és rendkívül intenzív csapadékot eredményezhet. Éppen ezért a klímaváltozás nem egyszerűen több vagy kevesebb esőt jelent, hanem azt, hogy a csapadék időbeli eloszlása egyre szélsőségesebbé válik: hosszabb száraz időszakokat gyakrabban szakítanak meg rövid idő alatt lehulló, nagy mennyiségű esőzések.
Kép: canva
Eső, amely mégsem mérsékeli az aszályhelyzetet
Ez természetesen nem jelenti azt, hogy egyáltalán nem fordulhatnak elő záporok vagy zivatarok. A blokkoló helyzet peremén, illetve lokális felmelegedés hatására időnként kialakulhatnak konvektív csapadékgócok, ezek azonban többnyire kis területet érintenek, rövid életűek, és nem biztosítanak olyan kiterjedt, tartós csapadékot, amely érdemben mérsékelné az aszályt.
A jelenlegi időjárási helyzet tehát kiváló példája annak, hogy a légköri vízgőz és a csapadék nem ugyanaz. A vízgőz ott van felettünk, de a blokkoló anticiklon, a süllyedő és adiabatikusan melegedő levegő, valamint a feláramlások hiánya miatt a kondenzáció fizikai feltételei nem teljesülnek. A víz nem tűnik el, csupán ideiglenesen láthatatlan formában, gázként marad a légkörben egészen addig, amíg egy megfelelő légköri folyamat ki nem kényszeríti belőle a csapadékot. Ez a légkör egyik legfontosabb, ugyanakkor leggyakrabban félreértett fizikai működése.
Kiemelt kép: canva
