6.3. A trópusi ciklonok

A trópusi ciklonok alacsony légnyomású, nagy energiájú, rendezett cirkulációjú, trópusi illetve szubtrópusi tengervizek felett keletkező pusztító légköri mozgásrendszerek, melyekben nincsenek időjárási frontok és számottevő hőmérsékletkülönbségek. A párszáz kilométer átmérőjű és átlagosan pár napig létező trópusi ciklonok az óceánokban tárolt hőmennyiséget a felső troposzférába juttatják, ahol azt az áramlatok a pólusok felé szállítják ezzel meggátolva az óceánok túlhevülését és enyhítve a poláris területek hűlését.

6.3.1. A trópusi ciklonok keletkezése, dinamikai háttere

A trópusi ciklonok az 5-30°-os földrajzi szélességi tartományban keletkeznek az ITCZ (Intertropical Convergence Zone, Trópusi Összeáramlási Zóna) vonalának közelében leginkább azon óceáni térségekben, ahol az ITCZ is átlépi az 5°-os földrajzi szélességet. A 6.12. ábra a trópusi ciklonok keletkezési területeit és fő haladási útvonalait mutatja be. Az Atlanti-óceán déli medencéjében nagyon ritka (de elvileg nem lehetetlen) a trópusi ciklonok létrejötte az erős vertikális szélnyírás és a hiányzó ITCZ miatt.

A trópusi ciklonok keletkezési területei és a főbb haladási útvonalai

6.12. ábra. A trópusi ciklonok keletkezési területei és a főbb haladási útvonalai (Forrás: National Weather Service, JetStream - Online School for Weather)

A trópusi ciklonok keletkezéséhez az alábbi kedvező feltételek egyidejű fennállására van szükség:

  • legalább 26,5 °C hőmérsékletű tengervíz a felső 50 méteres rétegben, melyből eredő vízpára és az abból felszabaduló látens hő a trópusi ciklonok hajtó ereje,

  • instabil légrétegződés (mely kedvez a konvekcióhoz),

  • relatíve nedves légrétegek a közép-troposzférában ~5 km magasságban,

  • legalább 450-500 km (~5°) Egyenlítőtől való távolság, ahol a Coriolis-erő már módosítja az áramlási viszonyokat,

  • felszínközeli örvényesség és konvergencia,

  • gyenge vertikális szélnyírás (kisebb mint 37 km/h) a felszín és a felső troposzféra között.

Ezen feltételek szükségesek, de nem elégségesek a trópusi ciklonok kialakulásához. Ha minden feltétel adott a trópusi ciklonok keletkezéséhez a meleg, párás levegő folyamatosan felemelkedik, melynek helyére a környezetből levegő áramlik a Föld forgásából adódó örvénylő mozgással. Ennek az örvénylő mozgásnak az iránya az északi félgömbön az óramutató járásával ellentétes, míg a déli féltekén azzal megegyező. A felemelkedő nedves meleg levő a tágulás miatt lehűl, majd a kicsapódással megindul a felhőképződés. A kicsapódás során felszabaduló látens hő pozitív visszacsatolásként tovább erősíti a konvekciót és a rendszer fejlődését. A látens hő felszabadulásából adódó hőmérséklet-emelkedés a légnyomás további csökkenéséhez, az pedig még erősebb beáramláshoz vezet. Így a kialakult zivatarfelhő-csoport az első megfigyelhető jele a trópusi ciklonok keletkezésének. Ahogy a rendszer egyre gyorsabban forog, közepén megjelenik a trópusi ciklon alacsony nyomású szeme, melyben a magas nyomású levegő fentről lefelé áramlik. Az így kialakult rendszer önfenntartó, mely csak akkor kezd gyengülni, amikor szárazföld vagy hideg tenger fölé ér és ezáltal megszűnik a nedves, meleg levegő utánpótlása. A trópusi ciklonok sematikus felépítését és áramlásait a 6.13. ábrán láthatjuk.

A trópusi ciklonok felépítése és áramlása

6.13. ábra. A trópusi ciklonok felépítése és áramlása (Forrás: Kids Encyclopedia, kids.britannica.com)

Érdekességképpen megjegyezzük, hogy a trópusi ciklonok kialakulása nem teljesen lehetetlen az Egyenlítő közvetlen közelében sem, azonban a Coriolis erő hiányában a kialakult rendszerek nem sokáig életképesek. Erre volt egy példa 2001-ben a Vamei nevű trópusi vihar, mely az Egyenlítőtől 1,4°-kal északra keletkezett a Dél-Kínai-tenger felett.

6.3.2. A trópusi ciklonok intenzitása és az okozott károk

A trópusi ciklonok intenzitása megadható egyrészt a középpontjában partra éréskor fennálló legalacsonyabb légnyomás alapján, másrészt a (tartósan fennálló) maximális szélsebesség felhasználásával.

A maximális szélsebesség alapján készült osztályozás az alábbi kategóriákat különíti el:

  • trópusi diszturbancia: maximum 36 km/h szélsebességgel,

  • trópusi depresszió: 37-62 km/h maximális szélsebességgel,

  • trópusi vihar: trópusi ciklon 63-118 km/h maximális szélsebességgel,

  • hurrikán: trópusi ciklon 119-177 km/h maximális szélsebességgel, melyet a Csendes-óceán nyugati medencéjében tájfunnak, déli medencéjében és az Indiai-óceánon trópusi ciklonnak neveznek,

  • nagyobb hurrikán: trópusi ciklon 178 km/h vagy nagyobb szélsebességgel, mely az ún. Saffir-Simpson skála 3, 4, 5 fokozatai.

A hurrikán fokozatot már elért trópusi ciklonok szélsebesség alapján történő további osztályozására használatos az ötfokozatú Saffir-Simpson skála, mely a lehetséges károkat is összegzi (lásd a 6.2. táblázat). A besorolás azon a maximális szélsebességen alapszik, mely legalább egy percig fennállt.

6.2. táblázat. A hurrikánokat szélsebességük alapján osztályozó Saffir-Simpson skála kategóriái (forrás: NOAA, National Weather Services, http://www.nhc.noaa.gov/aboutsshws.php)

Kategória

Szélsebesség

Okozott károk

1

119-153 km/h

Az erős szél kárt tehet a faházak tetejében, az esőcsatornákban, a nagy faágakat letörheti, és a sekély gyökerű fákat kicsavarhatja, továbbá megsérülhet a villamosenergia-ellátás.

2

154-177 km/h

Az extrém erősségű szél nagy károkat okoz a faházak tetejében, a kicsavart sekély gyökerű fák pedig utakat tesznek járhatatlanná. A villamosenergia-ellátás teljesen leállhat akár pár napos kiesést okozva.

3

178-208 km/h

A faházak súlyosabb károkat szenvedhetnek a háztetők felszakadásával és az oromfalak leválásával, a kidőlt fák számos utat eltorlaszolnak, a villamosenergia- és vízellátás akár hetekig is szünetelhet.

4

209-251 km/h

Katasztrofális károk keletkeznek a faházakban, a tetejük szinte teljesen megsemmisül, továbbá a külső házfalak is felszakadhatnak, a fák gyökerestül is kidőlhetnek, a hulló faágak lakónegyedeket szigetelhetnek el, a villamosenergia-ellátás hetekig szünetelhet, a térség pedig hetekig, vagy akár hónapokig lakhatatlanná válik.

5

252 km/h felett

A faházak nagy része megsemmisül a háztető teljes felszakadásával és a falak leomlásával, a hulló faágak lakónegyedeket szigetelhetnek el, a villamosenergia-ellátás hetekig szünetelhet, a térség pedig hetekig, vagy akár hónapokig lakhatatlanná válik.

A műszeres mérések kezdete óta a legalacsonyabb mért légnyomás sokáig a valaha észlelt legnagyobb méretű, 1979-es Tip tájfun nevéhez fűződött, mely a Csendes-óceán északnyugati részében pusztított 870 hPa légnyomással és 306 km/h maximális szélsebességgel. 1996-ban azonban az Ausztráliát sújtó Olivia nevű trópusi ciklonban közel 407 km/h szélsebességet mértek. Az Atlanti-óceán hurrikánjai közül a legalacsonyabb légnyomású a 2005-ös Wilma volt 882 hPa értékkel (NOAA, 2012).

Az Amerikai Egyesült Államokat érintő hurrikánok közül a legalacsonyabb, partra éréskor fennálló minimális légnyomás (a műszeres mérések óta) az 5-ös kategóriájú FL hurrikán nevéhez fűződik 892 hPa légnyomással 1935-ből (Blake et al., 2011). A ranglista harmadik helyén áll a 2005-ös nevezetes Katrina hurrikán (lásd 6.14., 6.15. és 6.16. ábrák) 920 hPa, míg negyedik helyén az 1992-es Andrew hurrikán (lásd 6.17. ábra) 922 hPa légnyomással.

Az extrém szélerősség és az alacsony légnyomás mellett tekintélyes mennyiségű csapadék is hullik a trópusi ciklonokból. A csapadékmennyiségi világrekordok közül például több időintervallumra vonatkozó is trópusi ciklonok csapadékából származik, melyeket mind a Madagaszkártól keletre elhelyezkedő Réunion szigeten regisztráltak. Ilyen rekord mennyiségű regisztrált csapadékösszeg a 12 óra alatt lehullott valaha mért legnagyobb csapadékmennyiség: 1144 mm, a 24 óra alatt lehullott 1825 mm, a 48 óra alatt lehullott 2467 mm, a 72 óra alatt lehullott 3929 mm, valamint a 10 nap alatt lehullott 5678 mm (NOAA, 2012).

A trópusi ciklonok, hurrikánok gyakran követelnek emberéletet is a szárazföldön, elsősorban az áradások, illetve kisebb számban az épületek megrongálódása, a leszakadó faágak, kidőlő fák, a villamos távvezetékek vagy azok tartóoszlopaiban keletkező károk következtében. A 2005-ben pusztító 3-as fokozatú Katrina hurrikán közvetlenül mintegy 1200, a nem közvetlen eseteket is figyelembe véve pedig több mint 1800 emberéletet követelt az Amerikai Egyesült Államokban. Ezzel az országra és az 1851-2010 közötti időszakra vonatkozó halálesetet okozó hurrikánok listáján (Blake et al., 2011) a harmadik helyet foglalja el. Érdekes, hogy a hírhedt 5-ös fokozatú Andrew hurrikán 1992-ben 26 emberéletet követelt, s ezzel csak az ötvenedik a listán.

Gyakran igen súlyos gazdasági károk is származnak egy-egy hurrikán pusztító átvonulásából. Az Amerikai Egyesült Államok 1900-2010 időszakra vonatkozó hurrikánok által okozott károk listáján második helyet foglalja el a fent már említett 2005-ös Katrina hurrikán, mely hozzávetőlegesen 113 milliárd dollár értékű anyagi veszteséget okozott. (A lista első helyén a Great Miami hurrikán (1926) általi pusztítás áll mai értéken véve mintegy 150 milliárd dollár összegű kárral.) Az 1992-es 5-ös fokozatú Andrew hurrikán 59 milliárd dollár értékű kárral az ötödik ezen a listán (Blake et al., 2011).

A Katrina hurrikán 2005. augusztus 28-án a Mexikói-öböl felett.

6.14. ábra. A Katrina hurrikán 2005. augusztus 28-án a Mexikói-öböl felett MODIS adatok alapján. (Forrás: NASA)

A Katrina hurrikán szimmetrikus szélmezője 2005. augusztus 28-án a Mexikói-öböl felett

6.15. ábra. A Katrina hurrikán szimmetrikus szélmezője 2005. augusztus 28-án a Mexikói-öböl felett QuickSCAT radar adatok alapján. (Forrás: NASA)

A Katrina hurrikán felhőmagassága és a hulló csapadék intenzitása 2005. augusztus 28-án a Mexikói-öböl felett

6.16. ábra. A Katrina hurrikán felhőmagassága és a hulló csapadék intenzitása 2005. augusztus 28-án a Mexikói-öböl felett TRMM adatok alapján (Forrás: NASA)

A gyorsmozgású, nagy károkat okozó Andrew hurrikán 1992 augusztusában az Atlanti-óceán majd a Mexikói-öböl felett

6.17. ábra. A gyorsmozgású, nagy károkat okozó Andrew hurrikán 1992 augusztusában az Atlanti-óceán majd a Mexikói-öböl felett – három időpont (1992. augusztus 23-24-25.) kompozit képe (Forrás: NASA)

6.3.3. A trópusi ciklonok klimatológiája

Az Atlanti-óceán térségében a trópusi ciklonok féléves szezonja június 1. és november 30. közé, míg a Csendes-óceán északkeleti térségében (a 140° nyugati szélességig) május 15. és november 30. közé esik. A 6.18. ábrán az Atlanti-óceán fölött kialakult trópusi ciklonok gyakorisági eloszlását láthatjuk napi bontásban 100 éves adatsor figyelembevételével. A grafikonról jól látható, hogy a térségben a trópusi ciklonok szeptemberben a leggyakoribbak. A Csendes-óceán északnyugati medencéjében (6.12. ábra) az év során bármikor keletkezhetnek tájfunok, habár itt is megfigyelhető jellemző éves menet: nagyobb gyakorisággal jelennek meg július és november közötti időszakban, azon belül a leggyakoribb előfordulás késő augusztusra, kora szeptemberre esik. Az Indiai-óceán északi medencéjében két maximumot figyelhetünk meg a trópusi ciklonok számában: májusban és novemberben, de jelentős számban előfordulnak április és december között. Az Indiai-óceán délnyugati és délkeleti medencéjében, valamint a Csendes-óceán délnyugati medencéjében a trópusi ciklonok késő októbertől májusig jelentkeznek, a legnagyobb gyakorisággal január-februárban. A teljes Földet tekintve szeptemberben fordul elő a legtöbb, míg májusban a legkevesebb trópusi ciklon (NOAA, 2012).

1851-2010 között az Amerikai Egyesült Államokat összesen 284 hurrikán sújtotta, melyből 96 nagyobb hurrikán volt (Saffir-Simpson skála 3-4-5 fokozatai). A hurrikánok száma egy-egy évben jelentős eltéréseket mutat. Például 1950-ben csupán nyolc nagyobb hurrikán jelentkezett, míg 2005-ben és 2010-ben rendre 28, illetve 19 trópusi vihart számláltak – ezek közül 15, illetve 12 elérte a hurrikán fokozatot. A 2004-2005-ös kétéves időszak a valaha mért legaktívabb időszak volt (Blake et al., 2011). 1970 óta a legtöbb hurrikán erősségű trópusi ciklon által sújtott országok ranglistájának első tíz tagja a következő: Kína, Fülöp-szigetek, Japán, Mexikó, Amerikai Egyesült Államok, Ausztrália, Tajvan, Vietnam, Madagaszkár és Kuba (NOAA, 2012).

Az Atlanti-óceán északi térségében 1851 óta, valamint a Csendes-óceán északkeleti medencéjében 1949 óta kialakult összes trópusi ciklon haladási útvonala látható a 6.19. ábrán. A 6.20. ábrán pedig a világóceán 1950 és 2005 közötti összes trópusi ciklon haladási útvonala rajzolódik ki.

A trópusi viharok és trópusi ciklonok eloszlása május 10. és december 31. között az Atlanti-óceán térségében

6.18. ábra. A trópusi viharok és trópusi ciklonok eloszlása május 10. és december 31. között az Atlanti-óceán térségében (100 éves minta alapján). (Forrás: NOAA National Hurricane Center)

Az összes trópusi ciklon haladási útvonala az Atlanti-óceán északi és a Csendes-óceán északkeleti medencéjében

6.19. ábra. Az összes trópusi ciklon haladási útvonala az Atlanti-óceán északi és a Csendes-óceán északkeleti medencéjében rendre 1851 illetve 1949 óta (Forrás: NOAA National Hurricane Center)

Az összes trópusi ciklon haladási útvonala 1950 és 2005 között

6.20. ábra. Az összes trópusi ciklon haladási útvonala 1950 és 2005 között (Forrás: NASA Science On a Sphere)

A trópusi ciklonok jellemzésére használatos az ún. visszatérési periódus, mely megadja, hogy adott intenzitású hurrikán hány évenként várható vissza egy adott területen. A 6.21. és a 6.22. ábrákon rendre a hurrikánok, illetve a nagyobb hurrikánok (>178 km/h) visszatérési periódusai láthatók az Amerikai Egyesült Államok keleti partvidéke és a Mexikói-öböl mentén.

A hurrikánok visszatérési periódusa években kifejezve az Amerikai Egyesült Államok part menti megyéiben

6.21. ábra. A hurrikánok visszatérési periódusa években kifejezve az Amerikai Egyesült Államok part menti megyéiben (Forrás: NOAA National Hurricane Center, Blake et al., 2011)

A 178 km/h szélsebességűnél nagyobb hurrikánok visszatérési periódusa években kifejezve az Amerikai Egyesült Államok part menti megyéiben

6.22. ábra. A nagyobb hurrikánok (>178 km/h) visszatérési periódusa években kifejezve az Amerikai Egyesült Államok part menti megyéiben (Forrás: NOAA National Hurricane Center, Blake et al., 2011)

A világóceán különböző medencéiben keletkező trópusi viharok és trópusi ciklonok éves átlagos, megfigyelt maximális és minimális számát összegzi a 6.3. táblázat 1980 és 2010 közötti adatok alapján.

6.3. táblázat. A világóceán különböző medencéiben a trópusi ciklonok éves átlagos száma és a megfigyelt legnagyobb, illetve legkisebb száma, 1980-2010 (Forrás: NOAA Atlantic Oceanographic & Meteorological Laboratory, Hurricane Research Division, http://www.aoml.noaa.gov/hrd/tcfaq/E10.html)

Trópusi ciklonok száma (63 km/h-nál nagyobb szélsebességgel)

Hurrikánok/tájfunok/trópusi ciklonok száma (119 km/h-nál nagyobb szélsebességgel)

Medence

Maximum

Minimum

Átlag

Maximum

Minimum

Átlag

Atlanti

28

4

12,1

15

2

6,4

ÉK-Csendes-óceán

28

8

16,6

16

3

8,9

ÉNy-Csendes-óceán

35

14

26,0

23

7

16,5

É-Indiai-óceán

10

2

4,8

5

0

1,5

DNy-Indiai-óceán

14

4

9,3

8

1

5,0

DK-Indiai-óceán

16

3

7,5

8

1

3,6

DNy-Csendes-óceán

20

4

9,9

12

1

5,2

Globálisan

102

69

86,0

59

34

46,9

Az Atlanti térségben a trópusi ciklonok keletkezését a Szahara felől érkező nagy mennyiségű sivatagi eredetű por is befolyásolja, mely egyrészt csökkenti a mélyebb rétegekbe lejutó napsugárzás intenzitását, ezáltal meggátolja a tengerfelszín további melegedését, és hűlést idéz elő. Másrészt a sivatagi port magával hozó afrikai áramlatok nagy szélsebessége és száraz levegője szintén nem kedvez a trópusi ciklonok létrejöttének (Kerr et al., 2007). Többek között ez lehetett az oka annak, hogy az Atlanti-óceán aktív 2004-2005-ös időszaka után 2006-ban határozott visszaesés volt megfigyelhető a trópusi ciklonok számában és intenzitásában: míg 2005-ben 15, addig 2006-ban csupán 5 hurrikán keletkezett.

A globális éghajlatváltozás és a trópusi ciklonok számának, intenzitásának vagy csapadékmennyiségének változása között ezideig nem tártak fel egyértelmű kapcsolatot (IPCC, 2012). Ugyanakkor a trópusi ciklonokhoz kapcsolódóan növekvő társadalmi-gazdasági hatásokat észlelhetünk, mely a parti területek egyre gyarapodó népességével, növekvő népsűrűségével és a rohamosan fejlődő infrastruktúrával magyarázható. A pontos trend meghatározását nehezíti, hogy a trópusi ciklonokban megfigyelt szélsebességek mérési technikája jelentősen megváltozott az utóbbi néhány évtizedben. Ennek ellenére valószínűsíthető, hogy a trópusi ciklonokban mért maximális szélsebesség emelkedni fog, amennyiben a Föld felszínközeli átlaghőmérséklete továbbra is nő. Az éghajlati modellfuttatások előrejelzései szerint a trópusi ciklonok száma a jövőben csökkenni fog vagy nem változik, bár ezen állítások megbízhatósági foka alacsony (WMO, 2006).