Terepi útmutató · Súlyos konvektív viharok

Hogyan válnak szélsőségesen nagyra a jégszemek

Szaggatott, többlebenyű jégkövek vizsgálata közelről – és az, hogy a modern szuperella-meteorológia miért döntötte meg a jégszemek fel-le ingázásáról szóló tankönyvi mítoszt.

Jégszem a kézben – és polarizált fényben

Tartson egy frissen hullott, 12 centiméteres jégszemet milliméteres skála mellé – soha ne csak egy érmét vagy golflabdát, amelynek látszólagos mérete a kamera távolságával változik –, és két részlet tűnik fel: a sugarasan kiálló, ujjszerű jégcsap-szerű lebenyek, valamint a tejszerűen fehér és átlátszó jég koncentrikus belső gyűrűi. Évtizedekig a népszerű tudományos ábrák úgy magyarázták ezeket a gyűrűket, hogy a jégszemek kiesnek a viharból, visszaszívódnak felfelé, hogy megfagyasszák a tiszta vizet, és öt-hat függőleges ciklust ismételnek.

A NOAA Nemzeti Súlyos Viharok Laboratóriumának (NSSL), az NCAR-nak és az Insurance Institute for Business & Home Safety (IBHS) kutatói által vezetett pályamodellezés és izotópelemzés sokkal koherensebb fizikai útvonalat mutat ki. Egy forgó szuperella mezociklonban a feláramlások megdőltek és szélesek – gyakran 8–15 kilométer átmérőjűek. A graupel vagy a megfagyott esőcsepp-magvak a feláramlás peremén érkeznek be, és vízszintesen siklanak át a felhőboltozaton −10 °C és −30 °C között, ahol a felfelé irányuló szélsebesség szorosan egyensúlyban van a növekvő jégszem végsebességével.

  • Schumann–Ludlam-határ (nedves és száraz héjak)

    Minden gramm túlhűtött folyékony víz, amely a jégszemre fagy, 334 joule rejtett hőt szabadít fel. Ha a folyékony víz koncentrációja csekély, vagy a levegő nagyon hideg, a hő gyorsan elvezetődik: a cseppek becsapódáskor azonnal megfagynak, apró levegőbuborékokat zárva be átlátszatlan fehér jégként (száraz növekedés). Ha a jégszem folyadékban gazdag magba jut, a felszíni hőmérséklet 0 °C-ra emelkedik, vékony vízréteg marad rajta, amely lassan, levegőbuborékok nélkül fagy meg átlátszó jéggé (nedves növekedés) – így egyetlen vízszintes áthaladás során alakulnak ki a gyűrűk.

  • Miért nőnek a nagy jégszemek tüskés lebenyekké

    A nedves növekedésű tartományokban forogva az olvadékvíz hidrodinamikusan a jégszem mögötti, alacsony nyomású zónák és az egyenlítői élek felé áramlik, jégcsapszerű csúcsokat formálva. Ezek a csúcsok még több túlhűtött cseppet fognak meg úgy, hogy növelik a felületet anélkül, hogy arányosan növelnék a sűrűséget.

Tüskés, lebenyes jégszem közeli, sekély mélységélességű fotója fűben, metrikus tolómérő mellett
A megfelelő terepi dokumentáció egy merev milliméteres vonalzót helyez a jégszem legnagyobb tengelyének pontos fókuszsíkjába. Ha a követ széles látószögű telefonobjektív felé tartják, a látszólagos átmérő akár 40 százalékkal is nagyobbnak tűnik.

Egyetlen áthaladású szuperella-jégpálya

−10 °C Isotherm −30 °C Hail Growth Zone Broad Tilted Updraft Vault → Forward-Flank Fallout
Radar és szemmel látható jelek

Háromtest-szórási tüskék és határolt gyenge visszhangtartományok

A földről nézve a jégesőt okozó szuperella gyakran csavarodó, csíkozott feláramlási tornyot és sűrű, halvány fehér vagy akvamarin csapadéktengelyt mutat (ezt néha „jégködnek” nevezik, amikor a jégszemek befedik a meleg talajt). A külső felhőfal fényképei azonban nem tudják megkülönböztetni a 2 centiméteres borsó- és diódarabnyi jégszemeket a 15 centiméteres, tetőt átütő jégtől.

A működő meteorológusok S-sávú kettős polarizációs radar-jelekre támaszkodnak: rendkívül magas reflektivitás (>65 dBZ), párosulva közel nulla ZDR differenciális reflektivitással, mert a forgó óriási jégszemek a lapított esőcseppekhez képest nagyjából izotrópnak látszanak; a vegyes nedves/tüskés alakokból származó csökkent CC korrelációs együttható; valamint a magtól lefelé sugárirányban megnyúlt Háromtest-szórási tüske (TBSS) műtermék, amelyet az okoz, hogy a radarimpulzusok az óriási jégről a földre, majd a jégmagon keresztül vissza verődnek.

Hitelesített referencia-jégszemek

  • Vivian, Dél-Dakota, USA (2010. július 23.)

    Hivatalos amerikai átmérőrekord: 20,3 cm (8,0 hüvelyk) átmérő, 47,3 cm kerület, 0,879 kg (1,9375 font) tömeg – annak ellenére, hogy a fagyasztóba helyezés előtt részben megolvadt.

  • Gopalganj körzet, Banglades (1986. április 14.)

    A WMO által elismert világ-tömegrekord: az igazolt minta 1,02 kg (2,25 font) volt egy intenzív monszun előtti szuperellában, a száraz vonal és a nedves bengáli konvergenciazóna mentén.

  • Villa Carlos Paz, Córdoba, Argentína (2018. február 8.) és Azzano Decimo, Olaszország (2023. július 24.)

    A córdobai, lektorált fotogrammetriai vizsgálat szerint a legnagyobb jégszem átmérője 18,8 és 23,7 cm közötti volt; az Észak-Olaszországi Po-síkság 2023-as szuperellája igazolt, 19,0 cm-es európai rekordot eredményezett.

Biztonságos és tudományos jégeső-megfigyelés

Jégeső idején soha ne álljon meg autópálya-felüljárók alatt: a széltől hajtott jégszemek átpréselődnek az aluljáró tartógerendái között, miközben elzárják a mentőforgalom sávjait. Ha vihar után, biztonságosan (30 percig nincs mennydörgés) dokumentálja a leesett mintákat, helyezze a követ sötét fűre egy metrikus vonalzó mellé, fényképezze le a merőleges tengelyeket széles látószögű objektív torzítása nélkül, és ha nemzeti meteorológiai hálózatoknak, például a CoCoRaHS-nak vagy az ESWD-nek jelent, zárja két, dupla zacskóba fagyasztás céljából.

Következő: Villamosított, forgó légkörök →