Jégeső

thumb|right|Jégeső thumb|right|Jégeső thumb|right|Jégeső után A jégeső a csapadék egy olyan formája, ami akkor alakul ki, amikor a zivatarban jelenlevő feláramlások a légkör extrém hideg rétegeibe esőcseppeket szállítanak magukkal, ahol azok szilárd halmazállapotúvá fagynak és a kialakuló jégszemek a zivatar leáramlásába kerülve a felszínre hullanak. A jégeső jéggömbök vagy szabálytalan jégrögök formájában, mindig konvektív felhőből - legtöbbször Cumulonimbusból (zivatarfelhőből) - hulló csapadék.MetNet Kislexikon - Jégeső Akkor beszélünk jégesőről, ha a jégdarabok átmérője eléri vagy meghaladja az 5 mm-t. Ennél kisebb méret esetén jégdaráról van szó. A zivatarok többségében kialakulnak jégszemek, csak az esetek egy részében ezek a felszínre érve elolvadnak. Azt, hogy kialakul-e jégeső, az a körülmény dönti el, hogy a felhőben a jégszemek mennyire tudnak megnőni, egy bizonyos mérethatár fölött ugyanis a jégszem már nem képes elolvadni a zuhanás közben, és a talajra szilárd halmazállapotban hullik.

A jégeső kialakulása

A jégszemek kialakulása

A jégszemek általában apró, fagyott vízcseppekből álló csírákon vagy finom jégszemcséken, más néven graupel szemeken kezdenek el kialakulni. A graupel hópelyhek összetömörödéséből és összekeményedéséből jön létre, ezért hódarának is szokás nevezni. A graupel vagy a fagyott cseppecskék nem az egyetlen csírái a jégnek. A jégszemek néha idegen anyagot, kavicsot, levelet, gallydarabot, rovarokat tartalmaznak, amelyeket az erős feláramló szelek emeltek fel a zivatarfelhőbe.

A jégszemek növekedése

right|thumb|Nagy (kb. 6 cm átmérőjű) jégszem A fagyott vízcseppek vagy graupelek igazi jégszemmé válásához további növekedésre van szükség. Ez leginkább túlhűlt vízcseppecskékkel történő ütközés révén valósul meg. A túlhűlt vízcseppek olyan apró, folyékony halmazállapotú részecskék, amelynek a hőmérséklete fagypont alatt van, ennek ellenére a csepp nem fagy meg (a jelenségnek fizikai okai vannak). Ebből következik, hogy a jégszemnek a megfelelő hízáshoz huzamosabb ideig 0 Celsius-fok alatti felhőrétegekben kell tartózkodnia.

Kétféle jégnövekedést különböztetünk meg: Nedves növekedés esetén az apró jégrészecskének olyan a környezete, ahol a hőmérséklet fagypont alatti, de nem extrém hideg. Ha az apró részecske ütközik egy túlhűlt vízcseppel, a víz nem fagy rá rögtön, ehelyett egyenletesen szétterül a jégszem felszínén, és lassan fagy meg. Mivel a folyamat lassú, a légbuborékoknak van ideje kiszökni, így a létrejött jégréteg tiszta, átlátszó lesz. Száraz növekedés lép fel, ha a levegő hőmérséklete jócskán fagypont alatt van, és a vízcseppecske azonnal megfagy, amint a jégrészecskével találkozik. A légbuborékok úgymond belefagynak a jégszembe, ami ezáltal homályossá, átlátszatlanná válik.

A jégeső kialakulását segítő körülmények

thumb|right|Kialakuló jégeső Egy szárazabb légréteg a zivatarfelhő középmagas szintjein kedvezően hat a jég növekedésére. Mivel a nedvesebb levegő bekeveredése kevesebb hőt von el a felhő levegőjéből, a túlságosan nedves légkörben képződött jégszemek nem fagynak meg rendesen, és egy nedves, latyakos labdára hasonlítanak (ez az egyik oka, amiért a jég nagyon ritka hurrikánokban). A laza szemcsék esés közben szétporladnak, vagy egyszerűen teljesen elolvadnak, mielőtt elérik a talajt.

Kutatások alapján jégeső legnagyobb eséllyel akkor keletkezik, ha az ún. nedves hőmérséklet nulla fokos izotermájának magassága 2200 és 2800 méter közé esik. A csapadékhullás esetén a jég olvadáspontjának magasságát a 0 fokos nedves hőmérséklet szintje adja meg, mivel ilyenkor a csapadék bepárolgásának következtében a levegő a nedves hőmérsékletére hűl le.

Fontos, hogy a nulla fokos nedves hőmérséklet szintje ebbe a keskeny magassági tartományba essen. Ha a szint magassága ezen a tartományon kívül van, jelentősen csökken annak az esélye, hogy a jégszem szilárd halmazállapotban éri el a talajt. Ha a 0 fokos nedves hőmérséklet szintje túl magas, a legtöbb jégszem elolvad, mielőtt eléri a talajt. Jó példa erre Florida térsége. Annak ellenére, hogy Florida a zivatartevékenység melegágya, a 0 fokos nedves hőmérséklet szintje túl magas, így a jégeső ritka - a legtöbb jégszem elolvad földetérés előtt. Hozzá kell tenni, hogy a szélnyírás megjelenése - különösen szupercella esetében - lazítja a fenti kritériumot, mivel ekkor a jégszem növekedését nagy mértékben segítik a jóval erősebb feláramlások és a jégszem hosszabb tartózkodási ideje a felhőben.The Weather Doctor: Hail Formation

Ha a 0 fokos nedves hőmérséklet magassága túl alacsonyan van - 2200 m alatt, akkor az általában viszonylag hideg légtömeget jelez alacsony szinteken. Ebben az esetben a körülmények nem megfelelőek erős feláramlások kialakulásához, így igazán nagy jégszem sem tud megjelenni a felhőben, mindez csökkenti a jégeső kialakulásának esélyeit.

A zivatarfelhő jellemző áramlási viszonyai, és a különféle csapadékelemek helyzete

A jégesőt okozó zivatarokhoz erős feláramlások, kellően hideg légrétegek, megfelelő jégcsírák és túlhűlt vízcseppek szükségesek. Ennélfogva a zivatarlánc (squall line) és a szupercellás zivatar a leggyakoribb jégtermelő. A zivataros képződmények közül egyébként a szupercellák okoznak legnagyobb valószínűséggel heves jégesőt, mivel ezekben vannak a leghevesebb feláramlások, ugyanakkor a sajátos (vertikális szélnyírás okozta) áramlási viszonyok miatt a jégszemek többször is visszakerülhetnek a feláramlási csatornába.

Összefoglalva tehát a jégesőt segítő légköri feltételek a következők: nagy labilitás → ennek következtében erősebb feláramlások kiszáradás a troposzféra középső rétegeiben nagy vertikális szélnyírás a nedves hőmérséklet 0 fokos értékének optimális magassága

A feláramlás szerepe a jégeső kialakulásában

A jégcsírának a növekedéshez egy bizonyos ideig a túlhűlt vízcseppek régiójában kell tartózkodnia - minél hosszabb ideig marad ott, annál nagyobb a jégszem potenciális mérete. Mivel a jégszemre is hat a Föld gravitációs ereje, így szükséges egy ellenhatás, ami folyamatosan a felhőben tartja. Ez nem más, mint a zivatar feláramlása.

A legkisebb jég képződéséhez 36 és 54 km/h körüli sebességgel rendelkező feláramlás szükséges. A nagyobb jégszemek - ezeket golflabda méretűnek nevezik (2-2,5 cm átmérővel) - körülbelül 88 km/h sebességű feláramlásokat igényelnek. A softball méretű jég 160 km/h sebességet meghaladó feláramlásokat jelent.

A nagy jégesőt okozó zivatarok keletkezéséről a mintegy 50 évvel ezelőtt legszélesebb körben elterjedt elmélet szerint a jégszem a konvektív cella fel- és leáramlásain utazva hízik egyre nagyobbra. Egy idő után aztán, mivel a jégszem súlya végleg meghaladja a feláramlás emelő képességét, a felszín felé kezd hullani. A tudomány jelenlegi állása szerint ez csupán egyféle lehetséges jégképződési mechanizmus, léteznek ugyanis másfajta módok is. A jégnek nem szükséges egy zivatarfelhő (Cumulonimbus) liftjében fel-le utaznia, úgy is növekedhet, hogy viszonylag kis sebességgel túlhűlt vízcseppekben gazdag rétegen halad keresztül. Az ilyen jégszemek belsejében gyakran csak néhány réteget figyelhetünk meg.

A jégszem hullása

Ha a jégszem olyan méretűre nőtt, hogy a feláramlás már nem tudja fenntartani vagy a jégszem belekerül a zivatar leáramlás zónájába, elkezd hullani. Ha elég nagy méretűre hízott, akkor még a hullás közben történő olvadás vagy szétaprózódás ellenére is eléri a felszínt. A nagy méretű jégtömbök 160 km/h feletti sebességgel érkezhetnek a talajra.

thumb|left|Jégeső Angliában Azonban nem mindegyik jégtömb éli túl a lefele tartó utat. Néhány közülük ütközés közben kisebb darabokra törik szét, ezek aztán elolvadnak földetérés előtt, a többi a zivatar alatti melegebb (fagypont feletti) légrétegen keresztülhullva olvad el. Becslések szerint a zivatarfelhőben keletkezett jégszemek 40-70%-a elolvad földetérés előtt.

Ugyanakkor a konvektív cellák belsejében uralkodó kaotikus körülmények között különböző méretű jégszemek ütközhetnek. Mint ahogy az ütközés ereje a szemeket kisebbekre törheti szét, ugyanúgy össze is forraszthatja őket. Az ilyen heves kölcsönhatások szabálytalan, nagy méretű jégszemeket eredményezhetnek, amelyek gyakran megfigyelhetők intenzív zivatarokban. A jég általában sávokban hull a felszínre, ezeket jégsávoknak nevezzük. Ezek többnyire kis - legfeljebb néhány hektár - kiterjedésűek, ugyanakkor a zivatarláncokhoz (squall line-okhoz) igen nagy területű (több tíz km széles és 100-200 km hosszú) jégsávok is tartozhatnak.

A jégsávok olyan vastagon halmozhatják fel jeget, hogy azt egyes esetekben hóekével lehet csak eltávolítani. Például az iowai Orientben (USA) jelentések szerint 1980 augusztusában 2 méter vastagon állt a jég egy zivatart követően. A nagy kiterjedésű, intenzív jégesőt produkáló jégsávok letarolhatnak egy gabonamezőt, miközben a közvetlenül szomszédos területet sértetlenül hagyják.

A jégszemek méretei és rétegzettsége

thumb|right|Rekordméretű jégszem A felszínre hulló jégszemek mérete általában annál nagyobb, minél intenzívebb a zivatarfelhő. Golflabda méretű jegek kialakulásához 10 milliárdnál is több túlhűlt vízcseppecske felhalmozódására van szükség, amiknek ehhez legalább 5-10 percig a viharfelhőben kell maradniuk. (Összehasonlításképpen egy esőcsepp kialakulásához egymillió cseppecske szükséges.) Emiatt nagyméretű, szignifikáns jég (5 cm felett) leginkább szupercellákban képződik, mivel ez az a zivatartípus, amiben egyáltalán kialakulhatnak az ehhez szükséges erőteljes feláramlások. Az egycellás vagy gyenge multicellás zivatarok jellemzően kisméretű (2 cm alatti) jegeket produkálnak.

A NEFELA Dél-magyarországi Jégesőelhárítási Egyesülés kategorizálása alapján hazánkban a következő tipikus jégszemátmérőket állapíthatjuk meg: búzaszem nagyságú (3-4 mm) borsószem nagyságú (5-8 mm) mogyoró nagyságú (9-12 mm) cseresznye nagyságú (13-18 mm) dió nagyságú (19-25 mm) golflabda nagyságú (26-35 mm) teniszlabda nagyságú (36-50 mm)

thumb|left|Jól láthatóak a koncentrikus jégrétegek a jégszemben A felszínre hullott jégszemek gyakran a hagymához hasonló réteges szerkezetűek. Ez arra utal, hogy korábban a zivatar feláramlási csatornájában többször is fel-le utaztak. Ugyanakkor kevés réteg vagy egy sem alakul ki bennük, ha a kihullás előtt viszonylag egyensúlyban lebegtek a feláramlásban. A rétegeket megszámolva meg lehet mondani, hányszor sodródott fel a jégszem a zivatarfelhő tetejére.

A legnagyobb zivatarfelhők a trópusokon alakulnak ki, itt gyakran golflabda nagyságú jégszemek esnek. A legtöbb jégeső ugyanakkor az Egyesült Államokban, a Sziklás-hegységtől a Mississippi folyóig terjedő, Hail Alley-ként (Jégeső-völgy) emlegetett területet sújtja. Itt évente több mint 500 millió dollárnyi jégkár keletkezik.Virtuális Ökomúzeum:Légköri elektromosság - Zivatarok II. (Wendl Bernadett)

Az Egyesült Államokban 2010. július 23-án, a dél-dakotai Vivian városában hullott az eddig ismert legnagyobb, 20 cm-es átmérővel és második legnagyobb kerülettel (47,3 cm) rendelkező jégszem. Ez egyben a második legnehezebb címet is viseli 0,88 kilogrammos tömegével. A nevezett viharból hulló jégtömbök tetőket szaggattak át, ökölnyi méretű lyukakat hagytak a belső mennyezeten, áttörtek szélvédőket, továbbá 5 személy meg is sérült a jegek okozta ütésektől. A masszív jégtömbök tekintélyes nyomot hagytak a talajon, és a nagy, dinnye méretű bemélyedéseket még a következő napokon is meg lehetett figyelni.

A legnagyobb ismert körmérettel egy, a Nebraska állambeli Aurora településen 2003. június 22-én talált jégszem büszkélkedhet: kerülete elérte a 47,6 cm-t, átmérője (17,8 cm) pedig csak kevéssel maradt el a viviani rekorder jégesőszemcsétől.

A világon előfordult legnehezebb, ismert jégdarab azonban az előbbieknél is többet, 1,02 kilogrammot nyomott. A hatalmas jégszemek 92 ember halálát okozták 1986. április 14-én a bangladesi Gopalganj településen.http://owww.met.hu/omsz.php?almenu_id=misc&pid=met_rekordok&pri=1&mpx=1&stt=vilagrekordok

A jégeső okozta károk