Hidrológiai Közlöny 1949 (29. évfolyam)

1-2. szám - AUJESZKY LÁSZLÓ dr.: Az esőkeletkezés problémája és a mesterséges eső megvalósítása

Az utóbbi néhány év folyamán a meteorológiai kutatás mind a két kérdésre kielégítő választ adott. Ezeket az új eredményeket óhajtjuk az alábbiakban vázlatosan ismertetni. II. A TERMÉSZETES ESŐKÉPZŐDÉS FOLYAMATA. Az esőképződés jelenségeinek kinyomozásában lényeges lépés tíörtént 1933-ban, midőn T. Bergeron svéd meteorológus a Lisszabonban tartott nemzetközi geofizikai kongresszuson kimutatta, hogy a mérsékelt és a hideg égővek esői (néhány kivételes esettől eltekintve) mind olyan felhőkből hullanak, amelyekben a víz mind a három halmazállapotban jelen van. Ennék megvilágítására a következőket kell felemlítenünk. A légnemű állapotban lévő víz (ú. n. vízgőz vagy másnéven vízpára) a levegőben mindig és mindenütt megtalálható. A felhő azonban olyan térfogata a levegőnek, ahol a vízgőzön kívül a víznek még egy másik halmazállapota is jelen van finoman elosztott lebegő testecskék alakjában : tehát vagy vízcseppek vannak jelen, vagy jégszemek vannak jelen, vagy vízcseppek és jégszemek egyidejűleg vannak jelfen. A Bergeron-féle kritérium azt mondja, hogy kihulló csapadékok csak olyan felhőben keletkeznek, amely a legutóbb említett csoportba tartozik (ú. n. vegyes halmazállapotú felhők). A légkörben megjelenő sok felhő közül fez a kikötés csak három fajtában teljesül: az úgynevezett Altrostratus, Nimbostmtus és a Cumulonímbus felhőkben. Bergeron azonban nemcsak ezt a fontos tényt állapította meg, hanem ennek a mélyebb fizikai okát is megjelölte. Olyan felhőben ugyanis, amelyben vízcsfeppecskék és jégszemecskék együtt vannak jelen, egy igen fontos jelenség következik be, amit átpárolgásnak nevezhetünk. Az átpárolgást az okozza, hogy a vízcseppek telítési nyomása alacsony hőmérsékleten nagyobb, mint a jégszemeké. A különbség kevéssel 0 fok alatti hőmérsékleten még csekély, de a hideg fokozódásával növekedik. Ha tehát vízcseppek és jégszemek egy térben együtt vannak jelen, ott. a vízcseppek el fognak párologni, a jégszemeken pedig a vízgőz jégalakban újból ki fog csapódni. A vízcseppekből és jégszemekből álló felhő tehát nincsen halmazáilapotilag stabil állapotban, hanem a cseppek vízanyaga az átpárolgás jelensége útján átvándorol a jégszemekbe. Amikor egy felhőben még csak kevés jégszem van jelen sok vizes epptecske között, akkor a jégszemek igen rohamos növekedése következik be. Ezek a gyorsan nlövekvő jégszemek csakhamar elérik a szükséges milliószoros tömeget és a felhőből kihullanak. Megindul tehát a felhőből a csapadékhullás, de nem eső alakjában, hanem szilárd halmazállapotú csapadék alakjában. Bergeronnak ezt a csapadékképződési elméletét W. Findeisen 1938-ban további adatokkal igazolta. A kettőjük nevét viselő csapadékelmélet abban foglalható össze, hogy a csapadék (bizonyos kivételes eseteket nem tekintve) mindig a vegyes halmazállapotú felhőkből, .szilárd halmazállapotban keletkezik. Lehullás közben a csapadék melegfebb légrétegekbe juthat bele és ebben az esetben cseppekké olvad el. Az eső tehát lényegében szilárd csapadéknak az elolvadása útján keletkezik. A folyamatnak a lényeges része a szilárd csapadéknak a kialakulása. Csak utólagos (és bizonyos értelemben mellékes) mozzanat az, hogy a szilárd csapadék lehullás közben esővé olvad. Hideg évszakban és hideg vidékek felett ez a mozzanat elmarad, és ott a csapadék szilárd halmazállapotban ér földet. ősidők óta megfigyelt tény, hogy magashegységben az eső és a hó sokszor egyidejűleg keletkezik: a völgyekben eső hull, ugyanakkor a magaslatokon havazik. Ennek kezdetleges értelmezése, az volt, hogy a magasban a hideg miatt eső helyett hó keletkezik. Ma azonban tudjuk, hogy a csapadék a völgyek felett is általában szilárd halmazállapotban keletkezik, és csak az alsó mfeleg szintekben való lehullása közben olvad el esővé. Mióta repülni tudunk, azóta az ilyen megfigyelések nincsenek többé a hegyes vidékekre korlátozva és a Bergeron—Findeisen-féle esőelmélet helyfessége teljes általánosságban volt bebizonyítható, mindössze azzal a korlátozással, hogy egyes kivételes esetekben az eső közvetlenül is keletkezhetik. Ezek a kivételes esetek főkép a nagyon meleg éghajlatok alatt fordulnak elő, bár az esők túlnyomó többsége ott is magaslati havazásnak az elolvadása útján képződik. A Bergferon—Findeisen-féle csapadékelmélet egyik következménye az, hogy esőt gyakorlatilag csak olyan felhőtől várhatunk, amelynek legalább egy része 0 fokon alul van, hiszen a felhőelemek kellő megnövekedése csak a felhőnek ebbfen a részében következhet be. Ez a követelmény még nyáron is minden nagyobb felhőben beteljtesül, mert Magyarország felett 3—4 km magasságban mindig meg lehet találni a 0 foknál alacsonyabb hőmérsékletet. Már Bergeron fellépése előtt ismeretes volt az. hogy a nagyobb felhők térfogatának túlnyomó része mélyen 0 C° alatti hőmérsékleten van, azonban ennek ellenére is igen sok felhő vízcseppekből áll. A felhőt alkotó mikroszkópi kicsinységű cseppek ugyanis nem fagynak meg 0 fokon, hanem igen nagymértékű túlhűléöt mutatnak, és a felszálló légoszlopokban még —20 fok alatti hőmérsékleten is vízcseppekből álló felhők keletkeznek. Éppen ez az oka annak, hogy nagyon sok felhőből sohasem hull ki stemmiféle csapadék. Az ilyen felhők csakis túlhűlt vízcseppekből állanak, tehát nem tesznek eleget a Bergeronféle kritériumnak. Fontos esemény tegy felhőnek a fejlődéstörténetében az, ha az első jégszemek megjelennek benne, vagyis megkezdődik a felhő átalakulása vegyes halmazállapotú felhővé. Ez kétféle okból következhetik be. Vagy olyan magasra hatol fel a felszálló légmozgás, hogy a nagy hideg következtében egyes cseppek kifagynak. Vagy pedig felülről tegy már meglévő jégtűfelhőből hullanak be a felhőbe kész jégszemek, amelyek a velük érintkező túlhűlt cseppek azonnali kifagyását okozzák. A túlhűlt felhőknek vtegyes halmazállapotú felhővé alakulása egyértelmű a csapadékkeletkezés megindulásával. Azonnal működésbe lép a leírt Bergeron—Findeisen-féle mechanizmus: a jégszemek átpárolgás útján rohamosan megnövekednek, nagyobb súlyuk folytán a felhőből kihullanak, és — az alsó hóviszonyok szerint — vagy megolvadás nélkül, vagy esővé olvadva, a talajra hullanak. A Bergferon—Findeisen-féle csapadékelmélet végre megoldotta azt a kérdést, hogy az eső pontosan miként keletkezik. A megoldás azt mutatja, hogy az esőkeletkezés sokkal bonyolultabb folyamat, mint amilyennek sokan gondolni szokták. Nem egyetlen halmazállapotváltozásból áll (amely a vízgőzt átalakítja lebegő vízcseppek halmazává), hanem a vízcseppeknek ki kell fagyniok jégszemekké, a jég22