Hidrológiai Közlöny 2004 (84. évfolyam)

2. szám - Fövényi Attila: A téli csapadék halmazállapotának valószínűségi előrejelzése és ennek hidrológiai felhasználhatósága

33 A téli csapadék halmazállapotának valószínűségi előrejelzése, és ennek hidrológiai felhasználhatósága Fövényi Attila Országos Meteorológiai Szolgálat Alapelőrejelzések és Repülésmeteorológiai Osztály H-1525. Budapest, Pf. 38. E-mail: fovenyi.a@met.hu Az 1990-es évek közepétől kezdve rendelkezésre áll az Országos Meteorológiai Szolgálatnál az ALADIN.HU mezoléptékű időjárás előrejelző modell. Erre alapozva kifejlesztettünk egy csapadék halmazállapot előrejelző módszert, amelynek segítségével meg tudjuk határozni azt, hogy egy adott halmazállapotú csapadék hullásának mekkora a valószínűsége. Ezeknek az előrejelzéseknek a felhasználásával pontosabban jelezhetők előre a hóolvadást okozó nagy csapadékok, amelyek főként tavasszal okozhatnak árvizeket, elsősorban a Tiszán és mellékfolyóin. ALADIN.HU modell, ECMWF modell, csapadék halmazállapot, vertikális hőmérsékleti profil kezőkben röviden bemutatjuk az eljáráshoz használt adatokat, a csapadék különböző halmazállapotainak kialakulását, az általunk kidolgozott csapadék-halmazállapot előrejelző módszert, majd ennek hidrológiai felhasználhatóságáról ejtünk néhány szót. Kivonat: Kulcsszavak: Bevezetés Az Országos Meteorológiai Szolgálatnál (OMSz), illetve a Nyugat- és Közép-Európa-i meteorológiai szolgálatoknál az elmúlt 10-15 évben jelentős számítástechnikai fejlődés következett be. Ennek köszönhetően lényegesen több és jobb modell adat áll az időjárás előrejelzők rendelkezésére, mint korábban. Míg az 1980-as években csak 2,5 fokos (kb. 280 km) horizontális felbontású és 811 vertikális szintű adatokkal dolgozhattunk, addig ma már 6,5 km-es felbontású modell adatok állnak rendelkezésünkre, 30-60 vertikális szinten. Ezek felhasználásával területileg lényegesen pontosabb csapadék-, illetve csapadék-halmazállapot előrejelzéseket készíthetünk. Nyáron a meteorológusoknak és a hidrológusoknak is viszonylag könnyű dolga van a várható halmazállapot becslése vagy előrejelzése szempontjából, hiszen a lehulló csapadék az alsó 2500-3000 méteres rétegben szinte kizárólag eső (vagy jégeső, ami gyorsan elolvad), és amennyiben a talaj telítődik, a lehullott csapadék maradék része közvetlenül a vízfolyásokba kerül. Ennek megfelelően csak azt kell kiszámolni, hogy a talaj és a növényzet mennyi vizet képes tárolni. A többi belvizet okoz, vagy növeli a folyók vízállását (pl. a 2002. augusztusi dunai árvíz esetén). Az őszi-téli-tavaszi időszakban ennél lényegesen bonyolultabb mind az időjárás előrejelzők, mind a hídrológusok feladata, hiszen a csapadék egy része hó, míg másik része eső vagy ónos eső formájában hull. A hó főként a hegyvidéki területeken, összegyűlik a tél folyamán, tavasszal olvadni kezd. Az olvadást okozhatja a levegő felmelegedése (2003 tavasza), de amennyiben ez a felmelegedés nagy mennyiségű esővel párosul (2001 tavasza), heves árhullámok vonulhatnak le, elsősorban a KeletMagyarország-i folyókon. Az elmúlt évek nagy téli-tavaszi árvizeinek többségét ilyen esővel egybekötött hóolvadás okozta, ezek közül is a legnagyobb a Tiszán levonuló 2001. márciusi árvíz volt. Az OMSz Repülésmeteorológiai osztályán 1997-ben dolgoztunk ki módszert a csapadék halmazállapotának előrejelzésére. Ezt 1998 novemberében adaptáltuk az ALADIN.HU előrejelző modellhez (mezoléptékű modell, amely az OMSz-ban fut, s horizontális felbontása jelenleg 6,5 km, vertikálisan 37 szintje van), és amelynek akkor 13 km volt a felbontása, és a Keleti-Kárpátok, valamint Bajorország kivételével a magyarországi folyók (Duna, Tisza, Dráva, Zala) vízgyűjtőinek nagy részét lefedte. Jelenleg ez a modell 6,5 km-es felbontással áll rendelkezésünkre, és Európa nagy részét lefedi. A követA statisztikái adatbázis A csapadék halmazállapotát előrejelző módszerünket az 1975. és 1996. közötti budapesti és ferihegyi meteorológiai észlelésekre, illetve a budapesti rádiószondás adatsorra alapoztuk. A statisztikák elkészítéséhez a 00, 06, 12, 18 UTC-s (UTC = greenwichi középidő) rádiószondás felszállások vertikális hőmérsékleti profilját használtuk a talajfelszín és a + 3000 méteres szint között. Ezen kívül felhasználtuk Budapest-Pestszentlőrinc 23, 00, 01, 05, 06, 07, 11, 12, 13, 17, 18, 19 UTC-s 2 méteres hőmérséklet és csapadék adatait, valamint Ferihegyen ugyanezen időpontokban észlelt hőmérséklet és csapadék adatokat. A vizsgálatokba a nyári adatokat természetesen nem vontuk be, azok csak a november-április időszakra korlátozódtak, hiszen csak ezekben a hónapokban fordult elő hó, ónos eső, havas eső. fagyott eső. A csapadék események száma 00, 06, 12, 18 UTC-kor nem volt túl sok, ezért kellett felhasználnunk a környező órák (23, 01 UTC, stb.) észleléseit is. A rádiószondás adatokat pedig úgy módosítottuk, hogy a (23, 01, stb. UTC-kor) észlelt 2 méteres hőmérséklettel kicseréltük a pestszentlőrinci rádiószondás mérés talajhőmérséklet adatát. Ha Pestszentlőrinc állomáson nem észleltek csapadékot, de Ferihegyen igen, akkor a ferihegyi adatokat vettük figyelembe. Ezzel az adatmennyiség-növelő eljárással az esős esetek számát 1524-re, a fagyott esősekét 13-ra, a havas esősekét 103-ra, a havazásosokét 1092-re, az ónos esős esetek számát pedig 6l-re növeltük. A záporszerű csapadékok az adott halmazállapothoz kerültek (pl. hózápor a havazáshoz), az ónos ködszitálást, ködszitálást, szemcsés havat viszont nem tekintettük csapadéknak. Az esetek számából látható, hogy hóra és esőre elegendő adat állt rendelkezésre megbízható statisztikai számításhoz, Kissé bizonytalanabbak a havas esőre és ónos esőre vonatkozó számításaink, míg a fagyott esőre kapott statisztikai adatok elméletiek, hiszen az esetek csak arra voltak elegendők, hogy megállapíthassuk, milyen légrétegződés esetén fordulhat elő ilyen csapadék. A statisztikai számítások elvégzése után a valószínűségi egyenleteket adaptáltuk az ALADIN.HU mezoléptékű előrejelző modell vertikális hőmérsékleti profiljához. Ezek alapján meghatározhattuk, hogy az adott viszonyok között milyen valószínűséggel hullik folyékony (eső), szilárd (hó), vegyes (havas eső), túlhűlt (ónos eső) vagy újrafagyott (fagyott eső) halmazállapotú csapadék.