Országos Meteorológiai Szolgálat A KORÁBBI MAGYARORSZÁGI JÉGELHÁRÍTÁSI RENDSZER TAPASZTALATAI 2012 Ez a dokumentum az Európai Unió pénzügyi támogatásával valósult meg. A dokumentum tartalmáért teljes mértékben a Bács-Kiskun Megyei Önkormányzat vállalja a felelősséget, és az semmilyen körülmények között nem tekinthető az Európai Unió és / vagy az Irányító Hatóság állásfoglalását tükröző tartalomnak. HUSRB/1002/213/017 Hailnet
Tartalomjegyzék Tartalomjegyzék... 1 I. A jégeső-elhárítás nemzetközi tapasztalatai... 3 I.1. A jégeső-elhárítás történeti szakaszai... 4 II. A legjelentősebb jégelhárítási módszerek műszaki és gazdasági jellemzői... 6 II.1. A beavatkozások eszközei... 6 II.2. A rakétaalapú elhárító rendszer bemutatása... 7 II.3. A repülőgépes elhárító rendszer bemutatása... 16 II.3.1. Repülőgépről égető berendezéssel kibocsátott jégképző magvak... 17 II.3.2. Repülőgépről szórással kibocsátott jégképző magvak... 18 II.4. A talajgenerátoros elhárító rendszer... 19 II.5. A viharágyúzás... 22 III. Jégesők és az általunk okozott károk Magyarországon az elmúlt évtizedekben... 25 III.1. A felhasznált adatok és a használt módszer... 25 III.2. Jégesős napok térbeli eloszlása... 26 III.3. Jégesős napok évenkénti alakulása... 27 III.4. Jégeső károk Magyarországon az elmúlt években... 28 IV. Jégeső-elhárító rendszerek Magyarországon... 33 IV.1. Rakéta alapú védekezés 1975-1990 között... 33 IV.1.1. Hazai kísérletek megszervezése... 33 IV.1.2. A jégeső-elhárítás munkamenete... 41 IV.1.3. A rendszer felépítése... 43 V. Jégeső-elhárítás módjai napjainkban Magyarországon (műszaki, pénzügyi, jogi és működtetési jellemzői)... 45 V.1. Viharágyúk használata napjainkban Magyarországon... 45 V.2. Talajgenerátoros jégeső-elhárítás napjainkban Magyarországon... 46 V.3. A NEFELA Dél-magyarországi Jégeső-elhárítási Egyesülés tevékenységének hatékonysága... 50 VI. Jégeső-elhárítás módszerei a szomszédos országokban (helyzetbemutatás és az együttműködés lehetőségei)... 53 VI.1. A jégeső-elhárítás módszerei Horvátországban... 53 VI.2. A jégeső-elhárítás módszerei Szlovéniában... 54 VI.3. A jégeső-elhárítás módszerei Ausztriában... 55 VI.4. A jégeső-elhárítás módszerei Szlovákiában... 57 VI.5. A jégeső-elhárítás módszerei Ukrajnában... 58 VI.6. A jégeső-elhárítás módszerei Romániában... 58 VI.7. A jégeső-elhárítás módszerei Szerbiában... 58 I. Melléklet... 61 I.1. Az 1987. július 25-i jégverés... 61 I.2. Jelentős agrárkár a 2012. június 09-i jégverés nyomán... 62 II. Melléklet... 64 Függelék... 67 Rövidítések jegyzéke... 68 Irodalomjegyzék... 69 2
I. A jégeső-elhárítás nemzetközi tapasztalatai Az időjárás folyamatainak a megismerése, befolyásolása régi vágya az emberiségnek. Bár az ilyen jellegű törekvések, majd tudományos kutatások már a 19. század végétől nagy erővel folynak, a végső megoldástól még messze vagyunk. Az időjárás módosításának konkrét célja többféle lehet: az aszály enyhítése a csapadékkeltő folyamatokba való beavatkozással, vagy ellenkezőleg, a csapadék, vagy a borult idő elkerülése valamilyen esemény, vagy esemény sorozat miatt, a trópusi viharok pusztító hatásainak enyhítése, a jégeső okozta károk csökkentése fagyveszély elhárítása, ködoszlatás a közlekedés, elsősorban légiközlekedés feltételeinek javítása céljából, és nem utolsó sorban katonai célok. A 20. század utolsó harmadáig az ismert nagyobb időjárás módosító beavatkozások nagyrészt katonai projektek voltak. A sokszor nemzetközi botrányokhoz, komoly környezeti károkhoz vezető, számos esetben emberéleteket is követelő beavatkozásoknak az vetett véget, hogy az ENSZ 1976 decemberében elfogadta a 31/72-es határozatot, amely mindenféle katonai jellegű időjárás-módosító kísérletet betiltott. Ez nem jelentette a kutatások végét, csupán a békésebb mederben való folytatását, amelyet a tudomány és a technika fejlődése napjainkra tett igazán hatásossá. Mára nyilvánvalóvá vált, hogy a trópusi ciklonok intenzitásának mérséklése, a zivatarokat kísérő villámok megszüntetése nem tűzhető ki reális célul, de a csapadékkeltés, a jég-és ködoszlatás folyamatába hatékonyan be lehet avatkozni. Ezekkel az utóbb sikerrel záruló időjárás-módosítási formákkal napjainkban is több országban foglalkoznak. (Függelék. 1. ábra). Közülük jelen tanulmányban a jégeső-elhárítással foglalkozunk. 3
I.1. A jégeső-elhárítás történeti szakaszai Már nagyon régen megfigyelték az emberek, hogy csaták közelében megnövekszik a csapadékképződés lehetősége. Ma már tudjuk, hogy ennek oka a levegőbe kerülő nagy mennyiségű füst és por volt, amelyek természetes kondenzációs magvakként szolgálva elősegítették a felhő- és csapadékképződést. Akkoriban azonban ezt a hatást az ágyúk hangerejének tulajdonították. A viharágyús módszert egy osztrák szőlősgazda, Albert Stiger találta fel, 1896-ban. A berendezés egy felfelé irányuló ágyú (tölcsér) volt, amely felerősítette az acetilén robbanás hangját, amely így a 120 db-t is meghaladta. Miután Stiger szőlőjében két évig nem esett jég, a viharágyúk használata divatossá vált, főleg Ausztriában és Olaszországban, de magyarországi mezőgazdászok is szép számmal használták. Fejlődni kezdett a viharágyú ipar, oly módon, hogy 1901-ben Lyonban már megrendezték az első jégágyú vásárt is (Függelék 2. ábra). A viharágyú nagy és hatásosnak tűnő gépezet volt, de a hosszú évek gyakorlati alkalmazása során kiderült, hogy nem sokkal hatékonyabb, mint a hettiták felhők felé kilőtt nyilainak felhőoszlató próbálkozásai az ókorban, vagy a 15. századi zivatar elé harangozás módszere. A WMO 2001-ben alkotott hivatalos ítélete egyértelműen és világosan fogalmaz a viharágyúk hatásosságának kérdésében: Ezeknek nincs sem tudományos alapjuk, sem hihető hipotézisük, hogy támogassuk az ilyen tevékenységeket. A másik robbantásos módszer a lökéshullámok keltése volt a felhőkben. Úgy vélték, hogy a lökéshullámok véletlenszerű légbuborékokat hoznak létre, amelyek a jégszemek összezúzásához vezetnek. Kifejlesztésre kerültek az Italrazzi-féle anti-jég rakéták, melyek kb. 1 kilogrammnyi TNT robbanótöltetet szállítottak a felhők alsóbb rétegeibe. Az ehhez hasonló rakéták nagyon népszerűvé váltak Olaszországban, Kínában, Kenyában és a Balkánon is. A rakétát általában akkor indították el, amikor elkezdett esni a jég. Ezt követően a jégméret valóban csökkent, de nem a rakéta hatása miatt, hanem azért, mert a jégeső átlag 5 percig tart és a legnagyobb jégszemek és a legerősebb intenzitás mindig az elején van. Későbbi vizsgálatok kimutatták, hogy egyszerre 250 darab, 8 kilogrammos robbanóanyaggal ellátott rakéta sincs hatással a jégszemekre. Az időjárás-módosításban az áttörés a 20. század közepén jött el. Az első fontos lépést Vincent Schaefer amerikai tudós kísérlete jelentette 1946-ban. Schaefer szerette volna modellezni a repülőgépek szárnyán jelentkező jegesedés mikéntjét és ehhez egy 4
ködkamrát alkotott. Egy alkalommal a ködkamra túlságosan felmelegedett, amit szárazjéggel (szilárd CO 2 ) próbált hűteni. Így teljesen véletlenül fedezte fel, hogy a szárazjég felhőmagvasító hatású. Néhány nappal később tudományos kísérletet hajtott végre, egymotoros kisrepülővel felszállva berepült egy nagykiterjedésű középmagas felhőbe és itt szárazjég részecskéket szórt ki. Ennek eredményeként a beszórt terület felett havazás indult meg, de a környező területeken nem volt semmilyen csapadék. Schaefer kísérlete után Vonnegut kutatási eredményei alapján kiderült, hogy a jégképződést más anyagok is elősegítik, amelyeknek legjellemzőbb tulajdonsága, hogy szerkezete nagyon hasonló a jég kristályszerkezetéhez és nem oldódnak vízben. Ilyen anyagok a kaolin, az ólom-és ezüstjodid, valamint a fémoxidok többsége. A modern, ma is használatos jégeső elhárítás alapja így az lett, hogy a jég keletkezési folyamatát próbálják befolyásolni úgy, hogy jégképző magvakat, leggyakrabban ólom és ezüstjodidot juttatnak a felhőkbe rakétákkal, repülőgépről, vagy természetes úton, a konvekciót felhasználva. 5
II. A legjelentősebb jégelhárítási módszerek műszaki és gazdasági jellemzői II.1. A beavatkozások eszközei A világ különböző részein alkalmazott jégeső-elhárítási módszerek alapja - az esetek többségében - a konkurens embriók hipotézise. A hipotézis lényege az a feltevés, hogy ha sikerül elegendően sok mesterséges jégképző magot létrehozni a felhő bizonyos tartományaiban, ezzel elindítjuk a hasznos versengést: vagyis e járulékos jégrészecskék is részt fognak venni a növekedési folyamatokban. Mivel a jégszemnövekedést tápláló folyékony víztartalom rögzített, az eredmény több, de a természetes folyamatokban képződőknél kisebb jégszem, amelyek vagy mérsékeltebb kárt okoznak, vagy teljesen elolvadva eső formájában érik el a talaj-felszínt. Ennek megfelelően a legkülönbözőbb módszerekkel és eszközökkel, de lényegében mindig ugyanezt a célt: a jégszemek számának mesterséges megnövelését kívánják elérni. Napjainkban a magvasító anyagoknak a kívánt helyre, a megfelelő időben és szükséges mennyiségben történő bejuttatására lényegében háromféle eljárás használatos: a háttérmagvasítás, a feláramlásban történő magvasítás és direkt injektálási technika. Ezen eljárásoknál a reagens anyagok és diszpergáló berendezések széles választékát találhatjuk, de a legelterjedtebb az ezüstjodid (AgI), amelyet generátorokban égetnek el. A háttérmagvasítás célja, hogy a magvasító anyag részecskéi már a zivatarfelhő kialakulása előtt és a szükséges koncentrációban jelen legyenek a jégeső képződés szempontjából fontos teljes légtérfogatban. Ez óriási mennyiségű jégképző mag egyenletes és folyamatos légkörbe juttatását igényli. Sok szakember véleménye szerint a módszer hátránya, hogy a magvak tényleges koncentrációja csak a légköri hőmérsékleti- és széleloszlás különösen kedvező, de befolyásolhatatlan kombinációja esetén éri el a kívánatosnak tartott értéket azokban a felhőzónákban, amelyeket a jégképződés szempontjából kritikusnak tartanak. A feláramlás magvasításakor a módszer a következő: A felhőket létrehozó feláramlások különösen a konvektív felhőkben nem mindenütt egyformán erősek. A 6
feladat éppen az, hogy a legintenzívebb áramlási zónákat kutassuk fel és ezekbe diszpergáljuk a reagens részecskéit. E repülőgépes módszer az előzőhöz képest hatékonyabb, hiszen kevesebb anyagot jóval koncentráltabban alkalmazunk. Eszközei a generátorok és az ún. pirotechnikai patronok, amelyeket többnyire a szárnyak alá helyeznek, és a kabinból hoznak működésbe. Az eljárás elvileg annál hatásosabb, minél pontosabban sikerül kiválasztani azokat a felhőtérfogatokat, amelyekben a jégszemek képződése lejátszódik. Jelenlegi ismereteink szerint a közvetlen injektálás a reagens részecskéinek bejuttatására szolgáló leghatékonyabb módszer. Ennek feltétele azonban, hogy rendelkezzünk olyan jégesőfelhő-modellel, ami a kérdéses felhőtérfogat helyét és a magvasítás időpontját radarral meghatározhatóvá teszi. Így nem csak a költség csökkenthető, de ezen felül a jégképző magvak inaktiválódását az ún. kimosódását is a minimumra redukáljuk. A legfontosabb előny mégis a beavatkozások gyorsaságának, tehát az egész védekezés operativitásának növelése. Ezt a technikát először a volt Szovjetunióban alkalmazták nagyobb léptékben. A következőkben vázolni fogjuk a reagens anyagok diszpergálására, felaprózódására, ill. szétszórására használatos fontosabb berendezéseket, vagyis a jégeső elhárító rakétákat, a repülőgépes jégeső elhárítás folyamatát, valamint a talajgenerátorokat. II.2. A rakétaalapú elhárító rendszer bemutatása A rakéták a közvetlen injektálás eszközei, vagyis az ezüst-jodidot a földről kilőtt rakéta viszi fel a légkörbe a megfelelő helyre. Az egykori Szovjetunióban (Grúziában) fejlesztették ki az első jégesőelhárító rakétákat. Korábban Magyarországon is használták 1976-1990 között Baranya megye, majd később Bács-Kiskun megye területén is (1985-1989). Ma már csak néhány balkáni országban (Szerbia és Bulgária), valamint Svájcban üzemeltetik. Előnye, hogy azonnal fejti ki hatását és ott ahol szükséges. Hátránya a nehézkes kezelhetőség, a rendkívül veszélyes üzem és a kis hatótávolság (egy-egy rakétabázissal viszonylag kis terület védhető meg). A radarral végzett megfigyelések és mérések képezik a jégeső-elhárítási munka alapját. A felhőkről, illetve csapadékzónákról nyert radarkép alapján ismerik fel a veszélyes meteorológiai helyzeteket, felkészülnek az esetleges beavatkozásra. Amennyiben 7
a radarkép és a mért paraméterek alapján jégesőveszélyesnek ítélik a felhőt, illetve annak egy konvektív celláját, bejuttatják a jégképző reagenst a megfelelő felhőzónába. 1. ábra: jégesőelhárító rakéták Az 1. ábrán felvázolt rakéták három részből: fejből, hajtóműből és megsemmisítő egységből, illetve az Oblako típusnál az ún. sima leszállást biztosító rekeszből állnak. A fejben találjuk a reagensanyagot, amelynek diszpergálását mindig a hajtómű kiégése után indítják el. Ezt a műveletet az úgynevezett orrgyújtó végzi a megfelelő sebesség elérése után. Az orrgyújtó működésének időpontját az Alazany és PGI M típusoknál időzíteni lehet. A különböző típusokat a közeli és távoli céloknak megfelelően kiválasztva alkalmazzák. Az Oblako rakéta ejtőernyő-rendszere miatt meglehetősen bonyolult; a másik két típus viszont a hajtómű és a reagensdiszpergálás befejezése után felrobban és veszélytelen súlyú darabokban hullik vissza. A rakéták magvasító anyaga (40% ólomjodid, 8
vagy 2% ezüstjodid) pirotechnikai keverékbe ágyazva a fejrészben foglal helyet. A diszpergálási szakasz hossza 2-4-6 km, a rakéták méretének megfelelően. Paraméterek/Rakétatípus Alazany M Alazany M-1SZT Átmérő (mm) Hossz (mm) 1296-1332 82,5 838-850 Tömeg (kg) 9,64 6,54 Reagenstöltet (kg) 1,12 Maximális repülési távolság (km) 9,7 5,1 Maximális emelkedési magasság (km) Megengedett magassági szögek (5 -os lépésekkel) (fok) Megengedett oldalszögek (2,5 -os lépésekkel) (fok) Az ind itószerkezet feszültsége (V) 7,9 4,3 55-85 65-85 0-360 24± 4 1. táblázat: az Alazany típusú rakéták paraméterei Az Alazany jégesőelhárító rendszer magában foglalja az Alazany M-1SZT típusú rakétákat, valamint TKB 040 kilövőállványokat. Az állványokból alig néhány másodperces időközökkel 12 darab rakéta bocsátható fel. A vetőcsövek legyezőszerű elhelyezése lehetőséget nyújt arra, hogy az állvány mozgatása nélkül különböző oldalszögek mellett lőjünk ki rakétákat és így több kilométer széles területet magvasíthassunk. A rakéták legkésőbb a repülés hetedik másodpercében kezdik meg a reagenskiszórást, ami kb. 35 másodpercig tart. A rakétákat legkésőbb a repülés 47. másodpercében egy önmegsemmisítő töltet veszélytelen méretű darabokra robbantja szét, amelyek nem okozhatnak kárt a földetérés során. 9
2. ábra: az OBLAKO és ALAZANY típusú jégesőelhárító rakéták 10
3. ábra: OBLAKO típusú jégesőelhárító rakéta a kilövőállványban paraméter/típus OBLAKO hossz (mm) 2070 átmérő (mm) 125 tömeg (kg) 34 maximális repülési magasság (m) 8500 maximális repülési távolság (m) 12700 hőmérsékleti tartomány ( C) (-5)-(+40) a rakéta típusa reaktív hajtómű az aktív töltet tömege (kg) 3,77 a reagens kibocsátásának ideje (sec) 30-50 a rakéta leereszkedésének sebessége ejtőernyővel (m/s) 6-8 2. táblázat: az OBLAKO típusú jégesőelhárító rakéta paraméterei 11
4. ábra: PGI-M típusú jégesőelhárító rakéta paraméter/típus PGI-M hossz (mm) 420 átmérő (mm) 82,5 tömeg (kg) 3,1 maximális repülési magasság (m) 4100 maximális hatótávolság (m) 5100 hőmérsékleti tartomány ( C) (-5)-(+30) a rakéta típusa turboreaktív hajtómű az aktív töltet tömege (kg) 0,225 a reagens égési ideje (sec) max. 20 3. táblázat: PGI-M típusú jégeső-elhárító rakéta paraméterei A volt Jugoszláviában széleskörűen alkalmazták a Tg-10 típusjelzésű, kiváló paraméterekkel rendelkező jégesőelhárító rakétát. Az 5. ábrán bemutatott szerkezet kétfokozatúnak látszik, pedig a felső részben nincs hajtóanyag. Ez a hasznos terhet hordozó rész (amely a világosabb fejben elhelyezett ballasztra, az AgI-ot tartalmazó testre, időzítőgyűrűre, és stabilizátorszárnyakra osztható) a motor kiégése után egyszerűen leválik arról, és kb. 600 m/s-os kezdő-sebességgel megindul ballisztikus pályáján a cél felé. Röviddel ezután a hajtóműház felrobban, majd néhány másodperccel később már a 12
pálya felső szakaszán megkezdődik a reagens kiszórása. Ezután a ballaszt kapszulája is felrobban. A fejrész közel 9 km magasságot érhet el és összesen kb. 10 15 db aktív jégképző magot produkál. Előnyei a könnyű kezelhetőség (tömege kicsiny, indítószerkezete egyszerű), a nagy haladási sebesség és a kétkörös önmegsemmisítő rendszer. Hátránya a meglehetősen magas ár. 5. ábra: TG-10 típusú rakéta A Svájcban jelenleg alkalmazott rakéták között négy típust különböztetünk meg maximális kilövési magasság szerint. Az 1. típus 1000 méter, a 2. típus 1250 méter, a 3. típus 1500 méter, a 4. típus 1800 méter magasságot ér el. Minden rakéta 15 g ezüst-jodidot tartalmaz. A rakétát elektromos áramon keresztül gyújtják meg, amelyet legtöbb esetben egy 12-24 voltos akkumulátor szolgáltat. 12 másodpercen belül éri el a rakéta a maximális magasságát, majd működésbe lép. Mivel ezek a rakéták kis hatótávolságúak, nem érik el közvetlenül a jégképződés helyét, a 4-8 km magasságot. Így ebben az esetben háttér magvasítást végeznek, hasonlóan a talajgenerátoros eljáráshoz. A fejlődő zivatarfelhő feláramlásai pedig továbbviszik a jégmagokat a jégképződés helyére. Így ez a típusú rakétás módszer a korábbiakban említett eljárásokkal ellentétben nem a közvetlen injektálás eszköze. 13
6. ábra: jégesőelhárító rakéták, Svájc (forrás: http://hamberger.ch ) 7. ábra: jégeső elhárító rakéta a kilövőállványon, Svájc (forrás: www.hagelinformation.de) 14
A Kínában használatos WR-sorozat jégeső elhárító rakétáinak paramétereit az alábbi táblázat mutatja. Típus WR-98 WR-98Z WR-1D átmérő 82 mm 82 mm 57 mm hosszúság 1450 mm 1580 mm 1060 mm tömeg 8,3 kg 9,0 kg 4,3 kg maximális repülési 8,5 km 9,0 km 6,0 km magasság működési hőmérséklet -30 45 tárolási hőmérséklet -15 40 tárolási nedvesség 70% RH leszállási sebesség 8 m/s 8 m/s hatékonyság 99% tárolási élettartam 3 év reagens anyag tömege 725g 630g 220g magvasítási idő 35s 30s 25s magképző képesség 1.8 10 15 / g (AgI), -10 -on AgI kilövés típusa talajról, járműről, hajóról 4 táblázat: WR-sorozat paraméterei, Kína 8. ábra: Kínában használatos jégeső elhárító rakéták, WR-sorozat (forrás: http://ensunvalorcasc.w1.xacnnic.com) A sok kilövőállomás telepítése, valamint későbbi fenntartása miatt a rakétás módszer hátránya, hogy egy rendkívül költséges beavatkozás. Költségvetése csak Bács- Kiskun megye területére vonatkozóan 250-300 millió Ft/év lenne. 15
II.3. A repülőgépes elhárító rendszer bemutatása Az előző módszerhez hasonlóan a repülőgépes jégeső-elhárításnak is az ezüst-jodid az alapja, amelyet ez esetben a repülőgép visz fel a magasba és bocsátja ki a zivatarcella közvetlen közelében. Repülőgépes jégeső-elhárítás működik például Ausztriában, Görögországban és Németországban. A rendszer részei: egy radarrendszer, egy diszpécserközpont és az adott ország különböző pontjain üzemelő, megfelelő számú repülőgép, repülőtér és pilóta. A repülőgépes jégelhárítás esetében elengedhetetlen, hogy pontos és aktuális meteorológiai információk álljanak rendelkezésre, mivel a jégeső elhárító központ ezen adatok alapos elemzése után tud dönteni a beavatkozás szükségességéről. Radaradatokból, illetve műholdfelvételekből nyerik ki a szükséges információkat, úgy, mint a frontok haladási irányát és sebességét, a zivatarfelhő koordinátáit, a jegesedési viszonyokat, a jégvalószínűség előrejelzését, a nedvességi viszonyokat a zivatarfelhőben, valamint a 0 Cos izoterma fölött lévő felhőzet magasságát. A repülőgépes jégeső-elhárítás előnyeit a következőekben soroljuk fel. A radarmérések elemzésével, a repülőgéppel még időben elébe lehet kerülni a nagy sebességgel haladó viharfelhőknek, így még akkor el lehet végezni a beavatkozást, amikor nem alakultak ki nagyméretű jégszemek. Emellett a repülőgép pilótája könnyen tud alkalmazkodni a gyorsan irányt változtató viharfelhőkhöz, mivel állandó rádiókapcsolatban van a radarállomással és a diszpécser központtal. Továbbá viszonylag kis ráfordítással nagy területet lehet vele levédeni. A jégelhárítás hatósugara becslések szerint 50-60 km. A rendszer kiépítésének beruházásigénye is nagyon csekély, hiszen a radarrendszer elviekben rendelkezésre áll és a feladat elvégzésére alkalmas repülőgépek és pilóták is adottak. Speciális infrastruktúra kiépítése szintén nem szükséges. Hátránya, hogy a beavatkozást a viharfelhők közelében kell elvégezni, amely igen veszélyes, jó állapotban levő repülőgép és tapasztalt pilóta szükséges hozzá. Az alacsony beruházási költségek mellett költséges az üzemeltetése a speciális reagens tartó és a repülőgép repülési költsége okán. 16
II.3.1. Repülőgépről égető berendezéssel kibocsátott jégképző magvak A jégeső elhárítás ezen módját az USA-ban fejlesztették ki és több országban is alkalmazzák már. Egy újabb módszer kifejlesztésére azért volt szükség, mivel a korábban használt szilárd halmazállapotú ezüst-jodid a csapadékkal a földre és a növényekre hullva környezeti- illetve egészségügyi károkat okozott. Azonban kétség kívül a legmegfelelőbb jégképző mag az ezüst-jodid. Így kidolgoztak egy olyan technológiát, amikor is a szilárd halmazállapotú ezüst-jodid helyett gáz halmazállapotú ezüst-jodidot juttatnak a légkörbe. A repülőgép szárnyán levő tartókeretre egy speciális eszközt, ezüst-jodiddal töltött ködgyertyákat szerelnek. (Az évek során több méretű és tartalmú, más-más gyújtó- és rögzítő- szerkezettel ellátott ködgyertyát fejlesztettek ki.) A repülőgép pilótája a kabinból egy elektromos gyújtó berendezés segítségével hozza működésbe a ködgyertyát. Ezek után a ködgyertyában található szilárd halmazállapotú jégképző mag lassú égéssel ég el, majd az így létrejött égéstermék adja a jégképző magot. A módszer előnye, hogy a reagens anyag a megfelelő helyre és megfelelő mennyiségben bocsátható ki a repülőgép által. A repülőgép a zivatart általában a feláramlás felőli oldalról közelíti meg. Helyhez kötött zivatart azonban a Nap felőli oldalról érdemes megközelíteni. A feláramlási zónában általában nincs turbulencia, a felhőnek éles kontúrjai vannak. A ködgyertyás módszer másik előnye, hogy a pilóta a feláramlás erősségétől függően szabályozhatja a kibocsátott anyag mennyiségét (a zivatar erőssége a feláramlás erősségével jellemezhető). A ködgyertyákat egyenként, fokozatosan, vagy akár egyszerre is működésbe hozhatja a pilóta. Üzemeltetési költsége repült óránként legalább 140-210 ezer Ft, amelyhez még hozzáadódik az ezüst-jodid ködgyertyák ára. 17
9. ábra: jégeső elhárító repülő (forrás: wikipedia) 10. ábra: jégeső elhárító repülő ködgyertyákkal (forrás: http://www.3dsa.gr/applications_hail.html) II.3.2. Repülőgépről szórással kibocsátott jégképző magvak A szilárd halmazállapotú jégképző mag kibocsátás a korábban említett indokok miatt háttérbe szorult a technológia fejlődésével. Előnye, hogy alacsony költségű. Későbbi tapasztalatoktól függően tervezik heves, erős zivatarok alkalmával a ködgyertyák kiegészítőjeként használni. Működtetéséhez ez esetben is szabályozható szóróberendezés építése és tesztelése szükséges. 18
Új fejlesztésű módszer a repülőgéppel kijuttatott szilárd halmazállapotú kaolin por, azonban ezt még nem alkalmazzák, csak szabadalom védi. A beavatkozás során 2-3 kg kaolin port bocsátanak ki egy adagoló-szóró berendezés segítségével. A rendszer becsült költsége repülési óránként legalább 140-210 ezer Ft, a kaolin por ára elenyésző. II.4. A talajgenerátoros elhárító rendszer A mesterséges jégképző magvak létrehozásának legrégibb és ma is leggyakrabban használt eszközei az úgynevezett generátorok. Ezek stabil és hordozható (például repülőgépre szerelhető) változatát az ötvenes évektől kezdődően dolgozták ki. A talajgenerátoros jégeső-elhárítást, egy francia kutató, Prf. J. Dessens fejlesztette ki. 11. ábra: Vortex típusú talajgenerátor (forrás: NEFELA) A Vortex típusú talajgenerátor három fő egységből áll: levegőtartály (1), oldattartály (2) és égetőkémény (3). A levegőtartály biztosítja az 1,3 bar-os túlnyomást az oldattartályban, melyben 8 g/l töménységű ezüstjodid - aceton oldat van. Az oldatot egy 30 mikronos fúvóka porlasztja az égető kéménybe, ahol kb. 800-900 Celsius fokos hőmérsékleten ég el. A kijutott AgI molekula csoportokból, a hirtelen lehűlés hatására, 19
0,06-0,08 mikronos AgI kristályok alakulnak ki, melyeknek szerkezete a jégkristályokéhoz hasonló. 1 g AgI-ból körülbelül 10 14-10 15 db aktív kristály-részecske keletkezik. A használt nyomásérték és fúvóka méret mellett kb. 0,8-1,0 liter oldat ég el óránként. 12. ábra: Talajgenerátor (forrás: NEFELA) A talajgenerátoros jégeső-elhárítás elvi alapjai a következők: Természetes körülmények között a jégszemek kialakulása nagy magasságban, -10 C, -15 C hőmérsékleti szinten megy végbe. Itt néhány nagyobb, erősen túlhűlt vízcsepp megfagy és ezek a jégszemkezdemények még folyékony halmazállapotú vízcseppeket összegyűjtve, igen gyorsan növekednek. Ennek eredményeként nagy jégszemek alakulnak ki, melyeket a feláramló levegő már nem tud fenntartani és nagy sebességgel esve, rövid idő alatt elérik a talajt. A jégeső-elhárítás során a talajfelszínen levő talajgenerátorok égető kéményéből kikerülő ezüstjodidot (AgI) juttatnak a felhőrétegbe. Az AgI részecskéknek ahhoz, hogy hatásukat kifejthessék, nagy koncentrációban és még a jégszemek kialakulását megelőzően 20
kell a zivatarfelhőkbe jutniuk. A zivatarok kialakulását segítő meleg levegő feláramlás (konvekció), valamint a hidegfrontok előtt megfigyelhető nagy területen meglévő feláramlás segíti elő, hogy az ezüstjodid részecskék a felhőbe juthassanak. A felhőbe juttatott AgI kristályok (lévén kristályszerkezetük hasonló a jégéhez) elősegítik a túlhűlt vízcseppek fagyását. Így több jégszemkezdemény alakul ki és ezek egymással versenyezve gyűjtik össze a még folyékony halmazállapotú vízcseppeket. A jégképződésbe való mesterséges beavatkozás nyomán ugyan több jégszem keletkezik, mint természetes körülmények között, de a kialakuló jégszemek mérete kisebb lesz. Ezek a jégszemek lassabban esnek a föld felé, ezért hosszabb időt töltenek a pozitív hőmérsékleti tartományban. Az így bekövetkezett olvadás nyomán méretük jelentősen csökken. Így az ilyen védelemben részesülő védett területen a jég által okozott kár is kisebb lesz. A talajgenerátoros jégeső-elhárítási rendszernél akkor alakulhatnak ki nehézségek, ha egy gyorsan mozgó zivatarfelhő úgy éri el a védett területet, hogy abban a jégszemek már kialakultak. A talajgenerátoros jégeső-elhárítás megelőző, preventív módon működik, a már kialakult jégszemeket nem tudja szétrobbantani, elolvasztani. A védett területen kívülről érkező jégfelhő sajnos továbbra is károkat fog okozni. Magyarország mellett Európa számos országában, például Franciaországban, Spanyolországban és Horvátországban is működik ez a rendszer. Hazánkban Baranya, Somogy és Tolna megye területén 141 talajgenerátort üzemeltet a NEFELA Délmagyarországi Jégesőelhárítási Egyesülés, mely 1991-ben alakult. Az üzemeltetés költsége csak a Dél-Dunántúl területén körülbelül 100-160 millió Ft/év. Franciaország négy régiójában az 1951-es alapítású ANELFA nonprofit jégesőelhárítási egyesülés 650 állomást működtet (Magyarországhoz hasonlóan 10 kilométerenként), így összességében egy 55.000 négyzetkilométernyi területet fed le. Minden egyes állomás manuális működtetésű Vortex talajgenerátorral van felszerelve. A jégeső előrejelzést a Météo-France végzi az ANELFA-val szorosan együttműködve. A jégeső várható kezdete előtt kb. 3 órával indítják el a generátor működését, amely a veszélyeztetett időszak végéig üzemel. Az utóbbi 10 évben a 650 állomás átlagosan 740 kg ezüst-jodidot használt fel a jégesős időszak alatt (április-október). Spanyolország Valjalón hegyvidéki régiójában 30 talajgenerátort helyeztek el 20 kilométeres távolságra egymástól, melyek 6500 négyzetkilométernyi térséget védenek. Továbbá Bajo Aragón területén 21 generátor üzemel, a védett terület itt 2500 négyzetkilométer. Az állomások automatikusan működő talajgenerátort alkalmaznak. A jégeső előrejelzést a Leóni Egyetem végzi. A magvasítás a jégeső előrejelzett időpontja 21
előtt legalább egy órával megkezdődik és a veszélyes periódus végéig tart. A beavatkozási időszak május 15. és szeptember 30. között van. II.5. A viharágyúzás A viharágyúk alkalmazását az 1860-as években kezdték meg Ausztriában, majd a XIX. század végén Európa több országában és az USA-ban is elterjedtek. Használatuk ama téves nézet alapján fejlődött ki, hogy az ágyú elsütésekor keletkező levegőhullámok a képződő zivatarfelhőre oszlatólag hatnak, így meg lehet velük akadályozni a pusztító jégeső kialakulását. A viharágyúzáshoz használt készülékek eleinte egyszerű mozsarak voltak, melyekre később nagyobb méretű, fordított csonkakúp alakú hangtölcsért szereltek. A tölcsér hossza 2 vagy 4 méter volt. Robbanóanyagul közönséges durva lőport használtak, majd később a mozsár teljes kiküszöbölésével pyrolith elnevezésű robbanó töltést dobtak az alul zárt hangtölcsérbe és így idézték elő a robbanást. Az utóbbi eljárás a magyar Emmerling-gyár szabadalma volt. 13. ábra. Viharágyú A hangtölcsérrel ellátott viharágyúkkal végzett kísérletezések alkalmával lettek figyelmesek arra, hogy a viharágyú elsütése után a tölcsértől igen nagy sebességgel 22
mozgó gyűrűszerű légörvény távolodik el. A gyűrűszerű örvény néha az ágyútól száz méter távolságban is látható volt. Ennek a gyűrűszerű légörvénynek a felfedezése igen nagy lelkesedést váltott ki, mert hatását a jégképző folyamat megzavarására már a szakemberek is lehetségesnek tartották. A haladó légörvényt a robbanás alkalmával a tölcsérben képződő sűrített levegő egy tömegben való gyors repülése hozza létre, mert eme léglövedék mögött keletkező légritkulás a kb. 100 méteres másodpercenkénti kezdősebesség mellett elég tekintélyes. A légörvény-gyűrű haladása közben sivító hang volt hallható, ennek időtartamából következtettek a léglövedék hatástávolságára. Eleinte a 20 30 másodpercig tartó hang alapján több mint 2000 méter hatásmagasságra gondoltak, később rájöttek, hogy ezt túlbecsülték, mivel nem vették számításba a léglövedék röptének erős lassulását. Amint azt későbbi pontos kísérletek bizonyították, 100 méter távolságban a gyűrű haladásának sebessége már a kezdősebesség felére csökkent. Végül kiderült, hogy a legnagyobb és legmegfelelőbben töltött viharágyúkból kilőtt lövedék örvénygyűrűje sem haladt az 500 m-es magasságon túl, a közönségesen használt készüléké pedig legfeljebb 100 200 m magasságot ért el. Ez a kísérleti eredmény ismét megcáfolta a gyűrű hatására felépített elméleteket. Közben a gyakorlat embereinek lelkesedése is kezdett lelohadni, érthető okokból, mivel a lövöldözés eredménytelensége mindinkább bizonyossá vált. A viharágyúzás ügyében 1902-ben Grazban tartottak kongresszust, amelyen öt ország (magyar, osztrák, német, olasz, francia) képviselői vettek részt. Itt megvitatták a viharágyúzás valamennyi elméleti és gyakorlati kérdését. Végül arra a következtetésre jutottak, hogy kétségesnek látszik a viharágyúzás eredményessége, s nem ajánlották annak folytatását. A hiábavaló költségeken kívül az eljárás veszélyessége is határozottan károsnak mutatta a viharágyúzást. A gyakori robbanások miatt a viharágyúzás alkalmával számtalan súlyos sebesülés és számos haláleset történt. A kongresszus állásfoglalása lezárta a kísérletezés és a hatóságilag támogatott viharágyúzás időszakát, ezután már csak szórványosan és egyre csökkenő buzgalommal folyt tovább a jégfelhők ágyúzása. A viharágyúzás teljesen még ma sem veszett ki. A jelenleg használt jégágyúk acetiléngázzal működnek, így nagyobb erejű robbanásokat képesek produkálni. Ezek a robbanások sűrű időközönként, 6-7 másodpercenként automatikusan ismétlődnek, így a lökéshullámok utánpótlása folyamatos. Alkalmazhatóságuk azonban rendkívüli módon megkérdőjelezhető, mivel a viharágyú keltette energia impulzus nagyságrendekkel kisebb a zivatarokban fennálló 23