Először is azt szükséges tisztázni, valójában mi a zivatar? A zivatarfelhő (kumulonimbusz, rövidítve: Cb) leegyszerűsítve olyan gomolyos szerkezetű, jelentékeny függélyes kiterjedésű (8-10 km), záporszerű csapadékot adó felhőfaj, melyet gyakran elektrosztatikus megnyilvánulások kísérnek. Azonban ez nem mindig van így, téli körülmények közt általában csak 3-5 km-es szinten van a kumulonimbuszok teteje, és ezekben a kis magasság miatt nem elégséges a töltésszétválasztódás kisülések létrejöttéhez. Ennek ellenére ezek a felhők is a Cb kategóriájába tartoznak, mivel keletkezési körülményeik, működésük, megjelenésük hasonló. Ebbe az is beletartozik, hogy szintén záporszerű csapadék hullik belőlük (leggyakrabban hó, de lehet hódara, jég, jégdara, eső és ezek keveréke is).

A zivatart hevesnek nevezzük, ha egy óra alatt legalább 27 mm csapadékot ad, a szélerősség eléri vagy meghaladja a 93 km/h-t, legalább 2 cm-es jég hullik, ill. tornádót, tubát figyelnek meg (a tuba mibenlétéről a későbbiekben olvashatunk).

A zivatarok megértéséhez először is tudnunk kell, hogy kialakulásához alapvetően három dolog szükséges: a levegő megfelelő mértékű instabilitása,számottevő páratartalom és valamiféle olyan mechanizmus, mely a levegőt emelkedésre készteti. Ez utóbbi leggyakrabban frontális emelés, vagy a napsugárzás talajmelegítő hatására meginduló konvekció, illetve orografikus tényezők, pl. hegyoldalnak ütköző szél. Emelő hatású lehet a korábbi zivatarok le-, majd kiáramló, és a felszín mentén szétterülő hideg levegőjét a környező melegebb levegőtől elválasztó határvonal is, mely szinte miniatűr hidegfrontként funkcionál (egy-egy ilyen kiáramlási határ akár 12-15 óráig, vagy még tovább is azonosítható marad azután, hogy az őt létrehozó zivatarfelhő már feloszlott).

Instabilitás alatt a levegő magassággal történő hőmérséklet csökkenését értjük, abban az esetben, ha ez a vizsgált légrétegben oly mértékű, hogy a lejjebb fekvő melegebb levegő felfelé kezd áramlani. Minél nagyobb ez az érték az adott szakaszon, annál labilisabb a helyzet. Azonban az sem ritka, hogy a légkör egy rétegében (leggyakrabban kb. 3-4 km magasan) feljebb haladva melegedést tapasztalunk. Ez a stabil záróréteg az ún. hőmérsékleti inverzió. Ha elég erős, általában a gomolyfelhők a maguk feláramlásával nem tudnak áttörni rajta.

Ha nincs jelen az inverzió, és a zivatar képződés feltételei adottak, akkor a kumulonimbuszok már a nap korai szakaszában megjelenhetnek. Ámbár kimondottan sok Cb kifejlődhet, ezek általában gyengék és alig szerveződöttek maradnak, mivel nem tud a talaj közeli légrétegekben túl sok instabilitási energia felhalmozódni.

Heves zivatarok képződéséhez a közepes inverzió a legkedvezőbb, ugyanis ha sikerül is a legerősebb feláramlások közül valamelyiknek áttörnie azt, általában csak a délután második felére történik meg, mikor a záróréteg alatt már nagy mennyiségű instabilitási energia halmozódott fel. Így ez az adott kumulonimbuszba koncentrálódva, más zivatarfelhők “konkurenciájától” mentesen nagy eséllyel okozhatja zivatarunk hevessé válását.

Az előzőleg említettek mellett a levegőnek még számtalan olyan tulajdonsága és jellegzetessége lehet, mely befolyással van a zivatar erősségére, típusára, időtartamára és egyéb jellemzőire. Mielőtt azonban részleteznénk ezt, érdemes átgondolni, tulajdonképpen mi is egy zivatarcella? Ez alatt szűkebb értelemben egy feláramlási zónát, tágabb értelemben pedig – szélesebb körben elfogadott módon – egy (meleg) feláramlási és (hideg) leáramlási rész kettősét értjük. Minden zivatarcellának, bármilyen hevességű és felépítésű zivatarhoz is tartozik, van egy életciklusa, mely három fő részre osztható. A fejlődő stádiumban a felhő még tornyosuló gomolyfelhőként mutatkozik, melyben teljes egészében feláramlás uralkodik.

Tovább fejlődve megkezdődik a felhő felső részében a csapadékképződés. Főleg nyáron az is megeshet, hogy már ebben a fázisban kisülések jelentkeznek a felhőben. A csapadék hullani kezd, leáramlás indul meg, és a cella átlép az érett stádiumba.Ilyenkor rendszerint már pehelyfelhős formában eljegesedik, borzassá válik a felhő felső része, és gyakran üllőszerűen (incus) szét is terül. Nagyrészt a hulló csapadék párolgásának hűtő hatására vezethető vissza, hogy a leáramló levegő a környezeténél alacsonyabb hőmérsékletű. Az érett stádiumban egyrészt a fel- és leáramlások egyidejű megléte a meghatározó, másrészt ebben az időszakban hullik a csapadék zöme. (Az esetek nagy részében jellemző, hogy a lecsapó villámok aránya az érett stádium vége felé a legnagyobb a felhővillámokhoz képest.)

A zivatarcellát az idő előrehaladtával egyre inkább a leáramlásokjellemzik, és a földfelszín fölött szétterjedő csapadék hűtötte hideg levegő, ill. az azt a környező melegebb levegőtől elválasztó határfelület, a gust(gászt)front messzire elhatol, elvágja a meleg levegő beáramlásának utánpótlását. Ily módon nincs, ami továbbra is működtetné a cellát, így az belép az elhaló, elöregedő vagy disszipálódó stádiumba. A csapadékhullás legyengül és eláll, az áramlások mérséklődnek, a felhő fokozatosan feloszlik, vagy csak a felső része, üllője marad meg. Az ilyen visszamaradt üllők még jó pár óráig látszódhatnak. Ezeket a felhőképződményeket árvaüllőnek hívjuk. A gust fronttal kapcsolatban érdemes még annyit utólag megemlíteni, hogy nem egyértelmű ezen angolból átvett kifejezés és az előzőleg már említett kiáramlási határ közti különbség, a szakirodalomban eltérő jelentőséget tulajdonítanak a kettő megkülönböztetésének.

Az eddigiek fényében már megnézhetjük, miért lényeges például a szélnyírás jelenléte, ami a szél magassággal történő irány és erősségváltozását jelenti. Ha nincs szélnyírás, akkor általában rövid életű zivatarok jönnek létre, rendszerint egymástól független, egyedülálló cellák formájában. Rövid élettartamuk (rendszerint 20-30 perc) azzal magyarázható, hogy a csapadék ilyenkor a feláramlási részen keresztül hullik le (a magasban a szél nem fújja ki fölüle), így a csapadékhullás keltette hideg leáramlás hamar lerombolja, megszünteti azt, valamint a felszínen minden irányba szétterjedő gust front gyorsan elvágja a meleg levegő beáramlásának útját, ezzel a Cb halálát okozva.

Ezeknél az egycellás zivataroknál az erős zápor ideje rendszerint elég rövid, nagy ritkán jég is hullhat (bár csak kb. borsónyi méretű). E zivatarok megjelenésének pontos helyét, ill. azt, hogy melyik lesz esetleg heves és a heves esemény annak mely részén fordul elő, nehéz előre megjósolni, mert ilyen egycellás zivatarok általában frontoktól, ciklonoktól távol jelentkeznek egy adott légtömeg homogén viszonyai között, a napsugárzás által megindított, elszigetelt jellegű konvekció során. Olykor használt másik nevük is innen származik: légtömeg-zivatarok vagy légtömegen belüli zivatarok. Mivel ezeket a kumulonimbuszokat jóformán csak a Nap besugárzásából eredő meleg feláramlás táplálja, joggal nevezik őket hőzivataroknak is. Mivel ily módon e felhők élete jóformán a Naptól függ, így érthető, hogy az ilyen hőzivatarok rendszerint nyáron, a délután derekára tűnnek fel, amikorra a felszínközeli légréteg már eléggé felmelegedett a hatékony konvekcióhoz. Ebből következik, hogy naplementekor már nem nagyon képződnek új cellák, ill. utána a meglévők is gyorsan feloszlanak.

Bár egycellás kumulonimbuszból nem nagyon kell számítanunk heves zivatarra, néha azért megtörténik ez is. Ilyenkor rendszerint egy szokatlanul instabil környezetben kialakuló – magyar megfelelő híján angol szakkifejezéssel élve – “pulse type Cb“-rõl van szó. A meghatározás a zivatarfelhő azon jellegzetességére utal, hogy rögtön a legintenzívebb állapota után ismét egy erősödés figyelhető meg. Ez szerencsés esetben szabad szemmel is látható, ha nem is közvetlenül, hanem úgy, hogy az üllő fölé emelkedő gomoly, a túlnyúló csúcs alakul ki, majd némi visszahúzódás után ismét feljebb dudorodik, jelezvén az újra megerősödő feláramlást.

A nagyfokú labilitás miatt az áramlások az említett típusú zivatarfelhőben erősebbek, így várható heves kifutószél, rövid, felhőszakadásszerű eső, ill. nagyobb jegek, nemegyszer a kritikus 2 cm-es méretet is elérve. A heves események leginkább a feláramlás összeomlásakor várhatóak, akkor, amikor a hideg leáramlás eléri a talajszintet, és kezd szétterjedni (tehát nem sokkal a Cb elhalásának kezdete előtt). A nagyobb jégeső annak köszönhető, hogy az erősebb feláramlás, mely a Cb viszonylag hosszabb élettartamáért is felelős, a csapadékelemeket tovább fenn tudja tartani a magasban, így azoknak van idejük jobban megnőni. Amint az ábrán is látszik, a pulse type zivatar esetében már eleve magasabban kezdődik meg a csapadékképződés.

Kissé ugyan elkalandoztunk korábbi témánktól, a szélnyírástól, de csak azért, hogy érthetőbb legyen a következő, az előzőnél jobban szerveződött zivatartípus, a multicellás zivatarfelhő, mely legtöbbször erősebb, sőt heves záport okoz, nemritkán nagyobb jégesővel, szélviharral. Közepesen erős szélnyírás esetén jellemző az ilyen kumulonimbuszok megjelenése. Ezek nem egy, hanem több egymással kapcsolatban lévő cellából állnak, de egy egységként mozognak. Mindegyik cella a fejlettség más stádiumában van.

Míg a csoport egyik oldalán elhalt és elöregedőben lévő cellák foglalnak helyet, addig a másik oldalon sorra képződnek az újak a gust front haladása és a szélnyírás együttes hatására. Tipikus esetben ez jól látható lépcsőzetes felépítést eredményez. Minden cella egy időre a rendszer domináns tagjává válik, ahogy végighalad életciklusa szakaszain.

Egy-egy cella a már ismert módon nem nagyon él 20 percnél tovább, de maga a rendszer hosszú órákig aktív lehet. A heves események legnagyobb valószínűséggel a feláramlás-leáramlás határánál várhatóak. Valójában korántsem minden csoportba rendeződött zivatarfelhőzet mutatja ezt a karakteres, jellegzetes – az ábrán látható – szerkezetet, gyakran konvektív cellák sokkal kevésbé szerveződött rendszere figyelhető meg. 

Multicellás kumulonimbuszok esetén a szélnyírásban a szélirány különbség helyett inkább a magassággal történő szélerő változásnak van szerepe. Azáltal, hogy a magasban más sebességgel fúj a szél, a csapadék egy része nem a feláramláson keresztül, hanem inkább mellette hullik le, így hosszabb életű, erősebb feláramlások kiformálódására van lehetőség. Amennyiben pedig középmagas szinten nagy vagy közepesen nagy a szélerő, és esetleg a széliránykülönbség is fokozottabb, megnő az esélye annak, hogy a cellák vonalba rendeződnek, és ún. szélrohamvonal jön létre. Erről a képződményről azonban majd a későbbiekben olvashatunk.

Megismerkedhettünk kettő féle zivatartípussal. A hevesebb eseményeket produkáló zivatarokról a következő fejezetben olvashattok.