Jak powstaje tornado

Chociaż tornada są typowe dla Ameryki Północnej, mogą oczywiście wystąpić również w naszym regionie. Ich przybycia nie można przewidzieć z dużym wyprzedzeniem, dlatego często powodują ogromne szkody w mieniu, a czasem nawet utratę życia. Powiemy Ci, jak wygląda tornado, co poprzedza tornado i jaką siłę może osiągnąć tornado.

Jak wygląda tornado?

Tornado to szybko wirująca kolumna powietrza (wir), która pojawia się pod podstawą burz konwekcyjnych i co najmniej raz w ciągu swojego życia styka się z powierzchnią Ziemi. Jednakże kontaktuje się również z chmurą zwaną cumulonimbusem lub jest powiązany z podstawą chmury cumulus. Co więcej, jest na tyle silny, że może spowodować szkody materialne w trakcie swojego działania.

Tornada mogą mieć różną wielkość i kształt. Najczęściej wyglądają jak obracające się pnie lub kolumny, które wydają się zwisać z podstawy burzy konwekcyjnej. Jeśli chodzi o sposób rotacji tornada, w zdecydowanej większości przypadków rotacja ma charakter cyklonowy. Oznacza to, że na półkuli północnej, patrząc normalnie, wygląda tak, jakby obracała się od lewej do prawej. Tylko rzadko rotacja jest antycykloniczna (tj. odwrócona).

Sposób poruszania się tornada jest zwykle wyraźnie widoczny w pobliżu ziemi ze względu na pył zwierzęcy i dryfujące lub zasysane śmieci. Z daleka może wyglądać jedynie jako kolumna, lejek lub nawet lejek pod podstawą burzy. Kondensacja pary wodnej spowodowana szybką rotacją powietrza i spadkiem ciśnienia atmosferycznego w jego wnętrzu również pomaga w uwidocznieniu tornada.

Zabarwienie może następnie różnić się w zależności od środowiska, w którym tworzy się tornado. W suchych warunkach zjawiska te są praktycznie niewidoczne, natomiast te występujące na równinach mogą mieć czerwone zabarwienie, a warianty górskie stają się białe. Tornada, które powstają w wyniku kondensacji pary wodnej w powietrzu i zasysają jedynie niewielką ilość zanieczyszczeń, mają wówczas szary lub biały odcień. Jeśli jednak poruszają się powoli i zbierają dużo kurzu i zanieczyszczeń, zwykle są znacznie ciemniejsze.

W niektórych przypadkach na obrzeżach tornada mogą również wystąpić wtórne wiry absorpcyjne, które chociaż są mniejsze i krótkotrwałe, są bardziej niszczycielskie niż tornado nośne. Często są odpowiedzialne za wysoce zlokalizowane uszkodzenia. Ponadto tornada mogą również obejmować słupy wody i trąby wodne występujące nad morzem.

Rodzaje tornad

• Tornada superkomórkowe – jak sama nazwa wskazuje, ten typ jest powiązany z obecnością burzy superkomórkowej. Superkomórka odnosi się do określonego typu chmury konwekcyjnej, która składa się tylko z jednej masywnej komórki burzowej. Często towarzyszą temu intensywne wyładowania elektryczne, ulewne deszcze i silne opady gradu. Na szczęście superkomórki nie są zbyt powszechne w naszym regionie.
• Tornada niesuperkomórkowe – burza macierzysta w tym przypadku nie ma charakteru nadkomórkowego, ale powstaje w wyniku połączenia dużej liczby komórek burzowych. Tornada związane z burzami niesuperkomórkowymi są zwykle znacznie słabsze. Ten typ można spotkać także w Czechach.

Jeśli interesują Cię tornada, powinieneś wiedzieć, czym są skrzepliny. Są to wiry atmosferyczne o niepoziomej osi, których średnica sięga jednostek, dziesiątek, a nawet setek metrów. Małe burze często tworzą się na pustyniach, wznoszą się w górę od ziemi (tj. nie schodzą z chmur burzowych) i manifestują się jako wiry pyłowe lub piaskowe.

Duże tromb tworzą się nad lądem i morzem, przy czym powstają głównie w cieplejszych regionach (ale nie bezpośrednio na równiku). Są związani z chmurą cumulonimbus, z której schodzą. Mogą nawet dotrzeć do powierzchni Ziemi, gdzie mówimy o tornadzie. Jeśli go nie dotykają, można je opisać jako rurki, lejki lub chmury lejowe.

Jak powstają tornada?

Warunki powstawania tornad są dość specyficzne. Często powstają w wyniku silnych burz, zwanych superkomórkami. Zawierają one mezocyklony, które są wirującymi wirami związanymi z konwekcyjnym przepływem ciepłego powietrza zasilającego superkomórkę. Prąd wstępujący przenosi również wilgoć w kierunku chmur, które ją zatrzymują, co później staje się paliwem tornada.

Gdy tylny prąd konwekcyjny skierowany w dół w superkomórce zacznie ciągnąć mezocyklon w stronę ziemi, przepływ znacznie przyspieszy. Mezocyklon, rozciągający się pod chmurami, zaczyna następnie pobierać zimne, wilgotne powietrze z strumienia strumieniowego generowanego przez burzę. Ciepłe i wilgotne powietrze zderza się z powietrzem suchym i zimnym, powodując powstanie wirującej ściany chmur (wiru rotacyjnego).

W miarę jak prąd wstępujący stopniowo się nasila, w pobliżu gruntu tworzy się obszar niskiego ciśnienia powietrza, ciągnący mezocyklon w postaci lejka kondensacyjnego. Różnica temperatur pomiędzy wnętrzem i zewnętrzem mezocyklonu jest ogromna. Następnie, gdy tylny strumień konwekcyjny skierowany w dół dotrze do ziemi, chmura lejowa zamienia się w tornado.

Tornada najczęściej powstają na płaskich obszarach, o które nie można się rozbić. Początkowo rosną, ponieważ mają wystarczające źródło ciepłego, wilgotnego powietrza napływającego do ich napędu. Zanim osiągną tak zwany etap dojrzały, zwykle powodują największe szkody na powierzchni ziemi. Wir zaczyna słabnąć dopiero wtedy, gdy tylny prąd konwekcyjny skierowany w dół całkowicie odcina dopływ ciepłego powietrza.

Następnie tornado stopniowo się rozrzedza, oddziela się od ziemi i wir zaczyna wznosić się ku niebu. Jednakże w fazie rozpraszania, kiedy cykl życia zjawiska dobiega końca, może on nadal powodować znaczne szkody. Jednak burza stopniowo zaczyna kurczyć się w rurkę przypominającą linę, a później całkowicie znika. Chociaż tornado wygasa, wessane przez nie gruzy i fragmenty mogą nadal opadać na ziemię przez kilka godzin.

Jak szybkie jest tornado?

Większość tornad ma prędkość wiatru poniżej 180 km/h, a ich średnica wynosi zwykle około 80 metrów. Mogą podróżować przez kilka kilometrów, zanim w końcu rozproszą się i znikną. Jednak najbardziej niszczycielskie tornada mogą być znacznie szybsze, do około 480 km/h. Ich średnica może przekraczać 5 kilometrów.

Zmierzenie prędkości wiatru w samym tornadzie jest praktycznie niemożliwe, dlatego w 1971 roku japońsko-amerykański meteorolog T. T. Fujita wpadł na pomysł, że intensywność tornada powinna być określana na podstawie niszczycielskiego działania wiatru. Na tej podstawie powstała skala Fujita, która została później poprawiona i udoskonalona. Obecnie intensywność tornada mierzy się za pomocą rozszerzonej skali Fujita (EF Scale), która wygląda następująco:

• EF0 (lekkie uszkodzenia) – tornada osiągają prędkość 29-37 m/s (105-137 km/h) i mogą powodować łamanie gałęzi drzew, wyrywanie niektórych płytko ukorzenionych roślin, uszkodzenie szyldów, znaków drogowych i dachów lub upadki kominy i ogrodzenia,
• EF1 (umiarkowane zniszczenia) – tornada osiągają prędkość 38-49 m/s (138-177 km/h) i mogą uszkodzić pokrycia dachowe, wyrwać lub uszkodzić drzewa, zepchnąć samochody z drogi lub uszkodzić bardziej delikatne konstrukcje (domki, szopy, garaże blaszane),
• EF2 (umiarkowane uszkodzenia) – tornada osiągają prędkość 50-61 m/s (178-217 km/h), są w stanie całkowicie zniszczyć dachy, słabsze budynki i mobilne komórki, zdmuchując lżejsze samochody, wyrywając duże drzewa rosnące w izolacji, oraz tworzenie niebezpiecznych, latających pocisków z lekkich obiektów,
• EF3 (znaczne zniszczenia) – tornado osiąga prędkość 62-74 m/s (218-266 km/h), całkowicie zrywa dachy lub ściany z dobrze zbudowanych budynków, zdmuchuje cięższe samochody, przewraca pociągi, łamie lub wyrywa drzewa, oraz powoduje uszkodzenia latającymi odłamkami,
• EF4 (ciężkie zniszczenia) – tornado osiąga prędkość 75-89 m/s (267-322 km/h) i może znacznie uszkodzić budynki żelbetowe, ceglane i kamienne, całkowicie spłaszczając mniej solidne budynki, niosąc gruz na duże odległości, podnosząc samochody z ziemi i wypychając je w dal oraz zamieniając ciężkie przedmioty w niebezpieczne latające pociski,
• EF5 (całkowite zniszczenie) – tornado osiąga prędkość > 90 m/s (ponad 322 km/h) i ma absolutnie niszczycielskie skutki, gdyż całkowicie niszczy budynki, spłaszcza je lub wyrywa z pierwotnego miejsca, przewraca samochody i przedmioty ich rozmiar na pociski i przenosi je w powietrzu na duże odległości oraz odziera pola roślinności, która znika wraz z korzeniami.

Po czym poznajesz, że nadchodzi tornado?

Chociaż ludzie próbują przewidzieć nadejście tornada, jest to bardzo trudna dyscyplina. Obecność silnych burz nie musi oznaczać, że w danym miejscu powstanie także niebezpieczne tornado. Wręcz przeciwnie, nawet małe burze mogą nieoczekiwanie przekształcić się w potężną trąbę powietrzną. Jednak następujące wskaźniki mogą poinformować Cię, że faktycznie tworzy się tornado:

• ciemne chmury z zielonkawym odcieniem (spowodowane gradem),
• obecność czarnej lub ciemnofioletowej chmury ściennej, która tworzy się pod podstawą burzy, wygląda tak, jakby tam nie pasowała, stopniowo obraca się i tworzy lejek przypominający lejek,
• znaczny spadek ciśnienia atmosferycznego powodujący szybkie formowanie się chmur nisko nad ziemią,
• okropny hałas, przypominający przelatujący duży samolot lub nadjeżdżający pociąg towarowy,
• chmury gruzu i przedmiotów wessanych przez tornado.

Według komunikatu prasowego Czeskiego Instytutu Hydrometeorologicznego (ČHMÚ) powstawanie silnych burz konwekcyjnych lub ewentualnie superkomórek można przewidzieć z wyprzedzeniem jedynie (z wyprzedzeniem maksymalnie jednego lub dwóch dni). Nie jest jednak możliwe określenie dokładnego czasu i miejsca pojawienia się superkomórki. Tylko w czasie rzeczywistym można stwierdzić, które burze faktycznie zamienią się w superkomórki.

Jak wykryć tornado na radarze?

W Ameryce stosuje się inne radary pogodowe niż w Europie, gdzie monitoruje się głównie opady. Wykrywaniem tornad najczęściej zajmuje się specjalistyczny radar dopplerowski, który nadaje się do pomiaru poruszających się obiektów. Meteorolodzy są w stanie zidentyfikować w zmierzonych danych typowe cechy powstającego lub aktywnego tornada, które obejmują głównie echa przypominające haczyki. Jednak im dalej śledzony obiekt znajduje się od radaru, tym bardziej niedokładne stają się dane. Ponadto obraz jest również pogarszany przez nierówny teren.