Tornado

Ten artykuł dotyczy wiatru. Zobacz też: inne znaczenia tego słowa.

Tornado

Tornado (z hiszp. tronada – burza) – gwałtownie wirująca kolumna powietrza, będąca jednocześnie w kontakcie z powierzchnią ziemi i podstawą cumulonimbusa lub rzadziej cumulusa. Tornada osiągają różne wielkości, jednak zwykle przyjmują postać widzialnego leja kondensacyjnego, węższym końcem dotykającego ziemi. Dolna część leja jest często otoczona chmurą odłamków i pyłu^[1].

Tornada zaobserwowano na każdym kontynencie oprócz Antarktydy, jednak najwięcej tornad rocznie notuje się w Stanach Zjednoczonych^[2][3]. Większość tornad ma siłę wiatru nie większą niż 180 km/h i szerokość leja do 75 metrów i pozostaje na ziemi przez kilka kilometrów, ale niektóre osiągają prędkość wiatru ponad 480 km/h, szerokość leja 1,5 km i pozostają na ziemi przez 100 km^[4][5]. Siłę tornad mierzy się w skali Fujity. Większość najbardziej niszczycielskich tornad formuje się w chmurach burzowych zwanych superkomórkami^[6]. W polskiej terminologii tornado jest określane mianem trąba powietrzna (patrz Trąby powietrzne w Polsce).

[edytuj] Rodzaje tornad

Tornado superkomórkowe z widoczną chmurą stropową

Tornado landspout

[edytuj] Podział ze względu na sposób tworzenia się

Ze względu na warunki, w których powstają, wszystkie tornada można podzielić na dwie główne grupy:^[7]

Tornado superkomórkowe

Najbardziej klasyczny i zazwyczaj najgroźniejszy rodzaj tornada. Mają kształt leja o różnej średnicy (od cienkich przypominających sznurek do bardzo szerokich). To one stanowią ogromną większość najbardziej niszczycielskich tornad^[8], a najsilniejsze z nich o sile F5 (w skali Fujity) potrafią wytwarzać wiatr o prędkości ponad 480 km/h^[4]. Powstają na skutek obecności mezocyklonu w superkomórkach burzowych (chmury te tworzą się w niestabilnej atmosferze przy obecności uskoków wiatru). Mają ściśle określony cykl istnienia i są obiektem poszukiwań łowców burz^[9]. Ze względu na obecność mezocyklonu zazwyczaj da się je przewidywać lepiej niż tornada typu landspout. Widoczne objawy, które mogą zapowiadać nadejście tego typu tornad to pojawianie się superkomórki i powstanie u jej podstawy chmury stropowej (często wirującej). Tego typu tornada występują tylko w superkomórkach burzowych^[6].

Tornado landspout

To rodzaj tornad nie związanych z mezocyklonem w superkomórce burzowej^[10]. Powstają w silnych prądach wznoszących z chmur kłębiastych (zazwyczaj burzowych), gdy wiatry blisko powierzchni ziemi wieją z przeciwnych stron^[11]. Te tornada są zwykle o wiele słabsze od tornad superkomórkowych, ale najsilniejsze mogą osiągać w skali Fujity siłę F2, a także w ekstremalnych przypadkach F3.^[10] Mają zwykle kształt wąskiej rury, są smuklejsze niż tornada powstałe za sprawą mezocyklonu. Charakteryzują się mniejszym i węższym lejem kondensacyjnym, który zazwyczaj nie osiąga powierzchni ziemi, a pierwszymi, widocznymi objawami pojawienia się tornada landspout są latające odłamki^[12]. Dopiero potem wir jest widoczny przy powierzchni ziemi po wypełnieniu kurzem i rozpoczęciu kondensacji. Mogą tworzyć się gdziekolwiek pojawia się burza: zarówno w rozwijających się komórkach burzowych (najczęściej), ale także w przechodzących chłodnych frontach atmosferycznych, a nawet w superkomórkach. Możliwe jest również ich pojawienie się w wypiętrzających się cumulusach^[11]. Ich cykl życia i proces powstania może trwać kilka minut i są zjawiskami na mniejszą skalę, stąd trudno je przewidzieć^[13].

[edytuj] Inne specyficzne typy tornad

Tornado satelickie koło dużego tornada

Tornado z wieloma wirami

Tornado, w którym dwa lub więcej wiry kręcą się wokół wspólnego środka. Występuje często w intensywnych tornadach. Tego typu tornada często zostawiają wąskie pasy silniejszych zniszczeń występujących w obrębie trasy tornada. Trudno jest zauważyć oddzielnie kilka lejów ze względu na materiał i odłamki, które są niesione przez tornado^[14][6].

Tornado satelickie

To słabsze tornado, które się formuje blisko większego tornada w obrębie jednego mezocyklonu. Tornado satelickie zdaje się kręcić wokół większego wiru^[15].

Trąby wodne

Trąby wodne

Mianem tym określa się ogólnie tornada występujące nad wodą. Tu też istnieje podział ze względu na warunki powstania, taki sam jak w przypadku wszystkich tornad:

• Nie tornadowe trąby wodne – powstają nad wodą w sposób podobny do tornad landspout na lądzie i nie są związane z mezocyklonem. Mają smukły kształt taki, jak tornada landspout. To najpowszechniejszy rodzaj trąb wodnych. Z faktu, że powstają w specyficznym mikroklimacie (na wybrzeżach) często tworzą się podczas całkiem dobrej pogody, podczas której na lądzie nie powstają tornada^[16]. Pod wpływem zderzenia chłodniejszego powietrza niesionego z bryzą morską i cieplejszego poruszającego się w przeciwnym kierunku (znad lądu) mogą powstawać wypiętrzające się chmury kłębiaste oraz zawirowania prowadzące do powstawania trąb wodnych^[17]. Ich siła to zazwyczaj F0 lub F1, a średnica leja rzadko przekracza 30 metrów^[18]. Tworzą się często podczas spokojnej i dość dobrej pogody stąd ich angielska nazwa (fair weather waterspout). Najwięcej ich pojawia się w klimacie tropikalnym i subtropikalnym, szczególnie dużo notuje się ich na Florydzie^[19].

• Tornadowe trąby wodne – powstają na skutek mezocyklonu w superkomórkach burzowych poruszających się nad wodą. Mogą być o wiele intensywniejsze i groźniejsze niż nie tornadowe trąby wodne^[20].

[edytuj] Formacje tornadopodobne

Te formacje z widoku przypominające tornada nie są nimi.

Gustnado

Dust devil

Gustnado

Mała, pionowa kolumna wirującego powietrza przypominająca tornado, która może występować na przednich krawędziach burz i we frontach w strefie silnych uderzeń wiatru^[21]. Wiatr w wirze jest zazwyczaj znacznie słabszy niż w tornadach i gustnado osiąga siłę F0 lub F1 (w skali Fujity). Jednak i one mogą się przyczyniać do sporych zniszczeń. Powstają, gdy zimne, suche powietrze z przedniej części chmury opadając przepływa przez ciepłe i wilgotne powietrze przed chmurą i nadaje jemu efekt wirowy. Przy występujących uskokach wiatru blisko powierzchni ziemi rotacja pozioma może być odchylona do pionu i powstaje gustnado^[22]. Wir nie ma styczności z podstawą chmury (stąd nie jest tornadem), a jedynie z powierzchnią ziemi i zazwyczaj widoczny jest tylko jako chmura wirujących odłamków i pyłu przy powierzchni ziemi. ^[23].

Pyłowy diabeł (ang. Dust devil)

Wirująca kolumna powietrza przypominająca tornado. Formują się one zazwyczaj pod bezchmurnym niebem i nie osiągają siły nawet najsłabszych tornad. Kolumna widoczna jest zwykle jako niewielki, wirujący lej piasku i kurzu. Wir istnieje blisko gruntu i może powstać, gdy gorące powietrze przy powierzchni ziemi szybko unosi się do góry przechodząc przez strefę chłodniejszego powietrza o niższym ciśnieniu^[24].

Zazwyczaj mają średnicę mniejszą niż metr i wiatry poniżej 70 km/h, ale zdarzały się przypadki wirów o średnicy 90 metrów i wiatru powyżej 100 km/h (czyli siła tornada F0 w skali Fujity)^[25][26].

[edytuj] Cechy tornad

[edytuj] Kształt

Tornado o szerokości 1,5 km w kształcie szerokiego klina

Zanikające tornado w kształcie skręconego sznurka

Większość tornad przybiera kształt wąskiego leja kondensacyjnego, o szerokości do kilkuset metrów, z chmurą odłamków przy powierzchni ziemi.

Niewielkie i słabe tornada landspout mogą być widoczne tylko jako mały wir kurzu i piasku przy powierzchni ziemi. Nawet jeśli w tym przypadku lej kondensacyjny jest niewidoczny, to o ile wiatr na ziemi osiąga 64 km/h, to cyrkulacja jest uznana za tornado.

Tornado o cylindrycznym kształcie i relatywnie małej wysokości jest określane jako stovepipe tornado (tornado-cylinder). Duże tornada o pojedynczym wirze mogą przyjmować kształt szerokich klinów i są określane mianem wedge tornado (tornado-klin). Klin tornada może być tak szeroki, że wygląda jak blok ciemnych chmur, szerszy niż wysokość podstawy chmury. Nawet doświadczeni obserwatorzy mogą mieć z większej odległości problem z rozróżnieniem nisko wiszących chmur od szerokiego tornada-klina. Wiele najgroźniejszych tornad (ale nie wszystkie) ma kształt szerokiego klina^[27].

Tornada w stadium zanikania przypominają zwykle wyglądem cienkie sznury i często przyjmują skomplikowane, skręcone kształty. Te tornada określa się mianem rope tornado (tornado-sznur). Jednak niektóre tornada mogą być takie cienkie przez cały swój cykl istnienia, a mimo to powodować duże szkody. W tornadach rozmiar niekoniecznie jest związany z siłą^[28].

Tornada z wieloma wirami mogą wyglądać jak gromada wirów lub pod wpływem zakrycia przez odłamki, kurz i kondensację mogą wyglądać jak pojedynczy lej.

Dodatkowo tornada mogą być zasłonięte warstwą deszczu lub kurzu, co praktycznie uniemożliwia ich śledzenie i zwiększa ryzyko nagłego ataku wiru.

[edytuj] Rozmiar i długość ścieżki

W USA przeciętnie tornado ma szerokość 150 metrów, a jego ścieżka zniszczeń osiąga 8 kilometrów. Jednak spektrum rozmiarów tornad jest bardzo duże. Słabe lub zanikające tornada mogą mieć szerokość 1-2 metrów. Kiedyś zanotowano tornado o ścieżce zniszczeń długiej na zaledwie 2 metry. Z drugiej strony szerokie tornada mogą pozostawiać pas zniszczeń szeroki na 1,6 kilometra^[25]. Tornado, które zaatakowało Hallam w Nebrasce 22 maja 2004 roku miało w pewnym momencie szerokość 4 kilometrów^[5].

Pod względem długości ścieżki słynne Tri-State Tornado, które uderzyło w Missouri, Illinois i Indianę 18 marca 1925 roku, było na ziemi przez 352 km. Wiele tornad, które zdają się mieć ścieżkę zniszczeń dłuższą niż 160 km, są w rzeczywistości rodzinami tornad, które pojawiają się po sobie w krótkim czasie. Jednak nie ma dowodu, że tak było w przypadku tornada Tri-State^[29].

Istnieje związek pomiędzy siłą tornada, a długością trasy tornada: im silniejsze tornado, tym zazwyczaj ścieżka zniszczeń jest dłuższa (średnio tornado F5 jest na ziemi przez 50 km, a F0 przez kilometr). Również średnia szerokość leja tornada rośnie wraz z jego siłą (średnio tornada F0 mają szerokość niecałych 30 metrów, a F5 ponad pół kilometra)^[30]. W praktyce zdarzają się dość często jednak tornada, które nie pasują do tej statystyki (np. silne tornada o wąskim leju).

[edytuj] Wygląd

Fotografie tego samego tornada wykonane z różnych stron. Gdy tornado jest podświetlone z tyłu słońcem to jest ciemne, a gdy jest oświetlone od strony obserwatora, to wygląda na znacznie jaśniejsze.

Tornada mogą mieć różne barwy w zależności od tego w jakim środowisku się formują. Te, które się formują w suchych warunkach, mogą być praktycznie niewidoczne oprócz wirujących odłamków przy gruncie. Lej kondensacyjny, który podnosi mało kurzu i szczątków może być szary lub biały. Podczas przemieszczaniem się nad wodą tornada mogą przybrać białą, a nawet niebieską barwę. Leje przesuwające się wolniej i wsysające wiele odłamków są zazwyczaj ciemne i przybierają kolor przenoszonego materiału. Tornada na Wielkich równinach przybierają często czerwoną barwę ze względu na kolor ziemi, a wiry przechodzące nad terenami górskimi mogą być śnieżno białe ze względu na obecność śniegu.

Oświetlenie jest głównym czynnikiem w wyglądzie tornada. Tornado, które jest podświetlone słońcem od tyłu wygląda na bardzo ciemne, natomiast to samo tornad obserwowane z drugiej strony (gdy słońce świeci w plecy obserwatora) może wyglądać na szare lub białe. Tornada występujące o zachodzie słońca mogą przyjmować odcienie żółci, pomarańczy lub czerwieni^[31].

Kurz podniesiony przez wiatr, intensywny deszcz lub grad i ciemność nocy to czynniki redukujące widoczność tornada. Tornada występujące w tych warunkach są szczególnie groźne gdyż tylko radar i dźwięk tornada mogą być ostrzeżeniami dla ludzi, którzy mają znaleźć się na jego ścieżce. Na szczęście większość tornad formuje się z podstawy chmur wolnej od opadów (w sferze głównego prądu wznoszącego, gdzie opady na ogół są słabe), a na dodatek wiele z nich zdarza się późnym popołudniem przy dobrych warunkach oświetleniowych^[29]. Również tornada nocne mogą być dobrze oświetlane przez częste błyskawice.

Są dowody (z radarowych odczytów, ale także naoczne), że większość tornad ma spokojne, czyste oko, w którym panuje bardzo niskie ciśnienie analogicznie, jak to się dzieje w oku cyklonu. W środku jest spokojnie, wieją lekkie wiatry i jest ciemno, a jedynym źródłem światła dla tych, których widzieli środek tornada mogły być błyskawice^[32].

[edytuj] Rotacja

Tornada zwykle się kręcą cyklonicznie (czyli zgodnie z ruchem wskazówek zegara na południowej półkuli i odwrotnie na północnej). Podczas gdy duże sztormy i huragany wirują cyklonicznie pod wpływem efektu Coriolisa, to burze i tornada są na tyle niewielkie, że bezpośredni wpływ tego efektu jest znikomy. Superkomórki i tornada wirują cyklonicznie podczas przeprowadzania różnych symulacji nawet jeśli efekt Coriolisa jest pomijany^[33][34]. Nisko położone mezocyklony i tornada zawdzięczają swoją rotację przede wszystkim skomplikowanym procesom zachodzącym w superkomórce i jej otoczeniu^[35].

Około 1 procent tornad kręci się w kierunku antycyklonicznym. Zwykle tylko tornada landspout i gustnada mogą mieć taką rotację. Jednak czasem (raz na tysiąc przypadków) również tornada powstające z cyklonicznie obracającej się superkomórki wirują antycyklonicznie^[36].

[edytuj] Widoczne sygnały ostrzegające przed tornadami, powstawanie i cykl życia tornad

[edytuj] Tornada superkomórkowe

Rozwój tornada w superkomórce

Superkomórka: widać jej skręcony kształt

Wypiętrzenia przebijające się ponad kowadło burzowe w superkomórce

Wirująca chmura stropowa z widoczną na lewo strefą przejaśnienia związaną z RFD

Odbicie radarowe superkomórki z widocznym hook echo

Warunki powstawania superkomórek

Ogromna większość groźnych tornad (o sile F3 w skali Fujity lub większej) powstaje w chmurach burzowych zwanych superkomórkami. Te chmury charakteryzują się obecnością skręconego prądu wstępującego (mezocyklonu). Superkomórki tworzą się w niestabilnej atmosferze przy koniecznej obecności uskoków wiatru (zmian kierunków wiatru z wysokością)^[37]. Najlepsze warunki do formowania się gwałtownych burz pojawiają się w rejonie zderzania dwóch mas powietrza o znacznych różnicach temperatur: ciepłego i wilgotnego powietrza z chłodniejszym. Superkomórki formują się zazwyczaj w ciepłym i wilgotnym powietrzu zwykle przed linią frontu chłodnego, często są odizolowane od innych chmur^[38]. Tego typu chmury burzowe mogą tworzyć się również w południowych rejonach większych układów burzowych (np. linii szkwałów), gdzie rozwijające się chmury mają największy dostęp do płynącego z południa gorącego, wilgotnego powietrza^[39]. W niestabilnej atmosferze panują warunki sprzyjające silnej konwekcji i rozwojowi gwałtownych burz: obecność wilgotnego, nagrzanego słońcem powietrza przy powierzchni ziemi w rejonach, gdzie występuje duży pionowy gradient temperatury (temperatura powietrza w troposferze spada szybko wraz z wysokością). To właśnie w tych warunkach pogodowych (przy jednoczesnej obecności uskoków wiatru) mogą tworzyć się superkomórki burzowe i tornada.

Wizualne cechy superkomórek

Pierwszym znakiem mówiącym o niebezpieczeństwie powstania tornad jest więc pojawienie się superkomórki. Cechować się ona może m.in. silnie skręconym kształtem, dobrze ukształtowanym kowadłem burzowym i "kalafiorowatymi" wypiętrzeniami przebijającymi się ponad kowadło aż do stratosfery (tzw. overshooting top). Widoczna może być również linia mniej wypiętrzonych cumulusów zazwyczaj na południowym-zachodzie chmury^[6]. Te pierwsze sygnały, najlepiej widoczne już z kilkudziesięciu kilometrów od burzy, mogą być w przypadku ogólnego zachmurzenia niewidoczne. W praktyce często zachmurzenie (zwłaszcza w rejonie większych systemów burzowych) może uniemożliwić takie obserwacje i wtedy jedynym ostrzeżeniem jest pojawienie się burzy. Jeśli chmura kieruje się prosto w stronę obserwatora, to oprócz wyraźnego skręcenia widoczna jest także chmura szelfowa w przedniej części burzy. Widok zbliżającej się chmury szelfowej ostrzega przed szybkim pojawieniem się silnych opadów i gwałtownych wiatrów (nie związanych z tornadem).

Znaki ostrzegające przed tornadem i formacja wiru

Z bliższej odległości mogą być widziane inne znaki zwiastujące możliwość pojawienia się tornada. Pierwszy to płaska, optycznie wolna od opadów podstawa chmury (w praktyce często pada tam rzadki, ale duży grad) zazwyczaj na południowy zachód lub południe od strefy silnych opadów i poniżej głównego wypiętrzenia burzy. Drugi to pojawienie się w tym rejonie chmury stropowej. Jeśli chmura stropowa utrzymuje się przez dłuższy czas (przynajmniej 10 minut), obraca się lub wykonuje gwałtowne "skoki" w górę i dół, to jest już wyraźne ostrzeżenie i prawdopodobieństwo wystąpienia tornada znacznie rośnie^[6]. Wirująca chmura stropowa powstaje w strefie głównego prądu wstępującego i jest sygnałem istnienia mezocyklonu. Z niej może wyłonić się lej tornada. Bezpośrednio przed pojawieniem się tornada na południowy-zachód od chmury stropowej widoczna jest strefa przejaśnienia, która jest związana z obecnością niezbędnego do powstania tornada prądu zstępującego w tylnej części burzy (zwanego RFD)^[37]. To właśnie on "ściąga" tornadową cyrkulację w stronę powierzchni ziemi i pojawia się tornado. Na radarach meteorologicznych widziane to jest jako tzw. hook echo, czyli odbicie mające kształt haka. Po zaobserwowaniu hook echo wydawane są ostrzeżenia o tornadach^[40]. Wir tornada widoczny jest zazwyczaj w postaci leja kondensacyjnego schodzącego z chmury stropowej w stronę ziemi.

Zanik tornada

Przez pewien czas tornado może rosnąć w siłę czerpiąc coraz więcej energii z napływu powietrza "wsysanego" przez silny prąd wznoszący superkomórki. Najbezpieczniejszymi kryjówkami przed żywiołem są piwnice, a w sytuacji gdy nie ma takiej możliwości, to należy znaleźć się po prawej stronie ścieżki tornada (to zwiększa szansę uniknięcia kolizji z wirem). Po pojawieniu się, prąd zstępujący RFD zaczyna "owijać się" wokół tornada i mezocyklonu. W momencie, kiedy "owinie się" całkowicie, to odcina dopływ energii dla tornada i wir podnosi się z powierzchni ziemi, zaczyna się kurczyć i wkrótce znika^[6].

[edytuj] Tornada landspout i gustnada

Proces powstawania tornad landspout

Są one zjawiskami na mniejszą skalę i trudno je przewidzieć. Wiadomo, że tornada landspout tworzą się w prądach wstępujących w rozwijających się chmurach (cumulonimbus, cumulus congestus lub czasem cumulus). Mogą tworzyć się gdziekolwiek rozwija się burza. Powstają, gdy prąd wstępujący jest wystarczająco silny, ciepłe i wilgotne powietrze wykazuje niestabilność blisko powierzchni ziemi i występują uskoki wiatru na niskich wysokościach^[41]. Zdarzają się one w rejonie rozwoju burz przy obecnej konwergencji (poruszające się z przeciwnych kierunków masy powietrza zderzają się ze sobą). Wówczas wiejące z różnych stron wiatry mogą tworzyć zawirowania przy powierzchni ziemi, które są następnie wzmacniane pod wpływem prądu wstępującego. Wówczas unoszące się powietrze może tworzyć wirującą kolumnę^[17][11]. Gustnada (które de facto tornadami nie są, ale też potrafią być groźne) mogą się tworzyć na krawędziach przesuwających się linii szkwałów często związanych z przechodzącym frontem chłodnym^[42].

Rozwijające się bow echo na obrazie radarowym

Obecności tornad landspout i gustnad, lub sygnałów o ich możliwym powstaniu nie widać na radarach tak, jak widać mezocyklony, a sam proces powstania może trwać kilka minut. Stąd są one niemal nieprzewidywalne i groźne zarazem (zwłaszcza tornado landspout)^[12].

Sygnałem mogącym zwiastować niebezpieczeństwo groźnych zjawisk jest zbliżanie się frontu chłodnego z wyraźnie rozwiniętą linią burz (tzw. linia szkwału). Szczególnie niebezpieczne są te rejony, gdzie burze układają się w formie łuku (tworzą na radarze tzw. bow echo). Tam wiatry nie związane z tornadami i wiejące od burzy są wyjątkowo silne. Na dodatek istnieje prawdopodobieństwo pojawienia się gustnad na przedniej krawędzi bow echo i silnych (do F2, a niekiedy do F3) tornad landspout na 'zawijających się' krańcach bow echo (zwłaszcza na północnym krańcu)^[42][43].

[edytuj] Intensywność tornad

[edytuj] Skala Fujity

Pas doszczętnych zniszczeń po przejściu tornada o sile F5 w maju 1999 roku w stanie Oklahoma w USA

Do określania siły tornada (na podstawie zniszczeń jakie powoduje, a nie jego fizycznych właściwości) w większości krajów świata służy skala Fujity posługująca się symbolami od F0 do F5.

• F0 – wiatr o prędkości od 64 do 116 km/h km/h
• F1 – wiatr o prędkości od 117 do 180 km/h (może zniszczyć drewniane budynki gospodarcze i elementy dachów, przewracać lekkie pojazdy o dużej powierzchni, np. przyczepy campingowe, naczepy, spychać jadące samochody)
• F2 – wiatr o prędkości od 181 do 253 km/h (może zrywać dachy, wyrywać wielkie drzewa z korzeniami, przewraca samochody)
• F3 – wiatr o prędkości od 254 do 332 km/h (może wyrywać drzewa i kompletnie niszczyć nawet duże budynki, wykoleja pociągi, podnosi cięższe samochody)
• F4 – wiatr o prędkości od 333 do 419 km/h (może porywać duże i ciężkie pojazdy i wznosić do góry domy ze słabszymi fundamentami)
• F5 – wiatr o prędkości od 419 do 512 km/h (może unosić bardzo ciężkie obiekty i przenosić je nawet o kilkaset metrów, zrównuje z ziemią wszystko co napotka na swej drodze)

75 procent tornad posiada siłę od F0 do F1, a 24 procent tornad osiąga F2 lub F3. Tylko 1 procent stanowią tornada o sile F4 lub F5, z czego 0,1 procent to tornada F5^[44].

[edytuj] Ulepszona skala Fujity

Zniszczenia po tornadzie, które w maju 2007 roku zrównało z ziemią miejscowość Greensburg w stanie Kansas w USA. To był pierwszy przypadek tornada o sile EF5 w, wówczas, nowo wprowadzonej, ulepszonej skali Fujity.

W USA od lutego 2007 roku wprowadzono do użytku nową, zmodyfikowaną skalę Fujity. Podobnie jak starsza wersja, ta skala również określa siłę tornada na podstawie zniszczeń. Wprowadzono w niej pewne ulepszenia: zwiększono różnorodność konstrukcji, które mogą potencjalnie ulec uszkodzeniu lub zniszczeniu przez tornado. Uwzględniono również solidność i jakość konstrukcji. Uległy zmianie również szacowane wartości prędkości wiatru na poszczególnych stopniach skali. Skala posługuje się symbolami od EF0 do EF5^[45].

• EF0 – wiatr o prędkości od 105 do 137 km/h (uszkodzenia dachów domów, wyrywane gałęzie drzew)
• EF1 – wiatr o prędkości od 138 do 178 km/h (zerwane dachy, przewrócone i zniszczone przyczepy campingowe)
• EF2 – wiatr o prędkości od 179 do 218 km/h (zerwane dachy z solidnych konstrukcji, duże drzewa wyrywane z korzeniami, lekkie samochody podnoszone z ziemi)
• EF3 – wiatr o prędkości od 219 do 266 km/h (niszczone całe piętra solidnych domów, uszkodzenia dużych budynków, wykolejone pociągi, podnoszone z ziemi cięższe samochody)
• EF4 – wiatr o prędkości od 267 do 322 km/h (solidne domy zrównane z ziemią, samochody wyrzucane w powietrze)
• EF5 – wiatr o prędkości powyżej 322 km/h (domy o silnym szkielecie zrównane z ziemią do fundamentów, samochody stają się pociskami przelatującymi do 100 metrów, wieżowce ze zdeformowaną konstrukcją)

[edytuj] Skala TORRO

Skala mierząca siłę tornada, która w przeciwieństwie do wyżej opisanych skal odnosi się przede wszystkim do prędkości wiatru w wirze, a nie do powodowanych zniszczeń. Skala została opracowana w Wielkiej Brytanii przez organizację TORRO i posiada stopnie od T0 do T11. Jest stosowana przede wszystkim na wyspach brytyjskich. Skala ma ścisły związek ze skalą Beauforta:

B = 2 (T + 4) przykładowo 5 w skali Torro to 2(5+4)=18 w skali Beauforta

T = (B/2 - 4) przykładowo 12 w skali Beauforta to 12/2-4=2 w skali Torro

Prędkości wiatrów w wirze w zależności od stopnia skali TORRO przedstawiają się następująco^[46]:

Czasem stosowaną praktyką (np. przez Polskich Łowców Burz) jest podawanie siły tornada jako kombinacji skali Fujity i skali TORRO. Przykładowo tornado o sile F3/T7 to wir powodujący zniszczenia kwalifikujące go jako F3, ale szacowane wiatry mieszczą się w górnej części tego przedziału i są dość blisko stopnia F4.

[edytuj] Występowanie tornad

Tornada na świecie

Tornada w USA, ciemniejsze kolory odnoszą się do Alei Tornad

Tornada zaobserwowano na wszyskich kontynantach z wyjątkiem antarktydy^[2]. Stany Zjednoczone są krajem o największej rocznej ilości tornad (przeciętnie w ciągu roku jest ich 1200). To cztery razy więcej niż roczna ilość tornad w całej Europie, jeśli nie liczymy trąb wodnych^[3]. Wynika to ze specyficznego położenia i ukształtowania kontynentu, które umożliwiają częste zderzenia suchego i zimnego powietrza z dalekiej północy z gorący i wilgotnym znad Zatoki Meksykańskiej. Czynnikami sprzyjającymi występowaniom tornad są tam rozciągłość geograficzna oraz obecność Gór Skalistych, które blokują poziomy przepływ mas powietrza i wilgoci. Większość tornad powstaje w środkowej części USA na obszarze nazwanym Aleją Tornad (m.in. stany Teksas, Oklahoma, Kansas, Iowa, Nebraska i Południowa Dakota). W Teksasie występuje rocznie najwięcej tornad, ale to w Oklahomie pojawia się najwięcej "klasycznych" tornad powstałych w superkomórkach^[47]. Ta strefa rozciąga się również na północną część Kanady. W krajach europejskich największą roczną ilość tornad obserwuje się w Wielkiej Brytanii i Holandii.

Innymi regionami świata, w których występują tornada są: niemal cała Europa (z wyjątkiem krańców północnych i południowych), południowa Brazylia, Urugwaj i wschodnia Argentyna, południowa Afryka, dolina Gangesu, wschodnia Azja, Australia i Nowa Zelandia^[48].

Największe straty w ludziach spowodowane tornadami są odnotowywane w Bangladeszu – średnio 179 osób rocznie. Wynika to z dużej gęstości zaludnienia kraju i słabych konstrukcji domów i osiedli oraz niskiego poziomu wiedzy meteorologicznej.

Najwięcej tornad pojawia się wiosną, a najmniej zimą^[29]. Tornada występują najczęściej w dzień od 15 do 19, a szczytowym momentem dnia jest godzina 17. Jednak zdarzają się niszczycielskie nocne i poranne tornada oraz takie, które występują zimą. Przykładowo tornado w Gainesville z roku 1936 zdarzyło się o 8:30 rano czasu lokalnego^[29].

[edytuj] Trąby powietrzne w Polsce

[edytuj] Trąby powietrzne a tornada

W Polsce tornada są określane mianem trąb powietrznych. Trąby powietrzne to w polskiej terminologii odpowiednik zjawisk występujących w USA i nazywanych tam tornadami. Z praktycznego punktu widzenia chodzi jednak o te same zjawisko. W Polsce często błędnie uważa się, że występujące w kraju trąby powietrzne ze względu na mniejszą intensywność nie są tornadami (takimi, jak te występujące w Stanach Zjednoczonych). Tymczasem Polacy mają do czynienia z tym samym meteorologicznym fenomenem (co tornada amerykańskie), który pojawia się w Polsce zwykle w mniej intensywnej postaci, ale co jakiś czas może osiągać ogromną siłę porównywalną do największych tornad w USA i powodować duże zniszczenia. Jako przykład mogą posłużyć: tornado w Lublina z 1931 roku i tornado z okolic Strzelec Opolskich z 15 sierpnia 2008 roku. Pojawiają się również opinie utożsamiające trąby powietrzne z zazwyczaj słabszymi tornadami landspout. Tymczasem pojęcie trąba powietrzna odnosi się w Polsce zarówno do tornad landspout jak i do tornad superkomórkowych (takich jak te z 15 sierpnia 2008).

[edytuj] Występowanie i przypadki trąb powietrznych w Polsce

Zobacz więcej w osobnym artykule: Trąby powietrzne w Polsce.

Średnio dotychczas na całym obszarze kraju występowało około 4 trąb rocznie^[3]. W ostatnich kilku latach jednak obserwuje się silniejsze i bardziej niszczycielskie przypadki trąb powietrznych. Jest to być może spowodowane zmianami klimatu. 20 lipca 2007 w kraju wystąpiła seria trąb powietrznych. W gminie Kłomnice przeszło tornado, którego siła mogła wynosić F3 w skali Fujity. 15 sierpnia 2008 roku trąby powietrzne przeszła nad województwami łódzkim, opolskim, śląskim i na Podlasiu. Poszkodowane zostały m.in. miejscowości koło Strzelec Opolskich: Błotnica Strzelecka, Balcarzowice, Sieroniowice, Zimna Wódka, Stary Ujazd, w okolicach Częstochowy: Rusinowice, Kalina, Trzepizury, Herby, Blachownia, a także w województwie łódzkim: Stara Wieś i Gorzkowice (powiat piotrkowski) oraz Radomsko. W tej ostatniej zniszczył ponad 120 domów mieszkalnych. Na podstawie strat ocenia się, że tornado które przeszło w okolicach Strzelec Opolskich mogło mieć siłę F4 w skali Fujity z wiatrami o prędkości ponad 330 km/h: wiatr przewracał ciężarówki na autostradzie A4, unosił samochody i zrywał całe piętra domów. Oznaczałoby to, że strzeleckie tornado było jednym z najsilniejszych w Europie w ostatnich latach i pierwszym dobrze udokumentowanym tornadem F4 w polskiej historii^[49]. 16 sierpnia 2008 w miejscowościach Gołasze-Puszcza i Tybory-Wólka w powiecie wysokomazowieckim i okolice gminy Sterdyń na Mazowszu. W tej ostatniej wiatr zniszczył 10 hektarów lasu. Straty liczone są w milionach złotych. Ludzie w jednej chwili stracili cały majątek i dobytek swojego życia. Odbudowywanie i doprowadzanie miejsc do stanu użyteczności może potrwać miesiącami, a może i latami (Informacja z Wikinews o tornadach z 15-16 sierpnia 2008).

Wbrew powszechnej opinii tornada nie są w Polsce zjawiskiem nowym. Prędkość wiatru tornada, które wystąpiło 20 lipca 1931 r. w okolicy Lublina wahała się według wyliczeń naukowców od 110 do 145 m/s (396-522 km/h). Mogło to być najsilniejsze tornado w historii. Wiatr zniszczył wówczas budynki o murach 50 cm grubości, przewrócił stojące na szynach kolejowych załadowane wagony towarowe, powyginał konstrukcje żelazne^[50]. Wiele tornad na obecnym terytorium Polski odnotowano jeszcze wcześniej, choćby w 1363 – okolice Jeleniej Góry, czy w 1529 – okolice Wrocławia. Prawdopodobnie część tornad które wystąpiły w przeszłości nie została odnotowana, bo nie wyrządziły szkód w dobytku ludzkim, lub z braku wiedzy na ich temat mogły zostać określone jako zwykła "wichura".

[edytuj] Rekordy

Trasa tornada Tri-State

Najbardziej ekstremalnym zanotowanym tornadem w historii było Tri-State Tornado, które przeszło przez część stanów Missouri, Illinois i Indiana 18 marca 1925 roku. To tornado o prawdopodobnej sile F5 (choć wówczas ta skala jeszcze nie istniała) posiadało najdłuższy pas zniszczeń z zanotowanych tornad (352 km) i trwało najdłużej (3,5 godziny). W pewnym momencie zanotowano największą w historii pomiarów prędkość przemieszczania się wiru: 117 km/h. Tornado pozbawiło życia 695 osób, czyli więcej niż jakiekolwiek w historii USA. Ponadto wciąż jest jednym z najbardziej kosztownych (pod względem strat materialnych) tornad w historii^[51][52].

Najbardziej śmiercionośne tornado miało miejsce w Bangladeszu 26 kwietnia 1989 roku. Zginęło wówczas 1300 osób^[53].

Najbardziej intensywny atak tornad miał miejsce w dniach 3-4 kwietnia 1974 roku w środkowych stanach USA i południowym Ontario w Kanadzie. Wówczas w ciągu 18 godzin pojawiło się 148 tornad w tym 30 najbardziej niszczycielskich (6 tornad o sile F5 i 24 o sile F4). Zniszczeniu uległ obszar o powierzchni ponad 2300 km², a śmierć poniosło 315 osób^[54].

Pomiary siły wiatru tornada klasycznymi anemometrami są niemożliwe ze względu na zniszczenie urządzeń przez intensywny wiatr. Prędkości wiatru w tornadach można dokonać za pomocą radaru Dopplera. Największa prędkość wiatru w tornadzie została zanotowana 3 maja 1999 roku w Oklahomie, kiedy radary zanotowały prędkość 484 km/h (z możliwymi odchyleniami o 32 km/h)^[4]. Wiatr więc mógł przekraczać 510 km/h. Jednak, jak wyżej było wspomniane, istnieje pewne prawdopodobieństwo, że tornado w Lublinie osiągnęło jeszcze większą prędkość^[50].

[edytuj] Historia prognozowania tornad

Najwcześniej znany przypadek tornada w Europie miał miejsce w miejscowości Rosdalla w Irlandii w 1054 roku^[55]. Pierwszy raport o tornadzie w USA pochodzi prawdopodobnie z 1643 roku z miejscowości Lynn w Massachusetts w USA^[56]. W 1882 roku po 300 latach obserwacji i wielu przypadkach tornad przyszły pierwsze efekty. Sierżant John P. Finley, którego zadaniem był rozwój prognozowania tornad, opublikował 15 reguł. Każda z nich opisywała pewne pogodowe sytuacje, które w momencie pojawienia zwiększały prawdopodobieństwo pojawienia się tornada w danej okolicy. Odnosiły się one między innymi do obecności ośrodka niżowego, dużych różnic temperatur i dużej wilgotności w południowo-wschodniej części niżu. Finley w jednej ze swych reguł zaznaczył, że tornada formują się właśnie na południowy-zachód od centrum niżu^[57].

Jednak rozwój prognozowania napotkał poważne przeszkody, ponieważ słowo "tornado" zostało usunięte w USA z oficjalnych prognoz, aby nie wywoływać paniki ludności. Tornado było słowem zakazanym aż do lat 20. XX wieku, kiedy Tri-State Tornado spowodowało ogromne szkody i straty w ludziach. Wówczas Alfred J. Henry przeprowadził analizę warunków panujących podczas tego tornada i zauważył, że 9 z 15 reguł Finleya było spełnionych tego dnia. Prace Finleya pozwalały na stwierdzenie możliwości wystąpienia tornada, ale wciąż nie potrafiono przewidzieć tornada z wyprzedzeniem^[57].

Pierwszy pogodowy radar Dopplera w Oklahomie

Wykrywanie mezocyklonu na radarze Dopplera

W 1942 roku seria tornad spowodowała ogromne zniszczenia i wówczas zdano sobie sprawę z konieczności wprowadzenia systemu ostrzegania. Wiosną 1943 roku Amerykańskie Biuro Prognoz stworzyło eksperymentalny system ostrzeżeń przed tornadami w Wichita w Kansas, Kansas City i St. Louis. W lokalnych prognozach pojawiły się ostrzeżenia o możliwości wystąpienia gwałtownych burz, gradu, silnych wiatrów i tornad. Jednak wciąż potrafiono jedynie stwierdzić, że na danym obszarze mogą pojawić się groźne zjawiska, bez jakiegokolwiek przewidywania kiedy i gdzie uderzy burza^[58].

Badania nad prognozowaniem tornad trwały i przełom nastąpił pod koniec lat 40. Wówczas major Ernest J. Fawbush i kapitan Robert C. Miller z amerykańskich sił powietrznych opracowali eksperymentalne, obserwacyjne techniki do przewidywania gwałtownych burz i tornad. Zauważyli oni na południu Wielkich równin taki sam wzorzec pogodowy do tego, w którym kilka dni wcześniej wystąpiło katastrofalne tornado w Oklahomie. Ogłoszono ostrzeżenia o tornadach, które okazały się trafione. Nastąpił atak tornada, ale nikt nie zginął i prognozę uznano za sukces^[58].

Rozwój i zastosowanie radarów podczas II Wojny światowej umożliwił użycie ich w śledzeniu pogody. W 1950 roku projekt o nazwie 'Tornado project' został wdrożony w Oklahomie i Kansas jako sieć 168 stacji meteo. Analizy danych z radiosond stały się ważnymi elementami prognozowania w projekcie^[58].

W 1953 roku w ramach amerykańskiego biura prognoz powstał ośrodek o nazwie Severe Local Storms Center (SELS). SELS rozwinął prognozy w oparciu o parametry znalezione przez Fawbusha i Millera, wówczas powstał ważny meteorologiczny wskaźnik używany w meteorologii do dziś określany mianem lifted index^[59].

Od lat 60. dysponowano radarami oraz obrazami z satelitów. W 1972 roku amerykańskie siły powietrzne opublikowały cykl przewodników "Miller's Rules", który stał się podstawą do prognozoania groźnych zjawisk pogodowych. W tym samym czasie dr T. Theodore Fujita opublikował sześciostopniową skalę, która na podstawie zniszczeń powodowanych przez tornada pomagała w ocenie prędkości wiatru w wirze^[59].

Wraz z rozwojem systemów komputerowych zaczęły powstawać numeryczne modele pogodowe. Wprowadzenie radaru Dopplera do meteorologii pozwalało nie tylko na mierzenie intensywaności opadów, ale także na wykrywanie cyrkulacji powietrznych, które tworzą się przed powstaniem tornada. Współcześnie pozwala to na wydawanie w USA ostrzeżeń o tornadach 15-30 minut przed pojawieniem się wiru^[60].

[edytuj] Obserwatorzy burz

Obserwatorzy burz (ang. storm spotters) to ludzie pracujący w terenie i zajmujący się wykrywaniem i raportowaniem groźnych zjawisk pogodowych: gradu, silnych wiatrów i tornad. W latach 70. w USA zwiększono nacisk na szkolenie obserwatorów burz. Kandydatów wybierano spośród ochotników. Program ten został nazwany Skywarn. Zadaniem obserwatorów jest śledzenie groźnych zjawisk atmosferycznych i w momencie ich pojawienia informowanie lokalnych biur pogodowych. Pozwalało to na szybkie wydawanie ostrzeżeń^[61]. W USA jest około 280 000 wyszkolonych obserwatorów burz^[62]. W Kanadzie powstała organizacja obserwatorów burz nazwana Canwarn^[63]. W Europie w wielu krajach organizowane są siatki obserwatorów pod wspólnym szyldem Skywarn Europe^[64]. Polska jest w tym gronie reprezentowana przez Polskich Łowców Burz (Skywarn Polska)^[65]. W Wielkiej Brytanii organizacja TORRO utrzymuję siatkę obserwatorów na terenie wysp brytyjskich^[66].

Obserwatorzy burz są potrzebni do naocznego stwierdzenia obecności tornada. Najnowsze systemy radarowe nie wykrywają obecności tornada, a jedynie znaki wskazujące na możliwość jego pojawienia się. Tylko obserwator może stwierdzić, czy zagrożenie jest bliskie (np. gdy pojawił się lej kondensacyjny). Rola obserwatorów jest szczególnie duża na terenach oddalonych od radarów pogodowych, gdzie pomiary i wyniki są mniej dokładne. Poza tym nie wszystkie procesy pogodowe prowadzące do powstania tornad zostają wychwycone przez radar. Obserwatorzy burz są szkoleni pod kątem wykrywania potencjalnie groźnych sytuacji. Uczą się rozróżniania zwykłych burz od superkomórek burzowych, a także dostrzegania sygnałów wskazujących na szybkie pojawienie się tornada w superkomórce (patrz Widoczne sygnały ostrzegające przed tornadami)^[6].

Przypisy