6.2. Tornádók

A tornádó nagy szélsebességgel haladó, keskeny, hevesen örvénylő légoszlop, mely adott zivatarfelhő aljától a földfelszínig nyúlik le. A felszínt el nem érő tölcséreket tubának nevezik. A tornádók átlagos élettartama 2-3 perc, átmérőjük pár métertől pár kilométerig terjed. A földfelszínen hagyott nyomuk pár métertől akár több száz kilométerig is húzódhat.

6.2.1. A tornádók keletkezése, dinamikai háttere

A tornádók keletkezési folyamata még nem teljesen ismert. A legpusztítóbb tornádók szupercellákból keletkeznek, melyek forgó zivatarfelhők, ún. mezociklonok. A legújabb elméletek szerint a tornádók létrejötte a mezociklonok leáramló levegőjének határzónájánál kialakuló hőmérséklet-különbséghez kapcsolható, ahol egyaránt jelen van a magas légköri nedvesség, az instabilitás, a feláramló mozgás, valamint a jelentős szélnyírás. A matematikai-fizikai modellek alapján azonban tornádók e hőmérséklet-különbség hiányában is létrejöhetnek (NOAA, 2013a). Ezt támasztja alá, hogy sok pusztító tornádó közelében csak nagyon kicsi hőmérséklet-különbség volt megfigyelhető (pl. az 1999. május 3-ai híres tornádók esetén az Amerikai Egyesült Államokban). A forgó feláramlás az alapja a szupercellák, és így tulajdonképpen a tornádók fejlődésének is, Ez a forgás származhat a különböző magassági szintek közötti szélnyírásból. A kialakuló horizontálisan örvénylő levegő tengelyét megdönti és felemeli a szupercellán belüli feláramlás. Amikor a feláramlás már forog és további utánpótlást kap a talajszint felől meleg és nedves levegő formájában, akkor akár tornádó is kialakulhat. A tornádót is létrehozó szupercellák sematikus felépítését és áramlásait a 6.4. és 6.5. ábrán, a rá jellemző radarjel sematikus képét pedig a 6.6. ábrán láthatjuk. A szupercellává fejlődött zivatarfelhőknek csak 10-20 százalékban velejárója a tornádó.

Sematikus ábra a tornádót is létrehozó szupercellákról és áramlásaikról

6.4. ábra. Sematikus ábra a tornádót is létrehozó szupercellákról és áramlásaikról (Forrás: Kids Encyclopedia (http://kids.britannica.com/thunderstorms_tornadoes/ocliwea122a4.html)

Sematikus ábra a tornádót is létrehozó szupercellákról

6.5. ábra. Sematikus ábra a tornádót is létrehozó szupercellákról (Forrás: Inside the Forecast, http://insidetheforecast.fox19.com/2011/06/structure-of-supercell-thunderstorms.html)

Meteorológiai radar által kirajzolt csapadékjel sematikus ábrája a tornádót is létrehozó szupercellákról

6.6. ábra. Meteorológiai radar által kirajzolt csapadékjel sematikus ábrája a tornádót is létrehozó szupercellákról (ún. kampós echo). (Forrás: Inside the Forecast, http://insidetheforecast.fox19.com/2011/06/structure-of-supercell-thunderstorms.html)

Porördög

6.7. ábra. Porördög, angol nevén dust devil (Fotó: NASA)

Légtölcsér

6.8. ábra. Légtölcsér, angol nevén landspout (Fotó: www.australiasevereweather.com)

Tornádó

6.9. ábra. Tornádó fotója (Fotó: Carsten Peter, National Geographic)

Por-tornádó, gustnado

6.10. ábra. Por-tornádó, Gustnado (Fotó: www.jbe-photography.com)

Nemcsak a fentiekben bemutatott szupercellákból jöhetnek létre tornádók. Szupercelláktól függetlenül, már meglévő függőlegesen forgó levegőből is kialakulhatnak. Ilyen lehet például az ún. gustnado (por-tornádók), mely elsősorban a felszínről felkapott port, törmeléket tartalmazza, és nem a kondenzálódó vízgőzt. A gustnadok a viharok kifutószelének frontja mentén alakulnak ki, és nincs közvetlen kapcsolatuk a felhővel. A másik szupercella nélkül kialakuló tornádó az ún. landspout (légtölcsér, avagy porcső tornádó), melyhez a forgó áramlás a felszín közeléből ered, miközben a zivatarfelhő még mindig növekszik, és nincs örvénylő feláramlás. A landspoutokvékony, köteg jellegű tölcsérek, melyek a felhőkig felnyúlnak. Hasonló kialakulhat vízfelszínek felett is, ezeket víztölcsérnek nevezzük. A tornádókhoz hasonló légköri képződmény a portölcsér is. A portölcsért és a különböző típusú tornádókat a 6.7.-6.10. ábrák szemléltetik.

6.2.2. A tornádók intenzitása és az okozott károk

A tornádók intenzitásának megadására a hat fokozatú Fujita-skála, illetve 2007 óta annak korrigált változata használatos. A skála a károk alapján becsült szélsebességet, pontosabban a 3 másodpercig tartó széllökést veszi figyelembe, melyet a 6.1. táblázat összegez.

6.1. táblázat. A tornádók intenzitásának megadására használatos korrigált Fujita-skála (forrás: NOAA, Storm Prediction Center, http://www.spc.noaa.gov/efscale/)

Kategória

Szélsebesség

Okozott károk

EF-0

105-137 km/h

Gyenge: a tetők, az ereszcsatornák és a faszerkezetes házak falai megsérülnek, faágak letörnek, és a sekély gyökérzetű fákat kicsavarja a szél.

EF-1

138-178 km/h

Mérsékelt: a tetők súlyosan sérülnek, a lakókocsik, mobilházak feldőlnek vagy jelentősen sérülnek, külső ajtók leszakadnak, az ablakok betörnek.

EF-2

179-218 km/h

Nagy: háztetők leszakadnak, a faszerkezetes házak alapja elmozdul, a lakókocsik, mobilházak teljesen megsemmisülnek, a nagyobb fák kidőlnek vagy gyökerestül kicsavarodnak, kisebb tárgyak, törmelékek lövedékként repülnek a levegőben, autók felemelkednek.

EF-3

219-266 km/h

Erős: házak teljes emeletei semmisülnek meg, súlyos károk keletkeznek a nagy középületekben is, vonatok felborulnak, fák kidőlnek, a nehezebb gépjárművek is felemelkednek és áthelyeződnek.

EF-4

267-322 km/h

Pusztító: A házak teljesen megsemmisülnek, az autók felrepülnek, és apró tárgyak lövedékként repülnek.

EF-5

322 km/h felett

Rettenetes: Az erősebb szerkezetű házak is megsemmisülnek, autóméretű törmelékek repülnek lövedékként akár 100 métert is, a toronyházakban is jelentős szerkezeti károsodás keletkezik.

A Fujita-skálához hasonló a Nagy-Britanniában használt 12 fokozatú ún. TORRO skála, mely a Beaufort-szélskála kategóriáit veszi alapul.

A kialakuló tornádók gyakran követelnek emberéletet, és akár jelentős anyagi károkat is okozhatnak. Az Amerikai Egyesült Államokbeli nevezetes 2011. április 25-28. között fellépő tornádók alkalmával több mint 358 egyedi tornádót figyeltek meg az ország déli, középnyugati és északkeleti részén, mellyel ez az időszak a valaha megfigyelt legnagyobb számú tornádós eseménnyé vált. A létrejött tornádók közül 4 elérte az EF-5, 11 pedig az EF-4 intenzitást. A tornádók pusztítása során 324 ember meghalt, és további mintegy 2400 megsérült; otthonokat és munkahelyeket ért súlyos kár, illetve semmisültek meg teljesen. A teljes becsült kár értéke elérte a 4,2 milliárd dollárt (NOAA, 2011). Ezt megelőzően a rekordot a szintén nevezetes 1999. május 3-4-ei Közép-Oklahomában jelentkezett tornádók tartották, a szélsőséges időjárási esemény alkalmával több mint 70 tornádót figyeltek meg. A keletkezett tornádók pusztítása során 40 ember veszítette életét és további 675 megsérült. Az okozott kár 1,2 milliárd dollár volt (NOAA, 2013c). A tornádókban mért eddigi legnagyobb szélsebességet is ekkor (1999. május 3-án) regisztrálták Doppler-radarral, mely mintegy 500 km/h volt (NOAA, 2013d) – igaz, ez a felszín felett 30 m magasságban jelentkezett. A legtöbb halálos áldozatot a három amerikai tagállamon is végigsöprő 1925. március 18-ai tornádó követelte, amikor 695-en váltak a 350 km hosszú sávban pusztító tornádó áldozatául (NOAA, 2013d). Ezzel a feljegyzések óta az 1925 ös év vált a legtöbb áldozatot (794) követelő évvé. Az amerikai tornádók évente átlagosan 55 áldozatot követelnek, és további mintegy 1500 sérülést okoznak. Az anyagi kár évente átlagosan 400 millió dollár.

6.2.3. A tornádók klimatológiája

Tornádók a világ számos részén keletkeznek (6.11. ábra), legnagyobb gyakorisággal és erősséggel az Amerikai Egyesült Államokban. Itt az 1991-2010 közötti adatok alapján évente átlagosan 1253 tornádó jött létre a szárazföldek felett (NOAA, 2013e), melynek kb. 80%-a EF-0 vagy EF-1, és csupán kevesebb mint 1%-a EF-4 vagy EF-5 intenzitású (NOAA, 1998). Ennek oka egyrészt az ország óriási mérete, másrészt pedig az a különleges földrajzi adottság, hogy nem húzódnak kelet-nyugat irányban hegységek, melyek megakadályoznák a sarkvidéki hideg és a szubtrópusi meleg légtömegek találkozását. Az egységnyi területre vonatkoztatott tornádók száma Florida állam esetén a legmagasabb (a trópusi ciklonoknak köszönhetően), habár ezek zömében gyenge (EF-0 vagy EF-1) tornádók (NOAA, 2013e). A legerősebb tornádók Oklahoma és Kansas államban keletkeznek. A tornádók szezonja Észak-Amerikában májustól kora júniusig tart, ugyanakkor tornádó az év folyamán bármikor létrejöhet, amikor a megfelelő légköri körülmények előállnak. Az 1950 óta tartó feljegyzések alapján a legtöbb tornádó (1717 darab) 2004-ben jött létre.

Más földrajzi térségekben is jelentős számú tornádó jön létre, például számos európai országban (főként Angliában és Hollandiában), Kanadában, Bangladesben, Argentínában, Dél-Afrikában és Ausztráliában. Európában a szárazföldek felett évente átlagosan 169 tornádót figyelnek meg, bár a becslések szerint ennek csaknem kétszerese (kb. 304) a ténylegesen előforduló európai tornádók átlagos éves száma (Dotzek, 2003). Angliában több tornádó keletkezik, mint bármely más európai országban, továbbá a területéhez képest világviszonylatban is itt a tornádók gyakorisága, bár ezek általában gyenge fokozatúak (NOAA, 2013e).

A tornádók előfordulási területei

6.11. ábra. A tornádók előfordulási területei (Forrás: NOAA, http://www.ncdc.noaa.gov/oa/climate/severeweather/tornadoes.html)

A tornádók kialakulásához szükséges meleg, nedves levegőt biztosító tengerek (pl. a Mexikói-öböl vagy a Földközi-tenger) felszínhőmérsékletének növekedése és a tornádók, viharok intenzitása közötti kapcsolattal több kutatás is foglalkozik (pl.: Edwards és Weiss, 1996). A globális melegedés következtében a tengerek felszínhőmérséklete is emelkedik, mely intenzívebb szupercellákat és tornádókat eredményezhet a jövőben (Trapp et al., 2007). A hatásmechanizmus azonban a rendszer összetettsége és az adatok inhomogenitása miatt egyelőre nem ismert megfelelő pontossággal. Például az 1954-ben indított megfigyelések óta jelentősen emelkedett az EF-0 és EF-1 intenzitású tornádók száma az Amerikai Egyesült Államok területén, azonban ennek oka elsősorban az operatív tornádó megfigyelési rendszer kifejlesztése és a növekvő népsűrűség (NOAA, 2013e).