Экстремальная погода: Формирование и отслеживание торнадо - глобальная перспектива

Торнадо — одни из самых яростных и разрушительных погодных явлений на Земле. Хотя их часто связывают с определёнными регионами, они могут возникать во многих частях мира. Это подробное руководство представляет глобальный взгляд на формирование, классификацию, отслеживание торнадо и меры безопасности.

Понимание процесса формирования торнадо

Торнадо — это вращающиеся столбы воздуха, которые простираются от грозового облака до земли. Их формирование — сложный процесс, включающий несколько ключевых компонентов:

1. Атмосферная неустойчивость

Неустойчивость означает тенденцию воздуха к быстрому подъёму. Это происходит, когда тёплый, влажный воздух у поверхности покрыт более холодным и сухим воздухом наверху. Чем больше разница температур, тем неустойчивее атмосфера.

Пример: В аргентинских пампасах тёплый, влажный воздух с севера, сталкиваясь с более холодными воздушными массами с Анд, создаёт условия, благоприятные для неустойчивости.

2. Влажность

Обильная влажность имеет решающее значение для развития гроз. Водяной пар служит топливом для штормов, так как при конденсации он выделяет скрытое тепло, что ещё больше усиливает неустойчивость и силу восходящих потоков.

Пример: Бенгальский залив, поставляющий влагу в Бангладеш, — это регион, известный интенсивными грозами и связанным с ними риском торнадо.

3. Подъёмный механизм

Для инициации восходящего движения воздуха необходим подъёмный механизм. Это может быть погодный фронт, сухая линия или даже особенности рельефа, такие как горы.

Пример: В долине реки По в Италии Альпы могут выступать в качестве подъёмного механизма, вызывая грозы, когда воздух вынужден подниматься вдоль горных склонов.

4. Сдвиг ветра

Сдвиг ветра — это изменение скорости и/или направления ветра с высотой. Это, пожалуй, самый важный компонент для формирования торнадо. В частности, сильный сдвиг ветра создаёт горизонтальную завихрённость (вращающуюся невидимую трубу воздуха). Когда эта горизонтальная завихрённость наклоняется в вертикальное положение сильным восходящим потоком, она создаёт вращающийся столб внутри грозового облака, известный как мезоциклон.

Пример: На обширных равнинах Соединённых Штатов, особенно в «Аллее торнадо», часто наблюдается сильный сдвиг ветра между низкоуровневыми струйными течениями и ветрами на верхних уровнях.

Суперячейковая гроза

Большинство сильных и очень сильных торнадо порождаются суперячейковыми грозами. Суперячейка — это гроза с вращающимся восходящим потоком (мезоциклоном). Мезоциклон может достигать нескольких километров в ширину и существовать часами.

Ключевые характеристики суперячейки:

• Вращающийся восходящий поток (мезоциклон): Это определяющая черта суперячейки и предвестник формирования торнадо.
• Стенное облако: Пониженное, вращающееся основание облака, которое часто образуется под мезоциклоном. Торнадо часто развиваются из стенного облака.
• Нисходящий поток на тыльной стороне (RFD): Порыв холодного, сухого воздуха, который огибает мезоциклон, помогая усилить вращение и опустить торнадо на землю.
• Нисходящий поток на передней стороне (FFD): Основной отток из шторма, часто содержащий сильный дождь и град.

Классификация торнадо: Улучшенная шкала Фудзиты (EF)

Улучшенная шкала Фудзиты (EF) используется для оценки интенсивности торнадо на основе причинённого им ущерба. Она является усовершенствованием первоначальной шкалы Фудзиты (F), которая основывалась в основном на оценках скорости ветра.

Категории шкалы EF:

• EF0: Слабый (65-85 миль/ч; 105-137 км/ч) - Лёгкие повреждения, такие как сломанные ветки и повреждённые вывески.
• EF1: Слабый (86-110 миль/ч; 138-177 км/ч) - Умеренные повреждения, такие как сорванное кровельное покрытие и перевёрнутые мобильные дома.
• EF2: Сильный (111-135 миль/ч; 178-217 км/ч) - Значительные повреждения, такие как сорванные крыши с хорошо построенных домов и вырванные с корнем деревья.
• EF3: Сильный (136-165 миль/ч; 218-266 км/ч) - Серьёзные повреждения, такие как разрушенные целые этажи хорошо построенных домов и поднятые с земли автомобили.
• EF4: Очень сильный (166-200 миль/ч; 267-322 км/ч) - Разрушительные повреждения, такие как полностью снесённые хорошо построенные дома и отброшенные на большие расстояния автомобили.
• EF5: Очень сильный (свыше 200 миль/ч; свыше 322 км/ч) - Невероятные повреждения, такие как полностью сметённые дома и обломки, разбросанные на километры.

Важно отметить, что шкала EF основана на наблюдаемых повреждениях, а не на прямых измерениях скорости ветра. Для оценки скорости ветра, необходимой для причинения наблюдаемого ущерба, используются индикаторы повреждений (DI) и степени повреждений (DOD).

Глобальное распространение торнадо: за пределами «Аллеи торнадо»

Хотя центральная часть Соединённых Штатов известна как «Аллея торнадо», торнадо случаются на всех континентах, кроме Антарктиды. Частота и интенсивность значительно различаются в разных регионах.

Соединённые Штаты

США испытывают наибольшее количество торнадо в мире, в среднем более 1000 торнадо в год. «Аллея торнадо», охватывающая такие штаты, как Техас, Оклахома, Канзас, Небраска и Южная Дакота, особенно подвержена этим штормам из-за уникального стечения атмосферных условий.

Бангладеш

Бангладеш — ещё один регион с высоким риском торнадо. Его географическое положение, где тёплый, влажный воздух из Бенгальского залива взаимодействует с предгорьями Гималаев, создаёт крайне неустойчивые атмосферные условия. Хотя количество торнадо может быть меньше, чем в США, плотность населения означает, что последствия могут быть разрушительными, а некоторые события уносят тысячи жизней.

Аргентина

В регионе Пампасы в Аргентине часто случаются грозы и торнадо, известные на местном уровне как «тромбас». Атмосферные условия схожи с условиями на Великих равнинах США, где тёплый, влажный воздух сталкивается с более холодными воздушными массами.

Европа

В Европе ежегодно происходит значительное количество торнадо, хотя они часто слабее по сравнению с американскими. Сообщения о торнадо поступают из таких регионов, как Италия, Франция, Германия и Великобритания. Эти торнадо часто связаны с суперячейковыми грозами или водяными смерчами, выходящими на сушу.

Австралия

В Австралии также случаются торнадо, особенно в южных и восточных регионах. Эти события часто связаны с холодными фронтами и грозами, движущимися через континент.

Другие регионы

О торнадо сообщалось и в других странах мира, включая Канаду, Россию, Южную Африку и некоторые части Азии. Осведомлённость и отчётность о торнадо в этих регионах могут быть ограниченными, но исследовательские усилия и сбор данных улучшают наше понимание глобального распространения торнадо.

Отслеживание и прогнозирование торнадо: современные технологии

Точное отслеживание и прогнозирование торнадо имеют решающее значение для спасения жизней и смягчения ущерба. Современные технологии значительно улучшили нашу способность обнаруживать эти опасные штормы и предупреждать о них.

Доплеровский радар

Доплеровский радар является основным инструментом для обнаружения торнадо. Он может измерять скорость и направление ветра внутри грозы, позволяя метеорологам выявлять вращающиеся мезоциклоны и потенциальное развитие торнадо. Доплеровский радар также может обнаруживать обломки, поднятые в воздух торнадо, что является убедительным признаком того, что торнадо находится на земле.

Как работает доплеровский радар:

1. Радар излучает импульс электромагнитной энергии.
2. Импульс сталкивается с объектами в атмосфере (дождь, град, обломки).
3. Часть энергии отражается обратно к радару.
4. Радар измеряет сдвиг частоты отражённой энергии (эффект Доплера).
5. Этот сдвиг частоты используется для определения скорости и направления движения объектов.

Метеорологические спутники

Метеорологические спутники предоставляют широкий обзор атмосферных условий и могут отслеживать развитие крупномасштабных погодных систем, которые могут привести к вспышкам торнадо. Геостационарные спутники обеспечивают непрерывный мониторинг, а полярно-орбитальные спутники предлагают изображения более высокого разрешения конкретных областей.

Наземные наблюдения

Наземные метеостанции, автоматизированные системы наблюдения за погодой (AWOS) и добровольные наблюдатели за погодой предоставляют ценные данные на уровне земли о температуре, влажности, скорости ветра и других атмосферных переменных. Эта информация используется для уточнения погодных моделей и прогнозов.

Численные модели прогнозирования погоды (NWP)

Модели NWP — это компьютерные симуляции атмосферы, которые используют математические уравнения для предсказания будущих погодных условий. Эти модели включают данные из различных источников, включая радары, спутники и наземные наблюдения. Модели высокого разрешения могут симулировать грозы и даже давать некоторые указания на потенциал торнадо.

Ограничения: Хотя модели NWP значительно улучшились, они всё ещё имеют ограничения в предсказании точного местоположения и времени торнадо. Формирование торнадо — это сложный процесс, происходящий в относительно небольших масштабах, что затрудняет его точное моделирование.

Охотники за штормами и споттеры

Охотники за штормами — это метеорологи и энтузиасты погоды, которые путешествуют в районы, где ожидается суровая погода. Они предоставляют наблюдения в реальном времени и видеозаписи штормов, которые могут быть бесценны для подтверждения касания торнадо земли и оценки ущерба. Споттеры — это обученные добровольцы, которые наблюдают и сообщают о суровых погодных явлениях местным властям.

Этические соображения: Охота за штормами может быть опасной, и важно уделять первостепенное внимание безопасности и не подвергать риску себя или других. Крайне важно соблюдать безопасное расстояние от торнадо и уважать частную собственность.

Безопасность при торнадо: защита себя и своего сообщества

Знание того, что делать до, во время и после торнадо, может значительно увеличить ваши шансы на выживание.

До торнадо

• Разработайте план безопасности: Определите безопасную комнату или укрытие в вашем доме, школе или на работе. Это должна быть внутренняя комната на самом нижнем этаже, вдали от окон.
• Будьте в курсе: Следите за прогнозами погоды и предупреждениями из надёжных источников, таких как национальные метеорологические службы и местные СМИ.
• Соберите набор для чрезвычайных ситуаций: Включите необходимые принадлежности, такие как вода, еда, фонарик, радио на батарейках и аптечка первой помощи.
• Изучите предупреждающие знаки: Будьте в курсе визуальных признаков, которые могут указывать на торнадо, таких как тёмное, зеленоватое небо, крупный град, громкий рёв или видимое воронкообразное облако.

Во время торнадо

• Если вы находитесь в помещении: Идите в назначенную безопасную комнату или укрытие. Заберитесь под прочный предмет мебели, такой как стол, и защитите голову и шею.
• Если вы в автомобиле: Покиньте автомобиль и ищите укрытие в прочном здании. Если здания нет, лягте в канаву или низину и защитите голову и шею.
• Если вы на открытом воздухе: Лягте в канаву или низину и защитите голову и шею. Держитесь подальше от деревьев, линий электропередач и других потенциальных опасностей.

После торнадо

• Будьте в курсе: Продолжайте следить за прогнозами погоды и предупреждениями.
• Оцените ущерб: Тщательно осмотрите свою собственность на предмет повреждений. Остерегайтесь таких опасностей, как поваленные линии электропередач и структурная нестабильность.
• Окажите помощь: Помогите соседям и другим нуждающимся.
• Сообщите об ущербе: Свяжитесь с местными властями, чтобы сообщить об ущербе и запросить помощь.

Готовность и устойчивость сообщества

Построение устойчивости сообщества необходимо для минимизации последствий торнадо. Это включает в себя:

• Образование и осведомлённость: Продвижение общественного образования по вопросам безопасности при торнадо и готовности к ним.
• Улучшение инфраструктуры: Строительство укрытий от торнадо и укрепление зданий, чтобы они могли выдерживать сильные ветры.
• Планирование экстренного реагирования: Разработка комплексных планов экстренного реагирования, в которых излагаются процедуры предупреждения, эвакуации и спасения.
• Сотрудничество: Развитие сотрудничества между государственными учреждениями, службами экстренного реагирования и общественными организациями.

Будущее прогнозирования торнадо

Прогнозирование торнадо — это область постоянных исследований и разработок. Учёные работают над повышением точности и заблаговременности предупреждений о торнадо путём:

• Улучшения моделей NWP: Разработки моделей с более высоким разрешением, которые могут лучше моделировать развитие гроз и формирование торнадо.
• Разработки новых радиолокационных технологий: Внедрения радаров с фазированной антенной решёткой и многорадарных систем для предоставления более детальных и своевременных наблюдений.
• Использования искусственного интеллекта: Применения методов машинного обучения для анализа погодных данных и выявления закономерностей, связанных с формированием торнадо.

Заключение

Торнадо представляют собой значительную погодную опасность, которая может возникнуть во многих частях мира. Понимая формирование, классификацию и отслеживание этих штормов, а также принимая соответствующие меры безопасности, мы можем значительно снизить риск травм и гибели людей. Готовность сообщества и текущие исследования имеют решающее значение для повышения устойчивости и улучшения нашей способности прогнозировать и предупреждать об этих опасных явлениях. Это \"всеобъемлющее\" руководство призвано предоставить прочную основу знаний для читателей по всему миру.