Интенсивность торнадо - Tornado intensity

Торнадо поврежден дом в Оклахома Каунти, Оклахома ударил во время Вспышка торнадо 10–13 мая 2010 г.

Интенсивность торнадо можно измерить на месте или же дистанционное зондирование измерения, но поскольку они непрактичны для широкого использования, интенсивность обычно определяется прокси, например, повреждение. В Шкала Fujita и Улучшенная шкала Fujita ставка торнадо по причиненному ущербу.[1][2] Усовершенствованная шкала Fujita была обновлением более старой шкалы Fujita, с разработанной ( экспертное заключение ) оценки ветра и более точные описания повреждений, но был разработан таким образом, чтобы торнадо, оцененный по шкале Фудзиты, получал такую ​​же числовую оценку. Торнадо EF0, вероятно, повредит деревья и сорвет черепицу с крыши. Торнадо EF5 может оторвать прочно закрепленные дома от фундамента, оставив их голыми, и даже деформировать большие дома. небоскребы. Подобный Шкала ТОРРО варьируется от T0 для чрезвычайно слабых торнадо до T11 для самых мощных известных торнадо. Допплер радар данные, фотограмметрия, и образцы наземных водоворотов (циклоидальный оценки) также могут быть проанализированы для определения интенсивности и присвоения рейтинга.

Торнадо различаются по интенсивности независимо от формы, размера и местоположения, хотя сильные торнадо обычно больше слабых. Связь с длиной и продолжительностью трека также варьируется, хотя более длинные треки (и долгоживущие) торнадо, как правило, сильнее.[3] В случае сильных торнадо только небольшая часть площади пути имеет сильную интенсивность; большая часть более высокой интенсивности от подвихри.[4] В Соединенных Штатах 80% торнадо имеют рейтинг EF0 или EF1 (эквивалент от T0 до T3). Частота появления быстро падает с увеличением силы; менее 1% считаются насильственными (EF4 или EF5, что эквивалентно T8 - T11).[5]

История измерений интенсивности смерчей

Схема Шкала Fujita как это относится к Шкала Бофорта и число Маха шкала

В течение многих лет, до появления доплеровского радара, у ученых не было ничего, кроме обоснованных предположений о скорости ветра в торнадо. Единственным доказательством скорости ветра, обнаруженного в торнадо, был ущерб, нанесенный торнадо, обрушившимся на населенные районы. Некоторые полагали, что они достигают 400 миль в час (640 км / ч); другие думали, что они могут превышать 500 миль в час (800 км / ч) и, возможно, даже сверхзвуковой. Эти неверные предположения все еще можно найти в некоторой старой (до 1960-х годов) литературе, такой как оригинальная шкала интенсивности Fujita, разработанная Доктор Тэцуя Теодор "Тед" Фуджита в начале 70-х гг. Однако можно найти учетные записи (например, [1]; (обязательно прокрутите вниз) некоторых замечательных работ, проделанных в этой области солдатом армии США, сержантом Джон Парк Финли.

В 1971 году доктор Фудзита представил идею шкалы ветров торнадо. С помощью коллеги Аллен Пирсон, он создал и представил то, что стало называться шкалой Фудзита в 1973 году. Буква F в F1, F2 и т. д. означает Fujita. Шкала была основана на соотношении между Шкала Бофорта и число Маха шкала; нижний предел F1 на его шкале соответствует нижнему пределу B12 по шкале Бофорта, а нижний предел F12 соответствует скорости звука на уровне моря или 1 Маха. На практике торнадо относятся только к категориям от F0 до F5.

Шкала ТОРРО, созданная Организация по исследованию торнадо и штормов (ТОРРО), был разработан в 1974 г. и опубликован годом позже. Шкала TORRO имеет 12 уровней, которые охватывают более широкий диапазон с более узкой градуировкой. Он варьируется от T0 для чрезвычайно слабых торнадо до T11 для самых мощных известных торнадо. T0-T1 примерно соответствуют F0, T2-T3 - F1 и так далее. В то время как T10-T11 будет примерно эквивалентен F5, самым высоким торнадо, оцененным на сегодняшний день по шкале TORRO, был T8.[6][7] Существуют некоторые споры относительно полезности шкалы ТОРРО по сравнению со шкалой Фудзиты - хотя для статистических целей может быть полезно иметь более высокие уровни силы торнадо, часто причиненный ущерб может быть вызван большим диапазоном ветров, что затрудняет сузить торнадо до одной категории по шкале TORRO.

Исследования, проведенные в конце 1980-х и 1990-х годах, показали, что даже с учетом шкалы Фудзиты, ветры торнадо были заведомо переоценены, особенно в случае сильных и сильных торнадо. Из-за этого в 2006 г. Американское метеорологическое общество представил Улучшенная шкала Fujita, чтобы помочь определить реалистичную скорость ветра для ущерба от торнадо. Ученые специально разработали шкалу так, чтобы торнадо, оцениваемый по шкале Фудзита и расширенной шкале Фудзиты, получал одинаковый рейтинг. Шкала EF более детально описывает степень повреждения различных типов конструкций при заданной скорости ветра. В то время как шкала F теоретически изменяется от F0 до F12, шкала EF ограничена значением EF5, которое определяется как «ветер ≥200 миль в час (320 км / ч)».[8] В Соединенных Штатах 2 февраля 2007 года вступила в силу усовершенствованная шкала Фудзита для оценки ущерба от торнадо, и шкала Фудзита больше не используется.

Первое наблюдение, подтверждающее, что ветер F5 мог возникнуть, произошло 26 апреля 1991 г. A торнадо возле Ред Рок, Оклахома Ученые наблюдали за ней с помощью портативного доплеровского радара, экспериментального радарного устройства, измеряющего скорость ветра. Вблизи максимальной интенсивности торнадо они зафиксировали скорость ветра 115–120 м / с (260–270 миль / ч; 410–430 км / ч). Хотя портативный радар имел погрешность ± 5–10 м / с (11–22 миль в час; 18–36 км / ч), это показание, вероятно, находилось в пределах диапазона F5, подтверждая, что торнадо способны вызывать сильные ветры, которых нет больше нигде на Земле. .

Восемь лет спустя, во время Вспышка торнадо в Оклахоме в 1999 г. 3 мая другая научная группа наблюдала за исключительно сильным торнадо (который в конечном итоге унес жизни 36 человек в Оклахома-Сити столичный округ ). Около 19:00 они зафиксировали одно измерение скорости 301 ± 20 миль в час (484 ± 32 км / ч),[9] На 50 миль в час (80 км / ч) быстрее, чем предыдущий рекорд. Хотя это значение лишь немного меньше теоретического рейтинга F6, измерение было проведено на высоте более 100 футов (30 м) в воздухе, где обычно ветер сильнее, чем у поверхности.[нужна цитата ] При оценке торнадо учитываются только скорости приземного ветра или скорости ветра, указанные по разрушениям, нанесенным смерчем. Также на практике рейтинг F6 не используется.

Хотя ученые давно предполагают, что в центре торнадо может возникать чрезвычайно низкое давление, никакие измерения не подтверждают это. Несколько домов барометры пережили близкие проходы торнадо, зафиксировав значения до 24 дюймов ртутного столба (810 гПа), но эти измерения были весьма неопределенными.[10] Однако 24 июня 2003 г. группа исследователей успешно сбросила устройства под названием «черепахи» в торнадо F4 недалеко от Манчестер, Южная Дакота, в одном из которых было измерено падение давления более 100 гПа (3,0 дюйма рт. ст.), когда торнадо прошел прямо над головой.[11] Тем не менее, торнадо очень разнообразны, поэтому метеорологи все еще проводят исследования, чтобы определить, являются ли эти значения типичными или нет.

Типичная интенсивность

В Соединенных Штатах торнадо F0 и F1 (от T0 до T3) составляют 80% всех торнадо. Частота возникновения быстро падает с увеличением силы - сильные торнадо (более сильные, чем F4, T8) составляют менее 1% всех сообщений о торнадо.[5] Во всем мире на сильные торнадо приходится еще меньший процент от общего числа торнадо. Сильные торнадо чрезвычайно редки за пределами США, Канады и Бангладеш.

Торнадо F5 и EF5 случаются редко, как правило, раз в несколько лет. Сообщается о торнадо F5 в Эли, Манитоба, в Канаде, 22 июня 2007 г. До этого последней подтвержденной F5 была 1999 Торнадо Бридж-Крик – Мура, в результате которого 3 мая 1999 г. погибли 36 человек.[12] Девять торнадо EF5 произошло в США, в Гринсбург, Канзас 4 мая 2007 г .; Паркерсбург, Айова 25 мая 2008 г .; Смитвилл, Миссисипи, Филадельфия, Миссисипи, Хаклберг, Алабама, и Рейнсвилл, Алабама, (четыре отдельных торнадо) 27 апреля 2011 г .; Джоплин, штат Миссури, 22 мая 2011 г. и Эль-Рино, Оклахома 24 мая 2011 г. 20 мая 2013 г. подтвержденный торнадо EF5 снова обрушился на Мур, штат Оклахома.

Типичное повреждение

Классификация рейтингов торнадо[4][13][14]
T0Т1Т2Т3Т4Т5T6T7T8T9T10T11
F0
EF0		F1
EF1		F2
EF2		F3
EF3		F4
EF4		F5
EF5
СлабыйСильныйЖестокий
Существенный
Интенсивный

Типичный торнадо имеет скорость ветра 110 миль в час (180 км / ч) или меньше, имеет диаметр около 250 футов (76 м) и проходит милю (1,6 км) или около того, прежде чем рассеется.[нужна цитата ] Однако торнадоическое поведение чрезвычайно разнообразно; эти цифры представляют собой только статистическую вероятность.

Два почти одинаковых торнадо могут производить совершенно разные эффекты. Кроме того, два торнадо, которые выглядят совершенно по-разному, могут нанести аналогичный ущерб, потому что торнадо формируются несколькими разными механизмами и также следуют за жизненный цикл что приводит к тому, что со временем внешний вид одного и того же торнадо меняется. Люди на пути торнадо никогда не должны пытаться определить его силу по мере приближения. В период с 1950 по 2014 год в США 222 человека были убиты торнадо EF1 и 21 человек погиб в результате торнадо EF0.[15][16]

Слабые торнадо

Подавляющее большинство торнадо обозначается EF1 или EF0, также известными как «слабые» торнадо, но слабый - это относительный термин для смерчей, поскольку даже они могут нанести значительный ущерб. Торнадо F0 и F1 обычно недолговечны; с 1980 года почти 75% смерчей, признанных слабыми, оставались на земле на 1 милю (1,6 км) или меньше.[12] Однако в это время они могут причинить как ущерб, так и смерть.

Повреждение EF0 (T0-T1) характеризуется поверхностным повреждением структур и растительности. Хорошо построенные конструкции, как правило, не имеют повреждений, иногда с разбитыми окнами, с незначительными повреждениями крыш и дымоходы. Рекламные щиты и большие вывески можно сбивать. У деревьев могут быть обломаны большие ветви, и их можно вырвать с корнем, если у них неглубокие корни. Любой торнадо, который подтвержден, но не вызывает повреждений (то есть остается в открытом поле), также всегда имеет рейтинг EF0, даже если у торнадо есть ветры, которые дали бы ему более высокий рейтинг.

Повреждение EF1 (T2-T3) привело к значительно большему количеству смертельных случаев, чем вызванное торнадо EF0. На этом уровне повреждения передвижных домов и других временных сооружений становятся значительными, а автомобили и другие транспортные средства могут быть сбиты с дороги или перевернуты. Постоянные конструкции могут серьезно повредить крышу.

Слабые торнадо

  • Повреждение EF0: В этом доме только небольшая потеря черепицы. Хотя хорошо построенные конструкции, как правило, не пострадают от торнадо EF0, падающие деревья и ветки деревьев могут ранить и убить людей даже внутри прочной конструкции. От 35 до 40% всех ежегодных торнадо в США имеют рейтинг EF0.

  • EF1 damage: нанесите серьезный ущерб мобильные дома и автомобили, и могут вызвать незначительные структурные повреждения хорошо построенных домов. Этот каркасный дом получил серьезные повреждения крыши, но в остальном остался неповрежденным. Около 35% всех ежегодных торнадо в США имеют рейтинг EF1.

Значительные торнадо

Торнадо EF2 (T4-T5) - это нижний предел «значительных», но они сильнее большинства тропические циклоны (хотя тропические циклоны влияют на гораздо большую территорию, и их ветры дуют гораздо дольше). Хорошо построенные конструкции могут быть серьезно повреждены, включая потерю крыши, а в плохо построенных конструкциях может произойти обрушение некоторых наружных стен. Однако передвижные дома полностью разрушены. Транспортные средства можно поднимать над землей, а более легкие предметы могут становиться маленькими. ракеты, вызывая повреждение за пределами основного пути торнадо. В лесных районах большая часть деревьев сломана или вырвана с корнем.

Повреждение EF3 (T6-T7) представляет собой серьезную угрозу для жизни и здоровья и является точкой, в которой смерч по статистике становится значительно более разрушительным и смертоносным. Некоторые части пострадавших зданий остались стоять; хорошо построенные конструкции теряют все внешние и некоторые внутренние стены. Незакрепленные дома сносятся, а дома с плохим креплением могут полностью разрушиться. Небольшие транспортные средства и объекты аналогичного размера отрываются от земли и выбрасываются как снаряды. На лесных участках почти полностью теряется растительность, и может происходить окорка некоторых деревьев. С точки зрения статистики, EF3 - это максимальный уровень, который позволяет создать достаточно эффективное укрытие в жилом помещении на первом этаже, ближайшем к центру дома (наиболее распространенная процедура укрытия от торнадо в Америке для тех, у кого нет подвала или подземного укрытия от штормов) .

Значительные торнадо

  • Повреждение EF2: при такой интенсивности торнадо оказывает более значительное влияние на хорошо построенные конструкции, разрушая крыши и разрушая некоторые внешние стены плохо построенных конструкций. Торнадо EF2 способны полностью разрушить мобильные дома и произвести большое количество летающих обломков. Этот дом полностью лишился крыши, но стены остались нетронутыми. От 15 до 19% всех ежегодных торнадо в США имеют рейтинг EF2.

  • Повреждение EF3: Здесь снесена крыша и все внутренние стены этого каркасного дома, кроме некоторых. Укрываясь в подвал, погреб, или внутренняя комната значительно увеличивает шансы выжить во время торнадо, иногда даже этого недостаточно. EF3 и более сильные торнадо составляют лишь около 6% всех ежегодных торнадо в Соединенных Штатах, но с 1980 года на них приходилось более 75% смертей, связанных с торнадо.

Сильные торнадо

Хотя существуют единичные примеры людей, переживших удары EF5 в своих домах - один выживший Джаррелл F5 укрылась в ванной, и ее чудесным образом унесло в безопасное место, когда ее дом разрушился.[17]- выжить при столкновении с EF5 за пределами прочного и правильно построенного подземного сооружения. штормовое убежище статистически маловероятно.

Повреждение EF4 (T8-T9) обычно приводит к полной потере поврежденной конструкции. Хорошо построенные дома превращаются в небольшую груду мусора на фундаменте. Дома с плохим креплением или без него полностью сметены. Большие и тяжелые автомобили, в том числе самолеты, поезда и большие грузовики, их можно толкать, многократно переворачивать или поднимать и бросать. Большие здоровые деревья полностью окоряются и отламываются у земли или полностью вырываются с корнем и превращаются в летающие снаряды. Легковые автомобили и предметы аналогичного размера можно поднимать и бросать на значительные расстояния. Можно ожидать, что повреждение EF4 приведет к выравниванию даже самых прочно построенных домов, что делает обычную практику укрытия во внутренней комнате на первом этаже жилого дома недостаточной для обеспечения выживания. Укрытие от урагана, укрепленный подвал или другое подземное убежище считается необходимым для обеспечения любых разумных ожиданий защиты от повреждения EF4.

Повреждение EF5 (T10-T11) представляет собой верхний предел мощности торнадо, и разрушение почти всегда полное. Торнадо EF5 срывает хорошо построенные, хорошо закрепленные дома с фундамента в воздух, прежде чем уничтожить их, разбросав обломки на многие мили и очистив фундамент. Полностью выровнены крупные стальные конструкции, например школы. Торнадо такой интенсивности, как правило, крошит и вычищает низинную траву и растительность с земли. Очень мало различимого структурного мусора создается повреждением EF5, при этом большинство материалов превращается в крупнозернистую смесь мелких гранулированных частиц и равномерно распределяется по пути повреждения торнадо. Большие, многотонные автомобили со стальной рамой и сельскохозяйственное оборудование часто искажаются до неузнаваемости и складываются за много миль или полностью превращаются в неузнаваемые составные части. Официальное описание этого ущерба подчеркивает экстремальный характер разрушений, отмечая, что «произойдут невероятные явления»; исторически это включало такие проявления силы, как извилистые небоскребы, выравнивание целых сообществ, и снятие асфальта с дорожного полотна. Несмотря на их относительную редкость, ущерб, причиненный торнадо EF5, представляет собой непропорционально высокую опасность для жизни и здоровья; с 1950 года в США только 59 торнадо (0,1% от всех сообщений) были обозначены как F5 или EF5, и тем не менее они стали причиной более 1300 смертей и 14 000 травм (21,5 и 13,6% соответственно).[12][18]

Сильные торнадо

  • Ущерб EF4: кирпичный дом превратился в груды обломков. Наземные сооружения почти полностью уязвимы для торнадо EF4, которые выравнивают хорошо построенные сооружения, подбрасывают тяжелые машины в воздух и вырывают деревья с корнем, превращая их в летающие ракеты. Около 1,1% ежегодных торнадо в США имеют рейтинг EF4.

  • Повреждение EF5: эти торнадо вызывают полное разрушение, уничтожая и сметая почти все на своем пути, в том числе те, что укрываются на открытом воздухе. подвалы. Однако они крайне редки (составляют менее 0,1% ежегодных торнадо в США), и даже торнадо с рейтингом EF5 обычно вызывает повреждение EF5 только на относительно небольшой части пути повреждения (с зонами повреждения EF0-EF4, окружающими центральное ядро ​​EF5).[19] Хотя существуют отдельные примеры людей, переживших столкновение с EF5 в своих домах - одна выжившая в джаррелле F5 укрылась в ванне и была чудом унесена в безопасное место, когда ее дом разрушился.[20]- выживание при ударе EF5 за пределами прочного и правильно построенного подземного укрытия от дождя статистически маловероятно.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ NOAA: шкала повреждений Fujita Tornado
  2. ^ Шкала повреждений от торнадо: шкала Фудзиты и улучшенная шкала Фудзиты
  3. ^ Брукс, Гарольд Э. (2004-04-01). «О связи длины и ширины пути торнадо с интенсивностью» (PDF). Погода и прогнозирование. 19 (2): 310–319. Bibcode:2004WtFor..19..310B. Дои:10.1175 / 1520-0434 (2004) 019 <0310: OTROTP> 2.0.CO; 2.
  4. ^ а б Гразулис, Томас П. (июль 1993 г.). Значительные торнадо 1680–1991 гг.. Сент-Джонсбери, Вермонт: Проект фильмов об окружающей среде «Торнадо». ISBN  978-1-879362-03-1.
  5. ^ а б Эдвардс, Моллер, Пурпура; и другие. (2005). "Полевое руководство базового корректировщика" (PDF). Министерство торговли США, Национальная служба погоды. Получено 2006-11-01.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  6. ^ Миден, доктор Теренс (1985). «Краткая история ТОРРО (до 1985 года)». ТОРРО. Получено 2006-11-01.
  7. ^ Разные. "Обзор экстремальных погодных условий в Великобритании". ТОРРО. Получено 2006-11-02.
  8. ^ Эдвардс, Роджер (2006-04-04). "Часто задаваемые вопросы о торнадо в Интернете". Центр прогнозирования штормов. Получено 2006-09-08.
  9. ^ Центр исследований суровой погоды (2006). "Доплер на колесах". Архивировано из оригинал на 2007-02-05. Получено 2006-12-29.
  10. ^ Лайонс, Уолтер А. Удобный справочник погоды. Детройт: Visible Ink Press, 1997.
  11. ^ В погоне за торнадо @ National Geographic Magazine
  12. ^ а б c Данные из Центр прогнозирования штормов архивы, доступные через SvrPlot, бесплатное программное обеспечение, созданное и поддерживаемое Джон Харт, ведущий синоптик НПЦ.
  13. ^ Шкала Фудзита интенсивности торнадо В архиве 2011-12-30 на Wayback Machine
  14. ^ Климатология сильной грозы
  15. ^ "Поисковые торнадо". Tornadohistoryproject.com. Tornadohistoryproject.com. Получено 24 июн 2015.
  16. ^ "Климатологическая информация или информация о прошлых штормах и архивные данные." Центр прогнозирования штормов. 2006.
  17. ^ Вольф, Ричард (1997-11-28). "Раны Твистера глубоки". USA Today. Получено 2006-11-01.
  18. ^ http://www.norman.noaa.gov/nsww/wp-content/uploads/2012/03/LaDue_NSWW2012.pdf
  19. ^ Проект WW2010. «Торнадо». Университет штата Иллинойс в Урбане-Шампейн Отдел атмосферных наук. Получено 2006-11-01.
  20. ^ Вольф, Ричард (1997-11-28). "Раны Твистера глубоки". USA Today. Получено 2006-11-01.

дальнейшее чтение

  • Фейерштейн, Бернольд; П. Грюнемейер; Э. Дирксен; М. Хубриг; ЯВЛЯЮСЬ. Хольцер; Н. Доцек (июнь 2011 г.). «На пути к улучшенной шкале скорости ветра и описанию повреждений, адаптированных для Центральной Европы». Атмос. Res. 100 (4): 547–64. Bibcode:2011AtmRe.100..547F. Дои:10.1016 / j.atmosres.2010.12.026.