Торнадо: природа, классификация и последствия¶

Торнадо — это атмосферный вихрь, возникающий в мощном кучево-дождевом облаке и распространяющийся вниз до поверхности земли или воды в виде воронки. Представляет собой быстро вращающийся столб воздуха, диаметр которого у земли составляет от нескольких десятков до сотен метров, а скорость вращения может достигать 100–150 м/с. Торнадо относится к опасным метеорологическим явлениям и способно наносить значительный ущерб инфраструктуре и приводить к человеческим жертвам.

¶Терминология и происхождение понятия

Слово «торнадо» заимствовано из испанского языка (tornado — «вращающийся», от tornar — «вращать»). В русскоязычной метеорологии наряду с ним используются термины «смерч» и «тромб». Строго говоря, «смерч» чаще применяют к вихрям над сушей на территории России и Европы, а «торнадо» — к явлениям, наблюдаемым преимущественно в Северной Америке. В научной литературе оба термина считаются синонимами, обозначающими одно физическое явление.

¶Механизм образования

Торнадо формируется при определённом сочетании атмосферных условий. Ключевыми предпосылками считаются:

• сильная неустойчивость атмосферы, при которой тёплый влажный воздух у земли оказывается под холодным сухим воздухом выше;
• наличие сдвига ветра — изменения скорости и направления ветра с высотой;
• мощное кучево-дождевое облако, часто связанное с суперъячейкой — долгоживущим грозовым облаком с вращающимся восходящим потоком (мезоциклоном).

Внутри мезоциклона возникает вращающаяся область пониженного давления. Нисходящий поток в задней части облака опускает вращающийся воздух к земле, и образуется видимая воронка, состоящая из капель воды, пыли и обломков. Давление в центре вихря резко падает, что создаёт эффект «всасывания» и разрушений.

¶Классификация

Наиболее распространена шкала Фудзиты (F0–F5), позже уточнённая как улучшенная шкала Фудзиты (EF0–EF5). Она оценивает интенсивность по нанесённому ущербу:

По строению различают компактные воронкообразные торнадо, расплывчатые (клиновидные) и многофункциональные вихри, включающие несколько воронок одновременно. Отдельно выделяют водяные смерчи, формирующиеся над поверхностью морей и озёр.

¶География распространения

Наибольшее число торнадо регистрируется в США, в так называемой «Аллее торнадо» — полосе, охватывающей штаты Техас, Оклахому, Канзас, Небраску и др. Именно здесь сталкиваются тёплый влажный воздух с Мексиканского залива и холодный сухой воздух с севера, что создаёт благоприятные условия для суперъячеек.

В России смерчи наблюдаются реже, но фиксируются в центральных и южных регионах, в Поволжье, на Урале и в Сибири. Известны случаи разрушительных смерчей в Москве и Подмосковье, в Ивановской, Курганской и других областях. Над Чёрным и Каспийским морями нередко возникают водяные смерчи.

¶Последствия и ущерб

Торнадо наносит ущерб по нескольким механизмам: высокоскоростной ветер срывает крыши и разрушает стены, резкий перепад давления «взрывает» здания изнутри, а летящие обломки действуют как снаряды. Смерчи сопровождаются сильным дождём, градом и молниями. Ежегодно в мире от торнадо погибают люди, а экономические потери исчисляются миллиардами долларов.

¶Прогнозирование и наблюдение

Современные методы прогноза опираются на данные доплеровских радиолокаторов, способных обнаруживать вращение в облаке, а также на спутниковые снимки и наземные метеостанции. В США действует система оповещения, позволяющая выпускать предупреждения за десятки минут до удара. В России наблюдение ведут метеорологические службы, однако плотность сети и частота явлений ниже, что затрудняет раннее предупреждение.

¶Интересные факты

• Самый продолжительный по времени торнадо (так называемый «трёхштатный» 1925 года в США) прошёл около 350 км.
• Скорость перемещения воронки по земле обычно составляет 40–60 км/ч, но может превышать 100 км/ч.
• Внутри воронки давление может быть на 10 % ниже окружающего, что объясняет «взрывной» характер разрушений.
• Существуют «невидимые» торнадо, воронка которых не достигает земли и не видна глазу, но фиксируется приборами.

¶Изучение в России

В российской науке исследование смерчей ведётся в ряде метеорологических и географических учреждений. Учёные изучают условия их формирования в умеренных широтах, где влагосодержание воздуха ниже, чем в США, а потому вихри слабее, но всё же представляют опасность. Отдельное внимание уделяется смерчам над акваториями и их связи с грозовой активностью.

Источники: метеорологические справочники, публикации по атмосферной физике, материалы национальных метеослужб, шкала Фудзиты.