Расширенная шкала Фудзиты

Расширенная шкала Фудзиты (Enhanced Fujita scale, EF-шкала) — это классификация торнадо по интенсивности, основанная на оценке причинённого ветром ущерба. Она была разработана в США как усовершенствованная версия оригинальной шкалы Фудзиты (F-шкалы), предложенной в 1971 году японским метеорологом Тэцуей Фудзитой. Расширенная шкала была введена в эксплуатацию в США 1 февраля 2007 года и с тех пор используется Национальной метеорологической службой США (NWS) для оценки силы торнадо. В отличие от шкалы Бофорта, которая оценивает скорость ветра по его воздействию на окружающую среду, шкала Фудзиты и её расширенная версия не измеряют скорость ветра напрямую, а выводят её из степени разрушений, характерных для конкретных типов построек.

История создания

Оригинальная шкала Фудзиты была разработана Тэцуей Фудзитой и Алленом Пирсоном в 1971 году. Она имела восемь категорий — от F0 (слабый ветер, лёгкие повреждения) до F5 (невероятные разрушения) и гипотетических F6–F12 (теоретически возможные, но не наблюдаемые на Земле скорости ветра, близкие к скорости звука). Однако с течением времени выявились её недостатки. Основным из них была субъективность оценки: разные эксперты могли по-разному интерпретировать степень повреждений одного и того же здания, что приводило к расхождениям в классификации. Кроме того, шкала не учитывала различия в качестве строительства: повреждения старого деревянного дома и современного железобетонного здания при одинаковой скорости ветра могли быть совершенно разными, но шкала F присваивала им одинаковую категорию.

В начале 2000-х годов группа американских метеорологов и инженеров-строителей под руководством доктора Роджера Эдвардса (NWS) и доктора Тима Маршалла (Haag Engineering) начала работу над пересмотром шкалы. Проект получил название «Enhanced F-Scale Project». В его рамках были проанализированы тысячи случаев повреждений от торнадо, проведены натурные испытания и аэродинамические расчёты. Результатом стала расширенная шкала Фудзиты, которая была официально утверждена и введена в действие 1 февраля 2007 года.

Устройство и принцип работы

Расширенная шкала Фудзиты, как и оригинальная, состоит из шести уровней — от EF0 до EF5. Каждому уровню соответствует определённый диапазон скорости ветра (в милях в час и метрах в секунду), однако эти скорости не являются прямыми измерениями, а вычисляются на основе наблюдаемых повреждений. Ключевым нововведением стало использование 28 так называемых «индикаторов повреждений» (Damage Indicators, DI). Каждый индикатор представляет собой конкретный тип объекта (например, деревянный дом, металлический ангар, кирпичное здание, автомобиль, дерево). Для каждого индикатора разработана таблица степеней повреждения (Degree of Damage, DOD) — от 0 (нет повреждений) до 9 или 10 (полное разрушение). Каждой степени повреждения для каждого индикатора соответствует расчётная скорость ветра.

Процесс оценки торнадо по EF-шкале выглядит следующим образом:

1. Специалист осматривает зону разрушений и выбирает подходящие индикаторы повреждений (например, «односемейный деревянный дом»).
2. Для каждого индикатора определяется степень повреждения (например, «полное разрушение стен, срыв крыши»).
3. По таблице для данного индикатора и степени повреждения находится расчётная скорость ветра.
4. На основе нескольких таких оценок (обычно не менее 5–10) вычисляется средняя скорость ветра, которая и определяет категорию EF.

Таблица категорий расширенной шкалы Фудзиты

Отличия от оригинальной шкалы Фудзиты

Основные отличия расширенной шкалы от оригинальной заключаются в следующем:

• Учёт качества строительства: EF-шкала использует отдельные индикаторы для разных типов зданий (деревянные, кирпичные, железобетонные), что позволяет точнее оценивать скорость ветра.
• Более детальная градация повреждений: для каждого индикатора существует от 9 до 10 степеней повреждения, тогда как в оригинальной шкале было всего 3–4 степени.
• Корректировка скоростей ветра: диапазоны скоростей для категорий EF были смещены вниз по сравнению с оригинальной шкалой. Например, категория F5 в оригинальной шкале соответствовала скорости 261–318 миль/ч, а EF5 — >200 миль/ч. Это сделано для того, чтобы лучше соответствовать реальным данным, полученным с помощью доплеровских радаров.
• Исключение гипотетических категорий: в расширенной шкале нет категорий EF6–EF12, так как они не имеют практического подтверждения.

Применение

Расширенная шкала Фудзиты используется в первую очередь в США, где происходит наибольшее количество торнадо в мире (в среднем около 1200 в год). Она применяется Национальной метеорологической службой для классификации торнадо после их прохождения, а также для составления статистики и прогнозирования рисков. В других странах, таких как Канада, Австралия и некоторые европейские государства, также используются аналогичные системы, основанные на EF-шкале, но с адаптацией под местные строительные нормы.

В России торнадо (смерчи) относительно редки, и для их классификации часто применяется шкала Бофорта или оригинальная шкала Фудзиты, однако с 2010-х годов метеорологи Росгидромета начали внедрять элементы расширенной шкалы для оценки ущерба от сильных ветров, включая шквалы и ураганы.

Критика и ограничения

Несмотря на значительные improvements, расширенная шкала Фудзиты имеет ряд недостатков:

• Субъективность оценки: хотя шкала стала более объективной, интерпретация степени повреждений всё ещё зависит от опыта эксперта. Разные специалисты могут по-разному оценить, например, является ли трещина в стене «значительной» или «умеренной».
• Зависимость от качества строительства: в регионах с разными строительными стандартами (например, в США и в Европе) одни и те же скорости ветра могут вызывать разные повреждения. EF-шкала разработана в первую очередь для американских условий.
• Отсутствие прямых измерений: шкала не даёт точной скорости ветра, а лишь её оценку на основе ущерба. Это означает, что торнадо, прошедший по пустынной местности, может быть недооценён.
• Неприменимость к другим типам ветра: шкала предназначена исключительно для торнадо и не подходит для оценки ураганов, шквалов или других ветровых явлений, так как характер повреждений у них иной.

Интересные факты

• Самым мощным торнадо, когда-либо зарегистрированным по расширенной шкале, является торнадо в Муре (Оклахома, США) 20 мая 2013 года. Ему была присвоена категория EF5. Скорость ветра, по оценкам, превышала 210 миль/ч (340 км/ч).
• В 2011 году в США произошло рекордное количество торнадо категории EF5 — четыре. Это связано с аномально активным сезоном торнадо.
• В России самый сильный смерч, зафиксированный в XX веке, произошёл в 1984 году в Ивановской области. По оценкам, его сила соответствовала категории F4 по оригинальной шкале (что примерно эквивалентно EF4–EF5 по расширенной).

Источники

• National Weather Service. «The Enhanced Fujita Scale (EF Scale)». NOAA, 2007.
• Edwards, R. «The Enhanced Fujita Scale: A Guide for the Public». Storm Prediction Center, 2013.
• Marshall, T. P. «Damage Survey of the Moore, Oklahoma Tornado of May 20, 2013». Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 2014.
• Росгидромет. «Методические рекомендации по оценке интенсивности смерчей и шквалов на территории Российской Федерации», 2015.
• Fujita, T. T. «Proposed Characterization of Tornadoes and Hurricanes by Area and Intensity». SMRP Research Paper, 1971.