Торнадо

Торнадо — это атмосферный вихрь, возникающий в грозовом облаке и распространяющийся вниз, часто до самой поверхности земли или воды, в виде облачного рукава или хобота диаметром от десятков до сотен метров. Торнадо является одним из наиболее разрушительных метеорологических явлений, характеризующимся высокой скоростью вращения воздуха и огромной разрушительной силой. В русскоязычной традиции термины «торнадо» и «смерч» часто используются как синонимы, хотя в метеорологии существуют нюансы в их определении в зависимости от региона и условий формирования.

Происхождение и терминология

Слово «торнадо» происходит от испанского tornado, что означает «вращающийся» или «грозовой». В английском языке термин закрепился в XVI веке для обозначения тропических штормов, а затем перешёл на смерчи. В русском языке более распространён термин «смерч» (от древнерусского «смьрчь» — туча, облако), однако в научной и популярной литературе используется и слово «торнадо», особенно применительно к явлениям в Северной Америке.

Классификация торнадо

Торнадо классифицируют по нескольким признакам: по происхождению, по структуре и по интенсивности разрушений.

По происхождению и структуре

• Суперячейковые торнадо — наиболее мощный и опасный тип. Возникают внутри суперячейки — мощного грозового облака с вращающимся восходящим потоком (мезоциклоном). Составляют большинство сильных торнадо.
• Несуперячейковые торнадо — образуются без мезоциклона, часто на линии шквала или при сдвиге ветра у земли. Обычно слабее и короче по времени жизни. К ним относятся водяные смерчи (над водой) и наземные смерчи (landspout).
• Мультивихревые торнадо — состоят из нескольких мелких воронок, вращающихся вокруг общего центра. Такие торнадо способны наносить полосы разрушений с чередованием сильно и слабо пострадавших зон.
• Песчаные торнадо (пыльные дьяволы) — не являются настоящими торнадо, так как не связаны с грозовым облаком и возникают при сильном нагреве поверхности. Имеют малую высоту и скорость ветра.

Шкала интенсивности

Для оценки силы торнадо по наносимому ущербу используется шкала Фудзиты (F-шкала) и её усовершенствованная версия — Enhanced Fujita Scale (EF-шкала), принятая в США с 2007 года. В России и Европе применяется аналогичная шкала TORRO (T-шкала).

Физика образования

Формирование торнадо требует сочетания нескольких условий:

1. Неустойчивость атмосферы — тёплый и влажный воздух у поверхности, холодный и сухой — в верхних слоях.
2. Сдвиг ветра — изменение скорости и направления ветра с высотой, что создаёт горизонтальное вращение (вихрь).
3. Восходящий поток — мощный поток тёплого воздуха, который поднимает и наклоняет горизонтальный вихрь, превращая его в вертикальный (мезоциклон).
4. Облачная воронка — при конденсации влаги в центре вихря образуется видимая воронка, которая опускается к земле.

Точный момент, когда воронка касается земли, часто непредсказуем. Скорость вращения воздуха внутри торнадо может превышать 500 км/ч, а давление в центре падает на десятки миллибар, что приводит к взрывному эффекту при попадании в зону пониженного давления.

География распространения

Наибольшее количество торнадо фиксируется в Северной Америке, особенно в регионе, известном как «Аллея торнадо» (Tornado Alley), охватывающем центральные штаты США (Техас, Оклахома, Канзас, Небраска, Айова) и южные провинции Канады. Это связано с уникальным сочетанием тёплого влажного воздуха из Мексиканского залива и холодного сухого воздуха с Скалистых гор.

В России и странах бывшего СССР торнадо (смерчи) возникают значительно реже и обычно слабее. Основные районы: юг Европейской части (Краснодарский край, Ростовская область), Поволжье, Урал, Западная Сибирь. Водяные смерчи нередки над Чёрным и Каспийским морями. В Европе торнадо наиболее часты в Великобритании, Нидерландах, Германии и на севере Италии.

Наблюдение и прогнозирование

Прогнозирование торнадо — сложная задача из-за их малого размера и быстрого развития. Основные методы:

• Метеорологические радары (доплеровские) — позволяют обнаружить мезоциклон и вращение в облаке за 10–30 минут до образования торнадо.
• Спутниковые снимки — фиксируют условия, благоприятные для суперячеек.
• Наземные наблюдения — сеть добровольных наблюдателей (spotter’ов) в США передаёт данные о визуальных признаках.
• Компьютерное моделирование — численные модели погоды (NWP) помогают оценить вероятность торнадо за 1–3 дня.

В США Национальная метеорологическая служба выпускает предупреждения о торнадо (Tornado Warning) на основе радарных данных и сообщений очевидцев. В России система предупреждения о смерчах менее развита, и часто информация поступает постфактум.

Разрушительные последствия

Торнадо способны наносить колоссальный ущерб:

• Разрушение зданий — от срыва кровли до полного уничтожения кирпичных и бетонных строений.
• Подъём и перенос предметов — автомобили, лодки, деревья, а иногда и целые дома могут быть подняты в воздух и перенесены на сотни метров.
• Гибель людей — основная причина смертельных исходов — травмы от летящих обломков и разрушение укрытий.
• Экономический ущерб — в США ежегодный ущерб от торнадо оценивается в миллиарды долларов.

Исторические примеры

• Торнадо в Три-Стейт (1925) — самый смертоносный в истории США (695 погибших, более 2000 раненых, штаты Миссури, Иллинойс, Индиана).
• Торнадо в Джоплине (2011) — EF5, унёс жизни 158 человек, разрушил около 7000 зданий.
• Смерч в Иванове (1984) — один из самых сильных зафиксированных смерчей в России (EF4, разрушения в Ивановской, Ярославской, Костромской областях, десятки погибших).
• Торнадо в Оклахоме (2013) — EF5, ширина воронки до 4,2 км, скорость ветра до 480 км/ч.

Меры безопасности

При угрозе торнадо рекомендуется немедленно укрыться в подвале, погребе или внутреннем помещении без окон на нижнем этаже (ванная, коридор). В автомобиле или трейлере оставаться опасно — необходимо покинуть транспорт и лечь в канаву или низину. В США и некоторых других странах существуют специальные убежища от торнадо (tornado shelter).

Интересные факты

• Самый широкий зафиксированный торнадо (2013, Оклахома) имел диаметр 4,2 км.
• Самый долгоживущий торнадо (1925, Три-Стейт) прошёл путь в 352 км за 3,5 часа.
• Водяные смерчи могут быть безвредны для судоходства, но некоторые способны опрокидывать небольшие лодки.
• Внутри торнадо иногда наблюдают свечение (голубоватое или зеленоватое) из-за ионизации воздуха.

Источники

• Атмосферная конвекция и мезомасштабные процессы. — Л.: Гидрометеоиздат, 1989.
• Мониторинг и прогнозирование опасных метеорологических явлений. — М.: Росгидромет, 2015.
• Doswell C. A. Severe Convective Storms. — American Meteorological Society, 2001.
• Fujita T. T. Tornadoes and Downbursts in the Context of Generalized Planetary Scales. — Journal of the Atmospheric Sciences, 1981.
• Национальная метеорологическая служба США (NWS) — официальные отчёты и данные о торнадо.