Najlepsza odpowiedź
Kiedyś spytało mnie o to inteligentne dziecko podczas wykładu na temat wulkanów, który wygłosiłem około dekady temu . Jak wyjaśniłem, tornada nie są bardzo silne w porównaniu z siłami geologicznymi. Wiatr będzie wiał nad wulkanem lub wokół niego, tak jak na każdej innej górze. Na Kilauea podczas pracy złapało mnie bardzo małe tornado (prawdopodobnie dokładniejsze nazwać to pyłowym diabłem – naprawdę mnie to rzuciło) w wyniku prądów termicznych w kraterze Halemaumau (pracowałem wzdłuż krawędzi). Poza oderwaniem plecaka i rozproszeniem sprzętu, nie miało to większego wpływu na cokolwiek, najmniej wulkan.
Odpowiedź
W ogóle nie można mieć tornada wielkości huraganu. Dzieje się tak, ponieważ formuje się tornado, a jego mechanizm powstawania jest wyraźnie inny niż w przypadku cyklonu tropikalnego.
Cyklon tropikalny to ogólne określenie cyklonu, który powstaje nad oceanem tropikalnym. Te cyklony są klasyfikowane w następujący sposób, wiatry od 35 do 34 węzłów. tropikalna depresja; wiatry od 35 do 64 węzłów, burza tropikalna; wiatry 65 węzłów lub większe, huragan na Oceanie Atlantyckim lub tajfun na Oceanie Spokojnym (z innymi nazwami regionalnymi). „Cyklony tropikalne” ( Huragany, Tajfuny, Willy Willies ) są ciepłymi wirami rdzeniowymi pochodzenia tropikalnego, o małej średnicy, okrągłym kształcie, minimalnym ciśnieniu powierzchniowym, któremu towarzyszą wiatry o dużej prędkości poruszające się spiralnie do wewnątrz ze wszystkich kierunków.
Są one na półkuli północnej w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, a na półkuli południowej zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Cyklon tropikalny jest wynikiem pewnego wyzwalacza w obecności odpowiednio głębokich, ciepłych wód (źródła ciepła jawnego i utajonego), obecności wcześniejszych zaburzeń niskiego poziomu (niskie ciśnienie) i górnych zaburzeń atmosferycznych (zamierające pozostałości wilków zachodnich), obecności siła Coriolisa, występowanie minimalnego pionowego uskoku wiatru, pogłębianie się koryta górnych wiatrów zachodnich i dywergencja wznoszącego się przez nie powietrza oraz wysoka wilgotność. Oko cyklonu jest okrągłe, o średnicy 5-50 km, ma niskie ciśnienie i czyste niebo (osiadanie powietrza przez troposferę). Wokół oka znajduje się ściana oka, na której występują najbardziej intensywne wiatry. Pasma wiatru obracają się wraz z burzą w postaci galaktyki spiralnej, powodując bardzo obfite opady. Powietrze, które powstało z powodu niskiego ciśnienia, rozchodzi się w górnej troposferze, opada wokół cyklonu w strefie pierścieniowej. Poza cyklonem tworzy się także chmura konwekcyjna.
Tych wiele czynników nie jest wymaganych do powstania tornada.
Tornado (czasami nazywane twister ) to intensywna lokalna burza obrotowa o małej średnicy, widoczna jako wir lub struktura wiru wiatrów wokół pustej wnęki, rozciąga się w dół od podstawy chmury typu konwekcyjnego w postaci lejka. Ten wir ma zwykle około 100 metrów średnicy u podstawy, wiruje zwykle w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara na półkuli północnej.
Ciśnienie w środku lejka tornada jest często o 100 mb niższe niż otaczające powietrze. Powietrze przy ziemi, przyciągane znacznie niższym ciśnieniem w środku wiru, wpada w tornado ze wszystkich kierunków. Z powodu gwałtownego spadku ciśnienia powietrze zasysane przez burzę rozszerza się i ochładza adiabatycznie. Jeśli powietrze ostygnie poniżej punktu rosy, powstająca kondensacja tworzy bladą chmurę, która może ciemnieć, gdy przemieszcza się po ziemi, zbierając kurz i zanieczyszczenia. Czasami, gdy powietrze spiralnie skierowane do wewnątrz jest stosunkowo suche, lej kondensacyjny nie tworzy się, ponieważ spadek ciśnienia nie jest wystarczający, aby spowodować niezbędne chłodzenie adiabatyczne. W takich przypadkach wir jest widoczny tylko przez materiał, który wiruje do góry w lejku.
Ze względu na ogromny gradient ciśnienia, związany z silnym tornadem, prędkość wiatru zbliża się do 480 km / h. Liczba ta jest jednak szacunkiem opartym na analizie filmów i uszkodzeń konstrukcji inżynierskich. Dzieje się tak, ponieważ tornada są bardzo zlokalizowane i rozmieszczone losowo, a prawdopodobieństwo umieszczenia zestawu instrumentów we właściwym miejscu byłoby nieskończenie małe. Nawet jeśli instrument zostanie w jakiś sposób umieszczony na swoim torze, zostanie zniszczony, zanim poda jakiekolwiek dane.
Każde tornado jest generalnie krótkotrwałe i porusza się po ziemi po nierównej ścieżce z prędkością 50-60 km / h -1 lub do 15 km. Wyjątkowe tornada mogą trwać godzinami i kilkaset kilometrów. W Stanach Zjednoczonych tornado Mattoon-Charleston z 26 maja 1917 roku pokonało 471 km w niecałe siedem godzin. Większość tornad jest jednak słabsza, niektóre trwają tylko kilka sekund i generują wiatry o prędkości mniejszej niż 80 km na godzinę.
Tornada mogą występować jako pojedyncze przypadki lub w dużych ilościach.
Charakterystyka chmury tornada w kształcie lejka czerpie z chmury cumulonimbus (od mamy ) rodzicielskiej burzy, która jest wyjątkowo gwałtowna.
Wydaje się, że lejek unosi się i opada z chmury, gdy rozciąga się w kierunku powierzchni Ziemi. Lokalne tornada są najbardziej destrukcyjne ze wszystkich. Tornada tworzą się w połączeniu z silnymi burzami, które powodują silne wiatry, obfite opady deszczu i często szkodliwy grad. Ogłuszający ryk i półmrok przemieszczają się wraz z tornadami.
Tornada są w dużej mierze wynikiem interakcji między silnymi prądami wstępującymi podczas burzy z piorunami a wiatrami w troposferze, takimi jak ten wytwarzany w superkomórkowa burza z piorunami . Prądy wstępujące są generowane przez ekstremalny kontrast temperatury i ciśnienia między powierzchnią a powietrzem w górnej troposferze, powodując bardzo strome tempo upływu czasu w środowisku i gwałtowny wzrost prędkości wiatru wraz z wysokością. Wiatry na wyższych poziomach wieją szybciej i w innym kierunku niż wiatry na niskich poziomach. W ten sposób rozpoczyna się ruch kołysania w niższych warstwach atmosfery, a prąd wstępny powietrza spowodowany dużą szybkością upływu czasu w środowisku przesuwa to spiralne powietrze do pozycji pionowej wysoko nad ziemią. Każdy obracający się obiekt porusza się szybciej, gdy jest przyciągany w kierunku swojej osi obrotu. Tak więc, gdy niskie ciśnienie w głównym obszarze prądu wstępnego burzy przyciąga wiatry, obracają się one coraz szybciej. Pionowy cylinder powietrza o średnicy od 10 do 20 km narasta w górę iw dół i wzmacnia prąd wstępujący. Ten mezocyklon, jak wiadomo, jest spowodowany oddziaływaniem prądów ciepłego i zimnego powietrza w jednej części burzy. Czasami mezocyklon wytwarza wystającą chmurę ścienną na spodniej stronie burzy. To wyraźny znak rozwijającego się tornada.
W miarę jak obrót centrum burzy nasila się, zaczyna opadać głównym prądem wstępującym w kierunku ziemi. Jest to analogiczne do osoby trzymającej napiętą gumkę w pozycji pionowej i skręcającej górną część paska. Skręt powoli kieruje się w dół.
W końcu z podstawy chmur wyłania się kolumna szybko wirującego powietrza. Obracający się cylinder jak powietrze zwęża się i wiruje w dół do ziemi jako lejek. Kiedy lejek uderza w ziemię, staje się pełnoprawnym tornadem. Wiatry stają się gwałtowne z powodu zwężenia. Zarys tornada jest wzmocniony przez szczątki, które zasysa, a tornado może przybierać różne formy, od cienkiego, białego sznurka do grubej czarnej masy.
Tornada są szczególnie powszechne w środkowych Stanach Zjednoczonych i występują znacznie rzadziej w innych częściach świata. Dzieje się tak, ponieważ środkowe niziny w Stanach Zjednoczonych są stosunkowo płaskie i stanowią wyjątkową strefę konwergencji kontynentalnego i morskiego tropikalnego powietrza: obszar ten jest znany jako „ aleja tornad ”.
Żadna sztuczna konstrukcja nie jest w stanie wytrzymać bezpośredniego uderzenia silnego tornada. Tory kolejowe są zdejmowane z torów i przenoszone setki metrów dalej, całe ceglane domy są burzone, a gruz wyrzucany w niebo.
Szkody związane z tornadami są nie tylko skutkiem wiatru. W środku wiru ciśnienie powietrza jest bardzo niskie, często rzędu 100-200 mb. Gwałtowny spadek ciśnienia, gdy środek tornada przechodzi nad konstrukcjami, wywołuje efekt wybuchowy. Chociaż ten efekt może zwiększyć obrażenia od tornada, ostatnie badania pokazują, że spadek ciśnienia może nie być tak ważny. Dewastacja spowodowana tornadem, w przeciwieństwie do stosunkowo niewielkich uszkodzeń po obu stronach rzeczywistej ścieżki, jest spowodowana różnym stopniem nasilenia tornada. Przez obszar może przejść tornado i pozostać względnie nietkniętym, podczas gdy sąsiedni obszar jest wyraźnie zniszczony.
Typowe tornado przemieszcza się w kierunku północno-wschodnim z prędkością przemieszczania się wiru około 20 ms-1, pozostawiając ścieżka zniszczenia o szerokości około 400 m. Rzadko pozostawały również nieruchome. Ich ścieżka przebiega zwykle wzdłuż lub równolegle do linii szkwału lub zimnych frontów, ale często występują również w innych sytuacjach. Ruch tornada może być nieregularny, tworząc cykloidalną ścieżkę obrażeń (tak jak ścieżka, którą bączek zajmuje płaską powierzchnię). To wyjaśnia, dlaczego tornado może zniszczyć domy po obu stronach tego, który pozostaje nietknięty. Wiele zniszczeń i śmierci związanych z tornadem wynika głównie z tego, że nie można ich przewidzieć. Niemniej jednak tornado zawsze daje pewne ostrzeżenie, ponieważ towarzyszy mu niezwykle głośny ryk i niezwykle intensywne błyskawice. Innym sygnałem ostrzegawczym przed możliwym tornadem są chmury mamma, które tworzą się u podstawy silnych burz.Cięższe burze są również poprzedzone nisko położoną ciemną arcus chmurą wyglądającą jak długi toczący się cylinder, a czasem jak klin.
Innym jest zjawisko „przeregulowania”, w którym normalnie płaski wierzchołek kowadła burzy wykazuje złowieszcze wybrzuszenie. Wskazuje to, że wznoszący się napór powietrza w pobliżu środka burzy jest tak silny, że „przebił się” przez tropopauzę , bulgocząc do stratosfery.
CECHY, WIELKOŚĆ CHARAKTERYSTYCZNA, TYPOWY ZAKRES
1. Średnica – 100 metrów lub mniej – 2 km do 3 km
2. Długość ścieżki – 3 km, Od kilku metrów do setek km
3. Czas trwania – 4 minuty, Od kilku sekund do kilku godzin
4. Prędkość wiatru -90 ms-1, 80 ms-1 do 225 ms-1
5. Prędkość ruchu-10 do 20 ms, -1, 0 do 20 ms, -1
6. kierunek jazdy, z południowego zachodu na północny wschód, zmienny
7. Spadek ciśnienia -25 mb, 20 do 200 mb
Na podstawie Atmosfery, pogody i klimatu przez K. Sidddhartha