Интенсивность торнадо является мерой скорости ветра и потенциального риска, создаваемого торнадо . Интенсивность можно измерить с помощью измерений на месте или дистанционного зондирования , но поскольку они непрактичны для широкомасштабного использования, интенсивность обычно определяется по косвенным показателям , таким как ущерб. Шкала Фудзиты , расширенная шкала Фудзиты и международная шкала Фудзиты оценивают торнадо по нанесенному ущербу. [1] [2] В отличие от других крупных ураганов, таких как ураганы и тайфуны, такие классификации присваиваются только задним числом. Одной только скорости ветра недостаточно, чтобы определить интенсивность торнадо. [3] Торнадо EF0 может повредить деревья и содрать черепицу с крыш, а торнадо EF5 может сорвать с фундамента хорошо закрепленные дома, оставив их голыми, даже деформируя большие небоскребы . Аналогичная шкала TORRO варьируется от T0 для чрезвычайно слабых торнадо до T11 для самых мощных известных торнадо. Данные доплеровского радара , фотограмметрии и структуры завихрений на земле ( циклоидальные метки) также могут быть проанализированы для определения интенсивности и присвоения рейтинга.
Торнадо различаются по интенсивности независимо от формы, размера и местоположения, хотя сильные торнадо обычно крупнее слабых. Связь с длиной и продолжительностью следа также варьируется, хотя торнадо с более длинными следами (и более продолжительными) обычно сильнее. [4] В случае сильных торнадо только небольшая часть траектории имеет сильную интенсивность; большая часть более высокой интенсивности исходит от субвихрей . [5] В Соединенных Штатах 80% торнадо имеют рейтинг EF0 или EF1 (что эквивалентно от T0 до T3). Частота возникновения быстро падает с увеличением силы; менее 1% оцениваются как жестокие (EF4 или EF5, что эквивалентно T8–T11). [6]
В течение многих лет, до появления доплеровского радара, ученые полагались на обоснованные предположения о скорости ветра торнадо. Единственным свидетельством, указывающим на скорость ветра, обнаруженным во время торнадо, был ущерб, нанесенный торнадо, обрушившимися на населенные районы. Некоторые считали, что они достигают скорости 400 миль в час (640 километров в час); другие думали, что они могут превышать скорость 500 миль в час (800 км/ч) и, возможно, даже быть сверхзвуковыми . Эти неверные предположения все еще можно найти в некоторой старой (до 1960-х годов) литературе, например, в оригинальной шкале интенсивности Фудзиты, разработанной доктором Тецуя Теодором «Тедом» Фудзитой в начале 1970-х годов. Однако можно найти отчеты (например, [1]; обязательно прокрутите вниз) о некоторых замечательных работах, проделанных в этой области солдатом армии США сержантом Джоном Парком Финли .
В 1971 году доктор Фудзита представил идею шкалы для измерения ветра торнадо. С помощью коллеги Аллена Пирсона он создал и представил в 1973 году то, что стало называться шкалой Фудзита. Буквы F в F1, F2 и т. д. обозначают Fujita. Шкала была основана на взаимосвязи между шкалой Бофорта и шкалой чисел Маха ; нижний предел F1 по 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 присваиваются только категории F0 через Ф5.
Шкала TORRO, созданная Исследовательской организацией торнадо и штормов (TORRO) , была разработана в 1974 году и опубликована годом позже. Шкала TORRO имеет 12 уровней, которые охватывают более широкий диапазон с более узкой градуировкой. Он варьируется от Т0 для чрезвычайно слабых торнадо до Т11 для самых мощных известных торнадо. T0–T1 примерно соответствует F0, T2–T3 — F1 и так далее. Хотя T10–T11 примерно эквивалентен F5, самым высоким торнадо на сегодняшний день по шкале TORRO был T8. [7] [8] Существуют некоторые дебаты относительно полезности шкалы TORRO по сравнению со шкалой Фудзиты - хотя для статистических целей может быть полезно иметь более высокие уровни силы торнадо, часто причиненный ущерб может быть создан большим диапазоном ветры, из-за чего трудно сузить торнадо до одной категории по шкале TORRO.
Стрелка Национальной метеорологической службы показывает расширенную шкалу Фудзиты. Сюда входит слово описания и диапазон скорости ветра для каждого уровня шкалы.
Исследования, проведенные в конце 1980-х и 1990-х годах, показали, что даже с учетом масштаба Фудзиты ветры торнадо заведомо переоценены, особенно в случае значительных и сильных торнадо. По этой причине в 2006 году Американское метеорологическое общество представило расширенную шкалу Фудзиты , чтобы помочь определить реалистичную скорость ветра для ущерба от торнадо. Ученые специально разработали шкалу таким образом, чтобы торнадо, оцениваемый по шкале Фудзиты и расширенной шкале Фудзиты, получал одинаковый рейтинг. Шкала EF более конкретна для детализации степени повреждения различных типов конструкций при заданной скорости ветра. Хотя шкала F теоретически варьируется от F0 до F12, шкала EF ограничена значением EF5, что определяется как «ветер ≥200 миль в час (320 км/ч)». [9] В Соединенных Штатах расширенная шкала Фудзиты вступила в силу 2 февраля 2007 года для оценки ущерба от торнадо, и шкала Фудзита больше не используется.
Первое наблюдение, подтверждающее возможность возникновения ветра F5, произошло 26 апреля 1991 года. Торнадо недалеко от Ред-Рока, штат Оклахома , отслеживалось учеными с помощью портативного доплеровского метеорологического радара — экспериментального радиолокационного устройства, измеряющего скорость ветра. Около пиковой интенсивности торнадо они зафиксировали скорость ветра 115–120 метров в секунду (260–270 миль в час; 410–430 километров в час). Хотя портативный радар имел погрешность ±5–10 метров в секунду (11–22 миль в час; 18–36 км/ч), это показание, вероятно, находилось в пределах диапазона F5, подтверждая, что торнадо способны создавать сильные ветры, которых нет больше нигде на Земле. земля.
Восемь лет спустя, во время вспышки торнадо в Оклахоме 3 мая 1999 года, другая научная группа наблюдала за исключительно сильным торнадо (тот, который в конечном итоге убил 36 человек в столичном районе Оклахома-Сити ). Около 19:00 они зафиксировали одно измерение со скоростью 301 ± 20 миль в час (484 ± 32 км/ч), [10] на 50 миль в час (80 км/ч) быстрее, чем предыдущий рекорд. Хотя это значение немного не соответствует теоретическому рейтингу F6, измерение было проведено на высоте более 100 футов (30 метров) в воздухе, где ветер обычно сильнее, чем на поверхности. [ нужна цитата ] При оценке торнадо учитываются только скорости приземного ветра или скорости ветра, на которые указывает ущерб, причиненный торнадо. Также на практике не используется рейтинг F6.
Хотя ученые уже давно предполагают, что в центре торнадо может возникать чрезвычайно низкое давление, никакие измерения не подтверждают это. Несколько домашних барометров пережили прохождение торнадо на близком расстоянии и зафиксировали значения всего в 24 дюйма ртутного столба (810 гектопаскалей), но эти измерения были весьма неопределенными. [11] В 2003 году американской исследовательской группе удалось сбросить устройства под названием «черепахи» в торнадо F4, и было измерено падение давления более чем на 100 гектопаскалей (3,0 дюйма ртутного столба), когда торнадо проходил прямо над головой. [12] Тем не менее, торнадо очень разнообразны, поэтому метеорологи все еще проводят исследования, чтобы определить, являются ли эти значения типичными или нет.
В 2018 году Международная шкала Фудзита была создана Европейской лабораторией сильных штормов , а также другими различными европейскими метеорологическими агентствами. В отличие от трех других шкал (Fujita, Enhanced Fujita и TORRO), международная шкала Fujita имеет перекрывающиеся скорости ветра в пределах рейтингов. Самым высоким рейтингом торнадо по шкале IF был торнадо в Южной Моравии 2021 года , которому был присвоен рейтинг IF4. [13]
Типичная интенсивность
В США торнадо F0 и F1 (от T0 до T3) составляют 80 процентов всех торнадо. Частота возникновения быстро падает с увеличением силы: сильные торнадо (более сильные, чем F4, T8) составляют менее одного процента всех сообщений о торнадо. [6] Во всем мире сильные торнадо составляют еще меньший процент от общего числа торнадо. Сильные торнадо крайне редки за пределами США и Канады.
Торнадо F5 и EF5 встречаются редко. В Соединенных Штатах они обычно происходят только раз в несколько лет [14] и составляют примерно 0,1 процента подтвержденных торнадо. [15] Торнадо F5 было зарегистрировано в Эли, Манитоба , в Канаде, 22 июня 2007 года. [16] До этого последним подтвержденным торнадо F5 был торнадо Бридж-Крик-Мур 1999 года , в результате которого 3 мая 1999 года погибло 36 человек. [17] Девять торнадо EF5 произошли в США, в Гринсбурге, штат Канзас , 4 мая 2007 года ; 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, штат Оклахома , 24 мая 2011 г. 20 мая 2013 г. подтвержденный торнадо EF5 снова обрушился на Мур, штат Оклахома. [14]
Типичные повреждения
Типичный торнадо имеет скорость ветра 110 миль в час (180 км/ч) или меньше, имеет диаметр около 250 футов (76 м) и проходит около одной мили (1,6 км), прежде чем рассеяться. [ нужна цитация ] Однако поведение торнадо варьируется; эти цифры представляют собой только статистическую вероятность.
Два торнадо, которые выглядят почти одинаково, могут иметь совершенно разные последствия. Кроме того, два торнадо, которые выглядят очень по-разному, могут нанести одинаковый ущерб, поскольку торнадо формируются с помощью нескольких разных механизмов, а также следуют жизненному циклу, в результате которого внешний вид одного и того же торнадо со временем меняется. Людям, находящимся на пути торнадо, никогда не следует пытаться определить его силу по мере приближения. В период с 1950 по 2014 год в США от торнадо EF1 погибло 222 человека, а от торнадо EF0 — 21 человек. [20] [21]
Слабые торнадо
Около 60–70 процентов [22] торнадо имеют обозначение EF1 или EF0, также известные как «слабые» торнадо. Но «слабый» — понятие относительное для торнадо, поскольку даже они могут нанести значительный ущерб. Торнадо F0 и F1 обычно недолговечны; с 1980 года почти 75 процентов торнадо, оцененных как слабые, оставались на земле на расстоянии 1 мили (1,6 км) или меньше. [17] Однако в это время они могут причинить как ущерб, так и смертельные случаи.
Повреждения EF0 (T0–T1) характеризуются поверхностными повреждениями сооружений и растительности. Хорошо построенные конструкции обычно остаются невредимыми, хотя иногда в них остаются разбитые окна, а крыши и дымоходы имеют незначительные повреждения . Рекламные щиты и большие вывески можно сбить. У деревьев могут быть обломаны большие ветви, и их можно вырвать с корнем, если у них неглубокие корни. Любой торнадо, который подтвержден, но не причиняет ущерба (т. е. остается в открытых полях), обычно также получает рейтинг EF0, даже если у торнадо был ветер, который дал бы ему более высокий рейтинг. Однако некоторые офисы NWS присвоили этим торнадо рейтинг EFU (EF-Unknown) из-за отсутствия повреждений. [23]
Повреждения EF1 (T2–T3) привели к значительно большему количеству человеческих жертв, чем торнадо EF0. На этом уровне ущерб передвижным домам и другим временным конструкциям становится значительным, а автомобили и другие транспортные средства могут быть сброшены с дороги или перевернуты. Крыши постоянных построек могут серьезно повредиться. [ нужна цитата ]
Слабые торнадо
Повреждение EF0: в этом доме произошла лишь незначительная потеря черепицы. Хотя хорошо построенные конструкции обычно не подвергаются воздействию торнадо EF0, падающие деревья и ветки деревьев могут травмировать и убить людей даже внутри прочной конструкции. От 35 до 40% всех ежегодных торнадо в США имеют рейтинг EF0.
Повреждение EF1: наносит серьезный ущерб передвижным домам и автомобилям и может нанести незначительный структурный ущерб хорошо построенным домам. У этого каркасного дома была серьезно повреждена крыша, но в остальном он остался нетронутым. Около 35% всех ежегодных торнадо в США имеют рейтинг EF1.
Значительные торнадо
Торнадо EF2 (T4–T5) относятся к нижнему пределу «значительного», но при этом они сильнее, чем большинство тропических циклонов (хотя тропические циклоны затрагивают гораздо большую территорию, и их ветры дуют гораздо дольше). Хорошо построенные конструкции могут получить серьезные повреждения, включая потерю крыши, а в плохо построенных конструкциях может произойти обрушение некоторых наружных стен. Однако мобильные дома уничтожаются. Транспортные средства могут отрываться от земли, а более легкие предметы могут превратиться в небольшие ракеты , нанося ущерб за пределами основного пути торнадо. В лесных районах большой процент деревьев сломан или вырван с корнем. [ нужна цитата ]
Повреждение EF3 (T6–T7) представляет собой серьезный риск для жизни и здоровья и является моментом, когда торнадо статистически 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 рухнуть. Небольшие транспортные средства и предметы аналогичного размера отрываются от земли и выбрасываются в виде снарядов. В лесных районах почти полностью утрачена растительность, и может произойти окорка некоторых деревьев. По статистике, EF3 — это максимальный уровень, который позволяет достаточно эффективно укрыться в жилом помещении во внутренней комнате первого этажа, ближайшей к центру дома (наиболее распространенная процедура укрытия от торнадо в Америке для тех, у кого нет подвала или подземного укрытия от шторма). .
Значительные торнадо
Ущерб EF2: при такой интенсивности торнадо оказывают более существенное воздействие на хорошо построенные конструкции, разрушая крыши и разрушая некоторые внешние стены плохо построенных построек. Торнадо EF2 способны разрушать передвижные дома и создавать 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 снесены крыша и все внутренние стены каркасного дома, кроме некоторых. Хотя укрытие в подвале , подвале или внутренней комнате значительно повышает шансы выжить во время торнадо, иногда даже этого оказывается недостаточно. Торнадо EF3 и более сильные составляют лишь около 6% всех ежегодных торнадо в Соединенных Штатах, однако с 1980 года на их долю приходится более 75% смертей, связанных с торнадо.
Сильные торнадо
Повреждение EF4 (T8–T9) обычно приводит к полной потере пораженной структуры. Хорошо построенные дома представляют собой небольшую кучку мусора среднего размера на фундаменте. Дома с плохой анкеровкой или без нее полностью сносятся. Большие тяжелые транспортные средства, включая самолеты , поезда и большие грузовики, можно переворачивать, многократно переворачивать или поднимать и бросать. Большие, здоровые деревья полностью очищаются от коры и отрываются близко к земле или вообще выкорчевываются и превращаются в летающие снаряды. Легковые автомобили и предметы аналогичного размера можно поднимать и швырять на значительные расстояния. Можно ожидать, что повреждение EF4 сравняет с землей даже самые прочно построенные дома, в результате чего обычная практика укрытия во внутренней комнате на первом этаже жилого дома недостаточна для обеспечения выживания. Штормовое укрытие, бомбоубежище, усиленный подвал или другое подземное укрытие могут обеспечить существенную безопасность от торнадо EF4. [24]
Повреждения EF5 (T10–T11) представляют собой верхний предел мощности торнадо, и разрушение почти всегда является полным. Торнадо EF5 срывает хорошо построенные, хорошо закрепленные дома с фундамента в воздух, прежде чем стереть их с лица земли, разбросав обломки на многие мили и сметая фундамент. Большие, армированные сталью конструкции, такие как школы, полностью выровнены. Торнадо такой интенсивности имеют тенденцию кромсать и сдирать с земли низменную траву и растительность. В результате повреждения EF5 образуется очень мало узнаваемых структурных обломков, при этом большинство материалов превращаются в грубую смесь мелких зернистых частиц и равномерно распределяются по пути повреждения торнадо. Большие, многотонные автомобили и сельскохозяйственное оборудование со стальной рамой часто искажаются до неузнаваемости, выбрасываются за многие мили или полностью разбираются на неузнаваемые детали. Официальное описание этого ущерба подчеркивает крайний характер разрушений, отмечая, что «произойдут невероятные явления»; исторически это включало в себя такие проявления силы, как скручивание небоскребов , срыв крыш с бункеров торнадо , выравнивание целых населенных пунктов и снятие асфальта с дорожного полотна . Несмотря на относительную редкость, ущерб, причиненный торнадо EF5, представляет собой непропорциональную опасность для жизни и здоровья; с 1950 года в США только 59 торнадо (0,1% всех сообщений) были обозначены как F5 или EF5, и тем не менее они стали причиной более 1300 смертей и 14 000 ранений (21,5 и 13,6% соответственно). [17] [25]
Сильные торнадо
Ущерб EF4: Кирпичный дом превратился в груду обломков. Надземные сооружения почти полностью уязвимы для торнадо EF4, которые разрушают хорошо построенные конструкции, подбрасывают тяжелые транспортные средства в воздух и вырывают с корнем деревья, превращая их в летающие ракеты. Около 1,1% ежегодных торнадо в США имеют рейтинг EF4.
Ущерб EF5: эти торнадо вызывают разрушения, уничтожая и сметая практически все на своем пути, в том числе тех, кто укрывается в открытых подвалах . Однако они чрезвычайно редки (составляют менее 0,1% ежегодных торнадо в США), и даже торнадо с рейтингом EF5 обычно наносит ущерб EF5 только на относительно небольшой части пути повреждения (с зонами повреждения EF0-EF4, окружающими центральное ядро EF5). [26]
^ Шкалы урона торнадо: шкала Фудзиты и улучшенная шкала Фудзиты
^ Шульц, Колин. «Вот как работает расширенная шкала Fujita и вот как она выглядит». Смитсоновский журнал . Проверено 14 сентября 2022 г.
^ Брукс, Гарольд Э. (1 апреля 2004 г.). «О связи длины и ширины пути торнадо с интенсивностью». Погода и прогнозирование . 19 (2): 310–319. Бибкод : 2004WtFor..19..310B. doi : 10.1175/1520-0434(2004)019<0310:OTROTP>2.0.CO;2 .
^ аб Гразулис, Томас П. (июль 1993 г.). Значительные торнадо 1680–1991 гг . Сент-Джонсбери, Вермонт: Проект экологических фильмов «Торнадо». ISBN978-1-879362-03-1.
^ Центр исследований суровой погоды (2006). «Допплер на колесах». Архивировано из оригинала 5 февраля 2007 г. Проверено 29 декабря 2006 г.
^ Лайонс, Уолтер А. Книга ответов на удобную погоду . Детройт: Visible Ink Press, 1997.
^ В погоне за торнадо @ журнал National Geographic
^ Коросек, Марко (25 июня 2021 г.). «Самый мощный торнадо за всю историю обрушился на Чешскую Республику, в результате чего несколько человек погибли и более 200 получили ранения в районе Годонин». Суровая погода в Европе .
^ ab «Торнадо F5 и EF5 в США - с 1950 г. по настоящее время (SPC)» . www.spc.noaa.gov . Центр прогнозирования штормов . Проверено 20 декабря 2021 г.
^ «Страница WCM Центра прогнозирования штормов: файлы базы данных суровой погоды (1950-2019)» . www.spc.noaa.gov . Центр прогнозирования штормов . Проверено 12 марта 2022 г.
^ «Десять лучших погодных историй Канады за 2007 год» . Окружающая среда Канады. Архив . Окружающая среда Канады . Проверено 12 марта 2022 г.
^ abc Данные из архивов Центра прогнозирования штормов , доступные через SvrPlot, бесплатное программное обеспечение, созданное и поддерживаемое Джоном Хартом, ведущим синоптиком SPC.
^ Шкала интенсивности торнадо Фудзиты. Архивировано 30 декабря 2011 г. в Wayback Machine.
^ «Климатология сильных гроз». Архивировано из оригинала 4 октября 2012 г. Проверено 11 мая 2011 г.
^ «Поиск Торнадо». Tornadohistoryproject.com . Проверено 24 июня 2015 г.
^ «Климатологическая информация или информация о прошлых штормах и архивные данные». Центр прогнозирования штормов . 2006.
^ «Торнадо - Интенсивность торнадо» .
↑ Мерфи, Джон Д. (9 июля 2018 г.). «Инструкция Национальной метеорологической службы 10-1605» (PDF) . Национальная метеорологическая служба. стр. А–74–75 . Проверено 6 марта 2021 г.
^ "Безопасные комнаты Торнадо" . Торнадо Сильный . Архивировано из оригинала 17 марта 2023 года . Проверено 19 июля 2023 г.
^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 20 февраля 2013 г. Проверено 2 сентября 2013 г.{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ Проект WW2010. «Торнадо». Университет Иллинойса, факультет атмосферных наук Урбана-Шампейн . Проверено 1 ноября 2006 г.{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
Эдвардс, Роджер ; Дж. Г. Ладью; Джей Ти Ферри; К. Шарфенберг; К. Майер; У. Л. Колборн (2013). «Оценка интенсивности торнадо: прошлое, настоящее и будущее». Бык. амер. Метеор. Соц . 94 (5): 641–53. Бибкод : 2013BAMS...94..641E. дои : 10.1175/BAMS-D-11-00006.1 . S2CID 7842905.
Эйджи, Эрнест; С. Чайлдс (2014). «Корректировки количества торнадо, интенсивности F-шкалы и ширины пути для оценки значительных разрушений торнадо». Дж. Прил. Метеорол. Климатол . 53 (6): 1494–505. Бибкод : 2014JApMC..53.1494A. doi : 10.1175/JAMC-D-13-0235.1 . S2CID 14465971.
дальнейшее чтение
Фейерштейн, Бернольд; П. Гронемайер; Э. Дирксен; М. Хубриг; А. М. Хольцер; Н. Доцек (июнь 2011 г.). «На пути к улучшению шкалы скорости ветра и описания ущерба, адаптированного для Центральной Европы». Атмосфера. Рез . 100 (4): 547–64. Бибкод : 2011AtmRe.100..547F. doi :10.1016/j.atmosres.2010.12.026.
![Ущерб EF5: эти торнадо вызывают разрушения, уничтожая и сметая практически все на своем пути, в том числе тех, кто укрывается в открытых подвалах. Однако они чрезвычайно редки (составляют менее 0,1% ежегодных торнадо в США), и даже торнадо с рейтингом EF5 обычно наносит ущерб EF5 только на относительно небольшой части пути повреждения (с зонами повреждения EF0-EF4, окружающими центральное ядро EF5).[26]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/ce/EF5damageMoore2013.jpg/1280px-EF5damageMoore2013.jpg)
