Интенсивность торнадо — это мера 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 выводится с помощью косвенных показателей , таких как ущерб. Шкала Фудзиты , расширенная шкала Фудзиты и международная шкала Фудзиты оценивают торнадо по причиненному ущербу. [1] [2] В отличие от других крупных штормов, таких как ураганы и тайфуны, такие классификации присваиваются только задним числом. Одной только скорости ветра недостаточно для определения интенсивности торнадо. [3] Торнадо EF0 может повредить деревья и содрать часть черепицы с крыш, в то время как торнадо EF5 может сорвать хорошо закрепленные дома с фундаментов, оставив их голыми — даже деформировав большие небоскребы . Похожая шкала TORRO варьируется от T0 для чрезвычайно слабых торнадо до T11 для самых мощных известных торнадо. Для определения интенсивности и присвоения рейтинга также могут быть проанализированы данные доплеровского радара , фотограмметрии и картины вихрей на земле ( циклоидальные отметки).
Торнадо различаются по интенсивности независимо от формы, размера и местоположения, хотя сильные торнадо обычно больше слабых. Связь с длиной и продолжительностью пути также варьируется, хотя торнадо с более длинными путями (и более продолжительными) имеют тенденцию быть сильнее. [4] В случае сильных торнадо только небольшая часть области пути имеет сильную интенсивность; большая часть более высокой интенсивности приходится на субвихри . [5] В Соединенных Штатах 80% торнадо оцениваются как EF0 или EF1 (эквивалентно T0 через T3). Частота возникновения быстро падает с увеличением силы; менее 1% оцениваются как сильные (EF4 или EF5, эквивалентно T8 через T11). [6]
В течение многих лет, до появления доплеровского радара, ученые полагались на обоснованные догадки о скорости ветра торнадо. Единственным доказательством, указывающим на скорость ветра, обнаруженную в торнадо, был ущерб, оставленный торнадо, обрушившимися на населенные пункты. Некоторые считали, что они достигают 400 миль в час (640 километров в час); другие думали, что они могут превышать 500 миль в час (800 км/ч) и, возможно, даже быть сверхзвуковыми . Эти неверные догадки все еще можно найти в некоторой старой (до 1960-х годов) литературе, такой как оригинальная шкала интенсивности Фудзиты, разработанная доктором Тецуей 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 предложил идею шкалы для измерения ветров торнадо. С помощью коллеги Аллена Пирсона он создал и представил то, что стало называться шкалой Фудзиты в 1973 году. F в F1, F2 и т. д. означает Фудзита. Шкала была основана на соотношении между шкалой Бофорта и шкалой чисел Маха ; нижний предел F1 на его шкале соответствует нижнему пределу B12 на шкале Бофорта, а нижний предел F12 соответствует скорости звука на уровне моря, или числу Маха 1. На практике торнадо присваиваются только категории от F0 до F5.
Шкала TORRO, созданная организацией Tornado and Storm Research Organization (TORRO) , была разработана в 1974 году и опубликована годом позже. Шкала TORRO имеет 12 уровней, которые охватывают более широкий диапазон с более узкими градациями. Она варьируется от T0 для чрезвычайно слабых торнадо до T11 для самых мощных известных торнадо. T0–T1 примерно соответствует F0, T2–T3 — F1 и так далее. В то время как T10–T11 примерно соответствует F5, наивысший торнадо, оцененный на сегодняшний день по шкале TORRO, был T8. [7] [8] Существуют некоторые споры относительно полезности шкалы TORRO по сравнению со шкалой Фудзиты — хотя для статистических целей может быть полезно иметь больше уровней силы торнадо, часто нанесенный ущерб может быть нанесен большим диапазоном ветров, что затрудняет сужение торнадо до одной категории шкалы TORRO.
Стрелка Национальной метеорологической службы, показывающая расширенную шкалу Фудзиты. Она включает в себя описательное слово и диапазон скорости ветра для каждого уровня шкалы.
Исследования, проведенные в конце 1980-х и 1990-х годах, показали, что даже с учетом шкалы Фудзиты, ветры торнадо были явно переоценены, особенно в случае значительных и сильных торнадо. Из-за этого в 2006 году Американское метеорологическое общество представило расширенную шкалу Фудзиты , чтобы помочь назначить реалистичные скорости ветра для ущерба от торнадо. Ученые специально разработали шкалу таким образом, чтобы торнадо, оцененное по шкале Фудзиты и расширенной шкале Фудзиты, получило одинаковый рейтинг. Шкала EF более конкретна в детализации степеней повреждений различных типов сооружений для заданной скорости ветра. В то время как шкала F в теории идет от F0 до F12, шкала EF ограничена EF5, которая 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 Фудзиты больше не используется.
Первое наблюдение, подтверждающее возможность возникновения ветров F5, произошло 26 апреля 1991 года. Ученые отслеживали торнадо около Ред-Рока, штат Оклахома , с помощью портативного метеорологического радара Доплера — экспериментального радарного устройства, измеряющего скорость ветра. Вблизи пиковой интенсивности торнадо они зафиксировали скорость ветра 115–120 метров в секунду (260–270 миль в час; 410–430 километров в час). Хотя погрешность портативного радара составляла ±5–10 метров в секунду (11–22 мили в час; 18–36 км/ч), эти показания, вероятно, находились в диапазоне F5, подтверждая, что торнадо способны создавать сильные ветры, не встречающиеся больше нигде на Земле.
Восемь лет спустя, во время вспышки торнадо в Оклахоме 3 мая 1999 года, другая научная группа наблюдала за исключительно сильным торнадо (в результате которого в столичном районе Оклахома-Сити погибло 36 человек ). Около 7 часов вечера они зафиксировали одно измерение в 301 ± 20 миль в час (484 ± 32 км/ч), [10] на 50 миль в час (80 км/ч) быстрее предыдущего рекорда. Хотя это показание немного не дотягивает до теоретического рейтинга F6, измерение проводилось на высоте более 100 футов (30 метров) в воздухе, где ветры обычно сильнее, чем на поверхности. [ необходима цитата ] При оценке торнадо учитываются только скорости ветра у поверхности или скорости ветра, указанные по ущербу, нанесенному торнадо. Кроме того, на практике рейтинг F6 не используется.
Хотя ученые давно предполагали, что в центре торнадо может быть чрезвычайно низкое давление, никакие измерения этого не подтверждают. Несколько домашних барометров пережили близкие проходы торнадо, зафиксировав значения вплоть до 24 дюймов ртутного столба (810 гектопаскалей), но эти измерения были крайне неопределенными. [11] В 2003 году исследовательская группа США успешно сбросила устройства, называемые «черепахами», в торнадо F4, и одно из них замерило падение давления более чем на 100 гектопаскалей (3,0 дюйма рт. ст.), когда торнадо проходил прямо над головой. [12] Тем не менее, торнадо сильно различаются, поэтому метеорологи все еще исследуют, чтобы определить, являются ли эти значения типичными или нет.
В США торнадо F0 и F1 (T0 через T3) составляют 80% всех торнадо. Частота возникновения быстро падает с увеличением силы — сильные торнадо (F4/T8 или сильнее) составляют менее одного процента всех сообщений о торнадо. [6] Во всем мире сильные торнадо составляют еще меньший процент от общего числа торнадо. Сильные торнадо чрезвычайно редки за пределами Соединенных Штатов и Канады.
Торнадо F5 и EF5 редки. В Соединенных Штатах они обычно случаются только раз в несколько лет, [14] и составляют примерно 0,1 процента подтвержденных торнадо. [15] Торнадо F5 был зарегистрирован 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 погибло 36 человек 3 мая 1999 года. [17] Девять торнадо EF5 произошли в Соединенных Штатах: в Гринсбурге, Канзас , 4 мая 2007 года; Паркерсбурге, Айова , 25 мая 2008 года; Смитвилл, Миссисипи , Филадельфия, Миссисипи , Хаклберг, Алабама и Рейнсвилл, Алабама (четыре отдельных торнадо) 27 апреля 2011 года; Джоплин, Миссури , 22 мая 2011 года и Эль-Рино, Оклахома , 24 мая 2011 года. 20 мая 2013 года подтвержденный торнадо EF5 снова ударил по Муру, Оклахома. [14]
Типичные повреждения
Скорость ветра типичного торнадо составляет 110 миль в час (180 км/ч) или меньше, его ширина составляет около 250 футов (76 м), а расстояние, которое он проходит, составляет около одной мили (1,6 км), прежде чем рассеется. [ необходима ссылка ] Однако поведение торнадо изменчиво; эти цифры представляют собой лишь статистические вероятности.
Два торнадо, которые выглядят почти одинаково, могут производить совершенно разные эффекты. Кроме того, два торнадо, которые выглядят очень по-разному, могут производить похожие повреждения, потому что торнадо формируются несколькими разными механизмами, а также следуют жизненному циклу, который заставляет один и тот же торнадо менять свой внешний вид с течением времени. Люди на пути торнадо никогда не должны пытаться определить его силу по мере приближения. В период с 1950 по 2014 год в Соединенных Штатах 222 человека погибли от торнадо EF1, а 21 человек погиб от торнадо EF0. [20] [21]
Слабые торнадо
Около 60–70 процентов [22] торнадо обозначены как EF1 или EF0, также известные как «слабые» торнадо. Но «слабый» — это относительный термин для торнадо, так как 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 в течение 1 мили (1,6 км) или меньше. [17] За это время, однако, они могут вызвать как ущерб, так и гибель людей.
Ущерб EF0 (T0–T1) характеризуется поверхностным повреждением конструкций и растительности. Хорошо построенные конструкции обычно невредимы, хотя иногда выдерживают разбитые окна, с незначительными повреждениями крыш и дымоходов . Рекламные щиты и большие знаки могут быть сбиты. У деревьев могут быть сломаны большие ветви, и их можно вырвать с корнем, если у них неглубокие корни. Любой торнадо, который подтвержден, но не причиняет ущерба (т. е. остается на открытых полях), обычно также оценивается как EF0, даже если у торнадо были ветры, которые дали бы ему более высокий рейтинг. Однако некоторые офисы NWS оценили эти торнадо как EFU (EF-Unknown) из-за отсутствия ущерба. [23]
Ущерб от торнадо EF1 (T2–T3) привел к значительно большему числу смертей, чем от торнадо EF0. На этом уровне ущерб передвижным домам и другим временным сооружениям становится значительным, а автомобили и другие транспортные средства могут быть сброшены с дороги или перевернуты. Постоянные сооружения могут получить серьезные повреждения крыш. [ необходима цитата ]
Слабые торнадо
Повреждения EF0: Этот дом получил лишь незначительную потерю черепицы. Хотя прочно построенные строения обычно не повреждаются торнадо EF0, падающие деревья и ветки деревьев могут ранить и убивать людей даже внутри прочного строения. От 35 до 40% всех ежегодных торнадо в США имеют рейтинг EF0.
Ущерб EF1: вызывает серьезные повреждения мобильных домов и автомобилей, а также может вызвать незначительные структурные повреждения хорошо построенных домов. Этот каркасный дом получил серьезные повреждения крыши, но в остальном остался неповрежденным. Около 35% всех ежегодных торнадо в США имеют рейтинг EF1.
Значительные торнадо
Торнадо EF2 (T4–T5) находятся на нижней границе «значительных», но они сильнее большинства тропических циклонов (хотя тропические циклоны поражают гораздо большую территорию, а их ветры дуют гораздо дольше). Надежно построенные строения могут понести серьезные повреждения, включая потерю крыши, а в плохо построенных строениях может произойти обрушение некоторых внешних стен. Однако мобильные дома разрушаются. Транспортные средства могут быть подняты над землей, а более легкие предметы могут стать небольшими ракетами , нанося ущерб за пределами основного пути торнадо. В лесистых районах большой процент деревьев сломан или вырван с корнем. [ необходима ссылка ]
Ущерб EF3 (T6–T7) представляет собой серьезный риск для жизни и конечностей, а также является точкой, в которой торнадо статистически становится значительно более разрушительным и смертельным. Немногие части пострадавших зданий остаются стоять; прочно построенные конструкции теряют все внешние и некоторые внутренние стены. Незакрепленные дома сметаются, а дома с плохим закреплением могут полностью рухнуть. Небольшие транспортные средства и предметы аналогичного размера поднимаются с земли и разлетаются как снаряды. Лесные районы страдают почти от полной потери растительности, и может произойти окорка некоторых деревьев. Статистически говоря, EF3 — это максимальный уровень, который позволяет обеспечить достаточно эффективное укрытие жилых помещений на месте во внутренней комнате первого этажа, наиболее близкой к центру дома (наиболее распространенная процедура укрытия от торнадо в Америке для тех, у кого нет подвала или подземного убежища от шторма).
Значительные торнадо
Ущерб EF2: При такой интенсивности торнадо оказывают более существенное воздействие на прочно построенные строения, снося крыши и обрушая некоторые внешние стены плохо построенных строений. Торнадо EF2 способны разрушить мобильные дома и создать большое количество летящих обломков. Этот дом полностью лишился крыши, но его стены остались целыми. От 15 до 19% всех ежегодных торнадо в США имеют рейтинг EF2.
Ущерб EF3: Здесь крыша и все, кроме некоторых внутренних стен этого каркасного дома, были разрушены. Хотя укрытие в подвале , погребе или внутренней комнате значительно повышает шансы на выживание во время торнадо, иногда даже этого недостаточно. Торнадо EF3 и более сильные составляют всего около 6% всех ежегодных торнадо в Соединенных Штатах, однако с 1980 года они стали причиной более 75% смертей, связанных с торнадо.
Сильные торнадо
Повреждения EF4 (T8–T9) обычно приводят к полной потере пострадавшей конструкции. Хорошо построенные дома превращаются в короткую кучу обломков среднего размера на фундаменте. Дома с плохим или отсутствующим креплением полностью сметаются. Большие, тяжелые транспортные средства, включая самолеты , поезда и большие грузовики, могут быть опрокинуты, многократно перевернуты или подняты и брошены. Большие, здоровые деревья полностью окорены и обломаны близко к земле или полностью вырваны с корнем и превращены в летающие снаряды. Легковые автомобили и предметы аналогичного размера могут быть подняты и брошены на значительные расстояния. Можно ожидать, что повреждения EF4 сравняют с землей даже самые прочно построенные дома, делая обычную практику укрытия во внутренней комнате на первом этаже жилого дома недостаточной для обеспечения выживания. Убежище от шторма, бомбоубежище, укрепленный подвал или другое подземное убежище могут обеспечить существенную защиту от торнадо EF4. [24]
Ущерб EF5 (T10–T11) представляет собой верхний предел мощности торнадо, и разрушения почти всегда являются полными. Торнадо EF5 срывает прочно построенные, надежно закрепленные дома с фундаментов и подбрасывает их в воздух, прежде чем уничтожить их, разбрасывая обломки на многие мили и очищая фундамент. Крупные, армированные сталью конструкции, такие как школы, полностью сравняются с землей. Торнадо такой интенсивности, как правило, рвут и смывают с земли низкорослую траву и растительность. При повреждении EF5 образуется очень мало узнаваемого структурного мусора, при этом большинство материалов превращаются в грубую смесь мелких гранулированных частиц и равномерно распределяются по пути повреждения торнадо. Крупные, многотонные автомобили со стальным каркасом и сельскохозяйственное оборудование часто искажаются до неузнаваемости и разбрасываются на многие мили или полностью превращаются в неузнаваемые части. Официальное описание этого ущерба подчеркивает экстремальный характер разрушений, отмечая, что «произойдут невероятные явления»; Исторически это включало такие проявления силы, как скручивание небоскребов , срывание крыш с бункеров для защиты от торнадо , выравнивание целых поселений и сдирание асфальта с дорожного полотна . Несмотря на их относительную редкость, ущерб, причиненный торнадо EF5, представляет собой несоразмерную опасность для жизни и здоровья; с 1950 года в Соединенных Штатах 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 груды щебня. Надземные сооружения практически полностью уязвимы для торнадо EF4, которые выравнивают прочные конструкции, подбрасывают тяжелые транспортные средства в воздух и вырывают деревья с корнем, превращая их в летающие ракеты. Около 1,1% ежегодных торнадо в США имеют рейтинг EF4.
Ущерб EF5: Эти торнадо вызывают разрушения, уничтожая и сметая почти все на своем пути, включая тех, кто укрывается в открытых подвалах . Однако они чрезвычайно редки (составляя менее 0,1% ежегодных торнадо в США), и даже торнадо, оцененный как EF5, обычно наносит ущерб EF5 только на относительно небольшой части пути ущерба (с зонами ущерба EF0-EF4, окружающими центральное ядро EF5). [26]
^ Шкала повреждений от торнадо: шкала Фудзиты и улучшенная шкала Фудзиты
^ Шульц, Колин. «Вот как работает усовершенствованная шкала Fujita, и вот как она выглядит». Smithsonian Magazine . Получено 14 сентября 2022 г.
^ Брукс, Гарольд Э. (2004-04-01). «О связи длины и ширины пути торнадо с интенсивностью». Погода и прогнозирование . 19 (2): 310–319. Bibcode :2004WtFor..19..310B. doi : 10.1175/1520-0434(2004)019<0310:OTROTP>2.0.CO;2 .
^ ab Grazulis, Thomas P. (июль 1993 г.). Значительные торнадо 1680–1991 гг . Сент-Джонсбери, Вермонт: Проект фильмов об окружающей среде «Торнадо». ISBN978-1-879362-03-1.
^ Центр исследований суровых погодных условий (2006). "Doppler On Wheels". Архивировано из оригинала 2007-02-05 . Получено 2006-12-29 .
^ Лайонс, Уолтер А. Справочник ответов по погоде . Детройт: Visible Ink Press, 1997.
^ В погоне за торнадо @ National Geographic Magazine
^ Коросец, Марко (25.06.2021). «Самый мощный торнадо за всю историю обрушился на Чешскую Республику, в результате чего погибло несколько человек и более 200 получили ранения в районе Годонин». Суровая погода в Европе .
^ ab "Торнадо F5 и EF5 в Соединенных Штатах - с 1950 г. по настоящее время (SPC)". www.spc.noaa.gov . Центр прогнозирования штормов . Получено 20 декабря 2021 г. .
^ "Страница WCM Центра прогнозирования штормов: Файлы базы данных суровых погодных условий (1950-2019)". www.spc.noaa.gov . Центр прогнозирования штормов . Получено 12 марта 2022 г. .
^ "Десять лучших погодных историй Канады за 2007 год". Архив Environment Canada . Environment Canada . Получено 12 марта 2022 г.
^ abc Данные из архивов Центра прогнозирования штормов , которые доступны через SvrPlot, бесплатное программное обеспечение, созданное и поддерживаемое Джоном Хартом, ведущим прогнозистом SPC.
^ Шкала интенсивности торнадо Фудзиты. Архивировано 30 декабря 2011 г. на Wayback Machine.
^ "Поиск торнадо". Tornadohistoryproject.com . Получено 24 июня 2015 г. .
^ «Климатологическая или прошедшая штормовая информация 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. A–74–75 . Получено 6 марта 2021 г. .
^ "Tornado Safe Rooms". Tornado Strong . Архивировано из оригинала 17 марта 2023 г. Получено 2023-07-19 .
Эдвардс, Роджер ; Дж. Г. Ладью; Дж. Т. Ферри; К. Шарфенберг; К. Майер; В. Л. Коулборн (2013). «Оценка интенсивности торнадо: прошлое, настоящее и будущее». Bull. Amer. Meteor. Soc . 94 (5): 641–53. Bibcode : 2013BAMS...94..641E. doi : 10.1175/BAMS-D-11-00006.1 . S2CID 7842905.
Эйджи, Эрнест; С. Чайлдс (2014). «Корректировки количества торнадо, интенсивности шкалы F и ширины пути для оценки значительных разрушений торнадо». J. Appl. Meteorol. Climatol . 53 (6): 1494–505. Bibcode : 2014JApMC..53.1494A. doi : 10.1175/JAMC-D-13-0235.1 . S2CID 14465971.
Дальнейшее чтение
Фейерштайн, Бернольд; П. Грёнемайер; Э. Дирксен; М. Хубриг; А. М. Хольцер; Н. Дотцек (июнь 2011 г.). «К улучшенной шкале скорости ветра и описанию ущерба, адаптированному для Центральной Европы». Atmos. Res . 100 (4): 547–64. Bibcode : 2011AtmRe.100..547F. doi : 10.1016/j.atmosres.2010.12.026.
![Ущерб EF5: Эти торнадо вызывают разрушения, уничтожая и сметая почти все на своем пути, включая тех, кто укрывается в открытых подвалах. Однако они чрезвычайно редки (составляя менее 0,1% ежегодных торнадо в США), и даже торнадо, оцененный как EF5, обычно производит только ущерб EF5 на относительно небольшой части пути ущерба (с зонами ущерба EF0-EF4, окружающими центральное ядро EF5).[26]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/ce/EF5damageMoore2013.jpg/1280px-EF5damageMoore2013.jpg)
