Sådan fungerer tornadoer

En tornado rammer Pampa, Texas. Se flere billeder af naturkatastrofer. Alan R. Moller / Stone / Getty Images

Myter er fulde af fantastiske og destruktive væsener. Hvis det ikke er en byudjævnende engel, så er det giganter, der vinkler hævnt til intetanende byer. I virkeligheden skyldes alle de ulykker, vi er udsat for, naturfænomener og menneskelig vilje. Men af ​​alle de destruktive kræfter i vores verden, ligner ingen vildhed og form for disse mytiske monstre helt som tornadoer. Disse storme falder som en dolk fra skyerne. De tårner over de højeste bygninger som titaner. Og når de snor ud i deres omgivelser, ser de ofte ud til at handle med ondsindet, opmærksom intention.

-Indstil asi-de frygt og overtro, og du står stadig over for en af ​​de mest fantastiske seværdigheder i den naturlige verden. Disse snoede stormsøjler kan nå vindhastigheder på 512 km / t og måle miles på tværs, arme jorden og decimere hjem og bygninger i processen. I nogle dele af verden er disse kraftige storme dog regelmæssigt. USA alene oplever mere end 1.000 tornadoer om året, og stormerne er blevet rapporteret på hvert kontinent undtagen Antarktis [kilde: Tarbuck].

Mens de fleste storme er svage og forekommer i tyndt befolkede områder, har tornadoer været kendt for at ramme store storbyområder, og de har påført mange byer store skader. I 1925 ramte den berygtede amerikanske tristate twister dele af Missouri, Illinois og Indiana og krævede 695 liv.

Indhold

1. Hvad dit badekar kan lære dig om tornadoer
2. Tornadoer og tordenvejr
3. Tornado-vurderinger

Mekanikken i en simpel boblebad spænder meget til en tornados hvirvel. Darryl Torckler / The Image Bank / Getty Images

Hvis du nogensinde har set en boblebad forme i dit badekar eller synke, mens du tømmer vandet, har du været vidne til det grundlæggende ved en tornado på arbejdet. En afløbets boblebad, også kendt som en vortex, dannes på grund af det nedtræk, som drænet skaber i vandmassen. Vandets nedadgående strøm ind i drænet begynder at rotere, og når rotationen fremskyndes, dannes en hvirvel.

Hvorfor begynder vandet at rotere? Der er mange forklaringer, men her er en måde at tænke på det. Forestil dig dig selv som en partikel i vandet, pludselig trukket mod suget, som drænet skaber. Først vil du finde dig selv, der accelererer mod afløbet. Så, bogstaveligt talt, er der en vri. På grund af dit tidligere momentum og antallet af andre partikler, der skynder sig mod afløbet på samme tid, er chancerne for, at du bliver skubbet ud til den ene side af sugepunktet, når du ankommer. Denne udbøjning sætter dig på en spiralende sti ind i sugepunktet, som en møll, der spiraler ind mod et lys. Når spiralen er startet i en retning, har den en tendens til at påvirke alle de andre partikler, når de ankommer. Der skabes en meget stærk spiral tendens. Til sidst er der nok spiralformet energi til at skabe en hvirvel.

Vortices er naturligvis et almindeligt fænomen. Når alt kommer til alt kan du se dem i badekar og dræn hele tiden. Lille støv djævler undertiden dannes når vinde strømmer over varme ørkener, og det har været kendt for ildebrande at fremstille klatrede hvirvler af flamme og aske kaldet brand hvirvler. Forskere har endda observeret støvduder på Mars og opdaget soltornadoer piskning ud af solen.

I en tornado sker der samme slags ting som med vores badekareksempel undtagen med luft i stedet for vand. En stor del af jordens vindmønstre er dikteret af lavtrykscentre, der trækker køligere højtryksluft ind fra det omkringliggende område. Denne luftstrøm skubber lavtryksluften op til større højder, men derefter opvarmes luften og skubbes også opad af al den luft, der ligger bag. Lufttrykket inde i en tornado er så meget som 10 procent lavere end for den omgivende luft, hvilket får den omgivende luft til at haste ind endnu hurtigere.

En tornado stammer ned fra mesocyklonen i tordenvejr over New Mexico. A. T. Willett / The Image Bank / -Getty Images

-Tornadoer dukker ikke bare op i eksistensen - de udvikler sig fra tordenvejr, hvor der allerede er en jævn, opadgående strøm af varm lavtryksluft for at få tingene i gang. Det er lidt som når en rockekoncert bryder ud i et optøjer. Forholdene var allerede ustabile; de eskalerede blot til noget endnu farligere.

-Tordenvejr selv dannes som mange andre skyer: En varm, fugtig luftmasse stiger og køler ned, hvilket får vanddampen til at kondensere til skyer. Hvis opdateringen fortsætter, vil denne skymasse imidlertid fortsætte med at vokse og stige 40.000 fod (12.192 m) eller mere op i troposfæren, det nederste lag af atmosfæren, som vi lever i. En typisk tordenvejrsky kan akkumulere en enorm mængde energi. Hvis forholdene er rigtige, skaber denne energi et enormt opdatering i skyen, men hvor kommer energien fra?

Skyer dannes, når vanddamp kondenseres i luften. Denne ændring i fysisk tilstand frigiver varme, og varme er en form for energi. En hel del tordenvejrs energi er et resultat af den kondens, der danner skyen. Hvert gram vand kondenseret resulterer i cirka 600 kalorier varme - og yderligere 80 kalorier varme pr. Gram vand er resultatet af frysning i den øvre atmosfære. Denne energi øger opdateringstemperaturen samt den kinetiske energi til op- og nedadgående luftbevægelse. Den gennemsnitlige tordenvejr frigiver omkring 10.000.000 kilowatt-timer energi - svarende til et 20-kiloton nukleart stridshoved [kilde: Britannica].

I supercell tordenvejr, opdateringerne er særlig stærke. Hvis de er stærke nok, kan en virvel af luft udvikle sig, ligesom en hvirvel af vand dannes i en vask. Denne forløber for tornadoen kaldes a mesocyklon, og er typisk 2 til 6 miles (3 til 10 kilometer) bred. Én, der dannes en mesocyklon, er der en ca. 50 procents chance for, at stormen eskalerer til en tornado på ca. 30 minutter.

Nogle tornadoer består af en enkelt hvirvel, men andre gange flere sughvirvler drejer sig om en tornados centrum. Disse storme inden for en storm kan være mindre med en diameter på ca. 9 meter, men de oplever ekstremt kraftige rotationshastigheder.

Tornadoen når ned fra et tordenklod som et stort, hvirvlende reb. Vindhastigheder i området fra 200 til 300 mph (322 til 483 km / t) er ikke ualmindelige. Hvis virvelen berører jorden, kan hastigheden på den hvirvlende vind (såvel som opdateringen og trykforskellene) forårsage enorme skader, rive husene sammen og smide potentielt dødbringende affald.

Tornadoen følger en sti, der styres af ruten for dens overordnede tordenvejr, og det ser ofte ud til at hoppe. Humlen opstår, når virvelen er forstyrret. Du har sandsynligvis set, at det er let at forstyrre en hvirvel i karbad, men så vil den reformere. Den samme ting kan ske med en tornados virvel, hvilket får den til at kollapse og reformere på sin vej.

Mindre tornadoer trives muligvis kun i løbet af få minutter og dækker mindre end en kilometer jord. Større storme kan dog forblive på jorden i timevis og dække over 150 km (150 km) og påføre vejene vedvarende skader undervejs.

På dette tidspunkt kan du undre dig over, hvordan tornadoer i sidste ende spreder sig. Videnskabsmænd debatterer stadig nøjagtigt, hvordan disse dødbringende storme dør, men en af ​​de største mistænkte er ingen anden end forældre tordenvejr: den roterende mesocyklon. Tornadoer har brug for ustabilitet og rotation. Forstyrr luftstrømmen, fjern dens fugtighed eller ødelæg den ustabile balance mellem varm og kold luft, og den kan ikke fungere. Ofte vil en tornado dø fordi kulden udstrømning luft fra faldende nedbør forstyrrer balancen.

Tornadoer er blandt de farligste storme på Jorden, og da meteorologer bestræber sig på at beskytte sårbare befolkninger gennem tidlig advarsel, hjælper det med at klassificere storme efter alvorlighed og potentiel skade. Tornadoer blev oprindeligt vurderet på Fujita skala, opkaldt efter sin opfinder, University of Chicago meteorolog T. Theodore Fujita. Meteorologen oprettede skalaen i 1971 baseret på vindhastigheden og typen af ​​da-mage forårsaget af et tornado. Der var seks niveauer i den originale skala.-

F0

• Vindhastighed: 40-72 mph (64-116 km / t)
• Let skade: Tårer grene fra træer; ripper lavt rodfæstede træer fra jorden; kan beskadige vejskilte, trafiksignaler og skorstene

F1

• Vindhastighed: 117 - 180 km / t (117 - 180 km / t)
• Moderat skade: Tagdækningsmaterialer og vinylbeklædning kan forskydes; mobilhomes er meget sårbare og kan let bankes fra fundamentet eller væltes; bilister kan sendes plejevejr og muligvis vendes

F2

• Vindhastighed: 113 - 157 mph (181 - 253 km / t)
• Betydelig skade: Veletablerede træer er let at blive oprørt; mobile huse decimeres; hele tag kan rives af huse; togbiler og lastbiler trækkes over; små genstande bliver farlige missiler

F3

• Vindhastighed: 158 - 206 mph (254 - 332 km / t)
• Alvorlig skade: Skove ødelægges, da et flertal af træerne rives fra jorden; hele tog afspores og bankes over; vægge og tag er revet fra huse

F4

• Vindhastighed: 207 - 260 mph (333 - 418 km / t)
• Ødelæggende skader: Huse og andre små strukturer kan bruges helt. biler fremføres gennem luften

F5

• Vindhastighed: 261 - 318 km / t (419 - 512 km / t)
• Utrolig skade: Biler bliver projektiler, når de kastes gennem luften; hele huse ødelægges fuldstændigt efter at have været revet fra fundamentet og sendt tumbler i det fjerne; stålarmerede betonkonstruktioner kan blive alvorligt beskadiget [kilde: NOAA]

I februar 2007 blev Fujita-skalaen erstattet af den forbedrede Fujita-skala. Den nye EF-skala ligner sin forgænger. Det klassificerer tornadoer i seks forskellige kategorier (EF0 til EF5 i stedet for F0 til F5). Hvor EF-skalaen er forskellig, er imidlertid i antallet af kriterier, der bruges til at vurdere et tornados skade- niveau. For det første er der skadesindikatorer - genstande, der kan beskadiges i tornadoen. Disse er klassificeret fra 1 (små lader) til 28 (blødt trætræer). Hver skadeindikator kan også opleve varierende grader af skade (DODs). Hver DOD svarer til estimerede vindhastigheder.-

-For eksempel har et motel 10 graders skade, lige fra ødelagte vinduer (3) til sammenbruddet af det meste af taget (6) til fuldstændig ødelæggelse af bygningen (10). Hvis et motels vinduer er ødelagt, men det ikke opretholder mere omfattende skader, er den anslåede lavest mulige vindhastighed 74 km / t (119 km / t), mens den estimerede højest mulige hastighed er 107 km / t (172 km / t). Meteorologer gennemsnit disse hastigheder, hvilket betyder, at den forventede vindhastighed er 89 km / h (143 km / t). En undersøgelse af EF-skalaen afslører, at 89 km / h falder i EF1-kategorien, så tornadoen er klassificeret som en EF1. For mere information om EF-skalaen, se det officielle NOAA-websted.

Tornadoer og eksploderende huse

Har du nogensinde hørt, at en tornado kan få dit hus til at eksplodere? Denne særlige myte lyder troværdig i starten. Tanken er, at tornadoer bringer et sådant fald i atmosfæretrykket, at det højere tryk inde i dit hjem får det til at eksplodere, medmindre du åbner alle vinduer. Heldigvis for husejere er der ingen sandhed til dette. Medmindre du bor i et nedtænkt rumskib, har dit hus sandsynligvis nok udluftning til at undgå eksplosion. Alt at åbne vinduerne vil gøre det lidt lettere for affald at ramme dig, mens stormen ruller igennem.

relaterede artikler

• Hvordan er det i øjet af en tornado?
• Er der virkelig "en ro før en storm"?
• Sådan fungerer Storm Chasers
• Sådan fungerede Totable Tornado Observatory
• Sådan fungerer Tornado-aflytningskøretøjet
• 15 Tornado-sikkerhedstips-
• Sådan fungerer orkaner
• 5 mest destruktive storme
• Sådan fungerer vejret
• Sådan fungerer vejrvarsler
• Sådan fungerer oversvømmelser
• Sådan fungerer brande

Flere gode links

• FEMA Tornado sikkerhedstips
• Discovery's Online Storm Chasers-spil

Kilder

• Davis, T. Neil. "Dust Devils Artikel # 227." Alaska Science Forum. 2. juni 1978. (26. september 2008) http://www.gi.alaska.edu/ScienceForum/ASF2/227.html
• Edwards, Roger. "Online Tornado FAQ." NOAA. 26. maj 2008. (2. oktober 2008) http://www.spc.noaa.gov/faq/tornado/
• "Overraskelser fra SOHO inkluderer tornadoer på solen." Videnskab Daily. 20. april 1998. (26. september 2008) http://www.sciencedaily.com/releases/1998/04/980430083400.htm
• Swanson, Bob og Doyle Rice. "Fire whirl opstår under Californien blitz." USA Today. 13. juli 2006. (26. september 2008) http://blogs.usatoday.com/weather/2006/07/fire_whirl_erup.html
• Tarbuck, Edward og Frederick Lutgens. "Earth Science: Ellevte udgave." Pearson Prentice Hall. 2006.
• "Tornado." Britannica Online Encyclopædia. 2008. (26. september 2008) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/599941/tornado
• "Tornado videnskab, fakta og historie." Live videnskab. (26. september 2008) -http: //www.livescience.com/en miljø/050322_tornado_season.html