Hoe Tornado's werken

Een tornado treft Pampa, Texas. Bekijk meer foto's van natuurrampen. Alan R. Moller / Stone / Getty Images

Mythen zitten vol met fantastische en destructieve wezens. Als het geen engel is die de stad nivelleert, dan zijn het reuzen die wraakzuchtig naar nietsvermoedende steden slenteren. In werkelijkheid zijn alle calamiteiten die we kunnen tegenkomen te wijten aan natuurlijke verschijnselen en menselijke wil. Maar van alle vernietigende krachten in onze wereld, lijkt er geen op de wreedheid en vorm van die mythische monsters zoals tornado's. Deze stormen komen als een dolk uit de wolken. Ze torenen als titanen uit boven de hoogste gebouwen. En als ze uithalen naar hun omgeving, lijken ze vaak te handelen met een kwaadaardige, bewuste bedoelingen.

-Stel asi-de angst en bijgeloof in, en je staat nog steeds voor een van de meest geweldige bezienswaardigheden in de natuurlijke wereld. Deze kronkelende stormkolommen kunnen windsnelheden bereiken van 318 mph (512 kp-h) en kilometers breed meten, waardoor de aarde wordt getekend en huizen en gebouwen worden gedecimeerd. Maar in sommige delen van de wereld komen deze krachtige stormen regelmatig voor. Alleen al de Verenigde Staten ondergaan meer dan 1.000 tornado's per jaar, en de stormen zijn gerapporteerd op elk continent behalve Antarctica [bron: Tarbuck].

Hoewel de meeste stormen zwak zijn en zich voordoen in dunbevolkte gebieden, is het bekend dat tornado's grote stedelijke gebieden treffen en veel steden en dorpen zware verliezen hebben toegebracht. In 1925 trof de beruchte Amerikaanse tristate twister delen van Missouri, Illinois en Indiana en eiste 695 levens.

Inhoud

1. Wat je bad je kan leren over tornado's
2. Tornado's en onweersbuien
3. Tornado-beoordelingen

De mechanica van een eenvoudige badkuip-whirlpool lijkt sterk op de draaikolk van een tornado. Darryl Torckler / The Image Bank / Getty Images

Als je ooit een draaikolk in je badkuip of gootsteen hebt zien ontstaan ​​terwijl je het water aftapt, dan ben je getuige geweest van de grondbeginselen van een tornado aan het werk. De whirlpool van een afvoer, ook wel bekend als een vortex, vormt zich door de neerwaartse beweging die de afvoer in het water creëert. De neerwaartse stroming van het water in de afvoer begint te draaien, en naarmate de rotatie versnelt, vormt zich een werveling.

Waarom begint het water te draaien? Er zijn veel verklaringen, maar hier is een manier om erover na te denken. Stel je voor dat je een deeltje in het water bent, plotseling naar de zuigkracht getrokken die de afvoer creëert. In het begin merk je dat je versnelt naar de afvoer. Dan is er letterlijk een wending. Vanwege je vorige momentum en het aantal andere deeltjes dat tegelijkertijd naar de afvoer snelt, is de kans groot dat je bij aankomst naar een kant van het zuigpunt wordt geduwd. Die afbuiging zet je op een spiraalvormig pad naar het zuigpunt, als een mot die in een spiraal naar een licht toe beweegt. Als de spiraal eenmaal in de ene richting is begonnen, heeft deze de neiging om alle andere deeltjes te beïnvloeden zodra ze aankomen. Er wordt een zeer sterke neiging tot spiralen gecreëerd. Uiteindelijk is er genoeg spiraalvormige energie om een ​​vortex te creëren.

Vortices zijn duidelijk een veel voorkomend fenomeen. Je ziet ze tenslotte de hele tijd in kuipen en gootstenen. Klein stofduivels ontstaan ​​soms wanneer winden over hete woestijnen stromen, en van bosbranden is bekend dat ze klimmende wervelingen van vlammen en as produceren, genaamd vuur wervelingen. Wetenschappers hebben zelfs stofduivels op Mars waargenomen en gespot zonne-tornado's uit de zon zwepen.

In een tornado gebeurt hetzelfde als bij ons voorbeeld van een badkuip, behalve met lucht in plaats van water. Een groot deel van de windpatronen op aarde wordt bepaald door lagedrukcentra, die koelere hogedruklucht uit de omgeving aanzuigen. Deze luchtstroom duwt de lagedruklucht naar grotere hoogten, maar dan warmt de lucht op en wordt ook omhoog gestuwd door alle lucht erachter. De luchtdruk in een tornado is maar liefst 10 procent lager dan die van de omringende lucht, waardoor de omringende lucht nog sneller naar binnen stroomt.

Een tornado daalt af van de mesocycloon van een onweersbui boven New Mexico. A. T. Willett / The Image Bank / -Getty Images

-Tornado's ontstaan ​​niet zomaar - ze ontstaan ​​uit onweersbuien, waar er al een gestage, opwaartse stroom warme, lagedruklucht is om dingen op gang te krijgen. Het is zoiets als wanneer een rockconcert uitbarst in een rel. De omstandigheden waren al vluchtig; ze escaleerden alleen maar tot iets dat nog gevaarlijker was.

-Onweersbuien vormen zich net als veel andere wolken: een warme, vochtige luchtmassa stijgt op en koelt af, waardoor de waterdamp condenseert tot wolken. Als de opwaartse luchtstroom echter doorgaat, zal deze wolkenmassa blijven groeien en 12.192 m (40.000 voet) of meer stijgen in de troposfeer, de onderste laag van de atmosfeer waarin we leven. Een typische onweerswolk kan een enorme hoeveelheid energie verzamelen. Als de omstandigheden goed zijn, zorgt deze energie voor een enorme opwaartse luchtstroom in de wolk, maar waar komt de energie vandaan??

Wolken worden gevormd wanneer waterdamp in de lucht condenseert. Door deze verandering in fysieke toestand komt warmte vrij, en warmte is een vorm van energie. Een groot deel van de energie van een onweersbui is het resultaat van de condensatie die de wolk vormt. Elke gram gecondenseerd water resulteert in ongeveer 600 calorieën aan warmte - en nog eens 80 calorieën aan warmte per gram water is het resultaat van bevriezing in de bovenste atmosfeer. Deze energie verhoogt de opwaartse temperatuur, evenals de kinetische energie van opwaartse en neerwaartse luchtbeweging. Bij een gemiddelde onweersbui komt ongeveer 10.000.000 kilowattuur energie vrij - het equivalent van een kernkop van 20 kiloton [bron: Britannica].

In supercell onweersbuien, de opwaartse luchtstroom is bijzonder sterk. Als ze sterk genoeg zijn, kan zich een draaikolk van lucht ontwikkelen, net zoals een draaikolk van water zich vormt in een gootsteen. Deze voorloper van de tornado wordt een mesocyclone, en is typisch 2 tot 6 mijl (3 tot 10 kilometer) breed. Als een mesocyclone wordt gevormd, is er een kans van ongeveer 50 procent dat de storm in ongeveer 30 minuten zal escaleren tot een tornado.

Sommige tornado's bestaan ​​uit een enkele draaikolk, maar andere keren uit meerdere zuigwervelingen draaien rond het centrum van een tornado. Deze stormen-in-een-storm mogen dan kleiner zijn, met een diameter van ongeveer 9 meter, maar ze ervaren extreem hoge rotatiesnelheden..

De tornado strekt zich uit uit een onweerswolk als een enorm, wervelend touw van lucht. Windsnelheden in het bereik van 200 tot 300 mph (322 tot 483 km / u) zijn niet ongewoon. Als de vortex de grond raakt, kan de snelheid van de wervelende wind (evenals de opwaartse luchtstroom en de drukverschillen) enorme schade aanrichten, huizen uit elkaar halen en mogelijk dodelijk puin weggooien..

De tornado volgt een pad dat wordt beheerst door de route van zijn ouderlijke onweerswolk, en hij lijkt vaak te springen. De hop ontstaat wanneer de vortex wordt verstoord. Je hebt waarschijnlijk gezien dat het gemakkelijk is om een ​​draaikolk in de kuip te verstoren, maar dan zal hij hervormen. Hetzelfde kan gebeuren met de draaikolk van een tornado, waardoor deze instort en zich langs zijn pad hervormt.

Kleinere tornado's gedijen misschien maar een paar minuten en bedekken minder dan een mijl grond. Grotere stormen kunnen echter urenlang op de grond blijven liggen, meer dan 150 km afleggen en onderweg vrijwel continue schade aanrichten.

Op dit punt vraag je je misschien af ​​hoe tornado's uiteindelijk verdwijnen. Wetenschappers debatteren nog steeds over hoe deze dodelijke stormen precies sterven, maar een van de hoofdverdachten is niemand minder dan het ouderonweer: de roterende mesocyclone. Tornado's hebben instabiliteit en rotatie nodig. Verstoor de luchtstroom, neem het vocht weg of vernietig de onstabiele balans van warme en koude lucht, en het kan niet functioneren. Vaak zal een tornado sterven vanwege de kou uitstroom van lucht door vallende neerslag verstoort het evenwicht.

Tornado's behoren tot de gevaarlijkste stormen op aarde en, aangezien meteorologen ernaar streven kwetsbare bevolkingsgroepen te beschermen door middel van vroegtijdige waarschuwing, helpt het om stormen te classificeren op basis van ernst en mogelijke schade. Tornado's werden origineel beoordeeld op de Fujita schaal, genoemd naar zijn uitvinder, meteoroloog T. Theodore Fujita van de Universiteit van Chicago. De meteoroloog heeft de schaal in 1971 gemaakt op basis van de windsnelheid en het soort schade veroorzaakt door een tornado. Er waren zes niveaus op de oorspronkelijke schaal.-

F0

• Windsnelheid: 40-72 mph (64-116 km / u)
• Lichte schade: Tranen takken van bomen; scheurt ondiepgewortelde bomen van de grond; kan bewegwijzering, verkeerslichten en schoorstenen beschadigen

F1

• Windsnelheid: 73-112 mph (117-180 km / uur)
• Matige schade: dakbedekkingsmaterialen en vinylbeplating kunnen worden verplaatst; stacaravans zijn zeer kwetsbaar en kunnen gemakkelijk van de fundering worden geslagen of omvallen; automobilisten kunnen van de weg af worden gestuurd en mogelijk worden omgedraaid

F2

• Windsnelheid: 113-157 mph (181-253 km / u)
• Aanzienlijke schade: gevestigde bomen worden gemakkelijk gerooid; stacaravans zijn gedecimeerd; hele daken kunnen van huizen worden gerukt; treinwagons en vrachtwagens worden omver gestoten; kleine voorwerpen worden gevaarlijke raketten

F3

• Windsnelheid: 158-206 mph (254-332 km / u)
• Ernstige schade: bossen worden vernietigd omdat de meeste bomen van de grond worden gerukt; hele treinen zijn ontspoord en omgestoten; muren en daken worden uit huizen gescheurd

F4

• Windsnelheid: 207 - 260 mph (333 - 418 km / u)
• Verwoestende schade: huizen en andere kleine gebouwen kunnen volledig worden verwoest; auto's worden door de lucht voortgestuwd

F5

• Windsnelheid: 261 - 318 mph (419 - 512 kph)
• Ongelooflijke schade: auto's worden projectielen als ze door de lucht worden geslingerd; hele huizen worden volledig verwoest nadat ze van de fundering zijn gescheurd en in de verte zijn getuimeld; constructies van gewapend beton kunnen ernstig worden beschadigd [bron: NOAA]

In februari 2007 werd de Fujita-schaal vervangen door de Enhanced Fujita-schaal. De nieuwe "EF" -schaal is vergelijkbaar met zijn voorganger. Het classificeert tornado's in zes verschillende categorieën (EF0 tot en met EF5 in plaats van F0 tot en met F5). Waar de EF-schaal echter verschilt, is het aantal criteria dat wordt gebruikt om de schade van een tornado te beoordelen. Ten eerste zijn er schade-indicatoren - objecten die in de tornado kunnen worden beschadigd. Deze zijn ingedeeld van 1 (kleine schuren) tot 28 (naaldhoutbomen). Elke schade-indicator kan ook variëren mate van schade (DOD's). Elke DOD komt overeen met geschatte windsnelheden.-

-Een motel heeft bijvoorbeeld 10 graden schade, variërend van gebroken ramen (3) tot het instorten van het grootste deel van het dak (6) tot volledige vernietiging van het gebouw (10). Als de ramen van een motel zijn gebroken, maar geen grotere schade oploopt, is de geschatte laagst mogelijke windsnelheid 74 mph (119 km / u), terwijl de geschatte hoogst mogelijke snelheid 107 mph (172 km / u) is. Meteorologen gemiddeld deze snelheden, wat betekent dat de verwachte windsnelheid 89 mph (143 km / u) is. Een onderzoek van de EF-schaal onthult dat 89 mph in de EF1-categorie valt, dus de tornado is geclassificeerd als een EF1. Zie de officiële NOAA-website voor meer informatie over de EF-schaal.

Tornado's en exploderende huizen

Heb je ooit gehoord dat een tornado je huis kan laten ontploffen? Deze specifieke mythe klinkt in eerste instantie geloofwaardig. Het idee is dat tornado's zo'n daling van de atmosferische druk veroorzaken dat de hogere druk in je huis het zal doen exploderen, tenzij je alle ramen opent. Gelukkig voor huiseigenaren is hier geen waarheid in. Tenzij je in een neergestort ruimteschip woont, heeft je huis waarschijnlijk voldoende ventilatie om een ​​explosie te voorkomen. Het enige dat de ramen kunnen openen, maakt het een beetje gemakkelijker voor puin om je te raken terwijl de storm erdoorheen rolt.

gerelateerde artikelen

• Hoe is het in het oog van een tornado?
• Is er echt "een stilte voor een storm"?
• Hoe Storm Chasers werken
• Hoe het Totable Tornado Observatory werkte
• Hoe het Tornado Intercept Vehicle werkt
• 15 Tornado-veiligheidstips-
• Hoe orkanen werken
• 5 meest destructieve stormen
• Hoe het weer werkt
• Hoe weerswaarschuwingen werken
• Hoe overstromingen werken
• Hoe bosbranden werken

Meer geweldige links

• FEMA Tornado-veiligheidstips
• Discovery's online Storm Chasers-spel

Bronnen

• 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. "De Online Tornado FAQ." NOAA. 26 mei 2008. (2 oktober 2008) http://www.spc.noaa.gov/faq/tornado/
• "Verrassingen van SOHO zijn onder meer Tornado's On The Sun." Science Daily. 20 april 1998. (26 september 2008) http://www.sciencedaily.com/releases/1998/04/980430083400.htm
• Swanson, Bob en Doyle Rice. "Vuurwerveling barst los tijdens de brand in Californië." USA Today. 13 juli 2006. (26 september 2008) http://blogs.usatoday.com/weather/2006/07/fire_whirl_erup.html
• Tarbuck, Edward en Frederick Lutgens. "Earth Science: Eleventh Edition." Pearson Prentice Hall. 2006.
• "Tornado." Britannica Online Encyclopædia. 2008. (26 september 2008) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/599941/tornado
• "Tornado-wetenschap, feiten en geschiedenis." WordsSideKick.com. (26 september 2008) -http: //www.livescience.com/environment/050322_tornado_season.html