“Tornados ödelägger söder och dödar minst 251”
Vad kan vara mer kraftfullt än denna riktiga nyhetsrubrik?
Tromborna som inspirerade det.
Tornado är naturens häftigaste stormar, med vindar som kan överstiga 480 kilometer i timmen (300 miles per timme). De slänger inte bara bilar (och ibland kor). Tragiskt nog dödar tornados också cirka 60 personer per år i USA. Men det är bara ett genomsnitt. Tromberna bakom rubriken fick så småningom skulden för 316 människors död. Alla dödades på en enda dag, den 27 april 2011, när ett massivt stormsystem snurrade av hundratals tornados.
Vänta, hundratals?
Ja, tornados är vanliga, särskilt i USA, som registrerar cirka 1 300 twisters per år. De flesta slår till över en bit av Great Plains med smeknamnet “Tornado Alley”. Tornado har också rapporterats på alla kontinenter utom Antarktis.
Våldet från tornados får meteorologer – forskare som studerar atmosfäriska händelser, inklusive väder – att lära sig mer om hur, varför och när tornados bildas från svåra åskväder som kallas superceller.
“Det finns någon hemlig ingrediens som gör att vissa av dessa åskväder skapar tornados, men vi vet inte vad den hemliga ingrediensen är”, säger Joshua Wurman. En meteorolog, han är grundare av Center for Severe Weather Research i Boulder, Colo.
Det han och andra forskare lär sig kan förbättra tornadoprognoser, ge mer exakta förvarningar och, viktigast av allt, rädda liv.
Recept på en tornado
En tornado är en våldsamt roterande luftpelare som sträcker sig från marken till ett åskväder ovanför. Tornado kan lämna en bana av skada upp till 1,6 kilometer (1 mile) bred. De kan resa mer än 160 kilometer (100 miles) över land och varar allt från minuter till mer än en timme.
Alla tornados börjar med ett åskväder men kräver andra ingredienser också. En är instabilitet. Luften är instabil när det är varmare närmare marken än det är högre upp. Den varma luften kommer att stiga, precis som en varmluftsballong gör.
Om den luften innehåller vattenånga kan ångan kondensera – eller omvandlas till droppar – vid de kallare temperaturerna högre upp. Dessa droppar kan så småningom falla som regn eller hagel. Omvandlingen av vatten från en gas till en vätska frigör också värme. Den värmen skapar starka uppåtgående luftströmmar, kallade uppströmmar.
Sean Waugh, NOAA/NSSL/VORTEX2
Tornado behöver också vindskjuvning. Vindskjuvning uppstår när vindar på olika avstånd över marken blåser i olika riktningar eller med olika hastighet. När vindarna blåser börjar ett horisontellt, osynligt rör av roterande luft att bildas i atmosfären. Det röret roterar parallellt med marken — föreställ dig en gigantisk snurrande fotboll eller kavel.
En stark uppströmning kan så småningom lyfta det roterande luftröret tills det är i huvudsak på ända (vinkelrätt mot marken). Snart börjar hela uppgången rotera och bildar den speciella typen av åskväder som kallas en supercell. Ibland drar den där spinningen till en tornado.
(Icke-supercellstromber bildas när marknära vindar som blåser från olika riktningar sätter ett vertikalt luftrör som snurrar. En uppströmning sträcker sedan ut det röret, vilket skapar en mindre och mindre våldsam tornado. När detta inträffar över vatten kallas det en vattenpipa. )
Denna bild av tornadobildning har hamnat i fokus under årtionden av studier.
“Jag tror faktiskt att vi har ett bra grepp om hur tornados bildas … vi vet mycket mer än vad vi inte vet”, säger Paul Markowski, en atmosfärsfysiker vid Pennsylvania State University.
Ingredienser saknas
Ännu okänt är varför bara en av fem superceller blir en tornado.
“För att vara rakt på sak kan vi inte se skillnad på de som kommer att bilda tornados och de som inte kommer att göra det”, säger Wurman.
Alla superceller roterar, vanligtvis moturs på norra halvklotet. Men en elak, roterande supercell kan snurra med i en timme innan den plötsligt skapar en tornado.
“Vi vet att stormen har en stor potential för tornados men vi har nästan inget sätt att säga exakt när i sitt liv den kommer att intensifiera sin rotation”, säger Markowski.
Och vad får supercellens vertikala, roterande luftpelare att dra ihop sig tillräckligt för att skapa en tromb?
Forskare förstår receptet för att skapa en storm, säger Jeff Trapp, en tornadoexpert på Purdue University. Det stora okända, säger han, är vilka förhållanden som krävs för att klämma in en brett roterande stormcell – vad meteorologer kallar en mesocyklon – i en tornado.
Jakten pågår
Meteorologi kräver att forskare gör observationer och mätningar under förhållanden som ofta är farliga. Det är inte en inomhusvetenskap.
“Vi kan inte göra en tornado i laboratoriet, även om vi försöker göra det med hjälp av datorer”, säger Wurman. Men för att verkligen förstå dessa stormar, “Vi måste gå ut i den verkliga världen, det är därför vi jagar tornado.”
Meteorologer jagar tornados över Great Plains varje år, vanligtvis under högsäsong, från mars till juni. Under 1994 och 1995, och igen 2009 till 2010, kombinerade dussintals av dessa forskare sina ansträngningar. Deras gigantiska fältprojekt kallades VORTEX — för
Verifiering av ursprunget till rotation i tornado-experiment. Det andra experimentet involverade mer än 100 forskare och studenter, några så unga som 18.
Det senaste VORTEX-projektet var faktiskt den största studien någonsin av tornadobildning. I flera veckor använde en strövande flock av forskare en flottilj av fordon och instrument för att studera superceller och tromborna de kan skapa.
Lastbilar bar mobila radarer för att mäta vindhastigheter och vindriktningar. Fjärrstyrda flygplan och ballonger mätte lufttemperatur, luftfuktighet, tryck, vindhastighet och riktning. Tillbaka på marken gjorde miniatyriserade, bilmonterade väderstationer samma sak. Och forskare släppte speciella sonder i vägarna för mötande tornados för att mäta deras kärnvindar.
“Det är rimligt att säga att tornados aldrig tidigare har studerats i så här detaljrikedom, med så mycket instrumentering”, säger meteorologen Karen Kosiba. Som VORTEX2-deltagare arbetar hon med Wurman vid Center for Severe Weather Research.
Under VORTEX2 mätte og observerade forskarna 25 superceller som gjorde tornados – och 25 som inte gjorde det. Hittills har forskarna genomfört analyser av tre av de tornadoproducerande supercellerna. De planerar att slutföra djupgående studier av de återstående 47 supercellerna under de kommande åren. Men deras tidiga resultat hjälper redan till att bekräfta hypoteser, eller testbara idéer och förklaringar, om tornadobildning.
Till exempel, tills för cirka 20 år sedan, trodde meteorologer att en varm uppströmning som lyfte ett roterande luftrör tills den var vinkelrät mot marken var tillräckligt för att skapa en tromb, säger Don Burgess. Han är meteorolog vid University of Oklahoma i Norman och en av VORTEX2:s främsta forskare. Tack vare data som samlats in från det projektet och dess föregångare (det ursprungliga VORTEX-projektet) vet idag meteorologer att tornadobildning inte är så enkelt.
Tidiga VORTEX2-fynd tyder på att svaren kan komma från den varma, fuktiga luften som dras in från en plats precis framför och till höger om en supercell, säger Burgess.
Inför ett åskväder strömmar en nedåtgående ström av sval, torr luft ut över marken. Detta kallas en “gustfront”. (Du kan känna det som en plötslig blåst av kylig luft när ett åskväder närmar sig.) Denna vindby avleder – eller lyfter – den varma, fuktiga marknära luften framför supercellen, visar VORTEX2-data.
Denna upplyftning av den varma, fuktiga luften till cirka 1 kilometer (0,6 miles) drar in den i ett virvlande, motsols flödesmönster. Luften blir snabbare när den vrider sig, säger Burgess, tidigare från National Oceanic and Atmospheric Administrations National Severe Storms Laboratory
Ungefär halvvägs runt stormen trycks denna luft sedan tillbaka mot marken av en nedåtgående luftström. Denna ström kallas en bakre flanknedgång. Nya VORTEX2-analyser tyder på att detta neddrag ytterligare pressar och komprimerar den roterande luftpelaren i supercellen, vilket påskyndar dess vridning. Neddraget trycker också den luften mot marken – potentiellt hela vägen upp till ytan, konstaterar Burgess.
Precis där, säger han, “är där en tornado föds.”
Dock måste nedgången vara precis lagom för att den snurrande luften ska bilda en tornado, konstaterar Markowski, som hjälpte till att planera VORTEX2. Om den är för stark eller för svag — ingen tornado.
Det är åtminstone bilden som den ser ut nu. Kommer denna teori att hålla när meteorologer tittar på sina mätningar av de andra supercellerna som studerades under VORTEX2? Det kan ta 10 år att ta reda på det, eftersom de gör sina analyser av alla 50 stormar.
För nära för komfort
Naturligtvis är meteorologer fokuserade på marken också av andra skäl. Det är där människor bor – och där tornados orsakar deras skada.
Överraskande nog vet meteorologer väldigt lite om tornadovindar på marknivå. Radar är till begränsad hjälp på grund av störningar från kullar, träd och hus. Denna teknik kan helt enkelt inte ge en fullständig, korrekt bild.
Det enda sättet att mäta hur kraftfulla och kaotiska dessa vindar är är att bädda in instrument i en twister, förklarar den oberoende stormjagaren Tim Samaras. “Det är den pusselbit jag tar till det vetenskapliga bordet.”
Att “jaga” tornados betyder verkligen att gå före dem. När den Bennett, Colo.-baserade Samaras lyckas ta sig rakt framför en tromb, släpper han en stålinkapslad sond av sin egen design i vridarens väg. Sedan flyr han och lämnar den hukande, koniska sonden för att rida ut stormen. Instrument inuti enheten registrerar tryck, fuktighet, temperatur, vindhastighet och riktning.
“Man skulle kunna tro att det skulle vara uppenbart, men vi vet inte hur starka vindarna är inuti en tornado”, säger Wurman och syftar särskilt på det våldsamma, marknära blåsandet som orsakar så mycket förstörelse. Meteorologerna vet inte heller vad som är värst: korta blåsningar av de snabbaste vindarna eller den ihållande bördan av långsammare vindar.
Tyvärr är träffar mindre vanliga än missar för stormjagare. Till exempel har Samaras jagat oräkneliga tornados, men bara fångat upp 20 eller 30. Och han har framgångsrikt placerat ut sonder i en tornados väg bara ett dussin gånger.
“Skämtet är: Om du försöker bli träffad av en tornado är det verkligen svårt att göra”, säger Kosiba från Center for Severe Weather Research.
Du har blivit varnad Om du inte vill bli träffad av en tornado kan du lita på den förbättrade noggrannheten i tornadovarningar. Tyvärr är det fortfarande en ny utmaning att få folk att uppmärksamma dessa varningar.
På 1980-talet föregick en varning bara en av fyra tornados. I dag utfärdar National Weather Service en förvarning för tre av fyra tornados.
“Och om vi bara tittar på de 100 eller 200 starkaste tromborna varje år, varnas 90 till 95 procent av dem i förväg”, säger Harold Brooks. Han är forskarmeteorolog vid National Severe Storms Laboratory i Norman, Okla.
Naturligtvis finns det gott om falsklarm: Tre av fyra varningar är inte följt av en tornado.
“Om du vill varna för de flesta tornados måste du acceptera många falska larm”, konstaterar Brooks.
Från och med 2011 var den genomsnittliga förskottstiden för en tornadovarning nästan 15 minuter, enligt National Weather Service. Att förlänga varningsperioden med några minuter kan rädda fler liv – om människor agerar. Det gör ont för meteorologer när de som befinner sig i en tornados väg inte lyssnar på deras varningar.
“Vi försöker göra den bästa forskningen i världen när det gäller hur detta fenomen uppstår och försöker sedan förutsäga det”, säger Trapp, Purdue-tornadoexperten. Men om forskare får allmänheten rätt information – men misslyckas med att få allmänheten att vidta rätt åtgärder – “så har vi misslyckats med vårt uppdrag”, säger han.
Tidigare i år började National Weather Service använda ett mycket mer dramatiskt språk i vissa tornadovarningar. Till exempel utfärdade den den särskilt starka varningen nedan för Wichita, Kan., kl. 22.27 den 14 april.
DETTA ÄR EN LIVSHOTANDE SITUATION. DU KAN DÖDAS OM INTE UNDERJORD ELLER I ETT TORNADOSKYDD. FULLSTÄNDIG FÖRSTÖRELSE AV HELA kvarteren ÄR SANNOLIK.
Fungerade det nya och starkare språket? Det är omöjligt att bedöma från bara ett exempel. Ingen dog dock.
Ordsökning (klick här för att skriva ut pussel)
Leave a Reply