Смерч явление. Торнадо. Как образуется это явление

Торнадо в Джоплине

За всю историю человечества на людей не раз обрушивались множественные стихийные бедствия. Одним из самых страшных событий стало возникновение торнадо, пронёсшегося по центру города Джоплин в США.

По словам очевидцев 22 мая 2011 года в 17 часов 45 минут по местному времени появился мощный торнадо. Это был самый сильный торнадо за последние сотни лет, который с легкостью сносил несколько десятков грузовых машин, разрушая на своем пути радиостанции и телестанции. Сила торнадо была настолько мощной, что из огромных зданий оставались только горы мусора. Спасатели работали не покладая рук, чтобы освободить людей, оставшихся под обломками обрушившихся зданий. К счастью многих из пострадавших удалось спасти. Сильный поток ветра сносил кровлю и крыши. Люди видели, как смерч вырывал с корнем деревья, поднимал вверх машины, которые потом летели в жилые дома и разбивались о них словно щепки.

Торнадо спровоцирован жарой

Торнадо считается одним из самых неистовых стихийных бедствий. Он представляет собой узкий столб воздуха, вращающийся с неимоверной скоростью. Видимый признак, который отличает торнадо от сильного ветра – это воронка. Мусор и пыль вращаются внутри смерча с огромной скоростью, что делает его большим и заметным. Диаметр воронки составляет около ста метров от уровня земли, и кружится со скоростью от 150 до 500 километров в час. Наиболее частые возникновения торнадо замечены в центральных областях Америки, но иногда бывают и в Индии, реже в других странах.

Сильный торнадо, возникший в городе Джоплин, был спровоцирован аномально жаркой погодой + 38-40 градусов, которая установилась в данном районе США и держалась несколько дней. Только за последние сто лет, наиболее частые и сильные торнадо настигают районы Соединенных штатов. Все это связно, как считают ученые, в основном с условиями погоды, а также с частым изменением климата. В общей сложности, они выделяют около двух разновидностей торнадо. Первый тип возникновения – из-за сильнейшей грозы. Второй тип – возникает вследствие других погодных условий. Торнадо, появившийся из-за грозы, считается наиболее опасным. Особенно мощные торнадо образуются в результате сильной грозовой бури.

Суперселлс

Наиболее разрушительными и смертоносными торнадо считаются образования находящиеся под огромными дождевыми облаками. В США их называют «суперселлс». Во время вращения эти облака образуют мезоциклоны. Именно они приносят сильные грозы, шквалистый ветер, град крупного размера, ливни и как следствие торнадо. За всю историю больше всего из-за подобных смерчей в США страдает штат Техас.

Только 11 мая 1953 года торнадо в центре Техаса унесло с собой жизни ста четырнадцати людей и нанеся огромные разрухи городу. Еще одна наиболее страшная драма, связанная со смерчем, произошла опять-таки в США в 1925 году. Тогда торнадо прошел по территориям штатов Индиана, Иллинойс и Миссури, унеся за собой жизни шестисот восьмидесяти девяти человек. Важно заметить, что каждый год в штатах Америки возникает около тысячи торнадо. Трудно сказать точную цифру потому как из-за возникновения в малозаселенных местностях они не фиксируются.

Сезон торнадо длится от начала весны и до середины лета. В одних штатах сезон торнадо возникает в период мая, а в других приходится на июнь – июль. Иногда могут и возникнуть в любое время года, в зависимости от погодных условий.

Смерч (синонимы — торнадо, тромб, мезо-ураган) — сильный вихрь, образующийся в жаркую погоду под хорошо развитым кучево-дождевым облаком и распространяющийся к поверхности земли или водоема в виде гигантского темного вращающегося столба или воронки.

Вихрь имеет вертикальную (или слегка наклоненную к горизонту) ось вращения, высота вихря составляет сотни метров (в ряде случаев 1-2 км), диаметр 10-30 м, время существования — от нескольких минут до часа и более.

Смерч проходит узкой полосой, так что непосредственно на метеостанции значительного усиления ветра может и не быть, но фактически внутри смерча скорость ветра достигает 20-30 м/с и более. Смерч чаще всего сопровождается ливневым дождем и грозой , иногда градом.

В центре смерча отмечается очень низкое давление, вследствие чего он засасывает в себя все, что встречается на пути, и может поднять воду, почву, отдельные предметы, постройки, перенося их иногда на значительные расстояния .

Возможности и способы прогнозировани

Смерч — явление, которое трудно спрогнозировать. Система мониторинга смерчей базируется на системе визуальных наблюдений сетью станций и постов, что практически позволяет определить только азимут перемещения смерча .

Техническими средствами, позволяющими иногда обнаружить смерчи, являются метеорологические радиолокаторы. Однако обычный радиолокатор не в состоянии установить наличие смерча, поскольку размеры смерча слишком малы. Случаи обнаружения смерчей обычными радиолокаторами отмечались лишь на очень близком расстоянии. Большую помощь радиолокатор может оказать при слежении за смерчем.

Когда на экране радиолокатора можно выделить радиоэхо облака, связанное со смерчем, оказывается возможным за один — два часа предупредить о приближении смерча .

В оперативной работе ряда метеорологических служб используются доплеровские радиолокаторы .

Защита населения при ураганах, бурях, смерчах

По скорости распространения опасности ураганы, бури и смерчи, могут быть отнесены к чрезвычайным событиям с умеренной скоростью распространения, что позволяет осуществлять широкий комплекс предупредительных мероприятий как в период, предшествующий непосредственной угрозе возникновения, так и после их возникновения — до момента прямого воздействия.

Эти мероприятия по времени подразделяются на две группы: заблаговременные (предупредительные) мероприятия и работы; оперативные защитные мероприятия, проводимые после объявления неблагоприятного прогноза, непосредственно перед данным ураганом (бурей, смерчем).

Заблаговременные (предупредительные) мероприятия и работы осуществляются с целью предотвращения значительного ущерба задолго до начала воздействия урагана, бури и смерча и могут охватывать продолжительный отрезок времени.

К заблаговременным мероприятиям относятся: ограничение в землепользовании в районах частого прохождения ураганов, бурь и смерчей; ограничение в размещении объектов с опасными производствами; демонтаж некоторых устаревших или непрочных зданий и сооружений; укрепление производственных, жилых и иных зданий, и сооружений; проведение инженерно-технических мероприятий по снижению риска опасных производств в условиях сильного ветра, в т.ч. повышение физической стойкости хранилищ и оборудования с легковоспламеняющимися и другими опасными веществами; создание материально-технических резервов; подготовка населения и персонала спасательных служб.

К защитным мероприятиям, проводимым после получения штормового предупреждения, относят: прогнозирование пути прохождения и времени подхода к различным районам урагана (бури, смерча), а также его последствий; оперативное увеличение размеров материально-технического резерва, необходимого для ликвидации последствий урагана (бури, смерча); частичную эвакуацию населения; подготовку убежищ, подвалов и других заглубленных помещений для защиты населения; перемещение в прочные или заглубленные помещения уникального и особо ценного имущества; подготовку к восстановительным работам и мерам по жизнеобеспечению населения.

В России смерчи не часты. Наиболее известны московские смерчи 1904 года. Тогда 29 июня из грозового облака над окраиной Москвы спустилось несколько воронок, разрушивших большое количество зданий — как городских, так и деревенских. Смерчи сопровождались грозовыми явлениями — темнотой, громом и молниями.

Материал подготовлен на основе информации из открытых источников

Смерч или торнадо - удивительное и грозное природное явление, которое нередко превращается в масштабное стихийное бедствие. Оно может быть разным по скорости, размеру, продолжительности, характеру и форме. По сути, это движение воздуха, который сам по себе не виден. Та ужасающая картина, которую мы можем наблюдать - это не сам вихрь, а песок, вода, мусор, предметы и все то, что он поднял в воздух. Говоря кратко, смерч - это атмосферный вихрь, возникающий из-за разности температур воздуха, воды или суши, но изучить его до такой степени, чтобы спрогнозировать, а тем более предотвратить или укротить, человек пока не смог.

Ответить исчерпывающе на этот вопрос ученые пока не могут. На сегодняшний день изучены лишь определенные тенденции возникновения их типичных форм.

Кратко причиной возникновения смерчей являются резкие перепады температур воздуха над землей (сушей) и в верхних слоях атмосферы. Описание природного явления смерч можно разделить на три этапа.

1 этап - зарождение

Оно может происходить как на земле, так и в высоких слоях атмосферы, обычно на высоте 3-4 км, там, где, по докладам ученых, лежит ось воздушных потоков и где они чаще всего меняют силу и направление. В небе их источником является грозовое облако, представляющее собой контрастно холодную массу. Это провоцирует устремление теплых воздушных масс вверх, что при большой скорости их движения создает зону разрежения, и возле облака образуется сначала небольшая воронка.

2 этап - лавинообразное развитие

В небольшой поначалу вихревой поток мгновенно втягиваются новые слои теплого снизу и холодного сверху воздуха, что делает процесс лавинообразным и приводит к увеличению вихревых потоков с большим потенциалом энергии. Потенциальная тепловая энергия переходит в кинетическую. Движется она в сторону более холодных воздушных масс, которые, попадая в зону разрежения и низкого давления, охлаждаются еще больше, мощность торнадо нарастает, сметая все на пути.

3 этап - угасание

По мере уменьшения объемов воздуха с контрастными температурами мощность смерча ослабевает, его извивающаяся змейка становится все уже, затем отрывается от земли и, поднимаясь вверх, постепенно уходит обратно в материнское облако.

«Сердце» торнадо

Так называют область сильно разреженного воздуха в центре вихревого потока. Попадание в нее наиболее опасно, поскольку из-за крайне низкого давления попавшие в нее предметы попросту взрываются.

У человека возникает компрессионный синдром, как при разгерметизации самолета на большой высоте, его органы могут разорваться от внутреннего давления. На периферии воронки люди и предметы могут подниматься на большую высоту, наибольшую опасность представляет огромная скорость движения, при которой причиной гибели и увечий служат столкновения и падения. Но в истории известно немало случаев, когда подхваченные вихрем люди, машины и целые строения переносилось на большие расстояния и практически без повреждений опускались на землю.

Их будет больше

Для возникновения вихревого потока нужен колоссальный запас энергии. Источником ее является солнце, а к локальному выделению приводит обычно накопленный в воздухе водяной пар. По мере увеличения температуры воды в мировом океане увеличивается и концентрация водяного пара, что приводит к росту количества этих стихийных бедствий. Как следствие, прогнозируется не только рост случаев торнадо, но и возрастание их мощности.

Сколько длится смерч?

Продолжительность смерча и каждой его стадии непредсказуемы. Может пройти несколько минут, а может несколько часов, хотя последнее скорее является исключением. В истории зафиксированных наблюдений рекорд в этом отношении принадлежит торнадо, который случился в 1917 году и вошел в историю как Мэттунский. Он свирепствовал 7часов 20 мин. Количество его жертв составило, как минимум, 110 человек, а протяженность разрушений - 500 км.

Нет у вихревых потоков и стабильной скорости, обычно она составляет 40-60км/час, но бывает и гораздо больше. Измерения зафиксировали максимальный порог в 210 км/час, но данные не являются точными, ибо измерить практически эту скорость очень сложно из-за огромной разрушительной мощности. Данные высчитываются теоретически.

Передвигаться смерч при этом может на значительные расстояния, при этом, возникнув из облака, всегда движется вместе с ним.

Что такое каскад и футляр?

Поскольку то, что мы видим, это не сам смерч, а то, что он поднял в воздух, размеры воронки обычно кажутся большими, чем они есть на самом деле. Поднятые вверх тяжеловесные предметы центробежной силой выносятся на периферию, где мощности потока уже не хватает для их удержания, и они разлетаются в стороны, образуя так называемый каскад, который захватывает нижнюю часть. Если он не соприкасается с землей, а наблюдается в верхней части, его называют футляр. Именно они создают видимость большого диаметра вихря.

По описанию характера природного явления - ничем. Иногда принято считать, что первый возникает над сушей, а второй над водной поверхностью. На самом деле это лишь разновидности одного и того же, а их называния обусловлены лишь языковыми ассоциациями. У славян от древнерусского корня слова «смерть» (смерч), на американском континенте - от «tornado» (вращение, вращающийся).

Разновидности смерчей

Наблюдаемое природное явление классифицируется по форме, характеру зарождения и другим признакам.

Бичеподобные

Их можно наблюдать чаще всего. Ствол воронки гладкий, достаточно тонкий, прямой или извивающийся. Длина ее значительно превышает ширину. Разрушения от них обычно менее сильные, наблюдать их часто можно над поверхностью воды.

Расплывчатые

Как понятно из названия, эти вихри не имеют четких очертаний и больше похожи на взлохмаченное кружащееся облако. Диаметр их таков, что может значительно превышать высоту и захватывать значительные территории. К этой категории обычно относят торнадо, чей охват превышает 0,5 км. Они является опаснее бичеподобных и часто несут с собой катастрофические последствия.

Составные

Еще более опасная разновидность, представляющая собой несколько столбов, которые образуются возле основного торнадо. Захватывают большие территории и бывают более продолжительными по времени.

Огненные

Это самые страшные, но, к счастью, очень редкие смерчи. Зарождаются они на больших пожарищах или при извержении вулкана. Большие пласты раскаленного и, как следствие, разреженного воздуха стремительно поднимаются вверх, смешиваясь с холодными потоками и образуя огненные вихри, которые не только рушат, но и сжигают все на своем пути. Они способны разносить пожары на десятки километров, не оставляя после себя ничего живого.

Водяные

Возникают над водоемами без сильного течения (моря, озера) в местах, где над холодной водой сильно прогревается воздух. Опускаясь до поверхности, воронка вовлекает в себя и раскручивает толщу воды, разбивая ее на водяную пыль, которая поднимается высоко в воздух. Это самые короткие вихри, которые «живут» не более нескольких минут.

Земляные

Возникают чрезвычайно редко, ибо для их зарождения требуется сочетание нескольких природных факторов. В основе такого торнадо лежит такой катаклизм, как оползень или землетрясение. Если смерч возникает в этом месте, он поднимает столб земли, который имеет бичеподобную форму. Но этим дело не ограничивается. Снаружи этот столб облекается в еще одну оболочку (каскад или футляр), которые состоят из земляной жижи (если причиной был оползень) или камней, которые могут быть поистине огромными, если происходит землетрясение. Такие смерчи чрезвычайно опасны для людей.

Снежные

Возникают в зимнее время во время схода лавин или сильных метелей.

Песчаные

Имеют принципиальное отличие в характере образования воздушных завихрений, которые приводят к неконтролируемому процессу. Происходит это не высоко над землей в грозовом холодном облаке, а на земле из-за сильно раскаленного песка, над которым воздух перегревается до критических температур и создает область разреженного давления. Устремляющиеся сюда холодные массы поднимают песок и образуют внушительного диаметра песчаный столб, движущийся в сторону холодных масс и не имеющий над собой материнского облака. Описаны случаи, когда песчаный смерч держался до 2 часов. Затухание в этом случае происходит не вверх, а вниз.

Невидимые

Это разновидность бичеобразных торнадо, которые либо не доходят до земли и не вовлекают в себя пыль, мусор, песок и т.д., либо опускаются на совершенно гладкую поверхность, например, каменистую скалу. Опасны тем, что практически не видны, однако, и возникают они в местах, где редко наносят ущерб людям.

Чем отличается смерч от урагана?

Ураган представляет собой движение не вертикальной и спиралеобразной, а горизонтальной прямолинейной направленности. Причиной его является разница температур не в разных слоях атмосферы в зависимости от их высоты, а температурные перепады возле земной поверхности.

Каждый торнадо имеет не только индивидуальную форму и цвет, но и свой звук, который зависит от характера и рельефа местности и от набора предметов, которые он несет.
Наиболее частое место образования этого природного явления - Североамериканский континент, особенно в США. Здесь ежегодно фиксируется более 800 случаев их возникновения. Поэтому при постройке дома во многих штатах предусматривают специальное убежище под землей.
Изменение климата приводит к тому, что торнадо появляются там, где они не возникали никогда прежде, несмотря на то, что у них есть излюбленные места, как и у землетрясений.
Наибольшее их количество зарождается между 45 и 60 параллелями, в то время как в США они охватывают гораздо большую площадь и доходят до 30 параллели.
Ночные смерчи - явление редкое. В основном они возникают в дневные и вечерние часы.
Весной и летом, т.е. в период, когда температура повышается или стабильно высока, их появление случается в 5 раз чаще, чем в остальное время года. Любимые месяцы этого катаклизма - май и июль.
Чтобы обогнать вихревой поток со средними показателями, нужно развить скорость не менее 100 км/час.

Есть случаи не только выживших, но почти не пострадавших людей, которые побывали в «сердце» смерча.
Именно это явление является причиной невероятных дождей из денег, лягушек, пауков, рыб и прочего невероятного для дождя содержимого.
Однажды на небольшое рыболовецкое судно, вышедшее на промысел в Охотское море, с неба рухнула корова, унесенная откуда-то смерчем. Судно пошло ко дну, но экипаж был спасен.
Смерчи возникают не только на Земле. Например, наблюдаемое на поверхности Юпитера так называемое Большое Красное Пятно - не что иное как чудовищное торнадо, которое бушует на этой планете уже более 300 лет.
Невозможно спрятаться от крутящегося вихря на поверхности земли. Для этого подходят только подземные убежища.
В нашем полушарии вихревые потоки движутся по часовой стрелке, тогда как в противоположном полушарии - наоборот.
Возникают они только в облачную погоду с грозовыми тучами.
Случались смерчи с диаметром нижнего основания «хобота» в несколько километров.
Воздух в центре воронки неподвижен и спокоен, но дышать там практически нечем из-за его сильной разреженности.

Природное явление смерч

Инструкция

О фактах возникновения становится известно регулярно, в течение всего года на всех континентах – в Австралии и Европе, Африке и Азии. Тем не менее, зоной наиболее частых торнадо по-прежнему остается США, где их случается более тысячи ежегодно. После контакта с земной поверхностью, путь торнадо обычно составляет не менее нескольких километров, хотя были зафиксированы факты масштабных разрушений, вызванных торнадо, на маршрутах протяженностью до 50 километров. При этом ширина такого пути составляла более 1 километра. Скорость ветра внутри торнадо достигает 160 км/ч, но в самых суровых случаях может превышать и 400км/ч.

Для того чтобы классифицировать торнадо, следует знать, что так же, как ураганы и тропические штормы, торнадо имеют самые разные формы и размеры. Они могут разниться от слабых (наиболее распространенных) до предельно сильных и жестоких, диаметр столба которых достигает 2 километров. Согласно данным многолетних метеорологических наблюдений, более шестидесяти процентов торнадо – слабые. Такие вызывают не более пяти процентов смертей, держатся они не более 1 – 10 минут, и скорость ветра в них примерно 180-320км/ч. Сильные торнадо регистрируются в двадцати девяти процентов случаев. Такие вихри несут более тридцати процентов смертей и наблюдаются не менее двадцати минут. Жестокие торнадо – самая ужасная категория. Таких бывает всего не более двух процентов. Но приносят они не менее семидесяти процентов смертельных случаев и длятся не менее часа.

В настоящее время практически нет способов, которые позволили бы измерить скорость ветра внутри торнадо. Так как разрушительная сила воздушного столба превосходит пределы прочности измерительных конструкций и материалов. Поэтому существующая градация интенсивности торнадо базируется на оценке произведенных им разрушений. Такая система измерений носит название Расширенной Шкалы Фуджито (EF) по имени профессора Чикагского Университета США Теда Фуджито. Фуджито впервые разработал свою систему в 1971 году. Первоначально она называлась F-шкалой. По ней проводилась классификация торнадо от F0 – самых слабых, до F5 – самых сильных. Скорость ветра определялась по силе воздействия воздушного столба и справочным данным о том, какая сила нужна для разрушения разных типовых построек. Позднее, в начале 90-х, в эту систему были внесены изменения, связанные в прогрессом в области строительства и технологий и пониманием того, каковы должны быть силы воздействия для разрушения деревьев, средств транспорта, высотных зданий.

Атмосферные явления смерч и торнадо (разница между которыми известна не всем) - . Как и грозы, они возникают в весеннее и летнее время и могут сопровождаться большими разрушениями.

Отличие двух бурь

Главное различие между смерчем и торнадо – причины возникновения:

Смерч образуется, когда холодный воздух вторгается на теплую поверхность воды или земли.
Торнадо образуется в результате вращения воздуха в супер ячейках – самых крупных из грозовых облаков.

Особенность смерча – вихрь поднимается от земли, принимая форму столба. В отличие от торнадо, смерч может быть не связан с расширением грозового фронта. В XX веке для обозначения самых крупных торнадо использовался термин «тромб». Так называли торнадо и смерчи, диаметр которых вырастал до сотен метров.

Вихревое движение внутри грозового облака приводит к образованию торнадо. Его развитие идет от верхних слоев тучи к нижним. Торнадо спускается из облака вниз, напоминая гигантский хобот.

Торнадо имеет свою структуру:

периферия, где находятся самые мощные вихревые токи;
сердцевина, где давление ниже.

Сила торнадо способна поглощать мелкие предметы, мусор, а также живых существ и даже автомобили. В зоне урагана скорость ветра может вырастать до ста метров в секунду. Проход «хобота» торнадо через здание сопровождается разрушением дверей и окон, а иногда – даже стен. Из-за перепадов давления стены при проходе торнадо лопаются.

Например, в апреле 2015 года от торнадо пострадал небольшой городок Фэйрдейл (Иллинойс). Почти все из пятидесяти строений поселения пострадали от урагана, и многие из них были разрушены.

Обычно скорость торнадо не превышает 180 километров в час. Размер торнадо в поперечнике составляет около 80 метров, и смертоносный вихрь проходит до рассеивания расстояние в несколько километров. Самые опасные вихри разгоняются до 500 километров в час, вырастают до диаметра 3 километров и способны преодолевать десятки километров.

Торнадо делятся на несколько видов. Особенность одного из них – наличие нескольких «хоботов». Дополнительные, меньшие по диаметру и силе вихри вращаются вокруг главного. Они входят в структуру большинства торнадо, но не всегда их можно увидеть. Дополнительные вихри образуются, когда основной столб достигает земли, в результате переплетающихся восходящих и нисходящих движений воздуха.

Облака-супер ячейки способны создавать циклы торнадо. Тучи либо выпускают одновременно несколько вихревых столбов, либо – один за другим. Также у вихря может появиться торнадо-спутник, который существует за пределами главного торнадо и образуется в результате действия других механизмов.

Примером торнадо с несколькими вихрями может быть ураган, который обрушился в мае 2011 года на город Джоплин (штат Миссури). Несколько связанных между собой вихрей прошли сквозь город с запада на восток. Меньше чем за полчаса чудовищные вихри убили 158 человек и разрушили значительную часть города.

Над водоемами могут образовываться водяные торнадо. Как правило, они уступают своим «сухопутным» коллегам. Такие атмосферные явления характерны, прежде всего, для тропических регионов. Но есть примеры водяных торнадо в Европе, на Великих озерах США и Большом Соленом озере.

Водяной торнадо переживает пятиэтапный жизненный цикл:

возникновение темного пятна на поверхности воды;
возникновение водяной спирали над поверхностью;
формирование распылительного кольца;
развитие воронки вихря;
распад водяного торнадо.

Как и в случае с обычными вихрями, водяные торнадо возникают в результате появления над водоемом грозовых облаков. Обычный торнадо, пересекая поверхность озера, тоже может превратиться в водяной.

В особых случаях в холодные месяцы над водоемом может возникнуть снежный торнадо. Его возникновение – большая редкость, и в распоряжении ученых есть только шесть фотографий этого необычного явления. Четыре из их относятся к канадской провинции Онтарио. Для возникновения снежного вихря нужны холодный воздух, относительно теплая вода озера, туман и сильный ветер, сосредотачивающийся на оси водоема.

Пар горячих источников и дым предприятий могут послужить материалом для «парового торнадо». В жаркие дни в пустынных районах могут образовываться пылевые вихри. По своей форме они напоминают торнадо, а по силе – сравнимы со слабейшими из них. Поскольку пылевые вихри образуются в ясную погоду и не связаны с облаками, их не относят к классу «торнадо».

Традиционно, смерч и торнадо, разница между которыми не принципиальна для разрушительной силы, чаще всего возникают в Северной Америке. Есть немало примеров, когда от этих явлений страдали города, а неоднократно нападение торнадо на города заканчивалось катастрофой с гибелью людей. Территория Европы и Европейской части тоже подвержены этому атмосферному явлению.