Tornádók

Kun Sándor (Viharvadászok Egyesülete)
Csirmaz Kálmán (Országos Meteorológiai Szolgálat)
Buglyó Anett (Viharvadászok Egyesülete)

1. A tornádó definíciója, általános jellemzése

A tornádó egy olyan intenzíven örvénylő légoszlop, amely általában zivatarfelhőhöz kapcsolódik,  abból alányúlva (1. illetve 2. kép) kapcsolatba kerül a felszínnel, és ott károkat képes okozni. Így az olyan örvény, ami a felhőalapból ered, de a felszínt nem éri el, nem tekinthető tornádónak, ezt tubának vagy felhőtölcsérnek hívjuk. Ugyanakkor az alulról építkező, az erőteljes napsugárzás hatására kialakuló és időnként akár károkat is okozni képes örvényeket, az ún. porördögöket sem tekintjük tornádónak.

1. kép: Tipikus tornádó struktúra és a hozzá kapcsolódó felhőzet

2. kép: Tipikus tornádó struktúra és a hozzá kapcsolódó felhőzet

A tornádók illetve felhőtölcsérek vizuális megjelenésüket általában annak köszönhetik, hogy belsejükben a drasztikusan lecsökkenő légnyomás hatására a vízgőz kicsapódik (idegen szóval kondenzálódik), ami létrehozza a jellegzetes formájú - távolról gyakran ék vagy keskeny kötél alakú, a felhő felé kiszélesedő – felhőképződményt (3. kép). Amennyiben a levegő túl száraz vagy a nyomás nem elég alacsony ahhoz, hogy a tölcsérforma kialakuljon vagy a talajig fejlődjön, a tornádót forgó por vagy törmelék tömegként figyelhetjük meg (4. kép). A tornádó definíciójával kapcsolatban hangsúlyozni kell, hogy a tornádó a levegő forgása, nem pedig a felhőzet forgása. Így ha nem is látjuk a felhőtölcsért földet érni vagy egyáltalán semmi sincs, ami megfesse a forgást a felszínen, ám az örvény mégis pusztít, akkor is tornádóról beszélünk. Néhány esetben pedig a csapadék miatt nehézkes a vizuális érzékelésük (a sűrű csapadék elfedi), ebből kifolyólag szabad szemmel nem is követhetőek nyomon, illetve megfigyelésük csak egy bizonyos, korlátozott szögből lehetséges (5. kép).

3. kép: Különféle jellegzetes tornádó formák(forrás: Howard B. Bluestein)

4. kép: Példa olyan tornádóra, amelyet a felszíni törmelék tesz láthatóvá(forrás: Howard B. Bluestein)

5. kép: Csapadékfüggönybe burkolózó tornádó(forrás: Howard B. Bluestein)

A tornádók élettartama változó, fennmaradhatnak néhány percig vagy akár egy óránál tovább is, ám a legtöbb esetben csak mintegy 10 percig vannak jelen. Átmérőjük általában néhány száz méter, de alapvetően 10 m-től 1,5-2 km-ig terjedhet, rendkívüli esetben pedig akár a 3-4 km-t is elérheti. Általában egy tornádó erősödésével nő annak átmérője és élettartama, azonban ez a megállapítás a megfigyelések alapján nem mindig érvényes. A szél sebessége a tornádókban 20 m/s-tól 140 m/s-ig terjedhet, bár általában azzal kapcsolatban nincs egyetértés, hogy mi a sebességkritérium alsó határa. A veszélyes időjárási események, azon belül is a szupercellák kísérőjelenségei közül a tornádók a legpusztítóbbak és legveszélyesebbek. A legerősebb tornádók mind szupercellákhoz köthetőek, azonban a jelenség kialakulásához nem szükséges e zivatartípus létrejötte.

Az északi féltekén a legtöbb tornádó ciklonálisan (azaz az óramutató járásával ellentétesen) örvénylik az őket létrehozó szupercellához hasonlóan, azonban néhány esetben anticiklonálisan (azaz az óramutató járásával megegyezően) örvénylő tornádós szupercellák is előfordulnak. Egyes tornádók további kisebb skálájú örvényeket tartalmazhatnak, melyek a fő örvény tengelye körül mozognak (6.kép). Ezeket szívótölcséreknek nevezzük, az ilyen tulajdonságú tornádókat pedig ún. többörvényes tornádóknak hívjuk. Úgy tűnik, hogy ezen másodlagos örvények a felelősek a lokálisan jelentkező rendkívüli pusztításért és a károk térbeli változékonyságáért.

Amikor egy örvénylő légoszlop egy kondenzációs tölcsérfelhőként láthatóvá válik és nincs kapcsolatban a felszínnel, akkor azt tubának nevezzük. Sokszor azonban nehéz eldönteni, hogy tubáról vagy tornádóról beszélünk, ha a talaj menti örvénylés nem elég erős ahhoz és/vagy a felszíni viszonyok korlátozzák, hogy látható törmelék kerüljön a magasba.

6. kép: Példa többörvényes tornádóra

Számos légköri, természeti jelenséget, ember alkotta építményt vagy mesterséges képződményt észlelhetünk tévesen tornádónak. Ilyenek lehetnek például:

• Fractus felhőformációk: ezek általában az intenzív csapadékhullás következtében létrejött, tépett struktúrájú felhőfoszlányok, melyek megvastagodva tornádószerű alakot vehetnek fel (7. kép)
• Csapadéksáv: zivatarok intenzív, határozott kontúrú csapadéksávja is emlékeztethet tornádóra (8. kép)
• Farokfelhő: általában szupercellás zivataroknál fordul elő, és a feláramlás által történő erőteljes szívást jelzi. Ilyen esetekben a csapadékos terület felől is megindul a levegő áramlása a feláramlás és a mezociklon területe felé, aminek hatására a vízgőz kicsapódása azonnal végbemegy, ez pedig létrehozza a jellegzetes farok formájú felhőalakot. (9. kép)
• Füst: A zivatar beszívása esetenként nem csak a csapadékos területre, hanem a felszíni törmelékre vagy gyárkéményre is kiterjed. A függőlegesen felszívódó anyagot pedig tévesen tornádónak ítélhetjük.  (10.és 11. kép)
• gustnadó: ez a fajta forgószél a zivatarok kifutószél frontja mentén jelenik meg, annak a perdületét hasznosítja. Bár gustnadók vizuálisan nagyon hasonlítanak a tornádóhoz, világos megkülönböztető jegyük lehet, hogy nem a felhőből nyúlnak alá, hanem a talajról építkeznek felfelé egy szélrohamvonal mentén.
• Távoli adótorony
• Távoli gabonasiló

Annak eldöntéséhez, hogy az általunk megfigyelt jelenség tornádó-e (tuba) vagy sem, érdemes azt néhány percen keresztül megvizsgálni, és a következő kérdéseket feltenni:

• Tisztán látom?
• A megfigyelt jelenség egy vertikális tengely körül örvénylik?
• A jelenség a zivatar felhőalapjához kapcsolódik?
• A jelenség a zivatarcella azon részén helyezkedik el, ahol a tornádók jellemzően megjelennek? (pl. a szupercella hátsó oldalán a fő feláramlás régiójában, azaz a mezociklon legintenzívebben örvénylő részében)
• Ha úgy tűnik, hogy egy tornádóról van szó, akkor képződik törmelék a felszínen?

Amennyiben ezen kérdések bármelyikére is nemleges választ kapunk, akkor jó eséllyel nem tornádót (tubát) látunk.

7. kép: Példa fractus felhőkre, melyeket tévesen akár tornádónak is észlelhetnénk

8. kép: Tornádó alakú csapadéksáv

9. kép: Tornádóra emlékeztető farokfelhő

10. kép: Felszíni törmelék felszívása, amelyet gyakran tévesen tornádóként azonosítanak
(forrás: accuweather.com)

11. kép: Füst felszívása, amelyet gyakran tévesen tornádóként azonosítanak

2. Tornádók földrajzi elterjedése

Tornádók a Föld bármely kontinensén létrejöhetnek, kivéve az Antarktiszon. A jelenség kialakulásához a legkedvezőbb körülményeket az USA középnyugati területein találhatjuk meg (Tornádó-folyosó - lásd 12. kép), melyekhez a térség földrajzi adottságai nagyban hozzájárulnak. Az ország nyugati harmadát (nagyjából 2000 km szélesen elterülő) hegyvidék uralja, ahol a legmagasabb csúcsok (a Sziklás-hegységben) 4000 m fölé nyúlnak. A domborzat kelet felé nem hirtelen, hanem fokozatosan megy át alföldi síkságba: a közbenső, nyugati részén hozzávetőlegesen 1000 m magas, kelet felé fokozatosan lejtő „fennsíkot” nevezzük Prérinek (angolul „Great Plains”), ezen terül el a Tornádó-folyosó.

12. kép: A Tornádó-folyosóelhelyezkedése az USA-ban (kék folt)

A magasban nyugatias irányból érkező hideg légtömegek átkelve a Sziklás-hegységben a Préri felett lassú ereszkedésbe kezdenek, mely során felmelegednek és fokozatosan kiszáradnak. Ugyanakkor déli irányból, a Mexikói-öböl felől a terület fölé nedves, meleg légtömegek áramlanak a felszín közelében. Mindez olyan légrétegződést eredményez, ami rendkívül kedvező az intenzív zivatarok kialakulásának. A nyugatról érkező süllyedő levegő viszont a szárazsága és a melegedése folytán egyfajta gátat is képez az ilyen zivatarok megindulásának, ami azt jelenti, hogy a feláramló mozgásoknak először le kell győzniük ezt a gátat, hogy ezt követően a troposzféra teljes vertikumára kiterjedő zivatarok alakuljanak ki belőlük. Sok esetben a gát megugrásához egészen kicsi plusz emelő erő szükséges a légkörben. Emiatt az amerikai terminológia a tornádós helyzetekre a "csőre töltött fegyver" elnevezést alkalmazza, mivel ha a gát összeomlik, vagy azt a feláramlások legyőzik, a felhalmozódó légköri energia szinte robbanásszerűen szabadul fel. Ha az így kialakult erős zivatarok erős szélnyírású környezetbe kerülnek, akkor szupercellává fejlődnek. A tornádók pedig ezekben a szupercellás zivatarokban jelennek meg.

Tornádókban aktív térségeket (13. kép) - bár az USA-hoz képest szerényebb előfordulási gyakoriságokkal - a Föld más részein is találhatunk. Ezek jellemzően a magasabb hegységek leáramlás felőli oldalán és a jelentős hőkapacitással rendelkező vízfelületektől északra, illetve délre (Föld féltekeitől függően) helyezkednek el. Ilyen helyek többek között: Délkelet-Kína (Dél-Kínai tengertől északra és a Tibeti-platótól keletre); Banglades (Bengáli-öböltől északra és a Himalájától délkeletre); Brazília déli része (Andoktól keletre és a Dél-Atlanti-óceántól északnyugatra); Észak-Olaszország egy része, Szlovénia, Horvátország (Adriától északra és az Alpoktól délkeletre). Azonban a Föld más részin is találhatunk tornádó járta vidékeket, ahol jellemzően nem túl gyakoriak a szupercellák. Ilyen például Florida Keys és számos Mediterrán sziget térsége, ezek az ún. nem-mezociklonális tornádók nem szupercellákban jelennek meg.

Magyarországon minden évben kialakulnak tornádók, éves számuk tízes nagyságrendű, és idehaza tekintélyes hányaduk szintén nem-szupercellás eredetű (a tubák ennél jóval gyakoribbak).

13. kép: A tornádók előfordulásának kedvező napok éves gyakorisága (Brooks et al. 2003.)

Tornádók a nap bármely szakaszában előfordulhatnak, azonban a Tornádó-folyosóban jellemzően a késő délutáni, kora esti órákban jelennek meg, ami azt jelzi, hogy kapcsolat van a tornádók kialakulása és a besugárzás napi ciklusa között. A zivatarképződés általában a napi maximum hőmérséklet elérését követően vagy nem sokkal azután következik be, mely során a szupercellák akár az esti órákig is kitarthatnak. A jelenség a megfigyelések alapján késő délután 18:00 magasságában kezd kicsúcsosodni, ezért az ottani viharvadász körökben elterjedt a „mágikus 18:00 óra” elnevezés.

3. A tornádók intenzitási skálája

Dr. Ted Fujita meteorológus 1971-ben alkotta meg a tornádók erősségének becslését szolgáló Fujita skálát (F-skálát), ez a megfigyelt károk alapján sorolta a tornádókat 6 fokozatba (F0-tól F5-ig, mely növekvő erősséget jelent). A skálát hosszú évtizedeken keresztül használták, de hiányosságai egyre inkább előtérbe kerültek. Ezeket a következőkben foglalhatjuk össze:

• A kárjelzők hiánya. Ezek olyan építmények, tárgyak, melyek sérülési fokából egyértelműen következtetni lehet a szélerősségre.
• Nincsenek megfelelő feljegyzések a különféle épületszerkezetek minőségéről és változatairól. Nem mindegy ugyanis, hogy a tornádó egy nagy teherbírású épületet vagy egy gyengébb szerkezetű házat rombolt le, ebből téves következtetéseket vonhatunk le a szélsebességre vonatkozóan.
• Nincs definiálva a kár és a szélsebesség közötti kapcsolat. Ennek hiányában csak durva közelítéssel adható meg a kialakult szélerősség.

E hibák kiküszöbölése valamint a skála tökéletesítése szükségessé vált, mivel a tornádók erejének meghatározásánál gyakran ellentmondások keletkeztek, ami sok esetben a szélsebességek túlbecsüléséhez vezetett. Az új osztályzás, amelyet 2007-ben vezettek be, a Módosított Fujita skála (Enhanced Fujita Scale; EF-Scale) nevet kapta, amely az F-skálához hasonlóan szintén 6 fokozattal rendelkezik (lásd 14. kép).

14. kép: A régi F-skála (bal oldalt) és az új EF-skála (jobb oldalt), és a hozzá tartozó szélsebességek

Ahhoz, hogy meghatározhassuk egy tornádó EF-skála besorolását, a következő lépésekre van szükség:

• A levegőből történő vizsgálat során azonosítjuk a lehetséges kárjelzőket valamint a pusztítás kiterjedését.
• Kiválasztunk néhány kárjelzőt, melyek a pusztítás sávjában a legnagyobb szélsebességet reprezentálják.
• Lokalizáljuk ezen kárjelzők helyét a pusztítás sávjában.
• A földről történő megfigyelés során körültekintően megvizsgáljuk a kárjelzők jellegzetességeit.
• A következőkben meghatározzuk az EF-skála osztályozást az egyes kárjelzők esetében és az eredményeket dokumentáljuk.
• A kárjelzőkre meghatározott szélsebességeket mérlegeljük, s így végül megkapjuk az EF-skála osztályzást.
• A tornádó erősségének meghatározásához a legmagasabb osztályzattal rendelkező kárjelzőt alkalmazzuk, feltéve hogy a kárjelző közvetlen környezetében nagyon hasonló kárintenzitás figyelhető meg.
• Az alapadatokon kívül feljegyzünk más, az eseményhez szorosan kapcsolódó információt is.

Az írás bővebb, további érdekességeket és információkat tartalmazó változata elérhető a szupercella.hu oldalán (megtekintéséhez bejelentkezés szükséges).