Учёные изменили представление о том, как зарождаются торнадо

Один из объектов исследования метеорологов – торнадо, сформировавшийся на территории американского штата Канзас в мае 2012 года.

Фото Jana Houser.

Наверняка многим известно, что торнадо, или смерч, представляет собой атмосферный вихрь, возникающий в грозовом облаке (суперъячейке) и распространяющийся вниз, до самой поверхности земли. С виду это явление напоминает облачный рукав или своего рода хобот, диаметр которого может достигать десятков и сотен метров.

Долгое время предполагалось, что торнадо зарождается в виде воронки в грозовом облаке. Постепенно всасывая воздух снизу, она начинает опускаться. Визуальные данные "охотников за смерчами" и рассказы очевидцев подтверждали эту версию.

Однако новая работа американских исследователей опровергает существующие представления. По словам метеоролога Яны Хаузер (Jana Houser) из Университета Огайо и её коллег, торнадо возникают не из облачной воронки. Более того, даже направление, взятое исследователями для изучения смерчей, до сих пор было ошибочным, ведь последние зарождаются вовсе не в небе.

Специалисты уточняют, что ключевым этапом их работы стало изучение смерча под названием Эль-Рено (2013 El Reno tornado) сформировавшегося 31 мая 2013 года в одноимённом районе американского штата Оклахома.

Это был самый широкий из когда-либо зарегистрированных торнадо: максимальный диаметр воронки достигал 4,2 километра, а скорость потоков воздуха в вихре составляла более 480 километров в час (что является второй по величине скоростью ветра, зарегистрированной на Земле).

Хаузер вместе со своей командой наблюдала за штормом при помощи мобильной радиолокационной системы – доплеровского радара нового типа. Прибор фиксировал скорость ветра в смерче каждые 30 секунд.

Между тем коллеги метеорологов из других научных центров собирали и анализировали фото- и видеокадры эпичного события.

Когда специалисты сравнили данные, они заметили нечто странное. На некоторых изображениях смерч Эль-Рено был ясно виден на земле, но эти снимки были сделаны за несколько минут до того, как этот же вихрь на высоте 15-30 метров уловил радар.

Тогда метеорологи ещё раз проанализировали радиолокационные данные и обнаружили чёткие доказательства того, что воронка на земле образовалась раньше, и лишь затем вихрь воздуха был отмечен на больших высотах.

Затем исследователи подробно изучили наборы данных о трёх других торнадо, произошедших в США в 2011 и 2012 годах. Оказалось, что во всех случаях формирование вихрей происходило на земле или неподалёку от её поверхности, а не в грозовых облаках. И ни один из четырёх изученных смерчей не спускался сверху вниз.

Также было установлено, что на формирование торнадо уходит в среднем от 30 до 90 секунд. Это означает, что спрогнозировать с высокой точностью, где и когда произойдет очередной катаклизм, невероятно сложно. И всё же новые данные дают более чёткое представление о процессе зарождения смерчей.

"Необходимо сильное низкоуровневое, практически приземное, вращение, возникающее в нужном месте и в нужное время, которое соотносится с циркуляциями [воздушных масс] в более крупных родительских штормах, чтобы сформировался торнадо", – поясняет Яна Хаузер.

Авторы работы отмечают, что сегодня синоптики составляют прогнозы и предупреждения о смерчах, основываясь на данных радиолокационных наблюдений. При этом особенно пристально они следят за вращениями воздушных масс над землёй, на уровне облаков.

В свете новых данных прогностические модели, вероятно, нужно будет изменить.

"Нам необходимо пересмотреть парадигмы, которые служат для объяснения образования торнадо, и нам особенно важно проинформировать синоптиков, которые составляют предупреждения. В действительности вы никогда не найдёте убедительных доказательств нисходящего движения торнадо, поэтому мы должны перестать делать это приоритетом для наших стратегий прогнозирования", – уверена Хаузер.

По её мнению, один из возможных вариантов более точного прогнозирования – использование сложных погодных симуляций и составление сценариев для каждого крупного шторма по мере его развития. Для этого метеорологам потребуется запустить "виртуальную версию" определённого шторма за несколько часов до его начала и определить, сможет ли он породить торнадо. А по мере разрастания бури нужно будет сравнивать модели с реальными данными в поисках подсказок о вероятном зарождении торнадо.

Более подробный отчёт о проделанной работе команда представила на ежегодном собрании Американского геофизического союза.

К слову, ранее исследователи установили интересный факт: оказалось, что птицы слышат приближение смерчей и других катаклизмов.