گردباد تورنادو؛ گفته‌ها و ناگفته‌های این پدیده سهمناک جوی
گردباد تورنادو تاکنون برای بشر یک معما بوده است. اینکه آن‌ها چگونه شکل می‌گیرند و از بین می‌روند کماکان به‌طور کامل قابل فهم نیست؛ اما دانشمندان همیشه در حال کند‌و‌کاو هستند و قصد دارند تا سیستم‌های هشدار را تقویت کنند. آن‌ها پس از این همه سال تحقیق توانسته‌اند که فاکتورهای کلیدی این خطر را شناسایی کنند. این مقاله محیط زیست توسط برایان کلارک هوارد در تیم نشنال جغرافی نوشته شده است. برای آشنایی بیشتر و شنیدن ناگفته‌های این پدیده سهمناک جوی در ادامه با کجارو همراه باشید.
این تورنادو چندین مایل در روزل (Rozel) در کانزاس آمریکا را نوردیده است. عکس از کولت فورنی
یک تورنادو یا گردباد، یک توده هوایی به‌شدت متلاطم است که بین سطح زمین و یک ابر، معمولا یک ابر کومه‌ای‌بارا یا کومولونیمبوس، شکل می‌گیرد. به گفته هارولد بروکس، یک هواشناس محقق در آزمایشگاه ملی طوفان‌های شدید (NSSL) اداره ملی اقیانوسی و جوی (NOAA) در نورمن، اوکلاهاما در آمریکا، اکثر گردبادهای توردنادو کمتر از ۱۰ دقیقه عمر می‌کنند.
این تصویر دراماتیک، یک تورنادوی تشکیل‌شده از توفان تندری و چرخشی به‌همراه رعد‌وبرق را در داکوتای جنوبی نشان می‌دهد. عکس از مایک تسیس
بروکس اضافه می‌کند:
تورنادوهای بزرگ‌تر، بیشتر دوام می‌آورند؛ چیزی حدود ۳۰ دقیقه.
شدیدترین گردبادها با سرعت باد بیش از ۳۰۰ مایل بر ساعت (۴۸۳ کیلومتر بر ساعت) می‌توانند ساختمان‌ها را از جا بکنند. آن‌ها می‌توانند بیش از دو مایل (۳٫۲ کیلومتر) پهنا داشته باشند و بیش از ده‌ها مایل مسافت بر سطح زمین بپیمایند.
شکل‌گیری یک ابر نادر (mother ship cloud) بر فراز چیلدرس (Childress) در تگزاس. تعقیب‌کنندگان توردنادو در این منطقه بیش از ۷ ساعت زمان سپری کردند و ۱۵۰ مایل (۲۴۱ کیلومتر) به‌دنبال طوفان تندری چرخشی بودند که این ابر را تشکیل داد. طوفان‌های تندری چرخشی موجب تولید تورنادوهایی با سرعت باد بیش از ۲۰۰ مایل (۳۲۲ کیلومتر) بر ساعت می‌شوند. عکس از کارستن پیتر
اکثر گردبادهای تورنادوی رایج، سرعت بادی کمتر از ۱۱۰ مایل (۱۷۷ کیلومتر) بر ساعت و پهنای حدودی ۲۵۰ فوت (۷۶ متر) را دارا هستند و قبل از ناپدید شدن، تنها چند مایل را طی می‌کنند.
تعقیب‌کنندگان تورنادو با عجله در حال فرار هستند؛ زیرا یک طوفان به داکوتای جنوبی رسیده است. این ایالت بخشی از کوچه تورنادو است؛ منطقه‌ای در مرکز غربی آمریکا که سهمناک‌ترین تورنادوها به نسبت بقیه کشور را به خود می‌بیند. عکس از کارستن پیتر
طبق گزارش اداره ملی اقیانوسی و جوی (NOAA)، گردبادهای تورنادو به‌طور متوسط، هر سال جان ۶۰ نفر را در آمریکا می‌گیرند. دلیل این مرگ‌و‌میر بیشتر به‌خاطر آثار مخروبه در حال پرواز با گردباد یا افتادن آن‌ها است.
گردبادهای تورنادو چگونه شکل می‌گیرند؟
آسمان طوفانی بر فراز بقایای یک خانه سیار تخریب‌شده توسط یک تورنادوی عبوری. تورنادوها سالانه جان حدود ۶۰ نفر را در آمریکا می‌گیرند و بیش از میلیاردها دلار به زمین‌ها و ساختمان‌ها خسارت وارد می‌کنند. عکس از کارستن پیتر
سهمناک‌ترین تورنادوها از چیزی پدید می‌آیند که به آن توفان چرخشی تندری می‌گویند. بروکس می‌گوید:
برای شکل گرفتن طوفان به این شکل، شما در ابتدا نیاز به اجزای یک طوفان تندری (Thunderstorm) معمولی دارید.
این اجزا شامل هوای مرطوب و گرم در نزدیکی سطح زمین و یک هوای نسبتا سرد و خشک در بالای این جو است. بروکس در ادامه توضیح می‌دهد:
هوای گرم شناور می‌شود و مانند یک بالون هوای داغ، بلند خواهد شد.
طوفان چرخشی (Supercell) به اجزای دیگری چون باد هم احتیاج دارد که باعث افزایش قدرت و تغییر جهت با ارتفاع می‌شود. بروکس می‌گوید:
سپس جریان هوای رو به بالا شروع به چرخیدن می‌کند و یک طوفان چرخشی آغاز می‌گردد.
طوفان چرخشی به‌طور مداوم در جریان رو به بالای هوا در چرخش شدید است و در حدود ۳۰ درصد مواقع به‌شکل‌گیری یک تورنادو در زیر آن، منجر می‌شود. این پدیده زمانی رخ می‌دهد که هوای پایین‌رونده از طوفان چرخشی باعث چرخش در نزدیکی سطح زمین شود.
یک عکاس توانسته است این تصویر بسیار نزدیک از نقطه مرکزی یک تورنادو در منچستر در داکوتای جنوبی را به ثبت برساند. ترکیب باد با سرعت بالا، آثار مخروبه در حال پرواز و صدای بلند تورنادو این عکاس را در خطر بسیاری قرار داده بود. عکس از کارستن پیتر
تیم ساماراس، یکی از تعقیب‌کنندگان تورنادوها در اوایل سال ۲۰۱۳ گفت:
حتی امروز ما کماکان نمی‌دانیم که چرا برخی از طوفان‌های تندری به تورنادوها تبدیل می‌شوند در حالی که برای بقیه آن‌ها این اتفاق نمی‌افتد.
ساماراس، یک دانشمند و صاحب امتیاز در نشنال جغرافی بود که توسط یک گردباد در ۳۱ می سال ۲۰۱۳ در ال رنو، اوکلاهاما کشته شد.
ابرهای سنگین در نزدیکی یک خانه مخروبه در میدوست، اخطار یک تورنادوی احتمالی را می‌دهند. تورنادوها زمانی شکل می‌گیرند که جریان هوای رو به بالا برای یک طوفان، هوای گرم و مرطوب تامین کند که در نهایت تبدیل به یک گردابه یا گردباد با سرعت بالا می‌شود. عکس از کارستن پیتر
بروکس می‌گوید که دانشمندان باور دارند که تغییرات شدید در باد در کیلومتر اول جو (اتمسفر) و رطوبت نسبتا بالا در شکل‌گیری یک تورنادو نقش مهمی را ایفا می‌کنند. وی اضافه می‌کند:
برای تورنادو همچنین وجود یک جریان هوا به سوی پایین (فروباد) در سمت راست طوفان، لازم است.
البته شکل‌گیری تورنادو به وضعیت گلدیلاکس (Goldilocks) هم احتیاج دارد؛ شرایطی که در آن، هوا باید سرد باشد؛ اما نه خیلی سرد. بروکس می‌گوید که هوا باید تنها چند درجه سردتر از هوای اطراف باشد.
وی اضافه می‌کند:
ما نمی‌دانیم که تورنادوها چگونه از بین می‌روند. ما می‌دانیم که در نهایت هوا بسیار سرد می‌شود و جریان به داخل هوای جدید در طوفان را خفه می‌کند، اما کماکان جزئیات آن بر ما پوشیده است.
کی و کجا گردبادها ظاهر می‌شوند؟
یک تورنادوی EF۵ یک ون را به‌سمت یک هتل در گرینزبرگ در کانزاس پرتاب کرده است. یک تورنادوی EF۵ بادهایی با سرعت بیش از ۲۰۰ مایل (۳۲۲ کیلومتر) بر ساعت تولید می‌کند که می‌تواند وسایل نقلیه را بلند و پرتاب کند و ساختمان‌های در مسیرش را به‌سادگی ویران سازد. عکس از مایک تسیس
تاکنون تورنادوها در تمام قاره‌ها به غیر از جنوبگان (در قطب جنوب)، مشاهده شده‌اند. بیشترین موارد ثبت‌شده اما در آمریکای شمالی است، مکانی که حدود ۱۲۰۰ گردباد در سال رخ می‌دهد. البته باید بدانید که این پدیده جوی به‌صورت مکرر در بسیاری از کشورهای دیگر در سراسر جهان نیز اتفاق می‌افتد.
چندین خانه در یک ردیف در تورنادوی می سال ۲۰۰۸ در پارکرزبورگ در آیووا ویران شده‌اند. تورنادوها بسته به نحوه ساخت‌و‌ساز، می‌توانند برخی از ساختمان‌ها را کاملا تخریب کنند و بعضی را کاملا دست‌نخورده باقی بگذارند. خانه‌های سیار، کاملا در تورنادوها بی‌دوام هستند و بیش از نیمی از کشته‌های تورنادو در سال ۲۰۰۹ در این خانه‌ها به ثبت رسیده است. عکس از استیو پاپ
مشهورترین منطقه تحت اثر این پدیده در آمریکا که به نام کوچه تورنادو (Tornado Alley) شناخته می‌شود، دشت بزرگ (Great Plains) در ایالت‌های کانزاس، نبراسکا و داکوتا و همچنین بخش‌هایی از تگزاس است. الگوهای آب‌و‌هوایی در مقیاس بزرگ در این منطقه، احتمال به وجود آمدن تورنادوها را بالا می‌برند.
یک گردباد دریایی (waterspout) در نزدیکی یک قایق در دوبرووینک در کرواسی در اوت سال ۲۰۰۷. گردبادهای دریایی، تورنادوهای ضعیفی هستند که در آب‌های گرم رخ می‌دهند. آن‌ها می‌توانند به‌سمت خشکی حرکت کنند و تبدیل به تورنادو شوند. عکس از دنیل پاولینوویچ
طبق گزارش‌ها انجمن هواشناسی آمریکا، تا به امروز این منطقه بیشترین تعداد تورنادو را به‌ازای هر مایل مربع در فلوریدا به خود دیده است. در ایندیانا، ایلینوی، آیووا و لوئیزیانا نیز تورنادوهای بسیاری به‌ازای هر مایل مربع، رخ می‌دهند.
یک مرد و یک زن در حال جمع‌آوری مخروبه‌های آپارتمانشان که در تورنادوی سال ۲۰۰۸ در لافایت در تنسی تخریب شده است. عکس از جیم واتسون
گردبادهای تورنادو می‌توانند در هر ساعتی از شبانه‌روز و هر زمانی در سال رخ دهند. البته بهتر است بدانید که آن‌ها بیشتر در بهار به‌خصوص در ماه می (اردیبهشت و خرداد) و ژوئن (خرداد و تیر) در آمریکای شمالی رایج هستند.
یک ابر نازک قیفی‌شکل (funnel cloud) در زمینی در شمال غربی آیووا. ابرهای قیفی به‌محض برخورد با زمین به تورنادو تبدیل می‌شوند. عکس از ملانی میتز
در بسیاری از کشورها مانند آمریکا، کانادا و اروپای قاره‌ای (خشکی اصلی تشکیل‌دهنده قاره اروپا)، شدت تورنادوها با مقیاس فوجیتا (Fujita scale) یا مقیاس به‌روز‌شده فوجیتای تقویت‌شده اندازه‌گیری می‌شوند. یک تورنادوی F۰ یا EF۰ به درختان آسیب می‌زند؛ اما سازه‌های محکم، سر جای خود باقی می‌مانند؛ اما یک تورنادو در شدیدترین مقیاس خود، F۵ یا EF۵، تمام ساختمان‌ها در سر راه خود را تخریب می‌کند.
تورنادوی F۳ در یک چمنزار در داکوتای جنوبی می‌چرخد. مقیاس F (فوجیتا) برای اندازه‌گیری سرعت باد بر اساس خسارات وارده پس از وقوع تورنادو استفاده می‌شده و یک تورنادوی F۳، سرعت بادی بین ۱۵۸ (۲۵۴ کیلومتر) تا ۲۰۶ (۳۳۲ کیلومتر) مایل بر ساعت داشته است. ایالات منحده آمریکا هم‌اکنون از مقیاس EF (فوجیتای تقویت‌شده) استفاده می‌کند که متغیرهای بیشتری را در زمان اندازه‌گیری سرعت باد یک تورنادو در نظر می‌گیرد. یک تورنادوی EF۳ سرعت بادی بین ۱۶۵-۱۳۶ مایل (۲۶۶-۲۱۹) بر ساعت دارد و تورنادوی در تصویر بالا می‌تواند یک EF۴، EF۳ یا حتی EF۵ باشد. عکس از کارستن پیتر
از آنجایی که اندازه‌گیری سرعت باد درون یک گردباد بسیار مشکل است، دانشمندان معمولا با توجه به آسیب‌های وارد‌شده، سرعت را تخمین می‌زنند.
مشکلات پیش‌بینی یک تورنادو
ران جانسون؛ مجله پیوریا استار (PEORIA JOURNAL STAR)
پیش‌بینی تورنادوها به نسبت توفندها یا تندبادهای دریایی (hurricanes) که طوفان‌هایی بزرگ‌تر هستند و بیشتر ادامه پیدا می‌کنند، بسیار مشکل‌تر است. طبق گزارش‌ها اداره ملی اقیانوسی و جوی (NOAA)، مدت زمان میانگین میان یک هشدار تورنادو و ظاهر شدن طوفان، حدود ۱۳ دقیقه است. هشدار تورنادو (tornado warning) یعنی که یک گردباد مشاهده شده است در حالی که اخطار تورنادو (tornado watch) به این معنا است که احتمال دارد یک تورنادو رخ دهد.
یک فریم شکسته دوربین، یک خانه تخریب‌شده پس از تورنادوی EF۵ در گرینزبورگ در کانزاس را به تصویر می‌کشد. عکس از مایک تسیس
پروژه تحقیقاتی هشدار و پیش‌بینی (Warn-on-Forecast) آزمایشگاه ملی طوفان‌های شدید (NSSL) قصد دارد تا پیش‌بینی این حوادث را تقویت کند اگرچه طبق گفته بروکس این امر بسیار چالش‌برانگیز است.
این پروژه با استفاده از نرم‌افزارهای توانمند و موثر، داده‌های مرتبط به دما، رطوبت و دیگر متغیرهای جوی را آنالیز می‌کند. بروکس می‌گوید:
بعضی از مواقع این سیستم، پیش‌بینی‌های بسیار خوبی می‌کند اما بعضی وقت‌ها کاربردی ندارد.
وی می‌گوید با سریع شدن کامپیوترها و تقویت داده‌ها، دقت پیش‌بینی افزایش می‌یابد. در این خلال، درک و فهم بهتر از جو نیز به دیگر تلاش‌ها از جمله طرح‌ریزی برای مزارع باد یا استقرار پنل‌های خورشیدی، کمک خواهد کرد.
بروکس می‌افزاید:
کاملا مشخص نیست که تقویت تشخیص زمان رخ‌دادن تورنادو (پیش‌بینی) به جامعه سودی برساند، زیرا ما مطمئن نیستیم که مردم چگونه به این اطلاعات واکنش خواهند داد.
بسیاری از افراد اخطارهای اخیر تورنادو را جدی نمی‌گیرند و به‌طور مثال فکر می‌کنند که این تهدید، جدی نیست.
یک زن در میان خرابه‌های خانه مادرش در آرکانزاس پس از تورنادوی فوریه ۲۰۰۸ که سقف خانه را کند، به‌دنبال وسایلش می‌گردد. بهترین مکان در زمان وقوع تورنادو، انباری یا اتاق داخلی در پایین‌ترین طبقه در یک ساختمان محکم است. عکس از ریک گرشون
اما، بروکس می‌گوید:
قطعا مخاطبان بسیاری از جمله مدیران بخش بحران و جمعیت آسیب‌پذیری که مدت زمان زیادی برای آماده شدن نیاز دارند، نیز در جامعه هستند که از این اخطار، نفع خواهند برد.
یک تابلوی راهنمایی رانندگی کانزاس که پس از تورنادوی EF۵ در گرینزبورگ در کانزاس، یک درخت را سوراخ کرده است. آثار مخروبه در حال پرواز مهم‌ترین دلیل جراحات وارد شده و مرگ‌و‌میر در تورنادوها هستند. عکس از مایک تسیس
پیش‌بینی الگوی یک تورنادو در یک منطقه همچنین می‌تواند بسیار چالش‌برانگیز باشد. بروکس می‌گوید که تورنادوها حرکت کلی یک توفان تندری که با آن همراه هستند را دنبال می‌کنند؛ اما مسیر آن‌ها می‌تواند متغیر و نامنظم باشد.
یک زن پس از تورنادوی فوریه ۲۰۰۸ در اتکینز در آرکانزاس از پنجره شکسته به خانه دوستش می‌نگرد. برخلاف باور عمومی، باز کردن پنجره در زمان وقوع تورنادو برای مساوی‌کردن فشار داخل و خارج خانه از شکستن آن‌ها جلوگیری نمی‌کند. آثار مخروبه در حال پرواز مهم‌ترین دلیل شکسته‌شدن پنجره‌ها در تورنادوها هستند. عکس از ریک گرشون
وی در ادامه می‌گوید:
می‌توان این حرکت را به راه‌رفتن یک سگ تشبیه کرد. شما مسیر را می‌شناسید، اما در وسط راه سگ ممکن است به عقب یا جلو برود و شما نمی‌توانید آن را پیش‌بینی کنید.