Tornado (z hiszp. tronada – burza) – gwałtownie wirująca kolumna powietrza, będąca jednocześnie w kontakcie z powierzchnią ziemi i podstawą cumulonimbusa lub rzadziej wypiętrzonego cumulusa. Tornada osiągają różne rozmiary. Zwykle przyjmują postać widzialnego leja kondensacyjnego, węższym końcem dotykającego ziemi. Dolna część leja jest często otoczona chmurą odłamków i pyłu.

Tornada zaobserwowano na każdym kontynencie oprócz Antarktydy, jednak najwięcej tornad rocznie notuje się w Stanach Zjednoczonych. Większość tornad ma siłę wiatru nie większą niż 180 km/h, szerokość leja do 75 metrów i pozostaje w kontakcie z ziemią na tyle długo, by przemierzyć kilka kilometrów. Niektóre osiągają prędkość wiatru ponad 480 km/h, szerokość leja 1,5 km i przemierzają do 100 km dotykając ziemi. Siłę tornad mierzy się w skali Fujity. Większość najbardziej niszczycielskich tornad formuje się w chmurach burzowych zwanych superkomórkami.

W polskiej terminologii tornado jest określane mianem trąba powietrzna (patrz trąby powietrzne w Polsce).

Rodzaje i powstawanie tornad

Podział ze względu na sposób tworzenia się

Ze względu na warunki, w których powstają, wszystkie tornada można podzielić na dwie główne grupy: Tornado superkomórkowe (tornado związane z mezocyklonem) Najbardziej klasyczny i zazwyczaj najgroźniejszy rodzaj tornada. Mają kształt leja o różnej średnicy (od cienkich przypominających sznurek do bardzo szerokich). Stanowią większość najbardziej niszczycielskich tornad, a najsilniejsze z nich osiągają prędkość wiatru do 480 km/h (F5 w skali Fujity). Ogólnie mówiąc tornada powstają dzięki zmianie energii potencjalnej na energię kinetyczną (patrz energia potencjalna dostępna konwekcyjnie). Procesy fizyczne związane z powstawaniem cyrkulacji powietrza w tornadzie superkomórkowym związane są z niestabilną konwekcyjnie atmosferą, obecnością mezocyklonu w superkomórkach burzowych, oraz istnieniu zmian kierunku i prędkości wiatru z wysokością. Zmiany kierunku wiatru z wysokością i zmiany prędkości wiatru wpływają na średni ruch komórki – zazwyczaj na prawo od średniego wiatru – oraz na cyklonalny ruch tornad na półkuli północnej. Tornada tego typu mają dobrze zdefiniowany cykl rozwoju. Procesy fizyczne w tornadach badane są przez meteorologów i fizyków atmosfery przy użyciu metody teledetekcyjnych (m.in. radary meteorologiczne), bezpośrednie pomiary (sondaże), oraz symulacje numeryczne. Tornada związane z mezocyklonem są obiektem zainteresowań łowców burz. Ze względu na obecność mezocyklonu zazwyczaj da się je przewidywać lepiej niż tornada typu trąby lądowe. Widoczne objawy, które mogą zapowiadać nadejście tornad superkomórkowych to utworzenie się superkomórki i powstanie u jej podstawy, często wirującej, chmury stropowej. Tego typu tornada występują tylko w superkomórkach burzowych. Trąby lądowe i wodne (tornado niezwiązane z mezocyklonem)

To rodzaj tornad, których powstanie nie jest związane z działalnością mezocyklonu w superkomórce burzowej. Nazwę trąby lądowe (ang. landspout) zaproponował Howard B. Bluestein w latach 80. XX wieku i szybko stała się powszechnie używana. Są nazwane przez analogię do trąb wodnych ale występują nad lądem. Trąby lądowe związane są z komórkami chmurowymi (cumulus congestus) lub liniami frontalnymi, czyli wszędzie gdzie horyzontalna zmiana prędkości wiatru przyczynia się do tworzenia cyrkulacji powietrza. W odróżnieniu od tornad superkomórkowych wirowość potrzebna do utworzenia trąby lądowej jest skoncentrowana w warstwie granicznej, czyli poniżej podstawy chmur. Warunkiem powstawania trąb lądowych jest dobrze wymieszana warstwa graniczna, w której istnieje zmiana temperatury w pionie z tzw. gradientem suchoadiabatycznym (niestabilna atmosfera) co pozwala na silny ruch wstępujący. Procesy dynamiczne tworzenia się trąb lądowych podobne są do trąb wodnych, które powstają zazwyczaj w rejonach tropikalnych nad wodą lub w rejonach gdzie zimne powietrze przemieszcza się nad ciepła wodą co powoduje dużą niestabilność w warstwie granicznej. Jednak te procesy są różne od dynamiki tornad superkomórkowych. Trąby lądowe często powstają w silnych prądach wznoszących z chmur kłębiastych (zazwyczaj burzowych), gdy wiatry blisko powierzchni ziemi wieją z przeciwnych stron. Te tornada są zwykle o wiele słabsze od tornad superkomórkowych, ale najsilniejsze mogą osiągać w skali Fujity siłę F2, a także w ekstremalnych przypadkach F3. Mają zwykle kształt wąskiej rury, są smuklejsze niż tornada powstałe za sprawą mezocyklonu. Charakteryzują się mniejszym i węższym lejem kondensacyjnym, który zazwyczaj nie osiąga powierzchni ziemi, a pierwszymi, widocznymi objawami pojawienia się trąb lądowych są unoszone odłamki. Dopiero potem wir jest widoczny przy powierzchni ziemi poprzez pyły zawieszone w powietrzu i rozpoczęciu kondensacji. Mogą tworzyć się gdziekolwiek pojawia się burza: najczęściej w rozwijających się komórkach burzowych, ale także w przechodzących chłodnych frontach atmosferycznych, a nawet w superkomórkach. Możliwe jest również ich pojawienie się w wypiętrzających się cumulusach. Ich cykl życia i proces powstania może trwać kilka minut. Skala przestrzenna tornad lądowych jest mała, stąd trudno je przewidzieć.

Inne specyficzne typy tornad

Tornado z wieloma wirami Tornado, w którym dwa lub więcej wiry obracają się wokół wspólnego środka. Występują często w intensywnych tornadach. Tego typu tornada zostawiają wąskie pasy silniejszych zniszczeń. Czasami trudno jest zauważyć wiry oddzielnie ze względu na maskującą rolę odłamków niesionych przez tornada. Tornado satelickie To słabsze tornado, które tworzy się blisko większego tornada w obrębie tego samego mezocyklonu. Tornado satelickie wydaje się obracać wokół większego wiru. Trąby wodne Tak określa się tornada występujące nad wodą. Istnieje podział ze względu na sposób powstania, tak jak w przypadku tornad nad lądem:

Trąby wodne nie związane z mezocyklonem – powstają nad wodą w sposób podobny do trąb lądowych. Mają smukły kształt, taki jak trąby lądowe. Jest to najpowszechniejszy rodzaj trąb wodnych. Powstają kiedy nad ciepłą wodę napływa zimne powietrze, czasami podczas dobrej pogody, przy której na lądzie nie powstają tornada. Wypiętrzające się chmury kłębiaste powodowane przez różnice temperatur oraz przez czynniki dynamiczne prowadzą do powstawania trąb wodnych. Najczęściej ich intensywność osiąga F0 lub F1, a średnica leja rzadko przekracza 30 metrów. Klimatycznie powstają najczęściej w tropikach i subtropikach, rzadko obserwowane są także latem nad Bałtykiem.

Trąby wodne związane z mezocyklonem – powstają w obecności mezocyklonu w superkomórkach burzowych nad wodą. Mogą być o wiele intensywniejsze i groźniejsze niż trąby wodne nie związane z mezocyklonem.

Formacje tornadopodobne

Te formacje z widoku przypominające tornada nie są nimi.

Tornado linii szkwałów (ang. gustnado)

Mała, pionowa kolumna wirującego powietrza przypominająca tornado, która może występować na przednich krawędziach burz i we frontach w strefie silnych uderzeń wiatru. Wiatr w wirze jest zazwyczaj znacznie słabszy niż w tornadach i gustnado osiąga siłę F0 lub F1 (w skali Fujity). Jednak i one mogą się przyczyniać do sporych zniszczeń. Powstają, gdy zimne, suche powietrze z przedniej części chmury opadając przepływa przez ciepłe i wilgotne powietrze przed chmurą i nadaje jemu efekt wirowy. Przy występujących uskokach wiatru blisko powierzchni ziemi rotacja pozioma może być odchylona do pionu i powstaje gustnado. Wir nie ma styczności z podstawą chmury (stąd nie jest tornadem), a jedynie z powierzchnią ziemi i zazwyczaj widoczny jest tylko jako chmura wirujących odłamków i pyłu przy powierzchni ziemi.

Wir pyłowy (ang. Dust devil)

Wirująca kolumna powietrza przypominająca tornado. Formują się one zazwyczaj pod bezchmurnym niebem i nie osiągają siły nawet najsłabszych tornad. Kolumna widoczna jest zwykle jako niewielki, wirujący lej piasku i kurzu. Wir istnieje blisko gruntu i może powstać, gdy gorące powietrze przy powierzchni ziemi szybko unosi się do góry przechodząc przez strefę chłodniejszego powietrza o niższym ciśnieniu.

Zazwyczaj mają średnicę mniejszą niż metr i wiatry poniżej 70 km/h, ale zdarzały się przypadki wirów o średnicy 90 metrów i wiatru powyżej 100 km/h (czyli siła tornada F0 w skali Fujity).

czytaj dalej: [2], [3]