Warum Tornados immer noch schwer vorherzusagen sind

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  Tornado-Vorhersage

Morgan Schneider/OU CIMMS/NOAA NSSL 2019 landet ein Tornado in den Great Plains.

Meteorologen begann, vor Unwettern zu warnen mit Tornadopotential mehrere Tage vorher Stürme fegten über der Südosten und das Zentrale USA Ende März 2023. Irgendwann mehr als 28 Millionen Menschen waren unter a Tornado-Uhr . Aber genau zu bestimmen, wo ein Tornado landen wird – wie die Tornados, die getroffen haben Rollende Gabel, Mississippi , am 24. März, und Städte in Arkansas , Illinois Und mehrere andere Staaten am 31. März – hängt immer noch stark davon ab, wie sich die Stürme auf dem Radar entwickeln. Chris Nowotarski , ein Atmosphärenforscher, erklärt warum und wie sich die Vorhersagetechnologie verbessert.


Warum sind Tornados immer noch so schwer vorherzusagen?

Meteorologen sind viel besser darin geworden, die Bedingungen vorherzusagen, die Tornados wahrscheinlicher machen. Aber genau vorherzusagen, welche Gewitter einen Tornado erzeugen werden und wann, ist schwieriger, und darauf konzentriert sich heute ein Großteil der Unwetterforschung.

Oft haben Sie eine Reihe von Gewittern in einer Umgebung, die für Tornados günstig aussieht, und ein Sturm kann einen Tornado erzeugen, die anderen jedoch nicht.

Die Unterschiede zwischen ihnen könnten auf kleine Unterschiede in meteorologischen Variablen zurückzuführen sein, die von unseren derzeitigen Beobachtungsnetzwerken oder Computermodellen nicht aufgelöst werden. Auch Veränderungen der Landoberflächenbeschaffenheit – Felder, bewaldete Regionen oder städtische Umgebungen – könnten einen Einfluss darauf haben, ob sich ein Tornado bildet. Diese kleinen Änderungen in der Sturmumgebung können große Auswirkungen auf die Prozesse innerhalb von Stürmen haben, die einen Tornado verursachen oder brechen können.

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Einer der stärksten Prädiktoren dafür, ob ein Gewitter einen Tornado erzeugt, bezieht sich auf vertikale Windscherung , wie der Wind seine Richtung oder Geschwindigkeit mit der Höhe in der Atmosphäre ändert.

Wie Windscherung mit regengekühlter Luft in Stürmen interagiert, was wir „Abfluss“ nennen, und wie viel Niederschlag verdunstet, kann beeinflussen, ob sich ein Tornado bildet. Wenn Sie schon einmal in einem Gewitter waren, wissen Sie, dass Sie kurz bevor es zu regnen beginnt, oft einen kalten Luftzug aus dem Sturm bekommen. Die Eigenschaften dieses Kaltluftausflusses sind wichtig dafür, ob sich ein Tornado bilden kann, da sich Tornados normalerweise in diesem kühleren Teil des Sturms bilden.


Wie weit im Voraus können Sie wissen, ob ein Tornado wahrscheinlich groß und mächtig sein wird?

Die allermeisten heftigen Tornados bilden sich aus Superzellen , Gewitter mit einem tief rotierenden Aufwind, der als „Mesozyklon“ bezeichnet wird. Vertikale Windscherung kann dazu führen, dass sich die mittleren Ebenen des Sturms drehen, und der Aufwärtssog von diesem Mesozyklon kann die Rotation innerhalb des Sturmausflusses zu einem Tornado verstärken.

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Wenn Sie eine Superzelle auf dem Radar haben und diese eine starke Rotation über dem Boden hat, ist dies oft ein Vorläufer eines Tornados. Einige Untersuchungen deuten darauf hin ein breiterer Mesozyklon erzeugt eher einen stärkeren , länger anhaltender Tornado als andere Stürme.

Prognostiker betrachten auch die Umgebungsbedingungen des Sturms – Temperatur, Feuchtigkeit und Windscherung. Diese bieten mehr Hinweise darauf, dass ein Sturm wahrscheinlich einen bedeutenden Tornado hervorrufen wird.

Der Prozentsatz der Tornados, die eine Warnung auslösen hat in den letzten Jahrzehnten zugenommen, aufgrund Doppler-Radar , verbesserte Modellierung und besseres Verständnis der Sturmumgebung. Um 87 % der tödlichen Tornados von 2003 bis 2017 hatte eine Vorwarnung.

Auch die Vorlaufzeit für Abmahnungen hat sich verbessert. Im Allgemeinen ist es etwa 10 bis 15 Minuten Jetzt. Das ist genug Zeit, um in Ihren Keller zu gelangen oder, wenn Sie sich in einem Wohnwagenpark oder draußen befinden, eine sichere Einrichtung zu finden. Nicht jeder Sturm hat so viel Vorlaufzeit, daher ist es wichtig, schnell einen Unterschlupf zu finden.


Was entdecken Forscher heute über Tornados, die dazu beitragen können, Leben in der Zukunft zu schützen?

Denkt man zurück an die Film „Twister “ Anfang der 1990er Jahre begannen wir, mehr Feldforschung zu Tornados zu betreiben. Wir nahmen Radar in Lastwagen und fuhren Fahrzeuge mit auf dem Dach montierten Instrumenten in Stürme. Zu diesem Zeitpunkt begannen wir wirklich zu verstehen, was wir die Prozesse im Sturmmaßstab nennen – die Bedingungen innerhalb des Sturms selbst, wie Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen im Abfluss das Potenzial für Tornados beeinflussen können.

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Wissenschaftler können jedoch nicht in jeden Sturm einen Wetterballon starten oder Instrumente schicken. Wir verwenden also auch Computer, um Stürme zu modellieren, um zu verstehen, was im Inneren passiert. Oft führen wir mehrere Modelle aus, die als Ensembles bezeichnet werden. Wenn zum Beispiel neun von zehn Modellen einen Tornado erzeugen, wissen wir, dass der Sturm wahrscheinlich Tornados erzeugen wird.

Das National Severe Storms Laboratory hat kürzlich mit Tornado-Warnungen auf der Grundlage dieser Modelle experimentiert, genannt Warn-on-Prognose , um die Vorlaufzeit für Tornadowarnungen zu verlängern.

Es gibt viele andere Forschungsgebiete. Um beispielsweise besser zu verstehen, wie Stürme entstehen, Ich mache viel idealisierte Computermodellierung . Dafür verwende ich ein Modell mit einer vereinfachten Sturmumgebung und nehme kleine Änderungen an der Umgebung vor, um zu sehen, wie sich dies auf die Physik innerhalb des Sturms selbst auswirkt.

Es gibt auch neue Tools im Storm Chasing. Der Einsatz von Drohnen hat explosionsartig zugenommen – Wissenschaftler bauen Sensoren in unbemannte Luftfahrzeuge ein und fliegen sie in der Nähe und manchmal in den Sturm.

Auch der Fokus der Tornado-Forschung hat sich von den Great Plains – der traditionellen „Tornado-Allee“ – nach Südosten .

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Was ist anders an Tornados im Südosten?

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Im Südosten gibt es im Vergleich zu den Great Plains einige andere Einflüsse auf Stürme. Der Südosten hat mehr Bäume und abwechslungsreicheres Gelände und auch mehr Feuchtigkeit in der Atmosphäre, weil er in der Nähe des Golfs von Mexiko liegt. Tendenziell gibt es mehr Todesopfer auch im Südosten, weil Nachts bilden sich weitere Tornados .

Wir sehen tendenziell mehr Tornados im Südosten, die sich in Reihen von Gewittern befinden, die als „quasi-lineare Konvektionssysteme“ bezeichnet werden. Die Prozesse, die in diesen Stürmen zu Tornados führen, können unterschiedlich sein, und Wissenschaftler lernen mehr darüber.

Einige Untersuchungen haben auch den Beginn vorgeschlagen eine klimatologische Verschiebung in Tornados in Richtung Südosten. Es kann jedoch schwierig sein, eine Zunahme von Stürmen von einer besseren Technologie zu unterscheiden, die mehr Tornados entdeckt. Es ist also mehr Forschung erforderlich.

Dieser Artikel wurde am 31. März 2023 mit Tornados in Arkansas und den zentralen USA aktualisiert.   Die Unterhaltung

Von Chris Nowotarski , außerordentlicher Professor für Atmosphärenwissenschaften, Texas A&M-Universität

Dieser Artikel wird neu veröffentlicht von Die Unterhaltung unter einer Creative-Commons-Lizenz. Lies das originaler Artikel .