A Stanford Egyetem tudósai rájöttek, mi okozza a tornádókat

Amerikai kutatók jelentős lépést tettek a tornádók előrejelzésében: rájöttek, pontosan mi okozza azokat. A Stanford Egyetem tudósainak tanulmánya épp egy héttel azután jelent meg, hogy szupercella, viharok és tornádók az Egyesült Államok északkeleti részét sújtó rekordot döntő óriási esőzést és villámáradásokat okoztak a régióban. A tanulmányt jegyző kutatók azt állítják, hogy megállapításaik – különösen olyan helyeken, ahol a Doppler-radar rendszeren alapuló technológia nem működik, vagy nem használható – előrejelzést adhatnak a tornádó kockázatáról, az orkánokról és jégverésről.

Fontos  eredmény lehet a tornádók előrejelezhetősége

A tornádók a világ egyik legpusztítóbb természeti katasztrófái. A legtöbb tornádót a szupercellák hozzák létre. Mielőtt egy súlyos vihar tornádót, heves szeleket, vagy jégverést  okoz, jég- és vízpehely tornyosul fel a viharfelhők csúcsa felett és zúdul le, úgy viselkedve, mint az extrém időjárási eseményeket illető egyfajta korai figyelmeztető rendszer. Szeptember 10-én publikálták a Science magazinban a Stanford Egyetem által vezetett tanulmányt, ami feltárja ezeknek a pehelyfelhőknek a mechanizmusát, melyek a világ legrombolóbb tornádóinak legtöbbje fölött formálódnak. 

Az időjárási radarokkal és geostacionárius pályára állított műholdak egycsatornás infravörös közeli detektoraival a tudósok előre tudják jelezni a viharokat. Amíg azonban a hurrikánokat előre tudják jelezni, addig azonban a tornádókat nem.

Most lehetséges, hogy a kutatók találtak egy olyan módszert, amivel a tornádókat is előre tudják jelezni.

A vihargócok jellemzően  a troposzférában maradnak. Amikor ezek a viharfelhők a heves feláramlás miatt elérik a sztratoszféra alsó határát, gyakran szétterülnek, egy üllő alakú felhőt hozva létre.

Az erős vihargócokban a levegő sokkal gyorsabban és magasabbra emelkedik, mint a „normál” zivatarfelhőkben. A felhők betörhetnek a sztratoszféra alsó határába és úgynevezett túllövő csúcsokat hoznak létre. Az üllő feletti pehelyfelhők, az úgynevezett vékony pehelyfelhők, amik a túllövő csúcsok közelében jönnek létre.

Eddig még sohasem tapasztaltak ilyen jelenséget a viharfelhők felett

2018-ban a kutatók publikáltak egy dolgozatot, amelyben bemutatták a súlyos vihargócok és a belőlük „füstként” feláramló felhőpelyhek közti kapcsolatot. Viharok százait  hasonlították össze radarmérésekkel, villámok adataival és ezeket összevetették az előrejelzésekkel. A viharok, amik elég erősek voltak, hogy az üllő feletti pehelyfelhőket létrehozzák, szintén valószínűbben hoztak létre tornádókat, jégesővel és heves szelekkel együtt. Ezek a földfelszínen is jelentkező súlyos hatás előtt előtt  általában 10-30 perccel korábban jelennek meg.

Ha kellő időben észlelik az üllő felett kialakuló pehelyfelhőt, ez életeket menthet, mert ezzel előre tudnák jelezni a tornádókat,  és az emberek időben fedezékbe vonulhatnánk. Különösen ott segíthet ez a módszer, ahol nincsen radar.

Mostanáig a kutatók nem teljesen értették, hogy jönnek létre a felhőpelyhek.

De egy új tanulmány némi bepillantást nyújt ebbe a kérdésbe.Ebben az új tanulmányban a kutatók  azt vizsgálták, hogy alakulnak ki  ezek a pelyhek, amikor gyors, sztratoszferikus szelek ütköznek egy túllövő csúccsal. A szelek feláramlottak a csúcsok fölé, aztán  olyan gyorsan (386 km/h zúdultak alá), hogy úgynevezett hidraulikus ugrást okoztak.

Ezeket a sebességeket a vihar csúcsánál korábban még sosem figyelték meg illetve nem feltételezték ezt a jelenséget. Hidraulikus ugrásokat könnyű látni gátaknál, vagy folyóknál. Amikor a víz túl gyorsan folyik és sziklába ütközik, az áramlás  iránya és sebessége hirtelen megváltozik. A hidraulikus ugrások ott alakulnak ki, ahol az egyenletes folyás turbulenssé válik. Ugyanez a mechanizmus játszódik le, amikor a száguldó szelek átbuknak a hegyeken és turbulenciát generálnak a lejtős oldalon, Ezért van az, hogy ha a repülőgép hegyoldalhoz közel landol, rázós utunk lehet. 

Hidraulikus ugrásokat ezelőtt sose észleltek magasan fent az atmoszférában, mivel a viharfelhők nagyon hatékony fizikai határokként viselkednek. Érdekes módon az új modell azt mutatta, hogy a viharok, még ha folyadékból is állnak, úgy viselkednek, mint a szilárd hegyek, vagy a folyóban lévő sziklák.

Megvan a technológia a pontosabb előrejelzéshez

A viharok körülbelül 75%-a nagy jégverést és tornádókat hoz létre, így a kutatás valószínűleg hasznos lesz, hogy javítsák a jövőbeni meteorológiai modelleket.

Megértve hogy és miért alakulnak ki a pelyhek az erőteljes viharok felett, segíthet az előrejelzőknek felismerni a hasonló fenyegető veszélyeket és pontosabb figyelmeztetéseket kiadni anélkül, hogy a Doppler-radar rendszertől függnének, amelyet a szél és jégeső kiüthet . Ráadásul a világ sok részén nem létezik a Doppler-radar lefedettség . Ha egy hurrikán jön létre, azt jól látják az űrből, de a tornádókat már nem, mert ezeket a viharok csúcsai eltakarják.

A NASA kutató-repülőgépeit most olyan eszközzel szerelték fel, amik lehetővé teszik hogy feltérképezzék a szeleket a viharok csúcsánál nagy felbontában, és 3 dimenzióban.

„Most megvan a technológiánk, hogy igazoljuk a modelleredményeinket, és hogy megnézzük, vajon realisztikusak-e?” – mondja Morgan O’Neill,  a Stanford of Earth, Energy & Environmental Sciences professzora, a tanulmány vezető szerzője.

Ha a kutatók radarral, és lidarral meg tudják erősíteni a modelljüket, nagy előre lépés volna a súlyos időjárási események és ezek klímára gyakorolt hatásának megértésében. A jövőben a tudósok azt tervezik, hogy tanulmányozzák a zivatarfelhők üllői feletti pehelyfelhők szerepét a klímaváltozásban. A modell szerint a pelyhek másodpercenként több, mint 7.000 tonna vizet emelhetnek a sztratoszférába, 2-4-szer magasabbra, mint azt korábban becsülték. Mivel a vízgőz erőteljes üvegházgázként viselkedik ebben a rétegben, a pelyhek még jobban melegíthetik az alacsonyabb atmoszférát, emelkedő hőmérsékletek ciklusát hozva létre. Ez a víz a sztratoszférában maradhat napokig, vagy hetekig is, és az ózon pusztulásán keresztül potenciálisan hat a Földet elérő napfény mennyiségére illetve minőségére és melegíti a bolygó felszínét.

(Stanford University, American Association for the Advancement of Science/Origo)