Trąby powietrzne

Trąba powietrzna jest wirem atmosferycznym o małej średnicy, lecz wyjątkowo dużej sile. Wir ten o pionowej osi umiejscawia się u podstawy chmury burzowej Cb. Ma przeważnie kształt lejka złączonego szerszym końcem z chmurą. Dolna jego część w postaci trąby może sięgać podłoża. Jeśli dochodzi do powierzchni wody, nosi nazwę trąby wodnej. Przeciętna jej średnica wynosi 200-250 m, chociaż czasami sięga ponad 2000 m. Wirujące w trąbie powietrze osiąga ogromną prędkość, przekraczającą niekiedy 400 km/h. Cały układ obraca się w kierunku przeciwnym ruchowi wskazówek zegara. W europie trąby powietrzne występują niezmiernie rzadko. Najczęściej są odnotowywane w środkowych stanach USA oraz Australii. W Ameryce nazwano je tornadami.

Obszar, nad którym często pojawiają się silne tornada, to środkowe rejony Stanów Zjednoczonych, zwłaszcza pas od stanu Kansas do stanu Indiana. Rocznie występuje tam około 150 trąb powietrznych. Rekordową ich liczbę odnotowano 19 lutego 1894 r. - ponad 60.

Trąba powietrzna rozwija się najczęściej z nisko leżącej podstawy chmury burzowej Cb, której towarzyszy zjawisko mamma. Początkowo lej tornada przypomina wirujący wisiorek, który zwęża się ku dołowi. Podczas tego zjawiska można usłyszeć szczególny dźwięk, spowodowany falami akustycznymi, związanymi z silnym gradientem wiatru. Gdy taki układ cyrkulacyjny osiągnie podłoże, powoduje olbrzymie szkody. Na ogół niszczy pas szerokości około 300 m i długości 3-7 km.

Tornado nie zawsze bywa tragiczne w skutkach. Przykładem może być przypadek odnotowany w maju 1986 r. we wschodnich Chinach. Silne wiry powietrzne uniosły w górę 13 dzieci, przeniosły je na znaczną odległość, po czym łagodnie opuściły na piaszczyste wydmy i zarośla.

Intensywność tornada ocenia się, biorąc pod uwagę prędkość wiatru, którą wzbudza. W tym celu korzysta się z 6-stopniowej skali opracowanej przez Tetsuya Fujita.

Źródłem niszczycielskiej siły są:
- Gwałtowne zmiany siły wiatru, którego prędkość dochodzi najprawdopodobniej do 180 mxs-1 (jakiekolwiek obserwacje instrumentalne są nierealne ze względu na destrukcyjną siłę trąb);
- Nagły spadek ciśnienia w środku wiru, nawet od 200 hPa, doprowadzający do dużej różnicy ciśnienia między wnętrzem budynków, a ich otoczeniem, który powoduje, że normalne ciśnienie w pomieszczeniu rozsadza je od środka jak przy eksplozji;
- Silne zasysanie skierowane ku górze, związane z pionową prędkością niespotykaną w zwykłej chmurze burzowej.
Dopełnieniem zniszczeń jest rozrzucenie po okolicy unoszonych przedmiotów (rumowisk) przez wirujący słup powietrza na skutek siły odśrodkowej.

Ze względu na pionowe pulsacje trąby (opadanie i podnoszenie) wysuwa się teorie, że mechanizm powstania tego zjawiska musi znajdować się wyżej niż u podstawy chmury Cb. Przypuszczalnie tornada tworzą się w środkowych partiach chmury, w której zaznaczają się silne prądy wstępujące, duża turbulencja, a także znaczne zmiany kierunku i prędkości wiatru. Prądy pionowe tworzą w chmurze "rdzeń" o pionowej osi. Na półkuli północnej trąba umiejscawia się głównie po prawej stronie chmury (patrząc w kierunku jej ruchu), chociaż czasem obserwuje się jednocześnie kilka lejów wychodzących z jej podstawy. Silne rozrzedzenie powietrza wewnątrz trąby prowadzi do jego ochłodzenia i kondensacji pary wodnej. Dzięki temu pionowy wir kształtuje się w postaci słupa zwisającego z chmury.

Przyczyn powstawania trąb nie udało się do końca wyjaśnić. Niektórzy badacze atmosfery uważają, że aby mogło dojść do powstania tornada, musi być spełnionych jednocześnie aż ponad 20 różnych warunków. Poza dyskusją jest tylko to, że tornada rozwijają się w strefach kontaktu ciepłych i wilgotnych mas powietrznych z masami chłodnymi.