W dzisiejszych czasach nie możemy narzekać na brak informacji. Często jednak siedząc przed telewizorem, słuchając radia lub przeglądając gazety, odnosimy wrażenie, że zbliża się „koniec świata”. Wszędzie pełno przerażających wiadomości, takich jakie dawniej tylko sporadycznie do nas dochodziły.
No cóż, coraz więcej ludzi osiada w miejscach, które dawniej były „bezludne”, jest lepszy sprzęt do rejestrowania (kamery, magnetofony) i niezwykle rozwinięta telekomunikacja (szczególnie Internet), dzięki której każda informacja może w sekundzie dotrzeć praktycznie wszędzie. A ludzie lubią straszyć i być straszeni.
Ostatnio „media” zwróciły szczególną uwagę na zjawiska meteorologiczne. Huragany od kilku lat jakoś nie mogą nabrać siły, więc za katastrofę uważa się każdą tropikalną burzę i padający deszcz. Dawniej do domów wchodziło się po kilku schodkach – obecnie dla wygody, podłogi domów są zaledwie kilka cali powyżej poziomu ulicy. Nic dziwnego, że woda deszczowa ma równie wygodny wstęp do wnętrza.
W sierpniu w Polsce zanotowano całą serię gwałtownych burz i występujące razem z burzami tornada. Oglądaliśmy w telewizji i na zdjęciach wyrwane drzwi garażowe, zerwane dachy, nawet zburzone ściany domów. Zjawiska nieoglądane dawniej (nie było telewizji) i automatycznie komentowane – „dawniej tego nie było”.
Otóż było i to w dużo większej skali, tylko wtedy nie rozgłaszano tego po świecie, bo komunikacja między ludźmi była dużo słabsza. Zjawiska, które dla jednych są normalnością, wśród innych mogą budzić przerażenie. Tornada, o których chciałbym dzisiaj pisać, występują głównie w klimacie umiarkowanym i ciepłym, natomiast nieznane są w tropikach w Środkowej Afryce i Ameryce, tam gdzie większość ludzi je umiejscawiała. Występują na terenie prawie całych Stanów Zjednoczonych, za wyjątkiem pustyń Kalifornii i Newady.
W niektórych krajach Europy trąby powietrzne można spotkać częściej niż w Stanach Zjednoczonych, uznawanych powszechnie za „ojczyznę tornad”. W niewielkiej Holandii statystyki wskazują na około 20 trąb powietrznych rocznie, ale z porównania powierzchni USA i Holandii wynika, że przeciętny Holender może napotkać tornado dwa razy częściej niż statystyczny Amerykanin. Również Wielka Brytania ze swoimi ponad trzydziestoma tornadami rocznie stoi w przeliczeniu na powierzchnię „wyżej” niż USA.
W Polsce, gdzie ludzie skłonni są mówić „Panie – dawniej tego nie było”, zanotowano tak potężne tornada, jakie zdarzają się na otwartych preriach Ameryki. W lipcu 1931 roku w okolicach Lublina powietrze w wirze tornada przekroczyło prędkość 400 km/godz. i zniszczone zostały nawet półmetrowej grubości mury. W sierpniu 1956 roku w Szczecinie trąba powietrzna powyginała nawet żelazne latarnie uliczne a w 1960 roku zniszczyła budynki i linie energetyczne w Rzeszowie.
Wiele silnych trąb powietrznych pojawiało się w Polsce nad lasami. W okolicach Kłodzka w sierpniu 1946 roku został całkowicie powalony las na obszarze około 10 kilometrów kwadratowych, a więc wielkości sporej wsi. W 1958, pomiędzy Warszawą i Łodzią, dzień po dniu dwie trąby połamały las na długości 13 i 10 kilometrów. Długa jest lista szkód wyrządzanych przez trąby powietrzne w Polsce prawie co roku, lecz szkody te są mało rozgłaszane, gdyż występują głównie na terenach leśnych, słabo zaludnionych.
W Stanach Zjednoczonych, na rozległych terenach prerii, pól i lasów, trąby powietrzne przybierają monstrualne rozmiary. Gdyby wymieniać w gazetach i telewizji wszystkie tornada (a jest ich ponad tysiąc rocznie), zabrakłoby miejsca na reklamy. Czasami w ciągu dwóch-trzech kolejnych dni występuje ich ponad sto. Notuje się tu najsilniejsze na świecie tornada.
Do klasyfikacji tornad służy skala Fujity od 0 do 5 (zmodyfikowana do 6).
Siłę wiatru tornada ocenia się na podstawie wielkości zniszczeń. Tornado F0 (wiatr do 115 km/godz. – 70 mil/godz.) może tylko łamać gałęzie drzew i niszczyć źle wykonane elementy budynków. F2 – wiatr do 250km/godz. może wykolejać pociągi a F4 – do 400km/godz. niszczy wszystko na swojej drodze i może przenosić ciężarówki nawet o kilkaset metrów. Tornado w Lublinie w 1931 roku ocenia się na F3-F4.
Rekordowe jak dotychczas tornado zarejestrowano w USA w 1925 roku o sile F5. Przeszło drogę o długości 220 mil (ponad 350 km) przez stany Missouri, Illinois i Indiana zabijając ponad 600 osób i raniąc 2 tysiące. Koszmarna była noc z 3 na 4 kwietnia 1874 roku, gdy nad centralną Ameryką i kanadyjskim Ontario zanotowano 148 trąb powietrznych, w tym kilka o sile F4-F5. Zginęło wtedy ponad 300 osób. Najwięcej ofiar pochłaniają jednak tornada w Bangladeszu, gdzie przy dużym zaludnieniu i bardzo słabej konstrukcji domostw, nie ma się gdzie schować.
Chicago jest jak dotąd oszczędzane przez tornada. Ostatnie w centrum miasta zanotowano ponad 130 lat temu, kilka lat po słynnym pożarze. Natomiast w okolicy Chicago, prawie każde miasteczko ma w swojej historii fatalne tornado towarzyszące gwałtownej burzy, które zrywało dachy i niszczyło samochody. W 1967 roku pod koniec kwietnia kilkadziesiąt tornad zniszczyło Lake Zurich, Barrington, Batavią, Genevą i kilkaset nowych, dopiero co wyprodukowanych samochodów na fabrycznym parkingu Chryslera w Belvidere. Na drugi dzień po tych zniszczeniach wszystko pokrył 3 calowy śnieg, raczej niespotykany o tej porze roku.
Istniał pogląd, że wysoka zabudowa miast tłumi ten wielki powietrzny wir. Przeczą temu jednak tornada, które nawiedziły kilkadziesiąt miast środkowej Ameryki i Kanady, ba, nawet w 1999 roku tornado F2 przesunęło się w poprzek pełnego wieżowców Salt Lake City.
Mówiąc o niszczących wiatrach, na ogół wymienia się jednym tchem huragany i tornada. Są to jednak zupełnie inne zjawiska różniące się skalą oddziaływania. Huragan jest popularną nazwą głębokich niżów atmosferycznych rodzących się nad Atlantykiem i obejmujących obszary setek i tysięcy mil. Typowe tornado jest natomiast zjawiskiem lokalnym, najczęściej przemieszczającym się kilka – kilkanaście kilometrów i niszczących pas o szerokości kilkunastu – kilkuset metrów. Szybkość wiatru w wirze tornada jest jednak 2 – 3 razy większa niż w huraganach.
Fizyka tego zjawiska atmosferycznego nie jest jak dotąd w pełni poznana. Wiadomo z obserwacji, że powstaje podczas gwałtownej burzy, gdy spotykają się ciepłe i wilgotne masy powietrza znad Zatoki Meksykańskiej (w Europie znad Morza Śródziemnego) z zimnym powietrzem z Północy.
Z grubsza można to przedstawić tak:
Nasycone parą wodną ciepłe powietrze styka się z zimnym wiatrem i w pewnym miejscu para wodna zaczyna się skraplać (deszcz). W powietrzu zaczyna brakować cząsteczek pary wodnej i staje się ono lżejsze, jednocześnie ogrzewając się, gdyż skraplająca się para wodna oddała otoczeniu energię cieplną.
Ciepłe i lżejsze powietrze zaczyna się wznosić do góry, a na jego miejsce napływa powietrze z otoczenia. W obszarze niższego ciśnienia skraplanie jest szybsze i lokalny proces unoszenia się powietrza przybiera na sile.
Lecz uzupełnienie ubytku powietrza nie jest łatwe i szybkie. Jeżeli sąsiednie cząsteczki powietrza są w ruchu, to posiadają względem punktu, do którego dążą, tak zwany moment pędu. Moment pędu to iloczyn odległości i prędkości i jak fizycy wiedzą, nie może on samodzielnie zaniknąć. Mniejsza odległość od środka obrotu to większa prędkość. Podobnie łyżwiarz, przygotowując się do piruetu, rozpędza się po lodzie z rozłożonymi rękami, a potem ściągając ręce do siebie zaczyna się szaleńczo kręcić.
Powietrze zaczyna wirować najpierw
od spodu chmury burzowej, gdy od dołu wieje zimny wiatr, a górą, w przeciwnym kierunku, ciepłe powietrze. W dzień widać szybko obracający się walec chmur. Od tego walca zaczynają się pochylać w dół wirujące języki, które jak dotkną ziemi porywają kurz i drobne przedmioty, dzięki czemu wirujące leje są wyraźniejsze.
Przeciętne pojedyncze tornado żyje kilkanaście minut i po wyczerpaniu energii ciepłego powietrza z otoczenia, wypełnia się. Za chwilę ta sama chmura burzowa może „urodzić” następną trąbę powietrzną. Rekordowe serie tornad przekraczały setkę.
Badanie warunków, w których powstają tornada, jest trudne, gdyż typowe instrumenty meteorologiczne są na ogół przez tornada niszczone. Szybkości wiatru w wirze prawie nigdy nie udaje się zmierzyć i zarejestrować – oceniana jest na podstawie zniszczeń. W laboratoriach nie można tworzyć miniaturowych „modeli” tornado, gdyż powietrze w małej objętości nigdy nie wywoła takiego efektu. Energia wyzwalana przez tornado jest tak duża, że naukowcy nie potrafią jej przeciwdziałać w sposób kontrolowany. Jak na razie, nie wiadomo jak zapobiegać tworzeniu się trąb podczas silnych burz.
Podobne zjawisko oddawania energii pary wodnej i tworzenia wirów obserwowane jest w cyklonach (na Atlantyku w huraganach). Tam wiry rozwijają się powoli, ale za to na tysiące razy większą skalę.
Jak wspomniałem, zniszczeniom nie sposób zapobiegać. Siła tornada wywierana na drzwi garażowe to około 10 ton. Dach domu unoszony jest z siłą ponad tysiąca ton. Żadne rozsądne konstrukcje tego nie wytrzymają. Gdyby projektować małe budynki, odporne na tornado, musiałyby kosztować kilka razy więcej. Lepiej i taniej zbudować po zniszczeniu drugi taki sam. Tym bardziej że tylko niewielki procent budynków jest w ciągu czasu eksploatacji niszczony przez tornada.
Problem tylko, jak chronić ludzi przed tym nagłym, niespodziewanym zjawiskiem atmosferycznym. Wiele miast zbudowało system syren alarmowych ostrzegających przed tornadami. System ten jest okresowo sprawdzany przy dobrej pogodzie i ludzie już przyzwyczaili się, że od czasu do czasu coś w sąsiedztwie zawyje. Zbyt częste „testy” znieczulają ludzi i w chwili rzeczywistego zagrożenia możemy na ryk syren nie zareagować.
Również w czasie większej burzy syreny włączane są „na wszelki wypadek”. Doświadczyliśmy tego w połowie sierpnia w Chicago, gdy ludzie pochowali się po piwnicach, a tornado się nie pokazało.
Jak postępować w chwili pojawiającej się trąby powietrznej – już nie będę powtarzał. Tyle jest instrukcji i porad, często sprzecznych, że nie chcę się narażać na uwagi i pretensje. Przykładem jest często powtarzane zalecenie dla kierowców, aby widząc tornado, schowali się pod wiadukt na szosie.
Tymczasem praktyka pokazała, że pod takim wiaduktem wiatr przybiera na sile (efekt tunelu) i samochody z ludźmi są wydmuchiwane z dużą siłą. Jechać absolutnie nie wolno, ale zatrzymując się na otwartej przestrzeni jesteśmy odkryci na latające szczątki drzew i konstrukcji.
I tak źle, i tak niedobrze.
(ami)
