Смерч

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Торнадо, Центральна Оклахома
Світове поширення смерчів (торнадо)
Алея торнадо — мапа частоти виникнення сильних смерчів у США

Смерч (також, торнадо, тромб) — атмосферне явище, що є стрімким вихором з розмірами по горизонталі до 50 км і по вертикалі до 10 км, із швидкістю вітру понад 33 м/с, який витягується від купчасто-дощової хмари до поверхні води або землі. Смерчі можуть бути різної форми — колона, конус, келих, бочка, бичеподібна мотузка, пісочний годинник, роги «диявола» тощо, але найчастіше вони мають форму обертового хобота, труби чи лійки, що звисає з материнської хмари[1].

Слово «смерч» за походженням пов'язане з аналогічними або схожими за змістом термінами у слов'янських мовах рос. біл. смерч, давньорус. смьрчь (съмьрчь), у болгарській мові болг. смерч, чеською чеськ. smršť — «(водяний) смерч», які очевидно пов'язані з праслов'янським моркъ — «морок, хмара»[2].

Загальна характеристика[ред. | ред. код]

Усередині воронки смерчу повітря піднімається вгору, створюється розрідження до 0,4 атм. Коли воронкоподібний відросток хмари досягає землі, його ширина становить 50-500 м. Швидкість руху повітря в середині смерчу досягає 200 м/с при сильній висхідній складовій. Смерч проноситься над поверхнею із швидкістю 30-60 км/год і приблизно через 30 км втрачає свою руйнівну силу. Воронка відривається від землі або водойми й щезає у хмарах. Найпотужніші смерчі можуть досягати швидкості вітру понад 480 км/год, розтягнути більш ніж на 3 км в поперечнику, і залишитися на землі більше 100 км[3][4][5]. Відомі випадки, коли смерчі зберігали живучість впродовж 500 км та 7 годин.[джерело?]

Виникнення смерчів пов'язане з локальною неоднорідністю атмосфери, зіткненні неоднорідних за вологістю та температурою повітряних мас, теплих (внизу) і холодних (угорі) шарів повітря та сильному боковому вітрі під час грозової погоди.

Водячний Смерч Флорида-Кіс в р. 1969.

Понижений тиск усередині смерчів створює «ефект насоса», тобто всмоктування навколишнього повітря, води, пилу, предметів, людей і тварин усередину воронки. Цей же ефект призводить до зривання дахів і руйнування будинків, що потрапляють у середину смерчу. Смерчі часто наносять втрати інфраструктурі міських поселень (можуть переносити з місця на місце навіть великі предмети, автомобілі).

У Північній Америці смерчі відомі під назвою «торнадо» (ісп. tornado — обертовий). Великий смерч з діаметром воронки декілька десятків метрів називають «тромб» (фр. tromb — труба). Наприклад, в 1990 році у США зареєстровано 1100 руйнівних смерчів.

У місці контакту основи смерчевої воронки з поверхнею землі або води може виникати каскад — хмара або стовп пилу, уламків і піднятих з землі предметів або водяних бризок. При формуванні смерчу спостерігач бачить, як назустріч воронці, що опускається з неба, з землі піднімається каскад, який потім охоплює нижню частину воронки. Термін походить від того, що уламки, піднявшись до деякої незначної висоти, не можуть вже утримуватися потоком повітря і падають на землю. Воронку, не торкаючись із землею, може огортати футляр. Зливаючись, каскад, футляр і материнська хмара створюють ілюзію ширшої, ніж є насправді, смерчевої воронки.

Іноді вихор, що утворився над морем, називають смерчем, а на суші — торнадо. Атмосферні вихори, аналогічні смерчу, та які утворюються в Європі, називають тромбами. Але частіше всі ці три поняття розглядаються як синоніми.

Причини утворення та стадії існування[ред. | ред. код]

Причини утворення смерчів повністю не вивчені досі. Можна вказати лише деякі загальні відомості, найхарактерніші для типових смерчів.

Смерчі часто утворюються на тропосферних фронтах — границях розділу в нижньому 10-кілометровому шарі атмосфери, які відокремлюють повітряні маси з різними швидкостями вітру, температурою та вологістю повітря. В області холодного фронту (холодне повітря напливає на тепле) атмосфера є особливо нестійкою і формує у материнській хмарі смерчу та нижче від неї безліч турбулентних вихорів, що швидко обертаються. Сильні холодні фронти утворюються у весняно-літній та осінній періоди. Вони відокремлюють, наприклад, холодне і сухе повітря з Канади від теплого і вологого повітря з Мексиканської затоки або з Атлантичного чи Тихого океану над територією США. Відомі випадки виникнення невеликих смерчів у ясну погоду за відсутності хмар над перегрітою поверхнею пустелі чи океану. Вони можуть бути абсолютно прозорими і лише нижня частина, запилена піском або водою, робить їх видимими[1].

Смерчі у своєму розвитку проходять три основні стадії. На початковій стадії з грозової хмари з'являється початкова воронка, що висить над землею. Холодні шари повітря, що розташовані безпосередньо під хмарою спрямовуються вниз на зміну теплим, які, в свою чергу піднімаються вгору. (Така нестійка система утворюється зазвичай при взаємодії двох атмосферних фронтів — теплого і холодного). Потенційна енергія цієї системи переходить у кінетичну енергію обертального руху повітря. Швидкість цього руху зростає, і він набуває свого класичного вигляду.

Обертальна швидкість зростає з плином часу, при цьому в центрі торнадо повітря починає інтенсивно підійматися вгору. Так протікає друга стадія існування смерчу — стадія формування вихору максимальної потужності. Смерч повністю формується і рухається постійно змінюючи напрями свого руху.

Завершальна стадія — руйнування вихору. Потужність торнадо слабшає, воронка звужується і відривається від поверхні землі, поступово піднімаючись назад у материнську хмару.

Час існування кожної стадії різний і коливається від декількох хвилин до декількох годин (у виняткових випадках). Швидкість просування смерчів також різна, у середньому — 40 — 60 км/год (в дуже рідкісних випадках може досягати 210 км/год).

Місця утворення смерчів[ред. | ред. код]

Місця, де можуть утворюватися смерчі, на карті мають помаранчевий колір

Грози бувають в більшій частині земної кулі, за винятком регіонів з субарктичним кліматом і арктичним кліматом, проте смерчі можуть супроводжувати тільки ті грози, які знаходяться на стику атмосферних фронтів.

Найбільша кількість смерчів фіксується на північноамериканському континенті, особливо в центральних штатах США, менше — в східних штатах США.

Другим регіоном земної кулі, де виникають умови для формування смерчів, є Європа.

Таким чином, смерчі в основному спостерігаються в помірних поясах обох півкуль, приблизно з 60-ї паралелі по 45 паралель в Європі і 30 паралель в США. Також смерчі фіксуються на сході Аргентини, ПАР, заході і сході Австралії і ряду інших регіонів, де також можуть бути умови зіткнення атмосферних фронтів.

Смерч, Сеймор, Техас, 2005 рік

Класифікація[ред. | ред. код]

За характерними ознаками виділяють такі види смерчів:

  • складені смерчі можуть складатися з двох і більше окремих тромбів навколо головного центрального смерчу. Подібні торнадо можуть бути практично будь-якої потужності, однак, найчастіше це дуже потужні смерчі, що призводять до найбільших збитків;
  • бичеподібні — найпоширеніші, мають тонку, гладку, лійкоподібну форму. Довжина лійки значно перевищує її діаметр. Зазвичай є слабкими смерчами;
  • Розпливчасті смерчі — виглядають як кошлаті хмари, що обертаються, досягаючи поверхні землі. Часто діаметр смерчу може бути більшим за його висоту. Діаметр лійки може перевищувати 0,5 км. Зазвичай це дуже потужні вихори, часто складені. Завдають величезної шкоди через великі розміри і дуже високу швидкість вітру.

Шкали визначення інтенсивності смерчів (торнадо)[ред. | ред. код]

Шкала Фудзіти[ред. | ред. код]

Докладніше: Шкала Фудзіти
Смуга повного руйнування після проходження торнадо силою F5 у травні 1999 року у штаті Оклахома у США

Для характеристики сили торнадо (на основі спричинених ним руйнувань, а не його фізичних параметрів) у більшості країн використовується шкала Фудзіти що має значення від F0 до F5[6].

  • F0 — швидкість вітру від 64 до 116 км/год;
  • F1 — швидкість вітру від 117 до 180 км/год (може знищити дерев'яні господарські будівлі та елементи дахів, перекидати легкі транспортні засоби з великими поверхнями, наприклад кемпінгові причепи і напівпричепи, штовхати автомобілі у русі);
  • F2 — швидкість вітру від 181 до 253 км/год (може зривати дахи, виривати з коренем великі дерева, перекидати автомобілі);
  • F3 — швидкість вітру від 254 до 332 км/год (може виривати дерева і повністю нищити навіть великі будинки, спричиняти сходження поїздів з рейок, піднімати у повітря важкі автомобілі);
  • F4 — швидкість вітру від 333 до 418 км/год (може рухати як іграшкові великі та важкі транспортні засоби та піднімати у повітря будинки із слабшими фундаментами);
  • F5 — швидкість вітру від 419 до 512 км/год (він може піднімати дуже важкі предмети і переносити їх на декілька сотень метрів та зрівнює із землею усе, що трапляється на його шляху).
  • F6 — швидкість вітру понад 512 км/год (жодного разу не було зафіксовано).

75 % смерчів мають силу від F0 до F1, a 24 % смерчів — F2 або F3. Лише 1 % від усіх смерчів мають силу F4 або F5, з яких лише 0,1 % — це смерчі силою F5.

Удосконалена шкала Фудзіти[ред. | ред. код]

Руйнування від торнадо, що у травні 2007 зрівняло із землею місцевість Ґрінсберг[en] у шаті Канзас (США). Це був перший випадок торнадо силою EF5 за нововведеною покращеною шкалою Фудзіти

У США від лютого 2007 та Канаді від квітня 2013 року уведено до використання нову модифіковану шкалу Фудзіти (англ. Enhanced Fujita, EF)[7][8][9]. Цю шкалу, також, запропоновано використовувати у Франції[10]. Подібно до старішої версії, ця шкала також визначає силу торнадо на основі пошкоджень. Було внесено певні покращення: збільшено різноманітність конструкцій, які можуть зазнати ушкоджень або руйнувань від торнадо. Враховано також надійність та якість конструкції. Розрахункові значення швидкості вітру на окремих ступенях шкали також були дещо скориговані. Шкала позначається символами від EF0 до EF5.

  • EF0 — швидкість вітру від 105 до 137 км/год (ушкодження дахів будинків, виламування гілок дерев)
  • EF1 — швидкість вітру від 138 до 178 км/год (зірвані дахи, перекинуті та знищені кемпінгові причепи)
  • EF2 — швидкість вітру від 179 до 218 км/год (зірвані дахи з великих будівель, великі дерева вирвані з корінням, легкі автомобілі підняті у повітря)
  • EF3 — швидкість вітру від 219 до 266 км/год (знищені цілі поверхи багатоповерхівок, пошкоджені великі будівлі, сходження з рейок поїздів, підняті у повітря вантажівки)
  • EF4 — швидкість вітру від 267 до 322 км/год (багатоповерхівки зрівняні із землею, автомобілі підкинуті у повітря)
  • EF5 — швидкість вітру понад 322 км/год (усі міцні споруди зрівняні із землею до фундаменту, автомобілі перетворюються на літаючі до 100 метрів снаряди, будівельні конструкції хмарочосів зазнають деформації)

Шкала TORRO[ред. | ред. код]

Шкала для вимірювання сили торнадо, яка на відміну від описаних вище, враховує перш за все швидкість вітру у вихорі, а не спричинені руйнування. Організацією TORRO (Велика Британія) було розроблено шкалу, що має градацію від T0 до T11, і яка знайшла застосування у першу чергу на британських островах[11]. Ця шкала пов'язана зі шкалою Бофорта рівнянням T = (B/2-4) (наприклад, 12B відповідає 12/2-4= 2 балам за шкалою TORRO)[12].

Швидкість вітру у вихорі залежно від числа балів за шкалою TORRO має такі значення:

Бали за шкалою TORRO T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11
Нижня границя діапазону швидкості вітру (км/год) 61 87 116 148 185 221 260 300 343 386 433 483
Верхня границя діапазону швидкості вітру (км/год) 86 115 147 184 220 259 299 342 385 432 482 515

Інколи на практиці вказують на силу торнадо комбінацією шкали Фудзіти і шкали TORRO. Наприклад, торнадо силою F3/T7 це — вихор, що спричиняє руйнування, які кваліфікуються як F3, але оціночна швидкість вітру відповідає верхній частині цього діапазону і близька до ступеня F4.

Напрям обертання[ред. | ред. код]

У Північній півкулі обертання повітря в смерчі відбувається, як правило, проти годинникової стрілки (як в циклонах). Це може бути пов'язано з напрямками взаємних переміщень мас повітря по боках від атмосферного фронту, на якому формується смерч. У той час як великі бурі завжди обертаються в такому напрямі за рахунок ефекту Коріоліса, грози і торнадо настільки малі, що прямий вплив сили Коріоліса не має значення, про що свідчать їх великі числа Россбі. Торнадо обертаються проти годинникової стрілки в чисельних експериментах, навіть якщо ефект Коріоліса не враховується.[13][14] Відомі й випадки зворотного обертання невеликих смерчів.[15][16]

Цікаві факти[ред. | ред. код]

Найбільша кількість смерчів, 148 за одну добу, пройшла 3-4 квітня 1974 року над південними штатами США.

Найбільша швидкість переміщення смерчів була зафіксована 2 квітня 1958 року поблизу Вічита-Фолс, Техас. Вона становила 450 км/год.

Найвища швидкість вітру біля поверхні Землі було зареєстровано під час смерчу у США, що пронісся територіями Оклахоми і Канзасу 3 травня 1999 року — 511 км/год[17].

Найбільші смерчі за всю історію спостережень виникали у штаті Оклахома (США) під час серії торнадо у другій половині травня 2013 року. 20 травня ураган сформувався біля південного передмістя Оклахома-Сіті — міста Мур. Швидкість вітру у ньому досягла 322 км/год, діаметр лійки був близько 3 км (присвоєна найвища категорія EF5 за удосконаленою шкалою Фудзіти). Ще потужнішим виявився смерч, що пройшов 31 травня 2013 року по іншому передмісті Оклахома-Сіті — містечку Ель-Ріно. Швидкість вітру у ньому сягала 485 км/год при діаметрі лійки 4,2 км (категорія EF5). Під час цього торнадо загинули найвідоміший у «мисливець за торнадо» Тім Самарас розом зі своїм сином Полом, а також їхній колега Карл Янг[18].

Швидкість руху повітря в стінках торнадо може перевищувати швидкість звуку (1300 км/год/), а тиск в самому центрі може знижуватися навіть до 500 мм.рт.ст. і нижче.

Найтриваліше торнадо було зафіксоване 26 травня 1917 в США, де Меттунский торнадо (смерч) пройшовся по території США в 500 км за 7 годин 20 хвилин, в результаті чого загинули 110 осіб.

Найсильніші смерчі на Британських островах були зафіксовані 1091 року в Лондоні, 14 грудня 1810 року в Портсмуті.

Смерч в місті Шатурш в Бангладеш 26 квітня 1989 року потрапив у книгу рекордів Гіннеса як найтрагічніший за всю історію людства. Жителі цього міста, отримавши попередження про те, що насувається смерч, зігнорували його. В результаті — загинуло 1300 осіб.[19][20]

В Україні[ред. | ред. код]

26 травня 1948 року над селами Білогорівка та Берестове Донецької області промчав смерч, діаметр якого в основі становив близько 30 м. Смерч обрушився на пасажирський потяг та скинув 7 вагонів із полотна залізниці[21].

11 травня 2016 року було зафіксовано торнадо між селами Плотича та Івачів Долішній, а також на околицях Тернополя.

Див. також[ред. | ред. код]

Примітки[ред. | ред. код]

  1. а б Сергей Арсеньев Смерчи и торнадо // Энциклопедия Кругосвет (рос.)
  2. Етимологічний словник української мови: У 7 т. / Редкол. О. С. Мельничук (голов. ред.) та ін. — К.: Наук. думка, 1983. — ISBN 966-00-0816-3. Т. 5: Р — Т / Уклад.: Р. В. Болдирєв та ін. — 2006. — 704 с. — С. 319. — ISBN 966-00-0785-X
  3. Wurman, Joshua (2008-08-29). Doppler On Wheels. Center for Severe Weather Research. Архів оригіналу за 2013-06-23. Процитовано 13-03-2012. 
  4. Hallam Nebraska Tornado. National Weather Service. National Oceanic and Atmospheric Administration. 2005-10-02. Архів оригіналу за 2013-06-23. Процитовано 13-03-2012. 
  5. Roger Edwards (2006-04-04). The Online Tornado FAQ. National Weather Service. National Oceanic and Atmospheric Administration. Архів оригіналу за 2013-06-23. Процитовано 13-03-2012. 
  6. Fujita Tornado Damage Scale // Storm Prediction Center (англ.)
  7. NOAA: Fujita Tornado Damage Scale (англ.)
  8. Tornado Damage Scales: Fujita Scale and Enhanced Fujita Scale (англ.)
  9. Enhanced Fujita Scale. Environment Canada. 
  10. Mahieu, Pierre; Wesolek, Emmanuel. Tornado Rating in Europe with the EF-scale. Keraunos. Процитовано 4 January 2019. 
  11. [ http://www.torro.org.uk/tscale.php The International Tornado Intensity Scale] // The Tornado & Storm Research Organisation (TORRO) (англ.)
  12. Шкала Бофорта може сягати 12 балів або 17 балів
  13. Robert Davies-Jones (October 1984). Streamwise Vorticity: The Origin of Updraft Rotation in Supercell Storms. Journal of the Atmospheric Sciences (American Meteorological Society) 41 (20): 2991–3006. Bibcode:1984JAtS...41.2991D. doi:10.1175/1520-0469(1984)041<2991:SVTOOU>2.0.CO;2. Процитовано 13-03-2012. 
  14. Richard Rotunno, Joseph Klemp (February 1985). On the Rotation and Propagation of Simulated Supercell Thunderstorms. Journal of the Atmospheric Sciences (American Meteorological Society) 42 (3): 271–292. Bibcode:1985JAtS...42..271R. doi:10.1175/1520-0469(1985)042<0271:OTRAPO>2.0.CO;2. Процитовано 13-03-2012. 
  15. Greg Forbes (13-03-2012). anticyclonic tornado in El Reno, OK. The Weather Channel. Архів оригіналу за 2013-06-23. Процитовано 2006-12-30. 
  16. John Monteverdi (2003-01-25). Sunnyvale and Los Altos, CA Tornadoes 1998-05-04. Архів оригіналу за 2013-06-23. Процитовано 2006-10-20. 
  17. Би-Би-Си: «Торнадо: закономерность и непредсказуемость» (рос.)
  18. «Ураган-убийца: история гибели Тима Самараса» (рос.)
  19. Bimal Kanti Paul, Rejuan Hossain Bhuiyan (2005-01-18). The April 2004 Tornado in North-Central Bangladesh: A Case for Introducing Tornado Forecasting and Warning Systems (PDF). Архів оригіналу за 2013-06-23. Процитовано 2009-12-13. 
  20. Jonathan Finch (2008-04-02). Bangladesh and East India Tornadoes Background Information. Архів оригіналу за 2013-06-23. Процитовано 2009-12-13. 
  21. Чугуєнко М. В. Моя Україна. Ілюстрована енциклопедія для дітей. — Харків: Веста & Ранок, 2006. — 128 с. іл.

Література[ред. | ред. код]

  • Гумницький Я. М. Метеорологія та кліматологія : навч. посіб. [для студентів ун-тів екол. спец.] / Я. М. Гумницький. — Львів : Вид-во Львів. політехніки, 2014. — 204 с. — ISBN 978-617-607-671-1.
  • Наливкин Д. В. Смерчи / отв. ред. М. И. Будыко. — М. : Наука, 1984. — 112 с. — (Человек и окружвющая среда)
  • Хромов С. П. Маломасштабные вихри // Метеорология и климатология: учебник / С. П. Хромов, М. А. Петросянц. — 7-е изд. — М. : Издательство Московского университета & Наука, 2006. — С. 448-450. — (Классический университетский учебник) — ISBN 5-211-05207-2.

Посилання[ред. | ред. код]