Je leest:

Weer wat geleerd: Tornado’s

Weer wat geleerd: Tornado’s

Auteur: | 1 januari 2003

Ze komen het meeste voor in de Verenigde Staten tijdens het voorjaar en vroege zomer. Tornado’s… Gemiddeld ontstaan over dit land 800 tornado’s per jaar die ongelukkig genoeg in 80 doden en meer dan 1500 gewonden resulteren. Het is in onze aardse dampkring het meest verwoestende en krachtige weersverschijnsel.

Wat is een tornado eigenlijk?

Een tornado is een kolom van draaiende lucht onderaan een flink ontwikkelde buienwolk en daarbij contact maakt met het aardoppervlak waarbij de sneldraaiende lucht snelheden haalt van minimaal 65 km per uur. Volgens de National Weather Service is de definitie: “a violently rotating column of air in contact with the ground and pendant from a thunderstorm”, vertaald: “een snel draaiende luchtkolom die ontstaat uit een buienwolk of onweerswolk en daarbij contact met het aardoppervlak heeft (bereikt)”.

Hoe ontstaan ze?

Er zijn drie belangrijke voorwaarden voor de vorming van tornado’s: a. voldoende vocht op lage en middelbare niveau b. onstabiele lucht c. een opstijgende kracht

In een buienwolk, de Cumulonimbus, stijgt de warme en voldoende vochtige lucht op. Deze luchtstromingen worden stijgstromen of “updrafts” genoemd die als voedingleveranciers voor de wolk dienen. In zware buien kunnen de onderlinge temperatuurverschillen hoog oplopen waardoor lucht snel wordt opgetild en er een circulatie op gang kan komen. Dat gebeurt meer op de grens van twee sterk verschillende luchtsoorten. In de Verenigde Staten botst deze warme en subtropische lucht vanuit de Golf van Mexico vaak op de van Canada afkomstige koude polaire luchtmassa.

Het is nog steeds niet duidelijk waarom de ene keer de circulatie wel op gang komt en dat de andere keer een buienwolk geen tornado genereert. Wanneer er wel voldoende circulatie optreedt, kan deze zichtbaar worden gemaakt wanneer deze gevuld wordt met gecondenseerde waterdamp. De snel ingezogen lucht veroorzaakt een snelle luchtdrukdaling aan de grond. Er ontstaat als het ware een luchttekort. Een klein lagedrukgebiedje is dan het resultaat. De lucht (de waterdamp) draait rond het lagedrukgebied snel rond en koelt af waardoor deze spoedig zal condenseren en de draaiende beweging zichtbaar wordt. Een droge wind op ca. 10.000 voet (3 km) en een warme, vochtige wind op 2.000 tot 5.000 voet kan extra energie aan de Cumulonimbus leveren. Nog meer impuls levert een op 7 tot 9 km hoge krachtige straalstroom of jetstream die ervoor zorgt dat de omhoog bewegende lucht vanaf deze hoogte extra aangezogen wordt.

Zodra de circulatie weer naar het aardoppervlak uitzakt, komt er een slurf van gecondenseerde waterdamp tot stand. De lucht draait vaak linksom de as van de kolom (cyclonaal) maar soms ook rechtsom (anticyclonaal). Behalve de horizontale draaibewegingen is er ook sprake van een sterke verticale beweging die gezamelijk voor het kenmerkende zuigende effect zorgt. Bij een voldoende hoge omwentelingsnelheid kunnen voorwerpen van een bepaalde massa van de grond worden getild en opgezogen worden. Op bepaalde afstand van de tornado zal het voorwerp vervolgens uit de draaibeweging loskomen en weggeslingerd worden. Wanneer de tornado zodoende de greep op het opgetilde voorwerp verliest zal het onder invloed van de zwaartekracht of een in de wolk voorkomende daalstroom (downdraft) tegen het aardoppervlak gesmeten worden. Dat kan op enkele tientallen meters gebeuren maar soms bij F4 of F5 tornado’s ook op meer dan 100 meter afstand, afhankelijk van het gewicht en de grootte van het voorwerp en de kracht van de tornado. Stof, zand, aarde en overig licht materiaal worden als eerste opgezogen en is te zien als de anders gekleurde, omgekeerde pluimvormige wolk onderaan de slurf daar waar deze de grond raakt (zie foto). De kleur van de tornado wordt daarom in grote mate ook bepaald door de kleur van de opgezogen grondsoort. Zo worden soms ook zwarte, gele en rode tornado’s gesignaleerd.

Waar treedt de tornado in de bui doorgaans op?

Vaak bevindt de tornado zich aan de zuidwestzijde van de bui als men de trekrichting waarin de bui beweegt als het noorden beschouwt. Meestal ontstaat de werveling in de wolk aan de rand van een warme stijgstroom vlak naast de sneldalende en koudere luchtmassa die vaak als een gordijn van regen of hagel te zien is. Een tornado wordt daarom ook vaak vooraf aangekondigd als een abrupte intensiteitstoename in de vallende regen of hagel de waarnemer passeert.

http://skyflashes.com Credits: Terry Pallister

Zijn er waarschuwende signalen (te zien) voordat ergens een tornado optreedt?

Tijdens zware regen- en onweersbuien moet men altijd rekening houden met de vorming van een windhoos, waterhoos of tornado. De hoos of tornado begint in zijn beginstadium als een uitspansel onderaan de basis van de buienwolk die alleen op grotere afstand ervan goed te zien is (zie foto). Deze tuba of funnel cloud is dus eigenlijk al het begin van een tornado of hoos en kan al gevaarlijk zijn. Zodra de grond bereikt wordt en eventueel stof en zand in grote mate wordt opgezogen is de tornado een feit. Heeft u de beschikking over radarbeelden (bij voorkeur Doppler radar) dan kan de positie van de tornado zich soms duidelijk verraden. Er is hierop dan een haakvormige echo te zien die als de vorm van een 6 spiraalgewijs indraait (zie radarbeeld hieronder). In het midden zit dan de tornado. Op satellietfoto’s is de tornado niet te zien. Satellieten kunnen alleen de situatie van bovenaf laten zien. Het enige wat de mogelijkheid op een tornado verraadt, zijn de zware buienwolken (de supercellen) die als helderwitte en meestal ovaalvormige plakkaten wel duidelijk opvallen.

Wat zijn de windsnelheden in een tornado?

Zelden worden metingen gedaan vlakbij of in de tornado. Bovendien is de apparatuur vaak niet bestand tegen de vernietigende krachten. Met Doppler radar, een systeem die ook snelheid van luchtdeeltjes kan bepalen worden vrij nauwkeurige resultaten gehaald. In de jaren negentig werd ook veel met TOTO gewerkt. Deze grote, ronde bak met veerlichte zilvermetalen plaatjes werd zo dicht mogelijk bij het pad van de naderende tornado geplaatst zodat de plaatjes opgezogen konden worden. De radar maakten de plaatjes dan zichtbaar en er ontstond een structuur waaruit de windsnelheden konden worden achterhaald. De meeste tornado’s kennen windsnelheden van rond de 180 km/uur. Zelden wordt de 400 km/uur overschreden. De stijgsnelheden in en rond de slurf kunnen in de zogenaamde supercellen (de zeer zware onweerscomplexen) naar 150 tot 250 km per uur oplopen. De treksnelheid is van een andere grootte. Je kunt een tornado lang niet altijd bijhouden of voorblijven. Vaak legt de slurf een afstand van 30 tot 80 km per uur, heel soms ook wel tegen de 110 km per uur.

Wat zijn de afmetingen?

De doorsnede van de slurf is zo’n 100 tot 150 meter breed. Zware of zeer zware tornado’s (F4 of F5’s) zijn soms wel een 700 m tot 1,5 km breed. F1 of F2-types zijn meestal maar enkele tientallen meters breed. De breedte is ook een maat voor de breedte van het schadespoor op de grond die op luchtfoto’s heel duidelijk zichtbaar is. De hoogte of lengte van de slurf is sterk wisselend; het zichtbare deel wat onder de basis van de buienwolk hangt is van een paar honderd meter tot enkele kilometers. De circulatie rond de tornado gaat in de wolk nog even door maar is aan de waarneming van ons oog onttrokken.

Hoe is de gewaarwording wanneer een tornado vlakbij is?

Zoals veel getuigen hebben verklaard wordt een tornado vaak aangekondigd door een zware bui met regen en dikwijls ook onweer. Soms valt er ook hagel. Echter komen deze buien vaker voor en is de kans op een tornado vele malen kleiner. Niet iedereen is daar dus altijd alert op. Veel Amerikanen volgen in de meest getroffen gebieden dan ook goed de waarschuwingen via radio en TV, waar via speciale nieuws- en weerzenders 24 uur per dag de laatste informatie direkt de ether ingaat wanneer deze beschikbaar is. Als een tornado aankomt, met name wanneer het een F4 of F5 is, klinkt dat zoals een aanstormende sneltrein op een station. Soms zijn zware windstoten merkbaar voordat de tornado zelf passeert. Het duurt meestal enkele tientallen seconden tot 2 á 3 minuten, bij zware tornado’s soms wel een minuut of 5 á 10. Een F4 of F5-tornado kan een levensduur hebben van enkele uren en kan daarbij een spoor van vernieling van zo’n 100 km veroorzaken.

Waar en wanneer komen tornado’s (het meeste) voor?

De Verenigde Staten is hét land van tornado’s bij uitstek. Dat wil niet zeggen dat ze niet elders in de wereld kunnen voorkomen. In elk gebied waar zware tot zeer zware onweersbuien voorkomen is een tornado mogelijk. Enkele voorbeelden: Australië, Zuidoost-Azië, Zuid-Europa, Centraal-Afrika en het Amazonegebied. In ons land is een tornado zeer zeldzaam. Berucht zijn wel de tornado’s van Borculo, Neede en die van Chaam en Tricht geweest (resp. op 10 augustus 1925, 1 juni 1927 en 25 juni 1967). Meestal zijn het hier windhozen die ontstaan en die op de tornadoschaal van Fujita nog niet het kaliber van F1 halen.

In de Verenigde Staten waar gemiddeld ca. 800 tornado’s worden gerapporteerd, is het gebied waar ze het meest worden gezien het Midden-Westen, ook bekend als “Tornado Alley” en de staat Florida. Op bijgaand kaartje ziet u hoe het aantal over de staten is verdeeld. Texas, Florida en Oklahoma zijn wel de staten waar vrijwel ieder jaar de meeste tornado’s gevormd worden. Zoals we al eerder aangaven, komen de meeste tornado’s in het voorjaar en de vroege zomer voor (maart t/m juli). Dat heeft te maken met de grote temperatuursverschillen tussen de luchtsoort die vanuit Canada binnendringt en de warme, subtropische luchtmassa die vanuit de Golf van Mexico naar het noorden beweegt. Boven de genoemde gebieden komen deze luchtsoorten elkaar tegen waar dan regelmatig onweersbuien gevormd worden met de mogelijkheid van tornado’s. In de zuidelijke staten (Texas, Louisiana, Oklahoma, enz.) begint het seizoen wat vroeger, nl. al vanaf eind maart. In de noordelijke staten (Kansas, Nebraska en South-Dakota) komen de tornado’s normaal pas vanaf begin mei goed op gang.

Deze schaal werd door de Japanse meteoroloog en natuurkundige Fujita opgesteld. Hij baseerde de schaal op de optredende schade in de kern van de tornado gekoppeld aan de maximaal optredende en mogelijke windsnelheden. De schaal liep van orgine tot F12. In de praktijk wordt de schaal tot en met F6 gebruikt. Daarbij moet vermeld worden dat kracht F6 nog steeds theoretisch is en voor zover bekend is nog nooit is gehaald.

Tussen 1950 en 1994 waren 74% van alle tornado’s een F0 of F1, 25% F2 of F3 en slechts 1% van het zwaardere kaliber F4 of F5. De slachtoffers die hierbij ongelukkigerwijs vallen komen voor 67% voort uit de F4 en F5 tornado’s, 29% uit F2 tot F3 en voor nog altijd 4% uit F0 tot F1. Het aantal doden en gewonden zijn sinds begin 1900 wel afgenomen, dit dankzij de verbeterende kwaliteit van de weersverwachtingen, de bereikbaarheid van de media (radio, TV en nu ook via Internet) en tenminste evenzo het waarschuwingssysteem en het feit dat de mensen tegenwoordig beter weten wat ze moeten doen bij een tornado. Sinds 1971 zijn tijdens een tornado niet meer dan 50 mensen tegelijkertijd het slachtoffer geworden.

Tornado’s periode 1950-1991

In de tabel hierboven staan de gemiddelde aantallen tornado’s per jaar over een periode van 40 jaar gerangschikt op de staten waar ze het meest voorkomen. De topper is Texas, ver daarna pas gevolgd door Florida. Qua risico, heeft de staat Oklahoma de grootste kans om door een F2 tot F5 tornado getroffen te worden. Op basis van de oppervlakte zijn dat er 2.4 per 26.000 km2, in totaal over de gehele staat zijn dat er 17; Texas heeft er 29 maar is qua oppervlakte veel groter. De staten die niet vermeld zijn hebben minder dan 20 tornado’s per jaar. Langs de westkust (o.a. Californië) komen 1 tot 4 tornado’s per jaar voor, langs de oostkust is de variatie iets groter, nl. 1 tot een opvallend aantal van 14 in Noord-Carolina. Ook op de eilanden van Hawaii wordt gemiddeld 1 tornado per jaar gezien terwijl op Alaska het aantal normaal 0 is. Gemiddeld vallen per jaar 8 doden in Texas, 10 in Mississippi en 1 tot 5 in de overige staten van de Midwest.

Een tornado is een wervelstorm? Een orkaan toch ook. Hoe zit dit nu?

Zowel een orkaan als een tornado worden gekenmerkt door een draaiende luchtbeweging rondom een kern. Toch zijn ze niet hetzelfde en zijn er grote verschillen. Eén is de afmeting. Tropische orkanen zijn 300 tot 800 km in doorsnede, tornado’s meestal slechts enkele honderden meters. Orkanen ontstaan boven tropisch en subtropisch zeewater van minstens 27 graden warm. Tornado’s ontstaan meestal alleen boven een sterk verwarmd land waar de krachtige opstijgende luchtstromen in onstabiele en vochtige lucht de circulatie in gang kan zetten. Orkanen die boven land bewegen kunnen wel gepaard gaan met tornado’s.

Enkele fabeltjes

De fabel: Grote vrachtauto’s en treinen worden bij zware of zeer zware tornado’s door de lucht geslingerd.

Het feit: Dat gebeurt niet. Bij F4 en F5 tornado’s komt het wel voor dat treinen uit de rails worden getild en omslaan. Vrachtauto’s slaan om en worden soms wel over enkele tientallen meters over de grond verplaatst. Echter zijn treinen en grote vrachtauto’s ze te zwaar om echt op grotere hoogte door de lucht te worden meegesleurd.

De fabel: Gebieden in de buurt van grote rivieren, meren en bergen zijn veilig.

Het feit: Overal waar zware tot zeer zware onweersbuien voorkomen is een tornado mogelijk, ook in deze gebieden.

De fabel: De lage druk in de tornadoslurf is de oorzaak dat huizen a.h.w. exploderen wanneer de tornado rechtover komt.

Het feit: Het zijn de zware windsnelheden en het rondvliegende puin dat de grootste schade aan gebouwen aanricht.

De fabel: Ramen moeten worden opengezet voordat de tornado uw huis bereikt om de drukverschillen te nivileren om zo de schade te verminderen.

Het feit: Niet doen! Openstaande ramen geven het rondvliegende puin eerder de kans om uw huis binnen te dringen. Ga in elk geval niet bij of voor een raam schuilen i.v.m. puin of wind die wel door het ruit weet heen te dringen.

Dit artikel is een publicatie van Meteonet.
© Meteonet, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 januari 2003

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.