Tornáda, hurikány, ...
Co to vlastně je tornádo ? Většina Středoevropanů si sice správně vybaví, že to je nějaký velmi silný vítr, případně že má podobu víru, ale tím znalosti často končí. Našincům se tornáda většinou pletou s hurikány, tajfuny či cyklóny, což je pravděpodobně způsobeno tím, že s většinou těchto jevů se setkáme spíš na televizní obrazovce než v přírodě. To pak automaticky navozuje jistý exotický nádech těchto pojmů a tím i jejich "praktickou nezajímavost", od níž je již jen krůček k zamlženosti, případně neznalosti jejich významu. Naproti tomu, jestliže tornáda a hurikány představují reálnou hrozbu pro značnou část obyvatel USA, je pro průměrného Američana obsah těchto pojmů naprosto zřejmý. Jak to s těmito pojmy tedy vlastně je?
Hurikán, tajfun a cyklón jsou jen různé místní názvy pro jeden typ atmosférického jevu - tropickou cyklonu. To je mohutný oblačný vír o průměru několika set kilometrů, vznikající nad tropickými moři, s délkou života kolem jednoho až dvou týdnů. Naproti tomu tornádo je sice též atmosférický vír, avšak podstatně menších horizontálních rozměrů (řádově desítky až stovky metrů), výrazně kratší doby života (desítky sekund až desítky minut), ale většinou výrazně silnější intenzity, který vzniká pod vertikálně mohutnou bouřkovou oblačností konvektivních bouří. Zatímco tropické cyklony působí relativně menší škody na obrovském území (čímž je však celková bilance škod značná), tornáda zpravidla působí značné lokální škody. Tropické cyklony je v současnosti již možné dobře monitorovat a předpovídat jejich další postup s několikadenním předstihem, tornáda se vyvíjejí téměř neočekávaně a výstraha před nimi bývá možná jen několik minut - výjimečně přes deset až dvacet minut - dopředu.
Konvektivní bouře, supercely
Atmosférická konvekce je proces, při kterém vzduch, zahřátý nejčastěji od zemského povrchu či mořské hladiny, začne v důsledku Archimédovy síly stoupat v podobě různě velkých "bublin" směrem vzhůru. Od jisté hladiny začne kondenzovat vodní pára do drobných kapiček, začíná vznikat oblak typu cumulus. Pokud má stoupající "bublina" dostatek energie (to závisí na vertikálním teplotním zvrstvení atmosféry, ve které konvekce probíhá), může se vyvinout podstatně mohutnější oblak - cumulonimbus ("bouřkový mrak"). Tento oblačný projev konvektivních bouří zná většina lidí spíše pod ne zcela přesným označením "bouřka". Zatímco český termín "bouřka" je souhrnným označením pro elektrické, optické a akustické jevy doprovázející atmosférické výboje, termín "konvektivní bouře" je obecnějším označením pro oblak typu cumulonimbus a jevy, které jej doprovázejí nebo mohou doprovázet (elektrická aktivita, intenzivní srážky, kroupy, silný nárazovitý vítr, tornáda). Hovorová čeština tyto dva pojmy příliš nerozlišuje, je však nutné si uvědomit, že ne každá bouřka musí být vázána na konvektivní bouři a naopak. Terminologická nejednotnost se projevuje i v překladech - pro řadu termínů, běžně používaných v americké angličtině, doposud neexistuje ustálená česká a slovenská terminologie. Proto na těchto stránkách najdete u některých českých (resp. slovenských) pojmů v závorce i původní americké názvy.
Typická doba života jedné "bouřkové buňky" je kolem 30 až 50 minut - po této době buňka zaniká. Většina konvektivních bouří je však tvořena více takovýmito buňkami v různém vývojovém stádiu, čímž bouře jako celek může navenek existovat po dobu podstatně delší, až několik hodin. Existuje však typ bouří tvořených jedinou buňkou, které mohou přežívat po dobu několika hodin. Takovéto bouře silně rotují kolem své vertikální osy. Na tzv. dopplerovských radarech (schopných měřit vedle radarové odrazivosti i radiální rychlosti) je pak pozorována tzv. mezocyklóna (angl. mesocyclone) o průměru přibližně 5 - 20 kilometrů. Konvektivní bouře, ve kterých je radarem detekována mezocyklóna, se nazývají supercely (angl. supercell, supercell storm). A právě supercely bývají doprovázeny "nejdivočejším" počasím - obřími kroupami, tornády, případně přívalovými srážkami či extrémní elektrickou aktivitou. Dodejme, že předpona "super" se nevztahuje k rozměrům bouří, nýbrž k intenzitě procesů, které v nich probíhají.
Definice tornáda
| Klasická tornáda jsou vázána právě na supercely (sem patří všechna silnější tornáda), avšak část se jich může vyskytnout i na relativně slabších nesupercelárních konvektivních bouřích; takováto tornáda však zpravidla nedosahují ničivějších účinků. Většina tornád se vyskytuje pod jádrem bouře (viz obrázek A), nejčastěji na jejím jihovýchodním okraji - to vyplývá z typického proudění v bouři a jejím okolí v mírných severních zeměpisných šířkách. Rámečkem je v obrázku A vyznačena poloha detailnějších obrázků B, C a D (viz níže). |
|
Podívejme se nyní, jak je tornádo definováno. Definice, která se mi jeví jako nejvýstižnější a nejobecnější, je následující:
- Tornádo je silně rotující vír (se zhruba vertikální osou), vyskytující se pod spodní základnou konvektivních bouří, který se během své existence alespoň jednou dotkne zemského povrchu a je dostatečně silný, aby na něm mohl způsobit hmotné škody.
Přibližně takovouto definici navrhuje Chuck Doswell ve svém vynikajícím www-eseji What is a tornado? (v němž naleznete kromě hlubokých a nesmírně racionálních úvah o definici tornáda i hodně obrázků k dané problematice, které z důvodu copyrightu není možné uveřejnit přímo na našich stránkách). Podle této definice tudíž pro klasifikaci jevu jakožto tornáda není nutná ani přítomnost kondenzačního „chobotu“, ani není rozhodující geografická oblast, kde se jev vyskytl. Tato definice rovněž elegantně obchází podmínku způsobených škod, která se vyskytovala v řadě starších definic. Podle nich nemohl být klasifikován jako tornádo jev, který se vyskytl v neobydlených oblastech (např. prériích, pouštích, horách), neboť tam prostě neexistovalo nic, co by mohlo být zničeno... V definici však zůstává značná subjektivita, a sice v ohodnocení schopnosti jevu způsobit škody. Hlubší zájemce o problematiku definice tornáda odkazuji na výše zmíněný esej.
Pro úplnost ještě uvádím definici tornáda a tromby podle Meteorologického slovníku výkladového a terminologického (MŽP ČR + Academia, Praha, 1993):
- Tromba - vír v atmosféře s jinou než horizontální osou a průměrem řádově jednotek, desítek, výjimečně i stovek metrů. Rozeznáváme:
- malé tromby, které se tvoří od země vzhůru v silně přehřátém vzduchu nad pevninou a dosahují do výšky několika desítek až stovek metrů. Vznikají především na pouštích, lze je však pozorovat v létě i v mírných zeměpisných šířkách. Projevují se jako prachové nebo písečné víry a rotační proudění v nich může mít charakter antibarického větru.
- velké tromby se tvoří ve vyšších vrstvách ovzduší v horkém instabilním vzduchu a jsou vázány na oblak druhu cumulonimbus, z něhož se spouštějí dolů a mohou dosáhnout až zemského povrchu. Velké tromby můžeme pozorovat jak nad pevninou, tak mořem. Vznikají v teplých oblastech Země, nikoliv však v blízkosti rovníku. Zvláště mohutné velké tromby, vyskytující se v jižních státech USA a výjimečně i v severněji ležících oblastech, se nazývají tornáda.
- Tornádo - název pro velké tromby, vyskytující se především v povodí řeky Mississippi ve státech Kansas a Oklahoma (USA). Obvykle vznikají v instabilním vlhkém tropickém vzduchu pocházejícím z oblasti Mexického zálivu a vytvářejícím teplé sektory cyklón, které přecházejí nad jmenovanými územími. Oblaky druhu cumulonimbus, se kterými tornáda souvisejí, bývají uspořádány do pásů a tvoří typickou čáru instability identifikovatelnou na družicových snímcích a při radiolokačních pozorováních. Tornáda se vyskytují v této oblasti i na studených frontách. Termín tornádo se někdy používá jako označení pro podobné jevy, vyskytující se např. v záp. Africe, ve vých. částech Indie, v Austrálii, popř. i v Evropě, kde však zdaleka nemají takové ničivé účinky.
Na základě těchto dvou definic je tedy možné ztotožnit tornádo se silnou trombou. Vzhledem ke značně rozšířenějšímu používání termínu tornádo ve většině ostatních jazyků se k tomuto termínu přikláníme i na těchto stránkách.
V definici tornáda, tak, jak je uvedena výše, zůstává značná subjektivita ohledně potenciálu jevu způsobit škody. Zpravidla však jakákoliv tromba, vyskytující se pod základnou kumulonimbu a dotýkající se zemského povrchu, je považována za tornádo. Diskutabilní zůstává právě podmínka doteku se zemským povrchem: není důvodu předpokládat, že tornádo, které se "zvedne" ze země, přestává být tornádem… Jelikož však tuto podmínku uvádí většina definic, budeme ji respektovat. Definice tornáda se bude dále vyvíjet a nelze ji proto považovat za dogma, za konečnou a jedinou správnou…
Tornáda, která jsou vázána na konvektivní bouři mající supercelární charakter, bývají označována jako supercelární tornáda. Tornáda, pro jejichž "mateřskou" bouři není supercelární charakter zřejmý, jsou označována jako nesupercelární tornáda. Opět je možným předmětem diskuse, do jaké míry jsme schopni rozpoznat supercelární podstatu bouře - je to do značné míry vázáno na úroveň pozorovací techniky (tedy především radarů), případně na zkušenosti pozorovatele a na vzdálenosti, v jaké se bouře vyskytne od radaru nebo pozorovatele.
Tromby, které nesplňují definici tornáda (z jakéhokoliv důvodu), lze přesněji označit jako netornádické tromby. Pro trombu, která předchází tornádu (v době, kdy se ještě nedotýká zemského povrchu) nebo po něm zůstane po opuštění zemského povrchu, doporučuji používat vžitá označení kondenzační chobot nebo nálevka.
A ještě jedna důležitá poznámka. Občas se v češtině jako synonymum pro trombu nebo tornádo používá termín smršť. Podle Meteorologického slovníku se však smrští rozumí "hovorové označení pro prudké a krátkodobé zesílení větru provázené ničivými účinky". Z tohoto pohledu je tromba či tornádo jednou z možných forem smršti, a neměly by se tedy tyto termíny zaměňovat. Přesto však občas nalezneme (zejména ve starší literatuře) termín smršť použitý při zjevném popisu tromby. Tudíž o tom, co měl autor při použití termínu smršť na mysli, se často musíme domýšlet z obsahu; při četbě českých překladů starších latinských textů nebo zahraniční literatury je možné ověření použitého termínu v originálním díle.
Vzhled tornáda
Tornádo se nejčastěji jeví jako silně rotující "chobot" či "sloup", visící ze spodní základny konvektivní bouře. Rotace je v naprosté většině případů cyklonální (při pohledu ze zemského povrchu na severní polokouli zleva doprava), vyjímečně anticyklonální. Ne vždy je však rotace dobře patrná - nejlépe ji "zviditelňuje" zvířený prach, unášený tornádem. Pokud však pozorujeme tornádo z větší vzdálenosti, nemusí být vířící prach rozeznatelný a tornádo se spíše jeví jako sloup, trychtýř či nálevka pod základnou bouře. Nejčastěji je tornádo "zviditelněné" díky kondenzaci vodní páry, ke které dochází v důsledku velmi silné rotace vzduchu a následnému poklesu atmosférického tlaku uvnitř tornáda. Zeslabení cirkulace nebo nasátí suššího vzduchu má za následek "zvednutí se" tornáda ze zemského povrchu či jeho úplné vymizení, kolísání intenzity rotace se projevuje jako "skákání" tornáda.
 |
Schéma tornáda:
|
| Na základě výše uvedené definice by se tedy za tornádo mohl považovat pouze takový jev, kdy je pod základnou bouře dobře patrný silně rotující prašný vír (B, C), případně vír z unášených trosek, nebo kdy kondenzační chobot dosahuje zemského povrchu (D). Někdy může být kondenzační chobot zcela zahalen vířícím prachem a troskami (což je právě v případě C). V případě, kdy kondenzační chobot (či nálevka) nedosahuje až k zemskému povrchu a kdy pod ním není patrný rotující prašný vír, nelze z formálního hlediska mluvit o tornádu (byť se tak v praxi často děje). Protože ale tornáda mohou během svého života na přechodnou dobu zeslábnout (a opustit tak zemský povrch) a o něco později opětovně zesílit, nemá smysl tvrdit, že "byla tornádem" pouze v době, kdy se dotýkala země... Dalším důvodem, proč se reálně existující tornádo někdy zdánlivě nedotýká země, může být velmi nízká vlhkost vzduchu (a tedy "náročnější" podmínky pro vznik kondenzačního chobotu). Podobně, výskyt tornáda např. nad skalnatým povrchem nebude doprovázen vířícím prachem. Jak je zřejmé, i tato část definice tornáda má své slabiny. |  |
Vyskytují se případy, kdy se na periferii tornáda vytvoří rozměrově menší, tzv. sekundární savé víry, které však svým destruktivním účinkem vysoce převyšují "nosné" tornádo. Vyskytují se případy, kdy vlastní tornádo je velmi slabé, případně se ani nedotýká zemského povrchu (pak by ale nemělo být jakožto tornádo vůbec označeno...), avšak jeho sekundární savé víry způsobí značné škody. Pro tyto víry je charakteristická velmi krátká doba života (řádově sekundy či desítky sekund), což má za následek vysoce lokalizované škody. Jelikož však tyto podružné víry jsou charakteristické právě (a pouze) pro tornáda, pak i jev, který by svou intenzitou nebyl klasifikovatelný jakožto tornádo, avšak na němž se tyto podružné víry vyskytnou, bývá automaticky za tornádo považován.
Mezi tornáda lze zpravidla zařadit i obdobné jevy nad mořem, označované v češtině jako vodní sloup nebo vodní smršť (angl. waterspout). Nelze sem však zařadit různé prašné nebo písečné víry drobnějších rozměrů a slabší intenzity, které se vyskytují při vyšších teplotách zemského povrchu, a to většinou za bezoblačného počasí nebo pod drobnou konvektivní oblačností. Občas si lidé pletou tornáda a tromby s jevy, které s trombami (natož s tornády) nemají nic společného - více zde.
Jak je snad z uvedeného patrné, je klasifikace jevu jakožto tornáda do značné míry subjektivní, mohou se vyskytnout případy na hranici tohoto pojmu. Jelikož však příroda nezná "škatulkování" (což je ostatně jenom pomůcka lidí pro usnadnění života), je výskyt těchto jevů "na pomezí definice" naprosto přirozený...
Intenzita tornáda
Vzhledem k tomu, že měření rychlosti větru v samotném tornádu je prakticky neuskutečnitelné, navrhl v USA roce 1971 T. T. Fujita stupnici (tzv. Fujita Scale) pro určování intenzity tornád, založenou na vyhodnocení destruktivních účinků větru. Tato stupnice byla později lehce přepracována a zpřesněna (Enhanced Fujita Scale - EF Scale), v praxi se upravená stupnice používá od roku 2007.
Enhanced Fujita Scale
EF0 = 29 - 37 m/s
lehké škody – nahodile zbořené komíny a dřevěné ploty; drobné škody na střešní krytině; poškozené reklamy a dopravní značky vedle silnic; ulámané větve stromů, sporadicky vyvráceny stromy s mělkými kořeny; na polích již patrná stopa tornáda
EF1 = 38 - 49 m/s
mírné škody – částečně poničená krytina střech; jedoucí automobily vytlačeny ze silnice, různé stavební buňky posunuty ze základů, převráceny či silně poškozeny, chatrnější stavby (kůlny, plechové garáže, plechové haly) těžce poničeny až zcela zničeny; sporadicky vyvráceny či přelomeny větší stromy s pevnějšími kořeny
EF2 = 50 - 60 m/s
středně těžké škody – zcela utrhány střechy z hůře postavených budov; mobilní buňky a chatrnější stavení zcela zničena; u bytelnějších staveb boční a čelní stěny ještě vážněji nepoškozeny; lehčí auta nadnášena; vznik “projektilů” z lehčích, malých trosek; většina izolovaně rostoucích velkých stromů vyvrácena nebo přelámána
EF3 = 61 - 73 m/s
značné škody – střechy a některé stěny zcela utrženy od konstrukce dobře postavených budov; těžší auta nadnášena; převrácené vlaky či lokomotivy; většina stromů v souvislém lese vyvrácena nebo ulámána, stojící stromy či pahýly stromů částečně zbaveny kůry létajícími troskami
EF4 = 74 - 90 m/s
těžké škody – železobetonové budovy významně poškozeny, zděné (cihlové) a kamenné budovy těžce (většinou neopravitelně) poškozeny, méně pevné budovy zcela srovnány se zemí, trosky nejchatrnějších budov rozptýleny do značné vzdálenosti od svých základů; auta unášena vzduchem (těsně nad zemí) nebo rolována na velké vzdálenosti; vznik velkých a těžkých “projektilů” z létajících trosek; pahýly stromů zcela zbaveny kůry
EF5 = 91 - 105 m/s
totální zkáza – železobetonové budovy těžce poškozeny, ostatní budovy zcela zničeny; zpevněné nezděné budovy přeneseny před totálním zničením do značné vzdálenosti; automobily přenášeny vzduchem jako “projektily” na značné vzdálenosti; pole zcela zbavena vegetace (úrody) – ta převážně vytrhána i s kořeny
