Warum Tornados immer noch schwer vorherzusagen sind – obwohl sich die Sturmvorhersagen verbessern

Meteorologen begann vor Unwettern zu warnen mit der Gefahr von Tornados mehrere Tage vorher Stürme fegten darüber hinweg der Südosten und die Zentrale USA Ende März 2023.An einem Punkt, mehr als 28 Millionen Menschen waren unter einem Tornado-Uhr.Aber genau bestimmen, wo ein Tornado landen wird – wie die Tornados, die einschlagen Rolling Fork, Mississippi, am 24. März, und Städte in Arkansas, Illinois Und mehrere andere Staaten am 31. März – verlässt sich immer noch stark darauf, die sich entwickelnden Stürme auf dem Radar zu sehen. Chris Nowotarski, ein Atmosphärenforscher, erklärt warum und wie sich die Prognosetechnologie verbessert.

Warum sind Tornados immer noch so schwer vorherzusagen?

Meteorologen sind viel besser darin geworden, die Bedingungen vorherzusagen, die Tornados wahrscheinlicher machen.Es ist jedoch schwieriger, genau vorherzusagen, welche Gewitter wann einen Tornado auslösen werden, und darauf konzentrieren sich heute viele Unwetterforschungen.

Oft kommt es in einer Umgebung, die für Tornados günstig ist, zu einer Reihe von Gewittern, und ein Sturm könnte einen Tornado hervorrufen, die anderen jedoch nicht.

Die Unterschiede zwischen ihnen könnten auf kleine Unterschiede in meteorologischen Variablen zurückzuführen sein, die von unseren aktuellen Beobachtungsnetzwerken oder Computermodellen nicht gelöst werden können.Sogar Änderungen der Landoberflächenbedingungen – Felder, Waldgebiete oder städtische Umgebungen – können Einfluss darauf haben, ob sich ein Tornado bildet.Diese kleinen Veränderungen in der Sturmumgebung können große Auswirkungen auf die Prozesse innerhalb von Stürmen haben, die einen Tornado auslösen oder zerstören können.

Einer der stärksten Prädiktoren dafür, ob ein Gewitter einen Tornado erzeugt, bezieht sich auf vertikale Windscherung, das heißt, wie der Wind seine Richtung oder Geschwindigkeit mit der Höhe in der Atmosphäre ändert.

Wie Windscherung bei Stürmen mit regengekühlter Luft interagiert, was wir als „Abfluss“ bezeichnen, und wie viel Niederschlag verdunstet, kann Einfluss darauf haben, ob sich ein Tornado bildet.Wenn Sie schon einmal in einem Gewitter waren, wissen Sie, dass kurz bevor es zu regnen beginnt, oft ein kalter Luftstoß aus dem Sturm strömt.Die Eigenschaften dieses Kaltluftaustritts sind wichtig dafür, ob sich ein Tornado bilden kann, da sich Tornados typischerweise in diesem kühleren Teil des Sturms bilden.

Wie weit im Voraus können Sie wissen, ob ein Tornado wahrscheinlich groß und mächtig sein wird?

Die überwiegende Mehrheit der heftigen Tornados entsteht aus Superzellen, Gewitter mit einem tiefen rotierenden Aufwind, der als „Mesozyklon“ bezeichnet wird. Vertikale Windscherung kann eine Rotation der mittleren Ebenen des Sturms ermöglichen, und der Aufwärtssog dieses Mesozyklons kann die Rotation innerhalb des Ausflusses des Sturms in einen Tornado verstärken.

Wenn Sie eine Superzelle auf dem Radar haben und diese über dem Boden stark rotiert, ist das oft ein Vorbote eines Tornados.Einige Untersuchungen deuten darauf hin Ein breiterer Mesozyklon erzeugt mit größerer Wahrscheinlichkeit einen stärkeren, länger anhaltender Tornado als andere Stürme.

Prognostiker berücksichtigen auch die Umweltbedingungen des Sturms – Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Windscherung.Diese liefern weitere Hinweise darauf, dass ein Sturm wahrscheinlich einen erheblichen Tornado hervorrufen wird.

Der Prozentsatz der Tornados, die eine Warnung auslösen ist in den letzten Jahrzehnten aufgrund von gestiegen Doppler-Radar, verbesserte Modellierung und besseres Verständnis der Sturmumgebung.Um 87 % der tödlichen Tornados Von 2003 bis 2017 gab es eine Vorwarnung.

Auch die Vorlaufzeit für Warnungen hat sich verbessert.Im Allgemeinen ist es so etwa 10 bis 15 Minuten Jetzt.Das ist genug Zeit, um in Ihren Keller zu gelangen oder, wenn Sie sich in einem Wohnwagenpark oder draußen befinden, eine sichere Einrichtung zu finden.Nicht jeder Sturm hat so viel Vorlaufzeit, daher ist es wichtig, schnell Schutz zu finden.

Was entdecken Forscher heute über Tornados, die dazu beitragen können, in Zukunft Leben zu schützen?

Wenn Sie an die zurückdenken Film „Twister„Anfang der 1990er Jahre begannen wir, mehr Feldarbeit zu Tornados zu leisten.Wir haben Radar in Lastwagen mitgenommen und Fahrzeuge mit auf dem Dach montierten Instrumenten in Stürme gefahren.Damals begannen wir wirklich zu verstehen, was wir die Prozesse im Sturmmaßstab nennen – die Bedingungen im Inneren des Sturms selbst, wie Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen im Ausfluss das Potenzial für Tornados beeinflussen können.

Allerdings können Wissenschaftler nicht bei jedem Sturm einen Wetterballon starten oder Instrumente schicken.Deshalb verwenden wir Computer auch zur Modellierung von Stürmen, um zu verstehen, was im Inneren passiert.Oft führen wir mehrere Modelle durch, sogenannte Ensembles.Wenn beispielsweise neun von zehn Modellen einen Tornado erzeugen, wissen wir, dass die Wahrscheinlichkeit groß ist, dass der Sturm Tornados hervorbringt.

Das National Severe Storms Laboratory hat kürzlich mit Tornadowarnungen experimentiert, die auf diesen sogenannten Modellen basieren Warnung bei Prognose, um die Vorlaufzeit für Tornadowarnungen zu erhöhen.

Es gibt viele andere Forschungsbereiche.Um beispielsweise besser zu verstehen, wie Stürme entstehen, Ich mache viel idealisierte Computermodellierung.Dazu verwende ich ein Modell mit einer vereinfachten Sturmumgebung und nehme kleine Änderungen an der Umgebung vor, um zu sehen, wie sich dadurch die Physik innerhalb des Sturms selbst verändert.

Auch bei der Sturmjagd gibt es neue Tools.Der Einsatz von Drohnen hat explosionsartig zugenommen – Wissenschaftler bauen Sensoren in unbemannte Luftfahrzeuge ein und wir fliegen sie nah heran und manchmal in den Sturm.

Auch der Schwerpunkt der Tornado-Forschung hat sich von den Great Plains – der traditionellen „Tornado-Allee“ – verlagert – nach Südosten.

Was ist bei Tornados im Südosten anders?

Im Südosten gibt es einige andere Einflüsse auf Stürme als in den Great Plains.Der Südosten hat mehr Bäume und abwechslungsreicheres Gelände und auch mehr Feuchtigkeit in der Atmosphäre, weil er in der Nähe des Golfs von Mexiko liegt.Das gibt es in der Regel weitere Todesopfer auch im Südosten, denn Nachts bilden sich weitere Tornados.

Im Südosten sehen wir tendenziell mehr Tornados, die sich in Gewitterlinien befinden, die als „quasilineare Konvektionssysteme“ bezeichnet werden. Die Prozesse, die bei diesen Stürmen zu Tornados führen, können unterschiedlich sein, und Wissenschaftler erfahren mehr darüber.

Einige Untersuchungen deuten auch auf den Beginn von hin eine klimatologische Verschiebung in Tornados Richtung Südosten.Es kann jedoch schwierig sein, die Zunahme von Stürmen davon zu trennen, dass bessere Technologien mehr Tornados entdecken.Daher ist weitere Forschung erforderlich.

Dieser Artikel wurde am 31. März 2023 mit Tornados in Arkansas und den zentralen USA aktualisiert.