Смерч, или торна́до (также известные под другими названиями, см. ниже) — экстремально быстро вращающийся столб воздуха, который распространяется от кучево-дождевого облака до поверхности Земли. Смерчи бывают разных форм и размеров, и часто (но не всегда) их можно увидеть в виде конденсационной воронки, вокруг которой вращаются обломки и пыль. Скорость ветра в большинстве смерчей составляет менее 180 километров в час (110 миль в час, 50 метров в секунду), диаметр составляет около 80 метров, и они проходят несколько километров, прежде чем рассеяться. Самые сильные смерчи могут развивать скорость ветра более 480 километров в час (300 миль в час, 133 метра в секунду), достигать более 3 км в диаметре и оставаться на земле более 100 км.
Существуют различные типы смерчей, включая торнадо с несколькими вихрями, клиновидный торнадо, а также, как правило, менее опасные типы, включая водяной смерч, микрошквал, пыльный вихрь, огненный вихрь, снежный смерч, гастнадо и паровой дьявол.
Смерчи чаще всего возникают в Северной Америке (особенно в центральных, южных и юго-восточных регионах Соединённых Штатов, известных как «аллея торнадо»), а в Соединённых Штатах наблюдается наибольшее количество торнадо, чем в любой другой стране мира. Они также возникают в ЮАР, большей части Европы (за исключением большей части Альп), западной и восточной Австралии, Новой Зеландии, Бангладеш, восточной Индии, Японии, и в юго-восточной части Южной Америки (Аргентине и Уругвае). Торнадо можно обнаружить до того, как они возникнут, или во время их возникновения с помощью импульсно-доплеровского радара, распознающего данные о скорости и закручиванию облаков, а также с помощью охотников за штормами.
Этимология
В метеорологии термин смерч используют для вихрей, сформировавшихся над водной поверхностью, а возникшие над сушей называют тромбами или торнадо. Однако в неспециальной литературе эти термины зачастую используют как полные синонимы.
Смерч Слово «смерч» происходит от древнерусского смьрчь, смърчь с первоначальным значением «облако, чёрная туча». Родственно словам с корнями «мерк» (например, смеркаться) и «мрак». Смерч также иногда называют тромбом (от — «труба») и ме́зо-урага́ном.
Торнадо Слово «торнадо» () происходит от («гроза»), а также («к грозе») и («вертеть, крутить»). В США их часто неформально называют «твистерами» ( — «закрученный») или устаревшим термином «циклон» ().
Описание Смерч — это быстро вращающийся столб воздуха, соприкасающийся с землёй, который либо свисает с кучево-дождевого облака, либо находится под кучево-дождевым облаком и часто (но не всегда) выглядит как воронкообразное облако. Чтобы вихрь можно было классифицировать как смерч, он должен соприкасаться как с землёй, так и с основанием облака. Этот термин не имеет чёткого определения; например, существуют разногласия по поводу того, являются ли отдельные касания одной и той же воронки отдельными торнадо .
Воронка
Смерч не обязательно должен быть видимым, однако сильное низкое давление, вызванное высокой скоростью ветра (согласно принципу Бернулли) и быстрым вращением (из-за циклострофического баланса), обычно приводит к тому, что водяной пар в воздухе конденсируется в капли из-за адиабатического охлаждения. Это приводит к образованию видимого воронкообразного облака или конденсационной воронки.
Существуют некоторые разногласия по поводу определения воронкообразного облака и конденсационной воронки. Согласно глоссарию метеорологии, воронкообразное облако — это любое вращающееся облако, отходящее от кучевого или кучево-дождевого облака, и, таким образом, большинство торнадо подпадают под это определение. Среди многих метеорологов термин «воронкообразное облако» строго определяется как вращающееся облако, которое не связано с сильными ветрами у поверхности, а «конденсационная воронка» — это общий термин для любого вращающегося облака под кучево-дождевым облаком .
Смерчи часто начинаются как воронкообразные облака, не сопровождающиеся сильными ветрами у поверхности, и не все воронкообразные облака превращаются в торнадо. Большинство торнадо вызывают сильные ветры у поверхности, в то время как видимая воронка ещё находится над землёй, поэтому издалека трудно различить воронкообразное облако и торнадо.
Вспышка торнадо
Вспышка торнадо (), неофициально известная как «серия торнадо» () — это возникновение нескольких торнадо, порождённых одной и той же конвективной штормовой системой. Существует неопределённость о том, сколько смерчей необходимо для того, чтобы вспышка стала официальной, но обычно это значение составляет от шести до десяти, при этом должно быть как минимум два разных места их возникновения, или как минимум две суперъячейки.
В основном считается, что если на протяжении более шести часов не возник ни один смерч, то вспышка заканчивается. Если активность торнадо возобновляется после такого затишья, то это рассматривается как новая вспышка. Серия продолжающихся или почти непрерывных дней со вспышками торнадо называется «последовательностью вспышек торнадо» (). Вспышки торнадо обычно возникают в Соединённых Штатах и Канаде с марта по июнь на Великих равнинах, в районе, который известен как «аллеей торнадо» (). Торнадо могут возникать и в другое время года, а также в других частях света.
Экстремально большая вспышка торнадо известна как «Супер-вспышка» (). Самой крупной зарегистрированной супер-вспышкой торнадо стала супер-вспышка 2011 года, в ходе которой было зафиксировано 362 торнадо и прямой ущерб составил около 10 миллиардов долларов. Она превзошла супер-вспышку 1974 года, в ходе которой было зафиксировано 148 торнадо.
Семья торнадо
Несколько одновременных смерчей, порождённых одной и той же суперъячеечной грозой, иногда называют «семьёй торнадо» (). Такие торнадо могут следовать друг за другом или рядом с друг другом и проходить как небольшое, так и огромное расстояние. Семью торнадо иногда ошибочно принимают за один непрерывный торнадо, особенно до 1970-х годов. Иногда пути торнадо могут пересекаться, и для определения того, был ли ущерб нанесён семейством или одним торнадо, требуется экспертный анализ. В некоторых случаях, например, при торнадо в Канзас в марте 1990 года, разные торнадо из одной семьи слились в друг друга, что затруднило определение того, было ли там несколько смерчей. Некоторые разрушения, вызванные семьями торнадо, вероятно, навсегда останутся загадкой из-за недостатка доказательств. Одним из таких событий стало торнадо трёх штатов в марте 1925 года; это могло быть либо самое продолжительное торнадо в истории, либо семья торнадо. Множество других случаев, когда было зафиксировано очень долгое торнадо, в конце концов оказались семьёй торнадо.
Внешний вид
В зависимости от условий, в которых они образуются, смерчи могут иметь широкий диапазон цветов. Те, которые зарождаются в сухой среде, могут быть практически невидимы и замечены только по закрученному в основании воронки мусору. Конденсированные воронки, которые практически не поднимают или поднимают малое количество мусора, могут быть от серого до белого цвета. В процессе перемещения воды по воронке окраска смерча может становиться белой или даже насыщенного синего цвета. Медленно движущиеся воронки, которые успевают поглотить значительное количество мусора и грязи, как правило, темнее и принимают цвет накопленного мусора. Торнадо, прошедший по территории Великих равнин, может покраснеть из-за красноватого оттенка почвы, а смерчи, возникающие в горных районах, могут преодолевать заснеженные территории, становясь белыми.
Условия освещения являются основным фактором, определяющим цвет смерча. Торнадо, который «подсвечен» солнцем, расположенным позади него, воспринимается очень тёмным. В то же время торнадо, подсвеченный солнцем, светящим в спину наблюдателя, может показаться серым, белым или блестящим. Смерчи, возникающие в час заката, имеют множество различных цветов и оттенков жёлтого, оранжевого и розового.
Пыль, поднятая грозовым шквалом, проливной дождь и град, мрак ночи — факторы, которые могут уменьшить видимость торнадо. Смерчи, возникающие в этих условиях, особенно опасны, так как могут быть обнаружены только с помощью метеорологических радиолокаторов наблюдения (либо предупреждением о надвигающейся опасности для тех, кого застигла непогода, может стать звук приближающегося торнадо). Наиболее значительные торнадо образуются восходящими потоками штормового ветра, содержащими дождевую воду, что делает их видимыми. Кроме того, большинство торнадо происходят в конце дня, когда яркое солнце может проникнуть даже сквозь самые толстые облака. В ночное время торнадо освещены частыми вспышками молнии.
Вращение Вращение воздуха в смерчах происходит, как в циклоне: в Северном полушарии — против хода часовой стрелки, в Южном полушарии — по ходу часовой стрелки. Это может быть связано с направлениями взаимных перемещений масс воздуха по сторонам от атмосферного фронта, на котором формируется смерч. Известны и случаи обратного вращения. На соседних со смерчем участках происходит опускание воздуха, в результате чего вихрь замыкается.
Типы смерчей
Бичеподобные (верёвочные)
Воронка выглядит гладкой, тонкой, её высота всегда больше радиуса. Такие виды смерчей редко могут быть очень извилистыми. Они практически не опасны и максимум срывают крышу или повреждают её. Имеет категорию EF0-EF2.
Воронкообразные
Это наиболее распространённый тип смерчей. Воронка выглядит гладкой, тонкой, может быть весьма извилистой. Длина воронки значительно превосходит её радиус. Обычно смерч выглядит так при первом появлении или когда рассеивается.
Клиновидные
Крупные торнадо, ширина которых превышает расстояние от основания облака до земли, могут выглядеть как большие клинья, вонзившиеся в землю, и поэтому называются «клиновидными торнадо» или «клиньями». Клиновидный торнадо может быть настолько широким, что выглядит как блок из тёмных облаков, ширина которого превышает расстояние от основания облака до земли. Даже опытные наблюдатели за штормами могут не отличить на расстоянии низко висящее облако от клиновидного торнадо. Многие, но не все крупные торнадо имеют клиновидную форму.
С несколькими воронками
Могут состоять из двух и более отдельных вихрей вокруг главного центрального смерча. Подобные торнадо могут быть практически любой мощности, однако нередко это очень мощные смерчи. Несколько вихрей обычно видны только в тех случаях, когда торнадо только формируется или когда основная воронка ещё не поглотила соседниеElite Spotter Workshop crh.noaa.gov . Они наносят значительный ущерб на обширных территориях. Они могут увеличивать скорость ветра более чем на 160 км/ч и являются причиной большинства случаев, когда узкие полосы сильных разрушений соседствуют с полосами широких небольших разрешений на пути торнадо.
Огненные
Это обычные смерчи, порождаемые облаком, образованным в результате сильного пожара или извержения вулкана. Именно такие смерчи впервые были искусственно созданы человеком (опыты Дж. Дессена в Сахаре, которые продолжались в 1960—1962 гг.). «Впитывают» в себя языки пламени, которые вытягиваются к материнскому облаку, образуя огненный смерч. Может разносить пожар на десятки километров. Один из самых жестоких примеров этого явления произошёл после великого землетрясения Канто в 1923 году в Японии, когда пожар в Токио охватил весь город и создал условия для гигантского огненного вихря, который сжёг огромное количество территории и косвенно стал причиной 38 000 смертей.
Водяные