3 Fragen aus der Deadly Tornado Season 2011

  • 2019

NASA Earth Observatory

Durch einen turbulenten Frühling In mehr als 1200 Tornados durch die USA zerrissen, illustrierten hochauflösende Satellitenbilder die Geschichte der Zerstörung in schmerzhaften Details. In Tuscaloosa im US-Bundesstaat Ala. Stehen Häuser mit schwarzen Dächern neben den erdfarbenen Überresten niedergedrückter Häuser. In Joplin, Missouri, schneidet eine sechs Meilen lange Linie über die südwestliche Ecke der Stadt, eine Erinnerung an den tödlichsten Tornado in den USA in den letzten 60 Jahren niederzuschlagen.

Diese Narben zeigen den sich schlängelnden Verlauf eines unbeständigen Destruktors und werfen interessante und noch unbeantwortete Fragen auf, wie die brutale Kraft eines Tornados entfesselt wird - und wir könnten uns in Zukunft besser auf sie einstellen.

Was kann der Weg eines Tornados uns sagen?

Die Satellitenbilder nach den Tornados von 2011 weisen alle eine braune Spur der Verwüstung auf, die typischerweise von Südwesten nach Nordosten fegt und den Winden der oberen Atmosphäre folgt, die Tornado-laichende Gewitter in diese Richtung treiben. Direkt nach einem schweren Sturm kann die Analyse der Bilder dazu beitragen, den besten Ort für das Zentrum der Hilfs- und Bergungsmaßnahmen zu bestimmen.

Die weitere Analyse bietet jedoch auch Einblick in das spezifische Verhalten des Sturmsystems, sagt David Stensrud vom NOAA National Severe Storm Laboratory. "[Sie zeigen] die Lebensdauer des Tornados, wo er begann, die Zeit, zu der er begann, wie groß er wurde, ob es einen oder mehrere Wirbel gab."

Wir denken oft an Meteorologen, die in den Himmel schauen, aber wenn man den Bodenspur eines Tornados mit Sturmradardaten vergleicht, können sie auch seine atmosphärischen Eigenschaften verstehen. "Der Pfad kann Ihnen sagen, wie der Tornado mit dem Gewitter selbst zusammenhängt - wie verbunden ist", sagt Stensrud. Die Twister, die am stärksten mit der Hauptzirkulation eines Gewitters verbunden sind, sind in der Regel größer (einige erstrecken sich über drei oder mehr Kilometer in die Atmosphäre) und haben eine längere Lebensdauer als kürzere, weniger verbundene. Letzteres kann zwar ebenso gefährlich sein, wenn es auf die richtige Stelle trifft. Das Erkennen der Zusammenhänge zwischen Verbundenheit und Zerstörungskraft eines Sturms könnte den Prognostiker dabei helfen, die Flugbahn und die Dauer zukünftiger Stürme besser vorherzusagen und so die Tornado-Alarme zu verbessern.

Wie sieht das Herz eines Twisters aus?

Am 24. Mai, als ein gewalttätiger Tornado durch El Reno, Okla., Riss, wurde eine Wetterstation auf dem Boden dort genau unter die Lupe genommen. Als der äußere Rand des Sturms über das Oklahoma-Mesonet-Gelände zog, wurde ein maximaler Böen von 151 Meilen pro Stunde gemessen - der höchste, der je direkt von einer dieser Bodenstationen erfasst wurde - sowie der schnelle Luftdruckabfall das Markenzeichen von Tornados.

Dieser isolierte Bericht, in dem die Station in Oklahoma alle fünf Minuten die Wetterbedingungen aufzeichnete, zeigt jedoch, wie weit wir noch weit davon entfernt sind, ein vollständiges Bild von den Windgeschwindigkeiten innerhalb des Wirbels zu erhalten. "Es ist sehr, sehr schwierig, Daten über Tornados selbst zu erhalten", sagt Stensrud. "Wir haben mobile Radarsysteme und andere sensorische Geräte, aber es ist gefährlich, diese Instrumente an den richtigen Stellen in der Nähe zu haben. Wir haben nur begrenzte Informationen."

Die Knappheit an Daten über die Windgeschwindigkeit und -richtung am Boden, wo Häuser und Gebäude und der Tornado interagieren, stellt eine große Herausforderung dar, um genau zu verstehen, wie Tornados ihre zerstörerische Kraft entfalten. Die geschätzten Windgeschwindigkeiten, mit denen Forscher beispielsweise Tornados modellieren, basieren typischerweise auf den Messungen, die 100 Meter über dem Boden vorgenommen wurden - weit über den Gebäuden, die die Ingenieure schützen wollen. "Die meiste Forschung ist auf der meteorologischen Seite, wo und wann Tornado-Bedingungen auftreten können", sagt der Ingenieur-Professor Panneer Selvam von der University of Arkansas. "Je mehr wir [am Boden] verstehen können, desto mehr können wir die Zerstörung und den Verlust von Leben reduzieren."

Während einige Wissenschaftler und Sturmjäger versuchen, mehr Sensoren an das Herz von Tornados heranzuführen, versucht Selvam, die Zerstörung zu simulieren. In seinen 3D-Computermodellen eines Tornado-Pfades simulierte Selvam die Auswirkungen zyklonischer Winde auf Gebäude in Bodennähe. Seltsamerweise scheinen die Gebäude in seinen Modellen die Translationsgeschwindigkeit des Tornados leicht zu verändern, was die Frage aufwirft, ob ein Gebäude so konstruiert sein könnte, dass es den sich nähernden Wirbel irgendwie abwendet. Allerdings, sagt er, sind dies winzige Ablenkungen, die nur in einem Computermodell spürbar sind, und - zumindest für jetzt - ist die Vorstellung eines Tornado-ablenkenden Gebäudes unvorstellbar. "Der Tornado wird dahin gehen, wo der Tornado hin will", sagt Selvam. "Die Form des Gebäudes scheint Einfluss zu haben, aber es ist sehr klein."

Seine Labortests mit gekrümmten Zyklonwinden haben jedoch auch gezeigt, dass die auf Dächer ausgeübten Auftriebsdornados fast doppelt so hoch sein können wie in früheren Tests, wenn der Wind mit geraden Winden verwendet wurde. Daher ist das Engineering von Dächern gegen starken Wind von entscheidender Bedeutung.

Können wir mehr Tornado-resistent bauen?

Wenn die Ingenieure den Weg des Tornados betrachten, sind die entscheidenden Faktoren immer noch die offensichtlichen: Welche Gebäudetypen haben die Bestrafung überstanden, ohne vollständig zusammenzubrechen. Die Überreste der diesjährigen Stürme machen deutlich, dass die Technologie zur Rettung von Leben bereits greifbar ist. Die Verbindung des Daches mit den Wänden und den Wänden mit dem Fundament mit Bolzen und schwerem Stahl - statt sich auf dünne Nagelplatten und die Schwerkraft zu verlassen - kann einen großen Unterschied machen.

"Das St. Johns Krankenhaus in Joplin, das intakt geblieben ist", sagt Selvam, "das ist ein Ingenieurgebäude." Konstruierte Gebäude, die für extreme Belastungen ausgelegt sind, sollen die häufigsten strukturellen Versagenspunkte überwinden und einen Zusammenbruch verhindern. Obwohl die Fenster von St. John's herausgeblasen wurden und fünf Menschen starben - Patienten, die die Leistung ihrer Beatmungsgeräte verloren hatten - überlebten 183 Patienten den Sturm in den inneren Fluren des Krankenhauses, der strukturell einwandfrei blieb.

In Joplin sind jedoch drei Schulgebäude eingestürzt, sagt Selvam, weil sie nicht mit den gleichen Verteidigungsanlagen gebaut wurden. Und für Selvam sollte dies die Lektion der wilden Tornado-Saison 2011 sein: Der Amerikaner braucht mehr technische Gebäude. "Was sie brauchen, ist ein in jeder Nachbarschaft konstruiertes Gebäude, damit die Menschen dort hingehen können. Vielleicht nur die Kirchen und Schulen. Aber irgendwo, wo die Menschen in der Gemeinde Schutz suchen."

MONSTER TORNADO - BIGGEST Tornadoes on Earth! Video.

Nächster Artikel