Tornadoer kører rundt med USA’s meteorologer

Fysikere og meteorologer har gode forklaringer på, hvordan tornadoer kan dannes, og hvilke vejrbetingelser der skal være til stede.

De har derimod svært ved at udtale sig om, hvorvidt tornadoer rent faktisk vil blive dannet, når disse betingelser er til stede.

Dertil kommer, at det er umuligt at bestemme en tornados øjeblikkelige intensitet uden at inddrage øjenvidnerapporter, ligesom det heller ikke er muligt at give forudsigelser om fremtidig intensitet eller forventet varighed.

Disse problemer er medvirkende til, at tornadoer er årsag til flere end 50 dødsfald om året i USA, hvor vejrfænomenet for alvor hærger.

Tornadoforskningen er derfor af naturlige årsager koncentreret i USA, og i en artikel i september­udgaven af Physics Today giver tornadoeksperterne Paul Markowski og Yvette Richardson fra Pennsylvania State University en oversigt over, hvad vi i dag ved – og måske mere interessant ikke ved – om dannelsen af tornadoer, og hvilke tiltag der gøres for at give bedre varsler.

Den første forudsætning for, at en tornado kan opstå, er dannelse af en såkaldt mesocyklon i en tordensky. Meteorologerne har på det overordnede plan godt styr på, at en sådan mesocyklon kan opstå, når en horisontal hvirvelstrømning langs jorden bliver vippet opad, så den bliver omsat til en vertikal hvirvelstrømning.

Et Guldlok-problem

Den horisontale hvirvelstrømning opstår pga. såkaldt vindshear, som skyldes, at lufthastigheden generelt er stigende med højden over jorden – i den nederste del af atmosfæren kan vindhastigheder variere med helt op til 20 m/s.

Kraftig nedbør eller neddrift af luft kan være med til vippe hvirvelstrømningen.

Mesocyklonen findes kun inde i tordenskyen, den når ikke ned til jorden.

Forskerne har brugt mange ressourcer på at finde de mekanismer, der kan skabe en forbindelse nede fra jorden op til mesocyklonen og sætte tornadoen i gang.

Paul Markowski og Yvette Richardson sammenligner med eventyret om Guldlok og de tre bjørne, hvor en lille pige med gyldent hår finder de tre bjørnes hus i skoven og begynder at spise af deres grød. Den første skål er for varm, den næste er for kold, men den tredje er lige tilpas.

På samme måde skal temperaturen af den luft, der strømmer ind mod en begyndende tornado, ikke være for varm eller for kold, men lige tilpas. Neddrift af luft, der finder sted i tornadoens nærhed, skal heller ikke være for lille eller for stor, men lige tilpas.

Der er dog stor usikkerhed om disse forhold, da der mangler gode data.

Generelt tager det et par minutter for en radar at scanne et helt stormsystem, og inden for dette tidsrum kan hastigheden i hvirvelstrømningen øges 10 til 100 gange.

Paul Markowski og Yvette Richardson bemærker, at det er endnu sværere at få observationer af temperatur, fugtighed og lufttryk.

‘Det er uheldigt, da tornado­dannelse er meget følsom over for disse variable,’ skriver de.

Noget af den bedste viden om tornadodannelse stammer fra projektet Vortex2, der gennemførte en række målinger i 2009 og 2010 med mobilt måleudstyr, hvor bl.a. en tornado 5. juni 2009 i Wyoming er godt dokumenteret.

Den gennemsnitlige advarselstid for, at en tornado kan ramme et område, er i dag på 13 minutter.

Der er ikke sket en forbedring af dette varsel de seneste 20 år.

Teknologiske forbedringer

I 2002 opstillede National Weather Service i USA et mål om, at varslingstiden skulle øges til en halv time, og Paul Markowski og Yvette Richardson nævner en række teknologiske forbedringer, der kan hjælpe forskerne med til at nå dette mål.

De peger bl.a. på, at radarsystemer nu er bedre i stand til at skelne mellem forskellige former for nedbør i form af størrelsen af vanddråber og hagl.

Problemet er blot, at med en gennemsnitlig afstand på 250 km mellem vejrradarer er de fleste tornadoer for langt borte til at blive opdaget eller identificeret i detaljer. Vejrradarerne kan sagtens detektere mesocyklonen, men det er ikke det samme som at detektere en tornado.

En løsning vil være at supplere med mindre radarsystemer, som det allerede forsøges omkring Dallas/Fort Worth i Texas.

Det vil dog ligge mange år ud i fremtiden at gøre dette til et landsdækkende system, vurderer Paul Markowski og Yvette Richardson.

De fleste advarsler udsendes på baggrund af radarobservationer af specifikke vejrforhold i tordenskyer, der kan udløse tornadoer. Det kaldes warn-on-detection. Ud over den korte varslingstid giver det anledning til, at antallet af falske alarmer er tæt på 75 pct. Meteorologer vil nemlig hellere varsle for ofte end for sjældent.

National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) har et forskningsprogram kørende, der skal undersøge muligheden for warn-on-forecast.

Warn-on-forecast skal i høj grad basere sig på computersimuleringer, der løbende opdateres i realtid med data fra observationer.

NOAA har siden 2010 haft et projekt herom kørende, som har skal skabe tilstrækkelig viden til, at man i 2018 kan beslutte, om warn-on-forecast skal implementeres eller ej.

Paul Markowski og Yvette Richardson mener, at projektet står over for en ‘skræmmende udfordring’, men at det kan være med til at give en dramatisk forøgelse i varslingstiden, hvis projektet lykkes.