Tornados und Superzellen

Die Superzelle ist die gefährlichste Art von Gewitter, ein rotierender Motor, dessen tiefer, persistenter Mesozyklon den Drall in den gewaltsamen Wirbel eines Tornados konzentrieren kann.

Definition

Eine Superzelle ist ein Gewitter mit einem persistenten, tiefen, rotierenden Aufwind, der als Mesozyklon bezeichnet wird, und ein Tornado ist eine heftig rotierende Luftsäule, die sich von der Basis eines Sturms bis zum Boden erstreckt.

Scope

Dieses Thema behandelt die Struktur und Dynamik von Superzellen-Gewittern, den Ursprung ihres rotierenden Mesozyklons in der vertikalen Windscherung, die Prozesse, die Tornados erzeugen, und die Bewertung der Tornadointensität anhand von Schäden.

Core questions

• Wie verleiht die vertikale Windscherung einer Superzelle ihren rotierenden Aufwind?
• Was ist ein Mesozyklon und wie entsteht er?
• Welche Prozesse konzentrieren die Rotation zu einem Tornado nahe dem Boden?
• Wie wird die Tornadointensität geschätzt und bewertet?

Key theories

Mesozyklonbildung durch Scherkippung

Horizontale Vortizität, die mit vertikaler Windscherung verbunden ist, wird durch den Aufwind des Sturms in die Vertikale gekippt und gedehnt, wodurch die tiefe, persistente Rotation entsteht, die den Mesozyklon einer Superzelle definiert.

Tornadogenese nahe der Oberfläche

Tornados bilden sich, wenn oberflächennahe Rotation, oft unter Beteiligung barokliner Vortizität, die entlang von Sturmgrenzen erzeugt wird, unter dem Mesozyklon zu einem intensiven Wirbel in Bodennähe konzentriert und gedehnt wird.

Mechanisms

In einer Umgebung mit starker vertikaler Windscherung neigt der Aufwind eines Gewitters dazu, horizontale Vortizität in die Vertikale zu kippen und zu dehnen, wodurch ein rotierender Mesozyklon entsteht, der der Superzelle ihre Langlebigkeit und ihr Potenzial für schwere Wetterereignisse verleiht. Tornados entwickeln sich, wenn Rotation auch nahe der Oberfläche erzeugt und konzentriert wird, oft entlang der Rückflanken-Fallwindgrenze des Sturms, und unter dem Mesozyklon zu einem kleinen, intensiven Wirbel gedehnt wird. Der resultierende Tornado wird nachträglich anhand der von ihm verursachten Schäden bewertet.

Clinical relevance

Superzellen erzeugen die heftigsten Tornados sowie riesigen Hagel und schädliche Winde, daher ist das Verständnis ihrer Struktur die Grundlage für die Radardetektion von Mesozyklonen, die Ausgabe von Tornadowarnungen und die Forschung zur Verbesserung der Vorwarnzeiten zum Schutz von Menschenleben.

History

Keith Browning identifizierte und benannte die Superzelle in den 1960er Jahren, und Fujita entwickelte die schadensbasierte Skala zur Bewertung der Tornadointensität; Feldkampagnen mit mobilen Radargeräten und Sturmabfangjägern, wie sie in Werken wie denen von Bluestein beschrieben werden, haben seitdem das Verständnis von Mesozyklonen und Tornadogenese vorangebracht.

Key figures

• Tetsuya Theodore Fujita
• Keith Browning
• Howard Bluestein

Seminal works

• markowski2010
• bluestein2013

Frequently asked questions

Was unterscheidet eine Superzelle von einem gewöhnlichen Gewitter?

Eine Superzelle hat einen einzelnen, tiefen, persistent rotierenden Aufwind, der als Mesozyklon bezeichnet wird, wodurch sie stundenlang bestehen und die schwersten Wetterereignisse, einschließlich großem Hagel und starken Tornados, erzeugen kann, im Gegensatz zu kurzlebigen gewöhnlichen Stürmen.

Wie wird die Stärke eines Tornados gemessen?

Die Tornadointensität wird nach dem Ereignis anhand der von ihm verursachten Schäden geschätzt, unter Verwendung der Enhanced Fujita-Skala, da direkte Windmessungen innerhalb von Tornados selten sind; die Skala reicht von EF0 für die schwächsten bis EF5 für die heftigsten.