Nach Angaben des National Weather Service erleben die Vereinigten Staaten im Durchschnitt mehr als 1.200 Tornados pro Jahr. Die Zahl der Tornados pro Jahr ist seit den 1980er Jahren, als der National Weather Service begann, Doppler-Radar zu verwenden, deutlich gestiegen. Mithilfe von Beobachtungen und Schätzungen der Windgeschwindigkeit können Wissenschaftler die durch Tornados verursachten Schäden beurteilen, um diese starken Stürme und ihre zerstörerischen Auswirkungen besser zu verstehen.
Wie Tornados entstehen
Tornados entstehen durch schwere Gewitter. Wind in größerer Höhe des Sturms, der sich mit einer größeren Geschwindigkeit bewegt als Wind in niedrigerer Höhe, erzeugt eine vertikale Windscherung. Die schnelleren Winde in der Höhe kommen aus Westen und erzeugen einen Aufwind, wenn sie auf langsameren Wind in Bodennähe treffen, der sich in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Wenn sich warme Oberflächenluft nach oben in die Gewitterwolke bewegt, erzeugt die rotierende Luft einen Wirbel.
Windgeschwindigkeit und Luftdruck
Der Tornadoschaden wird durch die Korrelation zwischen der Windgeschwindigkeit des Wirbels und der Differenz des atmosphärischen Drucks zwischen dem Tornado und der umgebenden Luft bestimmt. Größere Windgeschwindigkeiten in Verbindung mit einem großen Luftdruckunterschied führen zu einem höheren Schadensausmaß. Starke Winde nehmen kleinere, beweglichere Objekte auf und bewegen sie und können kleinere Strukturen niederreißen. Der niedrigere Druck innerhalb des Tornados verwüstet größere Strukturen, indem er einen Druckunterschied zwischen dem Äußeren und dem Inneren der Struktur erzeugt. Der extreme Luftdruck reißt Dächer von Gebäuden und reißt Mauern ein.
Die erste Skala
Die ursprüngliche Fujita-Skala (FS) wurde 1971 entwickelt, um die Stärke von Tornados basierend auf der beobachteten Schadenshöhe zu kategorisieren. Die Kategorien reichten von F0, leichter Schaden, bis F5, unglaublicher Schaden. Es ordnete jeder Kategorie, die einer bestimmten Schadensschwelle entsprach, geschätzte Windgeschwindigkeiten zu. Da es sich bei den mit jeder Kategorie verbundenen Windgeschwindigkeiten um Schätzungen handelte, konnten sie wissenschaftlich nicht überprüft werden.
Neue und verbesserte Skalierung
Der FS war hilfreich, aber er hatte seine Mängel. Tornados wurden ausschließlich nach beobachteten Schäden kategorisiert, die sie verursachten, unabhängig von der Art der beschädigten Struktur. Auch die einfachen Schadensbeschreibungen machten es schwierig, einen Tornado zu klassifizieren, wenn er nicht auf die in jeder Kategorie beschriebenen Gebäude- oder Objekttypen traf. Die mit dem FS gesammelten Daten trugen zur Entwicklung einer verbesserten Version bei, die eine genauere Korrelation zwischen Windgeschwindigkeit und Schaden zeigt.
Seit 2007 verwendet der National Weather Service die Enhanced Fujita Scale (EF) zur Bewertung von Tornados. Der EF entspricht weiterhin dem Sechs-Kategorien-System (F0-F5) des FS, enthält jedoch mehrere verbesserte Funktionen. Die Schadensbeschreibung für jede Kategorie wurde durch einen detaillierteren Schadensgrad (DOD) ersetzt. Ein Satz von 28 Schadensindikatoren (DI) liefert zusätzliche Daten zur Klassifizierung von Tornados. DI legen Details zu spezifischen Strukturen wie Gebäudetyp, Quadratmeterzahl, Dachstruktur und Baumaterialien fest, alle Daten, die im FS fehlen. Und während die EF immer noch auf Schätzungen der Windgeschwindigkeit beruht, machen kombinierte Daten aus dem beobachteten DOD und DI die Schätzungen genauer.
Schadensgrad
Die von der EF verwendeten Schadensbeschreibungen enthalten mehr Details als die FS und enthalten Fotos und konkrete Schadensbeispiele. Das DOD bewertet neben strukturellen Schäden auch Schäden an Bäumen. Das DOD für einen Tornado der Kategorie F0 umfasst Schäden an Dachrinnen und Abstellgleis, abgebrochene Äste und das Entwurzeln flacher Bäume. Windböen sind weniger als 86 mph F1-Tornados können Türen abreißen, Fenster einschlagen und Wohnmobile umkippen. Über 110 Meilen pro Stunde können F2-Tornados Dächer abreißen, große Bäume entwurzeln oder brechen, Autos aufnehmen und Wohnmobile zerstören. Eine Kategorie F3 richtet großen Schaden an Einkaufszentren an, wirft schwere Autos ab und kann ganze Stockwerke von Häusern zerstören. Böen von 166 mph und mehr sind mit F4-Tornados verbunden, die Raketen aus mit hoher Geschwindigkeit geschleuderten Objekten erzeugen können. Ein Tornado der Kategorie F5 mit Windböen von mehr als 300 km/h kann schwere Schäden anrichten das kann das Nivellieren gut gebauter Häuser, die Zerstörung von Betongebäuden und das Einknicken von Hochhäusern umfassen Strukturen.