Ζημιά που προκλήθηκε από ανεμοστρόβιλο

Σύμφωνα με την Εθνική Υπηρεσία Καιρού, οι Ηνωμένες Πολιτείες βιώνουν κατά μέσο όρο περισσότερους από 1.200 ανεμοστρόβιλους ετησίως. Ο αριθμός των ανεμοστρόβιλων ανά έτος έχει αυξηθεί σημαντικά από τη δεκαετία του 1980 όταν η Εθνική Υπηρεσία Καιρού άρχισε να χρησιμοποιεί το Doppler Radar. Χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις και εκτιμήσεις της ταχύτητας του ανέμου, οι επιστήμονες μπορούν να εκτιμήσουν τη ζημιά που προκαλούν οι ανεμοστρόβιλοι για να κατανοήσουν καλύτερα αυτές τις ισχυρές καταιγίδες και τις καταστροφικές τους επιπτώσεις.

Οι ανεμοστρόβιλοι σχηματίζονται από σοβαρές καταιγίδες. Ο άνεμος στο υψηλότερο υψόμετρο της καταιγίδας κινείται με μεγαλύτερη ταχύτητα από τον άνεμο σε χαμηλότερο υψόμετρο δημιουργεί μια κάθετη διάτμηση ανέμου. Οι ταχύτεροι άνεμοι κινούνται ψηλά από τα δυτικά και δημιουργούν ανύψωση όταν συναντούν πιο αργό άνεμο κοντά στο έδαφος που κινείται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Καθώς ο ζεστός επιφανειακός αέρας κινείται προς τα πάνω στο καταιγίδα, ο περιστρεφόμενος αέρας δημιουργεί μια δίνη.

Η καταστροφή του ανεμοστρόβιλου καθορίζεται από τη συσχέτιση μεταξύ της ταχύτητας του ανέμου και της διαφοράς στην ατμοσφαιρική πίεση μεταξύ του ανεμοστρόβιλου και του περιβάλλοντος αέρα. Μεγαλύτερη ταχύτητα ανέμου σε συνδυασμό με μεγάλη διαφορά στην πίεση του αέρα οδηγεί σε μεγαλύτερο μέγεθος ζημιάς. Οι ισχυροί άνεμοι παίρνουν μικρότερα, πιο κινητά αντικείμενα και τα μετακινούν, και μπορούν να καταρρίψουν μικρότερες κατασκευές. Η χαμηλότερη πίεση εντός του ανεμοστρόβιλου καταστρέφει τις μεγαλύτερες κατασκευές δημιουργώντας μια διαφορά πίεσης μεταξύ του εξωτερικού και του εσωτερικού της δομής. Τα άκρα της πίεσης του αέρα σκίζουν στέγες από κτίρια και κατεδαφίζουν τοίχους.

Η αρχική κλίμακα Fujita (FS) αναπτύχθηκε το 1971 για να κατηγοριοποιήσει τη δύναμη των ανεμοστρόβιλων με βάση το παρατηρούμενο επίπεδο ζημιών που υπέστησαν. Οι κατηγορίες κυμαίνονταν από F0, ελαφριά ζημιά, έως F5, απίστευτη ζημιά. Εκχώρησε εκτιμώμενες ταχύτητες ανέμου σε κάθε κατηγορία που αντιστοιχούσε σε ένα συγκεκριμένο όριο ζημιών. Επειδή οι ταχύτητες ανέμου που σχετίζονται με κάθε κατηγορία ήταν εκτιμήσεις, δεν μπορούσαν να επαληθευτούν επιστημονικά.

Το FS ήταν χρήσιμο, αλλά είχε τα μειονεκτήματά του. Οι ανεμοστρόβιλοι κατηγοριοποιήθηκαν αποκλειστικά στις παρατηρούμενες ζημιές που προκάλεσαν ανεξάρτητα από τον τύπο της δομής που υπέστη ζημιά. Επίσης, οι απλές περιγραφές των ζημιών καθιστούσαν δύσκολη την ταξινόμηση ενός ανεμοστρόβιλου εάν δεν αντιμετώπιζε τους τύπους κτιρίων ή αντικειμένων που περιγράφονται σε κάθε κατηγορία. Τα δεδομένα που συλλέχθηκαν χρησιμοποιώντας το FS συνέβαλαν στην ανάπτυξη μιας βελτιωμένης έκδοσης που δείχνει πιο ακριβή συσχέτιση μεταξύ ταχύτητας ανέμου και ζημιάς.

Από το 2007, η Εθνική Υπηρεσία Καιρού έχει χρησιμοποιήσει την Ενισχυμένη Κλίμακα Fujita (EF) για να αξιολογήσει τους ανεμοστρόβιλους. Το EF εξακολουθεί να συμμορφώνεται με το σύστημα έξι κατηγοριών (F0-F5) του FS, αλλά περιλαμβάνει πολλά βελτιωμένα χαρακτηριστικά. Η περιγραφή της ζημιάς για κάθε κατηγορία έχει αντικατασταθεί με έναν πιο λεπτομερή βαθμό ζημιάς (DOD). Ένα σύνολο 28 δεικτών ζημιών (DI) παρέχει πρόσθετα δεδομένα για την ταξινόμηση των ανεμοστρόβιλων. Το DI ορίζει λεπτομέρειες σχετικά με συγκεκριμένες κατασκευές όπως ο τύπος του κτιρίου, τα τετραγωνικά πλάνα, η οροφή και τα οικοδομικά υλικά, όλα τα δεδομένα που λείπουν από το FS. Και ενώ το EF εξακολουθεί να βασίζεται σε εκτιμήσεις ταχύτητας ανέμου, τα συνδυασμένα δεδομένα από τα παρατηρούμενα DOD και DI κάνουν τις εκτιμήσεις πιο ακριβείς.

Οι περιγραφές ζημιών που χρησιμοποιούνται από το EF περιλαμβάνουν περισσότερες λεπτομέρειες από το FS και περιλαμβάνουν φωτογραφίες και συγκεκριμένα παραδείγματα ζημιών. Το DOD αξιολογεί επίσης ζημιές που προκλήθηκαν από δέντρα εκτός από δομικές ζημιές. Το DOD για έναν ανεμοστρόβιλο κατηγορίας F0 περιλαμβάνει ζημιές σε υδρορροές και πλευρές, σπασμένα κλαδιά δέντρων και ξεριζωμένα ρηχά δέντρα. Οι ριπές ανέμου είναι μικρότερες από 86 mph. Οι ανεμοστρόβιλοι της F1 μπορούν να σπάσουν τις πόρτες, να σπάσουν τα παράθυρα και να ανεβούν τροχόσπιτα. Πάνω από 110 μίλια / ώρα, οι ανεμοστρόβιλοι F2 μπορούν να σκίσουν τις στέγες, να ξεριζωθούν ή να τραβήξουν μεγάλα δέντρα να πάρουν αυτοκίνητα και να καταστρέψουν τροχόσπιτα. Η κατηγορία F3 προκαλεί μεγάλες ζημιές σε εμπορικά κέντρα, ρίχνει βαριά αυτοκίνητα και μπορεί να καταστρέψει ολόκληρους ορόφους σπιτιών. Οι ριπές 166 mph και μεγαλύτερες συνδέονται με τους ανεμοστρόβιλους F4, οι οποίοι μπορούν να δημιουργήσουν πυραύλους από αντικείμενα που εκτοξεύονται σε μεγάλες ταχύτητες. Ένας ανεμοστρόβιλος κατηγορίας F5, με ριπές ανέμου μεγαλύτερες από 200 mph, έχει τη δυνατότητα να προκαλέσει σοβαρές ζημιές που μπορεί να περιλαμβάνει την ισοπέδωση καλών σπιτιών, την καταστροφή κτιρίων από σκυρόδεμα και την πολυκατοικία δομές.