Jak wygląda trąba powietrzna? Lej, chmura i sposób powstania

Trąba powietrzna wygląda jak wirująca kolumna powietrza w formie leja, który zwęża się ku dołowi i łączy podstawę chmury burzowej z ziemią lub wodą. U dołu leja kłębi się obłok pyłu i odłamków poderwanych z podłoża. Ten obłok mówi więcej niż sam lej. Wir może dotykać ziemi, zanim kondensacja uczyni go w pełni widocznym, a lej bez szczątków pod spodem często wraca w chmurę.

Jak wygląda trąba powietrzna?

Trąba powietrzna to wirująca kolumna powietrza, która sięga od podstawy chmury burzowej, najczęściej Cumulonimbusa, do ziemi lub wody. Zwykle ma formę leja zwężającego się ku dołowi. U jej podstawy kłębi się chmura odłamków i pyłu poderwanych z ziemi. Ten układ, czyli lej u góry i obłok szczątków u dołu, odróżnia ją od innych zjawisk meteorologicznych towarzyszących burzy.

Rozmiar leja i rozmiar zniszczeń mierzy się osobno. Tornada mają zwykle średnicę rzędu kilkuset jardów, czyli kilkuset metrów, i trwają minuty. Skrajna wartość dotyczy pasa zniszczeń. Tornado z El Reno ma maksymalną szerokość ścieżki 2,6 mili, czyli około 4,2 km. Ustalono ją na podstawie zniszczeń i części szacunków radarowych. Oznacza więc pas, przez który wir przeszedł, a nie lej widoczny w danej chwili.

Barwa wiru zależy od tego, co wir zasysa, i od tego, skąd pada światło. Nad suchą ziemią orną lej brunatnieje od pyłu, nad czerwoną gliną nabiera rdzawego odcienia, a sama kondensacja daje kolor szarobiały. Oświetlony od strony obserwatora lej wygląda jasno, a widziany pod słońce lub na tle jaśniejszego nieba jest ciemną sylwetką. Tę różnicę wywołuje rozpraszanie światła na kropelkach i drobinach. Światło padające na kropelki i kryształki lodu daje też wiele zjawisk optycznych w atmosferze.

Trąba nie zawsze jest jednak widoczna. Gęsty deszcz lub grad potrafi otoczyć wir tak szczelnie, że lej ginie w szarej ścianie opadu. Nad suchym podłożem pył zlewa się z tłem.

Lej kondensacyjny – dlaczego wir staje się widoczny i zwęża się ku ziemi?

Widoczny lej powstaje z pary wodnej, która skrapla się w osi wiru, bo tam ciśnienie jest najniższe. Powietrze rozpręża się tam i ochładza do punktu rosy, czyli temperatury, w której para wodna zaczyna się zamieniać w kropelki. Samo wirujące powietrze pozostaje przezroczyste. Lej kondensacyjny, czyli tuba z chmury, jest tylko jego widocznym śladem.

Kształt stożka wynika z rozkładu ciśnienia w przekroju wiru. Im bliżej środka, tym niższe ciśnienie, więc powietrze osiąga punkt rosy na coraz niższej wysokości. Na obrzeżach wiru para skrapla się dopiero tuż pod chmurą, a w osi najniżej. W typowym leju granica kondensacji układa się więc w odwrócony stożek, najwęższy przy ziemi.

Czy wir, którego lej jeszcze nie dotknął ziemi, może już być trąbą? Może. Według objaśnień laboratorium NOAA tornado może powstać i dotykać ziemi, zanim lej kondensacyjny w pełni się uformuje. Rozstrzyga kontakt z powierzchnią: wir, który dotyka ziemi, jest tornadem, a bez tego kontaktu tylko lejem. Dowodem kontaktu są pył i odłamki wirujące pod lejem. Wiatr przy ziemi jest wtedy na tyle silny, że podrywa materiał z podłoża.

Działa to też w drugą stronę: nie każdy lej staje się trąbą. Lej wiszący pod chmurą bez obłoku szczątków pod spodem pozostaje lejem kondensacyjnym i często wraca w chmurę, nie schodząc niżej.

Z jakiej chmury schodzi trąba powietrzna?

Lej schodzi najczęściej z chmury stropowej (wall cloud), czyli obniżonej części podstawy Cumulonimbusa pod superkomórką. Ulewa i grad przyciągają wzrok razem ze zjawiskami elektrycznymi w atmosferze, ale lej rodzi się poza strefą najsilniejszego opadu. Patrzeć trzeba więc nie w środek ulewy, tylko pod tę część podstawy, z której nie pada.

Burza superkomórkowa trwa ponad godzinę i jest silnie zorganizowanym układem zasilanym przez prąd wstępujący. Ten prąd zasysa też wilgotne powietrze schłodzone opadem, które skrapla się na niższej wysokości. Dlatego część jej podstawy ma charakterystyczny, obniżony kształt.

Położenie chmury stropowej wyznacza się względem strefy opadu. Według przewodnika obserwatora NWS leży ona zwykle z tyłu widocznego opadu, głównie na południe lub południowy zachód od niego. Pozostałe cechy widać po kilku minutach patrzenia w chmurę:

• Rotacja – część chmury obraca się wokół pionowej osi, co widać po przesuwaniu się jej postrzępionych krawędzi.
• Obniżenie – chmura wisi wyraźnie niżej niż reszta podstawy i z czasem opada jeszcze bardziej.

Rotującą chmurę stropową widać zwykle przed silnymi lub gwałtownymi tornadami o kilka minut, a nawet prawie o godzinę.

Tło, na którym widać trąbę, zależy od miejsca obserwacji. Z wnętrza strefy opadu lej widać słabo albo wcale, bo zasłaniają go ulewa i grad. Ciemną ścianę deszczu za lejem widać wtedy, gdy rdzeń opadu leży za tornadem, patrząc od obserwatora. Od tyłu burzy lej widać wyraźnie przez clear slot, czyli przejaśnienie, w którym suche powietrze prądu zstępującego owija się wokół chmury stropowej. Kontrast leja z tłem jest wtedy jednak słaby.

Jak powstaje trąba powietrzna?

Pierwszym etapem bywa uskok wiatru, czyli zmiana jego kierunku lub prędkości z wysokością. Przy takim uskoku niewidoczna „rura” powietrza zaczyna wirować w poziomie. W ten sposób może się zacząć tornadogeneza w superkomórce.

1. Pionizacja wiru – prąd wstępujący burzy przechyla wirujące powietrze z poziomu do pionu.
2. Mezocyklon – rotujący prąd wstępujący ma do 10 mil (około 16 km) średnicy i do 50 000 stóp (około 15 km) wysokości. Mezocyklonem nazywa się go wtedy, gdy rotację wykryje radar dopplerowski.
3. Powstanie tornada – rotujący prąd wstępujący wykrywany radarem może istnieć nawet 20 do 60 minut, zanim powstanie tornado, czyli bardzo małe przedłużenie znacznie większej rotacji mezocyklonu.
4. Zanik – prąd zstępujący przynosi chłodne powietrze, które owija wir i odcina mu dopływ ciepłego. Lej staje się coraz cieńszy i się rozpada.

Sam mezocyklon nie przesądza o powstaniu trąby. Tornada daje zaledwie około 20 procent wszystkich burz superkomórkowych. O ich powstaniu decydują najpewniej głównie procesy w skali całej burzy, w mezocyklonie i wokół niego. Ostrzeżenie przed superkomórką oznacza więc podwyższone ryzyko, ale nie pewność, że trąba się pojawi.

Słabsze trąby lądowe powstają inaczej. Nie potrzebują rotującego prądu wstępującego: wir zaczyna się w warstwie tuż przy ziemi, a rosnąca chmura, często Cumulus congestus przechodzący w burzę, rozciąga go ku górze.

Formy trąby powietrznej

Trąby różnią się kształtem leja i podłożem, nad którym wirują. Wygląd nie mówi jednak wprost o sile: z rozmiaru ani z kształtu tornada nie da się z pewnością wywnioskować, jak silny jest wir.

Kształty leja

Lej przybiera kilka podstawowych form.

• Klin – lej wydaje się co najmniej tak szeroki, jak wysoki, licząc od ziemi do podstawy chmury. Z daleka bywa brany za niską chmurę albo słaby wir.
• Lina – bardzo wąski, często kręty lej przypominający węża, typowy dla fazy zaniku.
• Komin – niski cylinder o niemal równej szerokości od podstawy chmury do ziemi.
• Układ wielowirowy – kilka wirów ssących krąży wokół wspólnego środka, a każdy zostawia własny wąski pas najcięższych zniszczeń.

Cienki lej nie oznacza słabego wiru: lina w fazie zaniku wciąż potrafi zrywać dachy.

Trąby lądowe i wodne

Trąba lądowa (landspout) ma wąski, gładki lej w kształcie liny.

Cykl życia trąby wodnej ma odrębne, ale zachodzące na siebie etapy. Pierwszy to etap ciemnej plamy na wodzie. Plama jest dolnym końcem pełnej kolumny wiru. Lej trąby wodnej jest zwykle wąski, biały albo niebieskawy, zależnie od tła i oświetlenia.

Wir pyłowy, gustnado czy niska chmura – co tylko przypomina trąbę?

Trąba powietrzna łączy podstawę chmury burzowej z ziemią lub wodą i wiruje wokół niemal pionowej osi. Żeby odróżnić tornado od zjawisk podobnych, trzeba szukać rotacji zorganizowanej i trwałej. Jeśli brakuje kontaktu z chmurą, kontaktu z powierzchnią albo rotacji, to nie jest trąba, nawet gdy obraz wygląda groźnie.

Wir pyłowy (dust devil) powstaje przy bezchmurnym niebie, w upalne popołudnie, gdy silnie nagrzane podłoże wypycha powietrze ku górze. Wiruje i dotyka ziemi, ale nad nim nie ma chmury burzowej, więc nie spełnia warunku połączenia z jej podstawą.

Gustnado rodzi się na czole burzy, wzdłuż linii szkwału albo pod chmurą szelfową, w strefie wypływu chłodnego powietrza. Wiruje przy ziemi, lecz nie łączy się z podstawą chmury ani z jej rotacją. Zwykle trwa krótko i wygląda jak niski, wirujący kłąb pyłu i liści, nad którym nie ma leja.

Postrzępione niskie chmury (scud) najczęściej bierze się za lej kondensacyjny. Zwisają pod podstawą i czasem przypominają kształtem lej, ale dryfują albo unoszą się, zamiast obracać się wokół pionowej osi. To samo dotyczy chmury szelfowej, długiego, poziomego wału na czole burzy.

Jej poszarpana dolna krawędź potrafi wyglądać jak rodzący się lej. Obserwatorów mylą również chmury mammatus, czyli workowate wybrzuszenia pod kowadłem burzy. Wyglądają groźnie, ale nie wskazują miejsca, w którym rodzi się lej.

Jak to sprawdzić, patrząc w niebo? Trąba to tylko wtedy, gdy spełnione są wszystkie punkty:

• Chmura burzowa wisi nad wirem.
• Lej albo wirujący pył łączy podstawę chmury z ziemią lub wodą.
• Obrót wokół pionowej osi trwa dłużej niż chwilę.

Co zrobić, gdy widać lej schodzący z chmury?

W tornadzie nie ma gwarantowanego bezpieczeństwa, co podkreślają zasady bezpieczeństwa SPC. Każde schronienie tylko zmniejsza ryzyko. Gdy lej jest widoczny albo słychać narastający huk:

1. Zejdź natychmiast do piwnicy albo do pomieszczenia bez okien w środku budynku, na najniższej kondygnacji.
2. Osłoń głowę i kark rękami, kocem albo materacem, z dala od szyb.
3. Śledź ostrzeżenia IMGW-PIB i Alert RCB w telefonie lub w radiu.
4. Zostań w schronieniu, dopóki komunikaty nie odwołają zagrożenia. Z tej samej burzy może zejść kolejny lej.

Zniknięcie leja nie oznacza końca zagrożenia. Ciągły huk albo dudnienie, które nie cichnie po kilku sekundach jak grzmot, oznacza, że trąba wciąż jest blisko.