Tornado

Tornado ⓘ
Tornado ⓘ
	Ein Tornado im Anflug auf Elie, Manitoba, Kanada.
Jahreszeit	Hauptsächlich im Frühjahr und Sommer, kann aber zu jeder Jahreszeit auftreten
Auswirkung	Windschäden

Ein Tornado ist eine heftig rotierende Luftsäule, die sowohl mit der Erdoberfläche als auch mit einer Kumulonimbuswolke oder in seltenen Fällen mit der Basis einer Kumuluswolke in Kontakt steht. Sie wird oft als Wirbelsturm, Wirbelwind oder Zyklon bezeichnet, obwohl das Wort Zyklon in der Meteorologie für ein Wettersystem mit einem Tiefdruckgebiet im Zentrum verwendet wird, um das herum - von einem Beobachter, der auf die Erdoberfläche blickt - in der nördlichen Hemisphäre Winde gegen den Uhrzeigersinn und in der südlichen Hemisphäre im Uhrzeigersinn wehen. Tornados gibt es in vielen Formen und Größen, und sie sind oft in Form eines Kondensationstrichters sichtbar, der von der Basis einer Kumulonimbuswolke ausgeht, mit einer Wolke aus rotierenden Trümmern und Staub darunter. Die meisten Tornados haben Windgeschwindigkeiten von weniger als 180 km/h (110 mph), einen Durchmesser von etwa 80 m (250 Fuß) und legen mehrere Kilometer zurück, bevor sie sich auflösen. Die extremsten Tornados können Windgeschwindigkeiten von mehr als 480 km/h (300 mph) erreichen, haben einen Durchmesser von mehr als 3 km (2 Meilen) und bleiben mehr als 100 km (Dutzende von Meilen) auf dem Boden. ⓘ

Zu den verschiedenen Arten von Tornados gehören der Mehrfachwirbeltornado, der Landspout und der Waterspout. Wasserspeier sind durch einen spiralförmigen Windstrom gekennzeichnet, der sich mit einer großen Kumulus- oder Cumulonimbuswolke verbindet. Sie werden im Allgemeinen als nicht-superzelluläre Tornados eingestuft, die sich über Gewässern entwickeln, aber es herrscht Uneinigkeit darüber, ob sie als echte Tornados einzustufen sind. Diese spiralförmigen Luftsäulen entstehen häufig in tropischen Gebieten in der Nähe des Äquators und sind in hohen Breitengraden weniger verbreitet. Andere tornadoähnliche Phänomene, die in der Natur vorkommen, sind der Böenwind, der Staubteufel, der Feuerwirbel und der Dampfteufel. ⓘ

Tornados treten am häufigsten in Nordamerika auf (insbesondere in den zentralen und südöstlichen Regionen der Vereinigten Staaten, die umgangssprachlich als Tornado Alley bekannt sind; die USA und Kanada haben bei weitem die meisten Tornados aller Länder der Welt). Tornados treten auch in Südafrika, in weiten Teilen Europas (mit Ausnahme von Spanien, dem größten Teil der Alpen, dem Balkan und Nordskandinavien), im westlichen und östlichen Australien, in Neuseeland, Bangladesch und dem angrenzenden östlichen Indien, in Japan, auf den Philippinen und im südöstlichen Südamerika (Uruguay und Argentinien) auf. Tornados können vor oder während ihres Auftretens mit Hilfe des Puls-Doppler-Radars durch Erkennung von Mustern in Geschwindigkeits- und Reflektivitätsdaten, wie z. B. Hakenechos oder Trümmerbälle, sowie durch die Bemühungen von Sturmbeobachtern erkannt werden. ⓘ

Tornado in der kanadischen Provinz Manitoba, 2007. ⓘ

Video-Aufnahme eines Tornados im Süden von Indiana (März 2012) ⓘ

Ein Tornado (von spanisch tornar, zu dt. „umkehren, wenden, (sich) drehen“, aus dem lateinischen tornare, mit gleicher Wortbedeutung), auch Großtrombe, Wind- oder Wasserhose, ist ein kleinräumiger Luftwirbel in der Erdatmosphäre mit annähernd senkrechter Drehachse. Er hängt zusammen mit konvektiver Bewölkung (Cumulus und Cumulonimbus) und unterscheidet sich damit von Kleintromben (Staubteufeln). Der Wirbel erstreckt sich durchgehend vom Boden bis zur Wolkenuntergrenze, muss dabei aber nicht durchweg kondensiert sein. Diese Definition geht auf Alfred Wegener (1917) zurück und ist heute noch allgemein anerkannt. Die Bezeichnung Tornado wurde jedoch bereits vorher für Luftwirbel verwendet, und zwar mindestens seit dem 18. Jahrhundert. ⓘ

Die Benennungen Wind- und Wasserhose (engl.: Waterspout) bezeichnen im deutschen Sprachraum einen Tornado über Land beziehungsweise über größeren Wasserflächen (Meer, große Binnenseen). ⓘ

Die Benennung Windhose – in der älteren Literatur noch wohldefiniert (Wegener) – wurde in der jüngeren Vergangenheit vermehrt undifferenziert für verschiedene Phänomene im Zusammenhang mit plötzlich auftretenden starken Winden verwendet (zum Beispiel Downburst) oder fälschlich auf Kleintromben bezogen. Zudem wurde der Eindruck eines Unterschieds zwischen großen Tornados in Nordamerika und kleinen Windhosen in Europa erweckt. Ein Unterschied zwischen Windhosen und Tornados besteht jedoch weder bezüglich ihrer physikalischen Natur noch bezüglich ihrer Stärke. ⓘ

Skalen zur Bewertung von Tornados

Es gibt mehrere Skalen zur Bewertung der Stärke von Tornados. Die Fujita-Skala bewertet Tornados nach dem verursachten Schaden und wurde in einigen Ländern durch die aktualisierte Enhanced Fujita Scale ersetzt. Ein F0- oder EF0-Tornado, die schwächste Kategorie, beschädigt Bäume, aber keine wesentlichen Strukturen. Ein F5- oder EF5-Tornado, die stärkste Kategorie, reißt Gebäude aus ihren Fundamenten und kann große Wolkenkratzer verformen. Die ähnliche TORRO-Skala reicht von T0 für extrem schwache Tornados bis T11 für die stärksten bekannten Tornados. Doppler-Radardaten, Fotogrammetrie und Bodenverwirbelungsmuster (trochoidale Markierungen) können ebenfalls analysiert werden, um die Intensität zu bestimmen und eine Einstufung vorzunehmen. ⓘ

Ein Tornado in der Nähe von Anadarko, Oklahoma, 1999. Der Trichter ist die dünne Röhre, die von der Wolke bis zum Boden reicht. Der untere Teil dieses Tornados ist von einer durchsichtigen Staubwolke umgeben, die von den starken Winden des Tornados an der Oberfläche aufgewirbelt wird. Der Wind des Tornados hat einen viel größeren Radius als der Trichter selbst. ⓘ

Alle Tornados in den zusammenhängenden Vereinigten Staaten, 1950-2013, aufgetragen nach dem Mittelpunkt, höchste F-Skala oben, Alaska und Hawaii vernachlässigbar, Quelle: NOAA Storm Prediction Center. ⓘ

Etymologie

Das Wort Tornado kommt vom spanischen Wort tornado (Partizip der Vergangenheit von 'sich drehen' oder 'zerrissen haben', das vom lateinischen tonare 'donnern' abstammt. Das Gegenstück zum Tornado sind die weit verbreiteten, geradlinigen Derechos (/dəˈreɪtʃoʊ/, aus dem Spanischen: derecho [deˈɾetʃo], "gerade"). Ein Tornado wird auch als "Twister" oder umgangssprachlich als Wirbelsturm bezeichnet. ⓘ

Definitionen

Ein Tornado ist eine heftig rotierende Luftsäule, die in Kontakt mit dem Boden steht und entweder von einer kumuliformen Wolke abhängt oder unter einer kumuliformen Wolke liegt und oft (aber nicht immer) als Trichterwolke sichtbar ist. Damit ein Wirbel als Tornado eingestuft werden kann, muss er sowohl mit dem Boden als auch mit der Wolkenbasis in Kontakt stehen. Der Begriff ist nicht genau definiert; es besteht zum Beispiel Uneinigkeit darüber, ob getrennte Aufsetzer desselben Trichters als separate Tornados gelten. Der Begriff Tornado bezieht sich auf den Windwirbel, nicht auf die Kondensationswolke. ⓘ

Trichterwolke

Dieser Tornado hat keine Trichterwolke; die rotierende Staubwolke deutet jedoch darauf hin, dass an der Oberfläche starke Winde herrschen, und somit handelt es sich um einen echten Tornado. ⓘ

Ein Tornado ist nicht unbedingt sichtbar, aber der intensive Unterdruck, der durch die hohen Windgeschwindigkeiten (wie im Bernoulli-Prinzip beschrieben) und die schnelle Rotation (aufgrund des zyklostrophen Gleichgewichts) verursacht wird, führt normalerweise dazu, dass der Wasserdampf in der Luft aufgrund der adiabatischen Abkühlung zu Wolkentröpfchen kondensiert. Dies führt zur Bildung einer sichtbaren Trichterwolke oder eines Kondensationstrichters. ⓘ

Über die Definition von Trichterwolke und Kondensationstrichter herrscht Uneinigkeit. Nach dem Glossary of Meteorology ist eine Trichterwolke eine rotierende Wolke, die von einem Cumulus oder Cumulonimbus abhängt, und somit fallen die meisten Tornados unter diese Definition. Unter vielen Meteorologen ist der Begriff Trichterwolke" streng definiert als eine rotierende Wolke, die nicht mit starken Winden an der Oberfläche verbunden ist, und Kondensationstrichter ist ein weit gefasster Begriff für jede rotierende Wolke unterhalb einer kumuliformen Wolke. ⓘ

Tornados beginnen oft als Trichterwolken, die nicht mit starken Winden an der Oberfläche verbunden sind, und nicht alle Trichterwolken entwickeln sich zu Tornados. Die meisten Tornados erzeugen starke Winde an der Oberfläche, während sich der sichtbare Trichter noch über dem Boden befindet, so dass es schwierig ist, den Unterschied zwischen einer Trichterwolke und einem Tornado aus der Ferne zu erkennen. ⓘ

Ausbrüche und Familien

Gelegentlich kann ein einzelner Sturm mehr als einen Tornado erzeugen, entweder gleichzeitig oder nacheinander. Mehrere Tornados, die von derselben Sturmzelle erzeugt werden, werden als "Tornadofamilie" bezeichnet. Manchmal werden mehrere Tornados von ein und demselben großräumigen Sturmsystem ausgelöst. Wenn es keine Unterbrechung der Aktivität gibt, spricht man von einem Tornadoausbruch (obwohl der Begriff "Tornadoausbruch" unterschiedlich definiert wird). Ein Zeitraum von mehreren aufeinanderfolgenden Tagen mit Tornadoausbrüchen in demselben allgemeinen Gebiet (ausgelöst durch mehrere Wettersysteme) ist eine Tornadoausbruchssequenz, die gelegentlich auch als erweiterter Tornadoausbruch bezeichnet wird. ⓘ

Merkmale

Größe und Form

Ein Keiltornado mit einer Breite von fast einer Meile (1,6 km), der 1981 in Binger, Oklahoma, einschlug ⓘ

Die meisten Tornados haben die Form eines schmalen Trichters mit einem Durchmesser von einigen hundert Metern und einer kleinen Trümmerwolke in Bodennähe. Tornados können durch Regen oder Staub vollständig verdeckt sein. Diese Tornados sind besonders gefährlich, da selbst erfahrene Meteorologen sie möglicherweise nicht sehen. ⓘ

Kleine, relativ schwache Landausbrüche können nur als kleine Staubaufwirbelung am Boden sichtbar sein. Obwohl der Kondensationstrichter nicht unbedingt bis zum Boden reicht, wird die Zirkulation als Tornado bezeichnet, wenn die zugehörigen Oberflächenwinde mehr als 64 km/h betragen. Ein Tornado mit einem nahezu zylindrischen Profil und relativ geringer Höhe wird manchmal als "Stovepipe"-Tornado bezeichnet. Große Tornados, die mindestens so breit sind wie ihre Höhe zwischen Wolke und Boden, können wie große, in den Boden gerammte Keile aussehen und werden daher als "Keiltornados" oder "Keile" bezeichnet. Die Klassifizierung "Ofenrohr" wird auch für diese Art von Tornado verwendet, wenn er ansonsten diesem Profil entspricht. Ein Keil kann so breit sein, dass er wie ein Block aus dunklen Wolken erscheint, der breiter ist als der Abstand zwischen der Wolkenbasis und dem Boden. Selbst erfahrene Sturmbeobachter sind unter Umständen nicht in der Lage, aus der Entfernung den Unterschied zwischen einer tief hängenden Wolke und einem Keiltornado zu erkennen. Viele, aber nicht alle großen Tornados sind Wedges. ⓘ

Ein Seiltornado in seinem Auflösungsstadium, gefunden in der Nähe von Tecumseh, Oklahoma.

Tornados im Auflösungsstadium können schmalen Röhren oder Seilen ähneln und sich oft zu komplexen Formen winden oder verdrehen. Man sagt, dass sich diese Tornados "abseilen" oder zu einem "Seil-Tornado" werden. Wenn sie sich auswinden, vergrößert sich die Länge ihres Trichters, was dazu führt, dass die Winde innerhalb des Trichters aufgrund der Drehimpulserhaltung schwächer werden. Tornados mit mehreren Wirbeln können als eine Familie von Wirbeln erscheinen, die um ein gemeinsames Zentrum kreisen, oder sie können durch Kondensation, Staub und Trümmer vollständig verdeckt sein und wie ein einziger Trichter erscheinen. ⓘ

In den Vereinigten Staaten haben Tornados einen durchschnittlichen Durchmesser von 150 m (500 Fuß) und bewegen sich am Boden über 8,0 km (5 Meilen). Es gibt jedoch eine große Bandbreite an Tornadogrößen. Schwache Tornados oder starke, sich auflösende Tornados können sehr schmal sein, manchmal nur ein paar Meter breit. Von einem Tornado wurde berichtet, dass er eine Schadensspur von nur 2,1 m (7 Fuß) Länge hatte. Am anderen Ende des Spektrums können Keiltornados einen Schadenspfad von einer Meile (1,6 km) Breite oder mehr aufweisen. Ein Tornado, der Hallam, Nebraska, am 22. Mai 2004 heimsuchte, war am Boden bis zu 4,0 km (2,5 Meilen) breit, und ein Tornado in El Reno, Oklahoma, am 31. Mai 2013 war etwa 4,2 km (2,6 Meilen) breit, der breiteste in den Aufzeichnungen. ⓘ

Der Tri-State-Tornado, der am 18. März 1925 Teile von Missouri, Illinois und Indiana heimsuchte, war 219 Meilen (352 km) lang ununterbrochen in der Luft. Viele Tornados mit einer scheinbaren Länge von 100 Meilen (160 km) oder mehr bestehen aus einer Familie von Tornados, die sich kurz hintereinander gebildet haben; es gibt jedoch keine stichhaltigen Beweise dafür, dass dies beim Tri-State-Tornado der Fall war. Eine moderne Neuanalyse des Verlaufs deutet sogar darauf hin, dass der Tornado möglicherweise 15 Meilen (24 km) weiter westlich begann als bisher angenommen. ⓘ

Erscheinungsbild

Tornados können je nach der Umgebung, in der sie entstehen, ein breites Farbspektrum aufweisen. Diejenigen, die sich in trockener Umgebung bilden, können nahezu unsichtbar sein und sind nur durch aufgewirbelte Trümmer an der Basis des Trichters zu erkennen. Kondensationstrichter, die wenig oder keine Trümmer aufnehmen, können grau bis weiß sein. Tornados, die sich über einem Gewässer bewegen (als Wasserhose), können weiß oder sogar blau sein. Sich langsam bewegende Trichter, die eine beträchtliche Menge an Trümmern und Schmutz aufnehmen, sind in der Regel dunkler und nehmen die Farbe der Trümmer an. Tornados in den Great Plains können sich aufgrund der rötlichen Färbung des Bodens rot färben, und Tornados in Gebirgsregionen können über schneebedeckten Boden ziehen und weiß werden. ⓘ

Fotos des Tornados von Waurika, Oklahoma, vom 30. Mai 1976, die fast zur gleichen Zeit von zwei Fotografen aufgenommen wurden. Auf dem oberen Bild wird der Tornado durch das von hinten auf die Kamera fokussierte Sonnenlicht beleuchtet, wodurch der Trichter bläulich erscheint. Auf dem unteren Bild, bei dem die Kamera in die entgegengesetzte Richtung zeigt, steht die Sonne hinter dem Tornado, was ihn dunkel erscheinen lässt. ⓘ

Die Lichtverhältnisse sind ein wichtiger Faktor für das Erscheinungsbild eines Tornados. Ein Tornado, der "von hinten beleuchtet" ist (mit der Sonne im Rücken), erscheint sehr dunkel. Derselbe Tornado, der mit der Sonne im Rücken des Beobachters betrachtet wird, kann grau oder strahlend weiß erscheinen. Tornados, die sich in der Nähe des Sonnenuntergangs ereignen, können viele verschiedene Farben haben und in Gelb-, Orange- und Rosatönen erscheinen. ⓘ

Staub, der von den Winden des übergeordneten Gewitters aufgewirbelt wird, starker Regen und Hagel sowie die Dunkelheit der Nacht sind alles Faktoren, die die Sichtbarkeit von Tornados verringern können. Tornados, die unter diesen Bedingungen auftreten, sind besonders gefährlich, da nur Wetterradarbeobachtungen oder möglicherweise das Geräusch eines herannahenden Tornados als Warnung für diejenigen dienen, die sich auf dem Weg des Sturms befinden. Die meisten bedeutenden Tornados bilden sich unter der Aufwindbasis des Sturms, die regenfrei ist und sie sichtbar macht. Außerdem treten die meisten Tornados am späten Nachmittag auf, wenn die helle Sonne selbst die dicksten Wolken durchdringen kann. ⓘ

Es gibt immer mehr Beweise, darunter Dopplerradarbilder von Wheels Mobile und Augenzeugenberichte, dass die meisten Tornados ein klares, ruhiges Zentrum mit extrem niedrigem Druck haben, ähnlich dem Auge tropischer Wirbelstürme. Blitze sollen die Quelle der Beleuchtung für diejenigen sein, die behaupten, das Innere eines Tornados gesehen zu haben. ⓘ

Drehung

Tornados drehen sich normalerweise zyklonal (von oben gesehen auf der Nordhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn und auf der Südhalbkugel im Uhrzeigersinn). Während großräumige Stürme aufgrund des Coriolis-Effekts immer zyklonal rotieren, sind Gewitter und Tornados so klein, dass der direkte Einfluss des Coriolis-Effekts unbedeutend ist, wie ihre großen Rossby-Zahlen zeigen. Superzellen und Tornados rotieren in numerischen Simulationen zyklonal, selbst wenn der Coriolis-Effekt vernachlässigt wird. Mesozyklone und Tornados in niedriger Höhe verdanken ihre Rotation komplexen Prozessen innerhalb der Superzelle und der Umgebung. ⓘ

Etwa 1 Prozent der Tornados rotieren auf der Nordhalbkugel in antizyklonaler Richtung. Normalerweise können sich so schwache Systeme wie Landspouts und Böentornados antizyklonal drehen, und zwar in der Regel nur solche, die sich auf der antizyklonalen Scherungsseite des absteigenden rückwärtigen Flankenabwinds (RFD) in einer zyklonalen Superzelle bilden. In seltenen Fällen bilden sich antizyklonale Tornados in Verbindung mit der Mesoantizyklone einer antizyklonalen Superzelle, und zwar auf die gleiche Weise wie der typische zyklonale Tornado, oder als Begleittornado entweder als Satellitentornado oder in Verbindung mit antizyklonalen Wirbeln innerhalb einer Superzelle. ⓘ

Schall und Seismologie

Eine Illustration der Erzeugung von Infraschall in Tornados durch das Infraschallprogramm des Earth System Research Laboratory ⓘ

Tornados haben ein breites akustisches Spektrum, und die Geräusche werden durch verschiedene Mechanismen verursacht. Es wurde von verschiedenen Tornadogeräuschen berichtet, die zumeist mit vertrauten Geräuschen für den Zeugen verbunden sind und im Allgemeinen eine Variante des zischenden Brüllens darstellen. Zu den häufig berichteten Geräuschen gehören ein Güterzug, rauschende Stromschnellen oder Wasserfälle, ein nahes Düsentriebwerk oder Kombinationen dieser Geräusche. Viele Tornados sind aus großer Entfernung nicht hörbar; die Art und die Ausbreitungsentfernung des hörbaren Geräuschs hängen von den atmosphärischen Bedingungen und der Topografie ab. ⓘ

Die Winde des Tornadowirbels und der turbulenten Wirbel, aus denen er besteht, sowie die Wechselwirkung der Luftströmung mit der Oberfläche und den Trümmern tragen zu den Geräuschen bei. Auch Trichterwolken erzeugen Geräusche. Trichterwolken und kleine Tornados werden als Pfeifen, Pfeifen, Brummen oder das Summen unzähliger Bienen oder Elektrizität oder mehr oder weniger harmonisch beschrieben, während viele Tornados als kontinuierliches, tiefes Grollen oder als unregelmäßiges "Rauschen" beschrieben werden. ⓘ

Da viele Tornados nur hörbar sind, wenn sie sehr nahe sind, sind Geräusche nicht als zuverlässiges Warnsignal für einen Tornado zu betrachten. Tornados sind auch nicht die einzige Quelle solcher Geräusche in schweren Gewittern; jeder starke, schädliche Wind, eine schwere Hagelsalve oder anhaltender Donner in einem Gewitter kann ein dröhnendes Geräusch erzeugen. ⓘ

Tornados erzeugen auch identifizierbare, nicht hörbare Infraschallsignaturen. ⓘ

Im Gegensatz zu den hörbaren Signaturen wurden die Tornadosignaturen isoliert; aufgrund der weiten Ausbreitung des niederfrequenten Schalls wird derzeit an der Entwicklung von Geräten zur Vorhersage und Erkennung von Tornados gearbeitet, die einen zusätzlichen Beitrag zum Verständnis der Morphologie, Dynamik und Entstehung von Tornados leisten. Tornados erzeugen auch eine nachweisbare seismische Signatur, und die Forschung wird fortgesetzt, um diese zu isolieren und den Prozess zu verstehen. ⓘ

Elektromagnetische, blitzartige und andere Effekte

Tornados emittieren im elektromagnetischen Spektrum, wobei Sferics und E-Feld-Effekte festgestellt werden. Es gibt beobachtete Korrelationen zwischen Tornados und Blitzmustern. Tornadostürme enthalten nicht mehr Blitze als andere Stürme, und einige Tornadozellen erzeugen überhaupt keine Blitze. In den meisten Fällen nimmt die Gesamtblitzaktivität von der Wolke zum Boden ab, wenn ein Tornado die Oberfläche berührt, und kehrt zum Ausgangsniveau zurück, wenn sich der Tornado auflöst. In vielen Fällen weisen intensive Tornados und Gewitter eine erhöhte und anomale Dominanz von CG-Entladungen positiver Polarität auf. Elektromagnetische Phänomene und Blitze haben wenig oder gar nichts direkt mit dem zu tun, was Tornados antreibt (Tornados sind im Grunde ein thermodynamisches Phänomen), obwohl es wahrscheinlich Zusammenhänge mit dem Sturm und der Umgebung gibt, die beide Phänomene beeinflussen. ⓘ

In der Vergangenheit wurde über Luminosität berichtet, die wahrscheinlich auf die falsche Identifizierung externer Lichtquellen wie Blitze, Stadtlichter und Stromblitze von unterbrochenen Leitungen zurückzuführen ist, da interne Quellen nur noch selten gemeldet werden und nicht bekannt ist, dass sie jemals aufgezeichnet wurden. Neben den Winden weisen Tornados auch Veränderungen der atmosphärischen Variablen wie Temperatur, Feuchtigkeit und Druck auf. So wurde beispielsweise am 24. Juni 2003 in der Nähe von Manchester, South Dakota, mit einer Sonde ein Druckabfall von 100 Millibar (100 hPa; 3,0 inHg) gemessen. Der Druck fiel allmählich ab, als sich der Wirbel näherte, und fiel dann extrem schnell auf 850 mbar (850 hPa; 25 inHg) im Kern des heftigen Tornados, bevor er schnell wieder anstieg, als sich der Wirbel entfernte, was zu einer V-förmigen Druckkurve führte. In der unmittelbaren Umgebung eines Tornados nimmt die Temperatur tendenziell ab und der Feuchtigkeitsgehalt zu. ⓘ

Lebenszyklus

Zusammenstellung von acht Bildern, die nacheinander aufgenommen wurden, als sich 2016 in Kansas ein Tornado bildete ⓘ

Eine Bildsequenz, die die Entstehung eines Tornados zeigt. Zuerst senkt sich die rotierende Wolkenbasis. Diese Absenkung wird zu einem Trichter, der sich weiter absenkt, während sich die Winde nahe der Oberfläche aufbauen, Staub und Trümmer aufwirbeln und Schäden verursachen. Da der Druck weiter sinkt, dehnt sich der sichtbare Trichter bis zum Boden aus. Dieser Tornado in der Nähe von Dimmitt, Texas, war einer der am besten beobachteten heftigen Tornados der Geschichte. ⓘ

Beziehung zur Superzelle

Tornados entwickeln sich häufig aus einer Klasse von Gewittern, die als Superzellen bezeichnet werden. Superzellen enthalten Mesozyklone, ein Gebiet mit organisierter Rotation in einigen Kilometern Höhe in der Atmosphäre, das normalerweise einen Durchmesser von 1,6 bis 9,7 km hat. Die meisten intensiven Tornados (EF3 bis EF5 auf der erweiterten Fujita-Skala) entwickeln sich aus Superzellen. Neben Tornados sind bei solchen Stürmen auch sehr starker Regen, häufige Blitze, starke Windböen und Hagel üblich. ⓘ

Die meisten Tornados aus Superzellen folgen einem erkennbaren Lebenszyklus, der damit beginnt, dass zunehmender Regen einen Bereich schnell absinkender Luft mit sich zieht, der als hinterer Flankenabwind (RFD) bezeichnet wird. Dieser Abwind beschleunigt sich, wenn er sich dem Boden nähert, und zieht die rotierende Mesozyklone der Superzelle mit sich zu Boden. ⓘ

Formation

Während sich die Mesozyklone unter die Wolkenbasis absenkt, beginnt sie, kühle, feuchte Luft aus dem Abwindbereich des Sturms anzusaugen. Die Konvergenz von warmer Luft im Aufwind und kühler Luft führt zur Bildung einer rotierenden Wandwolke. Der RFD fokussiert auch die Basis der Mesozyklone, so dass sie Luft aus einem immer kleiner werdenden Gebiet am Boden ansaugt. Wenn sich der Aufwind verstärkt, entsteht an der Oberfläche ein Tiefdruckgebiet. Dadurch wird die konzentrierte Mesozyklone in Form eines sichtbaren Kondensationstrichters nach unten gezogen. Während sich der Trichter absenkt, erreicht die RFD auch den Boden, fächert sich auf und erzeugt eine Böenfront, die in beträchtlicher Entfernung vom Tornado schwere Schäden verursachen kann. In der Regel beginnt die Trichterwolke innerhalb weniger Minuten, nachdem die RFD den Boden erreicht hat, Schäden am Boden zu verursachen (und wird zu einem Tornado). ⓘ

Reifegrad

Das reife Stadium eines Tornados, der sich am 24. Mai 1973 in Union City, Oklahoma, ereignete. ⓘ

Zu Beginn hat der Tornado eine gute Quelle warmer, feuchter Luft, die ihn antreibt, und er wächst, bis er das "reife Stadium" erreicht. Dies kann von einigen Minuten bis zu mehr als einer Stunde dauern, und während dieser Zeit verursacht ein Tornado oft die größten Schäden und kann in seltenen Fällen einen Durchmesser von mehr als 1,6 km haben. Die Atmosphäre mit niedrigem Druck an der Basis des Tornados ist für die Ausdauer des Systems entscheidend. In der Zwischenzeit beginnt der RFD, jetzt ein Gebiet mit kühlen Oberflächenwinden, den Tornado zu umhüllen und schneidet den Zustrom warmer Luft ab, der den Tornado zuvor genährt hat. Die Strömung im Trichter des Tornados ist abwärts gerichtet und führt Wasserdampf aus der Wolke darüber zu. Dies steht im Gegensatz zu der Aufwärtsströmung in Hurrikanen, die Wasserdampf aus dem warmen Ozean darunter liefert. Daher wird die Energie des Tornados von der darüber liegenden Wolke geliefert. Der komplizierte Mechanismus wird erklärt in ⓘ

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Auflösung

Ein Tornado, der sich in Eads, CO, auflöst oder "abseilt". ⓘ

Wenn der RFD den Tornado vollständig umhüllt und seine Luftzufuhr abschneidet, beginnt der Wirbel sich abzuschwächen und wird dünn und seilartig. Dies ist die "Auflösungsphase", die oft nicht länger als ein paar Minuten dauert und nach der der Tornado endet. In dieser Phase wird die Form des Tornados stark von den Winden des übergeordneten Sturms beeinflusst und kann in fantastische Muster geblasen werden. Auch wenn sich der Tornado auflöst, ist er immer noch in der Lage, Schäden zu verursachen. Der Sturm zieht sich zu einer seilartigen Röhre zusammen, und aufgrund der Drehimpulserhaltung können die Winde an diesem Punkt zunehmen. ⓘ

Wenn der Tornado in das Auflösungsstadium eintritt, schwächt sich die zugehörige Mesozyklone oft ebenfalls ab, da der Abwind an der Rückseite des Tornados die ihn antreibende Strömung abschneidet. Manchmal können sich Tornados in intensiven Superzellen zyklisch entwickeln. Wenn sich die erste Mesozyklone und der damit verbundene Tornado auflösen, kann sich der Zufluss des Sturms auf ein neues Gebiet konzentrieren, das näher am Zentrum des Sturms liegt und möglicherweise eine neue Mesozyklone speist. Wenn sich eine neue Mesozyklone entwickelt, kann der Zyklus erneut beginnen und einen oder mehrere neue Tornados hervorbringen. Gelegentlich erzeugen die alte (okkludierte) Mesozyklone und die neue Mesozyklone gleichzeitig einen Tornado. ⓘ

Obwohl dies eine weithin akzeptierte Theorie für die Entstehung, das Leben und das Sterben der meisten Tornados ist, erklärt sie nicht die Entstehung kleinerer Tornados, wie Landspouts, langlebige Tornados oder Tornados mit mehreren Wirbeln. Diese haben jeweils andere Mechanismen, die ihre Entstehung beeinflussen - die meisten Tornados folgen jedoch einem ähnlichen Muster wie dieses.
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Arten

Mehrfacher Wirbel

Ein Tornado mit mehreren Wirbeln außerhalb von Dallas, Texas, am 2. April 1957. ⓘ

Ein Mehrfachwirbeltornado ist ein Tornadotyp, bei dem sich zwei oder mehr Luftsäulen um ihre eigenen Achsen drehen und gleichzeitig um ein gemeinsames Zentrum kreisen. Eine Multiwirbelstruktur kann in fast jeder Zirkulation auftreten, wird aber sehr häufig bei intensiven Tornados beobachtet. Diese Wirbel erzeugen oft kleine Bereiche mit größeren Schäden entlang der Haupttornadobahn. Dieses Phänomen unterscheidet sich von einem Satellitentornado, bei dem es sich um einen kleineren Tornado handelt, der sich in unmittelbarer Nähe eines großen, starken Tornados innerhalb desselben Mesozyklons bildet. Der Satellitentornado scheint den größeren Tornado zu "umkreisen" (daher der Name), was den Anschein eines großen Multi-Wirbel-Tornados erweckt. Ein Satellitentornado ist jedoch eine eigenständige Zirkulation, die viel kleiner ist als der Haupttrichter. ⓘ

Wasserspeier

Eine Wasserhose in der Nähe der Florida Keys im Jahr 1969. ⓘ

Ein Waterspout wird vom National Weather Service als ein Tornado über Wasser definiert. Forscher unterscheiden jedoch in der Regel zwischen "Schönwetter"-Wasserhosen und tornadischen (d. h. mit einer Mesozyklone verbundenen) Wasserhosen. Schönwetter-Wasserfontänen sind weniger schwerwiegend, aber weitaus häufiger und ähneln Staubteufeln und Landregen. Sie bilden sich an der Basis von Kumulus-Stauwolken über tropischen und subtropischen Gewässern. Sie haben relativ schwache Winde, glatte laminare Wände und bewegen sich normalerweise sehr langsam. Am häufigsten treten sie in den Florida Keys und in der nördlichen Adria auf. Im Gegensatz dazu sind tornadische Wasserspouts stärkere Tornados über Wasser. Sie bilden sich über Wasser ähnlich wie mesozyklonische Tornados oder sind stärkere Tornados, die über Wasser ziehen. Da sie sich aus schweren Gewittern bilden und viel intensiver, schneller und langlebiger sein können als Schönwetter-Wasserhosen, sind sie gefährlicher. In den offiziellen Tornadostatistiken werden Wasserhosen im Allgemeinen nicht gezählt, es sei denn, sie treffen auf Land, obwohl einige europäische Wetterdienste Wasserhosen und Tornados gemeinsam zählen. ⓘ

Landausläufer

Ein Landspout in der Nähe von North Platte, Nebraska, am 22. Mai 2004. Man beachte die charakteristische glatte, röhrenförmige Form, die der eines Wasserspeiers ähnelt. ⓘ

Ein Landspout oder Staubrohrtornado ist ein Tornado, der nicht mit einer Mesozyklone verbunden ist. Der Name leitet sich von ihrer Charakterisierung als "Schönwetter-Wasserspeier an Land" ab. Wasserhosen und Landhosen haben viele gemeinsame Merkmale, darunter relative Schwäche, kurze Lebensdauer und einen kleinen, glatten Kondensationstrichter, der oft nicht die Oberfläche erreicht. Landspouts erzeugen auch eine ausgeprägte laminare Staubwolke, wenn sie den Boden berühren, da sich ihre Mechanik von der echter mesoformer Tornados unterscheidet. Obwohl sie normalerweise schwächer sind als klassische Tornados, können sie starke Winde erzeugen, die schwere Schäden verursachen können. ⓘ

Intensität und Schaden

Tornado-Klassifizierungen ⓘ
F0 EF0	F2 EF2	F3 EF3	F4 EF4
Schwach	Stark		Heftig
	Erheblich
		Heftig

Die Fujita-Skala und die erweiterte Fujita-Skala bewerten Tornados nach den verursachten Schäden. Die Enhanced-Fujita-Skala (EF-Skala) war eine Aktualisierung der älteren Fujita-Skala auf der Grundlage von Expertenbefragungen unter Verwendung technischer Windschätzungen und besserer Schadensbeschreibungen. Die EF-Skala wurde so konzipiert, dass ein Tornado, der auf der Fujita-Skala eingestuft wird, dieselbe numerische Bewertung erhält, und wurde ab 2007 in den Vereinigten Staaten eingeführt. Ein EF0-Tornado beschädigt wahrscheinlich Bäume, aber keine wesentlichen Strukturen, während ein EF5-Tornado Gebäude aus ihren Fundamenten reißen und entblößen und sogar große Wolkenkratzer verformen kann. Die ähnliche TORRO-Skala reicht von T0 für extrem schwache Tornados bis T11 für die stärksten bekannten Tornados. Doppler-Wetterradardaten, Photogrammetrie und Bodenverwirbelungsmuster (Zykloiden) können ebenfalls analysiert werden, um die Intensität zu bestimmen und eine Bewertung vorzunehmen. ⓘ

Am 20. Mai 2013 verwüstete ein großer Tornado der höchsten Kategorie EF5 die Stadt Moore in Oklahoma ⓘ

Tornados variieren in ihrer Intensität unabhängig von ihrer Form, Größe und Lage, wobei starke Tornados in der Regel größer sind als schwache Tornados. Der Zusammenhang mit der Länge und Dauer der Tornadospur ist ebenfalls unterschiedlich, wobei Tornados mit längerer Spur tendenziell stärker sind. Bei heftigen Tornados ist nur ein kleiner Teil der Bahn von heftiger Intensität, der Großteil der höheren Intensität stammt aus Unterwirbeln. ⓘ

In den Vereinigten Staaten handelt es sich bei 80 % der Tornados um EF0- und EF1-Tornados (T0 bis T3). Die Häufigkeit nimmt mit zunehmender Stärke schnell ab - weniger als 1 % sind heftige Tornados (EF4, T8 oder stärker). Die Häufigkeit starker (EF2-EF3) und heftiger (EF4-EF5) Tornados wird in den aktuellen Aufzeichnungen möglicherweise erheblich unterschätzt, da sich die Schätzungen der Schadensintensität auf die Strukturen und die Vegetation beschränken, auf die ein Tornado trifft. Ein Tornado kann viel stärker sein, als seine schadensbasierte Einstufung angibt, wenn seine stärksten Winde abseits geeigneter Schadensindikatoren auftreten, z. B. auf einem offenen Feld. Außerhalb der Tornado Alley und in Nordamerika im Allgemeinen sind heftige Tornados äußerst selten. Dies ist offenbar vor allem auf die geringere Anzahl von Tornados insgesamt zurückzuführen, da Untersuchungen zeigen, dass die Intensitätsverteilung von Tornados weltweit recht ähnlich ist. In Europa, Asien, dem südlichen Afrika und dem südöstlichen Südamerika treten jährlich einige wenige bedeutende Tornados auf. ⓘ

Klimatologie

Gebiete weltweit, in denen Tornados am wahrscheinlichsten sind (orange schraffiert) ⓘ

In den Vereinigten Staaten gibt es die meisten Tornados aller Länder, fast viermal so viele wie in ganz Europa, Wasserhosen nicht mitgerechnet. Dies ist vor allem auf die einzigartige Geografie des Kontinents zurückzuführen. Nordamerika ist ein großer Kontinent, der sich von den Tropen nach Norden bis in arktische Gebiete erstreckt und keine größeren Gebirgszüge in Ost-West-Richtung aufweist, die den Luftstrom zwischen diesen beiden Gebieten blockieren. In den mittleren Breiten, wo die meisten Tornados der Welt auftreten, blockieren die Rocky Mountains die Feuchtigkeit und verformen die atmosphärische Strömung, so dass in den mittleren Schichten der Troposphäre aufgrund der abfallenden Winde trockenere Luft vorherrscht und sich östlich der Berge ein Tiefdruckgebiet bildet. Die verstärkte Westströmung vor den Rocky Mountains erzwingt die Bildung einer trockenen Linie, wenn die Strömung in der Höhe stark ist, während der Golf von Mexiko in der Südströmung östlich davon für reichlich Feuchtigkeit in niedriger Höhe sorgt. Diese einzigartige Topografie ermöglicht häufige Zusammenstöße von warmer und kalter Luft, die das ganze Jahr über starke, langlebige Stürme hervorbringen. Ein großer Teil dieser Tornados entsteht in einem Gebiet im Zentrum der Vereinigten Staaten, das als Tornado Alley bekannt ist. Dieses Gebiet erstreckt sich auch auf Kanada, insbesondere auf Ontario und die Prärieprovinzen, aber auch der Südosten Quebecs, das Innere von British Columbia und der Westen New Brunswicks sind tornadogefährdet. Tornados treten auch im Nordosten von Mexiko auf. ⓘ

In den Vereinigten Staaten werden im Durchschnitt etwa 1.200 Tornados pro Jahr gemeldet, gefolgt von Kanada mit durchschnittlich 62 pro Jahr. Laut NOAA sind es in Kanada durchschnittlich 100 pro Jahr. Die Niederlande haben die höchste durchschnittliche Anzahl an gemeldeten Tornados pro Fläche aller Länder (mehr als 20 oder 0,00048/km², 0,0012/qm pro Jahr), gefolgt vom Vereinigten Königreich (etwa 33, 0,00013/km², 0,00034/qm pro Jahr), obwohl diese Tornados von geringerer Intensität und kürzer sind und nur geringe Schäden verursachen. ⓘ

Intensive Tornadoaktivität in den Vereinigten Staaten. Die dunkler gefärbten Bereiche kennzeichnen das Gebiet, das gemeinhin als Tornado Alley bezeichnet wird. ⓘ

In Bangladesch kommen pro Jahr durchschnittlich 179 Menschen durch Tornados ums Leben, das sind die meisten in der Welt. Gründe dafür sind die hohe Bevölkerungsdichte in der Region, die schlechte Bauqualität und das mangelnde Wissen über Tornadosicherheit. Andere Regionen der Welt, in denen Tornados häufig auftreten, sind Südafrika, das La-Plata-Becken, Teile Europas, Australien und Neuseeland sowie der ferne Osten Asiens. ⓘ

Tornados treten am häufigsten im Frühjahr und am seltensten im Winter auf, aber Tornados können zu jeder Jahreszeit auftreten, in der günstige Bedingungen herrschen. Im Frühjahr und Herbst ist die Aktivität am höchsten, da in diesen Jahreszeiten stärkere Winde, Windscherung und atmosphärische Instabilität herrschen. Tornados treten vor allem im rechten vorderen Quadranten von landenden tropischen Wirbelstürmen auf, die in der Regel im Spätsommer und Herbst auftreten. Tornados können auch als Folge von Mesowirbeln in der Augenwand entstehen, die bis zum Landfall anhalten. ⓘ

Das Auftreten von Tornados ist aufgrund der Sonnenerwärmung stark von der Tageszeit abhängig. Weltweit treten die meisten Tornados am späten Nachmittag auf, zwischen 15:00 (15 Uhr) und 19:00 (19 Uhr) Ortszeit, mit einem Höhepunkt gegen 17:00 (17 Uhr). Zerstörerische Tornados können zu jeder Tageszeit auftreten. Der Gainesville-Tornado von 1936, einer der tödlichsten Tornados der Geschichte, ereignete sich um 8:30 Uhr Ortszeit. ⓘ

Das Vereinigte Königreich hat die höchste Tornadohäufigkeit pro Flächeneinheit der Welt. Unbeständige Bedingungen und Wetterfronten durchqueren die Britischen Inseln zu allen Jahreszeiten und sind für die Entstehung von Tornados verantwortlich, die sich folglich zu allen Jahreszeiten bilden. Im Vereinigten Königreich gibt es mindestens 34 Tornados pro Jahr, möglicherweise sogar bis zu 50. Die meisten Tornados im Vereinigten Königreich sind schwach, aber gelegentlich sind sie auch zerstörerisch. So wurden beispielsweise der Birmingham-Tornado von 2005 und der London-Tornado von 2006 beide mit F2 auf der Fujita-Skala eingestuft und verursachten erhebliche Schäden und Verletzungen. ⓘ

Assoziationen mit Klima und Klimawandel

U. S. jährliche Anzahl der bestätigten Tornados. Der Anstieg der Tornadozahlen im Jahr 1990 fällt mit der Einführung des Doppler-Wetterradars zusammen. ⓘ

Es gibt Zusammenhänge mit verschiedenen Klima- und Umwelttrends. So erhöht beispielsweise ein Anstieg der Meeresoberflächentemperatur in einer Quellregion (z. B. Golf von Mexiko und Mittelmeer) den Feuchtigkeitsgehalt in der Atmosphäre. Erhöhte Feuchtigkeit kann zu einer Zunahme von Unwettern und Tornados führen, insbesondere in der kühlen Jahreszeit. ⓘ

Einiges deutet darauf hin, dass die Südliche Oszillation nur schwach mit Veränderungen der Tornadoaktivität korreliert, die je nach Jahreszeit und Region variieren und auch davon abhängen, ob es sich bei der ENSO-Phase um El Niño oder La Niña handelt. Untersuchungen haben ergeben, dass im Winter und Frühjahr in den zentralen und südlichen Ebenen der USA während El Niño weniger Tornados und Hagelstürme und während La Niña mehr auftreten als in Jahren, in denen die Temperaturen im Pazifik relativ stabil sind. Die Meeresbedingungen könnten genutzt werden, um extreme Frühjahrsstürme mehrere Monate im Voraus vorherzusagen. ⓘ

Klimaveränderungen können sich über Telekonnektionen auf Tornados auswirken, indem sie den Jetstream und die größeren Wettermuster verschieben. Die Verbindung zwischen Klima und Tornados wird durch die Kräfte, die größere Muster beeinflussen, und durch die lokale, nuancierte Natur von Tornados erschwert. Obwohl die Vermutung nahe liegt, dass die globale Erwärmung Trends in der Tornadoaktivität beeinflussen könnte, ist ein solcher Effekt aufgrund der Komplexität, der lokalen Natur der Stürme und der Probleme mit der Datenbankqualität noch nicht erkennbar. Jede Auswirkung würde je nach Region variieren. ⓘ

Erkennung

Weg eines Tornados über Wisconsin am 21. August 1857 ⓘ

Strenge Versuche, vor Tornados zu warnen, begannen in den Vereinigten Staaten in der Mitte des 20. Jahrhunderts. Vor den 1950er Jahren bestand die einzige Methode zur Erkennung eines Tornados darin, dass jemand ihn am Boden sah. Oft erreichte die Nachricht von einem Tornado das örtliche Wetteramt erst nach dem Sturm. Mit dem Aufkommen des Wetterradars konnten die Gebiete in der Nähe eines lokalen Büros jedoch vor Unwettern gewarnt werden. Die ersten öffentlichen Tornadowarnungen wurden 1950 herausgegeben, und die ersten Tornadobeobachtungen und konvektiven Vorhersagen kamen 1952 auf. Im Jahr 1953 wurde bestätigt, dass Hakenechos mit Tornados in Verbindung stehen. Durch die Erkennung dieser Radarsignaturen konnten Meteorologen Gewitter, die wahrscheinlich Tornados erzeugten, aus mehreren Meilen Entfernung erkennen. ⓘ

Radar

Heutzutage verfügen die meisten Industrieländer über ein Netz von Wetterradaranlagen, die als Hauptmethode zur Erkennung von Hakensignaturen dienen, die wahrscheinlich mit Tornados in Verbindung stehen. In den Vereinigten Staaten und einigen anderen Ländern werden Doppler-Wetterradarstationen eingesetzt. Diese Geräte messen die Geschwindigkeit und die radiale Richtung (auf das Radar zu oder von ihm weg) der Winde innerhalb eines Sturms und können so Anzeichen von Rotation in Stürmen aus einer Entfernung von über 160 km (100 Meilen) erkennen. Wenn Stürme weit von einem Radar entfernt sind, werden nur die hoch gelegenen Gebiete innerhalb des Sturms beobachtet, während die wichtigen Gebiete darunter nicht erfasst werden. Auch die Datenauflösung nimmt mit der Entfernung zum Radar ab. Einige meteorologische Situationen, die zur Tornadogenese führen, lassen sich mit dem Radar nicht ohne Weiteres erfassen, und die Entwicklung eines Tornados kann gelegentlich schneller vonstatten gehen, als das Radar eine Abtastung abschließen und den Datenstapel senden kann. Doppler-Radarsysteme können Mesozyklone innerhalb eines Superzellengewitters erkennen. Dies ermöglicht es Meteorologen, die Bildung von Tornados in Gewittern vorherzusagen. ⓘ

Eine Doppler on Wheels Radarschleife eines Hakenechos und einer damit verbundenen Mesozyklone in Goshen County, Wyoming, am 5. Juni 2009. Starke Mesozyklone zeigen sich als nebeneinander liegende gelbe und blaue Bereiche (auf anderen Radargeräten leuchtend rot und leuchtend grün) und deuten in der Regel auf einen bevorstehenden oder auftretenden Tornado hin. ⓘ

Sturmbeobachtung

Mitte der 1970er Jahre verstärkte der Nationale Wetterdienst der USA (NWS) seine Bemühungen um die Ausbildung von Sturmbeobachtern, damit diese die wichtigsten Merkmale von Gewittern erkennen konnten, die auf schweren Hagel, schädliche Winde und Tornados sowie auf Sturmschäden und Sturzfluten hinweisen. Das Programm trug den Namen Skywarn, und die Spotter waren örtliche Sheriffs, Polizisten, Feuerwehrleute, Krankenwagenfahrer, Funkamateure, Spotter des Zivilschutzes (jetzt Notfallmanagement), Sturmjäger und normale Bürger. Wenn ein Unwetter erwartet wird, bitten die örtlichen Wetterdienste diese Spotter, nach Unwettern Ausschau zu halten und etwaige Tornados sofort zu melden, damit das Amt vor der Gefahr warnen kann. ⓘ

Beobachter werden in der Regel von der NWS im Auftrag ihrer jeweiligen Organisation geschult und melden sich bei ihr. Die Organisationen aktivieren öffentliche Warnsysteme wie Sirenen und das Emergency Alert System (EAS) und leiten die Meldung an den NWS weiter. In den Vereinigten Staaten gibt es mehr als 230.000 ausgebildete Skywarn-Wetterbeobachter. ⓘ

In Kanada gibt es ein ähnliches Netzwerk von freiwilligen Wetterbeobachtern, Canwarn, mit mehr als 1.000 Freiwilligen, die bei der Erkennung von Unwettern helfen. In Europa organisieren mehrere Länder unter der Schirmherrschaft von Skywarn Europe Spotter-Netzwerke, und die Tornado and Storm Research Organisation (TORRO) unterhält im Vereinigten Königreich seit 1974 ein Netzwerk von Spottern. ⓘ

Sturmbeobachter werden benötigt, weil Radarsysteme wie NEXRAD Signaturen erkennen, die auf das Vorhandensein von Tornados hindeuten, und nicht auf Tornados als solche. Das Radar kann eine Warnung ausgeben, bevor es visuelle Anzeichen für einen Tornado oder einen bevorstehenden Tornado gibt, aber die Informationen eines Beobachters am Boden können endgültige Informationen liefern. Die Fähigkeit des Beobachters, das zu sehen, was das Radar nicht sehen kann, ist besonders wichtig, wenn die Entfernung zum Radarstandort zunimmt, da der Radarstrahl mit zunehmender Entfernung vom Radargerät immer höher wird, was vor allem auf die Erdkrümmung zurückzuführen ist, und sich der Strahl auch ausbreitet. ⓘ

Visueller Beweis

Eine rotierende Wandwolke mit einem deutlichen Abwindschlitz an der linken hinteren Flanke ⓘ

Sturmbeobachter sind darin geschult, zu erkennen, ob es sich bei einem aus der Ferne gesehenen Sturm um eine Superzelle handelt oder nicht. Sie schauen in der Regel auf die Rückseite des Gewitters, die Hauptregion des Aufwinds und der Anströmung. Unter diesem Aufwind befindet sich eine regenfreie Basis, und der nächste Schritt der Tornadogenese ist die Bildung einer rotierenden Wolkenwand. Die überwiegende Mehrheit der intensiven Tornados entsteht mit einer Wallcloud auf der Rückseite einer Superzelle. ⓘ

Anzeichen für eine Superzelle sind die Form und Struktur des Sturms sowie Wolkenturm-Merkmale wie ein harter und kräftiger Aufwindturm, eine anhaltende, große überschießende Spitze, ein harter Amboss (vor allem, wenn er gegen starke Winde in der Höhe zurückweicht) und ein Korkenzieher-Aussehen oder Schlieren. Unterhalb des Sturms und näher an dem Ort, an dem die meisten Tornados auftreten, sind Anzeichen für eine Superzelle und die Wahrscheinlichkeit eines Tornados u. a. Einströmungsbänder (insbesondere wenn sie gekrümmt sind) wie ein "Biberschwanz" und andere Anhaltspunkte wie die Stärke der Einströmung, die Wärme und Feuchtigkeit der einströmenden Luft, wie strömungsdominant oder einströmungsdominant ein Sturm erscheint und wie weit der Niederschlagskern an der Frontflanke von der Wallcloud entfernt ist. Die Tornadogenese findet höchstwahrscheinlich an der Schnittstelle von Aufwind und Abwind an der Rückseite statt und erfordert ein Gleichgewicht zwischen Ausströmung und Einströmung. ⓘ

Nur rotierende Wallclouds bringen Tornados hervor, und sie sind dem Tornado in der Regel zwischen fünf und dreißig Minuten voraus. Rotierende Wallclouds können eine visuelle Manifestation eines tiefliegenden Mesozyklons sein. Ohne eine tief liegende Grenze ist eine Tornadogenese sehr unwahrscheinlich, es sei denn, es kommt zu einem rückwärtigen Flankenabwind, der normalerweise durch Verdunstung von Wolken an einer Ecke einer Wallcloud sichtbar wird. Ein Tornado entsteht oft in diesem Moment oder kurz danach; zuerst sinkt eine Trichterwolke ab, und in fast allen Fällen hat sich bereits ein Oberflächenwirbel entwickelt, wenn sie die Hälfte der Tiefe erreicht hat, was bedeutet, dass ein Tornado am Boden ist, bevor die Kondensation die Oberflächenzirkulation mit dem Sturm verbindet. Tornados können sich auch ohne Wandwolken, unter Flankenlinien und an der Vorderkante entwickeln. Spotter beobachten alle Bereiche eines Sturms, die Wolkenbasis und die Oberfläche. ⓘ

Extremes

Eine Karte der Tornadobahnen beim Super Outbreak (3./4. April 1974) ⓘ

Der Tornado, der die meisten Rekorde in der Geschichte hält, war der Tri-State-Tornado, der am 18. März 1925 durch Teile von Missouri, Illinois und Indiana tobte. Wahrscheinlich handelte es sich um einen F5-Tornado, obwohl Tornados zu jener Zeit auf keiner Skala eingestuft wurden. Er hält die Rekorde für die längste Flugbahn (219 Meilen; 352 km), die längste Dauer (ca. 3,5 Stunden) und die schnellste Vorwärtsgeschwindigkeit für einen bedeutenden Tornado (73 mph; 117 km/h) auf der Erde. Darüber hinaus ist er der tödlichste einzelne Tornado in der Geschichte der Vereinigten Staaten (695 Tote). Der Tornado war damals auch der teuerste Tornado in der Geschichte (nicht inflationsbereinigt), wurde aber in den Jahren danach von mehreren anderen übertroffen, wenn man die Bevölkerungsentwicklung nicht berücksichtigt. Werden die Kosten um Wohlstand und Inflation bereinigt, steht er heute an dritter Stelle. ⓘ

Der tödlichste Tornado der Weltgeschichte war der Daultipur-Salturia-Tornado in Bangladesch am 26. April 1989, bei dem etwa 1 300 Menschen ums Leben kamen. 19 Tornados haben in Bangladesch mehr als 100 Menschen getötet, fast die Hälfte aller Tornados in der übrigen Welt. ⓘ

Einer der größten Tornadoausbrüche der Geschichte war der Super Outbreak von 1974, der am 3. und 4. April 1974 ein großes Gebiet im Zentrum der Vereinigten Staaten und im äußersten Süden Ontarios heimsuchte. Bei diesem Ausbruch wurden innerhalb von 18 Stunden 148 Tornados gezählt, von denen viele sehr heftig waren; sechs erreichten eine Stärke von F5, und 24 erreichten eine Stärke von F4. Sechzehn Tornados waren während des Höhepunkts gleichzeitig auf dem Boden. Mehr als 300 Menschen, möglicherweise sogar 330, wurden getötet. ⓘ

Während eine direkte Messung der Windgeschwindigkeiten der heftigsten Tornados nahezu unmöglich ist, da herkömmliche Anemometer durch die starken Winde und umherfliegenden Trümmer zerstört würden, wurden einige Tornados von mobilen Doppler-Radargeräten erfasst, die eine gute Schätzung der Winde des Tornados liefern können. Die höchste jemals bei einem Tornado gemessene Windgeschwindigkeit, die auch die höchste jemals auf der Erde aufgezeichnete Windgeschwindigkeit ist, beträgt 301 ± 20 mph (484 ± 32 km/h) bei dem F5-Tornado in Bridge Creek-Moore, Oklahoma, der 36 Menschen tötete. Die Messung wurde in einer Höhe von 30 m (100 Fuß) über dem Boden vorgenommen. ⓘ

Stürme, die Tornados erzeugen, können intensive Aufwinde aufweisen, die manchmal 240 km/h (150 mph) überschreiten. Die Trümmer eines Tornados können in den übergeordneten Sturm geschleudert und über eine sehr weite Strecke getragen werden. Ein Tornado, der Great Bend, Kansas, im November 1915 heimsuchte, war ein extremer Fall, bei dem ein "Trümmerregen" 80 Meilen (130 km) von der Stadt entfernt auftrat, ein Mehlsack 110 Meilen (180 km) entfernt gefunden wurde und ein entwerteter Scheck der Bank von Great Bend auf einem Feld außerhalb von Palmyra, Nebraska, 305 Meilen (491 km) nordöstlich, gefunden wurde. Als Erklärung für den Regen von Fischen und anderen Tieren wurden Wasserhosen und Tornados angeführt. ⓘ

Sicherheit

Schäden durch den Tornado in Birmingham im Jahr 2005. Der Birmingham-Tornado, ein ungewöhnlich starkes Beispiel für einen Tornado im Vereinigten Königreich, forderte 19 Verletzte, die meisten davon durch umstürzende Bäume. ⓘ

Obwohl Tornados blitzschnell zuschlagen können, gibt es Vorsichtsmaßnahmen und Präventivmaßnahmen, die die Überlebenschancen erhöhen. Behörden wie das Storm Prediction Center in den Vereinigten Staaten raten, im Falle einer Tornadowarnung einen festen Plan zu haben. Wenn eine Warnung ausgegeben wird, erhöht das Aufsuchen eines Kellers oder eines Innenraums im ersten Stock eines stabilen Gebäudes die Überlebenschancen erheblich. In tornadogefährdeten Gebieten verfügen viele Gebäude über unterirdische Sturmkeller, die schon Tausende von Menschenleben gerettet haben. ⓘ

In einigen Ländern gibt es Wetterdienste, die Tornadovorhersagen verbreiten und die Warnstufen vor einem möglichen Tornado erhöhen (z. B. Tornado Watches und Warnungen in den Vereinigten Staaten und Kanada). Wetterradios geben einen Alarm aus, wenn eine Unwetterwarnung für das örtliche Gebiet herausgegeben wird; sie sind hauptsächlich nur in den Vereinigten Staaten verfügbar. Sofern der Tornado nicht weit entfernt und gut sichtbar ist, raten Meteorologen den Autofahrern, ihre Fahrzeuge weit am Straßenrand zu parken (um den Notverkehr nicht zu behindern) und einen stabilen Unterschlupf aufzusuchen. Ist kein stabiler Unterschlupf in der Nähe, ist es die nächstbeste Option, sich in einem Graben zu verstecken. Autobahnüberführungen sind einer der ungünstigsten Orte, um sich bei Tornados in Sicherheit zu bringen, da sich die Windgeschwindigkeit durch die Enge des Raums erhöht und Trümmer unter der Überführung hindurchfliegen können. ⓘ

Mythen und Missverständnisse

Im Volksmund wird ein grüner Himmel oft mit Tornados in Verbindung gebracht, und obwohl dieses Phänomen mit Unwettern in Verbindung gebracht werden kann, gibt es keine Beweise, die es speziell mit Tornados in Verbindung bringen. Es wird oft angenommen, dass das Öffnen von Fenstern die von einem Tornado verursachten Schäden verringert. Obwohl der Luftdruck in einem starken Tornado stark abfällt, ist es unwahrscheinlich, dass der Druckunterschied erhebliche Schäden verursacht. Das Öffnen von Fenstern kann stattdessen die Schwere der Schäden durch den Tornado erhöhen. Ein heftiger Tornado kann ein Haus zerstören, egal ob die Fenster offen oder geschlossen sind. ⓘ

Der Salt Lake City-Tornado von 1999 widerlegte mehrere Missverständnisse, darunter die Vorstellung, dass Tornados nicht in Städten auftreten können. ⓘ

Ein weiterer weit verbreiteter Irrglaube ist, dass Autobahnüberführungen ausreichenden Schutz vor Tornados bieten. Dieser Glaube beruht zum Teil auf einem weit verbreiteten Video, das während des Tornadoausbruchs 1991 in der Nähe von Andover, Kansas, aufgenommen wurde, wo ein Nachrichtenteam und mehrere Personen unter einer Überführung auf dem Kansas Turnpike Schutz suchten und einen vorbeiziehenden Tornado sicher überstanden. Eine Autobahnüberführung ist jedoch während eines Tornados ein gefährlicher Ort, und die Personen in dem Video blieben aufgrund einer unwahrscheinlichen Kombination von Ereignissen in Sicherheit: Der fragliche Sturm war ein schwacher Tornado, der Tornado schlug nicht direkt auf die Überführung ein, und die Überführung selbst war von einzigartiger Bauart. Aufgrund des Venturi-Effekts werden die Winde eines Tornados in dem engen Raum einer Überführung beschleunigt. Bei dem Tornadoausbruch am 3. Mai 1999 in Oklahoma wurden drei Autobahnüberführungen direkt von Tornados getroffen, und an jedem der drei Orte gab es ein Todesopfer und zahlreiche lebensbedrohliche Verletzungen. Im Vergleich dazu wurden während desselben Tornadoausbruchs mehr als 2.000 Häuser vollständig zerstört und weitere 7.000 beschädigt, und dennoch starben nur ein paar Dutzend Menschen in ihren Häusern. ⓘ

Ein alter Glaube besagt, dass die südwestliche Ecke eines Kellers bei einem Tornado den größten Schutz bietet. Der sicherste Ort ist die Seite oder Ecke eines unterirdischen Raums, die der Annäherungsrichtung des Tornados entgegengesetzt ist (in der Regel die Nordostecke), oder der zentralste Raum im untersten Stockwerk. Ein Unterschlupf in einem Keller, unter einer Treppe oder unter einem stabilen Möbelstück wie einer Werkbank erhöht die Überlebenschancen zusätzlich. ⓘ

Es gibt Gebiete, von denen die Menschen glauben, dass sie vor Tornados geschützt sind, sei es, weil sie in einer Stadt, in der Nähe eines großen Flusses, eines Hügels oder eines Berges liegen, oder sogar durch übernatürliche Kräfte geschützt sind. Es ist bekannt, dass Tornados große Flüsse überqueren, Berge erklimmen, Täler treffen und mehrere Stadtzentren beschädigen. Generell gilt, dass kein Gebiet vor Tornados sicher ist, obwohl einige Gebiete anfälliger sind als andere. ⓘ

Laufende Forschung

Eine Doppler on Wheels-Einheit bei der Beobachtung eines Tornados in der Nähe von Attica, Kansas ⓘ

Die Meteorologie ist eine relativ junge Wissenschaft, und die Erforschung von Tornados ist noch jünger. Obwohl sie seit etwa 140 Jahren und seit etwa 60 Jahren intensiv erforscht wird, gibt es immer noch Aspekte von Tornados, die ein Geheimnis bleiben. Meteorologen haben ein recht gutes Verständnis für die Entwicklung von Gewittern und Mesozyklonen und die meteorologischen Bedingungen, die ihre Entstehung begünstigen. Der Schritt von der Superzelle oder anderen entsprechenden Entstehungsprozessen zur Tornadogenese und die Vorhersage von tornadischen bzw. nicht-tornadischen Mesozyklonen ist jedoch noch nicht gut bekannt und steht im Mittelpunkt vieler Forschungsarbeiten. ⓘ

Untersucht werden auch die Mesozyklone auf niedriger Ebene und die Ausdehnung der Wirbelstärke auf niedriger Ebene, die sich zu einem Tornado verfestigt, insbesondere die Prozesse und die Beziehung zwischen der Umgebung und dem konvektiven Sturm. Es wurde beobachtet, dass sich intensive Tornados gleichzeitig mit einer Mesozyklone in der Höhe bilden (und nicht im Anschluss an eine Mesozyklogenese), und einige intensive Tornados sind ohne eine Mesozyklone in der mittleren Höhe entstanden. ⓘ

Insbesondere die Rolle der Abwinde, vor allem des rückwärtigen Flankenabwinds, und die Rolle der baroklinen Grenzen werden intensiv untersucht. ⓘ

Die zuverlässige Vorhersage der Intensität und Langlebigkeit von Tornados bleibt ein Problem, ebenso wie die Details, die die Eigenschaften eines Tornados während seines Lebenszyklus und seiner Tornadolyse beeinflussen. Weitere interessante Forschungsgebiete sind Tornados in Verbindung mit Mesowirbeln innerhalb linearer Gewitterstrukturen und innerhalb tropischer Wirbelstürme. ⓘ

Die Meteorologen kennen immer noch nicht die genauen Mechanismen, durch die sich die meisten Tornados bilden, und gelegentliche Tornados treten immer noch auf, ohne dass eine Tornadowarnung ausgegeben wird. Die Analyse von Beobachtungen mit stationären und mobilen (Oberflächen- und Luft-) In-situ- und Fernerkundungsinstrumenten (passiv und aktiv) bringt neue Ideen hervor und verfeinert bestehende Vorstellungen. Die numerische Modellierung liefert ebenfalls neue Erkenntnisse, da Beobachtungen und neue Entdeckungen in unser physikalisches Verständnis integriert und dann in Computersimulationen getestet werden, die sowohl neue Vorstellungen bestätigen als auch völlig neue theoretische Erkenntnisse hervorbringen, von denen viele sonst unerreichbar sind. Die Entwicklung neuer Beobachtungstechnologien und die Einrichtung von Beobachtungsnetzen mit feinerer räumlicher und zeitlicher Auflösung haben zu einem besseren Verständnis und besseren Vorhersagen beigetragen. ⓘ

Forschungsprogramme, darunter Feldprojekte wie das VORTEX-Projekt (Verification of the Origins of Rotation in Tornados Experiment), der Einsatz von TOTO (dem TOtable Tornado Observatory), Doppler on Wheels (DOW) und Dutzende anderer Programme, sollen viele Fragen lösen, die Meteorologen noch immer beschäftigen. Universitäten, Regierungsbehörden wie das National Severe Storms Laboratory, private Meteorologen und das National Center for Atmospheric Research sind einige der Organisationen, die sehr aktiv in der Forschung tätig sind, mit verschiedenen privaten und öffentlichen Finanzierungsquellen, allen voran die National Science Foundation. Das Forschungstempo wird teilweise durch die Anzahl der möglichen Beobachtungen, durch Informationslücken über Wind, Druck und Feuchtigkeitsgehalt in der lokalen Atmosphäre und durch die für Simulationen verfügbare Rechenleistung begrenzt. ⓘ

Sonnenstürme, die Tornados ähneln, wurden aufgezeichnet, aber es ist unbekannt, wie eng sie mit ihren irdischen Gegenstücken verwandt sind. ⓘ

Galerie

Zeitraffer des Lebenszyklus eines Tornados in der Nähe von Prospect Valley, Colorado, am 19. Juni 2018.
Ein Tornado, der sich im April 1979 in Seymour, Texas, ereignete.
Der rekordverdächtige breite Tornado in El Reno, Oklahoma.
F4-Tornado in Roanoke, Illinois, am 13. Juli 2004.
Ein Radarreflexionsbild einer klassischen tornadischen Superzelle in der Nähe von Oklahoma City, Oklahoma, am 3. Mai 1999.
Eine Wallcloud mit Tornado südlich von Limon, Colorado.
EF4-Tornado in der Nähe von Marquette, Kansas, am 14. April 2012.
F0-Tornado in seinem Endstadium über der Nordsee bei Vrångö, Schweden, am 17. Juli 2011. ⓘ

Entstehung

Ein junger Tornado. Der sichtbare Teil des Rüssels hat zwar noch nicht den Boden erreicht, die (schlecht erkennbare) Staubwolke am Boden zeigt aber an, dass der Luftwirbel schon bis nach unten reicht. ⓘ

Die Entstehung von Tornados ist sehr komplex und bis heute ein aktueller Forschungsgegenstand. Trotz offener Fragen in Bezug auf Details sind die Voraussetzungen und die prinzipiellen Mechanismen der Tornadogenese recht gut bekannt. Unter den entsprechenden Bedingungen können sich Tornados an jedem Ort während des ganzen Jahres bilden. Trotzdem gibt es sowohl räumliche als auch jahres- und tageszeitliche Schwerpunkte, welche unter Klimatologie weiter unten näher beschrieben sind. ⓘ

Grundlagen

Für die Entstehung eines Tornados müssen zunächst die Voraussetzungen für hochreichende Feuchtekonvektion gegeben sein. Diese sind bedingte Labilität, also eine hinreichend starke vertikale Temperaturabnahme, genügendes Feuchteangebot (latente Wärme) in den unteren 1–2 km der Atmosphäre sowie Hebung der Luftmasse, um die Feuchtekonvektion auszulösen. Hebungsmechanismen können thermischer (Sonneneinstrahlung) oder dynamischer (Fronten) Natur sein. Wesentlicher Energielieferant solcher Stürme und Gewitter allgemein ist die im Wasserdampf der feuchten Luftmasse gespeicherte latente Wärme, welche bei der Kondensation freigesetzt wird. Erst diese zusätzliche Wärmemenge ermöglicht ein hochreichend freies Aufsteigen der Luft (Feuchtekonvektion), da die Atmosphäre gegenüber trockener Konvektion, abgesehen von bodennaher Überhitzung, stabil ist. Im letzteren Fall kann es lediglich zur Bildung von Kleintromben kommen. An der Böenfront eines Schauers oder Gewitters können Kleintromben, die sogenannten Böenfrontwirbel oder Gustnados, entstehen. Diese können sich zu Tornados entwickeln, sofern sie Kontakt zu dem feuchtkonvektiven Aufwind bekommen und so verstärkt werden. ⓘ

Tornadotypen

Hinsichtlich der Entstehungsweise lassen sich zwei Klassen von Tornados unterscheiden: ⓘ

Nicht-mesozyklonale Tornados

Dieser Entstehungsmechanismus setzt keine Mesozyklone voraus. Vielmehr zerfällt vorhandene bodennahe horizontale Windscherung, z. B. entlang einer Konvergenzlinie in einzelne Wirbel mit vertikaler Achse, welche durch einen darüber befindlichen feuchtkonvektiven Aufwind einer Schauer- oder Gewitterwolke gestreckt und somit intensiviert werden (siehe nebenstehende Abbildung und Literatur). Dies geschieht in sonst eher windschwacher Umgebung bei gleichzeitig starker vertikaler Temperaturabnahme in den unteren Schichten. Im Gegensatz zu Mesozyklonen reicht hier die Rotation nicht weit über die Wolkenbasis hinaus. Die Bindung an Linien mit horizontaler Windscherung, (Konvergenz), welche oft gleichzeitig den Hebungsantrieb für die Feuchtekonvektion darstellt, erzeugt nicht selten entlang der Linie angeordnete Familien von Großtromben. Zu diesem eher schwächeren nicht-mesozyklonalen Tornadotyp zählen auch die meisten Wasserhosen, aber es können auf diese Weise auch Tornados über Land entstehen – im Englischen Landspout genannt. Der Drehsinn von nicht-mesozyklonalen Tornados zeigt eine weniger starke Präferenz für zyklonale Rotation. ⓘ

Kaltlufttromben hingegen ereignen sich in Verbindung mit konvektiven Wolken, welche sich innerhalb eines Kaltluftreservoirs in Umgebungen mit verhältnismäßig wenig Windscherung in der Höhe entwickeln. Sie erreichen nur sehr selten den Boden, aber manchmal kommt es zu einem Touchdown und sie werden zu schwachen, kurzlebigen Tornados. ⓘ

Phänomenologie

Auswirkungen und Schäden

Die Kraft eines Tornados kann vielfältige Schäden verursachen. Er kann Häuser und Autos zerstören und stellt eine Gefahr für Tiere und Menschen dar. Auch Steinhäuser sind nicht sicher. Indirekt entstehen viele Schäden durch umherfliegende Trümmer. Hauptursache der Schäden ist der Staudruck des Windes und oberhalb von circa 300 km/h auch zunehmend indirekte Schäden durch umherfliegende Trümmer. Die frühere Annahme, der starke Unterdruck innerhalb eines Tornados, der bis zu 100 hPa betragen kann, lasse Gebäude gleichsam explodieren, ist nicht mehr haltbar. Auf Grund ihrer hohen und auf engem Raum wechselnden Windgeschwindigkeiten stellen Tornados prinzipiell eine Gefahr für den Flugverkehr dar; Unfälle sind aber auf Grund der Kleinräumigkeit dieser Wettererscheinung selten. Zu einem spektakulären Fall kam es am 6. Oktober 1981, als der NLM-Cityhopper-Flug 431 in einen Tornado geriet und nach Abriss der rechten Tragfläche abstürzte. Alle 17 Personen an Bord starben. ⓘ

Tornadoforschung

Geschichtlicher Kontext

Illustration von Wasserhosen im Buch The Philosophy of Storms von James Pollard Espy, 1841. ⓘ

Bereits im 19. Jahrhundert befassten sich amerikanische Meteorologen wie James Pollard Espy mit der Erforschung von Wasserhosen und Stürmen. ⓘ

In den 1930er und 1940er Jahren machte die Radartechnik große Fortschritte. Man entdeckte, dass z. B. Niederschläge sich auf Radarmessungen auswirkten. Das Wetterradar entstand. Obwohl Tornados in den USA eine lange bekannte Naturerscheinung sind, ist die Tornadoforschung dort noch recht jung. Die erste erfolgreiche Tornadovorhersage konnte 1948 auf der Tinker Air Force Base gemacht werden. Erst seit den 1950er Jahren widmet man sich in den USA systematisch der Erfassung und Vorhersage. ⓘ

Interessanterweise ist die Tornadoforschung in Europa älter als in den USA. Pionierarbeit leistete hier Alfred Wegener schon in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts. In den 1930er Jahren unternahm der heute fast vergessene Meteorologe Johannes Peter Letzmann in Deutschland eine systematische Tornadoforschung, welche durch die Ereignisse des Zweiten Weltkrieges stark eingeschränkt und danach nicht weitergeführt wurde. Im Gegenteil sank das Interesse an Tornados in der Folgezeit praktisch zur Bedeutungslosigkeit herab und beschränkte sich auf einige wenige spektakuläre Fälle wie zum Beispiel den Tornado über Pforzheim 1968. Erst mit der Gründung des Netzwerkes TorDACH 1997 nahm die Tornadoforschung im deutschsprachigen Raum einen neuen Aufschwung. 2003 wurde in Deutschland, Österreich und der Schweiz Skywarn jeweils als Verband ehrenamtlicher Spotter zur Verbesserung der kurzfristigen Unwetterwarnungen im deutschsprachigen Raum gegründet. Auf europäischer Ebene gibt es ein Pilotprojekt zum Aufbau eines European Severe Storms Laboratory, ESSL (siehe Weblink). ⓘ

Zwei technische Fortschritte brachten die Tornadoforschung stark voran:

Das Doppler-Wetterradar ermöglichte es, zusätzlich zur räumlichen Verteilung der Niederschlagsintensität auch die Radialgeschwindigkeit des Niederschlags zu bestimmen, indem man den Doppler-Effekt maß. Kleinräumige Änderungen in der Radialgeschwindigkeit können Anzeichen von starker Luftzirkulationen sein (→ Windhose, Tornado)
Das Polarimetrische Wetterradar ist ein Doppler-Wetterradar, das Impulse mit verschiedenen Polarisationen senden und empfangen kann. Indem man mehrere Polarisationen elektromagnetischer Wellen sendet, kann man Informationen über die Form und die Art des Niederschlags gewinnen. ⓘ

Viele Kriegsparteien verwendeten Wetterflugzeuge, um Erkenntnisse über Wetterphänomene in großen Höhen zu erlangen. 1931 wurde die erste Druckkabine eingesetzt. ⓘ

Allgemeines

Radarecho einer tornadischen Superzelle mit charakteristischem Hakenecho (links unten), hier der stärkste Tornado (F5) aus dem Oklahoma Tornado Outbreak von 1999 ⓘ

Die Forschung umfasst Aspekte der Psychologie, der Meteorologie und der Katastrophenforschung. Das Ziel in der Meteorologie ist die Verbesserung der Vorwarnzeit. Die Zeit zwischen Warnung und dem Eintreten des Ereignisses wird als Lead Time bezeichnet. Aktuell beträgt sie im Durchschnitt 13 Minuten. Eine exakte / genaue Vorhersage eines Tornados, seiner Stärke und seines Weges ist mit den aktuellen Mitteln nicht möglich. Dazu bräuchten die Forscher bessere Kenntnisse über die Faktoren Windgeschwindigkeit, Temperatur und Luftdruck. Wegen des kurzfristigen Auftretens von Tornados konzentriert sich die Wissenschaft auf die frühzeitige Erkennung, wobei das Doppler-Radar ein wesentliches Instrument darstellt. Hiermit lässt sich bereits im Frühstadium verdächtige Rotation in Gewitterwolken nachweisen. Ein deutlicher Hinweis sind Hakenechos auf dem Radarbild. Die heutige Tornadoforschung konzentriert sich neben der Klimatologie und der Erstellung von Fallstudien auf die Mechanismen der Tornadogenese (siehe oben). Hierzu werden aufwändige numerische Simulationsrechnungen durchgeführt, um ein besseres Verständnis der Entstehung von Tornados zu gewinnen. Die Methode ist, mittels Vergleich von Tornadoerscheinungen Gemeinsamkeiten und Unterschiede herauszuarbeiten, um die Entstehung und damit die Voraussetzungen von Tornados besser abbilden zu können. Auf diese Weise lassen sich begünstigende Faktoren identifizieren. ⓘ

Hinzu kommt ein dichtes Netzwerk ehrenamtlicher Beobachter, so genannte Spotter, welche aktuelle Warnmeldungen über gesichtete Tornados und auch andere Wettergefahren, wie zum Beispiel Gewitterfallböen, Hagel und Sturzfluten, in das Kurzfrist-Warnsystem einbringen. Die Spotter sind in dem Netzwerk Skywarn organisiert. Daneben besteht eine wachsende Zahl von storm chasers (privaten Sturmjägern), welche primär aus Faszination an den Naturgewalten Gewitter und Tornados verfolgen, dabei aber auch wertvolle Informationen für die Unwetter- und Tornadoforschung liefern. Für eine gute Forschung sind sie als Augenzeugen unabdingbar, da selbst die besten Radargeräte anfällig für Fehler sind und eine verifizierte Rückmeldung nur durch Beobachter vor Ort erfolgen kann. Hauptquartier der Unwetterforschung in den USA ist das 1964 gegründete National Severe Storms Laboratory (NSSL) mit Sitz in Norman, Oklahoma. Dank des Warnsystems konnte in den USA die Zahl an Tornadoopfern erheblich reduziert werden. ⓘ

Ein bedeutender Forscher ist Howard Bluestein. Er entwickelte das Doppler-Radar weiter, sodass eine mobile, auf einem Truck installierbare Einheit in der Lage ist, alle 2 Sekunden einen Scan des Himmels durchzuführen. Seine These ist, dass die Regentropfen einen Einfluss auf die Entstehung und Größe eines Tornados haben. Darüber hinaus ergaben seine Forschungen, dass es unterhalb der Wolkengrenze eine regenfreie Zone innerhalb der Aufluft gibt. Daraus könnte sich eine weitere Möglichkeit für eine bessere Vorhersage von Tornados ergeben. ⓘ

Auch der Deutsche Wetterdienst plant den Aufbau eines Tornado-Frühwarnzentrums, vor allem wegen der zu Beginn des 21. Jahrhunderts gehäuften Tornadomeldungen, die vor allem auf eine erhöhte Sensibilisierung in der Bevölkerung zurückzuführen sind. ⓘ

Die Psychologie beschäftigt sich mit dem Phänomen der Warnung vor Tornados. Eine Fragestellung ist, wie Vorhersagen gestaltet sein müssen, um die Menschen für das für sie gefährliche Ereignis zu sensibilisieren. ⓘ

In der Katastrophenforschung geht es darum, anhand der verursachten Schäden herauszufinden, wie die Bausubstanz kostengünstig verbessert werden kann, um die Schäden der Naturerscheinung zu verringern. ⓘ

Schutz der Bevölkerung

Die Bevölkerung wird auf vielfältige Weise geschützt. In den USA gibt es ein Netz aus 159 bodennahen Radarsystemen. Wird ein Tornado erkannt, erfolgt eine Meldung im nationalen TV und in den lokalen Radiostationen. Außerdem werden warnende Sirenen ausgelöst. Durch die Nachrichten erfolgt die Aufforderung, Keller oder Schutzräume aufzusuchen. Mittlerweile wurden diese weiterentwickelt und können bautechnisch verstärkt werden. ⓘ

Literatur

Gottlob Burchard Genzmer (1765): Beschreibung des Orcans, welcher den 29. Jun. 1764 einen Strich von etlichen Meilen im Stargardischen Kreise des Herzogthums Mecklenburg gewaltig verwüstet hat. Friedrich Nicolai, Berlin und Stettin 1765. Abschrift (PDF; 2,0 MB)
Alfred Wegener (1917): Wind- und Wasserhosen in Europa. Vieweg, Braunschweig, Zu Digitalisaten von Nadine Reinhard bei essl.org (9 PDFs)
Johannes Peter Letzmann (1937): Richtlinien zur Erforschung von Tromben, Tornados, Wasserhosen und Kleintromben. Internationale Meteorologische Organisation, Klimatologische Kommission, Publ. 38, Salzburg, S. 91–110. Abschrift (PDF)
Thomas P. Grazulis (1993): Significant Tornadoes: 1860–1991. Environmental Films, ISBN 1-879362-00-7
Nikolai Dotzek (2003): An updated estimate of tornado occurrence in Europe. Atmos. Res. 67–68, 153–161 Artikel (PDF; 41 kB)
James M. Caruso and Jonathan M. Davies (2005) Tornadoes in Non-mesocyclone Environments with Pre-existing Vertical Vorticity along Convergence Boundaries. NWA Electronic Journal of Operational Meteorology 1 June 2005 Artikel ⓘ

Medien

Twister
Tornado – Der Zorn des Himmels
Category 6 – Der Tag des Tornado
Category 7 – Das Ende der Welt
Tornado – Niemand wird ihm entkommen ⓘ

Wetter
Teil einer Serie über ⓘ

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