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Lexikon der Geowissenschaften: Tornado

Tornado, [von lat. tornare=drehen], stark bis extrem schnell um eine vertikale Achse rotierende Luftsäule, die sich von der Untergrenze einer Gewitter- oder Schauerwolke in Form eines Elefantenrüssels, teils in Form eines pendelnden Seiles, bis zur Erdoberfläche erstreckt ( Abb.). Das rotierende System reicht nach oben mindestens bis in die mittlere Troposphäre. Berührt die Trichterwolke nicht die Erdoberfläche, so spricht man im Englischen von einem Funnel (Trichter, Schlot) oder einer Funnel Cloud. Die Trichterwolke entsteht durch Kondensation von Wasserdampf aufgrund des stark erniedrigten Luftdrucks im engeren, als Wolkenfortsatz erscheinenden Bereiches des Tornados. Zeigt sich unter der nicht bis zum Boden reichenden Trichterwolke ein Wirbel aus Staub und/oder zum Teil hoch in die Luft gewirbelten Trümmerfragmenten, so spricht man ebenfalls bereits von einem Tornado. Neben der Rotationsbewegung, deren Drehsinn meist wie bei Zyklonen (Tiefdruckgebieten) erfolgt, kommt es gleichzeitig zu einem spiralig aufsteigenden sehr starken Luftstrom. Es gibt auch antizyklonale Tornados mit entgegengesetztem Drehsinn, diese sind vergleichsweise selten und meist kleiner, kurzlebiger und schwächer als die zyklonalen Tornados. Besonders bei sehr starken Tornados mit einem großen Durchmesser und einer Form, die einer dicken Säule ähnelt, kommt es im Innern sogar zu einer abwärts gerichteten Luftbewegung, die ähnlich wie bei den 1000fach größeren tropischen Wirbelstürmen bis zur Wolkenauflösung (vergleichbar dem Auge von tropischen Wirbelstürmen) über dem inneren Teil eines Tornados führen kann. Der Luftdruck am Boden kann im Innern eines Tornados viel niedrigere Werte als selbst in einem tropischen Wirbelsturm annehmen und zwar nach Messungen bis rund 780 hPa (bei einem Taifun Werte bis etwa 860 hPa). Durch so einen Luftdruck wird eine zusätzliche zerstörerische Kraft auf Gebäude, Lebewesen u.a. ausgeübt. Ob es zu regelrechten Explosionen kommt, wird aber neuerdings bezweifelt. Andere extreme Formen von Tornados bilden eine Multiwirbelanordnung, sog. Saugwirbel umkreisen den zentralen Tornado und erhöhen zusätzlich die Geschwindigkeit ins Extreme.

Der Name Tornado hat sich weltweit weitgehend anstelle regionaler Namen durchgesetzt (z.B. twister=Dreher in den USA, frz. trombe). Tornados sind über Meeren und größeren Seen thermisch bedingt im Mittel schwächer als über Land. Sie sind aufgrund der möglichen extrem hohen Windgeschwindigkeit und des gleichzeitig möglichen extrem niedrigen Luftdruckes die gewaltigste und zerstörerischste atmosphärische Erscheinung, die selbst tropische Wirbelstürme (z.B. Hurrikane, Taifune etc.) in den Schatten stellt. Die Rotation beginnt bereits im Bereich der Gewitterwolke lange vor dem Auftreten des Tornados. Dabei ist die Erhaltung des Drehmoments von großer Bedeutung. So entspricht z.B. einer Geschwindigkeit von 10 m/s im Abstand von 0,5 km eine Geschwindigkeit von 100 m/s im Abstand von 50 m. Im Detail wird dieser Verstärkungsprozeß auch heute noch nicht ausreichend verstanden. Die extrem hohen Windgeschwindigkeiten von über 80 m/s (rund 300 km/h) bis maximal 140 m/s (rund 500 km/h) können in der Regel nicht direkt gemessen werden, sondern nur aus den entstandenen Schäden bzw. Verwüstungen berechnet werden. Derartig extreme Geschwindigkeiten können selbst 200 bis 300 Tonnen schwere Objekte wie Eisenbahnwaggons bis 25 m weit versetzen. Mitunter werden Menschen oder Tiere Hunderte Meter durch die Luft „getragen”, Gewässer leer gesaugt, und Fische oder Frösche gehen irgendwo als Fisch- oder Froschregen nieder.

Um die Tornadostärke zu klassifizieren, wurden 2 Stärken- und Schadenskalen geschaffen, die gebräuchlichere Fujita-Scale mit 13 Klassen F0 bis F12 und die Torro-Skala (Funnel cloud als Vorstufe und Klassen 0 bis 10). Die F5-Tornados sind mit 117 bis 142 m/s die bisher stärksten beobachteten (entspricht Torro-Klasse 10 mit ≥ 124 m/s). Dabei können auch sehr stabile Gebäude zerstört werden. Tornados dieser Stärke traten z.B. bei Ivanovo nordöstlich von Moskau am 9. Juni 1984 auf (mehrere hundert Tote). Der bisher verheerendste einzelne Tornado, der mit 689 Menschen die größte Zahl an Todesopfern forderte, war der sogenannte Tri-State-Tornado, der am 18.5.1925 Missouri, Illinois und Indiana heimsuchte und auf seinem 353 km langen und bis 1,6 km breiten Schadenweg 23 Orte verwüstete. Über 90% aller Todesopfer werden von nur etwa 2% der Tornados verursacht, d.h. nur von den stärksten Tornados (Kategorie F3 bis F5). Wenn ein Tornadotunnel den Erdboden erreicht, kommt es zu polternden Geräuschen. Ein gut entwickelter Tornado ist an seinen furchterregenden röhrenden bis heulenden Geräuschen zu erkennen. Tornados können im Prinzip mit Ausnahme der polaren Eiszonen fast überall auftreten (seltener in Äquatornähe), wenn nur die hierfür geeigneten atmosphärischen Bedingungen erfüllt sind. Dazu zählen eine extrem hohe Instabilität der vertikalen atmosphärischen Schichtung in der Troposphäre in Verbindung mit der Zufuhr feuchtwarmer Luft in der unteren Troposphäre aus niederen geographischen Breiten, ein starkes Rechtsdrehen des Windes mit der Höhe (Warmluftadvektion) bei einer gleichzeitig starken Geschwindigkeitszunahme mit der Höhe (wodurch die Rotation mit induziert wird), und das bei verstärkten Luftmassengegensätzen am Vorderrand einer Kaltfront und häufig in Verbindung mit Superzellen. Letztere sind zugleich charakteristisch für das unmittelbar räumlich und zeitlich benachbarte Auftreten von Hagel und ergiebigem Regen. Aus diesen Gründen ist die geographische Breitenzone zwischen 20º und 60º besonders geeignet. In den USA sind es besonders der Mittelwesten (wo sich im Raum Texas-Arkansas-Nebraska-Iowa die sog. tornado alley befindet) und Florida. Lokal können Tornados aber auch durch Feuersbrünste ausgelöst werden. Tornados treten meist über Land im Frühjahr bis Frühsommer und am Spätnachmittag und in den Abendstunden auf. Über Meeren haben sie ihr häufigstes Auftreten oft erst im Spätsommer bzw. im Herbst. Die Dauer beträgt Sekunden bis einige Stunden, häufig nur etwa 5 Minuten. Verortet werden Tornados entweder durch Augenbeobachtungen, durch Dopplerradar-Messungen (Wetterradar) oder indirekt durch die Form und Intensität von Radarechos und bestimmte Merkmale in hoch auflösenden Wettersatellitenbildern. Ein Indikator für erhöhte Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Tornados ist die Tornadic Vortex Signature (TVS). [HN]


Tornado: Tornado mit gut erkennbarem Wolkenrüssel. Tornado:

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