Velocità del vento e pressione dell’aria
La misurazione della velocità del vento può essere ottenuta mediante fotogrammetria (misurazioni da fotografie) e mediante tecniche di telerilevamento utilizzando l’effetto Doppler. Queste due tecniche sono complementari. Forniscono informazioni sulla velocità del vento tornado tracciando gli oggetti all’interno e intorno al nucleo (l’ipotesi è che gli oggetti si muovano con la velocità dell’aria). La fotogrammetria consente di determinare le velocità sul piano dell’immagine analizzando i movimenti di pacchetti di polvere, pezzi di vegetazione e detriti di costruzione registrati su pellicola o videocassetta, ma non può essere utilizzata per determinare la velocità del vento verso o lontano dalla telecamera. D’altra parte, attraverso l’elaborazione di “echi” elettromagnetici Doppler-spostati ricevuti da gocce di pioggia e detriti illuminati con impulsi di onde radio (radar) o luce (lidar), è possibile determinare la velocità del vento verso o lontano dallo strumento.
In alcune condizioni, velocità del vento estreme possono verificarsi nella regione d’angolo di un tornado. Le poche misurazioni di venti violenti di tornado che sono state fatte usando radar Doppler e fotogrammetria suggeriscono che le massime velocità del vento tangenziali possibili generate dai tornado sono nell’intervallo da 125 a 160 metri al secondo, o da 450 a 575 km all’ora (circa 410 a 525 piedi al secondo, o 280 a 360 miglia all’ora). La maggior parte dei ricercatori ritiene che il valore estremo effettivo sia vicino all’estremità inferiore di questo intervallo. Coerente con questo pensiero è stata la misurazione effettuata utilizzando un radar Doppler mobile della velocità del vento più veloce mai misurata, 318 miglia all’ora (circa 512 km all’ora), in un tornado che ha colpito la periferia di Oklahoma City, Oklahoma, il 3 maggio 1999.
Le velocità tangenziali massime si verificano in una regione a forma di anello che circonda la punta del nucleo del vortice centrata da 30 a 50 metri (da 100 a 160 piedi) dal suolo. (Quindi, tendono ad essere un po ‘ più alti dei venti che causano danni in superficie.) La velocità verticale dell’aria che sale come un getto centrale attraverso il foro nell’anello può essere fino a 80 metri al secondo, o 300 km all’ora (circa 250 piedi al secondo, o 170 miglia all’ora). Si stima che le velocità radiali dell’aria che scorre dalla regione di afflusso alla regione d’angolo (che alimenta il getto centrale) raggiungano 50 metri al secondo, o 180 km all’ora (circa 160 piedi al secondo, o 110 miglia all’ora). Poiché l’organizzazione del flusso d’aria varia considerevolmente con l’intensità del tornado, gli estremi delle velocità verticali e radiali potrebbero non verificarsi contemporaneamente agli estremi delle velocità tangenziali.
Queste velocità estreme sono i venti più forti noti per verificarsi vicino alla superficie terrestre. In realtà, si verificano su una porzione molto piccola del nucleo tornado vicino al suolo. La loro presenza effettiva è rara e, quando si verificano, di solito durano solo molto poco time.In quasi tutti i tornado (circa il 98%), la velocità massima del vento raggiunta è molto inferiore a queste velocità massime possibili.
Mentre non ci sono state misurazioni dirette della pressione atmosferica nei tornado, alcune misurazioni sono state prese quando i tornado sono passati vicino a stazioni meteorologiche con barografi (strumenti che registrano la pressione atmosferica nel tempo). I dati di tali incidenti, insieme alle misurazioni effettuate nei vortici di laboratorio, prevedono la costruzione di modelli matematici che descrivono la distribuzione della pressione superficiale sotto i tornado. Questi modelli, combinati con informazioni sui venti tornado, sono utilizzati per estrapolare quella che era la pressione dell’aria più probabile al centro di un dato tornado.
Queste estrapolazioni indicano che una regione di bassa pressione superficiale è centrata sotto il nucleo del tornado. L’area di questa regione è relativamente piccola rispetto a quella dell’anello dei venti ad alta velocità che la circonda. Anche per i tornado violenti, la riduzione della pressione superficiale in quest’area (rispetto alla pressione superficiale nell’atmosfera circostante) è probabilmente non più di 100 ettopascal (cioè circa il 10% della pressione atmosferica standard a livello del mare). Nella maggior parte dei tornado, la riduzione della pressione superficiale centrale non è così grande.
Si pensa che la pressione atmosferica più bassa in un tornado si trovi al centro del nucleo a poche decine o poche centinaia di metri sopra la superficie, sebbene l’entità della riduzione della pressione sia sconosciuta. Nei tornado violenti questa differenza di pressione sembra essere sufficiente per indurre un downflow centrale.
