prędkości wiatru i ciśnienia powietrza
pomiar prędkości wiatru można uzyskać za pomocą fotogrametrii (pomiary ze zdjęć) oraz za pomocą technik teledetekcji z wykorzystaniem efektu Dopplera. Te dwie techniki się uzupełniają. Dostarczają one informacji o prędkości wiatru tornada, śledząc obiekty w jądrze i wokół niego (przy założeniu, że obiekty poruszają się z prędkością powietrza). Fotogrametria umożliwia wyznaczanie prędkości w płaszczyźnie obrazu na podstawie analizy ruchów pakietów pyłu, kawałków roślinności i gruzu budowlanego zarejestrowanego na filmie lub taśmie wideo, ale nie można jej użyć do określenia prędkości wiatru w kierunku kamery lub z dala od niej. Z drugiej strony, poprzez przetwarzanie przesuniętych Dopplerowo elektromagnetycznych „ECHA” odbieranych z kropli deszczu i gruzu oświetlonych impulsami fal radiowych (radar) lub świetlnych (lidar), można określić prędkość wiatru w kierunku lub z dala od instrumentu.
w niektórych warunkach ekstremalne prędkości wiatru mogą wystąpić w rogu tornada. Kilka pomiarów gwałtownych wiatrów tornada wykonanych przy użyciu radaru dopplerowskiego i fotogrametrii sugeruje, że maksymalne możliwe prędkości wiatru stycznego generowane przez tornada mieszczą się w zakresie od 125 do 160 metrów na sekundę, czyli od 450 do 575 km / h (około 410 do 525 stóp na sekundę, czyli od 280 do 360 mil na godzinę). Większość badaczy uważa, że rzeczywista wartość ekstremalna znajduje się w pobliżu dolnego końca tego zakresu. Zgodnie z tym myśleniem był pomiar wykonany za pomocą mobilnego radaru dopplerowskiego najszybszej prędkości wiatru, jaką kiedykolwiek zmierzono, 318 mil na godzinę (około 512 km na godzinę), w tornadzie, które uderzyło w przedmieścia Oklahoma City w stanie Oklahoma 3 maja 1999 roku.
maksymalne prędkości styczne występują w obszarze w kształcie pierścienia, który otacza wierzchołek rdzenia wiru, który jest wyśrodkowany 30 do 50 metrów (100 do 160 stóp) nad ziemią. (Stąd są one nieco wyższe niż powodujące uszkodzenia wiatry na powierzchni.) Pionowa prędkość powietrza wznoszącego się jako centralny strumień przez otwór w pierścieniu może wynosić nawet 80 metrów na sekundę lub 300 km na godzinę (około 250 stóp na sekundę lub 170 mil na godzinę). Szacuje się, że prędkości radialne powietrza przepływającego z obszaru napływu do obszaru narożnego (zasilającego strumień centralny) osiągają 50 metrów na sekundę, czyli 180 km / h (około 160 stóp na sekundę, czyli 110 mil na godzinę). Ponieważ organizacja przepływu powietrza różni się znacznie od natężenia tornada, ekstremalne prędkości pionowe i promieniowe mogą nie występować w tym samym czasie, co ekstremalne prędkości styczne.
te ekstremalne prędkości są najsilniejszymi wiatrami, o których wiadomo, że występują w pobliżu powierzchni Ziemi. W rzeczywistości występują one nad bardzo małą częścią rdzenia tornada blisko ziemi. Ich rzeczywiste występowanie jest rzadkie, a kiedy występują, zwykle trwają bardzo krótko time.In prawie wszystkie tornada (około 98 procent), maksymalna osiągnięta prędkość wiatru jest znacznie mniejsza niż te maksymalne możliwe prędkości.
chociaż nie było żadnych bezpośrednich pomiarów ciśnienia atmosferycznego w tornadach, kilka pomiarów zostało wykonanych, gdy tornada przeszły w pobliżu stacji pogodowych z barografami (instrumentami rejestrującymi ciśnienie atmosferyczne w czasie). Dane z takich incydentów, wraz z pomiarami wykonywanymi w Wirach laboratoryjnych, umożliwiają budowę modeli matematycznych opisujących rozkład ciśnienia powierzchniowego pod tornadami. Modele te, w połączeniu z informacjami o wiatrach tornada, służą do ekstrapolacji najbardziej prawdopodobnego ciśnienia powietrza w centrum danego tornada.
te ekstrapolacje wskazują, że pod rdzeniem tornada znajduje się obszar niskiego ciśnienia powierzchniowego. Obszar tego regionu jest stosunkowo mały w porównaniu z pierścieniem szybkich wiatrów, które go otaczają. Nawet w przypadku gwałtownych tornad obniżenie ciśnienia powierzchniowego w tym obszarze (w stosunku do ciśnienia powierzchniowego w otaczającej atmosferze) wynosi prawdopodobnie nie więcej niż 100 hektopaskali (czyli około 10 procent standardowego ciśnienia atmosferycznego na poziomie morza). W większości tornad redukcja centralnego ciśnienia powierzchniowego nie jest tak wielka.
uważa się, że najniższe ciśnienie atmosferyczne w tornadzie znajduje się w centrum jądra kilkadziesiąt do kilkuset metrów nad powierzchnią, chociaż wielkość spadku ciśnienia nie jest znana. W gwałtownych tornadach ta różnica ciśnień wydaje się wystarczająca do wywołania centralnego spadku.
