A kárfelmérés és az EF-skála (II. rész)

Ismeretterjesztő anyagunk második részében megismerhetitek a Módosított Fujita-skála (EF-skála) kidolgozásának hátterét, valamint annak megfelelő használatát.


 

1. Az F-skála hiányosságai, történeti áttekintés

 

Dr. Ted Fujita 1971-ben megalkotta a tornádók erősségének meghatározására szolgáló Fujita-skálát, melyet a meteorológiai és műszaki bizottságok szinte azonnal elfogadtak.
A skálát több mint 33 évig használták, annak ellenére, hogy hibái jól ismertek voltak használói előtt. Ennek elsődleges okai a következőkben foglalhatók össze:

 

  • az úgynevezett kárjelzők (KJ) hiánya

  • nem voltak megfelelő feljegyzések a különféle épületszerkezetek minőségéről és változatairól

  • nincs definiálva a kár és a szélsebesség közötti kapcsolat.

 
 
E hibák kiküszöbölése, valamint a skála tökéletesítése szükségessé vált, mivel a tornádók erejének meghatározásánál ellentmondásokat eredményeztek, ami sok esetben a szélsebességek túlbecsüléséhez vezetett. Az új osztályzás a Módosított Fujita-skála (Enhanced Fujita Scale; EF-Scale) nevet kapta.

 

Dr. Ted Fujita épp egy örvénykamrában tanulmányozza a "tornádó" viselkedését

 

A már korábban említett túlbecsült értékeket lassú mozgású zivatarok (pl. tornádós szupercellák), valamint az épületszerkezetek gyenge pontjai is okozhatják. Példaként elmondható, hogy egy nagyon jól megépített ház esetében egy 418km/h-s szél nem feltétlenül okoz teljes pusztítást. Ezt számos tudományos cikk is alátámasztott (Minor et al., 1977.; Phan és Simiu, 2003.). A Fujita-skálából hiányoztak a könnyen azonosítható kárjelzők, melyek elengedhetetlenek ahhoz, hogy minél pontosabban becsülhessük meg a szélsebességet. Ezt a hiányosságot felismerve a Texasi Műszaki Egyetem Széltudományi és Műszaki Kutató Központja (TTU-WISE) egy projekt kivitelezését indítványozta, melyben ezeket a hibákat kijavítják és módosítják a Fujita-skálát. Egy irányító bizottság felállítását követően 2001. március 7-8. között a texasi Grapevine-ban tartották meg a Fujita Skála Fórumot, melynek céljául az F-skála tökéletesítésére vagy helyettesítésére irányuló stratégia ill. feladatok kidolgozását tűzték ki.
 
 


2. Kárjelzők és kárfokozatok

 
A National Weather Services (NWS) munkatársai a fórumon kifejtették, hogy további kárjelzőkre van szükség a tornádók intenzitásának meghatározásához. A TTU kutatócsoportja 28 kárjelzőre (épületek, egyéb struktúrák, fák) tett javaslatot. Minden egyes kárjelzőhöz különböző számú kárfokozatot (KF) rendeltek. Az egymást követő kárfokozatokhoz egyre magasabb várható szélsebesség-értékek kapcsolódnak. Ezeket a kárfokozatokat a kezdeti, már érzékelhető károktól a kárjelzők teljes pusztulásáig követhetjük nyomon. E megközelítés haszna az, hogy a jövőben további kárjelzőket lehet hozzáadni a jelenlegi listához - amint a megfelelő információk rendelkezésre állnak.
 
 

A történelem legnagyobb pusztítátást végző joplini tornádó kárnyoma

 

Az egyes kárfokozatokhoz tartozó várható szélsebesség-értékeknek van egy felső és egy alsó határa. Ez annak köszönhető, hogy bizonyos körülmények eltéréseket okozhatnak. Ilyen lehet például, ha egy épület tetőszerkezetét nem megfelelően rögzítik s a tehereloszlásban egyenetlenségek keletkeznek, ill. az egyéb karbantartási hiányosságok. A várható szélsebesség-érték tehát, mely meghatároz egy adott kárfokozatot, bizonyos normál tényezők együttállásán alapul (pl. gyenge pontok hiánya, megfelelő épületanyagok, építési követelmények betartása, folyamatos karbantartás, stb.). Ezek alapján beláthatjuk, hogy egy adott kárfokozathoz tartozó szélsebesség meghatározása igen nagy kihívás.

 

Az egyes kárfokozatoknál azt számítják ki, hogy mekkora az a szélsebesség, mely egy adott szerkezet stabilitását megbontja.
 


3. Kárjelzők és kárfokozatok leírása
 

 
Minden egyes kárjelzőhöz a következő információk állnak rendelkezésre:
 

  • Kárjelző neve

  • A jellemző szerkezet leírása

  • A kárfokozatokhoz tartozó várható szélsebességek, valamint ezek alsó és felső határai (táblázat)

  • A kárfokozatokhoz tartozó szélsebességekről készült, ezeket reprezentáló grafikonok (ábra)

  • Fénykép egy tipikus kárjelzőről (kivéve a legnyilvánvalóbbakat)

  • A jellemző kárfokozatot illusztráló fénykép

 

A kárjelzők listáját a 3. táblázat tartalmazza.  Minden egyes kárjelzőhöz tartoznak kárfokozatok, melyek segítségével végigkövethetjük a pusztítást a kezdeti károktól a teljes megsemmisülésig. Ahhoz, hogy megértsük ezt a folyamatot, egy tipikus kétszintes családi házon* (1. táblázat ) mutatjuk be, hogy az egyes kárfokozatok hogyan követik egymást. Az első fázisban érzékelhetővé válik maga a kártétel. A következő lépésben az épület tetőborításának/héjazat (pl. bitumenes zsindely) egy részét (<20%) elveszíti (ld. lenti kép), majd ezt követően, a harmadik fázisban a repülő törmelékek hatására az ablakok és ajtók üvegei betörnek. Ezután további tetőborító anyagok válnak le, valamint a tetőaljzat egy része vagy egésze felemelkedik. Ezt követően a szél irányától függően a garázsajtó ki- vagy beszakad. A belső nyomás (vagy szálló törmeléktől) eredményeként betörnek az ablakok vagy az ajtók károsodnak. A tetőszerkezet egy része vagy egésze elszáll, ezáltal a falak felülről elveszítik stabilitásukat. A felső szint külső falai összeomlanak, amit a belső falak követnek. A folyamat a födém felválásával, majd szárnyra kelésével folytatódik. Ezt követően az alsó szint falai veszítik el felülről a stabilitásukat, így először a külső, majd a belső falak is összedőlnek – kivéve a kisebb szobákét, kamrákét vagy folyosókét. Az utolsó kárfokozat a kétszintes családi ház teljes pusztulása. Egy erős tornádóban ezek az események igen gyorsan lejátszódnak. A tornádó pusztításához nagyban hozzájáruló repülő törmelékek miatt "berobban" a tető és a falak. Az 5-ös kárfokozat nem szerepelt a fenti leírásban, hiszen alkalmanként az egész ház leemelkedik alapjairól a nem megfelelő rögzítés hatására (előfordul olyan is, hogy rögzítés nélkül kerül a ház az alapra -USA!-).
A fentiekből láthattuk, hogy a kárfokozatok egymást követték, így ha csak a kétszintes ház teljes tetőszerkezete semmisül meg, de a külső falak állva maradnak, akkor elmondhatjuk, hogy ez a 6-os kárfokozatnak felel meg, melynél a várható szélsebesség 196km/h. Ez az érték 167-228km/h között változhat a körülményektől függően.

* Az itt ismertetett kárjelző és a hozzá tartozó egyes kárfokozatok az Egyesült Államokban alkalmazott építészeti, műszaki struktúrára érvényes.

 

1. táblázat 2. kárjelző

 

KF 2: Tetőborítási veszteségek (<20%)

 


 
4. Javasolt EF-skála

 
A Módosított Fujita-skála szélsebesség osztályai eltérnek az eredeti F-skálától. Az 2. táblázatban azt a folyamatot követhetjük nyomon, amikor különböző számítási és átalakítási lépéseket követően eljutunk a „javasolt” EF-skála osztályokhoz. A korábbi Fujita-skálával szemben egy másik lényeges eltérés, hogy az új skála legfelső szélsebesség osztályának felső határértékét még nem sikerült meghatározni.

 

2. táblázat

 


5. Javaslatok a Fórumon
 

A Fórum résztvevői határozottan kiálltak azon vélemény mellett, hogy egyetlen épület vagy egyéb kárjelző nem elegendő egy tornádó osztályzásához. A legjobb eljárás az, feltéve ha lehetséges, hogy minél több kárjelzőt vizsgálunk meg és használunk fel a tornádó EF-skálájának meghatározásához.
 

 


6. Egyes épületek, struktúrák osztályzása
 

            Normál körülmények között a várható szélsebesség az az érték, melynek elérése a legnagyobb valószínűséggel idézi elő az adott kárt. Vannak azonban olyan körülmények, melyek eltérést okozhatnak (felfelé és lefelé egyaránt) a várható szélsebességhez képest, az adott kárfokozaton belül. A kárbecslő feladata eldönteni, hogy a tényleges érték magasabb-e, vagy alacsonyabb a várható szélsebességhez képest. Az EF-skála osztályzata kizárólag az adott kárjelzőre nézve érvényes.

 

KJ sorszáma KJ (kárjelző)
1. Kisebb istállók vagy farmépületek
2. Családi házak
3. Előre gyártott házak (a,)
4. Előre gyártott házak (b,)
5. Apartmanok, társasházak, sorházak
6. Motel (autós motelek)
7. Apartmanok vagy motelek (beton falakkal)
8. Kiskereskedések
9. Kisebb intézmények (orvosi rendelők, bankfiókok)
10. Szalag plázák
11. Plázák
12. Nagy bevásárlóközpontok (K-Mart, Wal-Mart)
13. Autószalonok
14. Autószervizek
15. Általános iskolák
16. Középiskolák vagy gimnáziumok
17. Alacsony épületek (1-4 emeletig)
18. Középmagas épületek (5-20 emeletig)
19. Magas épületek ( >20 emelet )
20. Állami intézmények
21. Fémépület rendszerek
22. Benzinkutak
23. Raktárépületek
24. Elektromos távvezetékek
25. Adótornyok
26. Világító póznák, konzolos világító póznák, zászló póznák
27. Keményfák
28. Puhafák

3. táblázat A 28 db kárjelzőről

 


Anyagunk harmadik és egyben befejező részében az egyes kárjelzők (28 db) részletes ismertetésén túl, a hozzájuk tartozó különböző kárfokozatok és képes prezenteció kerül majd bemutatásra.

Bevezető: 

Ismeretterjesztő anyagunk második részében megismerhetitek az átdolgozott/módosított Fujita-skála (EF-skála) létrehozásának hátterét, valamint annak megfelelő használatát.

Írta / készítette: 

Kun Sándor

Fordította: 

Kun Sándor

Kategória: 
Tudományos cikk

Kapcsolat

Magyarországi Viharvadászok és Viharkárfelmérők Közhasznú Egyesülete

info@szupercella.hu

Készítette

Viharvadászok Egyesülete

Jogi tudnivalók

Az oldalon található minden tartalom (az oldal készítői és az oldali felhasználói által a weboldalon vagy a mobil applikációkon keresztül feltöltött szöveg, kép, videó, mérési eredmény, stb.) - kivéve ahol a feltüntetett információk ettől eltérnek - a Magyarországi Viharvadászok és Viharkárfelmérők Közhasznú Egyesületének tulajdonát képezi. Bármilyen nemű felhasználáshoz az Egyesület írásbeli hozzájárulása szükséges. A weboldal tartalmai szabadon hivatkozhatók a forrás feltüntetésével.

Támogatás, pályázat