Beküldte szupercella.hu - v, 01/28/2018 - 13:53

Mielőtt részletesen megismernétek az EF-skálát és annak használatát, tudományos anyagunk első részében lényeges ismereteket (meteorológiait és mérnökit) és érdekességeket sajátíthatunk el a viharkár-felméréssel kapcsolatban.

1. A széllel kapcsolatos fontos tényezők, melyek a különféle építményekre hatnak

Elsőként tisztázzuk, hogy melyek azok a legfontosabb széllel kapcsolatos tényezők, melyek nagyban befolyásolják a károkozás mértékét. Ezeket a következőkben foglalhatjuk össze:

a szél sebessége
a szél(vihar) időtartama
a széllökések (vagy széllökésesség, tehát a széllökés és az átlagsebesség aránya)
a szélnyomás iránya az adott szerkezet/építmény esetében
a széllel együtt járó csapadék (eső, jég vagy hó)
további veszélyt jelentenek a levegőbe felkapott és olykor lövedékként viselkedő tárgyak (fa, fém, beton egyéb törmelék, legyen az élő vagy élettelen)

A közhiedelemmel ellentétben a hirtelen légnyomásváltozás elenyésző mértékben járul hozzá a károkozáshoz a fent említettekhez képest. Ez annak köszönhető, hogy kevés a légmentesen zárt épület. A nyílászárókon és a szellőzőkön keresztül a légnyomás gyorsan ki tud egyenlítődni, így az építmény nem „robban fel” a nyomásváltozástól.
A kárfelmérés során elengedhetetlen - a megfelelő szakmai felkészültségen túl - a kárfelméréshez szükséges felszerelés és háttérinformáció.

2. A kárfelméréshez szükséges logisztika

Mielőtt nekilátunk a kárfelméréshez, szükséges néhány fontos dolgot tisztázni. Egy precíz viharkár-felmérésnek egyaránt van meteorológiai és mérnöki oldala is, hiszen míg a meteorológus a kárt produkáló esemény (például tornádó vagy légzuhatag) feltérképezésével foglalkozik, addig a mérnök a kárt elszenvedett építményeket, szerkezeteket vizsgálja meg és gyűjt azokról információt. Azonban be kell látni, hogy sok esetben a pénz, idő és az emberhiány nem teszi lehetővé egy olyan mindenre kiterjedő kárfelmérés lebonyolítását, ahol ezek a szakemberek együtt végzik el a munkát. Mérnökök hiányában a meteorológusnak vagy épp a szakterületet igen jól ismerő szakembernek ezért nagy segítséget nyújthat az EF-skála használata. Fontos megjegyezni, hogy megfelelő tapasztalat hiányában a skála használata ellenére is könnyen születhetnek ellentmondások, hibás eredmények és megállapítások.

A jó felmérés már a terepre indulás előtt elkezdődik!

A begyűjtött radaradatok alapján pontos képet kaphatunk a zivatarok típusáról, sebességéről, mozgási irányáról, intenzitásuk változásáról. Mindezen információk rendkívül fontosak. Ha lehetséges, akkor érdemes felvenni a kapcsolatot a helyi katasztrófavédelemmel, akiktől ugyancsak pontos adatokhoz juthatunk a viharkárokkal kapcsolatban. Ez utóbbi nagy előnye, hogy már célzottan tudunk kimenni a helyszínre és a felméréshez szükséges eszközöket, emberi erőforrást is könnyen tudjuk így optimalizálni.
Bizonyos helyzetekben az érintett területre csak engedéllyel léphetünk be, így ezek beszerzése is indokolt a terepszemle megkezdése előtt.
A károk bekövetkezte után általában gyorsan megkezdik a károk eltakarítását, emiatt a kárfelmérést nem sokkal az esemény után kell elvégezni. Azonban figyelni kell arra, hogy a katasztrófavédelmi munkálatokat közben ne akadályozzuk. Célszerű az elején a helyi polgármesterrel, ill. polgármesteri hivatallal is felvenni a kapcsolatot, akik esetleg több információt adhatnak nemcsak a károkról, hanem az esemény lezajlásáról is. Sokszor a hivatalok is gyűjtenek fényképeket és felmérik a károkat közvetlenül az esemény után (pl. a biztosítás miatt). Fontos, hogy ne keltsünk szenzációhajhász, vagy katasztrófaturista benyomást, hiszen a legtöbb esetben az embereket súlyos anyagi veszteség érte. Helyette világosan meg kell magyarázni, mi a felmérés célja, mire készülnek a fényképek, felvételek, engedélyt kell kérni, stb. Néha a károsított területeken fosztogatások, bűncselekmények is előfordulnak, emiatt is fontos, hogy a hivatalos szervek tudjanak a jelenlétünkről.

2.1 Felszerelés

Azt, hogy milyen felszerelést viszünk ki a felméréshez már jó előre meg kell tervezni. Ez azért is fontos, mert sokszor sietve (a romeltakarítás megkezdése előtt) kell kiérni a helyszínre, ami miatt könnyen elfelejthetünk egy-két elengedhetetlen eszközt.
Amit érdemes magunkkal vinni:

megfelelő méretarányú térkép a területről (ennek szakszerű használata!)
ceruzák (szélvektorok felrajzolása térképre a károk alapján)
jegyzetfüzet
kamera és fényképező gép (földről és levegőből készített felvételek)
iránytű
megfelelő ruházat
elsősegély felszerelés
diktafon
mérőszalag
elegendő élelem és folyadék
belépési engedély (ha szükséges)

A jelenlegi technológia adta lehetőségek (okostelefonok, gps, drón stb. ) tovább bővíthetik e listát!

2.2 Mérnöki megközelítés

Tekintsük át nagy vonalakban, hogy mérnöki szemmel melyek azok a legfontosabb pontok, amikre mindenképp oda kell figyelnünk egy kárfelmérés során:

épületek/szerkezetek elhelyezkedése a szélirányhoz viszonyítva
a felszín és környező objektumok szélmódosító hatása
a szélvihar időtartama, széllökések jellege és erőssége
a levegőbe felkapott tárgyak, törmelékek lövedékhatása
az építmények minősége és típusa
az építmények gyenge pontjai (minden épületnek van gyenge/gyengébb pontja, függetlenül attól, hogy mennyire jól megépítettek)

A fentiekből adódik, hogy e tényezők együttes hatása igen komplex kármintázatot eredményezhet egy erősebb szélvihar esetén. Ez pedig sok esetben megnehezítheti annak eldöntését, hogy az adott kárt tornádó vagy épp egy roppant erős légzuhatag okozta (lásd részletesebben 3. fejezet).

2.2/a A szél hatása és jellege egy adott struktúra esetében

A 1. ábra jól szemlélteti, hogy milyen áramlási viszonyok uralkodnak egy leegyszerűsített épület körül és az ebből adódó erőhatások (ezek nagysága és iránya vektorokkal szemléltetve) milyen mértékben hatnak a szerkezet egyes részeire. A kifelé irányuló erőhatások részben azzal magyarázhatóak, hogy a szél nem képes leküzdeni az éles peremeket, sarkokat (eresz, tetőnyereg, falak élei). Ennek erdményeként a légáramlás kvázi "elválik" az építmény felszínétől ezeken a helyeken, melynek köszönhetően alacsony nyomású zónák (rotorok) jönnek létre. Az itt fellépő kifelé irányuló erőhatás pedig a szerkezet stabilitásának megbontásához is vezethet.

1. ábra Egy egyszerű struktúrájú építmény és körülötte áramló levegő pályája áramvonalakkal prezentálva (fent). A szerkezet különböző részeire ható erők iránya és nagysága vektorokkal jelölve (lent).

Az építményeknek (főleg ha nem szakszerűen lettek tervezve, megépítve) gyakran a tető a gyenge pontja. Ha pl. a levegő képes a réseken keresztül erősen beáramlani a tető alá, a tetőre alulról nagy aerodinamikus erő kezd hatni (lásd az 1. ábrát), ami felbonthatja azt. Főleg fa-, vagy pléh- építményeknél, vagy nagyon erős szél esetén ezután gyorsan összedőlhet az egész szerkezet. Továbbá a könnyű, félig nyitott szerkezetek (pl. sátrak, mezőgazdasági jellegű építmények) igen sebezhetőek, és már viszonylag alacsony szélsebességnél tönkremehetnek.

3. A kárfelmérés

Ennek a cikknek az egyik legfőbb célja, hogy elkülönítse a tornádós és nem tornádós (pl. légzuhatagok) szélkárokat egymástól. Ez azért is fontos, hogy a kármintázat vizsgálata során elkerüljük a téves megállapításokat. Továbbá nincs olyan konkrét szabály, amely alapján egyértelműen el tudjuk dönteni a szélkárok eredetét, legyen szó tornádósról vagy épp nem tornádósról. Ez nagyon könnyen megmagyarázható, hiszen egy erős szupercella nemcsak tornádót eredményezhet, hanem például az RFD által generált pusztító légzuhatagokat is, melyek a tornádóval érintett területen is áthaladnak. Itt érdemes még továbbá megjegyezni, hogy a beáramlási zóna területén is előfordulhat károkozó szél, ami ugyancsak még összetettebbé teheti a helyzetet. Továbbá előfordulhat, hogy a mezociklontól távolabb, pl. a kifutószél peremén is létrejöhetnek (nem-mezociklonális) tornádók, vagy gustnádók.

A radiális széltérképek utólagos elemzése és a kárfelmérés során a térképekre felrajzolt szélvektorok nagy segítséget nyújthatnak a komplex szituációk tisztázására. Az események pontos idejének meghatározásához több forrás is a rendelkezésünkre állhat:

radarok
szemtanúk
áramszolgáltatók, villanyórák

A szemtanúktól begyűjtött információk során legyünk tapintatosak és együttérzőek, hiszen sokszor ők is elszenvedői lehetnek a viharnak. Ezért először érdemes nem a viharról faggatni őket. Ha magánterületen akarunk felvételeket készíteni, akkor mindig kérjünk előzetes engedélyt!

3.1 Apró jelek, amikre érdemes odafigyelni a kárfelmérés során

3.1/a A "görbült vonalú, imbolygó" viharkár-mintázat:

Bizonyos objektumok, tárgyak esetén előfordulhat, hogy egyenes irányú szél esetén is görbült (örvénylésre utaló) kármintázatokat azonosíthatunk. Ez legtöbbször a kárindikátor^1. jellegétől vagy épp annak gravitációs központjából adódhat. Példának a közlekedési (reklám) táblákat és a szimmetrikustól jelentősen eltérő gravitációs központtal rendelkező fákat (megdőlt törzsű) hozhatjuk fel. Az előbbi esetében, akkor jöhet létre kaotikus ("örvénylésre utaló") kárnyom, ha a tábla élével párhuzamos a szélirány. A fák esetében sokszor előfordulhat, hogy a gravitációs központjuk felé dőlnek ki, ami így nem egyezik meg a fő széliránnyal. Továbbá egy másik fontos tényező is hozzájárulhat eme szélkárok megjelenéséhez, ezek pedig a szálló törmelékek hatása, melyek ugyancsak könnyen "kibillenthetik" ezeket a kárindikátorokat.

Figyelembe kell venni azt is, hogy a szerkezet minősége nem mindenhol egyforma, a bedöntése, elgörbítése hasonló erőhatásoknál a gyengébb részében gyorsabban előfordul. Emiatt egy káreseményből nehéz következtetni a szél jellegére.

3.1/b Az erdők, fák károsodásának mértéke

Erdők, fák károsodásának mértéke függ a vegetációs időszaktól, hiszen lombkorona hiányában (télen) kevésbé sebezhetőek. Nyáron a lombkorona következtében megváltozik a fák gravitációs központja ("fejnehezek lesznek"), így könnyebben is dőlnek ki. Egy erdő ellenálló képessége sokkal nagyobb, mint az izoláltan elhelyezkedő fáké. A károk először a erdő szélein jelentkeznek. Bizonyos esetekben, ha például elég erős a tornádó, akkor az erdő belső területein is tapasztalhatunk komoly szélkárokat ( 1. ábra). További fontos tényező lehet a fák típusa (kemény és puha) gyökérzete (mélyre nyúló vagy épp sekély), valamint a talajtani viszonyok (laza, nedves szerkezetű ; kötött és/vagy sziklás talajok).

1. ábra Tornádó ütötte konvergens/kaotikus kárnyom egy erdőben

Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a vihar- sújtotta erdőben a tartózkodás életveszélyes! Csak nagyon körültekintően, célszerűen erdészekkel, katasztrófavédelemmel egyeztetve közelítsük meg!

3.2 A konvergens szélkárok elmaradása tornádóknál

Vajon minden tornádó konvergens szélkárokat okoz? A válasz: Nem!

Egy gyors mozgású tornádó esetében, azon az oldalon, ahol a tornádóban áramló szél iránya megegyezik a tornádó haladási irányával (azaz egy ciklonálisan forgó tornádó esetén a haladási irány jobb oldalán), jóval nagyobb szélmaximumok jönnek létre, mint az átellenes oldalon (2. ábra). Ez sokszor azt eredményezheti, hogy csak az egyik oldalon alakul ki károkozásra képes szél, melynek köszönhetően a tornádókra oly jellemző konvergens szélkárok el is maradhatnak. E jelenség könnyen megtévesztő lehet, így érdemes jól megvizsgálni az ilyen helyzeteket, hiszen akár tévesen, egyenes irányú szélkárként is elkönyvelhetjük a jelenséget.

2. ábra A mozgási iránynak megfelelő oldalon a forgási sebesség és a haladási sebesség összeadódik, így jóval nagyobb szélmaximumok (pusztítás) alakulnak ki, mint az átellenes (hátoldali) oldalon.

3.3 Az "egyenes irányú" (divergens) szélkárok jellemzői

Ha egységesen akarjuk a jelenséget bemutatni, akkor nagyobb léptékben jellemzően a divergens (széttartó), kisebb léptékben az egyenes irányú szélkárok dominálnak. A nagyobb lépték itt a légzuhatag méretskáláját jelenti, amelyet már légifelvételeken is megfelelően lehet tanulmányozni (lásd 3. ábra!), a kisebb lépték alatt pedig a légzuhatag egyes szegmenseit értjük. 1985-ben Fujita több kis skálájú légzuhatag (microburst) szélmezejét is modellezte a különféle cellaáthelyeződési típusok függvényében. Az egyes típusok más és más kármintázatot hagynak maguk után, melyeket a 4-6 ábrák segítségével prezentálunk.

Néhány microburst görbült pályát is leírhat, mely az erősebb (tornádós) mezociklonoknak tudható be (5. ábra). Ilyen esetben a tornádó pályájától délre (jobbra) helyezkedik el a légzuhatag. E légzuhatagok akár a tornádó pályáját is módosíthatják (6. ábra). Továbbá a felszín összetettségéből adódóan (domborzat, természetes és mesterséges objektumok) hatására is módosulhat a szél iránya, így a kármintázat is.

3. ábra Tipikus példa egy néhány 100 méter kiterjedésű mikroburst által okozott divergens kárnyomra.

4. ábra Stacionárius és áthelyeződő (radiális) microburst modellje a szélirányokról és a várható kármintázatról.

5. ábra Radiálisan szétterjedő és a görbült pályájú microburst modellje a szélirányokról és a várható kármintázatról.

6. ábra A légzuhatagok áltál módosított lehetséges tornádópályák (jobbra, balra forduló és "U" fordulatot tevő tornádó)

A kidőlt fák mellett bizonyos haszonnövények (kukorica, gabona cirok, lucerna) is jó indikátorai lehetnek a szél irányultságának és erejének.

3.4 Dübörgő hangok

Dübörgő hangot és a fülpattogást nemcsak egy tornádó közeledése válthat ki. Egy erős légzuhatag is hasonló jelenséget tud produkálni.

3.5 A tornádó szélessége és a kidőlt villanyvezetékek kapcsolata

Sokszor téves az az információ, miszerint a leszakadt és kidőlt villanyvezetékek alkotta együttes távolságból meg lehet határozni egy tornádó vagy épp egy légzuhatag szélességét, kiterjedését. Mivel az egyes póznák között a vezetékeken keresztül kapcsolat áll fenn, így sokszor a dominóhatás elve érvényesül és jóval nagyobb területen károsodnak ezek a rendszerek, mint amekkora valójában volt például egy tornádó.

3.6 Az "ugráló" tornádók tévhite

A többörvényes tornádók esetében könnyen előfordulhat, hogy a szívótölcsérek az egyik házat porig rombolják, miközben a szomszédos épületet szinte érintetlenül hagyják. Ez egy laikus számára úgy tűnhet, mintha a tornádó "átugorta" volna az érintetlenül hagyott épületet. E szívótölcsérek a főtölcsér peremén "táncolnak" és sokszor szabályos ciklois görbéket ábrázoló kárnyomokat hagynak maguk után. Ezek különféle típusait és egy konkrét példát a 7. és 8. ábrák segítségével szemléltetjük. Fontos hangsúlyozni, hogy e nyomok jellemzően nem az örvények szélmarás nyomai a felszínen, hanem úgynevezett törmeléklerakatok.

7. ábra A szívótölcsérek által rajzolt különböző ciklois görbe típusok a tornádó áthelyeződési és forgási sebességétől függően (Fujita modellje alapján).

8. ábra Szívótölcsérre utaló ciklois görbéket kirajzoló kárnyom

3.7 A károkozás küszöbértéke (tuba vagy tornádó)

Egy gyengébb tornádó esetében a felszíni érdesség (az erdők, épületek okozta fékező hatás) a károkozási küszöbérték alá is mérsékelhetik a szél erejét, mindamellett, hogy a tornádó cirkulációs mezeje már földet ért. Ebben az esetben ha a vizuális érzékelés erősíti meg a kondenzációs tölcsér jelenlétét a felszínen, még tornádóról beszélünk. A helyzetet még az olyan esetek is megbonyolíthatják, melyeknél a kondenzációs tölcsér nem ért földet, annak ellenére, hogy igen intenzív örvénylés van jelen a felszínen, de a kárindikátorok hiánya miatt a földetérést bizonyítani nem lehet. Ez egyhangú, füves vagy épp sziklás és köves területeken fordulhat elő egy nem túl erős tornádó esetén.

3.7 Hosszú életű tornádós szupercellák

Egy hosszúéletű szupercella élete során akár több tornádót is leereszthet magából, mely így kárnyomok szakadozott vonalát hagyja maga után. Minden egyes földet érés egy új tornádóként van regisztrálva (Storm Prediction Center NOAA), mely kritériumot egyesületünk is alkalmazza. Több esetben is megfigyelhető az egyes pályák (kárnyomok) végén egy elkeskenyedő és "balra felkanyarodó" (északi féltekén ciklonálisan örvénylő szupercellák esetén) kármintázat. E jelenség a gyengülő tornádókra jellemző és egy viharvadászat során bekövetkező rossz pozícionálás, akár könnyen vészhelyzetet is teremthet. Ilyen jelenség okozta 2013-ban a tornádókutatásairól elhíresült viharvadász, Tim Samaras és csapatának halálát El Reno közelében, amikor a történelem eddig ismert legnagyobb mérető tornádója (4.5 km átmérőjű) gyengülni kezdett és hirtelen irányt változtatva (balra) bekebelezte tanulmányozóit.

Összefoglaló táblázat

Az alábbi táblázatban röviden összefoglalva láthatjuk a tornádók és a légzuhatagok főbb jellemvonásait.

Karakterisztika	Tornádó	Stacionárius légzuhatag (egycellás és "pulse type" zivatarok)	Áthelyeződő légzuhatag (egyedi cellás bow echók - HP szupercellák-)	Légzuhatag klaszterek családja (Bow echós MKR-ek, LEWP, derechok)
Károk kiterjedésének nagysága	hosszú és keskeny vonalú kármintázat	rövid pályájú, de széles és kerekded vagy kör alakú kárnyom	hosszú és általában széles sávokban "stepping stones" (némi átfedéssel) jelleggel megjelenő kárnyom	olykor rendkívül hosszú és széles sávokban jelentkező kárnyom
A kár mértéke	jelentős, olykor katasztrofális	jelentős is lehet (extrém esetben az EF-3 skálát is elérheti, az EF-0, EF-1 kár nagyon gyakori)	jelentős is lehet (extrém esetben az EF-3 skálát is elérheti, az EF-0, EF-1 kár nagyon gyakori)	jelentős (extrém esetben az EF-3 skálát is elérheti, az EF-0, EF-1 kár nagyon gyakori)
Törmelékek pályája	jellemzően keskeny keresztmetszetű, konvergens	divergens (egyenes irányú) szélkárok	divergens (egyenes irányú) szélkárok	divergens (egyenes irányú) szélkárok
Károk megjelenése	feldarabolt, kaotikus	viszonylag rendezett	viszonylag rendezett	viszonylag rendezett
Szemtanúk által vizuálisan érzékelt jelenségek	örvénylő felhőtölcsér	felhőzet szempontjából nincs, de ha előtte arcus vagy egyéb alacsony felhő alakul ki, ezt esetleg a szemtanúk összetéveszthetik a tornádó felhőtölcsérrel. A „nedves” légzuhatagnál a szél egyaránt heves csapadékkal, jéggel járhat, ami a kifutószélben majdnem horizontális irányban halad (nagy károkat okozva a falakon, redőnyökön).	felhőzet szempontjából nincs, de ha előtte arcus vagy egyéb alacsony felhő alakul ki, ezt esetleg a szemtanúk összetéveszthetik a tornádó felhőtölcsérrel. A „nedves” légzuhatagnál a szél egyaránt heves csapadékkal, jéggel járhat, ami a kifutószélben majdnem horizontális irányban halad (nagy károkat okozva a falakon, redőnyökön).	felhőzet szempontjából nincs, de ha előtte arcus vagy egyéb alacsony felhő alakul ki, ezt esetleg a szemtanúk összetéveszthetik a tornádó felhőtölcsérrel. A „nedves” légzuhatagnál a szél egyaránt heves csapadékkal, jéggel járhat, ami a kifutószélben majdnem horizontális irányban halad (nagy károkat okozva a falakon, redőnyökön).
Levegőből történő felmérés során látottak	örvénylésre utaló kárnyomok, szívótölcsérek nyomai, "hering csontvázra" emlékeztető erdészeti károk	nincs örvénylésre utaló kárnyom, divergens kárnyomok (erősebb gustnadóknál előfordulhat örvénylésre utaló kárnyom is)	nincs örvénylésre utaló kárnyom, divergens kárnyomok (erősebb gustnadóknál előfordulhat örvénylésre utaló kárnyom is)	nincs örvénylésre utaló kárnyom, divergens kárnyomok (erősebb gustnadóknál előfordulhat örvénylésre utaló kárnyom is)

A kárnyomok vizsgálata során egy dolgot sose felejtsünk el. A tornádók és a légzuhatagok nem állandó jelenségek. Életük során folyamatosan változnak (erősödnek, gyengülnek, szélesednek, keskenyednek) és keresztezhetik egymás pályáját is. Mindkét esetben legyünk körültekintőek és a szélsebességek becslésére az EF-skálát használjuk.

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

¹Kárindikátorok: Különféle épületek, szerkezetek és növények (pl. fák), melyek különböző szintű károsodásából megbecsülhető a szélsebesség nagysága és irányultsága.

A tanulmány szakmai átnézésért és az észerevételekért köszönet illeti Simon Andrét, az Országos Meteorológiai Szolgálat munkatársát!

Forrás:

William F. Bunting and Brian E. Smith : A guide for conduction convective windstorm surveys

Írta / készítette:

Kun Sándor

Fordította:

Kun Sándor

Kategória:

Tudományos cikk

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