Торнадо қалай пайда болады және бұл найзағайлы құйын қаншалықты қауіпті?

Торнадо (немесе құйын) — найзағайлы бұлттан жерге дейін созылып, өте тез айналатын ауа бағаны. Бұл — атмосфералық құйындардың ең қуатты түрі: санаулы минутта айналаны хаосқа айналдырып, ағаштарды тамырымен жұлып, көліктерді аударып, шатырларды ұшырып әкетеді.

Ең жойқын торнадолар көбіне АҚШ-та тіркелгенімен, Қазақстанда да, әсіресе елдің оңтүстігі мен орталық өңірлерінде, уақыт өте келе құйындар байқалады. Табиғаттың бұл құбылысынан қалай қорғану керегін түсіну үшін оның пайда болуына атмосферадағы қандай процестер түрткі болатынын, сондай-ақ неге кейбір найзағай тек жаңбырмен бітеді де, басқалары өлімге әкелетін құйынға айналатынын білу маңызды.

Смерчтің пайда болуына қажетті жағдайлар

Найзағайлы құйынның торнадоға айналуы үшін бұлт арасындағы жалғыз найзағай жеткіліксіз. Уақыт пен орын жағынан дәл түйісетін сирек «атмосфералық ингредиенттер» жиынтығы керек, күрделі пазлдың бөлшектері сияқты. Қарапайым бұлттың жойқын құйынға айналуы үшін қандай шарттар тоғысуы тиіс екенін қарастырайық.

Жылы және суық ауаның контрасты 

Смерч көбіне жер бетіндегі жылы, ылғалға қанық ауа үстіндегі не жанындағы салқындау әрі құрғақ ауа массаларымен соқтығысқан жерде пайда болады. Температураның күрт айырмашылығы күшті тік ағындарды туғызып, найзағайлы бұлтты қуатпен қамтамасыз етеді.

Жоғары ылғалдылық және атмосфералық тұрақсыздық

Атмосфераның төменгі қабаты неғұрлым жылы әрі ылғалды болса, ол соғұрлым оңай көтеріледі. Биіктей келе ауа тез салқындайды, су буы конденсацияланып, жасырын жылуды бөліп, көтерілу қозғалысын күшейтеді. Бұл болашақ суперұя — аса күшті найзағай бұлтына — «қорек» болып, одан торнадо жиі түзіледі.

Күшті желдік ығысу

Егер желдің жылдамдығы не бағыты биіктік артқан сайын айқын өзгерсе (мысалы, жер бетінде жел оңтүстіктен соғып, орташа, ал бірнеше шақырым биіктікте — батыстан және екі есе жылдам), көтерілу ағыны қисайып, шиыршықтана бастайды. Осындай «оралған» ауа бағанын мезоциклон деп атайды. Дәл осы мезоциклон құйынға айналу осін береді.

Механикалық триггердің болуы

Суық фронт, құрғақ желі немесе бриз шекарасы іске қосу түймесі іспетті. Бұл шекаралар ылғалды ауаны жоғарыға итергенде, найзағай бұлты тез биіктеп, торнадоға қажет жағдайлар толығырақ қалыптасады.

Уақыт пен кеңістікте осы төрт фактор дәл сәйкес келсе, найзағай ұясы смерч тудыратын суперұяға айналуы мүмкін. Алайда тіпті ең мінсіз жиынтықтың өзінде торнадо — жүз пайыз дәл болжау қиын құбылыс. Құйын түзіле ме, әлде найзағай тек нөсермен шектеле ме — оны атмосферадағы өте нәзік айырмашылықтар шешеді.

Торнадоның қалыптасу сатылары

Торнадоның тууы — бір сәтте басталатын апат емес, найзағай бұлтының ішінде бір-біріне жалғасқан оқиғалар тізбегі. Алғашқы көтерілетін ағындардан жерге тигенге дейінгі әр кезең құйынға жылдамдық, құрылым және қиратушы күш үстемелейді. Қарапайым бұлттың жойқын құйынға қалай айналатынын көру үшін осы сатыларды ретімен қарастырайық:

1. Грозалық жасушаның пайда болуы. Бәрі будақ-жаңбыр бұлтынан басталады. Жылы, ылғалға қанық ауа күрт көтеріліп, салқындаған кезде бұлт ішінде қуатты көтерілу және төмендеу ағындары түзіледі. Егер көтерілу ерекше күшті болса, найзағай суперұяға айналады — сирек кездесетін, бірақ ең «өнімді» найзағай түрі, одан дерлік барлық жойқын смерчтер пайда болады.
2. Мезоциклонның қалыптасуы. Күшті желдік ығысу көтерілетін ағынды қисайтып, оны дәу жоңғақша айналдырады. Нәтижесінде суперұя ішінде диаметрі 3–10 км цилиндр тәрізді құйын — мезоциклон пайда болады. Айналу бұлт ішінде ғана сақталып тұрғанша жерде қауіп жоқ, бірақ торнадоға барлық алғышарт дайын тұр.
3. Құйынның жерге түсуі. Айналу күшейген сайын ауа бағаны тарылып («мәнерлеп сырғанаушы» эффекті), ортасындағы қысым төмендейді. Бу конденсацияланып, найзағай ішінде қараңғы воронка түзіледі. Ол көзге төмен қарай созылып, жерге жақындаған сайын ылғалды, шаң-тозаң мен қоқысты сорып, жуандай түседі.
4. Жердегі фаза — нағыз торнадо. Қараңғы воронка жерге тиісімен құйын тұйықталып, толыққанды смерчке айналады. Желдің жылдамдығы 320 км/сағ және одан да жоғары болуы мүмкін. Оны дәл өлшеу қиын, сондықтан торнадоның күшін көбіне Enhanced Fujita шкаласы бойынша қирату дәрежесіне қарап анықтайды. Дәл осы қысқа аралықта (5–30 минут) стихия негізгі зардапты келтіріп, қоқысты ондаған метр биіктікке көтереді.
5. Әлсіреу. Егер көтерілетін ағын әлсіресе не найзағай қуатынан айырылса, құйын «арықтап», жіңішке жіпке ұқсап созылып, біртіндеп ыдырайды. Қалған жылы көтерілетін ағындар шаң мен қоқысты біраз уақыт көтере тұрса да, қауіп тез сейіледі.

Торнадо мен ураганның айырмашылығы неде?

Торнадо — қуатты найзағай бұлтының ішінде, негізінен құрлық үстінде (кейде су бетінде) туатын шағын құйын. Оның диаметрі сирек бірнеше километрден асады, ал ғұмыры секундтардан бір-екі сағатқа дейін созылады. Құйынның өзегіндегі жел жылдамдығы 500 км/сағ-тан да жоғары болуы мүмкін, бірақ бұл күш тар аумақта шоғырланатындықтан, апатты қираулар жергілікті деңгейде қалады. Торнадолар кенеттен пайда болады, сондықтан синоптиктер адамдарды небәрі бірнеше минут бұрын, радарлар айналуды тіркегенде ғана ескерте алады. Құйындардың қарқындылығын Enhanced Fujita (EF0–EF5) шкаласымен, өткеннен кейінгі қирау сипатына қарай бағалайды.

Ураган — тек су температурасы 26–27 °C-тан жоғары жылы мұхит үстінде пайда болатын алып тропикалық циклон. Ол жүздеген километр аумақты қамтып, құрлыққа немесе салқын суға жеткенше бірнеше күн, тіпті апта бойы өмір сүреді. Ураганның тұрақты желі торнадоның шектік жылдамдығына сирек жеткенімен, қирау орасан зор аумаққа таралады. Желден бөлек, ол штормдық толқындармен және нөсер жаңбырлар шақыратын су тасқындарымен қауіпті. Жерсеріктік мониторингтің арқасында ураганның бағытын алдын ала қадағалап, оның жақындауы туралы бірнеше күн бұрын хабарлап, эвакуация ұйымдастыруға мүмкіндік бар.

Осылайша, торнадо — өте қуатты, бірақ қысқа ғұмырлы нүктелік құйын, ал ураган — ұзақ өмір сүретін, тұтас аймақтарға әсер ететін алып дауыл.

Виды и формы торнадо

Торнадо пайда болу тетігі мен сыртқы пішініне қарай әртүрлі болады. Құйынның қай санатқа жататыны оның қуаты, өмір сүру ұзақтығы және келтіретін залал деңгейін анықтайды. Негізгі түрлеріне тоқталайық:

1. Классикалық (Supercell) — суперұя ішінде түзіледі. Бұл торнадоның ең жойқын түрі, көбіне EF3–EF5 санаттарына жетеді.
2. Құрлықтық (Landspout) — жер бетінде будақ бұлттың астында пайда болады. Әдетте тар, қысқа ғұмырлы және классикалық торнадоға қарағанда әлсіз (EF1–EF2). Қазақстанда, әсіресе далалық және оңтүстік өңірлерде ыстық күндері дәл осындай құйындар жиі байқалады.
3. Су үстілік (Waterspout) — жылы су бетінде түзіледі. Қуаты төмен әрі қысқа мерзімді, бірақ құрлыққа шықса, қауіп төндіруі мүмкін.
4. Гастнадо (Gustnado) — шквал сызығы бойында пайда болатын, мезоциклонмен байланысы жоқ шағын құйын. Бар болғаны бірнеше минут қана өмір сүріп, сирек жағдайда EF0–EF1 деңгейінен асады.
5. Көптік құйын (Multiple-vortex). Кейбір ірі торнадоның ішінде бірнеше кіші құйын бір мезгілде айналады. Осы «серік» құйындар қирату аймағын алма-кезек ұлғайтып, залал картасын мозаикаға ұқсатып жібереді.

Пішініне қарай жіктелуі. Торнадоның сыртқы кейпі өмір сүру барысында өзгеріп тұрады әрі міндетті түрде қуатын білдірмесе де, бақылаушыларға оның қандай сатыда екенін шамалауға көмектеседі:

1. Арқан тәрізді торнадо (rope tornado) — жіңішке, ұзынша және жиі қисық құйын, арқанды еске салады. Әдетте қалыптасудың бастапқы кезеңінде немесе әлсіреу сәтінде байқалады. Сырттай нәзік көрінгенімен, едәуір күшті болуы мүмкін.
2. Конус тәрізді — жерге қарай тарылып, төңкерілген конусқа ұқсайды. Арқан тәрізді торнадоға қарағанда кеңірек әрі тұрақты. Көбіне торнадоның кемелденген кезеңінде байқалады.
3. Воронка тәрізді — бұлттар аясында айқын көрінетін, шекарасы анық классикалық түтік пішін.
4. Клин тәрізді — негізі өте кең, алып құйын; шаңды немесе жаңбырлы жағдайда қара қабырға секілді көрінуі мүмкін. Әдетте ең қуатты әрі қиратушы торнадолармен байланысты, бірақ көзбен анықтау ең қиын.

Торнадоның қаншалықты қауіпті екені

Торнадоның қулығы — олардың өте жылдам қалыптасуында: радарда алғашқы белгілер пайда болғаннан жерге тиюіне дейін небәрі бірнеше минут қана өтеді. Осы аз ғана уақытта құйын бірнеше жүз метрлік тар аумақта орасан зор энергияны шоғырландырып, жай заттардың өзін қауіпті снарядқа айналдыра алады.

Енді торнадо неге ауа райындағы ең қиратушы құбылыстардың бірі болып саналатынын негізгі себептерімен қарастырайық:

1. Дүлей жел. Тіпті ең әлсіз смерч (EF0) ауа ағындарын ­сағатына 105 км-ге дейін үдетеді, ал EF5 санатында жылдамдық 320 км/сағ-тан асады. Мұндай екпін қабырғаларды құлатып, ағаштарды тамырымен жұлып, шатырларды ұшырып әкетеді.
2. Ұшатын сынықтар. Тақталар, металл парақтар, жол белгілері мен әйнек «оққа» айналып, адамдар мен жануарларға жарақаттың көбін келтіреді.
3. Қысымның күрт ауытқуы. Құйынның өзегінде қысым төмендейді; ол ғимаратқа тез енгенде терезелер мен есіктерді жұлып, жалпы залалды арттыра түседі.
4. Ілеспе құбылыстар. Күшті найзағай ірі бұршақ, нөсер жауын және найзағай белсенділігін қоса әкеліп, жолдардағы қауіп-қатерді арттырып, электр желілерінде ақау туғызады.
5. Экономикалық шығын. Қираған үйлер, үзілген электр желілері, егіннің бүлінуі және кәсіпорындардың ұзақ тұралап қалуы ұзақ әрі қымбат қалпына келтіруді қажет етеді.

Смерчті күшейтетін немесе әлсірететін факторлар

Торнадоның тууы үшін ерекше шарттар жиынтығы қажет болса да, сол параметрлердің аз ғана айырмашылығы оның қуаты мен өмір сүру ұзақтығына әсер етеді. Осы ұсақ-түйектерді түсіну метеорологтарға тәуекелді дәлірек бағалауға көмектеседі:

1. Температура мен ылғалдылық контрасты. Жылы, ылғал ауаның суық, құрғақ массалармен қаншалықты күрт түйісетініне қарай көтерілетін ағындар мен найзағайдың әлеуетті энергиясы күшейеді.
2. Желдік ығысу. Биіктік бойындағы жел бағыты мен жылдамдығының үлкен айырмашылығы құйынға тұрақты айналу осін береді. Әлсіз ығысу көбіне смерчтің қысқа серпіліспен шектелуіне әкеледі.
3. Беттің қызуы. Күндіз қызған жер бетінен төменгі ауа қабатына қосымша жылу мен ылғал түсіп, ағындарды күшейтіп, найзағайды қоректендіреді. Кешкісін күн батқан соң энергия азайып, құйын тезірек әлсірейді.
4. Жер бедері. АҚШ-тың Ұлы жазықтары сияқты тегіс аймақтарда құйын еш кедергісіз күшеюге мүмкіндік алады. Ал тығыз қалалық құрылыс, төбелер мен орман алаптары ауа ағынын бөліп, торнадоны әлсіретіп не оның бағытын өзгерте алады.
5. Су беті. Жылы көлдер мен теңіз үстінде су үстілік құйындар түзіледі; олар әдетте әлсіздеу, бірақ құрлыққа шыққанда температура контрасты күшейіп, қуаты артуы мүмкін.
6. Көршілес найзағайлар әрі шквалды сызықтар. Қабырға іспетті көршілес бұлт ұяларынан соққан күшті төмен ағындар торнадоның көтерілу ағынын не тұншықтырып, не керісінше, орталық құйынға қосымша жылы, ылғалды ауа жеткізіп, оны күшейте алады.

Смерчті қандай факторлар қуаттандыратынын біле отырып, синоптиктер радарлардан, жерсеріктерден және жердегі метеостанциялардан алынған деректерді талдайды. Бұл деректер оларға алдын ала ескертулер жариялап, зардап шеккендер санын азайтуға мүмкіндік береді.

Метеорологтар торнадоны қалай болжайды және бақылайды

Тіпті ең қуатты торнадоның өзі жергілікті құбылыс: бәрін бірнеше шақырым, тіпті кейде жүздеген метр шешеді. Сондықтан құйынның түзіле бастағанын дер кезінде көріп, адамдарды ескерту үшін синоптиктерге бірден бірнеше құрал қажет:

1. Доплерлік метеорадарлар найзағай ішіндегі жаңбыр тамшыларының жылдамдығын өлшейді. Радар екі-үш шақырымдық аумақта жел бағытының күрт өзгеруінен туатын айналу «қолтаңбасын» көрсе, бұл алғашқы дабыл белгісі.
2. Жерсеріктік суреттер найзағай шоғырларының пайда болуы мен өсуін бағалауға көмектеседі. Бұлт төбесіндегі қалың қауырсын тәрізді күмбез қуатты көтерілу ағынының белгісі болып саналады.
3. Ауа райының сандық үлгілері бүгін температура, ылғалдылық пен желдік ығысудың қажетті контрасттары қай жерде қалыптасатынын есептейді. Бұл 12–48 сағат алға болжам жасап, жоғары қауіп аймақтарын бөледі.
4. Жердегі бақылаушылар мен «дауыл қуғыншылары» радардан көрінген күмәнді деректерді оқиға орнында растайды: олар воронкалар, бұршақ, шквал және бұлттардың күшті айналуын хабарлайды.
5. Автоматты ескерту жүйелері (SMS-хабарламалар, сиреналар, push-ентікпелер) торнадо ықтималдығы шегіне жеткенде дабыл қағады. Тұрғындардың дайындалуына бірнеше минуттан жарты сағатқа дейін ғана уақыт қалады.

Халыққа арналған қауіпсіздік ережелері

Егер адамдар қалай әрекет ету керегін білмесе, ең дәл ауа-райы болжамының өзі құтқармайды. Табиғат апатынан өзіңізді қорғау үшін мына негізгі кеңестерді есте сақтаңыз:

1. Алдын ала дайындалыңыз. Үйде алғашқы медициналық көмек қобдишасын, шам, ауызсу қорын және маңызды құжаттардың көшірмелерін сақтаңыз. Жақын маңдағы қауіпсіз баспананың қайда екенін біліп қойыңыз: ол жертөле, терезесі жоқ ішкі бөлме немесе арнайы дауыл панасы болуы мүмкін.
2. Егер торнадо үйде тауып алса, ең төменгі қабатқа не жертөлеге түсіңіз. Бөлменің бұрышына отырып, басыңызды қолыңызбен немесе матраспен жауып қорғаңыз. Терезелерден әрі төбесі биік, кең залдардан аулақ болыңыз.
3. Егер дауыл кезінде көшеде не көлікте қалып қойсаңыз, берік ғимаратқа дейін тез жетуге тырысыңыз. Баспанасыз жағдайда жыраға немесе ойпаң жерге жатып, басыңызды қолыңызбен жабыңыз. Көпірлер мен эстакадалардың астына тығылмаңыз — мұнда құйын күшейеді.
4. Құйын өткен соң үйіңізді абайлап тексеріп, газдың шығуы мен жаланаш сымдардың жоқтығына көз жеткізіңіз. Қатты зақымданған ғимараттарға кірмеңіз. Жараланғандар туралы құтқарушыларға хабарлап, қауіпсіз болса, көршілерге көмек қолын созыңыз.

Торнадо табиғат жылы, ылғалды ауаны, суық ағындарды және күшті желдік ығысуды бір «найзағай колбасында» араластырғанда пайда болады. Санаулы минутта бейкүнә бұлт жойқын воронкаға айналып, өз жолында шақырымға созылған қирату ізің қалдыруы мүмкін. Құйын тетігін қаншалықты жақсы түсінсек, болжам соншалықты дәл, ал дабыл дер кезінде берілу ықтималдығы жоғары болады. Мұндай жағдайда негізгі қорғаныс — білім, дайындық және қауіпсіздік ережелерін қатаң сақтау.