La tornadogénesis es el proceso mediante el cual se forma un tornado . Hay muchos tipos de tornados y varían en sus métodos de formación. A pesar de los estudios científicos en curso y los proyectos de investigación de alto perfil como VORTEX , la tornadogénesis es un proceso volátil y las complejidades de muchos de los mecanismos de formación de tornados aún no se conocen bien. [1] [2] [3]
Un tornado es una columna de aire que gira violentamente en contacto con la superficie y una base de nube cumuliforme . La formación de tornados es causada por el estiramiento y la agregación/fusión de la vorticidad ambiental y/o inducida por tormentas que los aprieta hasta formar un intenso vórtice . Hay varias formas en que esto puede ocurrir y, por lo tanto, diversas formas y subformas de tornados. Aunque cada tornado es único, la mayoría de los tipos de tornados pasan por un ciclo de vida de formación, maduración y disipación. [4] El proceso por el cual un tornado se disipa o decae, ocasionalmente conjurado como tornadolisis, es de particular interés para el estudio, al igual que la tornadogénesis, la longevidad y la intensidad .
Los tornados clásicos son tornados supercelulares , que tienen un patrón de formación reconocible. [5] El ciclo comienza cuando una fuerte tormenta desarrolla un mesociclón giratorio a unos pocos kilómetros de altura en la atmósfera. A medida que aumenta la lluvia en la tormenta, arrastra consigo un área de aire que desciende rápidamente conocida como corriente descendente del flanco trasero (RFD). Esta corriente descendente se acelera a medida que se acerca al suelo y arrastra consigo el mesociclón giratorio hacia el suelo. Se ha demostrado que la helicidad relativa de la tormenta (SRH) desempeña un papel en el desarrollo y la fuerza de los tornados. SRH es una vorticidad horizontal paralela a la entrada de la tormenta y se inclina hacia arriba cuando es absorbida por la corriente ascendente, creando así vorticidad vertical.
A medida que el mesociclón desciende por debajo de la base de las nubes, comienza a aspirar aire frío y húmedo de la región de corriente descendente de la tormenta. Esta convergencia de aire caliente en la corriente ascendente y este aire frío hace que se forme una nube de pared giratoria. El RFD también enfoca la base del mesociclón, haciendo que extraiga aire de un área cada vez más pequeña en el suelo. A medida que la corriente ascendente se intensifica, crea un área de baja presión en la superficie. Esto empuja hacia abajo el mesociclón enfocado, en forma de un embudo de condensación visible. A medida que el embudo desciende, el RFD también llega al suelo, creando un frente de ráfagas que puede causar daños graves a una buena distancia del tornado. Por lo general, la nube en forma de embudo comienza a causar daños en el suelo (convirtiéndose en un tornado) a los pocos minutos de que el RFD llegue al suelo. [6]
Los estudios de campo han demostrado que para que una supercélula produzca un tornado, el RFD no debe ser más que unos pocos Kelvin más frío que la corriente ascendente. Además, la FFD ( corriente descendente del flanco delantero ) parece ser más cálida dentro de las supercélulas tornádicas que en las supercélulas no tornádicas. [7]
Aunque muchos imaginan un proceso de arriba hacia abajo en el que primero se forma un mesociclón de nivel medio y se acopla con un mesociclón o tornadociclón de bajo nivel y luego se forma un vórtice debajo de la base de la nube y se convierte en un vórtice concentrado debido a la convergencia al llegar a la superficie, Se ha observado desde hace mucho tiempo y ahora hay cada vez más evidencia de que muchos tornados se forman primero cerca de la superficie o simultáneamente desde la superficie hasta los niveles bajos y medios de la superficie. [8] [9]
Ver la dinámica, termodinámica y fuente de energía. [10]
Las trombas marinas se definen como tornados sobre el agua. Sin embargo, si bien algunas trombas marinas son supercelulares (también conocidas como "trombas marinas tornádicas") y se forman en un proceso similar al de sus contrapartes terrestres, la mayoría son mucho más débiles y están causadas por diferentes procesos de dinámica atmosférica. Normalmente se desarrollan en ambientes cargados de humedad con poca cizalladura vertical del viento en áreas donde el viento se junta (convergencia), como brisas terrestres , bandas de efecto lago , líneas de convergencia friccional de masas terrestres cercanas o depresiones superficiales. Las trombas marinas normalmente se desarrollan cuando sus nubes madre están en proceso de desarrollo. Se teoriza que giran hacia arriba a medida que ascienden por el límite de la superficie desde la cizalladura horizontal cerca de la superficie, y luego se extienden hacia arriba hasta la nube una vez que el vórtice de cizalla de bajo nivel se alinea con un cúmulo o tormenta en desarrollo. [11] Su nube madre puede ser tan inocua como un cúmulo moderado o tan importante como una supercélula.
Las trombas terrestres son tornados que no se forman a partir de supercélulas y son similares en apariencia y estructura a las trombas marinas de buen tiempo, con la excepción de que se forman sobre tierra en lugar de agua. Se cree que se forman de una manera similar a la de las trombas marinas más débiles [12] en el sentido de que se forman durante la etapa de crecimiento de las nubes convectivas por la ingestión y el endurecimiento de la vorticidad de la capa límite por la corriente ascendente de la torre cumuliforme .
Los tornados a veces se forman con mesovórtices dentro de líneas de turbonada (QLCS, sistemas convectivos cuasi lineales), con mayor frecuencia en regiones de latitudes medias . Los tornados mesociclónicos también pueden formarse con supercélulas incrustadas dentro de las líneas de turbonada.
Los mesovórtices o minirremolinos dentro de ciclones tropicales intensos, particularmente dentro de las paredes del ojo, pueden provocar tornados. Las supercélulas incrustadas pueden producir tornados mesociclónicos en el cuadrante frontal derecho o particularmente en ciertas situaciones con bandas de lluvia exteriores.
La mayoría de los incendios o erupciones volcánicas inducen torbellinos que no son vórtices tornádicos; sin embargo, en raras ocasiones, circulaciones con grandes incendios forestales, conflagraciones o eyecciones alcanzan la base de una nube ambiental y, en casos extremadamente raros, se han observado pirocumulonimbos con mesociclones tornádicos.
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