La tornadogénesis es el proceso por el cual se forma un tornado . Existen muchos tipos de tornados, que 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 se comprenden mal. [1] [2] [3]
Un tornado es una columna de aire que gira violentamente en contacto con la superficie y una base de nubes cumuliformes . La formación de un tornado es causada por el estiramiento y la agregación/fusión de la vorticidad ambiental y/o inducida por tormentas que se aprieta hasta formar un vórtice intenso . Hay varias formas en que esto puede suceder y, por lo tanto, varias 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, a veces evocado 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 reconocible de formación. [5] El ciclo comienza cuando una fuerte tormenta eléctrica 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 al mesociclón giratorio hacia el suelo con ella. 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 la vorticidad horizontal que es 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 la nube, comienza a absorber aire frío y húmedo de la región de corriente descendente de la tormenta. La convergencia de este aire frío y el aire cálido en la corriente ascendente hace que se forme una nube de pared giratoria. El RFD también enfoca la base del mesociclón, lo que hace que succione 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 al mesociclón enfocado hacia abajo, 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 de embudo comienza a causar daños en el suelo (convirtiéndose en un tornado) a los pocos minutos de que el RFD llega al suelo. [6]
Los estudios de campo han demostrado que para que una supercélula produzca un tornado, la corriente de aire de transición (RFD) no debe ser más fría que la corriente ascendente unos pocos grados Kelvin. La corriente descendente del flanco delantero (FFD) también parece ser más cálida dentro de las supercélulas tornádicas que en las supercélulas no tornádicas. [7]
Muchos imaginan un proceso descendente en el que primero se forma un mesociclón de nivel medio y se acopla con un mesociclón o tornadociclón de nivel bajo, formándose luego un vórtice debajo de la base de la nube y convirtiéndose en un vórtice concentrado debido a la convergencia al llegar a la superficie. Sin embargo, el historial de observaciones y las investigaciones más modernas indican que muchos tornados se forman primero cerca de la superficie o simultáneamente desde la superficie hasta los niveles bajos y medios en altura. [8] [9]
Véase dinámica, termodinámica y fuente de energía. [10] [ aclaración necesaria ]
Las manganes marinas se definen como tornados sobre el agua. Sin embargo, mientras que algunas manganes marinas son supercelulares (también conocidas como "mangas marinas tornádicas"), formándose en un proceso similar al de sus contrapartes terrestres, la mayoría son mucho más débiles y causadas por diferentes procesos de dinámica atmosférica. Normalmente se desarrollan en entornos 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 por fricción de masas de tierra cercanas o depresiones superficiales. Las manganes marinas normalmente se desarrollan cuando sus nubes madre están en proceso de desarrollo. Se teoriza que giran hacia arriba a medida que se mueven hacia arriba del 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 cizalladura de bajo nivel se alinea con un cúmulo o tormenta eléctrica en desarrollo. [11] Su nube madre puede ser tan inocua como un cúmulo moderado, o tan significativa como una supercélula.
Las trombas terrestres son tornados que no se forman a partir de mesociclones. Tienen un aspecto y una estructura similares a las trombas marinas de buen tiempo, salvo que se forman sobre tierra en lugar de sobre agua. Se cree que se forman de forma similar a las trombas marinas más débiles [12], ya que se forman durante la etapa de crecimiento de las nubes convectivas por la absorción y el estrechamiento de la vorticidad de la capa límite por la corriente ascendente de la torre cumuliforme .
Los tornados a veces se forman a partir de mesovórtices dentro de líneas de turbonadas (QLCS, sistemas convectivos cuasi-lineales), con mayor frecuencia en regiones de latitudes medias . Los tornados mesociclónicos también pueden formarse a partir de supercélulas incrustadas dentro de líneas de turbonadas.
Los mesovortices o minirremolinos dentro de ciclones tropicales intensos, particularmente dentro de las paredes del ojo, pueden dar lugar a tornados. Las supercélulas incrustadas pueden producir tornados mesociclónicos en el cuadrante frontal derecho del ciclón o, en ciertas situaciones, dentro de sus bandas de lluvia externas.
La mayoría de los remolinos inducidos por incendios o erupciones volcánicas no son vórtices tornádicos. Sin embargo, en raras ocasiones, circulaciones con grandes incendios forestales, conflagraciones o eyecciones sí alcanzan una base de nubes ambiental. En casos extremadamente raros, se han observado pirocumulonimbos con mesociclones tornádicos. [ cita requerida ]
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