Draaiende luchtstromen

Een tornado, in ons land meestal aangeduid als wervelwind, windhoos of waterhoos, kan ontstaan in een flinke onweersbui. Wervelwinden zijn qua omvang niet erg groot (vaak 100 meter tot 1,5 kilometer in doorsnede). Ze kunnen echter lokaal grote verwoestingen aanrichten.

Dit bleek op 3 mei 1999 in Oklahoma-stad (zie foto), waar een complete woonwijk door een tornado letterlijk met de grond gelijk gemaakt werd. Tijdens deze wervelwind werd de hoogste windsnelheid uit de geschiedenis gemeten, iets meer dan 500 kilometer per uur.

De enorm hoge windsnelheid tijdens een tornado richt de meeste vernielingen aan. Daarnaast zuigt een zware tornado zo veel lucht weg dat de luchtdruk in het centrum zeer sterk daalt. Toch is de schade door dit ”vacuümeffect” veel kleiner dan de windschade.

In tegenstelling tot een tropische cycloon heeft een tornado maar een heel smal oog. Een tornado is een duidelijk lokaal verschijnsel en heeft veel kleinere afmetingen. Het oog van de tornado omvat alleen een klein gebied precies in het midden, waar de windsnelheden ten opzichte van de buitenrand lager zijn. In absolute zin waait het ook in het centrum van de tornado erg hard.

Een tropische cycloon is een compleet lagedrukgebied dat boven warm zeewater ontstaat met een diameter van 500 tot 1000 kilometer en een levensduur van een paar dagen tot een week. Middenin ontstaat een oog met een diameter van 1 tot 30 kilometer. Hierin is vrijwel altijd sprake van rustig weer met weinig wind.

Randvoorwaarden
In West-Europa ontbreken meestal de randvoorwaarden die nodig zijn voor het ontstaan van een tornado. Een heel belangrijke randvoorwaarde die in Nederland vaak ontbreekt, is de zogeheten windschering. Deze vakterm geeft aan dat er op diverse hoogten sprake is van verschillende windrichtingen en windsterkten. Voor het ontstaan van langdurige zware onweersbuien met kans op tornado's moet de wind op diverse hoogten uit verschillende richtingen waaien en tevens sterk toenemen.

Een 'goede' uitgangssituatie is een krachtige oostenwind aan de grond, een harde tot stormachtige zuidenwind op 2000 meter hoogte en een volle zuidwesterstorm op 5 kilometer. Deze draaiing van de wind schept een soort roterende beweging in de lucht. Zodra er onweersbuien ontstaan in een dergelijke atmosfeer, wordt de opwaartse luchtbeweging in de bui gescheiden van de omlaag stromende lucht; ze kunnen elkaar niet uitdoven, wat in Nederland normaliter wel het geval is. In onweersbuien in ons land ontmoet de dalende koude lucht uit de bovenste luchtregionen van de bui doorgaans de opwaartse luchtstroom, waardoor uitdoving optreedt. Daardoor is het onmogelijk dat er een tornado ontstaat.

Desondanks was de reis naar de VS voor ons als meteorologen nuttig. Een tornado verbreedt het inzicht in (het ontstaan van) zwaar weer in het algemeen, zoals zich dat in ons land kan voordoen tijdens bijvoorbeeld zware onweersbuien. Daarnaast voerden we gesprekken met Amerikaanse collega's en deden we een literatuurstudie.

Radarnetwerk
Onweersbuien waarin op 2000 à 3000 meter hoogte een draaiende luchtbeweging aanwezig is, worden door het huidige radarnetwerk in de VS vrij goed in de gaten gehouden. Er is dan nog geen ronddraaiende luchtbeweging onder de wolkenbasis, maar voorzichtigheid is wel geboden. Via een geavanceerd waarschuwingssysteem krijgen alle inwoners die zich in de buurt van een dergelijke gesignaleerde bui bevinden een tornadowaarschuwing.

Er treden diverse veiligheidsprocedures in werking. Mensen kunnen bijvoorbeeld het advies krijgen hun eigen kelder of zogeheten cycloonkelders op te zoeken. Cycloonkelders bevinden zich in de meeste steden en dorpen in de Amerikaanse risicostaten (zoals Iowa, Nebraska, Kansas, Oklahoma en Texas). De kelders zijn vaak aangelegd in de buurt van kerken en scholen. In de kelders bevindt zich doorgaans proviand om het een week uit te kunnen houden.

Wie een huis zonder kelder heeft, wordt geadviseerd het laagste punt op te zoeken in het midden van de woning. Een ruimte met de stevigste muren is het geschiktst. Het openen van alle ramen en deuren heeft geen zin, omdat het schade-effect van de wind vele malen groter is dan de lokale drukvermindering.

Waarnemers
Buiten de dorpen staan speciaal opgeleide waarnemers op de uitkijk. In noodsituaties worden deze mensen geactiveerd. Op de prairie houden ze de horizon zeer nauwlettend in de gaten. Menig mensenleven is mede door hun kijkwerk behouden gebleven.

In Nederland zijn tornado's zeldzaam, maar niet uitgesloten. In de laatste juniweek van 1967 was er zelfs sprake van een grote tornado-uitbraak. In een strook van Noord-Frankrijk, via België tot in Zuid-Nederland trok een serie grote tornado's een spoor van verwoesting. Ook de dorpen Chaam en Tricht werden zwaar getroffen en er vielen dan ook slachtoffers te betreuren. In West-Europa gaat het meestal om zwakkere tornado's. De waterhoos laat zich vooral in de late zomer en in het najaar zien boven de Waddenzee en soms ook vlak voor de Nederlandse kust.