Naukowcy chcą postawić mur, który zapobiegnie tornadom

Przez ostatnie dwa miesiące tornada raz po raz nawiedzały środkowowschodnie stany USA. Ale w tym roku sezon tornad, który zazwyczaj kończy się w czerwcu, przedłuża się. Prognozy pogody na długi amerykański weekend  z okazji Dnia Niepodległości 4 lipca są zatrważające. Meteorolodzy przewidują nasilenie ekstremalnych zjawisk pogodowych. Środkowy Zachód USA może doświadczyć kolejnych tornad, a na atlantyckim wybrzeżu od Florydy po Nowy Jork meteorolodzy zapowiadają gwałtowne tropikalne burze.

Tornado to wirująca z olbrzymią prędkością kolumna powietrza przyjmująca kształt leja. Najwęższy jest przy powierzchni ziemi, a szerszym krańcem sięga podstawy chmur. Dolna część leja porywa ze sobą tumany pyłu i kamienie. Im większa energia tornada, tym większe są odłamki i przedmioty porwane przez taką  trąbę powietrzną.

Przeciętny  roczny bilans strat spowodowanych przez tornada to 80 zabitych, 1500 rannych, nie licząc gigantycznych strat materialnych. Dotychczas nie było sposobu, aby  tornadom zapobiegać.

To dlatego koncepcja, którą przedstawił prof. Rongjia Tao, fizyk z Uniwersytetu Temple w Filadelfii, wzbudziła w USA wielkie emocje. Proponuje on zbudować wysokie mury w poprzek Alei Tornad. Taką nazwę nosi obszar między Górami Skalistymi i Appalachami, na którym trąby powietrzne występują szczególnie często. Aleja Tornad obejmuje stany: Teksas, Oklahoma, Kansas, Nebraska, Iowa i Południowa Dakota.

Niskie, ale skuteczne

Aby zatrzymać śmiercionośne trąby powietrzne, mur musiałby mieć 300 metrów wysokości. Pomysł został zaprezentowany na łamach „Journal of Modern Physics B".

Naukowiec wpadł na pomysł murów, kiedy pracował w Southern Illinois University w Carbondale. Badał różnice  ryzyka wystąpienia tornada między Waszyngtonem a okolicami hrabstwa Gallatin w stanie Montana. Wysunął teorię, że Gallatin jest lepiej chronione przed tornadami dzięki niewielkim wzgórzom na południowej granicy hrabstwa, zwanym Shawnee Hills. Wzgórza te mają zaledwie ?250 m wysokości. Podobnie ukształtowany teren badacz widział także w Chinach, gdzie wzgórza Jiang-Huai, które mają zaledwie 300 metrów wysokości, i dwa inne pasma niewielkich wzniesień rozciągające się ze wschodu na zachód dość skutecznie chronią równiny tego kraju przed trąbami powietrznymi.

Rongjia Tao założył powstanie trzech ścian przebiegających ze wschodu na zachód. Pierwszy mur na północ od Alei Tornad powinien stanąć w Dakocie Północnej, drugi w środku, gdzieś w Oklahomie, a ostatni rozciągałby w poprzek południowego Teksasu i Luizjany.

Teoretycznie te bariery powstrzymałyby ciepłe, wilgotne powietrze, które płynie z dużą prędkością na północ, i nie dopuściły do kolizji z zimnym przepływającym z północnego zachodu na południe.

Uwięzione powietrze

Propozycja ta spotkała się jednak z gwałtownymi protestami naukowców, którzy zajmują się badaniami powstawania tornad.

– Kiedy usłyszałem o tym pierwszy raz, pomyślałem, że to żart – powiedział prof. Paul Markowski, meteorolog z Pennsylvania State University (Penn State) portalowi ScienceDaily.

Fizycy zarzucają prof. Tao, że posługuje się modelami powstawania tornad, które już odeszły do lamusa.

– Oparł się na niemal całkowicie błędnych złożeniach – powiedział Harold Brooks, meteorolog z Narodowej Administracji Atmosfery i Oceanu (NOAA). – Według tych założeń powodem tak wielu tornad w środkowych stanach USA jest intensywny przepływ ciepłego wilgotnego powietrza nisko nad ziemią z południa i spotkanie z zachodnimi wiatrami od Gór Skalistych wiejących wyżej, które przynoszą stosunkowo chłodne, suche powietrze.

Według najnowszych badań, których wyniki zostały opublikowane na łamach magazynu „Bulletin of the American Meteorological Society" – pojęcie ścierających się ze sobą mas powietrza jako przyczyny powstawania trąb powietrznych powinno być już dawno zapomniane.

– Masy powietrza cały czas nacierają na siebie, ale nie zawsze powodują tornada – argumentuje prof. Markowski. – Co więcej, tornada mogą powstawać nawet wtedy, kiedy nie ma kolizji między nimi. Gwałtowne zjawiska pogodowe powstają raczej wtedy, kiedy ciepłe, wilgotne powietrze zostaje uwięzione pod zimniejszym. Dopiero taka niestabilność powoduje powstanie wirującego wiatru wznoszącego, który może doprowadzić do powstania trąby powietrznej.

Tezę tę ma potwierdzać fakt, że pasma wzgórz  rozciągające się ze wschodu na zachód, takie jak Wichita, Arbuckle i Ouachita w Oklahomie i Arkansas, nie są w stanie zapobiec powstawaniu tornad. – Wątpliwe, aby przeszkodziły temu wysokie mury, jakie proponuje prof. Tao –  dodaje Brooks.

Oliwy do ognia dolał Brice Coffer, doktorant na Uniwersytecie Stanu Karolina Północna. Przeprowadził symulację komputerową. Wykorzystał Weather Research and Forecasting Model, używany przez meteorologów amerykańskich do prognozowania burz z piorunami i tornad. Badacz odtworzył burzę, która zrodziła śmiertelne tornado w Oklahomie w maju 2013 roku.

Sprawdził trzy różne scenariusze: jeden z zastosowaniem murów prof. Tao, drugi bez żadnych zmian i zupełnie nierealny z murami wysokości 2,5 km. Co się okazało?

Ściany wysokości 300 metrów nie miały istotnego wpływu na formowanie się i przebieg tornada. Gigantyczne mury blokowały przepływ powietrza, ale miały nieoczekiwane konsekwencje. Burze i tornada przemieszczały się na wschód, nad rzekę Missisipi.

Zamrożona burza

Prof. Tao jednak nie daje za wygraną. Korzystał z grantu U.S. Naval Research Lab i ma nadzieję uzyskać dalsze fundusze na budowę eksperymentalnych murów, które pozwolą na potwierdzenie przydatności pomysłu.

– Gdy testy terenowe przebiegną pomyślnie, ludzie zaakceptują ten pomysł, a mury będą mogły być stopniowo rozszerzane, aby wyeliminować poważne zagrożenie występujące w całej Alei Tornad – powiedział prof Tao ScienceDaily.

Dodał, że z zadowoleniem przyjmuje komentarze sceptyków i ma nadzieję, że jego propozycja przynajmniej pobudzi prowadzenie badań nad sposobami powstrzymywania tornad.

Jednym z pomysłów, które według ekspertów od przewidywania pogody mogą być bardzo skuteczne, jest... zamrożenie tornada. – Jeśli zbliżająca się burza zostanie potraktowana bardzo zimnym powietrzem, prawdopodobnie może zostać zduszona – powiedział prof. Markowski.