Zo ziet een tornado er van binnen uit
Tornado’s worden vaak gezien als allesverwoestende natuurkrachten en vormen regelmatig bedreigingen voor de maatschappij, maar voor de wetenschap zijn ze eigenlijk uitermate interessant. Ondanks decennia aan onderzoek zijn er nog altijd mysteries rondom tornado’s en hun eigenschappen. Eén van deze mysteries is de structuur van binnenin de tornado.De geschikte tornado
Een vrij recente studie geeft meer duidelijkheid over de interne structuur. De studie, uitgevoerd door Amerikaanse meteorologen, behandelt een casestudy van een goed gedocumenteerde tornado in Selden, Kansas op 24 mei 2021. Deze tornado werd volgens het schadebeeld geclassificeerd als EF1 – een tornado van gematigde kracht met windstoten tussen de 138 en 177 km/u.
De Selden-tornado werd door het team van atmosferische wetenschappers gedocumenteerd met behulp van foto's, video’s met hoge resolutie en een mobiele Doppler-radar. Een Doppler-radar zendt radiogolven uit en gebruikt de echo (en golffase) voor locatiebepaling. Een object verder weg zal er langer over doen om een echo terug te sturen, waardoor heel precies kan worden gemeten hoe ver objecten zich van elkaar bevinden. Het is de eerste studie die gebruikmaakt van alle drie de technologieën.
Luchtstromen zichtbaar door vliegende objecten
De luchtbewegingen in een tornado bestaan uit ingewikkelde, turbulente verticale en horizontale luchtstromen. Deze bewegingen zijn vaak verscholen achter een wolk van puin en maken een tornado onvoorspelbaar voor waarnemers aan de grond. Puin zoals zand, takken, stukken dakbedekking en losse huishoudelijke artikelen vliegt rondom de tornado, gevangen in de krachtige luchtstromen. Hetzelfde puin maakt het mogelijk om frame voor frame video ’s en foto’s te analyseren om de luchtstromen te reconstrueren.
De puinwolk van de Selden-tornado was uitermate geschikt voor dit onderzoek omdat het relatief transparant bleef. Zo konden ook objecten aan de achterkant van de tornado waargenomen worden, wat een compleet beeld van de hele luchtkolom opleverde.
Interne structuur onthuld
De resultaten van het onderzoek wijzen op een bijna symmetrische circulatie, met de grootste horizontale windsnelheden nabij de grond (lager dan 50 meter) en de sterkste stijgende luchtstromen aan de voorkant van de tornado. Noordwaartse puintrajecten bewogen zich voornamelijk omhoog, terwijl zuidwaartse puintrajecten zich omlaag bewogen. De analyse wijst ook op een secundaire werveling, waarbij meerdere trechtervormen tegelijkertijd aanwezig zijn.
Schematisch model van de interne tornadostructuur. Het opstijgende puin wordt weergegeven in geel en het dalende puin in lichtblauw. De dikkere paarse en rode pijlen geven de naderende en terugtrekkende Doppler-snelheden aan. Bron: Wakimoto et al., 2025
Wat betreft de oriëntatie van het rondzwevende puin duidt de verdeling van radarreflectiviteit lokaal op een zekere mate van gezamenlijke uitlijning. Gemiddeld genomen bestaat het signaal echter grotendeels uit willekeurig georiënteerd tornadopuin.
Aan de rand van de tornado zijn er verschillende gekromde puintrajecten te zien, welke een indicatie kunnen zijn van “gerecycled” puin: materiaal wordt op grotere hoogte uitgeworpen, buigt neerwaarts en komt terecht in het gebied van instromende lucht op een lager niveau. In dit geval maakt deze beweging deel uit van de tornadocirculatie en verandert het puin simpelweg van richting wanneer het de noordelijke rand van de circulatie bereikt.
