Влажни и суви микропрафови: изненадни смицање ветра и колапс спољне структуре¶

Док торнада привлаче пажњу јавности због својих видљивих левкастих облака, микрорафал је локализован, насилан стуб ваздуха који тоне (downdraft) који вертикално урања из олује, удара у земљу као вода бачена из преокренуте канте и експлодира хоризонтално у свим правцима преко зоне удара ширине 1 до 4 километра (0,6 до 2,5 миље). Потакнут наглим испаравајућим хлађењем кише и топљењем града унутар сувог ваздуха средњег нивоа, упарено са опадајућом тежином падавина (water loading), јак микропраф ствара праволинијски изливни ветар од 160 до 240+ км/х (100 до 150+ мпх), што је по разорној сили еквивалентно ЕФ-2 или ЕФ-3 торнаду. Зато што се микрорафал формира и удари у земљу за мање од 5 до 8 минута, и зато што суви микрорафали настају када киша скоро да и не доспе до земље (virga), фестивалске бине на отвореном, велики свадбени и циркуски шатори, грађевинске скеле, марине, камиони високог профила и широки кровови складишта руше се без упозорења. Ако се изда деструктивно упозорење на грмљавину или видите да се коврча „стопа кише“ или да се шири прстен прашине јури ка вама, одмах потражите појачано склониште у затвореном простору, позовите локалног бројеви за хитне случајеве за било какво заглављивање у структури или оборене далеководе и консултујте наше водиче дерехос и праволинијске олује, торнада, скачући замак и шаторски лофтинг, и несреће на чамцима.

Уради ово сада¶

1. Евакуишите шаторе на отвореном, шаторе, павиљоне, замкове и привремене концертне бине одмах када се грмљавина приближи у кругу од 15 километара (10 миља): Уоквирени шатори за журке, надстрешнице за фестивале и привремени кровови за концерте од алуминијумских решетки су обично оцењени на ударе ветра од највише 10 км/50 км. 50 мпх). Удар од 160 км/х (100 мпх) кида стубове од шатора из земље и баца тешке челичне стубове и расветне решетке на гомилу за мање од 10 секунди.
2. Погледајте небо испод базе облака да видите два визуелна знака непосредног микропровале (Rain Foot и Virga Dust Ring): Потражите тамну, непрозирну стазу јаке кише или града која удара о земљу и извија се на дну као слонова нога (a wet microburst rain foot), или танке завесе кише које испаравају у ваздуху изнад ширег кружног прстена прашине која дува на тлу (a dry microburst). Имате мање од 60 до 180 секунди пре него што удари изливни вртлог.
3. Склониште унутар сталне, ојачане зграде на најнижем спрату, даље од прозора, високог дрвећа и кровова широких распона: Баш као заклон од торнада, пређите у унутрашњи ходник, купатило или подрум. Никада се не склањајте у теретану са широким распоном, малопродајну трговину великих кутија, хангар за авионе или зидано складиште чије челичне кровне греде и зидови који се могу нагнути могу да се отворе или сруше под оптерећењем ветра од 200 км/х.
4. Никада не тражите склониште у паркираном аутомобилу испод дрвећа или поред стубова: Микропровале пуцају на хиљаде зрелих стабала дрвећа и бетонских/дрвених стубова у једном дивергентном правцу. Храстово или борово дебло које пада пригњечи кабину путничког аутомобила равно до седишта.
5. Ако вас ухвате на чамцу или у марини када удари микрорафал, ставите прслук за спасавање (PFD) одмах, спустите сидро или се нагните главом у ветар у празном ходу и останите ниско на палуби: Микробурсти спуштају температуру ваздуха за 10 до 15 степени Целзијуса (18 до 27 степени Фаренхајта) за 30 секунди и подижу стрмо, заслепљујуће бело спреј који се тренутно преврће, капонтоиабокс.
6. Држите се подаље од свих оборених жица, металних ограда и оштећених скела након што се 5 до 15-минутни удар ветра заврши: Микропрафови рутински остављају високонапонске водове под напоном запетљаним у мокре гране и металне ограде од ланаца у радијусу од 3 километра.

Стабло одлучивања: визуелно препознавање микрорафала и тренутно склониште¶

flowchart TD
    SkySign["Олуја са грмљавином која се приближава ИЛИ Вирга / Киша / Прстен прашине видљив испод базе облака"] -->VisualCheck{"Видите коврчање 'кишног стопала' на нивоу земље ИЛИ ширење прстена прашине испод Вирге која испарава?"}
    VisualCheck -->|"Да: Утицај микрорафала за < 1 до 3 минута"| CurrentLoc{"Где се тренутно налазите?"}
    VisualCheck -->|"Не, стандардно упозорење на јаку олују"| CurrentLoc
    CurrentLoc -->|"Под шатором, надстрешницом, концертном бином, скелом или тереном за голф"| RunBuilding["ОДМАХ НАПУСТИТЕ Шатор/БИНУ: Трчите унутар сталне ојачане зграде (никада не останите испод шатора или у близини дрвећа)"]
    CurrentLoc -->|"Унутар куће или пословне зграде"| RoomChoice["Пређите у унутрашњу собу на најнижем спрату даље од прозора и даље од соба надвишених високим дрвећем у дворишту"]
    CurrentLoc -->|"Унутар гимназије, складишта, продавнице великих кутија или хангара"| AvoidSpan["Оставите кровну површину са широким распоном; Склониште у ојачаном језгру тоалета, бетонском степеништу или унутрашњем ходнику"]
    CurrentLoc -->|"На броду / језеру / марини"| BoatAction["Дон спасилачке прслуке одмах; Ловер Саилс/Бимини Топ; Усмерите се у ветар малом брзином или спустите сидро; Сиђите са плутајућих марина докова"]
    CurrentLoc -->|"Вожња аутопутем или рад у камиону с краном/кампом"| VehicleAction["Одмах спустити кран/ваздушну кашику; Повуците камион високог профила са пута даље од дрвећа и надвожњака; Стаи Буцклед"]
    RunBuilding --> PostBlast["Сачекајте 15 минута док излазни вртлог не прође; Чувајте се оборених далековода и савијених стабала са опругама"]
    RoomChoice --> PostBlast
    AvoidSpan --> PostBlast

Метеорологија и физика: Како грмљавина испушта "наопачке торнадо"¶

Физику налета и микро експлозија открио је 1970-их и 1980-их реномирани истраживач јаких олуја Др. Т. Теодор Фуџита (творац Фуџита Торнадо скале), који је истраживао зашто су се комерцијални авиони рушили на завршном приласку током грмљавине и зашто су ваздушна истраживања оштећења шума показала дрвеће оборено у обрасци звезданог праска који се шири од централне тачке, а не уврнут у круг.

1. Дефиниције Мацробурст вс. Мицробурст¶

Метеоролози класификују конвективне падове према хоризонталном пречнику њиховог штетног отиска ветра на површини:

• Макробурст: Интензиван силазни проток чији се штетни ветрови шире на подручје широком веће од 4 километра (2,5 миље), у трајању од 5 до 30 минута са ветровима до 215 км/х (134 мпх).
• Микробурст: Концентрисани, смртоносни силазни млаз чији је штетни отисак 4 километра (2,5 миље) или мање у пречнику, са врхунцем интензитета 2 до 5 минута са хоризонталним вртложним прстенастим ветровима који достижу брзину до **240 до 270 км/х (150 до 150 миља на сат)**1.

2. Термодинамички мотор: хлађење испаравањем, топљење града и пуњење водом¶

Унутар велике кумулонимбус грмљавине, снажно узлазно струјање суспендује милионе тона течне кишнице и леденог града високо у средњој тропосфери (4.000 до 9.000 метара / 13.000 до 30.000 стопа изнад земље). Микроразбијање се покреће када три силе надоле изненада надјачају то узлазно струјање:

1. Отерећење масе падавина (Water/Hail Loading): Сама гравитациона тежина интензивне језгре јаке кише и града окаченог увис почиње да вуче комад ваздуха наниже.
2. Латентна апсорпција топлоте (испаравање и топљење): Како киша и град падају у слој сувог, незасићеног ваздуха који улази у средину или подножје облака, капљице воде брзо испаравају у водену пару (absorbing 2.5 million Joules of heat per kilogram of water) и ледени град топи се (absorbing 334,000 Joules per kilogram).
3. Негативан пад узгона: Ова брза промена фазе хлади силазну ваздушну парцелу за 10 до 20 степени Целзијуса (18 до 36 степени Фаренхајта) хладније од топлог летњег ваздуха који окружује облак. Пошто је хладан ваздух много гушћи и тежи од топлог, овај охлађени стуб ваздуха са кишом постаје негативно плутајући и убрзава се право према земљи као оловни утег, достижући вертикалне брзине надоле од 60 до 100+ км/х (37 до 62+ мпх) непосредно пре него што удари о тло.

3. Удар на тло и Хоризонтални вртложни прстен (Зашто се ветрови удвостручују на нивоу улице)¶

Када ова силазна колона хладног ваздуха удари о чврсто тло, не може да прође под земљом, тако да насилно прска напоље у свих 360 степени:

• На предњој ивици куполе хладног ваздуха која се шири, трење о тло котрља излив у чврсто ротирајући хоризонтални вртложни прстен (rotor) висине од 300 до 1.000 метара (1.000 до 3.300 стопа).
• Унутар доње ивице овог котрљајућег хоризонталног вртложног прстена, само 5 до 50 метара (15 до 165 стопа) изнад земље где стоје куће, дрвеће, шатори и далеководи, брзина излива се комбинује са ротационим окретањем вртлога да би се убрзао хоризонтални праволинијски ветар на **160 до 160 до 160 км/х+ мпх)
• Берноулли усисни и стагнацијски притисак на носу вртлога: Пошто је брзина ваздуха унутар чврстог језгра хоризонталног ротора тако велика док статички притисак опада, вртлог у пролазу врши интензивно аеродинамичко подизање навише на равним крововима, надстрешницама и надстрешницама у истом тренутку као и хоризонтални притисак (stagnation pressure) удара у вертикалне зидове и билборде.

Поређење: влажни микропрахови наспрам суви микропрафови наспрам торнада¶

У зависности од профила влажности ниже атмосфере у вашем региону, микропрафови попримају два драматично различита визуелна облика:

Како уочити микрорафал на небу 2 минута пре него што удари¶

Пошто метеоролошки радар скенира атмосферу у обиму за које је потребно 2 до 5 минута да се заврше, микропраф се може формирати у висини, пасти на земљу и изравнати суседство између радарских скенирања. Научите да читате небо испод летње олује са грмљавином даје вам критичних 60 до 180 секунди потребних за трчање у затвореном простору.

1. Уочавање мокрог микрорафала: падавина која се спушта и „кишна стопала“¶

1. Спуштено бело/сиво језгро: Погледајте испод тамне равне основе летње олује. Влажни микропраф почиње када се густа, блиставо бела или угаљ сива кугла јаке кише и града изненада спусти испод основе облака попут лифта који се спушта према тлу.
2. Кишно стопало за увијање: У тренутку када вертикална киша удари о тло (обично 2 до 5 километара од вас), видећете да кишна завеса избија хоризонтално у нивоу земље и извија се навише на својој предњој ивици као џиновски талас који се ломи или окренута ципела (the rain foot).
3. Зашто је увојак важан: Та усна беле магле и кише која се увија нагоре представља визуелни обрис хоризонталног вртложног прстена од 180 км/х који јури право ка вама по земљи. Одмах се склоните у затвореном простору.

2. Уочавање сувог микробурста: вирга високе базе и прстен прашине који се шири¶

У сувој западној или континенталној клими (или током сувих летњих топлотних таласа), суви микрорафали су изузетно варљиви јер често нема муња, грмљавине и тамног црног олујног облака:

1. Потражите Виргу (кишне завесе које испаравају): Високо на небу испод безопасног кумулуса или висококумулусног облака средњег нивоа, сиве пругасте завесе кише или снега (virga) се спуштају и нестају у ваздуху 1 до 2 километра изнад земље.
2. Невидљиви стуб: Иако су капи кише потпуно испариле, стуб ваздуха охлађен тим испаравањем наставља да се невидљиво спушта надоле брзином од 80 км/х (50 мпх) кроз чист ваздух испод вирге.
3. Прстен прашине који се шири: Када тај невидљиви хладни стуб удари у суво тло, пољопривредно земљиште или грађевинску прљавштину, избацује кружни прстен усковитлане браон прашине који се брзо шири напоље при 120 до 160 км/х (75 до 100 мпх). Ако видите зид или обруч прашине како се диже испод танких вирга облака, одмах напустите све вањске шаторе, скеле, чамце и кровове.

Структурна рањивост и опстанак према локацији¶

1. Догађаји на отвореном: шатори, шатори, гумењаци и опремање бине¶

• Зашто улагање не успе: Велики венчани или фестивалски шатор димензија 12 пута 24 метра (40 к 80 стопа) делује као огромно падобранско једро. Када микрорафал од 150 км/х удари у страну шатора и откотрља се испод надстрешнице, аеродинамичко подизање генерише десетине хиљада Њутна вертикалног подизања, извлачећи челичне шаторске стубове од 1 метра право из влажног тла и претварајући тешке средишње стубове у летећа копља.
• Замкови на надувавање и тобогани на надувавање: Дечји гумењаци без сидрења или са благом кочијом подижу се 15 до 50 метара (50 до 165 стопа) у ваздух сувим налетима микрорафала чак и по сунчаним поподневним сатима када је вирга удаљена неколико километара. Испразните и евакуишите све гумењаке кад год удари ветра пређу 30 до 40 км/х (19 до 25 мпх) или се било која олуја/вирга налази у кругу од 15 километара.
• Грађевинске дизалице, дизалице с корпом и скеле: Торањски кранови морају бити постављени у режиму слободног времена (slewing brake released) пре него што дође до конвективног налета, а радници на висећим љуљашкама, маказастим лифтовима или цевастим скелама морају да се спусте на ниво тла и уђу у језгро зграде одмах када се вирга или олујна ћелија приближи на 15 километара.

2. Пословне зграде широког распона у односу на стамбене куће¶

• Избегавајте широке кровове: Малопродајне продавнице, школске фискултурне сале, дистрибутивна складишта, штале за пољопривредне стубове и хангари за авионе ослањају се на дугачке, лагане челичне греде које се протежу од 30 до 60 метара (100 до 200 стопа) без унутрашњих потпорних стубова. Када хоризонтални вртлог микрорафала тече преко широког равног крова и издува велика врата утоварног пристаништа или врата хангара, унутрашњи притисак стагнације ветра се комбинује са спољним усисом крова да би се цела кровна палуба одлепила и срушио неојачани бетонски блок (CMU) или нагнути зидови према унутра.
• Гаражна врата за становање: У приградској кући, широка дупла гаражна врата су најслабији конструктивни панел. Држите гаражна врата затворена када се олује приближавају, и склоните се у унутрашњи ходник или купатило у приземљу даље од гараже и даље од спаваћих соба које се налазе испод зрелог дрвећа у дворишту.

3. Ваздухопловство и опстанак морског ветра¶

• Зашто су микрорафали смртоносни за авионе (Headwind-to-Tailwind Shear): Када авион лети кроз микрорафал на малој висини (испод 300 метара / 1.000 стопа током полетања или слетања), он прво удари у излазни чеони ветар (који накратко повећава брзину ваздуха и узрокује да пилот смањи снагу мотора или нагиње на доле), затим лети у сплав на сплаву на централном кретању по минуту, 0, вертикала доле (0) неколико секунди касније излази у ветар у леђа од 100 чворова који моментално одузима крилима 60 до 90 чворова назначене брзине, заустављајући летелицу у земљи. Модерни аеродроми користе терминални Доплер метеоролошки радар (TDWR) и Системи упозорења на смицање ветра ниског нивоа (LLWAS) за заустављање полетања и слетања кад год се детектује смицање ветра са микрорафовима.
• Мали чамци, једрилице и веслање на језерима: Микровални удар који прелази језеро удара као тренутни зид урагана, подижући стрме таласе од 1,5 до 2,5 метара (5 до 8 стопа) за мање од 60 секунди и смањујући видљивост у хоризонталном прскању на нулу. Ако не можете да изађете из воде пре него што стигне киша, овуците прслуке за спасавање (PFDs) одмах, спустите сва једра и платнене бимини врхове, затворите све поклопце кабине и или баците сидро са прамца дугим ниском (5:1 до 7:1) или оставите мотор да ради како бисте држали прамац под углом од 45 степени у ветар и таласе док не прође 10-минутни удар.

Регионални бројеви за хитне случајеве и протоколи агенција¶

Често постављана питања¶

Како могу да утврдим да ли је оштећење ветра проузроковано микрорафалом или торнадом?¶

Инспектори Националне метеоролошке службе разликују микрорафле од торнада тако што су мапирали правац у коме су дрвеће, знакови и ограде пали преко пута оштећења. Торнадо је насилно ротирајући вртлог који повлачи ваздух према унутра, остављајући уски, конвергентни траг где оборена стабла леже увијена једно преко другог у различитим правцима. Микропраска је силазна сила која удара у тло и експлодира право ка споља, остављајући шири образац „дивергентног звезданог праска“ где су сва дрвећа и стубови разнесени равно у равним линијама које се шире од централне тачке удара.

Може ли микропраф заиста бити јак као торнадо?¶

Да, док се микрорафал не поклапа са ветровима од 320+ км/х (200+ мпх) насилног торнада ЕФ-4 или ЕФ-5, јак микрорафал рутински генерише праволинијски ветар између 160 и 240+ км/х (100 до 150+ мпх), при чему је најјачи забележени домет код Андревса 1 у Аир89 240 км/х (149,5 мпх). Та брзина ветра је еквивалентна јаком торнаду ЕФ-2 или ЕФ-3 и више је него довољно моћна да преврне авионе, почупа стотине зрелих храстова, откине кровове са домова и уруши неојачане зидане зграде.

Шта је „суви микрорафал“ и како могу да ударе смртоносни ветрови када чак и не пада киша?¶

Суви микропраф се дешава када се грмљавина формира високо изнад врелог, сувог слоја површинског ваздуха (често на америчком западу, високим равницама и унутрашњости Аустралије). Како киша и град падају из високе базе облака у сув ваздух испод, кишне капи потпуно испаравају пре него што стигну до земље (формирајући танке пруге на небу зване вирга). Међутим, испаравање те воде апсорбује огромну количину топлоте, хладећи ваздух у густ, тешки хладни џеп који невидљиво урања у земљу и експлодира напољу брзином од 120 до 160+ км/х под сунчаним или благим облацима без иједне капи кише да удари у тротоар.

Шта је "кишна стопа" мокрог микрорафала?¶

Када густи стуб влажне кише и хладног ваздуха удари вертикално у земљу, кишом испуњен ваздух прска хоризонтално напоље брзином од преко 130 км/х (80 мпх). Трење са земљом тера предњу ивицу тог хоризонталног кишног покривача да се котрља нагоре у вртлог који се окреће, који из даљине изгледа као тамна завеса кише која се избија напоље и савија на дну као људска или слонова нога. Видети кишно стопало како се извија испод грмљавине значи да ће деструктивни силазни ветар погодити вашу локацију за 1 до 3 минута.

Зашто се мој телефон укључио са сиреном за хитне случајеве за упозорење о јакој грмљавини када није било упозорења о торнаду?¶

Од августа 2021. године, Национална метеоролошка служба САД користи вишестепени систем утицаја за упозорења на јака грмљавина. Док стандардна упозорења (за ветрове од 93 км/х / 58 мпх) не покрећу телефонске сирене, сваки пут када Доплеров радар открије микрорафал, макробурст или дерехо који је способан за „разорни“ ветар од најмање 130 км/х (80 мпх) или град величине бејзбола, НВС-ов систем аутоматски прикаче „ВиДеструцтиве Даге“ Упозорења за хитне случајеве (ВЕА) на свим мобилним телефонима у полигону, јер ветар од 130+ км/х микрорафала изазива потпуно исто по живот опасно рушење дрвета, крова и шатора као торнадо ЕФ-0 или ЕФ-1.

Где је најбезбедније место за склониште током јаког микрорафала?¶

Склониште на потпуно истој локацији коју бисте користили за торнадо: најнижи спрат сталне, чврсте зграде (као што је подрум или унутрашњи ходник, орман или купатило) даље од свих прозора и спољашњих врата. Обратите посебну пажњу на велико дрвеће у дворишту: ако је ваш дом приземна или двоспратна кућа са дрвеном конструкцијом окружена високим храстовима или боровима, изаберите унутрашњу просторију на страни куће која је најудаљенија од места где би срушено дебло слетело на кров, и никада се не склањајте у аутомобил, шатор, мобилну кућицу или теретану широког распона.

Шта да радим ако возим високопрофилно возило, камп приколицу или полу-камион када микрорафал удари на аутопут?¶

Камиони са сандуком високог профила, полуприколице, кампери са петим точковима и камп кућице имају огромне вертикалне бочне плоче које делују као једра на бочном ветру од 150 км/х (93 мпх), изазивајући тренутне сударе при превртању. Ако видите кишну стопу, прстен прашине или облак на полицама испред на аутопуту, одмах изађите са аутопута и паркирајте се на отвореном поплочаном плацу даље од дрвећа, стубова и знакова на аутопуту, усмјеравајући нос свог возила директно у надолазећи вјетар тако да вјетар аеродинамички струји преко кабине умјесто да удара у ширу страну стазе. Никада не паркирајте испод надвожњака аутопута, који делује као аеротунел који убрзава налете и блокира саобраћај иза вас.

Повезани водичи¶

• Дерецхос, праволинијске олује и преживљавање од еха
• Торнада: упозорења, сигурне собе и опстанак возила
• Одскочити замак и ветар на надувавање и гушење
• Срушени далеководи и струјни удар возила
• Дрво на кући: структурне опасности и евакуација

Извори и званична упутства¶

• Национална управа за океане и атмосферу (НОАА) - Национална метеоролошка служба (НВС) и Национална лабораторија за јаке олује (НССЛ, Сједињене Државе): Оштећујући ветрови: влажни и суви микропрафови, физика падавина и критеријуми упозорења за деструктивне јаке олује.
• Федерална управа за ваздухопловство (ФАА, Сједињене Државе): Саветодавни циркулар АЦ 00-54: Пилотски водич за смицање ветра - препознавање микропраска, терминални доплер метео радар (ТДВР) и спасавање од бекства.
• Институт за конструкцијско инжењерство Америчког друштва грађевинских инжењера (АСЦЕ/СЕИ): АСЦЕ 7 стандарди оптерећења ветром и испитивање привремених конструкција / колапса фазе под ударима грмљавине.
• Биро за метеорологију (БоМ, Аустралија): Озбиљни удари грмљавине и микропроливи: визуелна идентификација Вирга, кишних стопа и фронтова налета.
• Фујита, Т.Т. (Пројекат истраживања сателита и мезометеорологије Универзитета у Чикагу): Тхе Довнбурст: Мицробурст анд Мацробурст - СМРП Ресеарцх Папер 210.