шкала Фудзиты
Шкала оценки интенсивности торнадо

шкала Фудзиты
ШкалаСкоростьПовреждать
Ф0< 73 миль/чСвет
Ф173–112 миль/чУмеренный
Ф2113–157 миль/чЗначительный
Ф3158–206 миль/чСерьезный
Ф4207–260 миль/чРазрушительный
Ф5261–318 миль/чНевероятный

Шкала Фудзиты ( F-шкала ; / f u ˈ dʒ iː t ə / ), или шкала Фудзиты–Пирсона ( шкала FPP ), представляет собой шкалу для оценки интенсивности торнадо , основанную в первую очередь на ущербе, который торнадо наносят сооружениям и растительности, созданным человеком. Официальная категория шкалы Фудзиты определяется метеорологами и инженерами после наземного или воздушного обследования ущерба , или обоих; и в зависимости от обстоятельств, моделей наземных вихрей ( циклоидальных отметок), данных метеорологических радаров , показаний очевидцев, сообщений СМИ и изображений ущерба, а также фотограмметрии или видеограмметрии, если доступна запись кинофильмов. Шкала Фудзиты была заменена на расширенную шкалу Фудзиты (EF-шкалу) в Соединенных Штатах в феврале 2007 года. В апреле 2013 года Канада приняла шкалу EF вместо шкалы Фудзиты вместе с 31 «конкретным показателем ущерба», используемым Министерством охраны окружающей среды Канады (EC) в своих рейтингах. [1] [2]

Фон

Шкала была введена в 1971 году Тедом Фудзитой из Чикагского университета в сотрудничестве с Алленом Пирсоном , главой Национального центра прогнозирования сильных штормов/NSSFC (в настоящее время Центр прогнозирования штормов /SPC). Шкала была обновлена ​​в 1973 году с учетом длины и ширины пути. В Соединенных Штатах, начиная с конца 1970-х годов [3] , торнадо оценивались вскоре после возникновения. Шкала Фудзиты применялась ретроспективно к торнадо, зарегистрированным в период между 1950 годом и принятием шкалы в Национальной базе данных торнадо Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA) . Фудзита оценил торнадо с 1916 по 1992 год [4] [5] , а Том Гразулис из The Tornado Project задним числом оценил все известные значительные торнадо (категории F2–F5 или повлекшие за собой гибель людей) в США с 1880 года. [6] Шкала Фудзиты была принята в большинстве регионов за пределами Соединенного Королевства . [ требуется ссылка ]

1 февраля 2007 года шкала Фудзиты была выведена из эксплуатации, и в США была введена расширенная шкала Фудзиты . [7] Новая шкала более точно сопоставляет скорость ветра с серьезностью ущерба, нанесенного торнадо. [8]

Хотя каждый уровень ущерба связан со скоростью ветра, шкала Фудзиты фактически является шкалой ущерба, и скорости ветра, связанные с перечисленным ущербом, не подвергаются строгой проверке. Расширенная шкала Фудзиты была сформулирована в связи с исследованиями, которые показали, что скорости ветра, необходимые для нанесения ущерба интенсивными торнадо по шкале Фудзиты, значительно завышены. Процесс экспертного выявления с ведущими инженерами и метеорологами привел к скорости ветра шкалы EF, но они смещены относительно строительной практики США. Шкала EF также улучшила описания параметров ущерба. [ необходима цитата ]

Вывод

Диаграмма, иллюстрирующая взаимосвязь между шкалами чисел Бофорта, Фудзиты и Маха.

Первоначальная шкала, выведенная Фудзитой, представляла собой теоретическую 13-уровневую шкалу (F0–F12), разработанную для плавного соединения шкалы Бофорта и шкалы чисел Маха . F1 соответствует двенадцатому уровню шкалы Бофорта, а F12 соответствует числу Маха 1,0. F0 был помещен в положение, указывающее на отсутствие повреждений (приблизительно восьмой уровень шкалы Бофорта), по аналогии с тем, как нулевой уровень Бофорта указывает на слабый или отсутствующий ветер. Из этих чисел скорости ветра были сделаны качественные описания повреждений для каждой категории шкалы Фудзиты, а затем эти описания использовались для классификации торнадо. [9]

В то время, когда Фудзита вывел шкалу, было мало информации об ущербе, причиненном ветром, поэтому первоначальная шкала представляла собой не более чем обоснованные предположения о диапазонах скорости ветра для определенных уровней ущерба. Фудзита предполагал, что на практике будут использоваться только F0–F5, поскольку это охватывало все возможные уровни ущерба каркасным домам, а также ожидаемые предполагаемые границы скорости ветра. Однако он добавил описание для F6, которое он назвал «немыслимым торнадо», чтобы учесть скорость ветра, превышающую F5, и возможные достижения в анализе ущерба, которые могли бы это показать. [10] В общей сложности два торнадо получили рейтинг F6, но оба были позже понижены до F5. [11]

На основе аэрофотоснимков нанесенного ущерба Фудзита присвоил самому сильному торнадо 1974 года , который затронул Ксению, штат Огайо, предварительную оценку интенсивности F6 по шкале ± 1. [12] Ущерб от торнадо F5 в Бирмингеме и Смитфилде 1977 года был обследован Тедом Фудзитой, и он «играл с идеей оценить торнадо Смитфилд как F6». [13] В 2001 году эксперт по торнадо Томас П. Гразулис заявил в своей книге F5–F6 Tornadoes : «По моему мнению, если когда-либо и был заснят на видео торнадо F6, то это был торнадо в Пампе, штат Техас, 1995 года ». [14] В 2023 году Центр прогнозирования штормов и Национальная метеорологическая служба Нормана, штат Оклахома, объявили , что торнадо Лаббок 1970 года изначально имел рейтинг F6, который позже был понижен до официального рейтинга F5. [15]

Более того, с тех пор было обнаружено, что первоначальные цифры скорости ветра выше фактических скоростей, необходимых для нанесения ущерба, описанного в каждой категории. Ошибка проявляется в большей степени по мере увеличения категории, особенно в диапазоне от F3 до F5. NOAA отмечает, что «точные цифры скорости ветра на самом деле являются догадками и никогда не были научно подтверждены. Различные скорости ветра могут вызывать похожие повреждения в разных местах — даже от здания к зданию. Без тщательного инженерного анализа ущерба от торнадо в любом случае фактические скорости ветра, необходимые для нанесения этого ущерба, неизвестны». [10] С тех пор была создана расширенная шкала Фудзиты с использованием более точных оценок ветра инженерами и метеорологами.

Параметры

Шесть категорий перечислены здесь в порядке возрастания интенсивности.

  • Рейтинг любого конкретного торнадо соответствует самому серьезному ущербу для любого надежно построенного каркасного дома или сопоставимому уровню ущерба по результатам инженерного анализа других повреждений.
  • Поскольку шкала Фудзиты основана на тяжести повреждений, вызванных сильным ветром, торнадо, превышающий F5, является неизмеримой теоретической конструкцией. Повреждение каркасных домов не может превышать полное разрушение и рассеивание обломков, что составляет повреждение F5. Торнадо со скоростью ветра более 319 миль в час (513 км/ч) возможно, поскольку у торнадо Бридж-Крик-Мур в 1999 году скорость ветра составляла 321 милю в час (517 км/ч), но это измерение не было вблизи уровня земли.
ШкалаОценка скорости ветра [7]Частота [16]Потенциальный ущерб [7]
миль/чкм/ч
Ф0 40–7264–11644.14%Легкий ущерб.
Хорошо построенные конструкции обычно не повреждаются, хотя иногда в них выбиваются окна, а крыши и дымоходы получают незначительные повреждения. Рекламные щиты и большие вывески могут быть сбиты. У деревьев могут быть сломаны большие ветви, и их можно выкорчевать, если у них неглубокие корни.		Хорошо построенные конструкции обычно не повреждаются, хотя иногда в них выбиваются окна, а крыши и дымоходы получают незначительные повреждения. Рекламные щиты и большие вывески могут быть сбиты. У деревьев могут быть сломаны большие ветви, и их можно выкорчевать, если у них неглубокие корни.
Ф1 73–112117–18034,24%Умеренный ущерб.
Повреждения мобильных домов и других временных сооружений становятся значительными, а автомобили и другие транспортные средства могут быть вытолкнуты с дороги или перевернуты. Постоянные сооружения могут получить серьезные повреждения крыш.		Повреждения мобильных домов и других временных сооружений становятся значительными, а автомобили и другие транспортные средства могут быть вытолкнуты с дороги или перевернуты. Постоянные сооружения могут получить серьезные повреждения крыш.
Ф2 113–157181–25316.17%Значительный ущерб.
Хорошо построенные конструкции могут понести серьезные повреждения, включая потерю крыши, а в плохо построенных конструкциях может произойти обрушение некоторых внешних стен. Однако мобильные дома разрушаются. Транспортные средства могут быть подняты над землей, а более легкие объекты могут стать небольшими ракетами, нанося ущерб за пределами основного пути торнадо. В лесистых районах большой процент деревьев сломан или вырван с корнем.		Хорошо построенные конструкции могут понести серьезные повреждения, включая потерю крыши, а в плохо построенных конструкциях может произойти обрушение некоторых внешних стен. Однако мобильные дома разрушаются. Транспортные средства могут быть подняты над землей, а более легкие объекты могут стать небольшими ракетами, нанося ущерб за пределами основного пути торнадо. В лесистых районах большой процент деревьев сломан или вырван с корнем.
Ф3 158–206254–3324,35%Серьёзные повреждения.
Несколько частей пострадавших зданий остаются стоять. Надежно построенные конструкции теряют все внешние и некоторые внутренние стены. Незакрепленные дома сметаются, а дома с плохим закреплением могут полностью разрушиться. Поезда и вагоны переворачиваются. Небольшие транспортные средства и предметы схожего размера поднимаются с земли и разлетаются как снаряды. Лесные районы страдают почти от полной потери растительности, и может произойти окорка некоторых деревьев.		Несколько частей пострадавших зданий остаются стоять. Надежно построенные конструкции теряют все внешние и некоторые внутренние стены. Незакрепленные дома сметаются, а дома с плохим закреплением могут полностью разрушиться. Поезда и вагоны переворачиваются. Небольшие транспортные средства и предметы схожего размера поднимаются с земли и разлетаются как снаряды. Лесные районы страдают почти от полной потери растительности, и может произойти окорка некоторых деревьев.
Ф4 207–260333–4181.00%Разрушительный ущерб.
Хорошо построенные дома превращаются в короткую кучу мусора среднего размера на фундаменте. Дома с плохим или отсутствующим креплением полностью сметаются. Большие, тяжелые транспортные средства, включая самолеты, поезда и большие грузовики, можно толкать, многократно переворачивать или поднимать и бросать. Большие, здоровые деревья полностью окоривают и обламывают у самой земли или полностью вырывают с корнем и превращают в летающие снаряды. Легковые автомобили и предметы аналогичного размера можно поднимать и бросать на значительные расстояния.		Хорошо построенные дома превращаются в короткую кучу мусора среднего размера на фундаменте. Дома с плохим или отсутствующим креплением полностью сметаются. Большие, тяжелые транспортные средства, включая самолеты, поезда и большие грузовики, можно толкать, многократно переворачивать или поднимать и бросать. Большие, здоровые деревья полностью окоривают и обламывают у самой земли или полностью вырывают с корнем и превращают в летающие снаряды. Легковые автомобили и предметы аналогичного размера можно поднимать и бросать на значительные расстояния.
Ф5 261–318419–5120,10%Невероятный ущерб.
Хорошо построенные и надежно закрепленные дома снимаются с фундаментов и взлетают в воздух, прежде чем полностью исчезнуть. Обломки этих домов разбрасываются на многие мили, а фундаменты полностью подметаются. Крупные, армированные сталью конструкции, такие как школы, полностью сравняются с землей. Низкорослая трава и растительность измельчаются с земли. Деревья полностью окорены и сломаны. Образуется очень мало узнаваемого структурного мусора, большинство материалов измельчаются до грубой смеси мелких гранулированных частиц и рассеиваются. Большие, многотонные автомобили со стальным каркасом и сельскохозяйственное оборудование часто искажаются до неузнаваемости и разбрасываются на многие мили или полностью превращаются в неузнаваемые части. Высотные здания рушатся или имеют серьезные структурные деформации. Официальное описание этого ущерба подчеркивает экстремальный характер разрушений, отмечая, что «невероятные явления могут и будут происходить».		Хорошо построенные и надежно закрепленные дома снимаются с фундаментов и взлетают в воздух, прежде чем полностью исчезнуть. Обломки этих домов разбрасываются на многие мили, а фундаменты полностью подметаются. Крупные, армированные сталью конструкции, такие как школы, полностью сравняются с землей. Низкорослая трава и растительность измельчаются с земли. Деревья полностью окорены и сломаны. Образуется очень мало узнаваемого структурного мусора, большинство материалов измельчаются до грубой смеси мелких гранулированных частиц и рассеиваются. Большие, многотонные автомобили со стальным каркасом и сельскохозяйственное оборудование часто искажаются до неузнаваемости и разбрасываются на многие мили или полностью превращаются в неузнаваемые части. Высотные здания рушатся или имеют серьезные структурные деформации. Официальное описание этого ущерба подчеркивает экстремальный характер разрушений, отмечая, что «невероятные явления могут и будут происходить».

шкала Пирсона

В 1973 году Аллен Пирсон добавил дополнительные параметры длины и ширины пути к шкале Фудзиты. В этой версии каждому торнадо будет присвоен один рейтинг по шкале Фудзиты и два рейтинга по шкале Пирсона. Например, торнадо, оцененный по F4 на основе ущерба с длиной пути 63 мили (101 км) и шириной пути 800 ярдов (730 м), будет оценен как F,P,P 4,4,4. Однако использование шкал Пирсона не было широко распространено, и более распространенным оставалось простое перечисление длины и ширины пути торнадо напрямую. [6]

шкала Пирсона
ШкалаДлина путиШирина пути
–<0,3 мили (0,48 км)<6 ярдов (5,5 м)
П00,3–0,9 мили (0,48–1,45 км)6–17 ярдов (5,5–15,5 м)
П11,0–3,1 мили (1,6–5,0 км)18–55 ярдов (16–50 м)
П23,2–9,9 миль (5,1–15,9 км)56–175 ярдов (51–160 м)
П310–31 миль (16–50 км)176–566 ярдов (161–518 м)
П432–99 миль (51–159 км)0,3–0,9 мили (0,48–1,45 км)
П5100–315 миль (161–507 км)1,0–3,1 мили (1,6–5,0 км)

Рейтинговые классификации

Классификации рейтинга торнадо
Ф0Ф1Ф2Ф3Ф4Ф5
СлабыйСильныйЖестокий
Значительный
Интенсивный

Для таких целей, как изучение климатологии торнадо , рейтинги шкалы Фудзиты могут быть сгруппированы в классы. [6] [17] [18]

Вывод из эксплуатации в США

Шкала Фудзиты, введенная в 1971 году как средство для дифференциации интенсивности торнадо и площади пути, приписывала скорости ветра к повреждениям, которые были, в лучшем случае, обоснованными догадками. [19] Фудзита и другие сразу это поняли, и интенсивный инженерный анализ проводился в течение оставшейся части 1970-х годов. Это исследование, а также последующие исследования показали, что скорости ветра торнадо, необходимые для нанесения описанного ущерба, на самом деле были намного ниже, чем указывала шкала F, особенно для верхних категорий. Кроме того, хотя шкала давала общие описания повреждений, которые мог нанести торнадо, она давала мало свободы для прочности конструкции и других факторов, которые могли привести к тому, что здание получило больше повреждений при более низких скоростях ветра. Фудзита попытался решить эти проблемы в некоторой степени в 1992 году с помощью модифицированной шкалы Фудзиты, [20] но к тому времени он был уже наполовину на пенсии, а Национальная метеорологическая служба не имела возможности обновить ее до совершенно новой шкалы, поэтому она в значительной степени осталась непринятой. [21]

В Соединенных Штатах 1 февраля 2007 года [1] шкала Фудзиты была выведена из эксплуатации в пользу того, что ученые считают более точной расширенной шкалой Фудзиты. Метеорологи и инженеры, которые разработали шкалу EF, считают, что она улучшает шкалу F по многим параметрам. Она учитывает различные степени повреждений, возникающих в различных типах сооружений, как искусственных, так и естественных. Расширенные и уточненные показатели повреждений и степени повреждений стандартизируют то, что было несколько неоднозначным. Также считается, что она обеспечивает гораздо более точные оценки скорости ветра и не устанавливает верхнего предела скорости ветра для самого высокого уровня, EF5. Министерство окружающей среды Канады начало использовать расширенную шкалу Фудзиты в Канаде 1 апреля 2013 года. [22] США и Канада являются единственными странами, официально принявшими расширенную шкалу Фудзиты.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab "Шкала ущерба от торнадо Фудзита". spc.noaa.gov . Получено 27 мая 2017 г. .
  2. ^ "Шкала Фудзиты – Шкала ущерба от торнадо". factsjustforkids.com . Получено 14 июня 2019 г. .
  3. ^ Эдвардс, Роджер; Ладью, Джеймс Г.; Ферри, Джон Т.; Шарфенберг, Кевин; Майер, Крис; Коулборн, Уильям Л. (1 мая 2013 г.). «Оценка интенсивности торнадо: прошлое, настоящее и будущее» (PDF) . Бюллетень Американского метеорологического общества . 94 (5): 641– 653. Bibcode : 2013BAMS...94..641E. doi : 10.1175/BAMS-D-11-00006.1. ISSN  1520-0477. S2CID  7842905.
  4. ^ Макдональд, Джеймс Р. (2001). «Американское метеорологическое общество». Бюллетень Американского метеорологического общества . 82 (1): 63– 72. Bibcode :2001BAMS...82...63M. doi : 10.1175/1520-0477(2001)000<0063:TTFHCT>2.3.CO;2 .
  5. ^ Маккарти, Дэниел. «Исследования торнадо в Северной Медведице и их влияние на национальные торнадо» (PDF) . www.spc.noaa.gov .
  6. ^ abc Grazulis, Thomas P. (июль 1993). Значительные торнадо 1680–1991 . Сент-Джонсбери, Вермонт : Проект фильмов об окружающей среде «Торнадо». ISBN 978-1-879362-03-1.
  7. ^ abc Fujita Tornado Damage Scale Storm Prediction Center . Доступно 20 мая 2009 г.
  8. ^ Центр, Прогнозирование штормов. "NOAA's NWS Storm Prediction Center". www.spc.noaa.gov . Получено 20 декабря 2024 г. .
  9. ^ "Центр прогнозирования штормов". spc.noaa.gov . Получено 27 мая 2017 г. .
  10. ^ ab Tornado FAQ. Центр прогнозирования штормов. Сайт доступен 27 июня 2006 г.
  11. ^ Анна, Карли (26 октября 2023 г.). «Объяснение торнадо „Непостижимый F6“» ( Видео ) . YouTube . @CarlyAnnaWx. Архивировано из оригинала 26 октября 2023 г. Получено 26 октября 2023 г.
  12. ^ Фудзита, Т. Теодор (1974). «Вспышка гигантского торнадо 3 апреля 1974 года» (PDF) .
  13. ^ "4 апреля 1977 г., Смитфилдский торнадо F5". Национальная метеорологическая служба . Получено 8 апреля 2022 г.
  14. ^ Томас П. Гразулис (2021). Торнадо F5-F6 . Проект «Торнадо».
  15. ^ Роджер Эдвардс (SPC); Мэтью С. Эллиотт (SPC); Патрик Т. Марш (SPC; Дуглас А. Спихегер (NWS). «Ошибки, странности и артефакты в данных о торнадо в США, 1995–2021» ( PDF) . Публикации Центра прогнозирования штормов : 1–10 . Получено 11 января 2023 г. .
  16. ^ "Данные WCM Центра прогнозирования штормов". Центр прогнозирования штормов . Получено 15 сентября 2021 г.
  17. ^ Шкала интенсивности торнадо Фудзиты, архивировано: Архивировано 30 декабря 2011 г., на Wayback Machine
  18. ^ Брукс, Гарольд. "index". nssl.noaa.gov . Архивировано из оригинала 4 октября 2012 г. Получено 27 мая 2017 г.
  19. ^ Фудзита, Тецуя Теодор (1971). Предлагаемая характеристика торнадо и ураганов по площади и интенсивности . Чикаго: Чикагский университет.
  20. ^ Центр, Прогнозирование штормов. "NOAA's NWS Storm Prediction Center". www.spc.noaa.gov . Получено 27 мая 2017 г. .
  21. ^ Фудзита, Тецуя Теодор (1992). Мемуары о попытке раскрыть тайну сильных штормов . Чикаго: Чикагский университет.
  22. ^ Оценка ущерба от торнадо: шкала EF против шкалы F. Торонто видел несколько торнадо с 1900-х годов. Архивировано 27 апреля 2013 года в Wayback Machine

Библиография

  • Маршалл, Тимоти П. (2001). «Рождение шкалы Фудзиты». Storm Track . 24 (3): 6–10 .
  • Эдвардс, Роджер ; Дж. Г. Ладью; Дж. Т. Ферри; К. Шарфенберг; К. Майер; В. Л. Коулборн (2013). «Оценка интенсивности торнадо: прошлое, настоящее и будущее». Bull. Amer. Meteor. Soc . 94 (5): 641– 653. Bibcode : 2013BAMS...94..641E. doi : 10.1175/BAMS-D-11-00006.1 . S2CID  7842905.
  • Улучшенная шкала F для повреждений от торнадо ( SPC )
  • Расширенная шкала Фудзиты (шкала EF) (SPC)
  • Руководство по проведению исследований конвективных штормов (NWS SR146)
  • Торнадо: инженерно-ориентированная перспектива (NWS SR147)
  • Архивные записи Фудзиты ( Техасский технический университет )
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Fujita_scale&oldid=1273592659#Derivation"