Monday, July 23, 2012

Tornaado Elva lähistel 20. juulil 2012

Informatsioon võib uute faktide valguses muutuda. Autor väljendab oma isiklikke seisukohti. Kommentaarid ning parandused on teretulnud.


Reede pärastlõunal kella 15:00 paiku Eesti aja järgi ilmus Lagujast vaadatuna põhjaloodetaevasse lehterpilv, mis oli nähtaval ligi veerand tundi. Nähtaval oleku jooksul, eriti kella 15:10 paiku, ulatus pilvelehter väga madalale. Täiendav analüüs on viinud mu järelduseni, et vähemalt lühiajaliselt võis Elva lähistel olla ka kontakt maapinnaga ning seega võis tegemist olla tornaadoga[1 - AMS 2000], mis ei olnud küll seotud mesotsükloniga.

Atmosfääri seisund tornaado ajal

Atmosfääri ülakihi vaatluste puudumisel lähtun kohaliku atmosfääri kirjeldamisel mudeliandmetest. Järgneval joonisel on kujutatud NCEP GDAS(Global Data Assimilation System) ühe kraadise resolutsiooniga andmete arhiivist saadud hinnangut atmosfääri kohta meie piirkonnas kell 12:00 UTC 20. juulil 2012.
GDAS1 andmete järgi genereeritud atmosfääri vertikaalne läbilõige 20. juulil kell 12 UTC(15 Eesti aja järgi)
Esimese asjana hakkab silma väga järsk õhutemperatuuri langus väga madalatel kõrgustel. Esimesel paarisajal meetril paistab õhk olevat suisa absoluutselt ebastabiilne(temperatuuri vertikaalne gradient on suurem kuivadiabaatilisest gradiendist). Samas - samamoodi justkui kukuks järsult esimesel paarisajal meetril ka kastepunkt. Pean tõenäoliseks, et ilmselt on atmosfääri ülemistel kihtidel automaatselt lähtutud varasematest mudeliennustustest ning lihtsalt kõige alumisele õhukihile on märgitud värsked vaatlusandmed peale, ülakihi andmeid "kohendamata." Ma ei väida, et see on põhjus, miks niivõrd järsk muutus diagrammil kahel kõige alumisemal rõhutasandil toimub, kuid samas ei tundu andmetes kajastuv stsenaarium ka väga reaalne. Sellest "kahtlasest" piirkonnast kõrgemal langeks temperatuur praktiliselt kondensatsioonitasapinnani umbes 1 km(tõstetud maapinnalt) kõrgusel peaaegu kuivadiabaatilise gradiendi järgi. Nii järsk temperatuuri gradient on üks mesotsükloniga mitte seotud tornaado tekkeks soodsa olukorra "koostisosa"[2 - Davies]. 
Teine tähelepanek diagrammilt on konvektiivse tõkke puudumine(seda juhul kui õhumassi hakata "tõstma" maapinnalt - loe eelnevat lõiku!) Vaba konvektsiooni tasapind on teoreetiliselt sama kõrge kui kondensatsioonitasapind. Ilmselt võis väike konvekiivne tõke siiski olla, kuid see oli väike. Kolmandaks panen tähele nõrku tuuli ka kõrgemates õhukihtides. Selline situatsioon meenutab mulle 9. juulit 2011 kui äikesepilved ei liikunud peaaegu üldse ning vähemalt kahest kohast tulid teated lehterpilvede kohta(mille küll ajakirjandus automaatselt tornaadoks lahterdas, kuigi vähemalt Internetti postitatud videotel oli maapinnakontakt kaheldav). Seekord nii "aeglased" äikesepilved reedel siiski polnud, neil oli põhja-lõunasuunaline komponent märgatav.

Sündmuste käik Lagujast nähtuna

Orienteeruvalt kella 14:50'ks (eaj.) paiku oli põhjataevasse ilmunud moodustuv rünksajupilvede kogum.  Eesti Meteoroloogia ja Hüdroloogia Instituudi(EMHI) radaripiltidel oli näha rünksajupilvede kõrgumine. Kell 14:55 läksin korraks välja, kui põhjataevas olev pilvisus oli muutunud üsnagi muljetavaldavaks:
Mobiiltelefonilt tehtud pilt kella 14:55 paiku.
Kaamera on suunatud põhja (±15 kraadi) ning nagu näha, siis on kõrgumas uus "rakk." Kirde pool on näha intensiivset hoogsadu, mõnede sotsiaalvõrgustike kaudu laekunud teadete järgi esines selle sajuala all ka rahet. Pange tähele madaldumist vasakul poolel asuvate puude juures. Sellel hetkel ei osanud ma siiski veel oodata järgnevalt toimuvat. Läksin tuppa tagasi kaamera ning statiivi järele. Lootuses filmida läheneva pilvesüsteemi pilvealuseid, et selle põhjal pilvede liikumisest time lapse videot teha läksin kell 15:02 digikaameraga Canon Powershot A1200 ning statiiviga õue. Jõudes aga kohta kus pilvele hea vaade avanes, nägin põhjaloodetaevas lehterpilve. Hetkega sai pandud kaamera statiiviga paika ning alustasin filmimist. Järgneva kümne minuti jooksul lähenes pilvelehter siit vaadatuna maapinnale, eriti lähedal oli ta ajavahemikus 15:07-15:11. Kontakti maapinnaga ei olnud võimalik koheselt tuvastada. Lehter kadus vaateväljast kella veerand neljaks pärastlõunal ning peagi algas vihm. Samuti tugevnes lõunatuul. Järgmise tunni jooksul esines vihma ning õhutemperatuur langes.

Video järelanalüüs

Sündmuse käigus ei suutnud ma esialgu visuaalselt kindlalt näha, kas pöörlemine aset leidis, seda isegi siis kui ma binokli välja otsisin ning sellega pilve vaatlesin. Binokli otsimisega läks mitu minutit aega ning seetõttu ma ilmselt ei pruukinud selgemini nähtavat pöörlemist näha. Samal ajal aga kaamera filmis edasi ning seetõttu on katkendlikest kogemustest hoolimata sündmus dokumenteeritud. Kokku sain ligi 9 ja pool minutit pidevat videot. Juba reede õhtul väljastasin kõik filmitud kaadrid eraldi pildifailidesse, jättes küll alles iga teise. Selle põhjal sai tehtud ka esimene animatsioon, mis näitas pilvede ja lehtri liikumist ning mis jõudis internetti reede hilisõhtul. Kuna laupäeval toimus ilmahuviliste kokkutulek Alatskivil, siis sellel päeval ma aktiivseid uurimistoiminguid ei teinud. Selle asemel rääkisin reedestest sündmustest teistele ilmahuvilistele ning kokkutuleku lõpul õnnestus näidata ka reede õhtul valminud animatsiooni.

Pühapäeva lõunal tegin kindlaks täpse asukoha kus mul kaamera reede pärastlõunal asus. Tänu maamärkidele(elektripostid jt) ning tõsiasjale, et vaatluskoht oli minu kodus - ei olnud see keeruline. Teiseks üritasin kindlaks määrata, mis suunas miski asus. Kasutades käepäraseid vahendeid, kompassi ning galileoskoopi statiivi peal, määrasin kindlaks kahe kaadris olnud elektriposti ning veel ühe kauguses oleva objekti asimuudid. Kompassiga mõõdetud asimuutidele liitsin juurde magnetilise deklinatsiooni, mis vaatluskohas oli +8 kraadi(kui kompass näitas asimuudiks 352 kraadi[siin ja edaspidi on asimuut arvestatud päripäeva põhjasuunast, st E=90°, S=180°, W=270° jt - T.T.], oli kompass tegelikult suunatud otse põhja). Lisaks pidin kindlaks tegema, et ega mõni läheduses olev magnetiline objekt saadud väärtuse õigsust ei mõjuta. Pühapäevaste vaatluste tulemusena sai genereeritud asimuudi ning kõrguse võrgustik ning see laotatud üle reedese video üksikkaadrite. Lisaks sai tuvastatud kaamera kella ajanihe tegelikust ajast ühe sekundi täpsusega ning pildile lisatud tegelik kellaaeg Eesti aja järgi, algse video algusest möödunud aeg ning kaadri järjekorranumber. Selle tulemusena sai kindlaks tehtud, et keeris asus valdavalt asimuudil 341 ± 2 kraadi. Suuna osas on mul kindlus ± 1 kraad, kuid videos on näha keerise alumise osa liikumine asimuudile 342. 

Täiendav töötlus sai tehtud ka üksikkaadritele, kus eriti huvi pakkuvatel kaadritel tõstsin kontrastsust, mõnedest kaadritest tegin ka mustvalged versioonid kui tundus, et nõnda võib saada järeltöötluse käigus selgema pildi. Järgnevalt on välja toodud mõned analüüsitud kaadrid, mis kujutavad keerise nähtavust Laguja piirkonnas.
Mõned sekundid enne kella 15:03. Lehter on muutunud just nähtavaks. Nähtava lehtri alumine tipp on horisondist umbes 3 kraadi kõrgusel.
15:05 - Lehter ulatub enam kui poolenisti pilvealuse ning maapinna vahele. Pöörlemine ise võib olla veelgi madalamal.

15:07 - Alates sellest ajast on tõenäoline pinnakontakt. Lehterpilve alumine ots ulatub vähem kui pooleteise kraadini horisondist.
15:08 - Lehter paistab üha enam vildakana, kuid endiselt paistab ta koos püsivat. Kondesatsioonilehtri alumine ots paistab mõnedel kaadritel üsnagi vertikaalne. Alumine ots on horisondist horisondist 1,3°. Eeldades, et lehtri kaugus on 6 kilomeetrit, oleks lehtri alumine ots ligikaudu 140 meetri kõrgusel ± 50 m (Maa kumerust arvestamata). On alust arvata, et pöörlemine ise võib vähemalt lühikest aega olla maapinnaga kontaktis.
15:10 - Üha enam hakkab sadu keerist varjama, vaatluskohas ise küll ei saja. Endiselt on võimalik, et tsirkulatsioon on maapinnaga kontaktis.
Mustvalgeks tehtud ning võimendatud kontrastsusega väljalõige videokaadrist kell 15:10:12. Keeris paistab olevat väga lähedal metsapiirile(ca 1,1 kraadi horisondist).

15:11 - Keeris on hääbumas. 

Radari analüüs

Analüüsi aluseks kasutasin avalikult Eesti Meteoroloogia ja Hüdroloogia Instituudi kodulehel nähtavaid radaripilte ajavahemikust 14:15-15:30 Eesti aja järgi. Märkida tuleb, et ajatemplites on märgitud aeg, millal radariskanneering algas. Tegelik atmosfääriseisund mida me pildi peal nägime võis esineda mõned minutid hiljem.
14:15 skanneering - rünksajupilved on hakanud kõrguma, Elvas keerise tekitanud pilv on just tekkimas Tartust Lääne-edelas(Kohe kaardil oleva T-tähe juures).
14:30 skanneering - esimesed pilved küpsevad Tartust kirdes. Meist põhjas olevad pilved koguvad kõrgust.

14:45 skanneering - Pilved koguvad jätkuvalt kõrgust. Pilved küpsevad ka Elva piirkonnas. T-tähe juures olev hele kaja ongi tõenäoliselt see sajuala, mis hakkab ka silma kell 14:55 tehtud mobiilipildilt.

15:00 skanneering - Keset seda skanneeringut või selle skanneringu lõpupoolel peaks Lagujast lehterpilv nähtavaks muutuma. Pange tähele kuidas põhjaloode pool on sajupiir Lagujast mõnevõrra eemal kui põhja pool. See klapib hästi Lagujast nähtuga ning selgitab ka seda, miks lehtri lõpuminutid olid näha läbi vihmasaju(siis küll Lagujas veel ei sadanud). 

15:00 radariskanneering ilma märkusteta.

15:15 skanneering - Lagujast lääne-edelas hakkab radaril silma võimalik tsirkulatsioon või vähemalt jälg sellest. Mesotsüklonitega mitte seotud tornaadode puhul võib radaril pärast keerise teket tõesti mingil kujul pöörlemine paista, kuigi see on vähemalt praeguse tehnoloogia juures raskesti tuvastatav.

15:15 skanneering ilma võimalikku tsirkulatsiooni sümboliseeriva nooleta.

15:30 skanneering - meile jõudev äikesepilv on nõrgenenud. Mujal on tekkinud uued sajualad. Ka nende all pole tingimata keerised välistatud kuid teadete puudumisel ei julgeks ma sellel teemal spekuleerida.

Põlluilmajaama andmed

Järgnevatel graafikutel on kujutatud andmeid minu kodus põllul olevast automaatilmajaamast WS-2307 ajavahemikus 14:00-16:00 kohaliku aja järgi(11:00-13:00 UTC). Andmed ei pretendeeri teaduslikule täpsusele, eriti tuule andmed kus traadita sensor saadab põllult andmeid tavaliselt vaid korra iga 2 minuti järel eraldi puhanguid registreerimata. Siiski loodan, et võib-olla aitavad ka need anda mingit vihjet olukorra kohta.
Tuule suund(22,5 kraadi täpsusega).

Tuule hetkkiirus 9 meetri kõrgusel.

Merepinnale taandatud õhurõhk (NB! Andmed on 0,01 inHg ~ 0,34 hPa täpsusega, kuna sellise täpsusega säilitab andmeid Weather Underground, kuhu ilmajaam andmeid saadab). Pange tähele õhurõhu langust tornaado nägemise ajal ning seejärel kiirenenud kasvu saabunud sajuga. Kas langus tornaadoga seotud on(seda enam, arvestades arhiveeritud andmete täpsust), ei ole ma kindel.
Õhutemperatuur ja kastepunkt 2m kõrgusel.

Järeldused:

Atmosfäär võis reede pärastlõunal olla soodne mesotsüklonitega mitte seotud tornaadode tekkeks. Tuginedes tornaadost salvestatud videokaadrite analüüsile olen jõudnud pärast mõningast skeptitsismi seisukohale, et keeris võis vähemalt lühiajaliselt olla maaga kontaktis ajavahemikus ca. 15:07-15:11, mistõttu võis ta olla tornaado. Video analüüsist ilmnes, et kondensatsioonilehteri alumine tipp võis aeg-ajalt olla maapinnast alla kahesaja meetri kõrgusel ning sellises olukorras võis mingi pöörlemine aset leida ka maapinnal. Andmete ja saabunud teadete vähesuse tõttu ei ole hetkel võimalik arvata, kus kontakt maaga aset leidis(juhul kui ta leidis) aga praegune (esialgne) hinnang on, et võimalik kontakt võis toimuda Lagujast 5 ± 1 km põhjaloodes(asimuut Koru talu suhtes 341 ± 2 °). Tornaadosid võis sellel päeval esineda Lõuna-Eesti regioonis veelgi, kuid neist pole tulnud teateid ning selles osas ma väga spekuleerida ei julge. Võimalik jälg pöörisest võis ilmneda ka meteoradari pildil pärast kella 15, eriti kella 15:15 pildil. Atmosfääri tegelikku seisundit on raske hinnata detailsete atmosfääri ülakihi andmete puudumisel siinsest regioonist(lähim vastav jaam on Harkus, kes kogub andmeid vaid 00 UTC, ning need ei ole meie oludes enam adekvaatsed). 

Viited:

1. Tornado - AMS Glossary of Meteorology - http://amsglossary.allenpress.com/glossary/search?id=tornado1
2. Davies, Jon - Ingredients supporting non mesocyclone tornado events - http://www.jondavies.net/tornado_fcsting/nonsprcll_tors.htm

No comments: