¿Qué es un tornado? ¿Cómo se forma? Informe especial: El Tornado. METAR.

¿Qué es un Tornado? ¿Cómo se forma?

APRENDEMOS:

 TORNADO.
Para otros usos de este término, véase Tornado (desambiguación).

Un tornado es movimiento giratorio del viento que rota de forma violenta; su extremo inferior está en contacto con la superficie de la Tierra y el superior con una nube cumulonimbus o, excepcionalmente, con la base de una nube cúmulus.1 Se trata del fenómeno atmosférico más intenso que se conoce, aunque no muy extendido en el espacio.
Los tornados se presentan de diferentes tamaños y formas pero generalmente tienen la forma de una nube embudo, cuyo extremo más angosto toca el suelo y suele estar rodeado por una nube de desechos y polvo. La mayoría de los tornados cuentan con vientos que llegan a velocidades de entre 65 y 180 km/h, miden aproximadamente 75 metros de ancho y se trasladan varios kilómetros antes de desaparecer. Los más extremos pueden tener vientos con velocidades que pueden girar a 450 km/h o más, medir hasta 2 km de ancho y permanecer tocando el suelo a lo largo de más de 100 km de recorrido.2 3 4
Entre los diferentes tipos de tornados están las trombas terrestres, los tornados de vórtices múltiples y las trombas marinas. Éstas últimas se forman sobre cuerpos de agua, conectándose a cúmulus y nubes de tormenta de mayor tamaño, pero se les considera tornados porque presentan características similares a los que se forman en tierra, como su corriente de aire en rotación en forma de embudo. Las trombas marinas por lo general son clasificadas como tornados no-supercelulares que se forman sobre cuerpos de agua.5 Estas columnas de aire frecuentemente se generan en áreas intertropicales cercanas a los trópicos o en las áreas continentales de las latitudes subtropicales de las zonas templadas, y son menos comunes en latitudes mayores, cercanas a los polos o en las latitudes bajas, próximas al ecuador terrestre.6 Otros fenómenos similares a los tornados que existen en la naturaleza incluyen al gustnado y los remolinos de polvo, de fuego y de vapor.
Los tornados son detectados a través de radares de impulsos Doppler, así como visualmente por los cazadores de tormentas. Se les ha observado en todos los continentes excepto en la Antártida. No obstante, la gran mayoría de los tornados del mundo se producen en la región estadounidense conocida como Tornado Alley y es seguida por el Pasillo de los Tornados que afecta el centro, centro-sur y la parte norte del sur, de Sudamérica, afectando principalmente a la Argentina, que es el país que recibe mayor cantidad de tornados de Sudamérica, de América Latina y del mundo fuera de EEUU y Canadá.7 8 9 También ocurren ocasionalmente en el centro-sur y este de Asia, sur de África, noroeste y sudeste de Europa, oeste y sudeste de Australia y en Nueva Zelanda.10
Existen varias escalas diferentes para clasificar la fuerza de los tornados. La escala Fujita-Pearson los evalúa según el daño causado, y ha sido reemplazada en algunos países por la escala Fujita mejorada, una versión actualizada de la anterior. Un tornado F0 ó EF0, la categoría más débil, causa daño a árboles pero no a estructuras. Un tornado F5 ó EF5, la categoría más fuerte, arranca edificios de sus cimientos y puede producir deformaciones estructurales significativas en rascacielos.11 La escala TORRO va del T0 para tornados extremadamente débiles al T11 para los tornados más fuertes que se conocen.12 También pueden analizarse datos obtenidos de radares Doppler y patrones de circulación dejados en el suelo (marcas cicloidales) y usarse fotogrametría para determinar su intensidad y asignar un rango.

Etimología

La palabra «tornado» es un représtamo del inglés, al que llegó a partir del español «tronada», que, según la RAE, se refiere a una «tempestad de truenos».14 La metátesis se debe indudablemente a una reinterpretación de la palabra bajo la influencia de «tornar».

Definiciones

Un tornado se define en el Glossary of Meteorology como «una columna de aire que gira violentamente, estando en contacto con el suelo, ya sea colgando de o debajo de una nube cumuliforme, y frecuentemente (pero no siempre) visible como una nube embudo...».17 En la práctica, para que un vórtice sea clasificado como un tornado, debe tener contacto tanto con el suelo como con la base de la nube. Sin embargo, los científicos aún no han formulado una definición completa del término; por ejemplo, hay desacuerdos respecto a si múltiples puntos de contacto con el suelo provenientes del mismo embudo constituyen diferentes tornados.4 El término «tornado» se refiere además al vórtice de viento, no a la nube de condensación.


Nube Embudo

Un tornado no necesariamente es visible; sin embargo, la baja presión atmosférica que hay en su interior y que provoca la alta velocidad del viento —de acuerdo con el principio de Bernoulli—, así como su rápida rotación (debido al equilibrio ciclostrófico) generalmente causan que el vapor de agua en el aire se vuelva visible al condensarse en forma de gotas de agua, tomando la forma de una nube embudo o un embudo de condensación.20 Cuando una nube embudo se extiende por lo menos a la mitad de la distancia entre el suelo y la base de la nube —que suele ser de menos de dos kilómetros—,1 se le considera un tornado.21
Hay ciertos desacuerdos sobre la definición de «nube embudo» y «embudo de condensación». De acuerdo con el Glossary of Meteorology, una nube embudo es cualquier nube en rotación que cuelga de una cúmulus o una cumulonimbus, y por lo tanto la mayor parte de los tornados quedan incluidos bajo esta definición.22 Entre muchos meteorólogos, una nube embudo se define estrictamente como una nube en rotación no asociada con fuertes vientos en la superficie, y un «embudo de condensación» es un término utilizado para cualquier nube que esté girando debajo de una nube cumuliforme.4
Los tornados con frecuencia comienzan siendo nubes embudo sin fuertes vientos en la superficie, no obstante, no todas ellas se terminan convirtiendo en un tornado. De cualquier forma, muchos tornados son precedidos por una nube embudo. La mayor parte de ellos producen fuertes vientos en la superficie, mientras el embudo visible sigue estando apartado del suelo, por lo que es difícil distinguir la diferencia entre una nube embudo y un tornado a la distancia.

FAMILIAS Y OLEADAS

Ocasionalmente, una misma tormenta produce más de un tornado, ya sea simultáneamente o en sucesión. Múltiples tornados producidos por la misma tormenta son conocidos en conjunto como una familia de tornados.23
En ocasiones, varios tornados se generan a partir del mismo sistema de tormentas. Si su actividad no se interrumpe, esto se considera una oleada de tornados, aunque existen varias definiciones. Un periodo que abarque varios días consecutivos con oleadas de tornados en la misma área (generadas por múltiples sistemas climáticos) es una secuencia de oleadas de tornados, también conocida como oleada de tornados extendida.


Características

Formas y dimensiones
La mayoría de los tornados adoptan la forma de un estrecho embudo, de unos pocos cientos de metros de ancho, con una pequeña nube de desechos cerca del suelo. Los tornados pueden quedar obscurecidos completamente por lluvia o polvo, y si es así, son particularmente peligrosos, puesto que incluso los meteorólogos experimentados podrían no verlos.26
Los tornados, no obstante, se pueden manifestar de muchas formas y tamaños. Las pequeñas y relativamente débiles trombas terrestres, por ejemplo, no pueden verse más que como un pequeño torbellino de polvo sobre el suelo. Aunque el embudo de condensación puede no extenderse desde el suelo, si los vientos asociados en la superficie superan los 64 km/h, la circulación es considerada un tornado.18 Un tornado con una forma casi cilíndrica y altura relativamente baja en ocasiones es llamado en inglés stovepipe tornado (literalmente, «tornado conducto de estufa»).27 Tornados grandes con un solo vórtice pueden verse como enormes cuñas enterradas en la tierra, y por lo tanto se les conoce como «tornados en cuña».28 Uno de estos tornados puede ser tan ancho que parezca ser un grupo de nubes oscuras, siendo incluso más ancho que la distancia entre la base de la nube y el suelo. Aún observadores de tormentas experimentados pueden tener dificultades para diferenciar un tornado en cuña y una nube baja a la distancia. Muchos de los tornados más grandes, aunque no todos, son en cuña.
Los tornados en su etapa de disipación pueden parecer tubos estrechos o cuerdas, y con frecuencia se rizan o tuercen en formas complejas. Se dice que estos tornados están en su «fase de cuerda», o convirtiéndose en un «tornado en cuerda». Cuando toman esta forma, la longitud de su embudo se incrementa, lo que fuerza a los vientos dentro del mismo a debilitarse debido a la conservación del momento angular.30 Los tornados con múltiples vórtices, por su parte, pueden parecer una familia de remolinos girando alrededor de un centro común, o pueden quedar completamente oscurecidos por la condensación, el polvo y los desechos, aparentando ser un solo embudo.31
En los Estados Unidos, en promedio los tornados miden cerca de 150 m de ancho y recorren unos 8 km en contacto con el suelo.26 De cualquier forma, hay un amplio rango de tamaños de tornados. Los tornados débiles, o los tornados fuertes en fase de disipación, pueden ser sumamente estrechos, a veces apenas con unos cuantos metros de ancho. Una vez se reportó un tornado que tenía una zona de destrucción de solamente 2 m de longitud.26 Por otro lado, los tornados en cuña pueden tener una zona de destrucción de 1,5 km de ancho, o incluso más. Un tornado que afectó Hallam, Nebraska, el 22 de mayo de 2004, llegó en un punto a medir 4 km de ancho al nivel del suelo.3
En términos de longitud de su recorrido, el Tornado Triestatal (Tri-State Tornado), que afectó partes de Misuri, Illinois e Indiana el 18 de marzo de 1925, oficialmente se mantuvo en contacto con el suelo continuamente por 352 km.32 Muchos tornados que aparentan tener recorridos de 160 km o más en realidad son una familia de tornados formados rápidamente de forma sucesiva; no obstante, no hay pruebas concretas de que esto ocurriera en el caso del Tornado Triestatal.


Apariencia
Los tornados pueden ser de una gran variedad de colores, dependiendo del ambiente en el que se formen. Aquellos que se desarrollan en un entorno seco pueden ser prácticamente invisibles, apenas distinguibles sólo gracias a los desechos en circulación en la base del embudo. Los embudos de condensación que levantan pocos desechos o no los levantan pueden ser grises o blancos. Al viajar por encima de un cuerpo de agua, como lo hacen las trombas marinas, pueden volverse muy blancos o hasta azules. Los embudos que se mueven lentamente, consumiendo grandes cantidades de desechos y tierra, generalmente son más oscuros, tomando el color de los desechos. Por su parte, los tornados en las Grandes Llanuras pueden volverse rojos debido al tinte rojizo de la tierra, y los tornados en zonas montañosas pueden viajar sobre terrenos cubiertos de nieve, volviéndose de un blanco brillante.
Un factor importante que determina la apariencia de un tornado son las condiciones de iluminación. Un tornado que esté siendo iluminado por su parte posterior (visto con el sol detrás de él) se ve muy oscuro. El mismo tornado, visto con el sol a espaldas del observador, puede verse gris o blanco brillante. Los tornados que se forman durante el ocaso pueden ser de muchos colores diferentes, presentando tonos de amarillo, anaranjado y rosa.34
Algunos factores que pueden reducir la visibilidad de los tornados son el polvo levantado por los vientos de la tormenta, fuerte lluvia o granizo y la oscuridad de la noche. Los tornados que ocurren bajo estas condiciones son particularmente peligrosos, ya que solamente observaciones de un radar meteorológico, o posiblemente el ruido que producen al aproximarse, sirven como advertencia para aquellos que se encuentran en su camino. De cualquier forma, la mayoría de los tornados fuertes se forman bajo la base de la corriente ascendente de la tormenta, la cual está libre de lluvia,35 permitiendo que sean visibles.36 Además, la mayoría de los tornados ocurren durante la tarde, cuando el sol puede penetrar incluso las nubes más densas.24 De igual forma, los tornados nocturnos generalmente son iluminados debido a la frecuente aparición de rayos.
Hay evidencias, incluyendo imágenes de radares móviles Doppler on Wheels e informes de testigos, de que la mayoría de los tornados tienen un centro despejado y calmado donde la presión es extremadamente baja, de forma semejante al ojo de los ciclones tropicales. Esta área estaría despejada (posiblemente llena de polvo), con vientos relativamente calmados, y sería muy oscura, ya que la luz sería bloqueada por los escombros girando en el exterior del tornado. Aquellos que aseguran haber visto el interior de un tornado dicen haberlo logrado gracias a la iluminación de un rayo.

Rotación
Los tornados están formados por dos tipos de movimientos verticales del aire: uno anticiclónico con giro horario, formado por el aire frío y seco que desciende disminuyendo su radio y por lo tanto, aumentando su velocidad de giro, y otro ascendente, que constituye un área ciclónica, cuyo radio de acción va aumentando en espiral al ir ascendiendo en sentido contrario a las agujas del reloj en el hemisferio norte, y en el sentido de las agujas del reloj en el hemisferio sur. Al contrario de lo que sucede con la especie de embudo anticiclónico descendente, a medida que asciende el aire caliente se va ensanchando, con lo que pierde velocidad y, obviamente, energía. Las superceldas y los tornados giran ciclónicamente en simulaciones numéricas incluso cuando el efecto Coriolis es ignorado.40 41 Los tornados y mesociclones de bajo nivel deben su rotación a procesos complejos dentro de la supercelda y el medio ambiente.


Los tornados y el efecto Coriolis

No obstante lo que se ha indicado, tanto la rotación ascendente hacia la izquierda en el hemisferio norte como la descendente hacia la derecha también en el hemisferio norte, así como la formación de los tornados tipo cuerda y su desplazamiento en su trayectoria superficial se deben al efecto de Coriolis. Ello se debe a la gran dimensión vertical de los tornados, en comparación con su anchura en la superficie: la velocidad de rotación terrestre a los 30° de latitud es de 404 m/s como señala Antonio Gil Olcina (43 ). Como resulta lógico, esta velocidad genera un efecto intenso en la superficie, donde la fricción hace girar la columna de aire hacia la derecha (de nuevo en el hemisferio norte) mientras que en altura, dicha velocidad es mucho menor al tener la columna o embudo un diámetro mucho mayor.
Todos los tornados comienzan girando en dirección anticiclónica y están formados por una corriente vertical de aire frío y seco que desciende en forma de una espiral que va disminuyendo su radio de giro al ir bajando, con lo que aumenta considerablemente su velocidad de rotación y da origen en compensación, a una espiral ascendente de aire caliente y seco pero que forma rápidamente una nube embudo al enfriarse rápidamente ese aire girando de manera ciclónica, es decir, antihoraria en el hemisferio norte. La existencia de dos torbellinos simultáneos girando en sentido opuesto en el mismo punto es lo que explica la asimetría de un tornado: siempre tiene una parte abierta, sin nube de condensación a baja altura (por donde desciende el aire frío y seco) y otra por donde asciende el aire caliente y húmedo que, eventualmente, puede alcanzar la nube formando una nube embudo por el aumento del diámetro de giro. Generalmente, sólo sistemas tan débiles como las trombas terrestres y los gustnados pueden rotar anticiclónicamente, y usualmente sólo lo hacen aquellos que se forman en el lado anticiclónico de la corriente descendente del flanco trasero en una supercelda ciclónica.44 No obstante, en raros casos, los tornados anticiclónicos se forman en asociación con el mesoanticiclón de una supercélula anticiclónica —de la misma forma que un típico tornado ciclónico— o como un tornado acompañante, ya sea como un tornado satélite o asociado con circulaciones anticiclónicas dentro de una supercelda.

Ciclo de vida:

Formación
La mayor parte de los tornados originados en superceldas siguen un ciclo de vida reconocible. Éste comienza con el origen de la propia supercelda, que se da cuando una corriente de aire frío y seco desciende desde lo alto de una nube (desde la parte de atrás) para compensar el aire cálido que asciende por el frente para ir incrementando las dimensiones de la propia nube. Al ser más pesado el aire frío, se producen capas de aire inestable donde el aire frío desciende y obliga al aire caliente a ascender, creando la tormenta. Si las diferencias de temperatura son lo suficientemente grandes, el descenso del aire frío se puede dar en forma de remolino, invisible por ser de aire seco: se vuelve visible cuando al llegar al suelo comienza a levantar polvo, hojas y otros objetos. Este aire que desciende, llamado corriente descendente del flanco trasero (RFD, por sus siglas en inglés), acelera al irse acercando al suelo, y arrastra consigo al mesociclón de la supercelda hacia él.18 Las corrientes ascendentes, por su parte, atraen el aire a su alrededor, aumentando la rotación y convirtiéndose en una columna estrecha, conocida como nube embudo, que va aumentando su diámetro y disminuyendo su velocidad de giro a medida que se eleva.56
Al descender una columna de aire frío y seco con un giro anticiclónico, es decir, con giro horario (procedente de la parte superior de una nube de desarrollo vertical) hacia el suelo por la mayor densidad del aire frío, comienza a formarse un embudo de condensación (visible por la condensación del aire húmedo al ascender) en sentido contrario (es decir, ciclónico), que viene a compensar la pérdida de masa nubosa que descendió previamente nube pared en rotación. Al ir descendiendo el embudo anticiclónico (RFD) y llegar al suelo, se crea un frente de ráfagas que puede causar daños a una buena distancia del tornado. Usualmente, la nube embudo se convierte en un tornado muy poco después de que la RFD toque el suelo.

PREDICCIÓN:

El pronóstico del tiempo es llevado a cabo regionalmente por muchas agencias nacionales e internacionales. En la mayor parte, ellas también se encargan de la predicción de las condiciones que propician el desarrollo de los tornados.
En Australia, numerosas advertencias de tormentas son proporcionadas por el Bureau of Meteorology («Agencia de Meteorología») de dicha nación. El país se encuentra en proceso de actualizarse para usar sistemas de radares de impulsos Doppler, habiendo alcanzado su primera meta de instalar seis radares nuevos en julio de 2006.88
Por otro lado, en el Reino Unido la TORRO (Tornado and Storm Research Organisation, u Organización para la Investigación de Tornados y Tormentas) lleva a cabo predicciones experimentales.89 La Met Office provee pronósticos oficiales para este país, mientras que en el resto de Europa el proyecto ESTOFEX (European Storm Forecast Experiment, o Experimento Europeo de Predicción de Tormentas) proporciona pronósticos del tiempo acerca de la probabilidad de que haya mal clima,90 y el ESSL (European Severe Storms Laboratory, o Laboratorio Europeo de Tormentas Severas) conserva una base de datos de los eventos.91
Igualmente, en los Estados Unidos las predicciones climáticas generalizadas son realizadas por el Storm Prediction Center (Centro de Predicción de Tormentas), con sede en Norman, Oklahoma.92 En este centro se realizan predicciones probabilísticas y categóricas para los próximos tres días en relación al clima severo, incluyendo tornados. También hay un pronóstico más general que abarca el periodo del cuarto al octavo día. Justo antes del momento en que se espera que se presente una amenaza climática severa, como un tornado, el SPC envía varias alertas referentes al fenómeno, en colaboración con las oficinas locales del Servicio Meteorológico Nacional de ese país.
A su vez, en Japón la predicción y el estudio de los tornados están a cargo de la Agencia Meteorológica de Japón,93 mientras que en Canadá las alertas y los pronósticos climáticos, incluyendo los de los tornados, son proporcionados por siete oficinas regionales del Servicio Meteorológico de Canadá, una subdivisión de Environment Canada.

Radar
Hoy en día, la mayoría de los países desarrollados cuentan con una red de radares meteorológicos, siendo todavía éste el principal método de detección de posibles tornados. En los Estados Unidos y algunos otros países se utilizan estaciones con radares de impulsos Doppler. Estos aparatos miden la velocidad y dirección radial (si se están acercando o alejando del radar) de los vientos de una tormenta, y así pueden detectar evidencias de rotación en tormentas que están a más de 150 km de distancia. Cuando las tormentas están lejos de un radar, sólo las partes altas de la tormenta son observadas y las importantes áreas bajas no son registradas.97 La resolución de los datos también decrece en razón de la distancia entre la tormenta y el radar. Algunas condiciones meteorológicas que llevan a la tornadogénesis no son detectables de inmediato a través de radar y en ocasiones el desarrollo de tornados puede ocurrir más rápidamente de lo que un radar puede completar un escaneo y enviar la información. Además, la mayoría de las regiones pobladas de la Tierra ahora son visibles desde el Satélite Geoestacionario Operacional Ambiental (GOES, por sus siglas en inglés), el cual ayuda en el pronóstico de tormentas tornádicas.