Geografia w Szkole

Polska na szlaku tornad

Tornada są zjawiskiem, które obserwowano dotąd na wszystkich kontynentach z wyjątkiem Antarktydy. W Polsce warunki do ich tworzenia się mają miejsce niemal przez cały rok, poza grudniem. Najbardziej sprzyjający jest okres od maja do września ze szczytem w lipcu (prawdopodobieństwo 7%) i sierpniu (prawdopodobieństwo 5%), natomiast w ujęciu dobowym trąby powietrzne uderzają najczęściej w godzinach między 16.00 a 20.00.  

Warunkami sprzyjającymi powstaniu tornad jest ścieranie się mas powietrza silnie zróżnicowanych pod względem termicznym i wilgotnościowym. Dlatego też częściej tworzą się one na granicy obszarów o różnym ukształtowaniu (np. na granicy nizin oraz wyżyn, pogórzy i wysoczyzn) lub pokryciu terenu (obrzeża dużych zbiorowisk leśnych, brzegi dużych akwenów), a przestrzenne rozmieszczenie tornad wykazuje wyraźny związek z liniami wybrzeży oraz orografią poszczególnych krajów (tzn. spadek liczebności ze wzrostem wysokości bezwzględnej; w Polsce związek ten jest mniej wyraźny, ale trąby powietrzne powyżej 300 m n.p.m. są sporadyczne). Istotnym czynnikiem determinującym jest także ekspozycja danego regionu na napływ mas powietrza o zróżnicowanych parametrach. 

Najbardziej znanym na świecie obszarem, gdzie kumulują się powyższe elementy jest tzw. „amerykańska aleja tornad”, rozciągająca się między Zatoką Meksykańską a Krainą Wielkich Jezior, sięgając również południowych terytoriów Kanady. Rozległe niziny tej części kontynentu są wystawione na swobodne ścieranie się powietrza zwrotnikowego znad południowo-zachodniej części kontynentu oraz znad Zatoki Meksykańskiej, jak również polarnego z terytoriów północnych. 

W pewnym stopniu analogiczne warunki można odnaleźć także na kontynencie europejskim. Wyróżnia się tam dwa główne szlaki tornad, biegnące pasem nizin między łańcuchami Alp i Karpat a Morzem Północnym i Bałtyckim – czyli tam, gdzie wilgotne powietrze polarno-morskie może trafić na suche i ciepłe masy powietrza zwrotnikowego, sprzyjając rozwojowi prądu strumieniowego w wyższych partiach troposfery. 

Pierwsza „aleja tornad” biegnie od północnej Francji przez kraje Beneluksu, Nadrenię i Brandenburgię, a następnie przez terytorium Polski w stronę obwodu kaliningradzkiego. Druga natomiast rozpoczyna się po północnej stronie łuku Alp i ciągnie się przez Czechy i południową Polskę w kierunku Wołynia, Polesia Żytomierskiego po Nizinę Środkoworosyjską. Poza tymi dwoma szlakami, za „gorące punkty” na mapie Europy uznaje się ponadto wybrzeża Morza Śródziemnego, Bałtyckiego i Północnego. 

Widać więc, że te części Polski, w których najczęściej widywane są trąby powietrzne dobrze wpisują się w europejskie tło występowania tornad: poza pasem wybrzeża, z Pobrzeżem Słowińskim na czele, trąby powietrzne wędrują przez nasz kraj zazwyczaj jednym z trzech głównych szlaków. Pierwszy wiedzie z Ziemi Lubuskiej przez Wielkopolskę i Kujawy na Warmię i Mazury, drugi z Małopolski przez Podkarpacie w stronę Kielecczyzny i dalej – Wyżyny Lubelskiej. Natomiast trzeci bierze początek na Śląsku lub w rejonie Wyżyny Krakowsko-Częstochowskiej i wiedzie przez okolice Łodzi w stronę Mazowsza. Można przypuszczać, że liczba tornad w naszym kraju mogłaby być większa, szczególnie na południu, gdyby nie obecność łuku Karpat, który stanowi częściową zasłonę przed swobodnym przepływem zwrotnikowych mas powietrza.

Małe wiry, wielkie kataklizmy

Poza kwestią przestrzennego zróżnicowania tornad, istotnym zagadnieniem jest ich potencjalna siła. Do jej oceny używa się międzynarodowej, sześciostopniowej skali Fujity (F0-F6, przy czym kategoria F6 jako bardzo mało prawdopodobna często jest pomijana), która jest skalą opisową opartą na obserwacji zniszczeń dokonanych przez trąbę powietrzną. Dla warunków europejskich opracowana została ponadto jedenastostopniowa skala TORRO (The Tornado and Storm Research Organization), natomiast dla Polski zaproponowano jeszcze, rzadko używaną, skalę trzystopniową. 

Tornada w naszym kraju, podobnie jak w całej Europie, w większości sięgają stopnia F2 (do T3 w skali TORRO, wiatr do 185 km/h), natomiast te o sile F3 (T4-T6/T7) występują do trzech razy w ciągu roku, z których szczególnie silne (T7 o sile wiatru do 340 km/h) ma miejsce do dwóch razy na dekadę. W ostatnim czasie miały one miejsce w latach 2007, 2008 i 2012. Dzięki analizie źródeł wiadomo jednak, że Polskę mogą nawiedzać nawet niszczycielskie tornada o sile F4, czyli z prędkością wiatru sięgającą 400 km/h. Tego typu kataklizmy najprawdopodobniej miały miejsce w latach 1862, 1866, 1886 oraz 1931 r., a w ostatnim czasie ‒ w 2008 r. w okolicach Strzelec Opolskich. 

Siła tornad jest związana z mechanizmem ich powstawania, który może być zróżnicowany. Najpotężniejsze z nich tworzą się w obrębie mezocyklonów (superkomórek burzowych) na styku silnie zróżnicowanych mas powietrza. Sprzyjają im wysoka zawartość pary wodnej i pionowe gradienty temperatury, silne przepływy mas powietrza w górnej troposferze oraz nasilona konwekcja, które prowadzą do silnego pionowego rozbudowania komórki burzowej. 

Mezocyklon z towarzyszącą mu trąbą powietrzną może przemieszczać się na długości kilkudziesięciu kilometrów (w warunkach ekstremalnych nawet 400 km – np. we Francji w 1669 r.), a w czasie swojego istnienia, czyli maksymalnie ok. godziny, pozostawić może pas zniszczeń o szerokości nawet 4 km (w warunkach europejskich rzadko powyżej 100 m).

Tornada tego typu najczęściej występują na szlaku wiodącym z wyżyn Polski południowo-wschodniej ku Mazowszu. Zdecydowana większość polskich tornad powstaje jednak poza superkomórkami, zwykle wzdłuż układów niżowych w warunkach wzmożonej konwekcji i wirowości powietrza. Wówczas ich siła jest mniejsza (do F1), a żywotność ograniczona do kilkunastu minut.

Trzeci rodzaj tornad nazywany jest tornadami szkwałowymi (gustnado), które nie osiągają zwykle znacznej siły, ale poprzedzają nadejście zjawiska znacznie silniejszego. Mowa tutaj o linii szkwału, czyli układzie silnych burz mogących tworzyć się podczas przejścia chłodnych frontów atmosferycznych. W warunkach Europy Środkowej zjawisko to ma miejsce do kilku razy w ciągu roku, zwykle w sezonie letnim. 

Na obrazach radarowych szkwał widoczny jest jako łukowato wygięta formacja (bow echo), której zawirowana północna część sprzyja powstawaniu trąb powietrznych. Z kolei część centralna łuku wiąże się z przejściem wału szkwałowego, gdzie wiatr osiąga prędkości przekraczające 100 km/h. Ponadto podczas przejścia tego typu układów konwekcyjnych może powstawać zjawisko downburst, czyli silnego prądu zstępującego w komórce burzowej często połączonego z nawalnym deszczem, który po dotarciu do powierzchni ziemi rozchodzi się we wszystkich kierunkach. 

Downburst może wyglądać podobnie do trąby powietrznej, jak również powodować zniszczenia o zbliżonej skali. W szczególnych przypadkach szkwał może przybrać postać struktury derecho, w której szybko przemieszczający się układ burzowy przebywa drogę nawet kilkuset kilometrów, a huraganowy wiatr towarzyszy nie tylko przejściu czoła szkwału, ale występuje również za nim. 

Tego typu nawałnice przynoszą ze sobą zniszczenia podobne do tych, jakie pozostawia po sobie trąba powietrzna, jednak ich przyczyną jest wiatr o kierunku liniowym, a nie wirowym. To właśnie one były odpowiedzialne za zniszczenie wielkich połaci Puszczy Piskiej w 2002 r., za tzw. „biały szkwał” na Mazurach (2007 r.), jak również nawałnice, które w sierpniu tego roku przeszły przez Mazowsze, Podlasie oraz pas od Wielopolski po środkowe wybrzeże. Wichura, która powaliła wówczas ok. 450 km2 drzewostanu w Borach Tucholskich spowodowała największe straty w polskim leśnictwie od czasu powstania Lasów Państwowych. O konieczności bliższego badania i przewidywania analogicznych zdarzeń w przyszłości świadczą ponure statystyki ostatnich 10 lat, w których na skutek podobnych nawałnic życie straciło w Polsce ponad 20 osób przy liczbie rannych przekraczającej 100. 

Świadomość zagrożeń i prognostyka

W samych tylko latach 1950-2015 w Europie tornada przyniosły straty w wysokości ok. 1 miliarda euro, powodując śmierć ponad 300 osób przy liczbie rannych sięgającej 4,5 tysiąca. Jak dotąd do najbardziej tragicznych należały trąby powietrzne, które nawiedziły Maltę w 1556 r., Sycylię w 1851 r. oraz miejscowości Iwanowo i Balino w Rosji (1984 r.) – w każdym z tych zdarzeń śmierć poniosło 400-600 osób. Z kolei kilkadziesiąt ofiar pociągnęły za sobą kataklizmy w Oria (Włochy ‒ 1897 r.), Montville (Francja – 1845 r.) czy w Madrycie (1886 r.). 

Ocenia się, że w Polsce tornada z efektem śmiertelnym występują 1-2 razy na dekadę, co stanowi do 10% silnych trąb powietrznych notowanych w naszym kraju. Od 1820 r. do dziś na skutek tego typu zdarzeń zginęło w Polsce nieco ponad 100 osób, z czego najtragiczniejsze zdarzenie miało miejsce w maju 1886 r. w Krośnie Odrzańskim, kiedy śmierć poniosło 13 osób. Przytoczone dane, dotyczące jedynie trąb powietrznych bez udziału innych zjawisk burzowych, przemawiają zdecydowanie przeciwko bagatelizowaniu tego typu zjawisk.

Analiza źródeł historycznych wskazuje, że trąby powietrzne nie są w naszym kraju, ani też w Europie zjawiskiem nowym. Biorąc pod uwagę okres ostatnich dwóch wieków, w Polsce notowane były średnio 4 tornada rocznie, natomiast w ostatnich latach średnia wzrosła do 8-14 przypadków. Wśród nich 1-3 rocznie można zaliczyć do silnych, natomiast średnio 2-3 stanowią trąby wodne. Na tle innych krajów europejskich Polska plasuje się wysoko pod względem częstotliwości występowania tornad, ustępując jedynie Rosji, Niemcom, Włochom i Grecji (…)

Trąby powietrzne a globalne ocieplenie

Zwiększona liczba tornad obserwowanych w Polsce w ostatnich latach skłania do pytania o ich powiązanie z globalnymi zmianami klimatu. Trudność w wyciąganiu tego typu wniosków wynika z faktu, że szczegółowa obserwacja i prognostyka tornad w Europie ma na razie krótką historię, a dane z okresów wcześniejszych mogą być niepełne. 

W samym tylko XX w. w miarę upływu lat możliwości zaobserwowania tego typu zjawisk znacząco wzrastały (chociażby ze względu na wzrost gęstości zaludnienia), natomiast zaawansowane obserwacje tornad rozpoczęto niespełna 20 lat temu. Fakt ten jest przyczyną statystycznego wzrostu częstotliwości trąb powietrznych, zwłaszcza w ciągu ostatnich dwóch dekad, które stanowi bezpośrednie odbicie zwiększonych możliwości raportowania ekstremalnych zjawisk meteorologicznych. Nie bez znaczenia ma również wzrost świadomości i doświadczenia obserwatorów – w Polsce do 2008 r. zgłaszano ponad 40 trąb powietrznych rocznie, jednak po powołaniu stowarzyszenia Skywarn, rzetelnie weryfikującego zgłoszenia, liczba ta spadła do maksimum kilkunastu zgłoszeń w ciągu roku. 

Ze względu na niejednorodność i zbyt małą liczbę danych naukowcy są jak dotąd ostrożni w wyciąganiu bezpośredniej korelacji między globalnym ociepleniem a nasileniem zjawiska tornad w Europie, tym bardziej, że dane historyczne wskazują na ich znaczną siłę również w przeszłości. Przypuszcza się jednak, że potencjalnie globalne ocieplenie może spowodować przesunięcie stref oddziaływania pozatropikalnych cyklonów w kierunku biegunów, przy czym ich liczba oraz siła w ujęciu globalnym najpewniej pozostanie bez zmian (…) 

Więcej przeczytacie w artykule Krzysztofa Trojana „Polska na szlaku tornad” w najnowszym wydaniu (5/2017) „Geografii w Szkole”
(…) – skróty pochodza od redakcji